JPH07297660A - 圧電振動子の製造方法 - Google Patents

圧電振動子の製造方法

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JPH07297660A
JPH07297660A JP8466394A JP8466394A JPH07297660A JP H07297660 A JPH07297660 A JP H07297660A JP 8466394 A JP8466394 A JP 8466394A JP 8466394 A JP8466394 A JP 8466394A JP H07297660 A JPH07297660 A JP H07297660A
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JP
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piezoelectric
piezoelectric substrate
piezoelectric vibrator
mask material
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JP8466394A
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Kazumasa Nakayama
一誠 中山
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Citizen Watch Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 支持基板11と圧電基板13を接着材を用い
て固着する工程と、圧電基板13上に所定の形状を有す
るマスク材を設置する工程と、マスク材の上方より砥粒
を高圧の気体とともに噴射し、マスク材をマスクとし、
圧電基板11を圧電基板13の厚さ方向に貫通加工する
工程と、支持基板11を厚さ方向に加工する工程と、マ
スク材を除去する工程と、支持基板11と圧電基板13
とを剥離する工程を有する。 【効果】 圧電基板の加工速度より大きい加工速度を有
する支持基板を用いることにより、加工時間を短縮する
ことが可能である。また、加工時間が短縮することによ
りマスク材を薄くすることが可能となり、圧電振動子の
加工精度が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電振動子の製造方法
に関し、とくに噴射加工法を用いる超小型の圧電振動子
の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】圧電振動子の加工方法としては、化学エ
ッチング法や、機械加工法や、噴射加工法などがある。
【0003】圧電基板の一つである水晶のAT板より振
動子を加工するとき、化学エッチング法を用いると結晶
軸によってエッチング速度が異なるため加工断面が垂直
とならず、所望の形状の振動子が得られないという問題
がある。
【0004】しかし、化学エッチング法の代わりに噴射
加工法を用いると、上記の問題は解決し、加工断面がほ
ぼ垂直である振動子を得ることができる。
【0005】この噴射加工法を用いる圧電振動子の製造
方法については、たとえば特開平5−83065公報に
記載されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、圧電基板の
板厚が1mm以下といった薄い圧電基板を噴射加工する
ときは、圧電基板の周囲をテープで基板に張り合わせて
固着し噴射加工を行う。
【0007】しかしながら、圧電基板の周囲をテープを
用いて基板に張り合わせて固着し噴射加工を行うと、張
り合わせたテープのわずかな隙間から高圧の気体が回り
込むため、薄い圧電基板を破壊し、加工ができないとい
った問題が生じる。
【0008】そこで板厚が1mm以下といった薄い圧電
基板を噴射加工するときは、圧電基板の下方に板厚の厚
い支持基板を設置し、圧電基板と支持基板を接着材で固
着する。このことによって、支持基板と圧電基板の間に
