(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶ウェハに、板厚方向に貫通する切り込みにより、片持ち梁状に切り出された音叉型水晶片を板厚方向に押圧して弾性変形させる押圧部材と、
水晶ウェハを挟んで前記押圧部材とは反対側に近接配置され、音叉型水晶片を位置決め状態に収容可能な凹部を有する治具プレートと、
該治具プレートと水晶ウェハとを、前記片持ち梁の長手方向に直交する水平方向に相対変位させる駆動装置とを備える音叉型水晶振動子の製造装置。
【請求項２】
水晶ウェハに、板厚方向に貫通する切り込みにより、片持ち梁状に切り出された音叉型水晶片を水晶ウェハから分離する音叉型水晶振動子の製造方法であって、
音叉型水晶片を板厚方向に押圧して弾性変形させることにより、水晶ウェハの表面から突出させ、
その突出した先端を水晶ウェハ上の音叉型水晶片の幅方向に押圧して音叉型水晶片の根元部を破断させる音叉型水晶振動子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音叉型水晶振動子の製造装置および製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、音叉型水晶振動子の製造装置および製造方法としては、例えば、特許文献１に開示されているものがある。
この特許文献１に開示されている音叉型水晶振動子の製造装置は、フォトリソグラフィで水晶ウェハに形成した音叉型水晶片の先端部を受けピンとタガネとの間に板厚方向に挟んで板厚方向に移動させることにより、片持ち梁状に支持された音叉型水晶片を弾性変形させていき、弾性限界を超える変位を与えることで根元部を破断して音叉型水晶振動子を製造するようになっている。
【特許文献１】特開２０００−６８７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１の製造装置および製造方法は、音叉型水晶振動子を水晶ウェハから分離する際に、板厚方向に加えた押圧力によって、音叉型水晶片の根元部に応力集中を発生させるものである。
しかしながら、フォトリソグラフィにより水晶ウェハに音叉型水晶片を切り出す方法では、水晶ウェハを板厚方向に貫通する切り込みを形成するが、板厚を変化させることはない。すなわち、板厚方向に凹む切欠を有しないので、板厚方向に曲げる押圧力で応力集中を生じさせる特許文献１の製造装置および方法では、応力集中部位が比較的広範囲に分布することになる。その結果、破断箇所が安定せず、バラツキを生じたり、破断により水晶ウェハが剥離することによる微細な破片が発生したりする不都合がある。
【０００４】
発生した微細な破片は、製造装置に詰まったり、あるいは、音叉型水晶振動子を封入する真空容器内に入り込んだりする問題を発生させる。したがって、製造装置の頻繁な清掃や破片の頻繁な吸引等が必要となり、製造工程が煩雑になるという不都合がある。また、破断箇所がバラついたり、破片が付着あるいは混入したりする場合には、水晶振動子の不具合の発生の原因ともなるので、精密に同一位置で破片を生ずることなく破断して音叉型水晶振動子を製造することが必要である。
【０００５】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で、精度よく、かつ、微細な破片を生ずることなく破断させて、音叉型水晶振動子を製造することを可能とする音叉型水晶振動子の製造装置および製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明は、以下の手段を提供する。
本発明は、水晶ウェハに、板厚方向に貫通する切り込みにより、片持ち梁状に切り出された音叉型水晶片を板厚方向に押圧して弾性変形させる押圧部材と、水晶ウェハを挟んで前記押圧部材とは反対側に近接配置され、音叉型水晶片を位置決め状態に収容可能な凹部を有する治具プレートと、該治具プレートと水晶ウェハとを、音叉型水晶片の幅方向に相対変位させる駆動装置とを備える音叉型水晶振動子の製造装置を提供する。
