(57)【要約】 【課題】  水晶板を洗浄、乾燥する際に、下電極メタルマスクと中板と上電極メタルマスクとの間に洗浄液の液溜りを低減する水晶電極成膜用メタルマスクの手段を得る。【解決手段】  電極パターン開口部を有する下電極メタルマスクと、水晶板を充填する開口部を有する中板と、電極パターン開口部を有する上電極メタルマスクとを備えた水晶電極成膜用メタルマスクにおいて、前記中板に小型のスプリングを多数埋設し、前記上電極メタルマスクで前記スプリングの埋設位置に相当する位置に多数の調整孔を設けた水晶電極成膜用メタルマスクを構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極パターン開口部を有する下電極メタルマスクと、水晶板を充填する開口部を有する中板と、電極パターン開口部を有する上電極メタルマスクとを備えた水晶電極成膜用メタルマスクにおいて、
前記中板に小型のスプリングを複数埋設し、前記上電極メタルマスクの前記スプリングの埋設位置に相当する位置に多数の調整孔を設けたことを特徴とする水晶電極成膜用メタルマスク。
【請求項２】
前記中板に埋設したスプリングの高さを前記上電極メタルマスクの調整孔を介して調整したことを特徴とする請求項１に記載の水晶電極成膜用メタルマスク。
【請求項３】
下枠治具と、電極パターン開口部を有する下電極メタルマスクと、水晶板を充填する開口部を有する中板と、電極パターン開口部を有する上電極メタルマスクと、上枠治具とを備えた水晶電極成膜用メタルマスクにおいて、
前記下電極メタルマスク及び上電極メタルマスクに小型のスプリングを複数埋設し、前記下枠治具及び上枠治具の下電極メタルマスク及び上電極メタルマスクのスプリング埋設位置に相当する位置に複数の調整孔を設けたことを特徴とする水晶電極成膜用メタルマスク。
【請求項４】
前記下電極メタルマスク及び上電極メタルマスクに埋設したスプリングの高さを前記下枠治具及び上枠治具の調整孔を介して調整したことを特徴とする請求項３に記載の水晶電極成膜用メタルマスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶板の洗浄及び電極成膜を兼ねるメタルマスクに関し、特に水晶板洗浄後、水晶板上に残る洗浄液の液留まりを大幅に低減し、水晶板上に生じる洗浄シミを改善した水晶電極成膜用メタルマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動子は小型であること、経年変化が小さいこと、高精度、高安定な周波数が容易に得られること等のため、通信機器から電子機器まで広く用いられている。中でも周波数−温度特性が３次曲線を呈するＡＴカット水晶振動子は、携帯電話等に多量に用いられている。従来、水晶振動子の製造工程における水晶板の洗浄方法としては、例えばガラス容器に洗浄液と水晶板とを入れ、このガラス容器を超音波洗浄槽に浸して水晶板を洗浄する手法が行われていた。水晶板を洗浄し、乾燥した後は、図４（ａ）に示すように、成膜用メタルマスクに詰め、蒸着装置等の真空中で金属を蒸着して水晶板上に電極を成膜し、パッケージ内に気密封止して水晶振動子を構成する。
【０００３】
しかし、多数の水晶板をガラス容器に入れて洗浄する方法では、水晶板同志の重なり合い等により洗浄むらが生じ、乾燥後に水晶板上にシミが残るという問題があった。この解決法の一つとして、洗浄用治具に水晶板を一個ずつ詰めて洗浄する方法が、特開平１０−１４５１６６号公報に開示されている。この場合の水晶振動子の製造フローは図４（ｂ）のようになる。図５は洗浄治具の要部（一個の水晶板を収容する部分）を示す斜視図であって、下部プレート２１、上部プレート２２及び薄板２３とからなり、それらの材質は耐食性のあるステンレス板材等である。下部プレート２１と上部プレート２２とは、例えば熱圧着して一体化し基板２０としてもよい。
【０００４】
