説明

水晶ウエハの製造方法

【課題】圧電ウエハをエッチングして圧電基板を形成しても、圧電基板の形状を維持し、且つ、圧電ウエハ本体から圧電基板を折り取り易い圧電ウエハおよび圧電デバイスを提供する。
【解決手段】圧電ウエハ10には、エッチングによって圧電基板20、支持部40および圧電ウエハ本体12が形成されている。圧電基板20は、複数の支持部40によって圧電ウエハ本体12と接続している。すなわち支持部40は、圧電基板20の基端26側に設けられた面(基端面)22の端部に接続している。そして支持部40の外側面46は、圧電基板20の側面24に沿って連続して設けられている。また支持部40の内側面42には、圧電基板20の基端面22に沿った第1の溝44が設けられた構成である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、圧電ウエハおよび圧電デバイスに係り、特に圧電ウエハ本体から圧電基板を折り取るのが良好な圧電ウエハおよびこれを用いた圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、圧電基板は、次のようにして得られる。図5は従来技術に係る圧電ウエハの一部を拡大した説明図である。ここで図5の上図は圧電ウエハに形成された1枚の圧電基板を拡大した平面図である。また図5の下側において円内に示される図は、平面図において円内に示された部分を拡大した斜視図である。
【0003】
1枚の圧電ウエハ101には、複数の圧電基板102がエッチングによって形成されている。すなわち圧電ウエハ101の上面および下面に圧電基板102等の形状に応じた保護膜を形成し、これをエッチング液に浸漬して圧電基板102等が形成される部分以外を除去し、複数の圧電基板102を形成している。そして各圧電基板102は、基端103側に設けられた面(基端面)104の両端部に接続した支持部111によって圧電ウエハ本体112と接続されている。この支持部111には、圧電基板102と接続している箇所に、圧電基板102の基端面104に沿った溝105が形成されている。この溝105は圧電ウエハ101の上面から下面まで貫通してなく、厚さ方向の中央部付近で支持部111と圧電基板102が接続している。この溝105は、圧電基板102を圧電ウエハ本体112から折り取るときの切っ掛けになっている。なお溝105を設けなければ、圧電ウエハ本体112から圧電基板102を綺麗に折り取ることができない。すなわち支持部111と圧電ウエハ本体112が接続している箇所から折れてしまったり、圧電基板102の内側に入った箇所で折れてしまったりする。
【0004】
そして特許文献1には、フォトリソグラフィーにより作られる水晶片をエッチングして個別に分離する方法が開示されている。この特許文献1に開示された発明は、水晶片のブレークアウト・エッジ近傍に、水晶ウエハの少なくとも一部分を力学的に弱化するための溝を設けたものである。この溝を設けることにより、曲げ力が水晶片に加えられたときにクリーンに切り離すことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特表平11−509052号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
図6はエッチング後の入り込みの説明図である。ここで図6(A)は圧電ウエハに形成された圧電基板の平面図、図6(B)は同図(A)のA−A線における断面図である。図5に示される圧電基板102を形成するために圧電ウエハ101をエッチングすると、図6に示される圧電基板102の基端103の角部106から−X方向に沿って側面107がエッチングされてしまう。すなわち圧電基板102の内部に向けて、エッチングによる入り込み108が生じてしまう。なお図6(A)では、斜線で示した部分が入り込み108を示している。そして圧電基板102にATカットされた水晶を用いた場合、圧電基板102の+ZZ’方向に設けられた側面107aに生じる入り込み108は、圧電基板102の下面110により大きく発生する。また−ZZ’方向に設けられた側面107bに生じる入り込み108は、圧電基板102の上面109により大きく発生する。このような入り込み108は、圧電基板102の結晶軸に起因した異方性エッチングのために発生する。このような入り込み108が生じた圧電基板102で圧電振動片を形成すると、圧電振動片の振動領域が最大限に確保できなくなるので、振動特性が劣化してしまう問題がある。
