JP5671967B2 - Method for manufacturing piezoelectric element - Google Patents
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Description
本発明は、圧電素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a piezoelectric element.
従来より、両面に金属極が形成されており、圧電セラミックスの露出している側面が樹脂で被覆された圧電素子が知られている。このような圧電素子の製造方法として、例えば、特許文献1のような製造方法が知られている。この製造方法では、ダイシングのために圧電素子基板を台に接着している。一回目のダイシングによって圧電素子基板を切断した後、切溝に樹脂を充填して硬化させる。その後、一回目よりも狭い切断幅にて二回目のダイシングを行うことで、圧電素子基板を個品化する。これによって側面が樹脂で被覆された圧電素子を得ることができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a piezoelectric element in which metal electrodes are formed on both surfaces and the exposed side surface of a piezoelectric ceramic is coated with a resin is known. As a manufacturing method of such a piezoelectric element, for example, a manufacturing method as in
従来の製造方法では、切溝に充填した樹脂と台とが強固に接着されてしまい、圧電素子を破壊すること無しに剥離させることが困難であるという問題がある。すなわち、切溝に樹脂を充填したときに、樹脂が台に接着され、このような状態で台から圧電素子を剥離しようとすると、圧電素子にクラックが発生してしまうという問題が生じる。そこで、従来より、圧電素子のクラックの発生を防止することのできる製造方法が求められていた。 In the conventional manufacturing method, there is a problem that the resin filled in the kerf and the base are firmly bonded, and it is difficult to peel the piezoelectric element without destroying it. That is, when the kerf is filled with resin, the resin is adhered to the table, and if the piezoelectric element is peeled off from the table in such a state, there is a problem that a crack occurs in the piezoelectric element. Therefore, there has been a demand for a manufacturing method that can prevent the occurrence of cracks in the piezoelectric element.
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、クラックの発生を防止することのできる圧電素子の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a piezoelectric element capable of preventing the occurrence of cracks.
本発明は、対向する第一面と第二面を有する圧電素子基板を準備する圧電素子基板準備工程と、表面に紫外線で硬化する第一粘着層を有する第一テープを準備する第一テープ準備工程と、圧電素子基板の第一面に第一テープを貼り付ける第一貼付工程と、第二面側から圧電素子基板を切断すると共に、第一粘着層側から第一テープの一部を除去する圧電素子基板切断工程と、表面に紫外線で硬化する第二粘着層を有する第二テープを準備する第二テープ準備工程と、圧電素子基板の第二面に第二テープを貼り付ける第二貼付工程と、第一テープ側から、紫外線を照射する照射工程と、第一テープを圧電素子基板から剥離する第一剥離工程と、圧電素子基板切断工程による切溝に樹脂を充填する樹脂充填工程と、第一面側から樹脂を切断する樹脂切断工程と、第二テープを圧電素子基板から剥離する第二剥離工程と、を備えることを特徴とする。 The present invention provides a piezoelectric element substrate preparation step for preparing a piezoelectric element substrate having a first surface and a second surface facing each other, and a first tape preparation for preparing a first tape having a first adhesive layer that is cured with ultraviolet light on the surface. A first pasting step of pasting the first tape on the first surface of the piezoelectric element substrate, cutting the piezoelectric element substrate from the second surface side, and removing a part of the first tape from the first adhesive layer side A piezoelectric element substrate cutting step, a second tape preparation step of preparing a second tape having a second adhesive layer that is cured by ultraviolet light on the surface, and a second application for applying the second tape to the second surface of the piezoelectric element substrate An irradiation step of irradiating ultraviolet rays from the first tape side, a first peeling step of peeling the first tape from the piezoelectric element substrate, and a resin filling step of filling the kerf by the piezoelectric element substrate cutting step with a resin , Tree cutting resin from the first side A cutting step, characterized in that it comprises a second separation step of separating the second tape from the piezoelectric element substrate.