下部プレート２１には切り欠き窓（開口部）２４ａがあり、その周縁に複数の爪状の支持片２５を備えている。上部プレート２２も切り欠き窓２４ｂがあり、その周縁に複数の凸湾曲状の間隔保持片２６が形成されている。そして、薄板２３にも切り欠き窓２４ｃがあり、その周縁に複数の爪状の押さえ片２７が形成され、切り欠き窓２４ａ、２４ｂ、２４ｃは重ねて組み立てる際に上下対向する。長方形の水晶板２８は上部プレート２２の切り欠き窓２４ｂに収容される際に、凸湾曲状の間隔保持片２６の先端に当接し、下部プレート２１の爪状の支持片２５と薄板２３の爪状の押さえ片２７とにより上下より保持される構造となっている。
【０００５】
図６は実用に供される洗浄治具の模式的斜視図であり、基板２０は下部プレート２１と上部プレート２２とを熱圧着し一体化したもので、上部プレート２２の切り欠き窓２４ｂに水晶板２８を収容し、この上に薄板２３を重ね、ネジ２９等を用いて基板２０と薄板２３とを固定する。このとき、水晶板２８は上下対向する爪状の支持片２５と爪状の押さえ片２７とによって保持され、切り欠き窓２４ｂの中では凸湾曲状の間隔保持片２６に点接触し、水抜きの隙間Ｓが大きく確保されることになる。
【０００６】
更に、洗浄治具にて水晶板２８を洗浄し、図７に示すように乾燥した後、基板２０と薄板２３とを重ねて固定した洗浄治具３０に水晶板２８を収容した状態で、２つの成膜用プレート３１でを上下から挟むように装着し、ネジ３３にて洗浄治具３０と成膜用プレート３１、３１とを固定する。成膜用プレート３１にはそれぞれには励振電極生成部３２ａと、引き出し電極生成部３２ｂとからなる透孔３２が形成されている。これを蒸着装置等に入れ、真空中で金属を蒸発させることにより透孔３２を介して水晶板に所望の電極が形成される。
【０００７】
しかし、上記の洗浄治具を用いて水晶板を洗浄した後、成膜用プレート３１を装着する手法では、成膜用プレート３１を装着する工数が発生することと、成膜用プレート３１をネジ３３で取り付ける際に細かなゴミが発生し、このゴミが水晶板２８に付着し、この状態で電極が形成されるおそれがあった。細かなゴミが付着した水晶振動子では、エージング特性、ドライブレベル特性等に問題が生じる場合がある。
そこで、図８に示すように水晶板を成膜用メタルマスクに装填した後、成膜用メタルマスク全体を洗浄装置に入れて、洗浄、水切り、乾燥した後、真空中にて成膜する製造フローを用いて水晶振動子を製作する場合がある。
【０００８】
図９はこのような水晶電極成膜用メタルマスクの一例の模式的斜視図であり、下枠治具４０ａ、下電極メタルマスク（以下、下電極マスクと称す）４１ａ、中板４２、上電極メタルマスク（以下、上電極マスクと称す）４１ｂ、上枠治具４０ｂとからなる。下枠治具４０ａ、上枠治具４０ｂにはそれぞれ開口部４３ａ、４３ｂがあり、下電極マスク４１ａ、上電極マスク４１ｂにはそれぞれ所望の電極形状パターンの開口部４４ａ、４４ｂが形成されている。そして、開口部４３ａ、４３ｂの形状は開口部４４ａ、４４ｂの形状より十分に大きくする。中板４２には水晶板を収容する開口部４５が形成されており、中板４２の厚さは水晶板の厚さより若干厚く設定する。下電極マスク４１ａ、上電極マスク４１ｂの厚さは薄い方が望ましいが、マスクの大きさと強度を考慮して適切に設定する。また、材質としては耐蝕性のあるステンレスを用いる場合が多い。
【０００９】
水晶電極成膜用メタルマスクの使用法は、下枠治具４０ａのガイドピンＰに順に下電極マスク４１ａ、中板４２のガイドピン孔４６を通して重ね、中板４２の開口部４５に水晶板Ｘを充填した後、さらに上電極マスク４１ｂ、上枠治具４０ｂのガイドピン孔４６を通して重ね、ネジ孔４７にネジ４８を挿入回転して固定する。この水晶電極成膜用メタルマスクを洗浄装置に浸して水晶板を洗浄する。
【００１０】
図１０（ａ）は一例として中板４２の構成を示す平面図であり、水晶板Ｘを充填する開口部４５が縦横に多数空けられている。中板４２の開口部の一部αを拡大した図を図９（ｂ）に示す。
