JP2002009567A

JP2002009567A - 圧電振動デバイスの製造方法

Info

Publication number: JP2002009567A
Application number: JP2000191698A
Authority: JP
Inventors: Hideji Takaoka; 秀嗣高岡
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2000-06-26
Filing date: 2000-06-26
Publication date: 2002-01-11

Abstract

(57)【要約】【課題】微小ゴミに起因する製品不良の発生が抑制さ
れる圧電振動デバイスの製造方法を提供する。【解決手段】水晶振動子の製造工程において、水晶片
１ａへの電極２の蒸着前に、エキシマランプからの紫外
光による光洗浄を行って、水晶片１ａ上に付着した有機
物等を除去するとともに、水晶片１ａ上に電極２を蒸着
し、支持ピン６を介して基台部４に固定した後に、レー
ザ光を照射するレーザ光洗浄を行って、水晶片１ａ上及
び電極２上に付着している微小ゴミ等を除去し、その
後、水晶片１ａをカバー部５によって封止して、保持容
器３内に封入する。これによって、水晶振動子製造の各
工程において生じる有機物、微小ゴミ等を確実に除去す
ることができ、封入後の製品不良の発生が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波デバイスと
して使用される圧電振動デバイスの製造方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】圧電素子を利用した高周波デバイスであ
る圧電振動子の製造工程においては、まず、水晶片など
の圧電素子を所定形状に加工し、その圧電素子の両面に
蒸着によって電極を形成する。そして、電極が形成され
た圧電素子を基台部に固定した後、振動子としての特性
が劣化することを防止するために、カバー部によって封
止して、気密に保たれた保持容器（パッケージ）内に封
入している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した構造及び製造
方法による圧電振動子において、蒸着した電極の圧電素
子からの剥れや、圧電素子を保持容器内に封入した後に
発生する不良などの製品不良が問題となっている。例え
ば、封入後に電極の剥れを生じた場合には、電極の一部
のみが剥れても振動周波数が変化してしまい、その圧電
振動子は不良品となる。これらの製品不良の原因として
は、その製造工程において発生する、圧電素子または電
極表面への有機物や微小なゴミなど（以下、単に微小ゴ
ミともいう）の付着が考えられる。

【０００４】これらの付着した微小ゴミを除去する方法
としては、ウエット洗浄によって微小ゴミを取り除く方
法がある。しかしながら、このようなウエット洗浄は、
圧電素子を基台部に固定する前の工程では実行可能であ
るが、基台部に固定した後、保持容器内に封入する工程
の間では、洗浄後の乾燥作業が大変困難であると同時
に、乾燥が不完全であると素子を不良にしてしまうた
め、このような除去方法を使用することができない。こ
のため、基台部に固定されてから付着した微小ゴミにつ
いては、取り除かれないまま圧電素子等が保持容器内に
封入されて、製品としての圧電振動子が製造されること
となり、封入後の製品不良の発生を充分に防ぐことがで
きないという問題があった。

【０００５】このような微小ゴミによる製品不良の問題
は、上記した圧電振動子以外にも、圧電性セラミックス
を用いたＳＡＷフィルタなど、圧電素子を利用した様々
な圧電振動デバイスにおいて同様に生じる。

【０００６】本発明は、以上の問題点に鑑みてなされた
ものであり、微小ゴミに起因する製品不良の発生が抑制
される圧電振動デバイスの製造方法を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明による圧電振動デバイスの製造方法
は、（１）圧電素子に対して、光源からの光を照射して
光洗浄を行う蒸着前洗浄工程と、（２）光洗浄が施され
た圧電素子上の所定部位に、蒸着によって電極を形成す
る蒸着工程と、（３）電極が形成された圧電素子を、基
台部に固定する固定工程と、（４）基台部に固定された
圧電素子に対して、レーザ光源からのレーザ光を照射し
てレーザ光洗浄を行う固定後洗浄工程と、（５）レーザ
光洗浄が施された圧電素子を封止するように、基台部に
カバー部を装着して、基台部及びカバー部からなる保持
容器内に圧電素子を封入する封入工程とを備えることを
特徴とする。

【０００８】上記した製造方法においては、電極の蒸着
前の蒸着前洗浄工程において、例えばエキシマランプか
らの紫外光などの所定の光源からの光を用いて、圧電素
子の光洗浄（光クリーニング）を行っている。これによ
って、電極蒸着までに発生し付着した有機物等を除去す
ることができる。