本発明に係る製造方法では、圧電素子基板切断工程で圧電素子基板及び第一テープに切溝を形成し、第二貼付工程で圧電素子基板の第二面に第二テープを貼り付けている。従って、照射工程で第一テープ側から紫外線を照射したとき、紫外線は圧電素子基板で遮蔽されることなく切溝を通過して第二テープの第二粘着層に照射される。第二粘着層のうち紫外線が照射された部分は、粘着力が低下した粘着力低下部となる。樹脂充填工程において切溝に樹脂を充填する際、樹脂は圧電素子基板の側面と、粘着力低下部と接触する。粘着力低下部の表面(すなわち樹脂との界面)は、圧電素子基板切断工程において加工される部分ではないため、粗くなっておらず滑らかであり、更に、粘着力も低下している。従って、第二剥離工程において、樹脂は容易に第二テープから剥離することができる。これによって、圧電素子のクラックの発生が防止される。 In the manufacturing method according to the present invention, kerfs are formed in the piezoelectric element substrate and the first tape in the piezoelectric element substrate cutting step, and the second tape is attached to the second surface of the piezoelectric element substrate in the second attaching step. Therefore, when the ultraviolet ray is irradiated from the first tape side in the irradiation step, the ultraviolet ray passes through the kerf without being shielded by the piezoelectric element substrate and is irradiated to the second adhesive layer of the second tape. The portion of the second adhesive layer that has been irradiated with ultraviolet rays becomes an adhesive strength reduced portion in which the adhesive strength has decreased. When filling the kerf with resin in the resin filling step, the resin comes into contact with the side surface of the piezoelectric element substrate and the adhesive strength reducing portion. Since the surface of the adhesive strength reduction portion (that is, the interface with the resin) is not a portion processed in the piezoelectric element substrate cutting step, it is not rough and smooth, and the adhesive strength is also reduced. Therefore, in the second peeling step, the resin can be easily peeled from the second tape. This prevents cracks in the piezoelectric element.
本発明によれば、圧電素子のクラックの発生を防止することができる。 According to the present invention, the occurrence of cracks in the piezoelectric element can be prevented.
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same reference numerals are used for the same or equivalent elements, and duplicate descriptions are omitted.
[第一実施形態]
図1は、本発明の第一実施形態に係る製造方法によって製造される圧電素子1を示す斜視図である。この圧電素子1は、例えば、磁気ディスクを備えたディスク装置などに適用される。すなわち、デュアル・アクチュエータ方式のディスク装置において、ボイスコイルモータ以外の第二のアクチュエータとして、圧電素子1が用いられる。
[First embodiment]
FIG. 1 is a perspective view showing a
図1に示すように、圧電素子1は、対向する第一面2aと第二面2bを有する圧電素子基板2を備えている。圧電素子基板2は、圧電セラミックス3の両面に金属極4を設けることによって構成されている。圧電セラミックス3の材料として、PZT[Pb(Zr、Ti)O3],PT(PbTiO3),PLZT[(Pb、La)(Zr、Ti)O3],チタン酸バリウム(BaTiO3)などが挙げられる。
As shown in FIG. 1, the
