KR20160012784A - 압전 진동편, 압전 진동자 및 압전 진동편 제조 방법 - Google Patents

압전 진동편, 압전 진동자 및 압전 진동편 제조 방법 Download PDF

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김성욱
임승모
이재상
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은 압전 진동편, 압전 진동자 및 압전 진동편 제조 방법에 관한 발명으로, 보다 상세하게는, 진동 기판, 상기 진동 기판의 일면에 배치되는 접합부 및 전극부, 상기 접합부에 배치되고, 돌출되어 배치된 요철, 상기 전극부에 배치되는 여진 전극 및 상기 접합부에 배치되고, 상기 여진 전극과 전기적으로 연결되는 단자 전극을 포함하고, 상기 요철의 높이는 상기 전극부의 높이와 동일한 압전 진동편, 압전 진동자 및 압전 진동편 제조 방법에 관한 것이다.

Description

압전 진동편, 압전 진동자 및 압전 진동편 제조 방법{Piezoelectric vibration piece, piezoelectric device and method of fabricating piezoelectric vibration piece}
본 발명은 압전 진동편, 압전 진동자 및 압전 진동편 제조 방법에 관한 것이다.
압전 진동자는 외부에서 전압을 가하면, 압전 진동편의 압전 형상에 의해 압전 진동편이 진동을 하고, 그 진동을 통해 주파수를 발생시키는 장치이다.
압전 진동자는 안정된 주파수를 얻을 수 있어 컴퓨터, 통신 기기의 발진 회로나, 그 외 신호의 기준이 되는 여러 가지 핵심 부품에 사용되기도 한다.
이를 위하여 압전 진동편이 압전 진동자에 충분한 강도로 접합되어야 한다. 압전 진동자에 대한 높은 신뢰성을 요구하고 있지만, 압전 진동자를 적용하는 환경이 소형화됨에 따라 압전 진동편이 압전 진동자에 접합하는 면적이 줄어들게 되어 압전 진동편을 충분히 부착시키는 데 한계가 있다.
하기 선행기술문헌으로 기재된 특허문헌은 압전 진동편의 내충격성 향상을 위한 발명을 소개하고 있다.
일본 공개 공보 특개평 9-186545호
본 발명의 일 실시 예의 목적은 압전 진동자 내에서 압전 진동편의 접합강도를 개선함으로써 압전 진동자가 안정적으로 동작할 수 있는 압전 진동편, 압전 진동자 및 압전 진동편의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예를 따르는 압전 진동편은, 진동 기판, 상기 진동 기판의 일면에 배치되는 접합부 및 전극부, 상기 접합부에 배치되고, 돌출되어 배치된 요철, 상기 전극부에 배치되는 여진 전극 및 상기 접합부에 배치되고, 상기 여진 전극과 전기적으로 연결되는 단자 전극을 포함하고, 상기 요철의 높이는 상기 전극부의 높이와 동일하다.
본 발명의 다른 실시 예를 따르는 압전 진동자는, 진동 기판, 상기 진동 기판의 일면에 배치되는 접합부 및 전극부, 상기 접합부에 배치되고 돌출되어 배치된 요철, 상기 전극부에 배치되는 여진 전극 및 상기 접합부 및 요철에 배치되고, 상기 여진 전극과 전기적으로 연결되는 단자 전극을 포함하고, 상기 요철의 높이는 상기 전극부의 높이와 동일한 압전 진동편, 상부 면에 배치되어 상기 단자 전극과 전기적으로 연결되는 접속 전극 및 하부 면에 배치되고 상기 접속 전극과 전기적으로 연결되는 외부 전극을 포함하고, 상기 압전 진동편의 하부에 배치되는 실장부 및 상기 압전 진동편을 외부와 단절시키도록 상기 실장 기판의 상부에 배치되는 뚜껑부를 포함한다.
