(57)【要約】【課題】本発明は、石英ウェハ上に保護層を堆積し、後の使用においてそれを除去する。それは、石英ウェハの在庫品および輸送中の金属電極層の品質を保証するだけでなく、金属電極層の酸化、摩耗などを防止する。また、水晶ウエハ上の金属電極の品質を損なうことなく、水晶発振器を円滑に組み立てることなく、水晶ウエハを後で使用するときに除去することもできる。【解決手段】水晶ウエハ電極の保護方法は、石英ウエハを洗ってから脱水するステップＳ１と、水晶ウエハの上下両面に１層以上の結合金属を堆積するステップＳ２と、ステップＳ２で得られた接合金属層上に１層以上の金属電極層を堆積するステップＳ３、水晶ウエハの上下両面に金属電極層を完全に覆う保護層を堆積するステップＳ４、水晶ウエハを水晶振動子装置に実装する前に、保護層を物理的または化学的に除去し、水晶ウエハを洗浄して乾燥させ、最後に電極パターン付き水晶ウエハを水晶振動子装置に実装するステップＳ５を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英ウェハを洗ってから脱水するステップＳ１と、水晶ウェハの上下両面に１層以上の結合金属を堆積するステップＳ２と、ステップＳ２で得られた接合金属層上に１層以上の金属電極層を堆積するステップＳ３と、水晶ウェハの上下両面に金属電極層を完全に覆う保護層を堆積するステップＳ４と、水晶ウェハを水晶振動子装置に実装する前に、保護層を物理的または化学的に除去し、水晶ウェハを洗浄して乾燥させ、最後に電極パターン付き水晶ウェハを水晶振動子装置に実装するステップＳ５を有している水晶ウェハ電極の保護方法。
【請求項２】
化学的に除去する場合、常温で保護層をアルカリ性溶液で除去するのは、保護層とアルカリ性溶液との反応速度が大きい必要があるが、アルカリ性溶液と金属連接層、電極層とウェハの反応速度は非常に遅く、アルカリ性溶液と保護層の反応速度よりもはるかに遅いことを特徴とする請求項１に記載の水晶ウェハ電極の保護方法。
【請求項３】
前記保護層の材料は、プラスチック、ゴム、繊維、塗料、接着剤、ポリマーマトリックス複合材料のうちの１つ以上であることを特徴とする請求項１に記載の水晶ウェハ電極の保護方法。
【請求項４】
前記保護層はフィルムであることを特徴とする請求項３に記載の水晶ウェハ電極の保護方法。
【請求項５】
前記ステップＳ４はフォトリソグラフィ、印刷、コーティング、化学合成、物理的結合のうちの１つにより、金属電極の表面上に保護層を堆積させることを特徴とする請求項３に記載の水晶ウェハ電極の保護方法。
【請求項６】
前記接合金属層の材料は、マンガン、ニッケル、クロム、チタン、タングステンのうちの１つ以上の材料であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の水晶ウェハ電極の保護方法。
【請求項７】
前記金属電極層の材料は、金、銀、アルミニウムのうちの１つ以上の材料であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の水晶ウェハ電極の保護方法。
【請求項８】
水晶ウェハの上下両面にｎ層の金属接合層を堆積し、ｎ≧１とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の水晶ウェハ電極の保護方法。
【請求項９】
水晶ウェハの上下両面にｘ層の金属電極層を堆積し、ｘ≧１とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の水晶ウェハ電極の保護方法。
【請求項１０】
前記アルカリ性溶液は水酸化ナトリウム、水酸化カリウムまたは炭酸ナトリウムを含むことを特徴とする請求項１に記載の水晶ウェハ電極の保護方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子技術の分野に関し、特に、水晶ウェハ電極の保護方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶発振器は、安定した発振信号を生成する装置として、通信、レーダ、精密計算、精密天秤、携帯電話、航空、電子時計、自動車などの分野で広く使用される。水晶発振器は、電極付きの水晶ウェハとリード付きの実装ハウジングとから構成されており、その構造は図１に示す通りである。
【０００３】
