(57)【要約】【課題】  段差部を有する水晶振動子を、精度よく、かつ容易に製造する方法を提供する。【解決手段】  複数の水晶ウエハを準備する工程と、複数の水晶ウエハを互いに積層して接着し、水晶ウエハ積層体を形成する工程と、水晶ウエハ積層体の各水晶ウエハに変質層を形成する工程と、変質層を形成した水晶ウエハ積層体を切断し、変質層を有する個片化した水晶片を形成する工程と、水晶片が有する変質層をエッチングし、水晶片に段差部を形成する工程と、段差部を形成した水晶片に電極を形成する工程と、を有する水晶振動子の製造方法とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の水晶ウエハを準備する工程と、
複数の前記水晶ウエハを互いに積層して接着し、水晶ウエハ積層体を形成する工程と、
前記水晶ウエハ積層体の各水晶ウエハに変質層を形成する工程と、
前記変質層を形成した前記水晶ウエハ積層体を切断し、前記変質層を有する個片化した水晶片を形成する工程と、
前記水晶片が有する前記変質層をエッチングし、前記水晶片に段差部を形成する工程と、
前記段差部を形成した前記水晶片に電極を形成する工程と、
を有することを特徴とする水晶振動子の製造方法。
【請求項２】
前記水晶ウエハ積層体を透過させたレーザーを用いて前記変質層を形成することを特徴とする請求項１記載の水晶振動子の製造方法。
【請求項３】
前記段差部を形成する工程において、
前記変質層が形成された部分と、前記変質層が形成されていない部分とを、同時にエッチングし、前記変質層が形成された部分は、前記変質層が形成されていない部分より、早くエッチングされることを利用して、前記段差部を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の水晶振動子の製造方法。
【請求項４】
前記段差部を形成することで、前記水晶片に、メサ形状、逆メサ形状、または溝部が形成されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の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、水晶振動子の製造方法に関する。より詳しくは、段差部を備えた水晶振動子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化・薄型化が進み、電子部品の小型化が要求され、水晶振動子においても同様に、より小型、薄型の水晶振動子が要求され、さらに、発振周波数も高周波化が進んでいる。そのような市場の要求にこたえるため、メサ形状などの、段差部を備えた水晶振動子が提案されている。段差部の形成手段としては、フッ酸を用いたウェットエッチングや、研磨砥粒を用いたブラストなどが知られている。
【０００３】
従来の水晶振動子の製造方法を説明する。図６は、水晶ウエハに段差部を形成し、水晶振動片を切り出すプロセスを説明する図である。
【０００４】
まず、水晶原石ブロックから、ワイヤーソーを用いて、水晶ウエハを切りだし、研磨装置で、所望の厚さまで研磨する。さらに、エッチングやポリッシュを行い、研磨によって形成された水晶ウエハの表面の加工変質層を除去し、所定の表面状態に処理する。
【０００５】
水晶ウエハ上で、段差部を形成する手段として、文献１には、図６に示すように、水晶ウエハ２に、格子状露出部を有する保護膜１２を形成し、ハーフエッチングで段差部１０を形成した後、ダイシング切断機で切断して個片化する水振動子の製造方法が記載されている。また、文献２には、ブラスト加工で水晶ウエハに段差部を形成することが記載されている。
【０００６】
さらに、文献３には、ワイヤーソーで複数のウエハを重ねて同時に切断することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３１４１６２号公報
【特許文献２】特開２００５−２４４７３５号公報
【特許文献３】特開２００３−１１０３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