본 발명의 다른 실시 예를 따르는 압전 진동편의 제조 방법은, 수정 웨이퍼를 준비하는 단계, 상기 수정 웨이퍼의 일 면에 접합부를 형성하는 단계, 상기 수정 웨이퍼의 일 면에 전극부를 형성하는 단계, 상기 접합부에 여진 전극을 형성하는 단계 및 상기 전극부에 단자 전극을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 전극부를 형성하는 단계는 돌출된 형상을 갖도록 요철을 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 접합부를 형성하는 단계, 전극부를 형성하는 단계 및 요철을 형성하는 단계는 동시에 실시되고, 상기 요철의 높이는 상기 전극부의 높이와 동일하도록 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르는 압전 진동편, 압전 진동자 및 압전 진동편의 제조 방법에 의하면, 압전 진동자 내에서 압전 진동편의 접합강도를 개선함으로써 압전 진동자가 안정적으로 동작할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따르는 압전 진동편의 사시도이다.
도 2는 도 1의 압전 진동편을 AA'면으로 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따르는 압전 진동편의 사시도이다.
도 4는 도 3의 압전 진동편을 BB'면으로 절단한 단면도이다.
도 5은 본 발명의 일 실시 예에 따르는 압전 진동편의 사시도이다.
도 6는 도 5의 압전 진동편을 CC'면으로 절단한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따르는 압전 진동편의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따르는 압전 진동편의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따르는 압전 진동편에서 여진 전극 및 단자 전극을 제외한 사시도 및 그 확대도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따르는 압전 진동편이며, 여진 전극 및 단자 전극을 제외한 사시도 및 그 확대도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따르는 압전 진동자의 분해 사시도이다.
도 12는 도 11의 압전 진동자를 DD'로 절단한 단면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따르는 압전 진동편 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 14는 도 13에 도시된 전극부, 접합부 및 요철이 형성된 수정 웨이퍼에 여진 전극 및 단자 전극을 형성하는 공정을 통해 형성된 여진 전극 및 단자 전극을 도시한 사시도이다.
이하, 구체적인 실시 예 및 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하고, 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
압전 진동편
이하, 본 발명의 일 실시 예에 따르는 압전 진동편(100)을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따르는 압전 진동편(100)의 사시도이고, 도 2는 도 1의 압전 진동편(100)을 AA'면으로 절단한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따르는 압전 진동편(100)은, 진동 기판(110), 상기 진동 기판(110)의 일면에 배치되는 접합부(130) 및 전극부(120), 상기 접합부(130)에 배치되고, 돌출되어 배치된 요철(131), 상기 전극부(120)에 배치되는 여진 전극(140a, 140b) 및 상기 접합부(130)에 배치되고, 상기 여진 전극(140a, 140b)과 전기적으로 연결되는 단자 전극(150a, 150b)을 포함하고, 상기 요철(131)의 높이는 상기 전극부(120)의 높이와 동일하다. 이때, 상기 전극부(120)는 돌출된 형상일 수 있다.
압전 진동편(100)에 포함되는 진동 기판(110)은 압전 소재로서 뛰어난 압전 특성을 갖는 수정(crystal)을 포함할 수 있으며, 이때 수정은 안정한 기계적 진동 발생기의 역할을 하게 된다.
압전 진동편(100)은 여진 전극(140a, 140b)이 배치되는 전극부(120) 및 단자 전극(150a, 150b)이 배치되는 접합부(130)로 구분할 수 있다. 압전 진동편(100)의 일 면에는 제1 여진 전극(140a)이 배치되어 제1 단자 전극(150a)과 연결된다. 압전 진동편(100)의 일 면에 마주보는 면에는 제2 여진 전극(140b)이 배치되어 제2 단자 전극(150b)과 연결된다. 도 1 및 도 2에 도시되지 않았지만, 도 11을 참조하면, 제1 및 제2 단자 전극(150a, 150b)은 각각 압전 진동자(200)의 실장부(210)에 배치되는 제1 및 제2 접속 전극(211a, 211b)과 연결되어 외부의 회로(도시되지 않음)와 연결된다.
압전 진동편(100)을 압전 진동자(200)에 실장하기 위해 압전 진동편(100)의 제1 및 제2 단자 전극(150a, 150b)과 압전 진동자(200)의 실장부(210)에 배치되는 제1 및 제2 접속 전극(211a, 211b)을 접합시킨다. 압전 진동편(100)은 압전 진동자(200) 내에서 진동을 발생시키는 역할을 하므로 압전 진동편(100)이 압전 진동자(200)에 충분한 강도로 접합되어 있어야 한다.