圧電素子基板2の第一面2a及び第二面2bは金属極4に覆われている。圧電素子基板2の四方の側面2cは金属極4に覆われず、圧電セラミックス3が露出する。この側面2cは、樹脂5によって覆われている。樹脂5の材料として、エポキシ樹脂が用いられる。また、エポキシ樹脂の他に、ウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂を使用することができる。また、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂などの紫外線硬化樹脂を使用することもできる。また、ポリ酢酸ビニルなどのホットメルト樹脂を用いてもよい。
The
次に、図2及び図3を参照して、本発明の第一実施形態に係る圧電素子1の製造方法について説明する。
Next, with reference to FIG.2 and FIG.3, the manufacturing method of the
図2に示すように、切断前の圧電素子基板2を準備する圧電素子基板準備工程(ステップS1)から工程が開始される。圧電素子基板準備工程S1における圧電素子基板2は、個品化された状態の圧電素子基板2が複数繋がった状態であり、板状に形成されている。この圧電素子基板2の第一面2a及び第二面2bには、スパッタなどによって金属極4が形成される。次に、紫外線硬化型ダイシングテープからなる第一テープ11を準備する第一テープ準備工程(ステップS2)が実行される。第一テープ11は、表面に紫外線で硬化する第一粘着層11aを有している。
As shown in FIG. 2, the process is started from a piezoelectric element substrate preparation step (step S1) for preparing the
次に、圧電素子基板2の第一面2aに第一テープ11を貼り付ける第一貼付工程(ステップS3)が実行される。第一貼付工程S3では、第一テープ11の第一粘着層11aに、圧電素子基板2の第一面2aが貼り付けられる(図3(a)参照)。
Next, the 1st sticking process (step S3) which affixes the
次に、圧電素子基板2を切断する圧電素子基板切断工程(ステップS4)が実行される。圧電素子基板切断工程S4では、圧電素子基板2の第二面2b側から、ブレードW1によってダイシングが行われ、切溝CH1が形成される(図3(b)参照)。このダイシングにより、圧電素子基板2は切断されるとともに、第一テープ11もハーフカットされ、第一粘着層11a側から第一テープ11の一部が除去される。圧電素子基板2には、側面2cが形成される。ブレードW1の厚み(すなわち切溝CH1の幅)は、例えば、40〜200μmに設定される。第一テープ11のハーフカットの深さは、特に限定されず、後の紫外線照射工程S7において、紫外線が第一テープ11を透過して第二テープ12の第二粘着層12aを硬化させることができる深さであればよい。切溝CH1の部分において第一粘着層11aが完全に除去される深さであることがより好ましい。
Next, a piezoelectric element substrate cutting step (step S4) for cutting the
次に、紫外線硬化型ダイシングテープからなる第二テープ12を準備する第二テープ準備工程(ステップS5)が実行される。第二テープ12は、表面に紫外線で硬化する第二粘着層12aを有している。次に、圧電素子基板2の第二面2bに第二テープ12を貼り付ける第二貼付工程(ステップS6)が実行される。第二貼付工程S6では、第二テープ12の第二粘着層12aに、圧電素子基板2の第二面2bが貼り付けられる(図3(c)参照)。
Next, a second tape preparation step (step S5) for preparing the
次に、第一テープ11側から、テープ11,12が貼り付けられた圧電素子基板2に対して、紫外線が照射される紫外線照射工程(ステップS7)が実行される。紫外線照射工程S7では、第一テープ11の裏面側から紫外線が照射される(図3(c)参照)。これによって、第一テープ11の第一粘着層11aは粘着力が低下して剥離可能となる。また、切溝CH1の位置では圧電素子基板2によって紫外線が遮蔽されないため、紫外線が第二テープ12の第二粘着層12aまで及ぶ。切溝CH1に対応する位置には、紫外線照射によって第二粘着層12aの粘着力が低下した粘着力低下部12bが形成される。紫外線照射工程S7の後、第一テープ11を圧電素子基板2から剥離する第一剥離工程(ステップS8)が実行される。
Next, an ultraviolet irradiation process (step S7) is performed in which ultraviolet light is irradiated from the
次に、切溝CH1に樹脂5を充填する樹脂充填工程(ステップS9)が実行される。充填方法としては、印刷やディスペンサーによる方法が採用される。切溝CH1全域に樹脂5を充填することで圧電素子基板2の側面2cを覆った後、樹脂5を硬化させる(図3(d)参照)。樹脂5は、第二テープ12の粘着力低下部12bにも接触する。
Next, a resin filling step (step S9) for filling the kerf CH1 with the