高圧の空気が浸入することを防ぎ、圧電基板が破壊する
のを防ぐ。
【0009】圧電基板を接着材を用いて固着した圧電基
板より噴射加工を用いて圧電振動子を加工するときは、
圧電基板を貫通加工するのみならず支持基板も基板の厚
さ方向に加工する。
【0010】このとき、圧電基板の加工断面をできる限
り垂直に近づけるためには、圧電基板を貫通加工するの
みならず、支持基板も支持基板の厚さ方向にできるだけ
深く加工する必要がある。
【0011】一般に支持基板には金属またはガラスなど
の材料を用いる。しかし噴射加工時における金属または
ガラスの加工速度は圧電基板の加工速度と比較して著し
く小さい。
【0012】そのため、圧電基板の加工断面を垂直にす
るためには支持基板の厚さ方向の加工深さを充分深くす
る必要がある。
【0013】この結果、支持基板に加工速度の遅い金属
やガラスを用いていては非常に長い加工時間を必要と
し、生産性が悪い。
【0014】また、加工時間が長いと圧電振動子上に形
成したマスク材も長い時間加工されることになるので、
マスク材の損傷が大きく圧電振動子の加工精度は悪化す
る。
【0015】マスク材の厚さを増すことでマスク材の損
傷を減らすことは可能である。しかし、マスク材に感光
性の樹脂を用いる場合はマスク材が厚くなると、マスク
材のパターニング精度も悪くなり、その結果、圧電振動
子の加工精度も悪化する。
【0016】たとえば厚さ100μmの感光性の樹脂を
マスク材として用いる場合のパターニング精度は、プラ
スマイナス10μmで、厚さ100μmの感光性の樹脂
をマスク材とした場合の噴射加工法を用いて加工した圧
電振動子の外形精度は、プラスマイナス10μmであ
る。
【0017】厚さ30μmの感光性の樹脂をマスク材と
して用いる用いる場合のパターニング精度は、プラスマ
イナス4μmで、厚さ30μmの感光性の樹脂をマスク
材とした場合の噴射加工法を用いて加工した圧電振動子
の外形精度はプラスマイナス4μmで、厚さ100μm
の感光性の樹脂のパターニング精度よりも良い。
【0018】一般にAT板よりなる矩形状の圧電振動子
において、圧電振動子の外形寸法は圧電振動子の諸特性
に多大な影響を及ぼす。圧電振動子の外形寸法の値があ
る適切な値のときは圧電振動子の諸特性は良好である。
【0019】しかしながら、圧電振動子の諸特性が損な
われない圧電振動子の外形寸法の許容精度はプラスマイ
ナス4μm以下である。ここでこのプラスマイナス4μ
m以上の値、たとえばプラスマイナス10μmになると
圧電振動子の諸特性は劣化する。
【0020】これは副振動である輪郭振動が主振動であ
る厚さすべり振動に影響を及ぼしているからである。
【0021】したがって噴射加工時の圧電振動子の加工
精度が、プラスマイナス10μm程度悪いと、圧電振動
子の諸特性も劣化する。
【0022】本発明の目的は、上記の課題を解決して、
板厚の薄い圧電基板の噴射加工を可能にし、圧電振動子
の加工精度を向上させ、さらに振動子の諸特性が劣化せ
ず、圧電基板の加工時間を短縮することが可能な圧電振
動子の製造方法を提供することにある。
【0023】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の圧電振動子の製造方法は、下記記載の製造方法
を採用する。
【0024】本発明の圧電振動子の製造方法は、支持基
板と圧電基板とを接着材を用いて固着する工程と、圧電
基板上に所定の形状を有するマスク材を設置する工程
と、マスク材の上方より砥粒を高圧の気体とともに噴射
し、マスク材をマスクとし、露出した圧電基板を圧電基
板の厚さ方向に貫通加工する工程と、支持基板を厚さ方
向に加工する工程と、マスク材を除去する工程と、支持
基板と圧電基板とを剥離する工程を有することを特徴と
する。
【0025】
【作用】本発明の圧電振動子の製造工程を用いることに
よって、厚さ1mm以下の薄い圧電基板の噴射加工が可
能となる。さらに、圧電基板の加工速度より大きい加工
速度を有する支持基板を用いることにより、加工時間を
短縮することが可能である。
【0026】このように加工時間が短縮されることによ