現在、石英ウェハの電極材料は一般に金、銀またはアルミニウムのような金属材料で作られており、これらの金属電極材料を堆積する前に、一般に１層または数層の金属連接層が堆積される。接合金属層は、マンガン、ニッケル、クロム、チタン、タングステンなどの材料を含む。しかしながら、電極材料では、金に加えて、他の金属電極材料は一般的な大気環境において空気中の物質と化学反応しやすい。これらの化学的に反応した金属が石英ウェハ用の電極として作用すると、石英ウェハの電気的特性が劣化し、その結果最終装置が適切に機能しなくなる。そして、金属電極層において直接的に露出した石英ウェハは、輸送中に衝突して金属電極層が損傷する。同時に、金属電極層の厚さは非常に薄く、通常数百ナノメートルであり、直接的な衝突は金属電極層に引っかき傷を容易に生じさせる。そのため、搬送中の石英ウェハ上の金属電極材料の衝突による損傷を防止し、石英ウェハを保管し、搬送中の化学反応を避ける対策が重要となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、搬送中の石英ウェハ上の金属電極材料の衝突による損傷を防止し、石英ウェハを保管し、搬送中の化学反応を避けるという問題を解決する、石英ウェハ電極を保護する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に採用される解決手段は以下の通りである。
【０００６】
水晶ウェハ電極の保護方法は、
石英ウェハを洗ってから脱水するステップＳ１と、
水晶ウェハの上下両面に１層以上の結合金属を堆積するステップＳ２と、
ステップＳ２で得られた接合金属層上に１層以上の金属電極層を堆積するステップＳ３と、
水晶ウェハの上下両面に金属電極層を完全に覆う保護層を堆積するステップＳ４と、
水晶ウェハを水晶振動子装置に実装する前に、保護層を物理的または化学的に除去し、水晶ウェハを洗浄して乾燥させ、最後に電極パターン付き水晶ウェハを水晶振動子装置に実装するステップＳ５を含む。
【０００７】
金属電極層を構成する金属材料は、石英との密着性が悪いため、金属電極層として電気特性の高い金属を用いることを考慮すると、このような高電気金属電極層と石英の間に、金属接合層と呼ばれる中間遷移層を設置する必要がある。金属接合層は石英との接着性が良好であり、金属接合層を設けることにより金属電極層を支持するため、金属電極層の安定性を向上させるだけでなく、金属電極層の脱落を防止し、高い電気的性能を保証する。
【０００８】
金属電極層を保護層で被覆した後、空気中の水分、酸素、窒素、塵埃等を隔離し、金属電極との化学反応を避けることにより、金属電極の電気的特性の破壊を回避することができる。保護された水晶ウェハは、その後保管されるかまたは特定の場所に輸送される。このプロセスでは、水晶ウェハが揺れたり衝突したりする可能性があるが、保護層の設置により金属電極層に傷を付けたり衝突したりすることがなく、金属電極本来の特性を維持し、金属電極層の高品質と水晶ウェハの完全性を確保できる。 
【０００９】
石英ウェハを使用する必要がある場合、異なった材料に従って物理的または化学的に保護層を取り除く。好ましくは、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムまたは炭酸ナトリウムを含むアルカリ性溶液により保護層を除去する。保護層を除去した後、石英ウェハを洗浄し乾燥させる。 最後に、電極パターン付き水晶ウエハを水晶振動子装置に実装する。実装前に保護層を除去した後の洗浄および乾燥工程も電極の電気的性能を低下させるが、このプロセスでは電極露出時間が短いため、この部分の電気的性能の低下は無視できる。
【００１０】
本発明では、石英ウェハ上に保護層を堆積し、後で石英ウェハを使用するときにアルカリ性溶液または他のエッチング溶液で保護層を除去することにより、石英ウェハの在庫および輸送中に金属電極層の品質を保護し、金属電極層の酸化や摩耗などの欠陥の発生を防止するだけではなく、水晶ウェハを後で使用するときアルカリ性溶液で除去することにより、水晶ウェハ上の金属電極の品質を損なわないと同時に水晶発振器の組立作業を円滑に行うことができる。 
【００１１】
本技術手段の採用により、本発明の有利な効果は以下の通りである。
【００１２】