압전 진동편(100)을 접합시키는 방법에는 도전성 솔더를 리플로우(reflow) 공정을 통해 접합하는 방법, 도전성 접착제를 사용하여 접합하는 방법 등이 있다. 다만, 압전 진동자(200)를 적용하는 환경이 소형화됨에 따라 압전 진동편(100)이 압전 진동자(200)에 접합하는 면적이 줄어들게 되어 압전 진동편(100)을 충분한 강도로 접합시키는 데 어려움이 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르는 압전 진동편(100)은 접합부(130)에 요철(131)을 포함하기 때문에 압전 진동편(100)의 접합 강도를 향상시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따르는 압전 진동편(100)은 접합부(130)에 배치된 제1 및 제2 단자 전극(150a, 150b)을 압전 진동자(200)의 실장부(210)에 접합함으로써 압전 진동자(200)에 접합된다. 이 때, 접합부(130)에 솔더 또는 도전성 접착제 등을 배치시켜 압전 진동편(100)을 접합하게 되는데, 상기 접합부(130)에 배치된 요철(131)에 의해 넓어진 면적을 통하여 접합하게 된다. 접합 면적이 넓어지므로 접합 강도가 향상된다.
상기 요철(131)은 돌출되도록 형성될 수 있다. 요철(131)의 높이는 상기 전극부(120)의 높이와 같도록 배치된다.
본 발명의 실시 예에 따르는 압전 진동편(100)은 리소그래피(lithography) 공정 및 식각(etching) 공정을 통하여 진동 기판(110)에 전극부(120), 접합부(130) 및 요철(131)을 형성할 수 있다. 상기 리소그래피 공정 진행 시, 하나의 포토마스크에 전극부(120), 접합부(130) 및 요철(131)의 형상을 모두 포함하도록 제작할 수 있다. 상기 포토마스크를 이용하여 리소그래피 공정을 진행하면, 한 번의 리소그래피 공정 및 식각 공정에 의해 전극부(120), 접합부(130) 및 요철(131)을 형성할 수 있다. 이를 통해, 공정 단계를 축소할 수 있어 압전 진동편(100)의 제조 비용이 감소하고, 불량 발생이 감소할 수 있다.
상기 패턴을 이용한 리소그래피 공정을 거쳐 진동 기판(110)에 형성된 전극부(120)와 요철(131) 패턴은, 동일한 식각 물질 및 식각 조건 하에서 식각 공정을 거치게 된다. 따라서, 전극부(120)와 요철(131)의 높이가 동일하다.
진동 기판(110)에 배치된 전극부(120)에는 제1 및 제2 여진 전극(140a, 140b)이 배치된다. 압전 진동편(100)이 배치된 압전 진동자(200)에 전압을 가하면 압전 진동편(100)의 제1 및 제2 단자 전극(150a, 150b)을 거쳐 제1 및 제2 여진 전극(140a, 140b)에 전압이 걸리게 되고, 전기 일그러짐 효과에 의해 변형력이 더해져서 진동이 일어난다. 제1 및 제2 여진 전극(140a, 140b)은 Au, Ag 등의 도전성 물질을 포함할 수 있으며 여기에 한정되지 않는다.
진동 기판(110)의 일면 또는 양면에 배치된 접합부(130)에는 제1 및 제2 단자 전극(150a, 150b)이 배치된다. 위에서 설명한 바와 같이 접합부(130)는 압전 진동자(200)의 실장부(210)에 배치된 제1 및 제2 접속 전극(211a, 211b)과 접합된다. 상기 접합부(130)에는 요철(131)이 배치되고 제1 및 제2 단자 전극(150a, 150b)은 상기 요철(131)상에 배치될 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 단자 전극(150a, 150b)은 상기 요철(131)의 형상에 따라 올록볼록한 형상을 가질 수 있다. 따라서, 상기 압전 진동자(200)의 실장부(210)의 접속 전극(211a, 211b)과 상기 제1 및 제2 단자 전극(150a, 150b)이 접합하는 면적이 넓어지게 되어 접합 강도가 증가하게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따르는 압전 진동편(100)의 사시도이고, 도 4는 도 3의 .압전 진동편(100)을 BB'면으로 절단한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예를 따르는 압전 진동편(100)에 포함되는 요철(131)은 접합부(130)에서부터 전극부(120)까지 연장되어 배치될 수 있다. 상기 연장된 부분은 제1 및 제2 여진 전극(140a, 140b)과 제1 및 제2 단자 전극(150a, 150b)을 연결하는 배선을 지지하는 역할을 한다. 이를 통해 제1 및 제2 여진 전극(140a, 140b)과 제1 및 제2 단자 전극(150a, 150b)의 연결을 안정적으로 할 수 있게 된다.
