JP2000294520A - 圧電母材のスクライブ溝の形状 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大面積の圧電母材上に複数の圧電振動素子を
同時に形成してから個々の圧電振動素子に分割するバッ
チ処理を行う場合に、各圧電振動素子間の境界線に沿っ
て形成するスクライブ溝の形状を改善することによっ
て、バリを伴った分割不良の発生率を大幅に低減する。 【解決手段】 複数の圧電素板３０を縦方向、横方向へ
夫々延びかつ互いに交差する複数のスクライブ溝を介し
て連結した圧電母材において、各スクライブ溝のうちの
一方は連続スクライブ溝３１であり、他方は連続スクラ
イブ溝と交差する不連続スクライブ溝３２であり、不連
続スクライブ溝は、連続スクライブ溝を挟んで分離され
た複数の短尺溝３２ａから成り、短尺溝の内側端部と、
連続スクライブ溝の側縁部からは夫々狭幅溝３４，３５
を対向配置し、短尺溝側の挟幅溝と、連続スクライブ溝
側の挟幅溝を回避した圧電母材面であって、挟幅溝の幅
方向長の範囲内にキャビティ３３を孤立配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電振動素子をバ
ッチ処理により製造する際に、大面積の圧電母材を寸法
精度良く個々の素板毎に分割するためのスクライブ溝の
構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水晶によって代表される圧電振動素子を
用いた圧電振動子等の圧電デバイスは、圧電発振器や、
共振器、或はフィルタとして、各種電子機器、とりわけ
通信機器においては不可欠の主要パーツとして使用され
ている。近年では、高周波化の要求を満たす為に、圧電
素板を超薄型化する一方で、超薄型化することによって
低下する機械的強度を補う為の配慮がなされた圧電振動
素子が種々提案されている。図３(a) 及び(b) は従来の
水晶振動子の構造を示す平面図、及びＡ−Ａ断面図であ
り、この水晶振動子は、ＡＴカット水晶材料を矩形状ま
たは短冊状に形成して成る水晶振動素子１の一端縁の両
角隅部を、セラミック等から成る表面実装容器１０の内
底面に設けた電極１０ａ上に導電性接着剤１１を用いて
片持ち状態で固着接続した構成を備えている。更に、表
面実装容器１０の開口は、金属蓋１２により気密封止さ
れる。また、基本波振動での高周波化を実現する為には
水晶素板２を薄く加工する必要があるが、素板全体をフ
ィルム状に薄く加工することは機械加工技術の点におい
て限界があり、仮にフィルム状の素板を製造したとして
も取り扱いなどの作業性が極端に悪くなる。このため、
図示したように水晶振動素子１を構成する水晶素板２の
片面の一部を化学エッチングやイオンエッチングなどの
手法により任意の形状に凹陥せしめて、該凹陥部３の内
底面に薄板領域（振動部）４を形成し、凹陥部３を包囲
する外周部を厚肉の補強部（環状囲繞部）５としてい
る。

【０００３】水晶素板２の薄板領域４の上下面には、夫
々任意の形状で圧電振動励起用の電極膜６を形成すると
共に、各電極膜６から夫々引き出されたリード電極６ａ
を圧電素板の上記両角隅部に延在させ、導電性接着剤１
１により各リード電極６ａと容器側電極１０ａとを接続
する。このような超薄板領域を有した圧電素板から成る
圧電振動素子を製造する場合には、大面積の圧電母材か
らバッチ処理により製造するのが一般的であり、図４
(a) (b) に示すように水晶等の圧電母材２０上に所定の
配置で個々の圧電素板２を区画形成すると共に各圧電素
板２間の境界線に沿って互いに交差する縦横のスクライ
ブ溝２１、２２を圧電母材の縦横全長に亙って形成す
る。スクライブ溝２１、２２はエッチング等により補強
部５上に形成する。その後、図示しない励振電極６等の
金属膜を、蒸着等の手法により個々の圧電素板２上に形
成してから、スクライブ溝２１、２２に沿って分割する
ことにより個々の圧電振動素子を得る。しかし、上記ス
クライブ溝２１、２２は、圧電母材２０の縦横全長に亙
って延在し、しかも互いに交差している為、製造工程中
の取扱において僅かな応力が加わっただけであっても各
スクライブ溝に沿って割れが発生し易く、その為圧電母
材の取扱には最大限の慎重さが求められ、作業性の悪化
により生産性が低下する原因となっていた。特に、両溝
２１、２２の交差部は、溝底部を構成する薄肉部同士が
交差している部分であるため応力に対する強度が極めて
弱くなっており、分割前の各工程中においてこの部分か
ら不規則な形状の割れが発生すると、製品の歩留が大幅
に低下する不具合をもたらす。このような不具合を解決
する為のスクライブ溝として、図５(a) に示した如き構
造を備えたものが提案された。このスクライブ溝２５、
２６は、交差しないように構成されている。つまり、各
スクライブ溝２５の両側に夫々位置する各スクライブ溝
２６の内側終端部と、スクライブ溝２５との間は厚肉部
２７となっている。このため、各厚肉部２７によってス
クライブ溝２５、２６の交差部は補強され、製造工程中
の破損を防ぐことができる。