【０００７】
本発明によれば、押圧部材の作動により音叉型水晶片が板厚方向に弾性変形させられ、押圧部材とは反対側に位置する治具プレートの凹部内にその先端部が収容される。この状態で、駆動装置を作動させて、治具プレートと水晶ウェハとを音叉型水晶片の幅方向に相対変位させると、音叉型水晶片の幅方向の側面が凹部の内壁によって幅方向に押圧される。これにより、音叉型水晶片の根元部には、板厚方向に貫通する切り込みにより形成された角部に局所的に応力集中が発生し、簡易に破断され、治具プレートの凹部内に位置決め状態に収容される。これにより、精度よく、かつ、微細な破片を発生させることなく破断された音叉型水晶振動子を製造することができる。
【０００８】
上記発明においては、前記水晶ウェハを下面に吸着保持する吸着プレートを備えることとしてもよい。
このようにすることで、吸着プレートが水晶ウェハを下面に吸着保持することにより、水晶ウェハが平坦な状態に維持され、水晶ウェハと治具プレートとの相対変位を精度よく行うことが可能となる。
【０００９】
また、上記発明においては、前記音叉型水晶片が、幅方向に複数配列されることにより櫛歯状に切り出され、前記押圧部材により押圧される音叉型水晶片の根元部近傍に、前記水晶ウェハを前記吸着プレートとの間に板厚方向に挟み、前記治具プレートと水晶ウェハとの相対変位により水晶ウェハの表面を転動可能なローラを備えることとしてもよい。
このようにすることで、押圧部材により音叉型水晶片を押圧する際に、吸着プレートとローラとにより水晶ウェハを板厚方向に挟んだ状態に支持することができる。そして、治具プレートと水晶ウェハとを相対移動させる際には、ローラを水晶ウェハの表面において転がすことにより、ローラと吸着プレートとによる水晶ウェハの挟持状態を維持し、これにより、音叉型水晶片の根元部に生ずる応力集中をさらに安定して発生させることができる。また、隣接する音叉型水晶片の破断に移行する際にも、ローラと吸着プレートとによる挟持状態を解除することなく挟持し続けることができ、複雑な機構を不要として、製造装置を低コストに製造することができる。
【００１０】
また、上記発明においては、前記押圧部材が、音叉型水晶片の先端に向かって押圧方向前方に傾斜する傾斜面を有することが好ましい。
このようにすることで、押圧部材により音叉型水晶片を押圧すると、音叉型水晶片は先端に向かって押圧方向前方に傾斜するように弾性変形させられるので、押圧部材の傾斜面に沿うように配置される。したがって、押圧部材は、音叉型水晶片が弾性変形させられる際に、広い面積で音叉型水晶片の表面に接触して、音叉型水晶片が破断の際に飛び跳ねないように抑えることができる。その結果、微細な破片の発生や、音叉型水晶片の治具プレートの凹部からの位置ずれ等の発生を防止することができる。
【００１１】
また、本発明は、水晶ウェハに、板厚方向に貫通する切り込みにより、片持ち梁状に切り出された音叉型水晶片を水晶ウェハから分離する音叉型水晶振動子の製造方法であって、音叉型水晶片を板厚方向に押圧して弾性変形させることにより、水晶ウェハの表面から突出させ、その突出した先端を水晶ウェハ上の音叉型水晶片の幅方向に押圧して音叉型水晶片の根元部を破断させる音叉型水晶振動子の製造方法を提供する。
【００１２】
本発明によれば、微細な切り込みにより切り出された音叉型水晶片の幅方向の側面を容易に押圧することが可能となり、音叉型水晶片を精度よく、かつ、微細な破片を発生させることなく水晶ウェハから分離して音叉型水晶振動子を簡易に製造することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る音叉型水晶振動子の製造装置および製造方法によれば、簡易な構成で、精度よく、かつ、微細な破片を生ずることなく破断させて、音叉型水晶振動子を製造することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