【０００９】さらに、電極の蒸着及び基台部への固定の
後、固定後洗浄工程において、レーザ光源からのレーザ
光を用いて、圧電素子の表面上及び電極上のレーザ光洗
浄（レーザ光クリーニング）を行っている。レーザ光洗
浄では、微小ゴミなどの微粒子にレーザ光が照射される
ことによって、微粒子がレーザ光を吸収して短時間に体
積が膨張し、また、レーザ光分解、レーザパルスの衝撃
による表面振動などを生じる。そして、それらの総合作
用によって、洗浄対象物の表面上にある微粒子が除去さ
れる（例えば、特開平７−７４１３５号公報、特開平７
−２２５３００号公報、特開平１１−１９５２１３号公
報）。

【００１０】このようなレーザ光洗浄は、ウエット洗浄
とは異なり、基台部への固定後の圧電素子に対して実行
することが可能な微小ゴミの除去方法である。したがっ
て、電極蒸着前での紫外光などによる光洗浄とともに、
固定後に上記したレーザ光洗浄を行うことによって、電
極蒸着までに発生した有機物等の除去に加えて、電極蒸
着及び素子固定から封入にいたるまでの工程で発生した
微小ゴミを確実に除去することが可能となる。これによ
って、圧電素子の封入後における微小ゴミに起因する製
品不良の発生が抑制される。

【００１１】また、蒸着工程と固定工程との間に、電極
が形成された圧電素子に対して、レーザ光源からのレー
ザ光を照射してレーザ光洗浄を行う固定前洗浄工程をさ
らに備えることを特徴としても良い。圧電素子の固定前
にさらにレーザ光洗浄を行うことによって、電極の蒸着
時に飛散した電極材料の微粒子などの微小ゴミの除去を
効率的に行うことができる。

【００１２】また、レーザ光洗浄に用いるレーザ光源と
して、固体ＹＡＧレーザ光源を用いることが好ましい。
レーザ光洗浄に用いられるレーザ光の電極での反射率が
低いと、電極上の微小ゴミの除去と同時に、電極自体が
スパッタされてしまう場合がある。これに対して、固体
ＹＡＧレーザ光源からの波長１０６４ｎｍのレーザ光を
用いることによって、微小ゴミを除去しつつ余分なレー
ザ光成分を電極の金属表面で充分に反射させて、電極自
体を好適な条件に保持することができる。

【００１３】このようなレーザ光を充分に反射させる電
極材料としては、圧電素子上の電極は、金（Ａｕ）を蒸
着して形成されることが好ましい。また、銀（Ａｇ）、
アルミ（Ａｌ）などを用いることも可能である。

【００１４】また、レーザ光洗浄の実行時において、気
体吹付手段によって圧電素子に気体を吹き付けるととも
に、吹き付けられた気体を気体吸引手段によって吸引し
つつ、レーザ光洗浄を行うことを特徴とする。

【００１５】このように、レーザ光洗浄時に気体の吹付
け及び吸引を行うことによって、レーザ光の照射によっ
て除去された微小ゴミの圧電素子及び電極への再付着を
防止して、レーザ光による微小ゴミの除去の効果を向上
させることが可能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面とともに本発明による
圧電振動デバイスの製造方法の好適な実施形態について
詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素
には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、
図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していな
い。

【００１７】まず、本発明による製造方法が適用される
圧電振動デバイスの一例として、水晶振動子（圧電振動
子）の構成について説明する。図１は、水晶振動子の一
実施形態の構成を概略的に示す断面図である。この水晶
振動子は、圧電素子１としてほぼ円形の平板状に加工さ
れた水晶片１ａを用いている。水晶片１ａ上の両面に
は、金属の電極材料を蒸着した電極２がそれぞれ形成さ
れている。

【００１８】電極２が形成された水晶片１ａは、水晶振
動子としての特性が劣化することを防止するため、保持
容器３内に封入されている。この保持容器３は、基台部
４及びカバー部５からなり、内部が気密に保たれるよう
に構成されている。

【００１９】また、基台部４には、所定本数の支持ピン
６が固定されている。この支持ピン６は、保持容器３の
内部で水晶片１ａを所定位置に支持するとともに、その
一端が基台部４を貫通して外側に突出していることによ
って、水晶片１ａ上の電極２をそれぞれ外部回路等と接
続するためのリード線としても機能している。水晶片１
ａは、支持ピン６に固定されることによって基台部４に
対して固定されており、また、水晶片１ａの両面にある
電極２は、導電性接着剤によって所定の支持ピン６とそ
れぞれ電気的に接続されている。