り、マスク材に厚さの薄い感光性の樹脂を用いることが
できる。よってマスク材の厚さが薄いとパターニング精
度も向上するので、圧電振動子の加工精度も向上し、所
望の寸法の振動子を得ることが可能となる。この結果、
副振動である輪郭振動の影響を受けることなく、振動子
の諸特性の良いものが得られる。
【0027】また、支持基板を短時間に容易に厚さ方向
に深く噴射加工することが可能であるため、圧電振動子
の加工断面を容易にほぼ垂直にすることも可能となる。
【0028】圧電振動子の噴射加工時間が短縮すること
は生産性向上につながり、圧電振動子のコストを下げる
という付加価値も生まれる。
【0029】
【実施例】以下図面により本発明の実施例における圧電
振動子の製造方法を説明する。図1と図2と図3と図4
と図5と図6と図7と図8とは、本発明の実施例におけ
る圧電振動子の製造方法を示す断面図である。
【0030】まず図1に示すように、支持基板11上に
接着材12を形成し、圧電基板13を支持基板11上に
設置する。
【0031】このとき支持基板11は厚さ2mmの透明
なアクリル樹脂を使用し、圧電基板13は水晶のAT板
で、厚さは0.13mm、周波数は12.8MHzであ
る。
【0032】ここで用いる接着材12は、粘度が3cp
sから20cpsと非常に粘度が低いため、接着材12
の接着層を約数μmと薄くすることができる。またこの
接着材12は光硬化型で水溶性のもので、有機接着材で
ある。
【0033】本発明の実施例では、接着材12に光硬化
型のものを用いる。このため、ワックスのように熱を加
えて接着材を軟化させ張り合わせた後、冷却するといっ
た温度の影響が含まれない。このために、支持基板と圧
電基板の熱膨張係数の差を考慮する必要がない。
【0034】さらに光硬化型の接着材12は、ワックス
状の接着材と比較すると、熱膨張係数を考慮する必要が
ないという点で良い。
【0035】ここで接着材12は、必ずしも水溶性であ
る必要はなく、有機溶材可溶型でもかまわない。
【0036】支持基板11上に圧電基板13を設置する
ときは、圧電基板13の上方より加重を加えて支持基板
11と圧電基板13を密着させ、接着材12の接着層を
より薄くする。
【0037】その後、圧電基板13の上方または支持基
板11の下方より光を照射し、硬化させて圧電基板13
と支持基板11とを固着する。
【0038】つぎに図2に示すように、感光性樹脂より
なる厚さ30μmのフィルム状のマスク材24を温度が
80℃にて、ラミネート圧力2.5kgf/cm2 で圧
電基板13上にラミネートする。
【0039】このとき、マスク材4は感光性樹脂のフィ
ルムの代わりに、写真製版技術を用いて所定形状を有す
る電鋳マスクや金属のエッチングマスクを用いてもよ
い。
【0040】図8にマスク材24に電鋳マスクや金属製
のエッチングマスクを用いて、それを圧電基板13上に
設置した場合の断面図を示す。
【0041】図8に示すように、圧電基板13上に接着
材12を形成し、マスク材24上方より加重を加えて接
着層を薄くし、支持基板11である透明なアクリル板よ
り光を照射し、マスク材24と圧電基板13上に固着す
る。
【0042】つぎに図3に示すように、感光性樹脂より
なる厚さ30μmのフィルム状のマスク材4を、写真製
版技術を用いて所定形状にパターニングする。
【0043】一般に市販されているフィルム状の感光性
樹脂の厚さは、30μmから100μmまである。
【0044】厚さ100μmのフィルムを用いるときの
パターニング精度はプラスマイナス10μmであるが、
厚さ30μmのフィルムを用いるときのパターニング精
度はプラスマイナス4μmと良好で、厚さの薄いフィル
ムのほうがパターニング精度は良い。
【0045】つぎに図4に示すように、パターニングし
たマスク材14の上方にある噴射ノズル45より、砥粒
46の平均粒径が数μmから数十μmの炭化珪素(Si
C)を数kgf/cm2 の高圧空気とともに噴射する。
【0046】すると図5に示すように、支持基板11の
加工速度は圧電基板13である水晶のAT板の加工速度
の十数倍と大きいので、数分で圧電基板13を貫通加工
し支持基板11の加工深さも支持基板11の厚さの半分