態に係る音叉型水晶振動子の製造装置および製造方法について、図１〜図６を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る音叉型水晶振動子の製造装置１は、図１および図３に示されるように、薄肉の平板状の水晶ウェハ２から、音叉型水晶振動子を分離する装置であって、水晶ウェハ２を下面に吸着し水平状態に保持する吸着プレート３と、該吸着プレート３に設けた貫通孔４を介して、鉛直下方に向けた先端面５ａにより水晶ウェハ２の音叉型水晶片２ａの上面を鉛直下方（板厚方向）に押圧する押圧部材５と、水晶ウェハ２の下方に隣接配置される治具プレート６と、同じく水晶ウェハ２の下方に隣接配置されるローラ７と、吸着プレート３および治具プレート６を水平方向に沿って音叉型水晶片２ａの幅方向に移動させる駆動装置（図示略）とを備えている。
【００１５】
前記水晶ウェハ２には、図２に示されるように、例えば、フォトリソグラフィ技術により形成された、板厚方向に貫通する切り込み２ｂにより、複数の音叉型水晶片２ａが櫛歯状に配列されるように形成されている。各音叉型水晶片２ａは、その一端を水晶ウェハ２に接続することにより、それぞれ片持ち梁状に構成されている。
【００１６】
また、各音叉型水晶片２ａの水晶ウェハ２に接続する根元部には、同様に切り込みにより細く形成された切欠部２ｃが設けられ、応力集中が生じ易いように構成されている。
隣接する音叉型水晶片２ａどうしは、微細な切り込みにより微小間隙をあけて配列されている。
【００１７】
前記吸着プレート３には、前記水晶ウェハ２を位置決め状態に吸着する位置決め手段および吸着手段（いずれも図示略）が備えられ、水晶ウェハ２を精度よく位置決め固定するようになっている。
また、吸着プレート３に設けられた貫通孔４は、例えば、水晶ウェハ２における音叉型水晶片２ａのパターンに合わせて、複数の音叉型水晶片２ａにわたり、該音叉型水晶片２ａの配列方向に延びるように設けられている。
【００１８】
前記押圧部材５は、上下動可能に設けられ、鉛直下方に向けた先端面５ａが、水晶ウェハ２の音叉型水晶片２ａの長手方向のほぼ中央位置を押圧するように配置されている。押圧部材５の先端面５ａは、水晶ウェハ２の長手方向に沿う所定長さにわたって延び、水晶ウェハ２の先端側に向かって下降するように傾斜している。
【００１９】
前記治具プレート６には、上方に開口する複数の凹部６ａが備えられている。これら凹部６ａは、前記音叉型水晶片２ａを位置決め状態に収容可能な開口寸法を有している。そして、水晶ウェハ２から切り離された音叉型水晶振動子２Ａを収容した状態で、音叉型水晶振動子２Ａの根元部を露出させるように開口し、後段の溶接工程において、音叉型水晶振動子２Ａの電極（図示略）への端子の溶接を容易にしている。
【００２０】
凹部６ａは、音叉型水晶振動子２Ａを収容したときに、音叉型水晶振動子２Ａの側面に近接して位置決めする内側面部分と、音叉型水晶振動子２Ａの側面から離間するニゲ部とが設けられ、位置決めに必要最小限の面積で接触させることにより、凹部６ａ内への音叉型水晶振動子２Ａの収容を容易にしている。
また、凹部６ａどうしの間隔寸法は、水晶ウェハ２における音叉型水晶片２ａどうしの間隔寸法よりも十分に広く構成されており、溶接工程における隣接する音叉型水晶振動子２Ａの端子どうしの接触を回避できるようになっている。
【００２１】
また、凹部６ａの底面には、負圧に吸引される吸着孔６ｂが設けられている。吸着孔６ｂの作動により、水晶ウェハ２から折り取られた音叉型水晶振動子２Ａを吸着して、迅速に凹部６ａ内に収容状態に配置することができるようになっている。
【００２２】
前記ローラ７は、音叉型水晶片２ａの根元部近傍において吸着プレート３との間に水晶ウェハ２を板厚方向に挟む位置に配置されている。また、ローラ７は、水晶ウェハ２上の音叉型水晶片２ａの長さ方向と平行な回転軸７ａを有している。また、ローラ７は鉛直方向に揺動可能な揺動アーム８の先端に設けられ、水晶ウェハ２の下面に接触する位置と下方に離間する位置との間で移動できるようになっている。