【００２０】上記した水晶振動子の製造方法について説
明する。図２（ａ）〜（ｃ）及び図３（ａ）〜（ｃ）
は、図１に示した水晶振動子の製造工程に適用される本
発明による圧電振動デバイスの製造方法の一実施形態に
ついて模式的に示す図である。

【００２１】まず、本水晶振動子に用いられる圧電素子
である水晶片１ａを所定形状に加工した後、その水晶片
１ａに対して、光源からの光を照射して光洗浄（光クリ
ーニング）を行う（図２（ａ）、蒸着前洗浄工程）。

【００２２】ここで、蒸着前洗浄工程よりも前の水晶片
１ａの加工について、簡単に説明しておく。人工水晶を
水熱合成法などによって育成し（育成工程）、各軸を明
確にするための表面研削加工を行って（ランバート加工
工程）、所定の角度でウエハ状に切断する（ウエハ切断
工程）。続いて、切断されたウエハを研磨して厚みを整
えた後（厚み研磨工程）、指定されている形状に加工し
（外形加工工程）、周波数を調整するための精密研磨
（周波数調整研磨）、エッジの研削（ベベル加工）を行
う。そして、研磨等で生じた加工層を取り除くエッチン
グを行った後（エッチング工程）、洗浄して（ウエット
洗浄工程）水晶片１ａを得る。

【００２３】このようにして所定形状に加工された水晶
片１ａに対して、図２（ａ）に示すように、光洗浄を行
う。この光洗浄は、放電ランプなどの光源からの光、好
ましくはエキシマランプからの紫外光を、電極を蒸着す
る水晶片１ａの表面上に照射して、水晶片１ａ上に残留
している有機物等を除去する。

【００２４】次に、水晶片１ａの両面にそれぞれＡｕ
（金）、Ａｌ（アルミ）、Ａｇ（銀）などの所定の金
属、好ましくはＡｕ、を電極材料として蒸着して、電極
２を形成する（図２（ｂ）、蒸着工程）。図２（ｂ）に
おいては、電極２が蒸着された水晶片１ａについて、そ
の両面からみた図をそれぞれ図示してある。この例にお
いては、水晶片１ａの両面上の電極２としては、水晶片
１ａの一方の面１１ａ上に電極２１が、また、他方の面
１２ａ上に電極２２がそれぞれ形成されている。

【００２５】電極２の形成を終了したら、水晶片１ａ及
び水晶片１ａ上の電極２に対して、レーザ光源からのレ
ーザ光を照射して、固定前のレーザ光洗浄（レーザ光ク
リーニング）を行う（図２（ｃ）、固定前洗浄工程）。
このレーザ光洗浄では、電極２の蒸着時に蒸着装置の内
部から電極２の表面等に飛散した電極材料の微粒子や、
ワイヤボンディング時にボンディングツールから発塵し
た微粒子など、工程間で付着した粒子状の微小ゴミなど
を除去する。なお、この固定前洗浄工程については、次
の固定工程中に実行することも可能である。

【００２６】続いて、電極２が形成されている水晶片１
ａを、支持ピン６を介して基台部４に固定する（図３
（ａ）、固定工程）。このとき、水晶片１ａの両面上の
電極２（電極２１、２２、図２（ｂ）参照）を、それぞ
れ対応する支持ピン６と導電性接着剤によって固定し
て、電気的に接続する。また、水晶片１ａを基台部４に
固定した後、必要があれば、振動子としての周波数の調
整を行う（周波数調整工程）。この周波数の調整は、例
えば、水晶片１ａを発振させながら、Ａｕなどの微量蒸
着をすることによって行われる。

【００２７】水晶片１ａの基台部４への固定、またはさ
らに周波数調整の実行後、水晶片１ａ及び水晶片１ａ上
の電極２に対して、レーザ光源からのレーザ光をさらに
照射して、固定後のレーザ光洗浄（レーザ光クリーニン
グ）を行う（図３（ｂ）、固定後洗浄工程）。このレー
ザ光洗浄では、電極２の蒸着工程及び水晶片１ａの基台
部４への固定工程、あるいはさらに周波数調整工程など
の、封入前の各工程で発生し付着した微小ゴミなどを除
去する。

