(57)【要約】【課題】  直角のカット部がついているチップを製造することができる水晶デバイス用チップの製造方法及びそれにより製造した水晶デバイス用チップを提供しようとする。【解決手段】  上下２面を有する片状のチップを用意するチップ用意工程と、前記チップの上下２面中の少なくとも１面を加工面とし、それに面積がそれより小である保護層を形成する保護層形成工程と、前記加工面の前記保護層以外の部分をエッチングにより所定深さに窪ませるエッチング工程と、前記保護層を除去する保護層除去工程とを順序に含むことを特徴とする水晶デバイス用チップの製造方法。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
その全体の形状が階段状であって片状の本体部の上下２面中の少なくとも１面の一部から突台が一体に突出してなり、
且つ、該突台の前記上下２面中のそれと対応する１面から直接突出した側面と該面との間に挟まれている角度がほぼ直角であることを特徴とする水晶デバイス用チップ。
【請求項２】
前記突台は、１層だけあり、且つ、前記本体部の上下２面及び前記突台の該１層の面は、すべて平面であって且つ互いに平行していることを特徴とする請求項１に記載の水晶デバイス用チップ。
【請求項３】
前記突台は、複数層あり、且つ、層の順序を追ってその面積が段々小さくなっていくことを特徴とする請求項１に記載の水晶デバイス用チップ。
【請求項４】
前記各層の側面とその前層の面との間の角度はほぼ直角であることを特徴とする請求項３に記載の水晶デバイス用チップ。
【請求項５】
前記本体部の上下２面及び前記突台における各層の面は、すべて平面であって且つ互いに平行しており、
前記本体部及び前記各層それぞれの形状における中心点が上下互いに重なっていることを特徴とする請求項４に記載の水晶デバイス用チップ。
【請求項６】
前記突台は、前記本体部の上下２面にもあり、且つ上下対称的に形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの一項に記載の水晶デバイス用チップ。
【請求項７】
前記本体部及び前記突台における層それぞれの上下面図の形状は、円形、楕円形、四角形、多辺形からなる群より選ばれたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかの一項に記載の水晶デバイス用チップ。
【請求項８】
前記本体部及び前記突台における層それぞれの上下面図の形状が相似であることを特徴とする請求項７に記載の水晶デバイス用チップ。
【請求項９】
上下２面を有する片状のチップを用意するチップ用意工程と、
前記チップの上下２面中の少なくとも１面を加工面とし、それに面積がそれより小である保護層を形成する保護層形成工程と、
前記加工面の前記保護層以外の部分をエッチングにより所定深さに窪ませるエッチング工程と、
前記保護層を除去する保護層除去工程とを順序に含むことを特徴とする水晶デバイス用チップの製造方法。
【請求項１０】
前記保護層除去工程の後に、前記加工面の残りの部分に更に前記保護層形成工程、前記エッチング工程及び前記保護層除去工程を繰り返して行うことを特徴とする請求項９に記載の水晶デバイス用チップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶デバイス用チップ及びその製造方法に関し、特に、水晶発振器や水晶振動子などの水晶デバイス上に使用されるチップ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば水晶発振器（ＯＳＣ）、水晶振動子（Ｘ’ＴＡＬ）、電圧制御型水晶発振器（ＶＣＸＯ）、温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）、固定型水晶発振器（ＳＰＸＯ）、温度補償電圧制御型水晶発振器（ＴＣＶＣＸＯ）及び電圧制御温度補償型水晶発振器（ＶＣＴＣＸＯ）などの水晶デバイス（石英デバイス）は、その水晶インピーダンスを低減させるよう、一般に、カット部がついているチップを使用して製造される。
【０００３】
理想的には、チップのカット部は直角であることが好ましい。図１は理想のカット部を有するチップの一例を示す斜視図である。図１に示すように、このチップ１は、その全体の形状が階段状であって、片状の本体部１１の上下２面１１１，１１２からそれぞれ片状の突台１２，１３が一体且つ上下対称的に突出してなる。該２の突台１２，１３の前記上下２面１１１，１１２から突出した側面１２１，１３１と前記上下２面１１１，１１２との間に挟まれている部分が、カット部１４であり、その角度は、直角である。
【０００４】
直角のカット部１４がついているチップ１をもって製造した水晶デバイスは、水晶インピーダンスが所定範囲内に低減されることができる上、電気特性が集中されることができるので、長い間当業者の努力の目標になっている。
【０００５】
しかしながら、今までのカット部がついているチップの製造方法は、いずれも、未だ前記カット部を前記理想的な直角に形成することができない。
【０００６】