【００２３】
前記駆動装置は、公知のモータおよびボールネジ等からなる直線駆動装置であって、吸着プレート３および治具プレート６のそれぞれに設けられ、水晶ウェハ２上の音叉型水晶片２ａの幅方向に直線移動させることができるようになっている。吸着プレート３および治具プレート６の水平方向動作はそれぞれ別々に行うことができ、吸着プレート３を静止させた状態で治具プレート６を水平方向に移動させることにより、水晶ウェハ２と治具プレート６とを水平方向に相対変位させることができるようになっている。
【００２４】
このように構成された本実施形態に係る製造装置１を用いた音叉型水晶振動子２Ａの製造方法について、以下に説明する。
本実施形態に係る製造装置１を用いて音叉型水晶振動子２Ａを製造するには、図２に示されるように、フォトリソグラフィ技術による切り込み２ｂにより、複数の音叉型水晶片２ａが櫛歯状に形成された水晶ウェハ２を用意する。次いで、用意した水晶ウェハ２を吸着プレート３の下面に吸着し、図１（ａ）に示されるように、治具プレート６上面に近接する位置に配置する。また、これとともに、音叉型水晶振動片２ａの根元部近傍に配される水晶ウェハ２を吸着プレート３とローラ７との間に板厚方向に挟む。
【００２５】
この状態で、駆動装置の作動により治具プレート６を吸着プレート３および水晶ウェハ２に対して音叉型水晶片２ａの配列方向に水平移動させ、次に音叉型水晶振動子２Ａを収容することとなる凹部６ａを、収容しようとする音叉型水晶片２ａの下方に位置決めする。そして、吸着プレート３に設けられた貫通孔４を介して、鉛直上方から押圧部材５を下降させ、その先端面５ａにより音叉型水晶片２ａの上面を下方に押圧する。
【００２６】
これにより、図１（ｂ）に示されるように、音叉型水晶片２ａは、片持ち梁状に形成されているので、押圧部材５の先端面５ａによって押圧されることにより、先端を下降させるように弾性変形させられる。
すなわち、図４および図５に示されるように、音叉型水晶片２ａは、その先端部分を部分的に治具プレート６の凹部内に挿入した状態に配される。この段階では、曲げによる応力は弾性限界を超えておらず、音叉型水晶片２ａの根元部が破断することはない。また、この状態で、押圧部材５の先端は、治具プレート６の上面よりも高い位置に配置されている。
【００２７】
そして、本実施形態においては、この状態から、図５に矢印Ａで示される方向に、治具プレート６を水平移動させる。これにより、凹部６ａの側面が、凹部６ａ内に部分的に挿入されている音叉型水晶片２ａの幅方向の側面に接触し、図６に矢印Ｂで示される位置に、水平方向に向かう押圧力Ｆを付与するようになる。
【００２８】
音叉型水晶片２ａの根元部には切欠部２ｃが形成されているので、比較的小さな押圧力Ｆによっても、切欠部２ｃには、極めて狭小な範囲において大きな応力集中を生ずる。その結果、切欠部２ｃの位置で正確に切断され、水晶ウェハ２から、精度よく、かつ、微細な破片を生ずることなく、音叉型水晶振動子２Ａを折り取ることができる。
【００２９】
そして、音叉型水晶振動子２Ａが折り取られた後には、押圧部材５を上昇させ、吸着プレート３を水平方向に移動させて、次に折り取る音叉型水晶片２ａを押圧部材５の鉛直下方に配置するとともに、治具プレート６を水平方向に移動させて、次に折り取る音叉型水晶振動子２Ａを収容する凹部６ａを音叉型水晶片２ａの鉛直下方に配置する。以下、上記工程を繰り返す。
【００３０】
このように、本実施形態に係る音叉型水晶振動子２Ａの製造装置１および製造方法によれば、押圧部材５により音叉型水晶片２ａを弾性変形させて、その先端部を水晶ウェハ２の表面から突出させることで、治具プレート６の凹部６ａに係合させ、水晶ウェハ２と治具プレート６とを水平方向に相対移動させることで、音叉型水晶片２ａに幅方向の押圧力Ｆを加えて、簡単に、精度よく、かつ、チッピング等の不都合を生ずることなく、複数の音叉型水晶振動子２Ａを順次折り取って、凹部６ａに収容状態に製造していくことができる。
