(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＱ１ＴカットあるいはＬＱ２Ｔカットで、主面の形状が長方形の水晶素子を備え、
前記水晶素子の主面における長辺の長さと短辺の長さとの比率が、短辺の長さを１とした場合に、長辺の長さが２以上の整数となっており、
前記水晶素子に電荷を加えたときに、前記水晶素子の角部及び長辺に生じた無変位部を節として輪郭振動の振動形態を生じるラーメモード水晶振動子の製造方法おいて、
前記水晶素子となるものが複数個マトリックス状に並んで構成された水晶ウエハにおける、個々の前記水晶素子の振動領域内の回転モーメントの無い無変位部となる箇所に凸状の保持部をエッチング処理工程を用いて形成する工程と、
前記水晶ウエハをダイシング工法により切断分割し、個々の前記水晶素子を形成する工程と
を備えたことを特徴とするラーメモード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、ラーメモード水晶振動子の振動子形状に関するものであり、特に、小型化、高精度化、低ＣＩ値を実現し、ラーメモード水晶振動子全体の機械的強度を向上した製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ラーメモード水晶振動子は小型で低周波数を実現する上で最適な振動モードを得ることができる。そのため低周波の振動子でありながら小型化を実現するということは、近年めざましい進化を遂げている携帯電話、携帯型の小型ゲーム機器などに広く利用される大きな市場がある。
【０００３】
ラーメモード水晶振動子は数十μｍの板厚の圧電基板により形成されており、ラーメモード水晶振動子を保持するためには振動の阻害にならないように、回転モーメントはあるが変位の無い振動の節を保持することが一般的である。図６に示すように四隅の接続部を介して支持と保持がなされている。この節からアームを引き出し保持部へ接続し、接続部を介してパッケージと実装して組立ることで振動子を得ている。このときのアーム部はなるべく細くすることにより振動の阻害を少なくし、等価直列抵抗を小さくすることができる。そのため、落下衝撃時に強い構造が必要となる。
【０００４】
要するに、従来は振動子を作製する際には等価抵抗値Ｒ１の上昇を避けるために振動の節となっている正方形の四隅に支持部を設けており、その関係で、振動部と支持部及び接続部は一体で形成されるため振動の節となっている四隅にはモーメント力が生じてしまう。そのために支持部の設計が適切でない場合、振動のエネルギーが支持部に漏れてしまい等価抵抗値Ｒ１が大きくなってしまう。更に等価抵抗値Ｒ１を小さくすること則ち、等価抵抗値Ｒ１の上昇を軽減する目的で四隅からの支持部の幅、及び厚みを小さくすると落下等の衝撃を受けた場合や過大な励振電流により振幅が大きくなった場合に破損するおそれがある。
【０００５】
上述のように、ラーメモード水晶振動子は正方形板の場合、四隅が節（回転ノード）となって面内で等体積的に振動する振動モードであることから、従来のラーメモード水晶振動子は等価抵抗値Ｒ１の良い（低い）振動子を得るために振動の節となっている四隅から支持部を引き出すことが最も有効な支持方法であり、実際の支持方法については、振動子の支持部には接続部を介してセラミックなどの基板に導電性接着剤を用いて固定しているのが現状である。
【０００６】
上述のプロセスの一例を図７に示すが、ウエハ洗浄、ライトエッチング、プロテクト蒸着膜（ＣｒＡｕ）、レジスト塗布、露光、現像、パターンニング、エッチング、レジスト剥離、ＣｒＡｕ剥離、洗浄、励振電極蒸着の一連の工程で素子が形成され、セラミック材質などのパッケージに導電性接着剤にて搭載されてラーメモード水晶振動子を得る。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１４２９７９号公報
【特許文献２】特開２００１−３１３５３７号公報
【特許文献３】特開２００４−２４２２５６号公報
【特許文献４】特開２００５−２４４７０２号公報  なお出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を、本件出願時までに発見するに至らなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述する従来のラーメモード水晶振動子は振動部の辺比が整数の矩形板となるため、例えば振動部四隅を支持する場合には、振動の節は四隅となり振動変位が小さい部分であることから振動部の保持によるラーメモードの振動を阻害することは無い。
【０００９】