本発明が提供する水晶ウェハ電極の保護方法において、金属電極層を構成する金属材料は、石英との密着性が悪いため、金属電極層として電気特性の高い金属を用いることを考慮すると、このような高電気金属電極層と石英との金属接合層と呼ばれる中間転移層が必要となる。金属接合層は石英との良好な接着性を有し、金属電極層が金属接合層の設置により支持されるのは金属電極層の安定性を改善し、金属電極層の脱落を防止するだけでなく高い電気的性能を保証する。
【００１３】
本発明が提供する水晶ウェハ電極の保護方法には、金属電極層を保護層で被覆した後、空気中の水分、酸素、窒素、塵埃等を隔離し、金属電極との化学反応を避けることにより、金属電極の電気的特性の破壊を回避することができる。その後、保護された水晶ウェハは保管されるかまたは特定の場所に輸送される。このプロセスでは、水晶ウェハが揺れたり衝突したりする可能性があるが、保護層の設置により金属電極層に傷を付けたり衝突したりすることがなく、金属電極本来の特性を維持し、金属電極層の高品質と水晶ウェハの完全性を確保できる。
【００１４】
本発明が提供する水晶ウェハ電極の保護方法には、水晶ウェハを後で使用するときアルカリ性溶液で除去することにより、水晶ウェハ上の金属電極の品質を損なわないと同時に水晶発振器の組立作業を円滑に行うことができる。
【００１５】
本発明の実施例の本技術手段をより明確に説明するために、以下では実施例に使用される図面について簡単に説明するが、以下の図面は本発明の特定の実施例のみを例示しており、したがって範囲を限定するものと見なされるべきではない。当業者にとって、他の関連する図面もこれらの図面に従って何ら創造的な作業なしに得ることができる。本明細書の図面における各構成要素の比例関係は、実際の材料選択設計における比例関係を表すものではなく、単なる構造または位置の模式図である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】水晶発振器の原理構造の概略図である。
【図２】本発明の石英ウェハの断面図である。
【図３】感光性接着剤が照射されたときの化学反応の概略図である。
【図４】硬化後に得られる感光性接着剤とアルカリ性溶液の化学反応を示す模式図である。
【図５】硬化後に得られる感光性接着剤とアルカリ性溶液の化学反応を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明を、添付の図面および実施例を参照して以下にさらに詳細に説明する。本明細書に記載された特定の実施例は、単に本発明を例示するものであり、本発明を限定することを意図するものではなく、すなわち、記載された実施例は、本発明の実施例の一部にすぎず、それら全てではないと理解されるべきである。本明細書の図面に一般的に記載され図示される本発明の実施例の構成要素は、様々な異なる構成で配置および設計されてもよい。
【００１８】
したがって、本発明の実施例の以下の詳細な説明は、本発明を意図するものではなく、単に本発明の選択された実施例を表す。創造的な努力なしに本発明の実施例に基づいて当業者の得られる他のすべての実施例は、本発明の範囲内である。
【００１９】
本明細書に開示されているすべての特徴、または開示されているすべての方法もしくはプロセスにおけるステップは、相互に排他的な特徴および／またはステップ以外の任意の方法で組み合わせることができる。
【００２０】
以下、図１〜図４を参照して本発明を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２１】
水晶ウェハ電極の保護方法は、
石英ウェハを洗ってから脱水するステップＳ１と、
水晶ウェハの上下両面に１層以上の結合金属を堆積するステップＳ２と、
ステップＳ２で得られた接合金属層上に１層以上の金属電極層を堆積するステップＳ３と、
水晶ウェハの上下両面に金属電極層を完全に覆う保護層を堆積するステップＳ４と、
水晶ウェハを水晶振動子装置に実装する前に、保護層を物理的または化学的に除去し、水晶ウェハを洗浄して乾燥させ、最後に電極パターン付き水晶ウェハを水晶振動子装置に実装するステップＳ５を含む。
【００２２】
金属電極層を構成する金属材料は、石英との密着性が悪いため、金属電極層として電気特性の高い金属を用いることを考慮すると、このような高電気金属電極層と石英の間に、図２に示されるように金属接合層と呼ばれる中間遷移層の設置が必要となる。金属接合層は石英との接着性が良好であり、金属接合層を設けることにより金属電極層を支持するため、金属電極層の安定性を向上させるだけでなく、金属電極層の脱落を防止し、高い電気的性能を保証する。