도 5은 본 발명의 일 실시 예에 따르는 압전 진동편(100)의 사시도이고, 도 6은 도 5의 압전 진동편(100)을 CC'면으로 절단한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예를 따르는 압전 진동편(100)에 포함되는 제1 및 제2 단자 전극(150a, 150b)은 상기 접합부(130) 상에서 상기 요철(131)이 배치되지 않는 영역에 배치될 수 있다. 제1 및 제2 단자 전극(150a, 150b)을 요철(131)이 없는 영역에 배치하면 제1 및 제2 단자 전극(150a, 150b)을 판 형태로 형성할 수 있어 압전 진동자(200)의 실장부(210)의 제1 및 제2 접속 전극(211a, 211b)과의 전기적 연결을 보다 안정적으로 할 수 있다.
본 실시 예의 압전 진동편(100)과 상기 실장부(210)를 접합하는 데 사용되는 솔더 또는 도전성 접착제는 상기 접합부(130) 상에 배치되는 요철(131)의 측면, 상면 및 제1 및 제2 단자 전극(150a, 150b)의 상면에 배치되어 상기 접속 전극과 접합되므로 접합강도를 증가하는 효과를 가질 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따르는 압전 진동편(100)의 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따르는 압전 진동편(100)에 포함되는 요철(131)은 상기 진동 기판(110)의 일면 및 그 일면과 마주보는 면에 배치될 수 있다. 본 실시 예에서 전극부(120)는 진동 기판(110)의 일면으로만 돌출된다. 상기 돌출된 전극부(120)와 같은 면에 배치되는 요철(131)의 높이와 상기 전극부(120)의 높이가 같다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따르는 압전 진동편(100)의 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따르는 압전 진동편(100)에 포함되는 전극부(120)는 상기 진동 기판(110)의 일면 및 그 일면과 마주보는 면으로 돌출될 수 있다. 본 실시 예에서는 진동 기판(110)의 양면에서 각각 전극부(120)와 요철(131)의 높이가 같다.
도 9 및 도 10은 각각 본 발명의 제6 및 일 실시 예에 따르는 압전 진동편(100)이고, 여진 전극 및 단자 전극을 제외한 사시도 및 그 확대도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따르는 압전 진동편(100)에 포함되는 요철(131)은 돌출된 부분 중 상부의 단면적이 하부의 단면적 보다 좁을 수 있다. 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따르는 압전 진동편(100)에 포함되는 요철(131)은 돌출된 부분 중 상부의 단면적이 하부의 단면적 보다 넓을 수 있다. 다시 말하면, 요철(131)의 측면에 경사가 있을 수 있다.
도 9를 참조하면, 요철(131)의 측면에 경사가 존재하고, 요철(131) 상부의 일면의 폭 a가 요철(131) 하부의 일면의 폭 b보다 짧다. 도 10을 참조하면, 요철(131)의 측면에 경사가 존재하고, 요철(131) 상부의 일면의 폭 c가 요철(131) 하부의 일면의 폭 d보다 길다.
전극부(120) 및 요철(131)은 리소그래피 공정 및 식각 공정에 의해 형성될 수 있다. 식각 공정 진행시 식각 물질의 화학적 및 물리적 식각 특성에 따라 이방성 식각 및 등방성 식각이 발생한다. 등방성 식각의 경우 요철(131)의 상부와 하부에서 식각량의 차이가 없다. 따라서, 요철(131)의 상부 및 하부의 단면적이 동일할 수 있다.