しかしながら、振動部と支持部と接続部が一体で形成される構造であるために、ラーメモード水晶振動子を容器に実装し収納すると、振動部と支持部とを接続する部分にはラーメモード振動の節から発生するモーメント力が生じるために、そのモーメント力の影響を受けて、接続部には屈曲振動が発生してしまう。
【００１０】
従って支持部及び接続部の形状を適切な設計値にしないと振動部の振動漏れが生じ、振動部を保持する支持部や接続部にまで不必要な振動が伝達することから、純粋なラーメモードの振動を阻害されるおそれがある。
【００１１】
加えて、振動部分を何らかの手段により容器に実装するために、支持部及び接続部が必要になってくる。そのために振動子という形態で考えると振動部に加えて支持部と接続部などが一体となった構造が必要となってくるために、全体的に小型化が難しくなっている現状にある。その一方で小型化を推進する上で振動部以外の支持部などを軽量化し脆弱な形状にすることにより、Ｑ値を高く維持することはできるものの、従来のラーメモード水晶振動子の構造上水晶振動子の持つインピーダンス（ＣＩ値）を低く抑えることが難しいのが現状である。
【００１２】
そこで、振動部のみを薄くすることでＣＩ値を抑える技術が知られている。その場合振動子の厚み加工をパウダービームにより実現する手法や、化学エッチング手法を用いる記載があるが、パウダービームは機械的な加工処理であることから、製造工程におけるコストの低減が難しいことと、量産化する上でもまた、加工時間を考えても多大の処理時間がかかることが見込まれている。また、振動部のみを薄くすることは機械的な強度不足を招くことも考えられ、実用上の使用に耐えにくいという課題も挙げられている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
そこで本発明は、ＬＱ１ＴカットあるいはＬＱ２Ｔカットで、主面の形状が長方形の水晶素子を備え、前記水晶素子の主面における長辺の長さと短辺の長さとの比率が、短辺の長さを１とした場合に、長辺の長さが２以上の整数となっており、前記水晶素子に電荷を加えたときに、前記水晶素子の角部及び長辺に生じた無変位部を節として輪郭振動の振動形態を生じるラーメモード水晶振動子の製造方法おいて、前記水晶素子となるものが複数個マトリックス状に並んで構成された水晶ウエハにおける、個々の前記水晶素子の振動領域内の回転モーメントの無い無変位部となる箇所に凸状の保持部をエッチング処理工程を用いて形成する工程と、前記水晶ウエハをダイシング工法により切断分割し、個々の前記水晶素子を形成する工程とを備えたことを特徴とするラーメモード水晶振動子の製造方法である。
【００１４】
要するに本発明は、ラーメモード水晶振動子を個々単体で加工、形成するのでは無く、１枚の水晶ウエハ状態で複数枚の水晶素子が得られる形態で加工するものである。またこのとき、水晶素子、則ちラーメモード水晶振動子を容器に実装した状態の保持強度を確保することから、ラーメモード水晶振動子の形態になった状態での機械的強度を向上することで、従来の課題を改善した。
【発明の効果】
【００１５】
上述のように本発明のラーメモード水晶振動子製造方法では全体の機械的強度を向上した製造方法を用いることで、製造工程での歩留まりを改善し製造コストを低減するものである。またラーメモード水晶振動子の品質も向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面に従ってこの発明の実施例を説明する。なお、各図において同一の符号は同様の対象を示すものとする。圧電素板を基板にした水晶素子１で、その基板の辺比の一方の寸法を１（Ｌ）としたとき、もう一方の寸法が整数比（１（Ｌ）〜ｎ）を満たす板の四隅に無変位部を有することにラーメモード振動子の特徴がある。図１に示すように正方形板の場合は四隅が節となって向かい合う２辺Ａが正方形の中心方向に変位したときはもう一方の２辺Ｂが正方形の外方向に変位し、また向かい合う２辺Ａが正方形の外方向に変位したときはもう一方の２辺Ｂが正方形の中心方向に変位する振動形態である。このとき、水晶素板１の主面中心及び角部は変位を起こさない。このような水晶素子１内でラーメモード振動の際に変位を起こさない箇所を無変位部という。
【００１７】
従って、図１（ａ）と図１（ｂ）の動作を繰り返す形態で振動する。この図１は正方形
板の一次の振動モードと呼ぶ。また図１（ｃ）には振動板の寸法概念を示す。そして図２
にはその振動モードの模式図を示している。また、図３については、基本形を元にして高
次の振動モードを例にしたものである。考え方は図１の基本形と同様であり、図３（ａ）