前記カット部がついているチップを製造する方法は、従来から、チップを研磨粉と一緒にローラーミル内に入れた後、該ローラーミルを回転させることにより前記チップを研磨して前記カット部を形成する機械式研磨法と、先に粘着剤で複数枚のチップを互いに粘着させて柱状体になった後、粘着剤とチップとの両方をもエッチングできるエッチング剤により前記柱状体の側面の方向からエッチングを行う化学エッチング法との２種が知られている。前者の研磨法はともかく、後者のエッチング法は、粘着剤とチップとの両方をもエッチングできるエッチング剤とは言え、それの粘着剤及びチップそれぞれに対するエッチング速度が違うため、いずれの方法も、カット部の形状を精確に形成することができないので、製造したチップ２の断面形状はすべて図２に示すように、カット部２１が、理想的な直角と大きく差異があって円弧状に近い斜角を呈するので、水晶インピーダンスを所定範囲内に低減させることができない上、電気特性が分散されるという欠点がある。その外、前記２種の製造方法も、加工時間が長いのみならず、カット部を予定の形状及び長さに正確に形成し難いので、それにより大量製造したチップのカット部の形状及び長さの同一性が良くなく量産性が悪いので、製造工程全体の歩留まりが低いという欠点もある。 
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記に鑑みて、本発明の第１の目的は、そのカット部が直角であるチップを製造することができる水晶デバイス用チップの製造方法及びそれにより製造した水晶デバイス用チップを提供しようとすることにある。
【０００８】
本発明の第２の目的は、量産性が良く、即ちそれにより製造したチップのカット部の形状も長さも反復同一性が高い水晶デバイス用チップの製造方法及びそれにより製造した水晶デバイス用チップを提供しようとすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、発明者は、まず、水晶デバイス用チップの製造方法を提供する。この製造方法は、上下２面を有する片状のチップを用意するチップ用意工程と、前記チップの上下２面中の少なくとも１面を加工面とし、それに面積がそれより小である保護層を形成する保護層形成工程と、前記加工面の方向から前記加工面の前記保護層以外の部分をエッチングにより所定深さに窪ませるエッチング工程と、前記保護層を除去する保護層除去工程とを順序に含むことを特徴とする。
【００１０】
この製造方法により、先に前記チップの上下２面に保護層を形成した後、前記上下２面の方向から前記チップへのエッチングを行うので、従来のチップの側面方向からエッチングを行うのと異なり、直角のカット部を容易に形成することができる。すなわち、本発明は、保護層の形成と化学エッチングとの２種の技術を合わせて利用するので、前記従来の機械式研磨法及び前記化学エッチング法に比べて従来からの加工精確性が足りない問題を大幅に改善することができる。また、本発明の方法は、特にサイズが小であるチップに適用されることができる。
【００１１】
また、この製造方法により、カット部の形状及び長さの形成を正確に制御し易い上、加工時間が短く加工精度が高いので、カット部の形状及び長さの同一性がよいチップを大量製造することができるので、水晶デバイスまでの製造工程全体の歩留まりが高い。
【００１２】
そして、前記水晶デバイス用チップの製造方法に基づき、発明者は前記製造方法により製造した水晶デバイス用チップを提供する。この水晶デバイス用チップは、その全体の形状が階段状であって片状の本体部の上下２面中の少なくとも１面の一部から突台が一体に突出してなり、且つ、該突台の前記上下２面中のそれと対応する１面から直接突出した側面と該面との間に挟まれている角度がほぼ直角であることを特徴とする。
【００１３】
この構成による水晶デバイス用チップは、そのカット部がほぼ直角であるので、水晶デバイスの製造上に応用される時、水晶インピーダンスを所定範囲内に低減させることができる上、電気特性を集中させることができる。
【００１４】
ここで、前記水晶デバイスとは、例えば水晶発振器（ＯＳＣ）、水晶振動子（Ｘ’ＴＡＬ）、電圧制御型水晶発振器（ＶＣＸＯ）、温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）、固定型水晶発振器（ＳＰＸＯ）、温度補償電圧制御型水晶発振器（ＴＣＶＣＸＯ）、電圧制御温度補償型水晶発振器（ＶＣＴＣＸＯ）などの、石英チップ（シリコンチップ）を利用して製造したデバイスを指す。
【００１５】
そして、前記保護層形成工程、前記エッチング工程及び前記保護層除去工程はそれぞれ一回だけ行われる時、前記形成した突台は１層だけある。前記一回目の保護層除去工程の後に、前記加工面の残りの部分に更に前記保護層形成工程、前記エッチング工程及び前記保護層除去工程を繰り返して行う時、前記形成した突台は複数層あり、且つ、層の順序を追ってその面積が段々小さくなっていく。
【００１６】
そして、前記突台は１層である時、前記本体部の上下２面及び前記突台の該１層の面がすべて平面であって且つ互いに平行し、前記本体部及び前記１層それぞれの形状における中心点が上下互いに重なっていることが好ましい。
