JP5877746B2 - 圧電振動片およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、圧電振動子の圧電デバイスに搭載される圧電振動片及びその製造方法に関し、特に水晶等の圧電材料からなるウエハをフォトエッチングすることにより圧電振動片の外形を加工する技術に関する。

従来より、様々な圧電デバイスに搭載される音叉型水晶振動片やＡＴカット水晶振動片等の圧電振動片は、水晶等の圧電ウエハにフォトエッチングで外形を加工しかつその表面に電極膜をパターニングすることにより製造される（例えば、特許文献１参照。）。具体的には、図３に例示するように、所定の厚さに研磨加工した水晶ウエハ１に多数の水晶振動片２を、その基端部２ａで連結部３により該水晶ウエハの残部即ち枠部４と一体に連結・支持されるように、所望の音叉型水晶振動片の外形に加工する。次に、この状態で各水晶振動片２の表面に電極膜を形成した後、個々の水晶振動片２を連結部３から折り取って切り離す。一般に連結部３は、所望の箇所で折れ易くなるように、水晶振動片２との接続部分を最も狭幅とする楔状に切り込み５を形成する（例えば、特許文献２参照。）。楔状の切り込み５は連結部３の２辺にそれぞれ形成され、水晶振動片２と枠部４を折り取って切り離す際に切り込み５において応力集中を起こり易くしており、連結部３の各辺に形成された切り込み５を結ぶ切断線５ａにおいて連結部３が折れ易くなっている。水晶振動片の折り取りは、例えば上方から折り取りピン５を降下させ、水晶振動片を押し込む等により行う。

特開２０１１−４５１１９号公報 実願平１−１３１２４５号（実開平３−７０４２１号）のマイクロフィルム

しかしながら、連結部３には、フォトエッチングによる外形加工時に材料の異方性によるエッチング残渣１０が形成されている。エッチング残渣１０は非常に薄く、エッチング残渣１０に応力がかかるとエッチング残渣１０は破損して破片が発生することとなる。このようにして発生した破片が水晶振動片２に付着すると水晶振動片２の発振周波数やＣＩ値等の特性を悪くし、水晶振動片の信頼性や歩留り低下の原因となる虜がある。また例えば音叉型水晶振動片の場合、このエッチング残渣１０は、先に説明した連結部３の切り込み５とは別に、連結部３の一辺においてエッチング残渣よりなる楔状の切り込み１０ａとして形成されることがある。このようなエッチング残渣１０が形成された状態で水晶振動片２の折り取りを行うと、切り込み５と切り込み１０ａに応力集中が起こることになる。ここで、切り込み５とエッチング残渣１０の切り込み１０ａが切断線５ａと同一線上でない場合、エッチング残渣１０の面にねじれの応力が発生し、エッチング残渣１０の破損による破片の発生が特に多くなり、水晶振動片２の特性悪化の虞が高い。

そこで本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧電振動片をウエハから折り取る際に生じやすいエッチング残渣の破片を低減することができ、それにより歩留りや信頼性の向上を実現し得る圧電振動片及びその製造方法を提供することにある。

圧電材料からなるウエハをフォトエッチングすることにより、圧電振動片の外形を有する圧電振動子片と、圧電振動子片を支持するための枠部と、圧電振動子片の基端部と枠部とが連結する連結部とを形成し、連結部を切断することにより圧電振動片を枠部から切り離した圧電振動片の製造方法において、圧電振動片の基端部と枠部とは直線状の連結部で連結され、かつ、圧電振動片の基端部と連結部との接続部分の幅方向両端のそれぞれの隅部は凹部を設け、ウエハをフォトエッチング後、エッチング残渣部の大きさが最小、またはエッチング残渣部が発生していない部分を通る線上にて連結部を切断する圧電振動片の製造方法。

これにより、前記連結部を切断した際に発生する破片を低減することができる。

さらに、前記連結部の切断線上にあたる前記圧電振動片表面の少なくとも一部に溝が形成することにより、前記エッチング残渣部が最小または発生していない部分で正確に容易に切断することができる。