【０００４】しかし、図５(a) に示したタイプのスクラ
イブ溝を有した母材を、スクライブ溝に沿って分割する
場合には、スクライブ溝内底面の薄肉部については長手
方向に沿って切断することができたとしても、厚肉部２
７についてはスクライブ溝２６の延長線に沿って直線的
にスムーズに切断されにくく、むしろ図５(a) に点線で
示す線２８に沿って不規則状に分割され易く、結果とし
てバリを残した不規則形状に破断することが多い（図５
(b) ）。このため、このように切断された圧電振動素子
を表面実装容器等に収納することが困難になり、歩留が
低下するという問題があった。このことは、圧電デバイ
スの製造コストを低下させることを困難化する原因とな
っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、水晶振動素子等の圧電振動素子を製造する
際に、大面積の圧電母材上に複数の圧電振動素子を同時
に形成してから個々の圧電振動素子に分割するバッチ処
理を行う場合に、各圧電振動素子間の境界線に沿って形
成するスクライブ溝の形状を改善することによって、バ
リを伴った分割不良の発生率を大幅に低減することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の発明は、複数の圧電素板を縦方向、横方
向へ夫々延びかつ互いに交差する複数のスクライブ溝を
介して連結した圧電母材において、上記各スクライブ溝
のうちの一方は圧電素板間の直線状の境界線に沿って連
続して延在する連続スクライブ溝であり、他方は連続ス
クライブ溝と交差する他の直線状の境界線に沿って不連
続に延在する不連続スクライブ溝であり、上記不連続ス
クライブ溝は、連続スクライブ溝を挟んで分離された複
数の短尺溝から成り、各短尺溝の内側端部と、該短尺溝
の内側端部が対向する連続スクライブ溝の側縁部との間
の母材面に、少なくとも一つのキャビティを孤立させ、
上記短尺溝の内側端部からは、該短尺溝の一辺に沿って
延び且つ該内側端部の幅よりも狭幅の挟幅溝を、連続ス
クライブ溝の側縁部に向けて突出し、連続スクライブ溝
の側縁部からは、上記短尺溝の挟幅溝と不連続状態で対
向するように対称的に挟幅溝を突出させ、上記短尺溝側
の挟幅溝と、連続スクライブ溝側の挟幅溝を回避した圧
電母材面であって、挟幅溝の幅方向長の範囲内に上記キ
ャビティを孤立配置したことを特徴とする。請求項２の
発明では、上記各挟幅溝と上記キャビティは、上記不連
続スクライブ溝に沿って圧電母材を分割する際に、短尺
溝の幅方向長の範囲内に切断ラインが形成されるように
配置されることを特徴とする。請求項３の発明では、上
記挟幅溝と上記キャビティとから成る分割構造を、一方
のスクライブ溝と圧電母材端縁との間にも適用したこと
を特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示した実施
の形態により詳細に説明する。図１(a) 及び(b) は本発
明の一実施形態としてのスクライブ溝を有した圧電母材
の平面図、及び交差部の拡大図であり、ここでは図示説
明を容易化する為に一枚の母材上に４個の圧電素板を区
画配置した例を示している。この圧電母材３０は、縦方
向へ延びるスクライブ溝（連続スクライブ溝）３１と、
横方向に延びるスクライブ溝（不連続スクライブ溝）３
２によって区画される４つの領域内に夫々凹陥部４０を
形成することによって超薄板圧電素板４１を区画配置し
ている。各スクライブ溝３１、３２は、各圧電素板４１
の境界線に沿って直線状に形成される。凹陥部４０の内
底面は薄板領域（振動部）４２となっており、薄板領域
４２の外周は厚肉の補強部４３により包囲一体化されて
いる。凹陥部４０及び各スクライブ溝３１、３２は、エ
ッチング等の手法によりバッチ処理にて一括して形成さ
れる。個々の圧電素板４１は、その両面に図示しない励
振電極とリード電極を夫々形成されることにより、圧電
振動素子となる。４つの領域内に圧電振動素子を完成し
た後で、各スクライブ溝３１、３２に沿って分割するこ
とにより個々の圧電振動素子が分離される。本発明の特
徴的な構成は、両スクライブ溝３１、３２の交差部の構
成にあり、両溝の交差部を割れ易い薄板部分同士の交差
構造とせずに、しかも分割時にバリを有した分割形状が
発生しないように、交差部の構成を工夫した点にある。
即ち、縦方向へ延びるスクライブ溝３１は、上下端部が
圧電母材の上下各辺にて終端しており、また横方向へ延
びるスクライブ溝３２との交差部を連続的（非断続的）
に通過している。これに対して横方向へ延びるスクライ
ブ溝３２は、横方向へ延びる境界線に沿って形成されて
いるが、スクライブ溝３１との交差部で分断されてい
る。つまり、スクライブ溝３２は、スクライブ溝３２と
の交差部の両側に夫々分割配置された２つの短尺溝３２
ａから構成されている。