【００３１】
この場合に、押圧部材５の先端が治具プレート６の上面よりも高い位置に配置されているので、治具プレート６を水平移動させても、治具プレート６と押圧部材５とが干渉することがない。
また、本実施形態に係る製造装置１においては、押圧部材５の先端面５ａを傾斜させているので、音叉型水晶片２ａを弾性変形させて水晶ウェハ２から折り取る際に、先端面５ａを音叉型水晶片２ａの表面に添わせて広い接触面積で接触させることができる。その結果、音叉型水晶片２ａが折り取られる際の衝撃によって、折り取られて構成された音叉型水晶振動子２Ａが飛び跳ねて、凹部６ａから飛び出してしまわないように保持することができる。
【００３２】
また、本実施形態に係る製造装置１においては、水晶ウェハ２を吸着プレート３の下面に吸着しているので、従来のように、治具プレートを貫通してくる受けピンとタガネとによって音叉型水晶片２ａを挟んで搬送する必要がない。したがって、受けピンを治具プレートに抜き差しする時間および受けピンとタガネとに挟んで、少なくとも吸着プレートの厚さ分だけ搬送する時間が不要となり、１つの音叉型水晶振動子２Ａを折り取るのに要するタクトタイムを大幅に短縮することができる。また、凹部６ａまでの搬送工程を省略でき、搬送中の位置ずれによるチッピング等の問題の発生を未然に防止することができる。その結果、製造効率を向上し、微細な破片の発生を防止して、品質を向上することができる。
【００３３】
さらに、本実施形態に係る製造装置１においては、吸着プレート３に設けた貫通孔４が複数の音叉型水晶片２ａに跨って、それらの配列方向に延びているので、一の音叉型水晶片２ａの折り取り後、隣接する他の音叉型水晶片２ａを折り取る迄の間に、押圧部材５を貫通孔４から抜き出す必要がない。したがって、１つの音叉型水晶振動子２Ａを折り取るのに要するタクトタイムをさらに短縮することができる。
【００３４】
また、本実施形態に係る製造装置１によれば、水晶ウェハ２を吸着プレート３とローラ７との間に挟むので、音叉型水晶振動子２Ａを折り取る際に、根元部を確実に支持することができるとともに、治具プレート６を水平移動させて音叉型水晶片２ａに押圧力Ｆを付与する際にも、ローラ７を水晶ウェハ２の表面において転動させて、継続的に支持することができる。ローラ７を水晶ウェハ２の表面において転がすことにより、水晶ウェハ２に与える摩擦を低減し、水晶ウェハ２の健全性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係る音叉型水晶振動子の製造装置を示す部分的な縦断面図であり、（ａ）は押圧部材が上昇した状態、（ｂ）は押圧部材が下降した状態をそれぞれ示している。
【図２】図１の製造装置において音叉型水晶振動子を切り出す水晶ウェハを示す部分的な斜視図である。
【図３】図１の製造装置を示す部分的な斜視図である。
【図４】図１の製造装置に水晶ウェハを装着した状態を示す部分的な斜視図である。
【図５】図４の製造装置の押圧部材近傍を拡大して示す斜視図である。
【図６】図１の製造装置における治具プレートの凹部と音叉型水晶片との関係を示す部分的な平面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  製造装置
２  水晶ウェハ
２Ａ  音叉型水晶振動子
２ａ  音叉型水晶片
２ｂ  切り込み
３  吸着プレート
５  押圧部材
５ａ  傾斜面
６  治具プレート
６ａ  凹部
７  ローラ
【図１】
0004730826.tif 000002
【図２】
0004730826.tif 000003
【図３】
0004730826.tif 000004
【図４】
0004730826.tif 000005
【図５】
0004730826.tif 000006
【図６】
0004730826.tif 000007