水晶片への段差部形成を、効率的に行うため、エッチングやブラストで、水晶ウエハに段差部を形成した後、個片化すると、結晶方位を基準に矩形の水晶片を切り出す場合と異なり、先に形成した段差部に対して水晶片外形がばらつくと、不要振動発生などの特性低下の原因となるため、高精度の切断が要求され、水晶ウエハごとに画像認識を行い、ダイサーなどで切断する場合、作業工数が増大する。
【０００９】
文献３には、段差部を形成した水晶ウエハを積層し、一括で切断する方法が記載されているが、図７に示すように、段差部１０を形成した後に水晶ウエハ２を積層するため、積層時のズレや接着層の硬化時のズレを完全に抑えることは不可能であり、ズレ量によっては、水晶ウエハ単位で、不良が発生してしまう。また、水晶振動子の小型化や、発振周波数の高周波化により、水晶片の薄型化が進み、厚さ数十μｍの水晶ウエハを複数積層した状態で、すべての水晶ウエハを正確に位置決めすることは非常に困難である。
【００１０】
また、水晶ウエハ上で水晶片の外形もエッチングで形成する製造方法も広く知られているが、水晶のエッチング異方性により、残渣による異形部が形成され、特性低下の原因となる。さらに、エッチング工程が増えることで、エッチング耐蝕膜の形成工程も増え、生産コストが増加する。
【００１１】
本発明は、段差部を備える水晶片を容易に形成し、品質の安定した水晶振動子の製造方法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】
【００１２】
複数の水晶ウエハを準備する工程と、複数の水晶ウエハを互いに積層して接着し、水晶ウエハ積層体を形成する工程と、水晶ウエハ積層体の各水晶ウエハに変質層を形成する工程と、変質層を形成した水晶ウエハ積層体を切断し、変質層を有する個片化した水晶片を形成する工程と、水晶片が有する変質層をエッチングし、水晶片に段差部を形成する工程と、段差部を形成した水晶片に電極を形成する工程と、を有する水晶振動子の製造方法とする。
【００１３】
さらに、水晶ウエハ積層体を透過させたレーザーを用いて変質層を形成する水晶振動子の製造方法とする。
【００１４】
さらに、段差部を形成する工程において、変質層が形成された部分と、変質層が形成されていない部分とを、同時にエッチングし、変質層が形成された部分は、変質層が形成されていない部分より、早くエッチングされる利用して、前記段差部を形成する水晶振動子の製造方法とする。
【００１５】
さらに、前記段差部を形成することで、前記水晶片に、メサ形状、逆メサ形状、または溝部が形成される水晶振動子の製造方法とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、水晶ウエハの積層接着は、段差部の位置、すなわち個々の水晶片の配置を考慮することなく、従来の矩形の水晶片を形成するための積層接着と同様に行うことができ、積層、および切断時に、水晶ウエハ間に、段差部による隙間が発生しないため、接着面積が確保され、切断時の応力集中を避けられる。また、水晶ウエハの積層体に対して、変質層の形成、および、切断を行うので、水晶片の段差部と外形とを、容易かつ高精度に形成することが可能となる。
【００１７】
さらに、変質層が形成された個片の水晶片をエッチングすると、変質層が形成された領域と変質層が形成されていない領域とで、エッチング速度が異なり、段差部を形成するためのエッチング耐蝕膜が不要となる。その際、変質層が形成されていない領域もエッチングされるが、水晶ウエハの両面研磨時に生じる加工変質層の除去エッチングや、水晶ウエハの厚さを追い込むエッチングを兼ねることができる。
【００１８】
本発明により、段差部を備える水晶片の形成を容易にし、品質の安定した水晶振動子の製造方法を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】段差部を備えた水晶振動子を説明する図
【図２】本発明の変質層を形成する工程を説明する図
【図３】本発明の水晶ウエハ積層体から矩形の水晶片を切り出す工程を説明する図
【図４】本発明の段差部を形成する工程を説明する図
【図５】本発明の他の実施形態を説明する図
【図６】従来の水晶ウエハに段差部を形成し、水晶振動片を切り出すプロセスを説明する図
【図７】段差部を形成した水晶ウエハの積層時のズレを説明する図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施形態を、段差部としてメサ形状を備える厚みすべり水晶振動子の製造方法を例に、図を用いて説明する。