次に、第一面2a側から樹脂5を切断する樹脂切断工程(ステップS10)が実行される。樹脂切断工程S10では、圧電素子基板2の第一面2a側から、ブレードW2によってダイシングが行われ、切溝CH2が形成される(図3(e)参照)。このダイシングにより、樹脂5は切断されるとともに、圧電素子基板2は側面2cが樹脂5に被覆された状態にて個品化される。このとき、第二テープ12もハーフカットされる。ブレードW2の厚み(すなわち切溝CH2の幅)は、ブレードW1よりも小さく、例えば、20〜100μmに設定される。これによって、圧電素子基板2の側面2cを被覆する樹脂5の厚みは、10〜50μmとなる。
Next, a resin cutting step (step S10) for cutting the
次に、第二テープ12を圧電素子基板2から剥離する第二剥離工程(ステップS11)が実行される。このとき、第二テープ12のうち、樹脂5と接触する部分である粘着力低下部12bの表面は平坦であり、紫外線照射によって粘着力も低下している。従って、個品化された圧電素子基板2を第二テープ12から容易に剥離することができる。第二テープ12を剥離することによって、個品化された圧電素子1が完成し(図3(f)参照)、図2に示す工程が終了する。
Next, the 2nd peeling process (step S11) which peels the
以上によって、第一実施形態に係る製造方法では、圧電素子基板切断工程S4で圧電素子基板2及び第一テープ11に切溝CH1を形成し、第二貼付工程S6で圧電素子基板2の第二面2bに第二テープ12を貼り付けている。従って、紫外線照射工程S7で第一テープ11側から紫外線を照射したとき、紫外線は圧電素子基板2で遮蔽されることなく切溝CH1を通過して第二テープ12の第二粘着層12aに照射される。第二粘着層12aのうち紫外線が照射された部分は、粘着力が低下した粘着力低下部12bとなる。樹脂充填工程S9において切溝CH1に樹脂5を充填する際、樹脂5は圧電素子基板2の側面2cと、粘着力低下部12bと接触する。粘着力低下部12bの表面(すなわち樹脂5との界面)は、圧電素子基板切断工程S4において加工される部分ではないため、粗くなっておらず滑らかであり、更に、粘着力も低下している。従って、第二剥離工程S11において、樹脂5は容易に第二テープ12から剥離することができる。これによって、圧電素子1のクラックの発生が防止される。
As described above, in the manufacturing method according to the first embodiment, the kerf CH1 is formed in the
[第二実施形態]
次に、図4を参照して、本発明の第二実施形態に係る製造方法について説明する。第二実施形態に係る製造方法では、圧電素子基板2の第一面2aに離型剤20が塗布されている点で、第一実施形態と主に相違する。
[Second Embodiment]
Next, with reference to FIG. 4, the manufacturing method which concerns on 2nd embodiment of this invention is demonstrated. The manufacturing method according to the second embodiment is mainly different from the first embodiment in that a
圧電素子基板準備工程S1において、圧電素子基板2の第一面2aに離型剤20が塗布される。離型剤20としては、フッ素系のものやシリコーン系のものが利用できるが、シリコーン系離型剤は低分子量シロキサンの揮発によるディスクの汚染の可能性があるため、フッ素系離型剤の使用が好ましい。離型剤の溶剤は有機系あるいは水系どちらも利用できる。また、離型剤20の塗布は、スプレーやはけ塗りなどの方法によってなされる。圧電素子基板準備工程S1より後の工程では、図4に示すように、圧電素子基板2の第一面2aに離型剤20が存在する状態にて、第一実施形態と同様の工程が実行される。
In the piezoelectric element substrate preparation step S <b> 1, the
第一実施形態においては、図3(d)〜(f)に示すように、樹脂5を切溝CH1に充填する際、樹脂5の一部が圧電素子基板2の第一面2aに這い上がり、第一面2aの金属極の一部が樹脂5で覆われる構成となっていた。一方、第二実施形態では、図4(d)に示すように、第一面2aに離型剤20が存在するため、樹脂5が第一面2aに付着することが出来ない。従って、図4(d)〜(f)に示すように、樹脂5は、第一面2aの金属極を覆うことなく、側面2cのみを被覆することが可能となる。
In the first embodiment, as shown in FIGS. 3D to 3F, when the
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明の製造方法によって製造される圧電素子の形状は、図1に示すものに限定されず、圧電素子を適用する箇所にあわせて適宜変更することができる。 The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, the shape of the piezoelectric element manufactured by the manufacturing method of the present invention is not limited to that shown in FIG. 1, and can be appropriately changed according to the location to which the piezoelectric element is applied.