그러나 이방성 식각의 경우 요철(131)의 상부 및 하부에서 식각량의 차이가 있으며, V 또는 U와 같은 형상으로 식각될 수 있다. 따라서, 요철(131)의 상부 및 하부의 단면적에 차이가 발생한다. 등방성 식각의 경우에도 식각 공정 진행 시 시간에 따라 온도 및 식각 물질의 조건을 다르게 하여 식각량을 조절할 수 있다. 따라서, 이 경우에도 요철(131)의 상부 및 하부의 단면적에 차이가 발생할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르는 압전 진동편(100)은 전극부(120)와 요철(131)을 동시에 형성할 수 있다. 따라서, 전극부(120)와 요철(131)은 동일한 식각 조건에 의해 형성된다. 이 경우, 요철(131) 및 전극부(120)의 돌출부 측면에 경사가 발생할 수 있으며, 그 경사는 동일할 수 있다.
압전 진동자
이하, 본 발명의 다른 실시 예에 따르는 압전 진동자(200)를 설명한다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따르는 압전 진동자(200)의 분해 사시도이고, 도 12는 도 11의 압전 진동자(200)를 DD'로 절단한 단면도이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따르는 압전 진동자(200)는, 진동 기판(110), 상기 진동 기판(110)의 일면에 배치되는 접합부(130) 및 전극부(120), 상기 접합부(130)에 배치되고 돌출되어 배치된 요철(131), 상기 전극부(120)에 배치되는 여진 전극(140a, 140b) 및 상기 접합부(130) 및 요철(131)에 배치되고, 상기 여진 전극과 전기적으로 연결되는 단자 전극(150a, 150b)을 포함하고, 상기 요철(131)의 높이는 상기 전극부(120)의 높이와 동일한 압전 진동편(100)과, 상부 면에 배치되어 상기 단자 전극과 전기적으로 연결되는 접속 전극(211a, 211b) 및 하부 면에 배치되고 상기 접속 전극과 전기적으로 연결되는 외부 전극(212a, 212b)을 포함하고, 상기 압전 진동편(100)의 하부에 배치되는 실장부(210) 및 상기 압전 진동편(100)을 외부와 단절시키도록 상기 실장 기판의 상부에 배치되는 뚜껑부(220)를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 포함되는 압전 진동편(100)은 앞서 설명된 압전 진동편(100) 중 하나일 수 있다. 따라서, 중복을 피하기 위해 구체적인 설명은 생략한다.
압전 진동자(200)는 압전 진동편(100)을 내부에 배치하고 압전 진동편(100)의 제1 및 제2 단자 전극(150a, 150b)과 실장부(210)에 배치되는 제1 및 제2 접속 전극(211a, 211b)을 접합한다. 상기 제1 및 제2 접속 전극(211a, 211b)은 상기 실장부(210)의 외부면에 배치되는 제1 및 제2 외부 전극(212a, 212b)과 각각 연결된다. 이때, 상기 실장부(210)에 비아홀을 형성하여 그 내부를 비아전극으로 채워 연결할 수 있지만, 여기에 한정되지 않는다.
상기 제1 및 제2 외부 전극(212a, 212b)은 압전 진동자(200)의 입력 전극 및 출력 전극의 역할을 한다. 앞서 설명한 바와 같이, 제1 및 제2 외부 전극(212a, 212b)에 전압을 걸면 압전 진동편(100)의 제1 및 제2 여진 전극(140a, 140b)에 전압이 걸려 압전 진동편(100)이 진동을 하게 된다.
압전 진동편(100)의 제1 및 제2 단자 전극(150a, 150b)과 실장부(210)의 제1 및 제2 접속 전극(211a, 211b)은 솔더 또는 도전성 접착제에 의해 접합한다. 상기 솔더 또는 도전성 접착제는 상기 제1 및 제2 단자 전극(150a, 150b)과 제1 및 제2 접속 전극(211a, 211b) 사이에 배치되어 상기 제1 및 제2 단자 전극(150a, 150b)과 제1 및 제2 접속 전극(211a, 211b)을 전기적으로 연결하는 접속부(230)가 된다.