【特許文献１】特開平１０−１４５１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特開平１０−１４５１６６号公報の洗浄治具を用いて水晶板を洗浄した後、成膜用プレートを装着する手法では、図１１に示すように成膜用プレート３１と水晶板２８との間に隙間Ｇが生じ、成膜した電極の輪郭に膜ボケが発生するという問題があった。また、図９に示した水晶電極成膜用メタルマスクでは、中板４２に水晶板Ｘを充填し、洗浄装置に浸して洗浄した後、水切り、乾燥させる際に、図１０（ｂ）の開口部４５間βの拡大図を同図（ｃ）に示すように、洗浄液の水滴４９が中板４２の開口部４５間の面に残り、完全に除去することが難しい。この状態を水晶電極成膜用メタルマスクの要部断面図で示すと図１２のようになり、水晶板Ｘと下電極マスク４１ａ、中板４２、上電極マスク４１ｂとの間に洗浄液の液溜まり５０が生じ、水晶板を乾燥すると部分的に洗浄シミが発生するという問題があった。
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、洗浄シミの発生を防止すると共に、成膜した電極の膜ボケを無くした水晶電極成膜用メタルマスクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る水晶電極成膜用メタルマスクに請求項１の発明は、電極パターン開口部を有する下電極メタルマスクと、水晶板を充填する開口部を有する中板と、電極パターン開口部を有する上電極メタルマスクとを備えた水晶電極成膜用メタルマスクにおいて、前記中板に小型のスプリングを複数埋設し、前記上電極メタルマスクの前記スプリングの埋設位置に相当する位置に多数の調整孔を設けて水晶電極成膜用メタルマスクを構成することを特徴とする。
請求項２の発明は、前記中板に埋設したスプリングの高さを前記上電極メタルマスクの調整孔を介して調整したことを特徴とする請求項１に記載の水晶電極成膜用メタルマスクである。
請求項３の発明は、下枠治具と、電極パターン開口部を有する下電極メタルマスクと、水晶板を充填する開口部を有する中板と、電極パターン開口部を有する上電極メタルマスクと、上枠治具とを備えた水晶電極成膜用メタルマスクにおいて、前記下電極メタルマスク及び上電極メタルマスクに小型のスプリングを複数埋設し、前記下枠治具及び上枠治具の下電極メタルマスク及び上電極メタルマスクのスプリング埋設位置に相当する位置に複数の調整孔を設けて水晶電極成膜用メタルマスクを構成することを特徴とする。
請求項４の発明は、前記下電極メタルマスク及び上電極メタルマスクに埋設したスプリングの高さを前記下枠治具及び上枠治具の調整孔を介して調整したことを特徴とする請求項３に記載の水晶電極成膜用メタルマスクである。
【発明の効果】
【００１３】
水晶電極成膜用メタルマスクにおける請求項１の発明は、中板に小型のスプリングを複数埋設すると共に、水晶電極成膜用メタルマスクを組み立てる際に、上電極マスクであって前記スプリングの位置に相当する位置にスプリングの高さ調整用の孔を設けたので、工程に応じて前記調整孔を介してスプリングの高さを調整し、中板と下電極マスク及び上電極マスクの間隙を調整できるという利点がある。
請求項２の発明は、前記スプリングの高さを水晶板の洗浄、乾燥時には高くして、中板と下電極マスク及び上電極マスクの間隙を広げて、洗浄液の乾燥を容易にし、電極の成膜時にはスプリングを低くし、膜ボケを防止するという本発明の実用を示したことにある。
請求項３の発明は、下電極マスク及び上電極マスクに小型のスプリングを複数埋設すると共に、水晶電極成膜用メタルマスクを組み立てる際に、下枠治具及び上枠治具であって前記スプリングの位置に相当する位置にスプリングの高さ調整用の孔を設けたので、工程に応じて前記調整孔を介してスプリングの高さを調整し、下枠治具、下電極マスク、中板、上電極マスク、上枠治具のそれぞれの間隙を調整できるという利点がある。