【００２３】
金属電極層を保護層で被覆した後、空気中の水分、酸素、窒素、塵埃等を隔離し、金属電極との化学反応を避けることにより、金属電極の電気的特性の破壊を回避することができる。その後、保護された水晶ウェハは保管されるかまたは特定の場所に輸送される。このプロセスでは、水晶ウェハが揺れたり衝突したりする可能性があるが、保護層の設置により金属電極層に傷を付けたり衝突したりすることがなく、金属電極本来の特性を維持し、金属電極層の高品質と水晶ウェハの完全性を確保できる。
【００２４】
石英ウェハを使用する必要がある場合、異なった材料に従って物理的または化学的に保護層を取り除く。保護層を除去した後、石英ウェハを洗浄し乾燥させる。 最後に、電極パターン付き水晶ウェハを水晶振動子装置に実装する。実装前に保護層を除去した後の洗浄および乾燥工程も電極の電気的性能を低下させるが、このプロセスでは電極露出時間が短いため、この部分の電気的性能の低下は無視できる。
【００２５】
保護層の除去はアルカリ性溶液で除去することが好ましく、化学的に除去する場合、常温で保護層の選択は保護層とアルカリ性溶液との反応速度が大きい必要があり、且つ、アルカリ性溶液と金属連接層、電極層とウェハの反応速度は非常に遅く、アルカリ性溶液と保護層の反応速度よりもはるかに遅い。上記の要件に基づいて、アルカリ性溶液は水酸化ナトリウム、水酸化カリウムまたは炭酸ナトリウムを採用することができる。保護層材料は、特定の官能基を有する材料である。
【００２６】
保護層が物理的に除去されるとき、保護層の選択は、保護層、金属接合層、電極層、およびウェハ間の化学的性質に限定されない。
【００２７】
本発明では、石英ウェハ上に保護層を堆積し、後で石英ウェハを使用するときにアルカリ性溶液または他のエッチング溶液で保護層を除去することにより、石英ウェハの在庫および輸送中に金属電極層の品質を保護し、金属電極層の酸化や摩耗などの欠陥の発生を防止するだけではなく、水晶ウェハを後で使用するときアルカリ性溶液で除去することにより、水晶ウェハ上の金属電極の品質を損なわないと同時に水晶発振器の組立作業を円滑に行うことができる。 
【実施例２】
【００２８】
この実施例は、保護層の材料に対し具体的に説明する。
【００２９】
本発明において、保護層の材料はポリマー材料である。
【００３０】
好ましくは、保護層の材料は、プラスチック、ゴム、繊維、塗料、接着剤、ポリマーマトリックス複合材料のうちの１つ以上であり、且つ、保護層の材料は、上記材料を含むが、これらに限定されない。
【００３１】
好ましくは、保護層はフィルム、特に感光性接着剤である。
【００３２】
さらに、Ｓ４は、フォトリソグラフィ、印刷、コーティング、化学合成、物理的結合のうちの１つにより、金属電極の表面上に保護層を堆積させる。
【００３３】
感光性接着剤を用いる場合には、ステップＳ４の後、ステップＳ５を設置し、感光性接着剤を露光処理し、紫外線照射により保護層の硬化を加速させることで、後の石英ウェハの在庫あるいは搬送作業を容易にする。
【００３４】
感光性接着剤に光を照射し、対応する化学反応原理を図３に示す。
【００３５】
感光性接着剤が除去されるとき、対応する化学反応原理が図４および図５に示される。感光性接着剤は、最初に水と反応し、その生成物はアルカリと反応してアルカリ性溶液に溶解して石英ウェハ上に付着する感光性接着剤を除去する。
【実施例３】
【００３６】
この実施例は、金属接合層の材料に対し具体的に説明する。
【００３７】
本発明では、金属接合層の材料は、マンガン、ニッケル、クロム、チタン、タングステンのうちの１つ以上の材料である。 金属接合層の材料は、上記の材料を含むが、これらに限定されない。
【実施例４】
【００３８】
この実施例は、金属電極の材料に対し具体的に説明する。
【００３９】
本発明では、金属電極層の材料は、金、銀、アルミニウムのうちの１つ以上の材料である。 金属電極層の材料は、上記の材料を含むが、これらに限定されない。
【実施例５】
【００４０】
本実施形態では、金属電極層の材料に対し具体的に説明する。
【００４１】
本発明では、水晶ウェハの上下両面にｎ層の金属接合層を堆積し、ｎ≧１とする。
【００４２】
さらに、水晶ウェハの上下両面にｘ層の金属電極層を堆積し、ｘ≧１とする。
【実施例６】
【００４３】
この実施例は、本発明の全体的な技術的手段に対し具体的に説明する。