상기 접속부(230)는 금속 솔더를 포함할 수 있다. 실장부(210)의 제1 및 제2 접속 전극(211a, 211b)의 상부에 금속 솔더를 배치하고, 그 위에 제1 및 제2 단자 전극(150a, 150b)을 배치하여 가열하여 리플로우(reflow) 공정을 거쳐 실장부(210)와 압전 진동편(100)을 접합할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 접속 전극(211a, 211b)과 제1 및 제2 단자 전극(150a, 150b) 사이에 니켈(Ni), 금(Au) 또는 코바(Kovar) 등을 결합시키고, 상기 결합부를 아크 용접, 전자빔 용접 또는 금(Au)-수은(Sn)을 고온에 용융시키는 방법을 이용할 수 있다.
상기 접속부(230)는 도전성 접착제를 포함할 수 있으며, 도전성 접착제는 수지, 유기물 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 수지 또는 유기물이 포함된 도전성 접착제를 사용하는 경우 압전 진동편(100)과 실장부(210) 사이의 기밀성이 증가하고 크랙 발생을 방지할 수 있는 장점이 있다.
실장부(210) 및 압전 진동편(100) 상부에 뚜껑부(220)를 배치하여 상기 압전 진동편(100)을 외부와 단절시킨다.
상기 실장부(210) 및 뚜껑부(220)는 동일한 재료를 포함할 수 있으며 구리 또는 코발트 등의 금속을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
압전 진동편 제조 방법
이하에서, 본 발명의 다른 실시 예에 따르는 압전 진동편(100) 제조 방법을 설명한다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따르는 압전 진동편(100) 제조 방법을 도시한 도면이다. 도 13(a)는 압전 진동편(100) 제조에 사용되는 수정 웨이퍼(310)를 도시한 평면도이고, 도 13(b) 내지 (e)는 도 13(a)의 일부인 A를 중심으로 도시하였다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따르는 압전 진동편(100) 제조 방법은, 수정 웨이퍼(310)를 준비하는 단계, 상기 수정 웨이퍼(310)의 일 면에 접합부(130)를 형성하는 단계, 상기 수정 웨이퍼(310)의 일 면에 전극부(120)를 형성하는 단계, 상기 접합부(130)에 여진 전극(140)을 형성하는 단계 및 상기 전극부(120)에 단자 전극(150)을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 전극부(120)를 형성하는 단계는 돌출된 형상을 갖도록 요철(131)을 형성하는 단계를 포함한다.
도 13(b) 내지 (e)는 수정 웨이퍼(310)에 전극부(120), 접합부(130) 및 요철(131)을 형성하는 공정을 도시한 것이다.
먼저, 수정 웨이퍼(310)를 준비한다. 수정 웨이퍼(310)는 수정(Quartz) 원석을 사각 또는 원형 형태로 가공한 후 일정 두께로 절단하여 사용한다. 그러나 수정 웨이퍼(310)의 형태를 사각 또는 원형 형태로 한정하는 것은 아니며, 다각형의 다양한 형태로 구현할 수 있다. 사각 또는 원형 형태로 가공된 수정 웨이퍼(310)에는 그 두께를 줄이기 위하여 표면 연마 공정이 추가로 수행될 수 있다.
상기 수정 웨이퍼(310)에는 복수의 압전 진동편이 형성될 수 있다. 다만, 도 13(b) 내지 (e)에서는 이해를 쉽게 하기 위하여 하나의 압전 진동편을 형성하는 과정을 도시한 것이다.
다음으로, 리소그래피 공정을 통해 수정 웨이퍼(310)의 일면에 전극부(120), 접합부(130) 및 요철(131)을 형성하게 된다.
도 13(b)와 같이 수정 웨이퍼(310)의 일면에 포토레지스트 막(320)을 형성한다. 다음으로, 도 13(c)와 같이, 수정 웨이퍼(310)의 일면에 형성된 포토레지스트 막(320)에 전극부(120), 접합부(130) 및 요철(131)을 형성하기 위한 포토레지스트 패턴을 형성한다.
전극부(120), 접합부(130) 및 요철(131) 형상을 포함하는 포토마스크(도시하지 않음)를 수정 웨이퍼(310)에 정렬한 후 노광 장치(도시하지 않음)를 이용해 노광시켜 포토레지스트 막(320)에 전극부(120), 접합부(130) 및 요철(131)을 형성하기 위한 패턴(이하, “제1 패턴(330)”이라 함)을 전사한다. 포토마스크는 석영 유리 등으로 이루어진 광투과성 재질로 이루어지며, 그 표면에는 전사할 패턴에 대응되는 마스크 패턴을 크롬(Cr) 등으로 이루어진 불투과성 금속막으로 형성된다.