【０００８】スクライブ溝３１の両側端縁と、各短尺溝
３２ａの内側端部との間の母材上の適所には少なくとも
一つのキャビティ３３を孤立して形成する。キャビティ
３３は、後述する２つの挟幅溝３４、３５を回避した位
置に設けると共に、短尺溝３２ａの幅の範囲内に配置す
る。キャビティ３３は、スクライブ溝３１、３２を形成
する際に同時に形成した凹所であり、各スクライブ溝と
同等の深さに設定する。各短尺溝３２ａの内側端部から
は、該短尺溝３２ａの一辺３２ａ’に沿って延び且つ該
内側端部の幅よりも狭幅の挟幅溝３４を、スクライブ溝
３１の側端縁に向けて突出する。また、スクライブ溝３
１の側端縁からは上記挟幅溝３４と不連続状態で対向す
るように対称的に挟幅溝３５を突出させる。従って、両
挟幅溝３４、３５の上側辺３４’、３５’は同一直線上
に沿っている。両挟幅溝３４、３５の突出長は、同一で
あってもよいし、同一でなくてもよい。また、各挟幅溝
３４、３５の幅は、同一であってもよいし、同一でなく
てもよい。上記キャビティ３３は、両挟幅溝３４、３５
の間に位置する厚肉母材面３６を回避した母材面に孤立
形成し、キャビティ３３の下辺３３’は各短尺溝３２ａ
の下辺３２ａ”の延長線に沿った形状を有している。こ
のため、この形態例の交差部においては、厚肉母材面３
６を含む厚肉部に形成される切断ラインが点線で示した
如き経路を得るため、スクライブ溝３２に関しては、短
尺溝３２ａ内においてはその内底面の薄肉部が長手方向
に沿って分割される一方で、厚肉部においては上記切断
ラインのいずれかに沿って切断される。例えば、横方向
へ延びるスクライブ溝３２に関しては、図２に示した如
き切断ラインに沿って分割されることとなる一方で、ス
クライブ溝３１に関してはその内底面の薄肉部が縦方向
に分断されるので、分割後に得られる圧電振動素子は図
示しない表面実装容器内に収納し得る形状となってい
る。

【０００９】このように本発明によれば、圧電母材を加
工している最中に加わる応力によっては、両スクライブ
溝の交差部に簡単に割れが発生しないので作業性が向上
する一方で、分割時には交差部にて理想的な切断ライン
に沿って分離することができる。なお、この実施形態で
は、縦横のスクライブ溝の交差部のみならず、スクライ
ブ溝３２の外側両端部、即ち各短尺溝３２ａの外側端部
と圧電母材３０の左右両端縁とは連続しておらず、上記
交差部と同様の構成を備えている。即ち、各短尺溝３２
ａの外側端部から挟幅溝３４を突設すると共に、挟幅溝
３４と対向する母材端縁から挟幅溝３５を対称的に突出
し、更に両挟幅溝３４、３５の下方にキャビティ３３を
孤立配置した構成を備えている。この為、各短尺溝３２
ａと母材端縁との間の厚肉部の分割状態は、直線状の理
想的な状態となる。なお、縦方向へ延びるスクライブ溝
３１の上下端部と母材端縁との間も必要に応じてスクラ
イブ溝３２の外側両端部と同等の構成にしても良い。ま
た、上記実施の形態では、横方向へ延びるスクライブ溝
３２を不連続スクライブ溝とし、縦方向へ延びるスクラ
イブ溝３１を連続スクライブ溝としたが、これは一例で
あり、両者の構成を逆にしてもよい。更に、上記実施の
形態では、凹陥部を有した超薄板圧電振動素子をバッチ
処理にて製造する場合の圧電母材の分割方法を説明した
が、本発明の適用範囲はこれに限らず、凹陥部を有した
圧電素板を用いた圧電振動素子をバッチ処理にて製造す
る場合の分割方法にも適用することができる。また、上
記実施の形態では、一枚の母材上に４個の圧電振動素子
を設けた場合を例示したが、これは一例であり、４個以
外の個数の圧電振動素子をバッチ処理にて製造する場合
の母材の分割に際しても上記スクライブ溝の構成を用い
ることができる。