【００４４】
本発明には、２４ＭＨｚのＡＴカット３２２５水晶ウェハのために使用される保護ステップは以下の通りである。
【００４５】
２４ＭＨｚのＡＴカット３２２５水晶ウェハを洗浄し、その後脱水して乾燥させるステップＳ１、
石英ウェハの上面と下面の両方に、厚さ１００ｎｍの特定のパターンを有するクロム膜が堆積され、この特定のパターンはウェハ上に堆積される電極パターンと一致するステップＳ２、
５００ｎｍの厚さの所望の電極パターンの銀電極がクロム膜上に堆積され、同じ厚さの銀膜が石英ウェハの両面に堆積されるステップＳ３、
フォトリソグラフィでは、感光性接着剤は金属パターンを完全に覆うように、金属電極の表面に感光性接着剤の層を形成するステップＳ４、
感光性接着剤を使用したウェハを実装工場へ搬送するステップＳ５、
実装工場では、感光性接着剤を取り出した後、直ちに金属電極付き水晶ウェハを実装し、実装後に水晶振動子装置を形成するステップＳ６。
【００４６】
水晶振動子装置に対しては、封着試験、電気特性試験、経年劣化試験などを行い、認定製品を選択して梱包と発送を行うステップＳ７を含む。
【００４７】
以上は、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されることはなく、任意の当業者が本発明の技術的範囲内で創造的な努力なしに成しうる変更または交換は、本発明の保護範囲に含まれるべきである。本発明の保護範囲は、請求項に限られる保護範囲により決定されるべきである。
【符号の説明】
【００４８】
１   石英ウェハ
２   実装ハウジング
３   絶縁体
４   クリスタルホルダー
５   配線
６   金属接合層
７   金属電極層
【図１】
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【図２】
2020191617.tif 000004
【図３】
2020191617.tif 000005
【図４】
2020191617.tif 000006
【図５】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年10月5日(2020.10.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英ウェハを洗ってから脱水するステップＳ１と、水晶ウェハの上下両面に１層以上の結合金属を堆積するステップＳ２と、ステップＳ２で得られた接合金属層上に１層以上の金属電極層を堆積するステップＳ３と、水晶ウェハの上下両面に金属電極層を完全に覆う保護層を堆積するステップＳ４と、水晶ウェハを水晶振動子装置に実装する前に、保護層を物理的または化学的に除去し、水晶ウェハを洗浄して乾燥させ、最後に電極パターン付き水晶ウェハを水晶振動子装置に実装するステップＳ５を有し、
前記保護層の材料は、プラスチック、ゴム、繊維、塗料、接着剤、ポリマーマトリックス複合材料のうちの１つ以上であることを特徴とする水晶ウェハ電極の保護方法。
【請求項２】
前記保護層はフィルムであることを特徴とする請求項１に記載の水晶ウェハ電極の保護方法。
【請求項３】
前記ステップＳ４はフォトリソグラフィ、印刷、コーティング、化学合成、物理的結合のうちの１つにより、金属電極の表面上に保護層を堆積させることを特徴とする請求項１に記載の水晶ウェハ電極の保護方法。
【請求項４】
前記接合金属層の材料は、マンガン、ニッケル、クロム、チタン、タングステンのうちの１つ以上の材料であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の水晶ウェハ電極の保護方法。
【請求項５】
前記金属電極層の材料は、金、銀、アルミニウムのうちの１つ以上の材料であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の水晶ウェハ電極の保護方法。
【請求項６】
水晶ウェハの上下両面にｎ層の金属接合層を堆積し、ｎ≧１とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の水晶ウェハ電極の保護方法。
【請求項７】
水晶ウェハの上下両面にｘ層の金属電極層を堆積し、ｘ≧１とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の水晶ウェハ電極の保護方法。