さらに、前記溝が前記連結部の表裏両主面に設けられることにより、所望する部分で確実に切断することができる。

また、前記ウエハをハーフエッチングすることにより、前記溝を簡単に形成することができる。

また、本発明の別の側面によれば、上述した本発明の方法により加工された圧電振動片が気密封止された圧電振動子が提供される。

本発明は、上述したように圧電材料のウエハにフォトエッチングで外形加工した圧電振動子片を、ウエハとの連結部に形成されたエッチング残渣部が最小または発生していない部分を通る線上にて前記連結部を切断するため、エッチング残渣が切断時に破片となる可能性を低減することができる。このため、破片が圧電振動片に付着することにより生じる発振周波数やCI値等の特性悪化を低減でき、歩留りや信頼性の向上を実現することができる。

本発明の圧電振動片の製造方法を説明するための図。 本発明の圧電振動片を説明するための図。 従来の水晶振動片の製造方法を説明するための図。

以下に、添付図面を参照しつつ、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の圧電振動片の製造方法を説明するための図である。水晶ウエハ１１にはフォトエッチングにより形成された水晶振動片１２、連結部１３、エッチング残渣１４、枠部１５の形状を示している。ただし、エッチング残渣については、本発明に関連している連結部周辺のみを図１（Ｂ）に拡大図として示している。水晶振動子１２は、連結部１３と接続されている。連結部１３には前記ウエハをフォトエッチングした際に発生するエッチング残渣１４が形成されている。エッチング残渣１４は水晶の異方性により片側の側面や、隅部に大きく残る傾向がある。本発明ではエッチング残渣が最小、または無い部分で切断するため、エッチング残渣が小さくなる部分ができるように、水晶振動片１２の基端部１２ａから延びた直線状の連結部１３としている。更に、基端部１２ａと切断部が離れると、水晶振動片１２の外形形状が大きくなてしまうため、基端部１２ａと連結部１３の接続部分の幅方向両端の各隅部には、凹部１６を設けている。これによって、基端部１２ａからエッチング残渣１４が最小、または無い部分までの距離が短くなり、基端部１２ａと切断部の距離が離れるのを最小限に抑えることができる。また、エッチング残渣１４が最小、または無い部分を通る線上には、ハーフエッチングすることで直線状の溝１３ａが形成されている。

本実施例の水晶振動片は、次のようにフォトエッチングを用いて加工する。先ず、両面を研磨した所定厚さの水晶ウエハ１１の表面に、耐蝕膜としてＣｒ、Ａｕ等からなる金属薄膜を蒸着、スパッタリング等により被着し、その上にレジスト膜を塗布してフォトリソグラフィ技術により所望の音叉型水晶振動片の外形をパターニングした後、フッ酸、フッ化アンモニウム等の適当なエッチング液でエッチングし、枠部１４との連結部１３を残した状態で、図１（Ａ）に示すように多数の水晶振動片１２を加工する。

次に、前記レジスト膜を残したまま、同様に水晶ウエハ１１両面に溝１３ａの形状をそれぞれパターニングし、適当なエッチング液を用いて適当な深さにハーフエッチングして溝１３ａを形成する。このようにしてフォトエッチングした水晶振動片１２の表面に電極材料を蒸着、スパッタリング等により成膜し、フォトリソグラフィ技術によりパターニングして所望の電極膜を形成すると、多数の水晶振動片１２を並べた水晶ウエハ１１が完成する。

この水晶ウエハ１１から、例えば従来技術に関して上述したように、図３に示すような折り取りピンを用いて折り取ることにより、個々の水晶振動片１２を分離させる。当然のことながら、ピンによる折り取りに限らず、吸着ノズルにより水晶振動片１２を引き上げて折り取ってもよいし、レーザ等による切断でもよい。そのようにして、水晶振動片１２は、前記切断部に設けた溝１３ａに沿って切り離される。