【００１０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、水晶振動
素子等の圧電振動素子を製造する際に、大面積の圧電母
材上に複数の圧電振動素子を同時に形成してから個々の
圧電振動素子に分割するバッチ処理を行う場合に、各圧
電振動素子間の境界線に沿って形成するスクライブ溝の
形状を改善することによって、バリを伴った分割不良の
発生率を大幅に低減することができる。即ち、本発明で
は、母材上に同時に形成される複数の圧電振動素子間の
境界線に沿って縦横に形成されるスクライブ溝の少なく
とも一方を、交差する他のスクライブ溝と不連続に構成
し、該一方のスクライブ溝を構成する短尺溝と他のスク
ライブ溝の対向部分に夫々対称的に挟幅溝を突設させ、
更に、短尺溝の幅の範囲内にキャビティを孤立配置し
た。このため、該一方のスクライブ溝に沿って分割する
際に加えた応力によって、短尺溝と他のスクライブ溝と
の間の厚肉部が理想的な直線状に分割されることとな
り、分割後に得られる圧電振動素子の形状がバリを有し
ない理想的な形状となる。このため、表面実装容器内に
収納可能な圧電振動素子を得ることができる。このよう
な交差部の構成は、母材上に種々の加工を施す作業中に
おける母材の割れを防止することとなるので、作業性を
高める一方で、分割時には理想的な切断ラインに沿った
分割が行われるので、歩留を高め、生産性を向上するこ
とができる。また、２つのスクライブ溝の交差部のみな
らず、スクライブ溝と圧電母材の端縁との間も上記交差
部と同様の構成とすることにより、上記と同様の効果を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) 及び(b) は本発明の一実施形態としての圧
電母材の平面図、及び要部拡大図。

【図２】図１の圧電母材の交差部に於ける切断状態を示
す図。

【図３】(a) 及び(b) は従来の水晶振動子の構造を示す
平面図、及びＡ−Ａ断面図。従来の圧電デバイスの要部
平面図、及びＡ−Ａ断面図。

【図４】(a) 及び(b) は従来の圧電母材の構成説明図。

【図５】(a) 及び(b) は他の従来例の圧電母材の構成
図。

【符号の説明】

３０ 圧電母材、３１ スクライブ溝（連続スクライブ
溝）、３２ スクライブ溝（不連続スクライブ溝）、３
２ａ 短尺溝、３２ａ’ 一辺、 ３２ａ” 下辺、３
３ キャビティ、３３’ 下辺、３４、３５ 挟幅溝、
３４’、３５’上側辺、３６ 厚肉母材面、４０ 凹陥
部、４１ 超薄板圧電素板、４２ 薄板領域（振動
部）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の圧電素板を縦方向、横方向へ夫々
   延びかつ互いに交差する複数のスクライブ溝を介して連
   結した圧電母材において、 上記各スクライブ溝のうちの一方は圧電素板間の直線状
   の境界線に沿って連続して延在する連続スクライブ溝で
   あり、他方は連続スクライブ溝と交差する他の直線状の
   境界線に沿って不連続に延在する不連続スクライブ溝で
   あり、 上記不連続スクライブ溝は、連続スクライブ溝を挟んで
   分離された複数の短尺溝から成り、各短尺溝の内側端部
   と、該短尺溝の内側端部が対向する連続スクライブ溝の
   側縁部との間の母材面に、少なくとも一つのキャビティ
   を孤立させ、 上記短尺溝の内側端部からは、該短尺溝の一辺に沿って
   延び且つ該内側端部の幅よりも狭幅の挟幅溝を、連続ス
   クライブ溝の側縁部に向けて突出し、 連続スクライブ溝の側縁部からは、上記短尺溝の挟幅溝
   と不連続状態で対向するように対称的に挟幅溝を突出さ
   せ、 上記短尺溝側の挟幅溝と、連続スクライブ溝側の挟幅溝
   を回避した圧電母材面であって、挟幅溝の幅方向長の範
   囲内に上記キャビティを孤立配置したことを特徴とする
   圧電母材のスクライブ溝の形状。
2. 【請求項２】 上記各挟幅溝と上記キャビティは、上記
   不連続スクライブ溝に沿って圧電母材を分割する際に、
   短尺溝の幅方向長の範囲内に切断ラインが形成されるよ
   うに配置されることを特徴とする請求項１記載の圧電母
   材のスクライブ溝の形状。
3. 【請求項３】 上記挟幅溝と上記キャビティとから成る
   分割構造を、一方のスクライブ溝と圧電母材端縁との間
   にも適用したことを特徴とする請求項１又は２記載の圧
   電母材のスクライブ溝の形状。