[第一実施例]
厚さ0.1mm、10cm角の圧電素子基板(PZT[Pb(Zr、Ti)O3]を用いる)の両面に金電極をスパッタで形成する。圧電素子基板の第一面に紫外線硬化型ダイシングテープからなる第一テープを貼り付ける。厚み100μmのブレードで、圧電素子基板を1.1mm×1.4mmの大きさにダイシングする。紫外線硬化型ダイシングテープからなる第二テープを圧電素子基板の第二面に貼り付け、第一面側から紫外線を照射する。第一テープを剥がし、ダイシングによって形成された切溝に印刷によって一液性エポキシ樹脂を充填する。100℃、1時間の硬化条件で硬化する。その後、厚み50μmのブレードで再度ダイシングし、個品化する。第一実施例に係る製造方法で作成した圧電素子を第二テープから剥がそうとしたところ、エポキシ樹脂と第二テープとが強固に接着されておらず、圧電素子にクラックが発生することなく、容易に剥がせた。
[First embodiment]
Gold electrodes are formed on both sides of a piezoelectric element substrate (using PZT [Pb (Zr, Ti) O 3 ]) having a thickness of 0.1 mm and 10 cm square by sputtering. A first tape made of an ultraviolet curable dicing tape is attached to the first surface of the piezoelectric element substrate. The piezoelectric element substrate is diced to a size of 1.1 mm × 1.4 mm with a blade having a thickness of 100 μm. A second tape made of an ultraviolet curable dicing tape is attached to the second surface of the piezoelectric element substrate, and ultraviolet rays are irradiated from the first surface side. The first tape is peeled off, and the one-part epoxy resin is filled into the kerf formed by dicing by printing. Curing is performed at 100 ° C. for 1 hour. After that, dicing is again performed with a blade having a thickness of 50 μm to make individual pieces. When trying to peel the piezoelectric element created by the manufacturing method according to the first embodiment from the second tape, the epoxy resin and the second tape are not firmly bonded, without causing cracks in the piezoelectric element, It was easily peeled off.
[第二実施例]
厚さ0.1mm、10cm角の圧電素子基板(PZT[Pb(Zr、Ti)O3]を用いる)の両面に金電極をスパッタで形成する。圧電素子基板の第一面にフッ素系離型剤をスプレーで塗布乾燥する。圧電素子基板の第一面に紫外線硬化型ダイシングテープからなる第一テープを貼り付ける。厚み100μmのブレードで、圧電素子基板を1.1mm×1.4mmの大きさにダイシングする。紫外線硬化型ダイシングテープからなる第二テープを圧電素子基板の第二面に貼り付け、第一面側から紫外線を照射する。第一テープを剥がし、ダイシングによって形成された切溝にディスペンサーで一液性エポキシ樹脂を充填する。100℃、1時間の硬化条件で硬化する。有機溶剤で圧電素子基板の第一面を洗浄することで、離型剤を落とす。その後、厚み50μmのブレードで再度ダイシングし、個品化する。第二実施例に係る製造方法で作成した圧電素子を第二テープから剥がそうとしたところ、エポキシ樹脂と第二テープとが強固に接着されておらず、圧電素子にクラックが発生することなく、容易に剥がせた。
[Second Example]
Gold electrodes are formed on both sides of a piezoelectric element substrate (using PZT [Pb (Zr, Ti) O 3 ]) having a thickness of 0.1 mm and 10 cm square by sputtering. A fluorine release agent is applied to the first surface of the piezoelectric element substrate by spraying and dried. A first tape made of an ultraviolet curable dicing tape is attached to the first surface of the piezoelectric element substrate. The piezoelectric element substrate is diced to a size of 1.1 mm × 1.4 mm with a blade having a thickness of 100 μm. A second tape made of an ultraviolet curable dicing tape is attached to the second surface of the piezoelectric element substrate, and ultraviolet rays are irradiated from the first surface side. The first tape is peeled off, and the one-part epoxy resin is filled with a dispenser into the kerf formed by dicing. Curing is performed at 100 ° C. for 1 hour. The mold release agent is removed by cleaning the first surface of the piezoelectric element substrate with an organic solvent. After that, dicing is again performed with a blade having a thickness of 50 μm to make individual pieces. When trying to peel the piezoelectric element created by the manufacturing method according to the second embodiment from the second tape, the epoxy resin and the second tape are not firmly bonded, without causing cracks in the piezoelectric element, It was easily peeled off.