の1mm程度となる。
【0047】このときの使用した炭化珪素(SiC)の
砥粒の平均粒径は20μmで噴射圧は3.0kgf/c
2 、加工範囲寸法320mm×120mmで圧電基板
13の加工速度は毎分10μm、アクリル樹脂からなる
支持基板11の加工速度は毎分150μmである。
【0048】マスク材14の厚さは30μmにもかかわ
らず、加工時間が十数分であるためほとんど損傷しな
い。
【0049】したがって、マスク材14のパターニング
精度は、プラスマイナス4μmなので圧電振動子の加工
精度もプラスマイナス4μmと良好である。
【0050】さらにまた、支持基板11の加工深さを1
mmまで深く加工しているため、圧電振動子を加工した
断面形状はほぼ垂直となっている。
【0051】噴射加工を行っている間、接着材12の厚
さが数ミクロンと薄いため砥粒46が接着材12に入り
込んで接着材12を削りとり、圧電基板13がはがれる
ことはない。
【0052】つぎに図6に示すように、マスク材24と
して用いたフィルムを、専用の剥離液を用いてマスク材
24を除去する。
【0053】最後に図7に示すように、接着材12を用
いて張り合わせた支持基板11と圧電基板13とを、温
度が約40℃の水中に数十分間侵漬することにより、支
持基板11と圧電基板13とを剥離させる。
【0054】そして図7に示すような所定形状の圧電振
動子73を得る。圧電振動子73の加工精度はプラスマ
イナス4μmであるためQ値は約十万、CI値も数オー
ムと良好である。
【0055】なお、シリコン(Si)の噴射加工時の加
工速度は、水晶の約十数倍程度なので、支持基板11と
してシリコン(Si)を用いることも可能である。
【0056】また、圧電基板13を噴射加工するとき、
支持基板11を貫通するように加工してもよい。
【0057】図9(a)は支持基板11にガラスを用い
るときの噴射加工後の加工断面を示す断面図であり、図
9(b)は支持基板11にアクリル樹脂を用いるときの
噴射加工後の加工断面形状を示す断面図である。
【0058】図9(a)と図9(b)とに示す圧電基板
13は、水晶のAT板で厚さ130μm、図9(a)に
示す支持基板11はガラス材料で厚さは1mm、図9
(b)に示す支持基板11はアクリル樹脂で厚さは1m
mである。
【0059】図9(a)、図9(b)ともにマスク材2
4として厚さ30μmの感光性の樹脂を圧電基板13の
上に設置した後、感光性の樹脂をパターニングし幅50
μmの非マスク部を形成した後、砥粒に平均粒径20μ
mの炭化珪素(SiC)を用い、噴射圧3.0kgf/
cm2 で噴射加工を行った。
【0060】その結果を図9(a)に示す。図9(a)
に示すように、支持基板11であるガラスの加工速度は
加工範囲320mm×120mmで毎分5μm、AT板
の加工速度は毎分10μmであるので支持基板11を厚
さ方向に100μm加工したときの加工時間は約33分
である。
【0061】このときマスク材24の厚さ方向の損傷は
大きく、厚さ10μm程度しか残ってない。また、マス
ク材24の水平方向の損傷も大きく非マスク部の幅は1
00μmにもなっている。
【0062】さらに、支持基板11の加工深さは100
μmと浅いため、圧電基板13の加工断面は垂直になら
ない。そしてマスク材24を除去した後の圧電振動子の
加工精度はプラスマイナス10μmと悪く、圧電振動子
の諸特性も悪い。
【0063】それに対して、支持基板11としてアクリ
ル樹脂を用いた実施例を図9(b)に示す。
【0064】アクリル樹脂の加工速度は毎分150μm
であるので、加工時間19分で支持基板の加工深さは9
00μmにもなる。このときのマスク材24の損傷は加
工時間が約19分と短いためマスク材の厚さ方向の損傷
は少なく、厚さ約70μmほど残っている。
【0065】また、マスク材24の水平方向の損傷も少
なく非マスク部の幅は60μmである。支持基板マスク
材24の水平方向の加工深さが900μmと深いために
圧電基板13の加工断面もほぼ垂直に近い。
【0066】そして、マスク材24を除去した後の圧電
振動子の加工精度はプラスマイナス4μmと良好で圧電
振動子の諸特性も良い。
【0067】