請求項４の発明は、前記スプリングの高さを水晶板の洗浄、乾燥時には高くして、中板と下電極マスク及び上電極マスク、下電極マスクと下枠治具、上電極マスクと上枠治具との間隙を広げて、洗浄液の乾燥を容易にし、電極の成膜時にはスプリングを低くし、膜ボケを防止するという本発明の実用を示したことにある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本発明に係る水晶電極成膜用メタルマスクの実施の形態を示す模式的斜視図であって、下枠治具１ａ、下電極マスク２ａ、中板３、上電極マスク２ｂ、上枠治具１ｂとを備えている。下枠治具１ａ、上枠治具１ｂはそれぞれ縦横に多数の開口部４ａ、４ｂを空けると共に、中板３は水晶板Ｘを充填するための多数の開口部６をマトリクス状に空ける。下電極マスク２ａ、上電極マスク２ｂはそれぞれ電極とリード電極とを形成するための多数の開口部５ａ、５ｂを空ける。そして、下枠治具１ａの端にはガイドピンＰとネジ孔８とを設け、下電極マスク２ａ、中板３、上電極マスク２ｂ、上枠治具１ｂの端にそれぞれガイドピン孔７とネジ孔８とを設ける。
【００１５】
さらに、下枠治具１ａにはマグネットＭを保持するためのマグネット保持孔９を多数設けると共に、下電極マスク２ａはマグネットＭからの磁力線を通すための多数の透磁孔１０を空ける。そして、中板３には小型のスプリングＳを埋設するための多数のスプリング孔１１を形成し、上電極マスク２ｂ、上枠治具１ｂにはそれぞれスプリングＳの軸を回転させるための調整孔１２、１３を空ける。
下枠治具１ａ、中板３、上電極マスク２ｂ、上枠治具１ｂの材質は磁性材料のステンレス薄板を用い、下電極マスク２ａは非磁性材料のステンレス薄板を用いる。
【００１６】
下電極マスク２ａに透磁孔１０を空けることにより、下枠治具１ａのマグネット保持孔９に埋設したマグネットＭの磁力線が、中板３、上電極マスク２ｂ、上枠治具１ｂまで届くようにする。このような構成で下枠治具１ａの上に下電極マスク２ａ、中板３をのせると、マグネットＭにより下枠治具１ａと中板３とが吸着され、３枚が重合される。そして、中板３の開口部６に水晶板Ｘを充填し、その上に上電極マスク２ｂと上枠治具１ｂとをのせると、これらもマグネットＭにより吸着され、５枚全てが一体に重合する。その後、ネジ孔８にネジ１４を挿入回転して５枚全体を固定する。
【００１７】
図２は水晶電極成膜用メタルマスクの要部断面図であって、本発明の特徴は中板３に小型スプリングＳを多数埋設し、上電極マスク２ｂ及び上枠治具１ｂのそれぞれの調整孔１２、１３を介して、スプリングＳの軸をドライバー等の治具を用いて回転させることにより、その高さを伸縮させ、中板３と下電極マスク２ａ及び上電極マスク２ｂとの間隙を調整することにある。中板３に埋め込むスプリングＳの位置は下電極マスク２ａの透磁孔１０に相当する位置を避けなければならない。水晶板Ｘの洗浄、乾燥時には図２（ａ）の断面図に示すように、小型のスプリングＳの厚さを中板３の厚さより厚くして、中板３と下電極マスク２ａ及び上電極マスクとの間に間隙を持たせるようにする。一方、蒸着あるいはスパッタ装置を用いて電極を成膜する際は、図２（ｂ）に示すようにスプリングＳの高さを低くして、中板３と下電極マスク２ａ及び上電極マスクとの間を密着させるようにする。このように小型スプリングＳを中板３に多数埋設することにより、水晶板を洗浄、乾燥する工程では、中板３と下電極マスク２ａ及び上電極マスク２ｂとの間隙が広がって、洗浄後の水切りが良くなり、乾燥時には液溜まりは大幅に減少し、水晶板上に洗浄シミが残ることはほとんどない。
一方、成膜時にはスプリングＳの軸を回転しその高さを中板３の厚さと同等あるいは低くなるように設定することにより、中板３と下電極マスク１ａ及び上電極マスク１ｂとは密着し、電極膜の膜ボケが生じることはない。
【００１８】