다음으로, 포토레지스트 막(320)에 제1 패턴(330)이 전사된 수정 웨이퍼(310)를 현상액으로 현상한다. 그러면, 도 13(c)에 도시된 바와 같이, 제1 패턴(330)이 형성된다.
도 13(c)에 도시된 제1 패턴(330)을 식각 마스크로 이용하여 수정 웨이퍼(310)를 식각한다. 식각은 액체나 가스 상태의 화학적 식각 방식인 습식 식각 또는 건식 식각에 의해 수행될 수 있다. 식각에 의해 수정 웨이퍼(310) 상에 전극부(120), 접합부(130) 및 요철(131)이 형성된 것을 도 13(d)에 도시하였다.
다음으로, 제1 패턴(330)을 제거한다. 그러면, 도 13(e)에 도시된 바와 같이, 수정 웨이퍼(310)의 표면에는 제1 패턴(330)에 대응되는 전극부(120), 접합부(130) 및 요철(131)이 형성된다.
도 13에서 도시하는 바와 같이, 접합부(130), 전극부(120) 및 요철(131)의 형상을 수정 웨이퍼(310)에 형성하기 위해 하나의 포토마스크를 사용한다. 또한, 접합부(130)를 형성하는 단계, 전극부(120)를 형성하는 단계 및 요철(131)을 형성하는 단계는 동시에 실시된다. 따라서, 상기 접합부(130), 전극부(120) 및 요철(131)이 동시에 형성된다. 이와 같이, 전극부(120)와 요철(131) 패턴은 동일한 식각 물질 및 식각 조건 하에서 식각 공정을 거치게 된다. 따라서, 전극부(120)와 요철(131)의 높이가 동일하게 형성된다.
이와 같이, 전극부(120), 접합부(130) 및 요철(131)을 단일 공정으로 형성함으로써 제조 비용이 감소하는 장점이 있다.
도 14는 도 13에 도시된 전극부(120), 접합부(130) 및 요철(131)이 형성된 수정 웨이퍼(310)에 여진 전극 및 단자 전극을 형성하는 공정을 통해 형성된 여진 전극 및 단자 전극을 도시한 사시도이다.
여진 전극 및 단자 전극은 도 13에 도시된 전극부(120), 접합부(130) 및 요철(131)이 형성된 수정 웨이퍼(310)에 도전성 페이스트를 인쇄하여 형성할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구 범위에 기재된 본 발명의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
100 : 압전 진동편
110 : 진동 기판
120 : 전극부
130 : 접합부
131 : 요철
140, 140a, 140b : 여진 전극
150, 150a, 150b : 단자 전극
200 : 압전 진동자
210 : 실장부
211a, 211b : 접속 전극
212a, 212b : 외부 전극
220 : 뚜껑부
230 : 접속부
310 : 수정 웨이퍼
320 : 포토레지스트 막
330 : 제1 패턴

Claims (29)

  1. 진동 기판;
    상기 진동 기판의 일면에 배치되는 접합부 및 전극부;
    상기 접합부에 배치되고, 돌출되어 배치된 요철;
    상기 전극부에 배치되는 여진 전극; 및
    상기 접합부에 배치되고, 상기 여진 전극과 전기적으로 연결되는 단자 전극;을 포함하고,
    상기 요철의 높이는 상기 전극부의 높이와 동일한 압전 진동편.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전극부는 돌출되어 배치된 압전 진동편.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 요철은 상기 전극부까지 연장되어 배치된 압전 진동편.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단자 전극은 상기 접합부 상에서 상기 요철이 배치되지 않는 영역에 배치되는 압전 진동편.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 요철은 상기 진동 기판의 일면 및 그 일면과 마주보는 면에 배치된 압전 진동편.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 요철은 돌출된 부분 중 상부의 단면적이 하부의 단면적 보다 좁은 압전 진동편.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 요철은 돌출된 부분 중 상부의 단면적이 하부의 단면적 보다 넓은 압전 진동편.