また近年は圧電振動片が小型化されているので、これに伴って圧電基板102の平面形状が小さくなると、圧電基板102の上面109および下面110が入り込み108で殆ど埋まってしまう問題がある。
【0007】
また圧電振動片の振動特性等は圧電基板102の形状に依存している。すなわち圧電振動片の側面107を上面109(下面110)に対して垂直に形成すると、圧電振動片の振動特性等が良好になる。このような形状の圧電振動片を得るためには、圧電基板102を形成するときのエッチング時間を長くすればよいことが知られている。ところが入り込み108はエッチングによって発生するので、エッチング時間を長くすればする程、入り込み108の量が大きくなってしまう問題がある。
【0008】
本発明は、圧電ウエハをエッチングして圧電基板を形成しても、圧電基板の形状を維持し、且つ、圧電ウエハ本体から圧電基板を折り取り易い圧電ウエハおよび圧電デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明に係る圧電ウエハは、圧電基板の基端側に設けられた面の両端部に圧電ウエハ本体と接続する支持部を設けたことを特徴としている。そして前記支持部の外側面は、前記圧電基板の側面に沿って連続して設けられたことを特徴としている。また前記支持部の内側面には、前記圧電基板の前記基端側に設けられた前記面に沿う第1の溝が設けられたことを特徴としている。なお前記圧電基板の前記側面は、前記圧電基板の前記基端側に設けられた前記面と交差している。
【0010】
支持部の外側の側面と圧電基板の側面も連続しているので、エッチングによって圧電基板に入り込みが生じる切っ掛けが無い。したがって圧電ウエハをエッチング液に浸漬しても圧電基板に入り込みが発生することは無く、圧電基板の形状を所望の通りに得ることができる。またエッチング時間を長くした場合であっても、圧電基板の形状を小型化した場合であっても、圧電基板に入り込みが発生することはなく、エッチング形成しても圧電基板の形状を維持することができる。さらに支持部には第1の溝が設けられているので、この第1の溝が圧電基板を支持部から分離するときの基点となり、圧電ウエハ本体から圧電基板を容易に分離することができる。
【0011】
また本発明に係る圧電ウエハは、前記支持部の前記外側面に、前記圧電基板の前記基端側に設けられた前記面に沿った第2の溝を設けたことを特徴としている。この場合、前記第2の溝の長さは、前記第1の溝の長さよりも短いことを特徴としている。
【0012】
圧電基板の側面と、支持部における外側の側面の間に、第1の溝よりも長さの短い第2の溝が設けられているので、エッチングによって圧電基板に発生する入り込みの量を極めて僅かにすることができる。このため圧電基板の形状を整えるためにエッチング時間を増やしても、圧電基板に生じる入り込みが僅かであるため形状が悪化することがなく、圧電基板の形状を維持することができる。またエッチング時間を長くした場合であっても圧電基板に入り込みが発生することはなく、エッチング形成しても圧電基板の形状を維持することができる。さらに支持部には第1の溝および第2の溝が設けられているので、この第1の溝および第2の溝が圧電基板を支持部から分離するときの基点となり、圧電ウエハ本体から圧電基板を容易に分離することができる。
【0013】
また前記圧電基板は、ATカット水晶であることを特徴としている。これにより圧電基板のX軸に沿う側面に入り込みが発生することがなく、所望の形状の圧電基板を得ることができる。
【0014】
本発明に係る圧電デバイスは、前述した特徴を有する圧電ウエハに設けられた前記圧電基板に電極パターンを設け、前記圧電基板を前記支持部から分離してなることを特徴としている。圧電基板の内部に側面が入り込まないので、この圧電基板を用いて圧電デバイスを形成すれば振動領域を最大限に確保できる。このような圧電デバイスでは、振動特性等の諸特性を向上させることができ、また安定化を図ることができる。
【0015】
また本発明に係る圧電デバイスは、前記電極パターンが設けられた前記圧電基板をパッケージに搭載したことを特徴としている。これにより圧電デバイスは、振動特性等の諸特性を向上させることができ、また安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】第1の実施形態に係る圧電ウエハの一部分を拡大した平面図である。