【００２８】なお、この固定後洗浄工程については、次
の封入工程中に実行することも可能である。また、水晶
片１ａ及び水晶片１ａ上の電極２のレーザ光洗浄に加え
て、必要に応じて、基台部４及びカバー部５に対して同
様にレーザ光洗浄を行って、保持容器３に付着した微小
ゴミを除去しても良い。

【００２９】レーザ光洗浄が終了したら、基台部４に固
定された水晶片１ａを封止するように、基台部４に対し
てカバー部５を装着して、基台部４及びカバー部５から
なる保持容器３内に水晶片１ａを封入する（図３
（ｃ）、封入工程）。この水晶片１ａの封入は、窒素ガ
ス中または真空中などの所定の雰囲気条件下で行われ
る。水晶片１ａを封入したら、気密性、絶縁性、周波数
特性や、リップル、減衰量などの諸特性を検査して、水
晶振動子製造の全工程を終了する。

【００３０】上記した水晶振動子の製造方法において
は、水晶片１ａへの電極２の蒸着前に、エキシマランプ
からの紫外光による光洗浄を行って、水晶片１ａの表面
上に付着した有機物等の除去を行う（蒸着前洗浄工程）
とともに、電極２の蒸着及び基台部４への固定後に、レ
ーザ光によるレーザ光洗浄を行って、微小ゴミの除去を
行っている（固定後洗浄工程）。これらの洗浄工程を実
行することによって、水晶振動子製造の各工程において
生じて、水晶片１ａの表面上または電極２上に付着する
有機物、微小ゴミ等を確実に除去することができる。し
たがって、水晶片１ａの保持容器３内への封入後におけ
る微小ゴミ等に起因する製品不良の発生が抑制される。

【００３１】すなわち、電極２の蒸着工程前に、エッチ
ング及びウエット洗浄で除去されなかった有機物が残留
有機物として水晶片１ａの表面上に付着していると、そ
の上に蒸着された電極２の一部が保持容器３への封入後
に剥れてしまい、振動子の振動周波数が変化して不良品
となる場合がある。これに対して、蒸着前に紫外光によ
る光洗浄を行うことによって、それらの有機物等を水晶
片１ａの表面上から除去して、蒸着後における電極２の
剥れの発生を抑制することができる。

【００３２】また、基台部４に固定された水晶片１ａの
封入工程前に、電極材料等に起因する微小ゴミが水晶片
１ａ及び電極２の表面上に付着していると、振動子の高
周波デバイスとしての動作不良または不能の原因とな
る。これに対して、封入前にレーザ光によるレーザ光洗
浄を行うことによって、それらの微小ゴミ等を水晶片１
ａ及び電極２の表面上から除去して、封入後における動
作不良の発生を抑制することができる。

【００３３】特に、基台部４への固定後の洗浄工程にお
いては、通常のウエット洗浄などによる水晶片１ａ及び
電極２の洗浄を行うことができず、また、金属などの無
機物を含む微小ゴミについては、ランプ光源からの紫外
光などによる光洗浄では除去が不可能である。一方、こ
のような固定後の洗浄工程にレーザ光の照射によるレー
ザ光洗浄を適用すれば、微小ゴミの瞬間的な熱による体
積膨張、レーザ光分解、レーザパルスの衝撃による表面
振動などの総合作用によって、それらの微小ゴミを除去
することができる。このとき、基台部４への固定後で保
持容器３への封入前の最終工程として水晶片１ａの洗浄
を行うことができるので、充分に微小ゴミ等が除去され
た状態で水晶片１ａを保持容器３に封入することが可能
となる。

【００３４】また、上記した実施形態においては、蒸着
工程と固定工程との間においても、同様にレーザ光洗浄
での微小ゴミの除去を行っている（固定前洗浄工程）。
これによって、電極２の蒸着工程の実行時に飛散した電
極材料などによる微小ゴミを効率的に除去することがで
きる。ただし、光洗浄による蒸着前洗浄工程、及びレー
ザ光洗浄による固定後洗浄工程によって、充分な微小ゴ
ミ等の除去が実現可能な場合には、この固定前洗浄工程
は行わなくても良い。

【００３５】ここで、上記した蒸着前洗浄工程における
光洗浄（図２（ａ））と、固定前洗浄工程及び固定後洗
浄工程におけるレーザ光洗浄（図２（ｃ）、図３
（ｂ））とについて、洗浄工程で用いられる洗浄装置
（洗浄システム）及び洗浄方法の具体的な例をそれぞれ
示しておく。