【００２１】
まず、従来の技術と同様に、水晶原石ブロックより、ワイヤーソーを用いて、ＡＴカットの水晶ウエハを切り出す。切り出した水晶ウエハを両面研磨装置で、所定の厚さまで研磨する。両面研磨した水晶ウエハには、加工変質層が形成されるため、エッチングで加工変質層を除去する。なお、加工変質層の除去は、後の段差部を形成するエッチングと同時に行い、本エッチング工程を省略することもできる。
【００２２】
続いて、水晶ウエハ２に接着剤３を塗布し、水晶ウエハ積層体４を形成する。従来の矩形の水晶片を切り出す場合と同様に、積層時には、水晶の結晶方位を合わせ、切断用の治工具１２に水晶ウエハ積層体４を固定する。積層接着に用いる接着剤３は、変質層６を形成するレーザー５に対する透過率が高い接着剤を用いる。
【００２３】
図２に示すように、切断用の治工具１１に固定した水晶ウエハ積層体４にレーザー５を照射し、段差形成部に変質層６を形成する。フェムト秒レーザーやピコ秒レーザーなど、変質層を形成できる既知のレーザーを用いればよい。水晶ウエハ２に対して、レーザーの焦点を合わせることで、積層接着した各水晶ウエハ２の表面から所定深さにわたって、変質層６を局所的に形成する。
【００２４】
図３に示すように、変質層６（不図示）を形成した水晶ウエハ積層体４を、ワイヤーソーで切断する。水晶ウエハ積層体４を切断用の治工具１１に固定した状態で、変質層６の形成、および切断を行うので、個片の水晶片８の外形と変質層６（段差部１０）とを、精度よく形成することができる。
【００２５】
切断した水晶ウエハ積層体４を、適当な溶剤に浸漬して、接着剤３を除去し、個片化した矩形状の水晶片８を得る。切り出した矩形状の水晶片８を、フッ酸を主成分とするエッチング液に浸漬する。矩形状の水晶片８に形成された変質層６のエッチングレートは、通常の水晶のエッチングレートより高く、変質層部分は早くエッチングされ、図４に示すように、段差部１０が形成され、メサ部１０ａを備えた水晶片８が得られる。段差部１０は、求める特性に応じて、数μｍから数十μｍの段差を形成する。また、段差部１０の形成と、両面研磨による加工変質層の除去を同時に行うことで、先に述べた加工変質層を除去するエッチング工程を省略することが可能となる。
【００２６】
メサ部１０ａを形成した水晶片８をトレーに並べ、電極９を形成する。電極は、Ｃｒからなる下地層と、Ａｕからなる上層とからなり、励振電極、接続電極、および引き回し電極が形成され、図１（ａ）に示すようなメサ部１０ａを備える水晶振動子１となる。
【００２７】
水晶振動子１を、セラミック容器のマウント電極に導電性接着剤を介して接続固定し、発振周波数を調整する。発振周波数の調整は、既知の手段で行われる。セラミック容器に金属蓋を接合し、水晶振動子を気密に封止した水晶ユニットとなる。さらに、水晶ユニットは、発振用ＩＣや、温度センサなどを備えてもよい。
【００２８】
本実施形態では、メサ部１０ａを備える水晶振動子１を例に説明したが、これに限定されるものではなく、図１（ｂ）に示すような振動部を薄く、周辺部を厚く形成した逆メサ部１０ｂを備える水晶振動子１や、図１（ｃ）に示すような振動部と周辺部とを隔てる溝部１０ｃを形成した水晶振動子１など、段差部１０を備える水晶振動子の製造方法として、適用できる。
【００２９】
また、変質層６を形成する部位が、振動部ではない場合は、図５に示すように、水晶ウエハ２、および水晶ウエハ積層体４の厚さ方向全般にわたって変質層を形成してもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１  水晶振動子
２  水晶ウエハ
３  接着層
４  水晶ウエハ積層体
５  レーザー
６  変質層
７  ソーワイヤ
８  水晶片
９  電極
１０  段差部
１０ａ  メサ部
１０ｂ  逆メサ部
１０ｃ  溝部
１１  切断用の治工具
１２  保護膜
【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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