【図2】電極パターンを形成した圧電基板の平面図である。
【図3】第2の実施形態に係り圧電ウエハの一部分を拡大した説明図である。
【図4】圧電振動子の断面図である。
【図5】従来技術に係る圧電ウエハの一部を拡大した説明図である。
【図6】エッチング後の入り込みの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下に、本発明に係る圧電ウエハおよび圧電デバイスの最良の実施形態について説明する。まず第1の実施形態について説明する。図1は第1の実施形態に係る圧電ウエハの一部分を拡大した平面図である。この図1は1枚の圧電基板を拡大したものである。
【0018】
圧電ウエハ10には、複数の圧電基板20がエッチングによって形成されている。各圧電基板20は、支持部40を介して圧電ウエハ本体12と接続されている。なお圧電基板20は、その基端26側に設けられた面(基端面)22の両端部において支持部40と接続されている。そして圧電ウエハ10としてATカットされた水晶を用いた場合は、図1に示されるように、圧電基板20の側面24がX軸に沿って形成されており、この側面24に交差している面がZZ’軸に沿って形成されている。なお図1では、圧電基板20の基端26から自由端28へ向かう方向が−X方向になり、図面の下側から上側へ向かう方向が+ZZ’方向になっている。
【0019】
各支持部40には、支持部40同士が向い合っている面(内側面)42に第1の溝44が設けられている。この第1の溝44は、圧電基板20の基端面22に沿って設けられており、圧電ウエハ10の上面から下面まで貫通している。また支持部40における外側の面(外側面)46は、圧電基板20の側面24に連続して設けられている。
【0020】
次に、圧電基板20の分離方法および圧電振動片(圧電デバイス)の製造方法について説明する。まず圧電ウエハ10の上面および下面にエッチング液に対する保護膜(不図示)を形成する。この保護膜は、圧電基板20や支持部40、圧電ウエハ本体12の形状に応じて、これらが設けられる部分に形成されている。保護膜が形成された圧電ウエハ10をエッチング液に浸漬すると、この保護膜に覆われていない部分がエッチングされて、圧電ウエハ10の上面と下面が貫通する。これにより支持部40の内側面42に第1の溝44が形成される。また支持部40の外側面46は圧電基板20の側面24と連続して形成される。このため圧電基板20には、エッチングによって入り込みが生じる切っ掛けが無いので、基端26の角部から入り込みが生じない。
【0021】
そして圧電ウエハ10の不要な部分を除去して圧電ウエハ10の上面と下面を貫通させるため時間が経過した後、圧電ウエハ10をエッチング液から出す。エッチング時間は、エッチング液の濃度や温度等のエッチング環境に応じて適宜設定される。圧電ウエハ10は、エッチング液から出されると上面および下面に形成された保護膜が除去される。これにより圧電ウエハ10には、支持部40を介して圧電ウエハ本体12と接続した圧電基板20が形成される。
【0022】
このあと圧電ウエハ10に形成された圧電基板20の上面および下面に電極パターンを形成する。図2は電極パターンを形成した圧電基板の平面図である。なお図2では、圧電基板20に接続している支持部40の記載を省略している。各電極パターン30は、励振電極32、接続電極34および引き出し電極36から構成されている。この電極パターン30は、例えば電極パターン30の形状に応じた開口部を有する治具で圧電ウエハ10を覆い、この開口部に露出している圧電基板20上に金属膜を成膜することにより形成されればよい。また電極パターン30は、フォトリソグラフィー技術を利用して形成することもできる。なお励振電極32は、圧電基板20の中央部に設けられている。また接続電極34は、圧電基板20におけるある1辺の両端に設けられている。そして引き出し電極36は、励振電極32と接続電極34を1対1に接続している。
【0023】