[比較例]
両面に金電極が形成された厚さ100μmの圧電素子基板(PZT[Pb(Zr、Ti)O3]を用いる)をダイシングテープに貼り付ける。厚み100μmのブレードで、圧電素子基板を1.1mm×1.4mmの大きさにダイシングする。一液性エポキシ樹脂を、ダイシングによって形成された切溝を覆うように印刷し、一液性エポキシ樹脂を充填する。100℃、1時間の硬化条件で硬化する。厚み50μmのブレードでダイシングし個品化する。比較例に係る製造方法で作成した圧電素子をダイシングテープから剥がそうとしたところ、エポキシ樹脂とダイシングテープが強固に接着しているため、圧電素子にクラックが発生し、破壊された。
[Comparative example]
A piezoelectric element substrate (using PZT [Pb (Zr, Ti) O 3 ]) having a thickness of 100 μm and having gold electrodes formed on both sides is attached to a dicing tape. The piezoelectric element substrate is diced to a size of 1.1 mm × 1.4 mm with a blade having a thickness of 100 μm. The one-component epoxy resin is printed so as to cover the kerf formed by dicing, and the one-component epoxy resin is filled. Curing is performed at 100 ° C. for 1 hour. The product is diced with a blade having a thickness of 50 μm. When an attempt was made to peel off the piezoelectric element created by the manufacturing method according to the comparative example from the dicing tape, the epoxy resin and the dicing tape were firmly adhered to each other, so that the piezoelectric element was cracked and destroyed.
1…圧電素子、2…圧電素子基板、2a…第一面、2b…第二面、2c…側面、5…樹脂、11…第一テープ、11a…第一粘着層、12…第二テープ、12a…第二粘着層。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
表面に紫外線で硬化する第一粘着層を有する第一テープを準備する第一テープ準備工程と、
前記圧電素子基板の前記第一面に前記第一テープを貼り付ける第一貼付工程と、
前記第二面側から前記圧電素子基板を切断すると共に、前記第一粘着層側から前記第一テープの一部を除去する圧電素子基板切断工程と、
表面に紫外線で硬化する第二粘着層を有する第二テープを準備する第二テープ準備工程と、
前記圧電素子基板の前記第二面に前記第二テープを貼り付ける第二貼付工程と、
前記第一テープ側から、紫外線を照射する照射工程と、
前記第一テープを前記圧電素子基板から剥離する第一剥離工程と、
前記圧電素子基板切断工程による切溝に樹脂を充填する樹脂充填工程と、
前記第一面側から前記樹脂を切断する樹脂切断工程と、
前記第二テープを前記圧電素子基板から剥離する第二剥離工程と、を備えることを特徴とする圧電素子の製造方法。 Preparing a piezoelectric element substrate having a first surface and a second surface facing each other and having a metal electrode formed thereon;
A first tape preparation step of preparing a first tape having a first adhesive layer that is cured by ultraviolet rays on the surface;
A first attaching step of attaching the first tape to the first surface of the piezoelectric element substrate;
Cutting the piezoelectric element substrate from the second surface side, and removing a part of the first tape from the first adhesive layer side; and
A second tape preparation step of preparing a second tape having a second adhesive layer that is cured by ultraviolet rays on the surface;
A second attaching step of attaching the second tape to the second surface of the piezoelectric element substrate;
An irradiation step of irradiating ultraviolet rays from the first tape side,
A first peeling step of peeling the first tape from the piezoelectric element substrate;
A resin filling step of filling a resin into a kerf by the piezoelectric element substrate cutting step;
A resin cutting step of cutting the resin from the first surface side;
A second peeling step of peeling the second tape from the piezoelectric element substrate.
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