図３は水晶電極成膜用メタルマスクの第２の実施例の要部断面図であって、同図（ａ）は洗浄、乾燥工程において用いるとき、ドライバー１５を回転させてスプリングＳを高くした場合、同図（ｂ）は成膜工程において用いるため、ドライバー１５を反対方向に回転させてスプリングＳを低くした場合の断面図である。前記第１の実施例では中板３に複数のスプリングＳを埋設したが、第２の実施例では下電極マスク２ａ及び上電極マスク２ｂに複数のスプリングＳを埋設し、下枠治具１ａ及び上枠治具１ｂにスプリングＳの高さ調整用の調整孔１３’及び１３を設けている。調整孔１３’及び１３の位置はマグネットＭの保持孔９及び透磁孔１０を避けなければならない。第２の実施例では下電極マスク２ａ及び上電極マスク２ｂにスプリングＳを埋設したため、第１の実施例に比べてスプリングＳの高さ調整に若干の工数を要するが、水晶板を洗浄、乾燥する工程では、中板３と下電極マスク２ａ及び上電極マスク２ｂとの間隙、下電極マスク２ａと下電極マスクとの間隙、上電極マスク２ｂと上枠治具１ｂとの間隙が広がって、洗浄後の水切りが良くなり、乾燥時には液溜まりは大幅に減少し、水晶板上に洗浄シミが残ることはほとんどない。
一方、成膜時にはスプリングＳの軸を回転し、その高さを下電極マスク２ａ及び上電極マスク２ｂの厚さと同等あるいは低くなるように設定することにより、中板３と下電極マスク１ａ及び上電極マスク１ｂ、下枠治具１ａと下電極マスク１ａ、上枠治具１ｂと上電極マスク１ｂとが密着し、電極膜の膜ボケが生じることはない。
【００１９】
なお、図２に示した第１の実施例では下枠治具１ａ、下電極マスク２ａ、中板３、上電極マスク２ｂ及び上枠治具１ｂの５枚の場合を説明したが、上枠治具１ｂを省いて構成してもよい。また、下電極マスク２ａは非磁性材料のステンレス薄板を用いると説明したが、磁性材料を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る水晶電極成膜用メタルマスクの構成を示す模式的斜視図である。
【図２】水晶電極成膜用メタルマスクの要部断面図であり、（ａ）は洗浄、乾燥のため、スプリングを高くした場合、（ｂ）は成膜のためスプリングを低くした場合の断面図である。
【図３】第２の実施例の水晶電極成膜用メタルマスクの要部断面図であり、（ａ）は洗浄、乾燥のため、スプリングを高くした場合、（ｂ）は成膜のためスプリングを低くした場合の断面図である。
【図４】（ａ）は従来の製造フローの一部を示す図、（ｂ）は改良を施した従来の製造フローの一部を示す図である。
【図５】従来の洗浄治具の要部の構成を示した斜視図である。
【図６】従来の洗浄治具の構成を示した斜視図である。
【図７】洗浄治具の上下から成膜用プレートを装着する様子を示す斜視図である。
【図８】従来の製造フローの一部を示す図である。
【図９】従来の水晶成膜用メタルマスクの構成を示す概略斜視図である。
【図１０】従来の中板の構成を示す平面図で、（ａ）は全体図、（ｂ）、（ｃ）は拡大図である。
【図１１】洗浄治具に成膜用プレートを装着したものの要部の断面図である。
【図１２】従来の水晶電極成膜用メタルマスクを用いて洗浄した後の要部の断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１ａ  下枠治具
１ｂ  上枠治具
２ａ  下電極マスク
２ｂ  上電極マスク
３  中板
４ａ、４ｂ  開口部（下、上枠治具の）
５ａ、５ｂ  開口部（下、上電極マスクの）
６  開口部（中板の）
７  ガイドピン孔
８  ネジ孔
９  マグネット保持孔
１０  透磁孔
１１  スプリング孔
１２  調整孔
１３、１３’  調整孔
１４  ネジ
１５  ドライバー
Ｘ  水晶板
Ｐ  ガイドピン
Ｍ  マグネット
Ｓ  スプリング
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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