【００１７】
前記突台は複数層である時、前記各層の側面とその前層の面との間の角度がほぼ直角であり、前記本体部の上下２面及び前記突台における各層の面がすべて平面であって且つ互いに平行し、前記本体部及び前記各層それぞれの形状における中心点が上下互いに重なっていることが好ましい。
【００１８】
更に、前記本体部及び前記突台における層それぞれの上下面図の形状、すなわち前記チップ用意工程及び前記保護層形成工程それぞれに用意・形成する片状のチップ及び保護層の形状として、円形、楕円形、四角形、多辺形からなる群より選ばれることが好ましい。
【００１９】
即ち、チップのカット部が直角であるのに限り、前記チップ及び前記保護層（前記突台における層）は任意の形状であることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の水晶デバイス用チップ及びその製造方法は、理想的な直角に近いカット部を有するチップを製造することができるので、水晶インピーダンスを所定範囲内に低減させ、電気特性を集中させることができる。その外、本発明の水晶デバイス用チップの製造方法によりチップを大量製造する時、製造したチップのカット部の形状及び長さの同一性が高いので、水晶デバイスの歩留まりが大幅に高められることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の好ましい実施形態を詳しく説明する。
【００２２】
本発明の水晶デバイス用チップの製造方法の第１の実施形態は、図３に示すように、まず、上下２面を有する片状のチップを用意した（チップ用意工程３１）。本実施形態において、前記片状のチップとして、シリコンチップが使用され、且つチップの形状は長方形（四角形）であり、その上下２面が平面であって且つ互いに平行している。
【００２３】
そして、前記片状のチップを洗浄して乾燥させた後、前記チップの上下２面を加工面とし、前記２の加工面上にそれぞれ面積が該加工面より小であり、マスクとして厚さ０．０３μｍ〜０．１μｍの長方形の保護層を形成した（保護層形成工程３２）。本実施形態において、前記チップの上下２の保護層は上下互いに対称にされ、且つ前記２の保護層の中心点はそれぞれ前記チップの中心点と上下互いに重なっている。前記保護層の形成は、クロム、ニッケル、ニッケルクロム合金、クロム含有合金、ニッケル含有合金からなる群より選ばれたものを利用してスパッタリングや蒸着によって行うことができる。本実施形態において、保護層の材質としてはクロムが使用された。
【００２４】
そして、前記上下２の加工面の前記保護層以外の部分をエッチングにより所定深さに窪ませた（エッチング工程３３）。このエッチング工程において、前記保護層になんら影響を与えないが前記チップをエッチングできる溶剤、例えば酸性フッ化アンモニウム（ＮＨ４ＨＦ２）やフッ化水素を主成分とする強酸により、９０度のエッチング角度を指標とするエッチングを行った。強酸として、必要に応じて温度３０〜８０℃、重量パーセント濃度２５〜５０％のものが使用されることができる。エッチング時間は、必要に応じて数分間乃至数時間であることができる。本実施形態においてはエッチング溶液として、重量パーセント濃度２５％の酸性フッ化アンモニウム（ＮＨ４ＨＦ２）が使用された。
【００２５】
ここで、９０度のエッチング角度を指標とするのは、前記チップの上下２面から該加工面を垂直的にエッチングし、エッチングしたチップの前記保護層以下の部分の側面をなるほど前記エッチングした面と直角を呈するように制御することを言う。
【００２６】
そして、エッチング後のチップを洗浄して乾燥させた後、前記保護層を除去できるが前記チップになんら影響を与えない溶剤、例えば強酸を使用し、ウェットエッチングにより前記上下２の保護層を除去した（保護層除去工程３４）。強酸としては、必要に応じて温度１８０℃、濃度４０〜７０％のものが使用されることができる。エッチング時間は、必要に応じて数分間乃至数時間であることができる。
【００２７】
そして、洗浄乾燥後、本発明の第１の実施形態の水晶デバイス用チップ４を完成した。
【００２８】
完成した第１の実施形態の水晶デバイス用チップ４は、図１及び図４に示すように、その全体の形状が階段状であって、片状の本体部４１の上下２面４１１，４１２のそれぞれの一部から突台４２，４３が一体かつ上下対称的に突出してなる。もっと詳しく説明すると、前記各突台４２，４３は、それぞれ１層だけあり、且つ、該２の突台４２，４３の前記上下２面４１１，４１２から直接突出した側面４２１，４３１と前記上下２面４１１，４１２との間に挟まれている部分は、カット部４４であり、その角度はほぼ直角である。また、前記本体部４１の上下２面４１１，４１２及び前記２の突台４２，４３の該１層の面４２２，４３２は、すべて平面であって且つ互いに平行している。前記本体部４１及び前記１層それぞれの形状における中心点が上下互いに重なっている。前記本体部４１及び前記２の突台４２，４３における層それぞれの上下面図の形状は、相似の長方形である。
【００２９】