【００３６】まず、光洗浄（図２（ａ））による蒸着前
洗浄工程について説明する。図４は、光洗浄装置の一実
施形態の構成を概略的に示す構成図である。この光洗浄
装置５０では、箱型の筐体５１内において、素子Ａ（例
えば水晶片１ａ）への紫外光照射による光洗浄が行われ
る。

【００３７】筐体５１の一方の側面には、素子搬入口５
４が設けられており、この素子搬入口５４の外側には、
未照射の素子を筐体５１内に搬入するローダ５８が設置
されている。また、筐体５１の素子搬入口５４と対向す
る側面には、素子搬出口５５が設けられており、この素
子搬出口５５の外側には、照射済の素子を筐体５１から
搬出するアンローダ５９が設置されている。

【００３８】筐体５１の内部には、一対のエキシマラン
プ５３が、筐体５１の上面側及び下面側にそれぞれ所定
本数ずつ配置されている。また、一対のエキシマランプ
５３に挟まれた位置に、エキシマランプ５３からの紫外
光を両面に照射できるように素子Ａを保持するホルダ５
２が、筐体５１に据え付けられたアーム（図示していな
い）によって支持された状態で設置されている。このホ
ルダ５２は、アームを操作することによって、素子搬入
口５４から素子搬出口５５までの間を平行移動する。ま
た、筐体５１の上面には、筐体５１内にガスを導入する
ガス導入口５６と、ガスを導出するガス導出口５７とが
設けられている。

【００３９】以上のように構成された光洗浄装置５０に
おいて、ガス導入口５６からガス導出口５７へと窒素ガ
スを流して、筐体５１の内部を窒素パージする。そし
て、ホルダ５２によって保持された素子Ａの両面に対し
て、エキシマランプ５３からの波長１７２ｎｍの紫外光
が照射される。このとき、素子Ａの表面上に残留してい
る有機物等は、紫外光によって分解され、素子Ａの表面
上から除去されて、窒素とともにガス導出口５７から排
出される。

【００４０】次に、レーザ光洗浄（図２（ｃ）、図３
（ｂ））による固定前、固定後洗浄工程について説明す
る。図５は、レーザ光洗浄装置の一実施形態の構成を概
略的に示す構成図である。このレーザ光洗浄装置６０で
は、クリーンルームに据付けが可能な箱型の筐体６１が
用いられ、この筐体６１内において、素子Ｂ（例えば固
定前では水晶片１ａ、固定後では基台部４に固定された
水晶片１ａ）へのレーザ光照射によるレーザ光洗浄が行
われる。

【００４１】筐体６１の内部は、ＨＥＰＡフィルタを用
いてクラス１００以下のゴミがない状態に保たれてい
る。また、筐体６１内には、フォトイオナイザ７０が設
置されており、これによって、静電気の発生が防止され
て、除去された微小ゴミ等の素子Ｂへの再付着を抑制し
ている。

【００４２】洗浄対象である素子Ｂは、テーピングやパ
レットなどを使用した所定の搬送機６２で所定のレーザ
光照射位置まで搬送されるとともに、レーザ光照射中に
動かないように、チャック６３に固定される。ここで、
テーピングによる場合には、テープからチャック６３で
素子Ｂがピックアップされて、所定の照射位置に配置さ
れる。また、パレットによる場合には、素子Ｂが１個ず
つピックアップされる場合と、パレットごと一括にレー
ザ光照射される場合がある。

【００４３】素子Ｂを固定するチャック６３としては、
真空チャックを用いることが好ましい。あるいは、素子
Ｂを充分に固定することが可能であれば、素子Ｂを枠な
どにはめ込む構造のチャックなどを用いても良い。

【００４４】素子Ｂのレーザ光洗浄は、筐体６１内に設
置されたレーザ光源６４からのレーザ光を用いて行われ
る。レーザ光源６４からのレーザ光は、導光光学系６
５、反射ミラー６６、及び整形光学系６７を介して、レ
ンズから素子Ｂに照射される。レーザ光源６４として
は、例えば、パルス幅数ｎｓ、波長１０６４ｎｍのＮ
ｄ：ＹＡＧレーザからのレーザ光が、エネルギー密度２
０〜３０ｍＪ／ｃｍ²などの所定のエネルギー密度条件
で用いられる。