  8. 제6항 및 제7항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 요철이 돌출된 부분의 측면의 경사는 상기 전극부가 돌출된 부분의 측면의 경사와 동일한 압전 진동편.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전극부는 상기 진동 기판의 일면 및 그 일면과 마주보는 면으로 돌출된 압전 진동편.
  10. 진동 기판, 상기 진동 기판의 일면에 배치되는 접합부 및 전극부, 상기 접합부에 배치되고 돌출되어 배치된 요철, 상기 전극부에 배치되는 여진 전극 및 상기 접합부 및 요철에 배치되고, 상기 여진 전극과 전기적으로 연결되는 단자 전극을 포함하고, 상기 요철의 높이는 상기 전극부의 높이와 동일한 압전 진동편;
    상부 면에 배치되어 상기 단자 전극과 전기적으로 연결되는 접속 전극 및 하부 면에 배치되어 상기 접속 전극과 전기적으로 연결되는 외부 전극을 포함하고, 상기 압전 진동편의 하부에 배치되는 실장부; 및
    상기 압전 진동편을 외부와 단절시키도록 상기 실장 기판의 상부에 배치되는 뚜껑부를 포함하는 압전 진동자.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 전극부는 돌출어 배치된 압전 진동자.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 요철은 상기 전극부까지 연장되어 배치된 압전 진동자.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 요철은 상기 진동 기판의 일면 및 그 일면과 마주보는 면에 배치된 압전 진동자.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 요철은 돌출된 부분 중 상부의 단면적이 하부의 단면적 보다 좁은 압전 진동자.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 요철은 돌출된 부분 중 상부의 단면적이 하부의 단면적 보다 넓은 압전 진동자.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 전극부는 상기 진동 기판의 일면 및 그 일면과 마주보는 면으로 돌출된 압전 진동자.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 단자 전극과 접속 전극 사이에 배치되어 단자 전극과 접속 전극을 전기적으로 연결하는 접속부를 더 포함하는 압전 진동자.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 접속부는 금속 솔더를 포함하는 압전 진동자.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 접속부는 수지, 유기물 중 어느 하나를 포함하는 압전 진동자.
  20. 수정 웨이퍼를 준비하는 단계;
    상기 수정 웨이퍼의 일 면에 접합부를 형성하는 단계;
    상기 수정 웨이퍼의 일 면에 전극부를 형성하는 단계;
    상기 접합부에 여진 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 전극부에 단자 전극을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 전극부를 형성하는 단계는 돌출된 형상을 갖는 요철을 형성하는 단계를 포함하는 압전 진동편 제조 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 접합부를 형성하는 단계, 전극부를 형성하는 단계 및 요철을 형성하는 단계는 동시에 실시되는 압전 진동편 제조 방법.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 접합부를 형성하는 단계 및 전극부를 형성하는 단계는,
    리소그래피 공정을 이용하여 상기 접합부 및 전극부에 대응하는 패턴을 형성하는 단계 및 식각 공정을 이용하여 상기 패턴에 따른 형상을 형성하는 단계를 포함하는 압전 진동편 제조 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 리소그래피 공정 및 식각 공정에 의하여 상기 접합부, 전극부 및 요철이 동시에 형성되는 압전 진동편 제조 방법.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 요철의 높이는 상기 전극부의 높이와 동일한 압전 진동편 제조 방법.
  25. 제20항에 있어서,
    상기 요철은 돌출된 형상인 압전 진동편 제조 방법.
  26. 제20항에 있어서,
    상기 요철은 상기 수정 웨이퍼의 일면 및 그 일면과 마주보는 면에 형성되는 압전 진동편 제조 방법.

  27. 제20항에 있어서,
    상기 요철은 돌출된 부분 중에 상부의 단면적이 하부의 단면적 보다 좁은 압전 진동편 제조 방법.

  28. 제20항에 있어서,
    상기 요철은 돌출된 부분 중 상부의 단면적이 하부의 단면적 보다 넓은 압전 진동편 제조 방법.
  29. 제20항에 있어서,
    상기 전극부는 상기 수정 웨이퍼의 일면 및 그 일면과 마주보는 면으로 돌출되도록 형성하는 압전 진동편 제조 방법.
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