は二次（モード）の場合を示し、図３（ｂ）は三次（モード）の場合を示したものである
。なお、図１と図３に示す△マークはラーメモード振動子の無変位部を表すものである。
【００１８】
ここで本発明の製造工程の流れを図４に示す。ＬＱ１ＴカットあるいはＬＱ２Ｔカットで、主面の形状が長方形の水晶素子１を備え、この水晶素子１の主面における長辺の長さと短辺の長さとの比率が、短辺の長さを１とした場合に、長辺の長さが２以上の整数となっており、水晶素子１に電荷を加えたときに、水晶素子１の角部及び長辺に生じた無変位部を節として輪郭振動の振動形態を生じるラーメモード水晶振動子３の製造方法おいて、水晶素子１となるものが複数個マトリックス状に並んで構成された水晶ウエハにおける、個々の水晶素子１の振動領域内の回転モーメントの無い無変位部となる箇所に凸状の保持部２をエッチング処理工程を用いて形成する工程と、水晶ウエハをダイシング工法により切断分割し、個々の水晶素子１を形成する工程とを備えたことを特徴とするラーメモード水晶振動子３の製造方法である。
【００１９】
実際の処理方法としては、ウエハ洗浄、ライトエッチング、プロテクト蒸着膜（ＣｒＡｕ）、レジスト塗布、露光、現像、パターンニング、エッチング、レジスト剥離、ＣｒＡｕ剥離、洗浄、励振電極蒸着の一連の工程で保持部２も形成されるが、本願の主眼は１枚の水晶ウエハに水晶素子１の振動領域の回転モーメントの無い無変位部に凸状の保持部２が形成できるように、ハーフエッチングにより凸部が形成される。
【００２０】
上記の流れの製造工程で得られる水晶素子１の形状については、図５の斜視図でその概要を説明する。図５（ａ）はラーメモード水晶振動子３の元となる水晶素子１は１枚のウエハ状の一部（図５（ｂ）の一部）で、水晶素子の保持部２を成形する格好でエッチング処理が行われる。凸状の保持部２は振動領域内にある無変位部に形成する少なくとも片面に形成するもので、その保持部２の詳細寸法については、ラーメモード水晶振動子の出力周波数により異なる。
【００２１】
図５（ｂ）は１枚のウエハ状態を示した概念図で、図５（ａ）に示す水晶素子１が複数個マトリックス状にならんでいるものである。図５（ａ）に示す水晶素子１はその一部であり、凸状の保持部２については１枚のウエハ状の全て水晶素子１に対して同時処理で行われ、図５（ｃ）に示すようにひとつのラーメモード水晶振動子３単位に分割（ダイシング処理）することにより、水晶素子１を分割する。
【００２２】
なお、分割された水晶素子１については、容器部に保持部２が合致する格好で収納し、保持部２には水晶素子１に形成する励振電極からの引き出し電極の一部が形成されており、保持部２と嵌合する容器体の受け部により導通が図られる構造となる。
【００２３】
１枚の水晶ウエハを個々に分割する工程により水晶素子１を形成することから、個々単独で形成するよりも効率良く製造することができる。また、個々の水晶素子１をエッチング処理して形成する場合との判別については、１枚の水晶ウエハからダイシング工法により分割することから、水晶素子１の端面状態を異にすることから、容易に製造方法の識別はできる。
【００２４】
本発明では、１枚の水晶ウエハ状態で複数枚の水晶素子１が得られる形態で加工し、水晶素子１の支持形態が振動領域の回転モーメントの無い無変位部を保持することから、水晶素子１、則ちラーメモード水晶振動子３を容器に実装した状態の保持強度を確保することから、ラーメモード水晶振動子３の形態になった状態での機械的強度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ラーメモード水晶振動子の一次の形態を示す平面図である。
【図２】図１に示す振動形態モードの模式図である。
【図３】図１の基本形を基に、高次モードの場合の振動形態を示す平面図である。
【図４】本発明のラーメモード振動子の製造の流れを示すフロー図である。
【図５】本発明の素子形成のフローで得られる形態の概念図である。
【図６】従来例として示すラーメモード水晶振動子形態の概念図である。
【図７】ラーメモード振動子の素子を形成する製造プロセスを示すフロー図である。
【符号の説明】
【００２６】
１      水晶素子
２      保持部
３      ラーメモード水晶振動子
【図１】
0005005251.tif 000002
【図２】
0005005251.tif 000003
【図３】
0005005251.tif 000004
【図４】
0005005251.tif 000005
【図５】
0005005251.tif 000006
【図６】
0005005251.tif 000007
【図７】
0005005251.tif 000008