また、前記第１の実施形態では、前記保護層形成工程において前記片状のチップの上下２面をも加工面とし、且つ、それぞれの保護層形成の位置を上下互いに対称にさせるが、それに限らず、前記片状のチップの上下２面中の１面だけを加工面としてもよい。前記片状のチップの上下２面中の１面だけを加工面とする場合、製造した水晶デバイス用チップ５は図５に示すように、片状の本体部５１の上下２面５１１，５１２中の１面５１１の一部から１層の突台５２が一体に突出してなる。該突台５２の前記１面５１１から直接突出した側面５２１と前記１面５１１との間に挟まれている角度はほぼ直角である。
【００３０】
また、前記チップ用意工程及び前記保護層形成工程それぞれに用意・形成する片状のチップ及び保護層の形状として、すべて長方形が使用されているが、前記突台の側面と前記チップの上下２面との間に挟まれている角度が直角であるのに限り、それぞれ円形や楕円形、正方形、多辺形が使用されてもよい。好ましくは、片状のチップ及び保護層の形状が相似形である。
【００３１】
表１は、従来の機械式研磨法により製造したカット部がついているチップと本発明の製造方法により製造したカット部がついているチップとの比較図である。表１からわかるように、チップのサイズが２．８＊１．３３ｍｍであり、且つ周波数が１６ＭＨｚである時、従来のカット部の長さ（即ち図２においてチップの周縁から最厚部までの距離）が０．８ｍｍであり、水晶インピーダンス（ＣＩ）が３５Ωであり、それに対し、本発明のカット部の長さ（即ち本体部の周縁から突台までの距離）が０．５ｍｍ以下に押さえられ、水晶インピーダンス（ＣＩ）が３０Ω以下に低減されることができる。
【００３２】
【表１】
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そして、前記保護層除去工程の後に、前記上下２の加工面の残りの部分に更に前記保護層形成工程、前記エッチング工程及び前記保護層除去工程を繰り返して行った後、図６に示すような本発明の第２の実施形態の水晶デバイス用チップ６を形成した。
【００３３】
この第２の実施形態の水晶デバイス用チップ６は、その全体の形状が階段状であって、片状の本体部６１の上下２面６１１，６１２のそれぞれの一部から突台６２，６３が一体且つ上下対称に突出してなる。前記各突台６２，６３は、いずれも複数層６２Ａ，６２Ｂ，…，６３Ａ，６３Ｂ，…あり、且つ、層の順序を追ってその面積が段々小さくなっている。また、前記本体部６１の上下２面６１１，６１２及び前記突台６２，６３における各層６２Ａ，６２Ｂ，６３Ａ，６３Ｂの面は、すべて平面であって且つ互いに平行している。前記本体部６１及び前記各層それぞれの形状における中心点が上下互いに重なっている。前記各層の側面６２１Ａ，６２１Ｂ，６３１Ａ，６３１Ｂそれぞれとその前層の面との間の角度がほぼ直角である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の水晶デバイス用チップの製造方法は、従来に製造できない理想の直角のカット部を有するチップを製造することができるので、水晶インピーダンスを所定範囲内に低減させ、電気特性を集中させることができる上、大量製造したチップのカット部の形状及び長さの同一性が高く、水晶デバイスの歩留まりが大幅に高められることができる。
【００３５】
以上説明した実施の形態は、あくまでも本発明の技術的内容を明らかにする意図のものにおいてなされたものであり、本発明はそうした具体例に限定して狭義に解釈されるものではなく、本発明の精神とクレームに述べられた範囲で、いろいろと変更して実施できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】理想の直角のカット部を有するチップの斜視図。
【図２】従来の方法で製造したカット部を有するチップの断面図。
【図３】本発明の第１の実施形態の水晶デバイス用チップの製造方法のフローチャート。
【図４】前記第１の実施形態の製造方法により製造した水晶デバイス用チップの断面図。
【図５】本発明の水晶デバイス用チップの他の例の断面図。
【図６】本発明の第２の実施形態の水晶デバイス用チップの製造方法により製造した水晶デバイス用チップの斜視図。
【符号の説明】
【００３７】
１，４，５，６  水晶デバイス用チップ
１１，４１，５１，６１  片状の本体部
１１１，４１１，５１１，６１１  本体部の上面
１１２，４１２，５１２，６１２  本体部の下面
１２，１３，４２，４３，５２，６２，６３  突台
６２Ａ，６２Ｂ，６３Ａ，６３Ｂ  突台の各層
４２２，４３２  突台の各層の面
１２１，１３１，４２１，４３１，５２１，６２１Ａ，６２１Ｂ，６３１Ａ，６３１Ｂ  突台の各層の側面
１４，４４  カット部
３１  チップ用意工程
３２  保護層形成工程
３３  エッチング工程
３４  保護層除去工程
【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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