この後、圧電ウエハ10から圧電基板20が分離される。この分離方法の具体的な一例としては、まず固定治具に圧電ウエハ10を装着して、この固定治具によって圧電ウエハ本体12を保持する。そして圧電基板20の上方から圧電基板20にピンを押付けて、圧電基板20を折り取る。このとき支持部40に設けられた第1の溝44が折り取りの切っ掛けになり、第1の溝44が設けられた部分から圧電基板20が折り取られる。また圧電基板20の基端面22に沿って支持部40に第1の溝44が設けられているので、圧電基板20が折り取られたときも、この折り取られた切断面は圧電基板20の基端面22に沿う。これにより圧電基板20が形成されると同時に、圧電振動片38が形成される。なお圧電基板20を圧電ウエハ10から折り取った後に、圧電基板20の上面および下面に電極パターン30を形成してもよい。
【0024】
このような圧電ウエハ10および圧電振動片38によれば、圧電基板20のX軸に沿う側面24と支持部40の外側面46は連続しているので、エッチングによって発生する入り込みの切っ掛けとなる部分が無い。このため圧電基板20の形状を整えるためにエッチング時間を増やしても圧電基板20に入り込みが生じることはなく、圧電基板20の形状が悪化することがない。よって圧電基板20の側面形状を、圧電基板20の外周において均一に仕上げることができる。
【0025】
そして圧電基板20の内部に側面が入り込まないので、この圧電基板20で圧電振動片38を形成したときに振動領域を最大限に確保できる。このような圧電振動片38では、振動特性等の諸特性を向上させることができ、また安定化を図ることができる。
【0026】
また圧電基板20と圧電ウエハ本体12を接続している支持部40には第1の溝44が設けられているので、圧電基板20を圧電ウエハ本体12から容易に折り取ることができる。また第1の溝44は必ずしも貫通していなくてもよい。 なお圧電ウエハ10は、ATカットされた水晶ばかりでなく、他のカット角で切り出されたものであってもよい。
【0027】
次に、第2の実施形態について説明する。なお第2の実施形態では、第1の実施形態で説明した圧電ウエハおよび圧電デバイスと同様の構成部分に同番号を付し、その説明を簡略または省略する。図3は第2の実施形態に係り圧電ウエハの一部分を拡大した説明図である。ここで図3(A)は1枚の圧電基板を拡大した平面図、図3(B)は同図(A)において円で囲んだ部分を拡大した平面図である。
【0028】
圧電ウエハ10には、複数の圧電基板20がエッチングによって形成されており、圧電基板20における基端面22の両端部と圧電ウエハ本体12が支持部40によって接続されている。この圧電ウエハ10としてATカットされた水晶を用いた場合は、図3に示されるように、圧電基板20の側面24がX軸に沿って形成されており、この側面24に交差する面がZZ’軸に沿って形成されている。
【0029】
各支持部40には、第1の溝44が内側面42に設けられている。この第1の溝44は、圧電基板20の基端面22に沿って設けられており、圧電ウエハ10の上面から下面まで貫通している。また各支持部40には、第2の溝48が外側面46に設けられている。この第2の溝48は、圧電基板20の基端面22に沿って設けられており、圧電ウエハ10の上面から下面まで貫通している。そして第1の溝44の長さaと第2の溝48の長さbは、0<b<aの関係を満たしている。
そして圧電基板20の分離方法およびこの圧電基板20から得られる圧電振動片(圧電デバイス)の製造方法は、第1の実施形態で説明した方法と同様なものであればよい。
【0030】
このような圧電ウエハ10および圧電振動片によれば、圧電基板20のX軸に沿う側面24と支持部40の外側面46の間に、第1の溝44よりも長さの短い第2の溝48が設けられているので、エッチングによって発生する入り込みの量を極めて僅かにすることができる。このため圧電基板20の形状を整えるためにエッチング時間を増やしても、圧電基板20に生じる入り込みが僅かであるため形状が悪化することがない。そして、この圧電基板20で圧電振動片を形成すれば振動領域を最大限に確保できる。また圧電基板20を用いた圧電振動片は、振動特性等の諸特性を向上させることができ、さらに安定化を図ることができる。
また圧電基板20と圧電ウエハ本体12を接続している支持部40には第1の溝44および第2の溝48が設けられているので、圧電基板20を圧電ウエハ本体12からより容易に折り取ることができる。
【0031】
なお第2の溝48の平面形状は、図3では矩形であるがこの形状に限定されることはなく、三角形や半円形等の任意の形状にすることができる。また第1の溝44および第2の溝48は必ずしも貫通していなくてもよい。また圧電ウエハ10は、ATカットされた水晶ばかりでなく、他のカット角で切り出されたものであってもよい。