本実施例では、図１に示すように、連結部１３にエッチング残渣１４が形成されていない部分があり、そこを通る線上で水晶片ウエハ１１から折り取ることによって、折り取り時に発生するエッチング残渣１４の破片を最小限に抑えている。また、例えば図３に示されるように連結部にエッチング残渣が形成されていない部分がない場合には、エッチング残渣が最小となる部分を通る線上にて連結部を切断すればエッチング残渣１４の破片を最小限に抑えることができる。ただしこのような場合は、あくまでもエッチング残渣が最小となる部分を通る線上にて切断することが重要であり、図３に示されるように連結部に切り込みがある場合は、エッチング残渣と前記切り込みが一つの線上に位置するよう前記切り込みを形成する位置等を適宜決定することが必要となる。

図２は、図１に関連して上述した本発明の第１実施例に従って加工されかつ個片に切り離された水晶振動片１２を搭載した水晶振動子を示している。パッケージ２０は、例えばセラミック薄板を積層した矩形箱状のベース２１を有し、その内部に画定される空所２２の底部には、一方の端部付近に１対の接続端子２３が設けられている。水晶振動片１２は、その基端部１２ａに設けられた電極をそれぞれ対応する接続端子２３に整合させて、導電性接着剤２５で機械的・電気的に接続されている。パッケージ２０は、ベース２１上端に薄板状の蓋２６を接合することにより気密に封止される。

本実施例の水晶振動片１２は、上述したように基端部１２ａと切断部の距離が離れるのを最小限に抑えているため、パッケージのより一層の小型化に対応することが可能である。

以上、本発明の好適な実施例について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において上記実施例に様々な変更・変形を加えて実施することができる。例えば、直線状に連続する小さな凹みのように溝１３ａ以外の様々な形状・構造のものにより、基端部１２ａと連結部１３との前記接続部分に薄肉部を設け、連結部１３との接続部分を常に略一定の形状で折り取ることができる。更に、本発明は、音叉型以外の水晶振動片、及びフォトエッチングにより外形加工される限り、水晶以外の圧電振動片についても同様に適用することができる。

１ 水晶ウエハ
２ 水晶振動片
２ａ 基端部
３ 連結部
４ 枠部
５ 切り込み
５ａ 切断線
１０ エッチング残渣
１０ａ 切り込み
１１ 水晶ウエハ
１２ 水晶振動片
１２ａ 基端部
１３ 連結部
１３ａ 溝
１４ エッチング残渣
１５ 枠部
１６ 凹部
２０ パッケージ
２１ ベース
２２ 空所
２３ 接続端子
２５ 導電性接着剤
２６ 蓋

Claims (6)

1. 圧電材料からなるウエハをフォトエッチングすることにより、圧電振動片の外形を有する圧電振動子片と、前記圧電振動子片を支持するための枠部と、前記圧電振動子片の基端部と前記枠部とが連結する連結部とを形成し、前記連結部を切断することにより前記圧電振動片を前記枠部から切り離した圧電振動片の製造方法において、前記圧電振動片の基端部と前記枠部とは直線状の連結部で連結され、かつ、前記圧電振動片の基端部と前記連結部との接続部分の幅方向両端のそれぞれの隅部は凹部を設け、前記ウエハをフォトエッチング後、エッチング残渣部の大きさが最小、または前記エッチング残渣部が発生していない部分を通る線上にて前記連結部を切断したことを特徴とする圧電振動片の製造方法。
2. 前記連結部の切断線上にあたる前記圧電振動片表面の少なくとも一部に溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動片の製造方法。
3. 前記溝は、前記連結部の表裏両主面に設けられることを特徴とする請求項２に記載の圧電振動片の製造方法。
4. 前記溝が、前記ウエハをハーフエッチングすることにより形成されることを特徴とする請求項２または３に記載の圧電振動片の製造方法。
5. 前記圧電材料が水晶であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の圧電振動片の製造方法。
6. 請求項１から５までのいずれかに記載の前記圧電振動片を、気密性パッケージに収容する工程と、前記気密性パッケージの開口部を蓋部材とで接合する工程とを有することを特徴とする圧電振動子の製造方法。

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