【発明の効果】上記の説明ように、本発明の圧電振動子
の製造工程を用いることにより、厚さ1mm以下の薄い
圧電基板の噴射加工が可能となる。
【0068】また、圧電基板の加工速度より大きい加工
速度を有する支持基板を用いることにより、加工時間を
短縮することが可能である。
【0069】加工時間が短縮されることにより、マスク
材に厚さの薄い感光性の樹脂を用いることができる。よ
ってマスク材の厚さが薄いとパターニング精度も向上す
るので、圧電振動子の加工精度も向上し、所望の寸法の
振動子を得ることが可能となる。この結果、副振動であ
る輪郭振動の影響を受けることなく、振動子の諸特性の
良いものが得られる。
【0070】また、支持基板を短時間に容易に厚さ方向
に深く噴射加工することが可能であるため、圧電振動子
の加工断面を容易にほぼ垂直にすることも可能となる。
【0071】圧電振動子の噴射加工時間が短縮すること
は生産性向上につながり、圧電振動子のコストを下げる
という付加価値も生まれる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における圧電振動子の製造方法
を示す断面図である。
【図2】本発明の実施例における圧電振動子の製造方法
を示す断面図である。
【図3】本発明の実施例における圧電振動子の製造方法
を示す断面図である。
【図4】本発明の実施例における圧電振動子の製造方法
を示す断面図である。
【図5】本発明の実施例における圧電振動子の製造方法
を示す断面図である。
【図6】本発明の実施例における圧電振動子の製造方法
を示す断面図である。
【図7】本発明の実施例における圧電振動子の製造方法
を示す断面図である。
【図8】本発明の実施例における圧電振動子の製造方法
を示す断面図である。
【図9】従来技術における圧電振動子の製造方法と本発
明の実施例における圧電振動子の製造方法を比較して示
す断面図である。
【符号の説明】
11 支持基板 12 接着材 13 圧電基板 24 マスク材 45 噴射ノズル 46 砥粒 73 圧電振動子

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 支持基板と圧電基板とを接着材を用いて
    固着する工程と、圧電基板上に所定の形状を有するマス
    ク材を設置する工程と、マスク材の上方より砥粒を高圧
    の気体とともに噴射し、マスク材をマスクとし、露出し
    た圧電基板を圧電基板の厚さ方向に貫通加工する工程
    と、支持基板を厚さ方向に加工する工程と、マスク材を
    除去する工程と、支持基板と圧電基板とを剥離する工程
    を有することを特徴とする圧電振動子の製造方法。
  2. 【請求項2】 砥粒を高圧の気体とともに噴射し圧電基
    板を加工するときに用いるマスク材は、金属、もしくは
    感光性の樹脂であることを特徴とする請求項1記載の圧
    電振動子の製造方法。
  3. 【請求項3】 砥粒を高圧の気体とともに噴射し圧電基
    板を加工するときに圧電基板を支持する支持基板の加工
    速度は、圧電基板の加工速度より大きいことを特徴とす
    る請求項1記載の圧電振動子の製造方法。
  4. 【請求項4】 砥粒を高圧の気体とともに噴射し圧電基
    板を加工するときに圧電基板を支持する支持基板は、樹
    脂材料からなることを特徴とする請求項1記載の圧電振
    動子の製造方法。
  5. 【請求項5】 支持基板と圧電基板を接着材を用いて固
    着する工程で用いる接着材は、有機接着材であることを
    特徴とする請求項1記載の圧電振動子の製造方法。
JP8466394A 1994-04-22 1994-04-22 圧電振動子の製造方法 Pending JPH07297660A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102098019A (zh) * 2008-12-25 2011-06-15 日本碍子株式会社 复合基板及金属图形的形成方法

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