【0032】
次に、第3の実施形態について説明する。この第3の実施形態では、圧電振動子について説明する。なお第3の実施形態では、第1,2の実施形態で説明した部分と同構成の部分に同番号を付す。図4は圧電振動子の断面図である。
【0033】
圧電振動子50(圧電デバイス)は、第1,2の実施形態で説明した圧電振動片38をパッケージ52に搭載した構成である。パッケージ52は、パッケージベース54と蓋体56を備えている。このパッケージベース54の裏面に外部端子58が設けられている。またパッケージベース54は、上側に開口した凹陥部60を備えている。この凹陥部60の底面にマウント電極62が設けられている。このマウント電極62は、外部端子58と導通している。そしてマウント電極62上には、導電性接合材64を介して圧電振動片38が搭載されている。これにより、導電性接合材64を介してマウント電極62と圧電振動片38の接続電極34が導通する。そして圧電振動片38が搭載されたパッケージベース54上に蓋体56が接合されて、凹陥部60を気密封止している。
【0034】
このような圧電振動子50では、入り込みの生じていない圧電基板20を用いているので、振動特性等の諸特性が劣化するのを防止することができる。また小型化された圧電振動片38を用いて、平面サイズを小型化した圧電振動子50を形成した場合であっても、圧電基板20に入り込みが生じていないので振動領域を確保することができ、振動特性等の諸特性が劣化するのを防止することができる。
【0035】
なおパッケージ52には、圧電振動片38を発振させる回路を搭載することもできる。またパッケージ52には、圧電振動片38を発振させる回路ととともに、圧電振動片38の温度に対する周波数の安定度を高める温度補償回路や、圧電振動片38の出力周波数を設定電圧に応じて制御する回路を搭載することもできる。
【符号の説明】
【0036】
10………圧電ウエハ、12………圧電ウエハ本体、20………圧電基板、22………基端面、26………基端、30………電極パターン、38………圧電振動片、40………支持部、42………内側面、44………第1の溝、46………外側面、48………第2の溝、50………圧電振動子。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
圧電基板の基端側に設けられた面の両端部に圧電ウエハ本体と接続する支持部を設け、
前記支持部の外側面は、前記圧電基板の側面に沿って連続して設けられ、
前記支持部の内側面には、前記圧電基板の前記基端側に設けられた前記面に沿う第1の溝が設けられた、
ことを特徴とする圧電ウエハ。
【請求項2】
前記支持部の前記外側面に、前記圧電基板の前記基端側に設けられた前記面に沿った第2の溝を設けたことを特徴とする請求項1に記載の圧電ウエハ。
【請求項3】
前記第2の溝の長さは、前記第1の溝の長さよりも短いことを特徴とする請求項2に記載の圧電ウエハ。
【請求項4】
前記圧電基板は、ATカット水晶であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の圧電ウエハ。
【請求項5】
請求項1ないし4のいずれかに記載の圧電ウエハに設けられた前記圧電基板に電極パターンを設け、前記圧電基板を前記支持部から分離してなることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項6】
前記電極パターンが設けられた前記圧電基板をパッケージに搭載したことを特徴とする請求項5に記載の圧電デバイス。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2011−139532(P2011−139532A)
【公開日】平成23年7月14日(2011.7.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−55577(P2011−55577)
【出願日】平成23年3月14日(2011.3.14)
【分割の表示】特願2005−329795(P2005−329795)の分割
【原出願日】平成17年11月15日(2005.11.15)
【出願人】(000003104)エプソントヨコム株式会社 (1,528)
【Fターム(参考)】