【００４５】ここで、整形光学系６７では、レーザ光を
照射する素子Ｂの形状や、必要な照射範囲等に基づい
て、レーザ光のビーム形状の整形が行われる。例えば、
レーザ光源６４から出射されたレーザ光は、ほぼ円形の
ビーム形状で、中心部から周辺部に向かって強度が弱く
なるガウス型の強度分布を有している。このようなビー
ム形状に対して、整形光学系６７では、フライアイレン
ズなどを用いて素子Ｂに合わせた形状及び強度分布にレ
ーザ光を整形する。

【００４６】チャック６３上に固定されている素子Ｂへ
のレーザ光照射位置の近傍には、エア吹付器（気体吹付
手段）６８及びエア吸引器（気体吸引手段）６９が設置
されている。エア吹付器６８は、レーザ光源６４からの
レーザ光の照射によるレーザ光洗浄実行時に、素子Ｂの
レーザ光照射位置近傍に対して、エアを吹付ける。ま
た、エア吸引器６９は、同じくレーザ光洗浄実行時に、
素子Ｂのレーザ光照射位置近傍から、エアを吸引する。
また、筐体６１の側面には、筐体６１内にガスを導入す
るガス導入口７１と、ガスを導出するガス導出口７２と
が設けられている。

【００４７】以上のように構成されたレーザ光洗浄装置
６０において、チャック６３によって保持された素子Ｂ
の両面に対して、レーザ光源６４からの波長１０６４ｎ
ｍのレーザ光が照射される。このとき、素子Ｂの表面上
にある微小ゴミ等は、微小ゴミの体積膨張、レーザ光分
解、レーザパルスの衝撃による表面振動などの総合作用
によって、素子Ｂの表面上から除去される。

【００４８】素子Ｂから除去された微小ゴミ等は、レー
ザ光の照射のみでは除去後の微小ゴミの移動距離が小さ
くなり、素子Ｂの表面上に再び付着してしまう場合があ
る。これに対して、図５に示した実施形態においては、
エア吹付器６８及びエア吸引器６９を設けている。

【００４９】すなわち、レーザ光の照射によって素子Ｂ
から離れた微小ゴミ等は、エア吹付器６８から吹付けら
れた空気または窒素などによって、さらに素子Ｂから離
される。そして、エア吸引器６９から空気等とともに吸
引されて、素子Ｂ近傍から除去される。このように、エ
ア吹付器６８及びエア吸引器６９を付設することによっ
て、レーザ光洗浄の効果をより向上させることができ
る。なお、エア吸引器６９からの排気は、装置６０が設
置されているクリーンルーム内を汚さないように、ＨＥ
ＰＡフィルタでゴミを除去した後に放出される。

【００５０】上記した圧電振動デバイスの製造方法は、
水晶振動子（圧電振動子）以外にも、高周波デバイスと
して機能する様々な圧電振動デバイスに対して適用する
ことが可能である。図６は、圧電振動デバイスの他の例
であるＳＡＷフィルタの一実施形態の構成を概略的に示
す斜視図である。なお、図６においては、圧電素子及び
電極の構造等のみについて示し、それらが封入される保
持容器については、図示していない。

【００５１】ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave、弾性表
面波）は、弾性体の表面付近にエネルギーが集中して伝
播する表面波であり、この波を応用した電子デバイスと
してＳＡＷフィルタや共振器などが実用化されている。

【００５２】図６に示したＳＡＷフィルタは、圧電素子
１として、ほぼ長方形の平板状に加工されたＬｉＴａＯ
₃、ＬｉＮｂＯ₃などからなる圧電性セラミックスの圧電
基板１ｂを用いている。そして、この圧電基板１ｂの一
方の面（図中の上面）上に、蒸着による電極２として、
表面波を励振及び受信するためのすだれ状電極を形成し
た構成によって、ＳＡＷフィルタが構成されている。

【００５３】具体的には、略長方形状の圧電基板１ｂの
長手方向に対して、その一方の端部の表面上には、所定
の周期でそれぞれの電極が交互に配置されている一対の
すだれ状電極２３、２４が形成されている。これらのす
だれ状電極２３、２４において交流電圧が入力される
と、電極２３、２４間の圧電基板１ｂの部分にひずみを
生じて、圧電基板１ｂの表面上での表面波が励振され
る。

【００５４】また、圧電基板１ｂの他方の端部の表面上
には、同様に一対のすだれ状電極２５、２６が形成され
ている。これらのすだれ状電極２５、２６に対して、す
だれ状電極２３、２４からの表面波が入力されると、電
極２５、２６間での圧電基板１ｂの部分に生じるひずみ
によって表面波が受信されて、電極２５、２６において
交流電圧を生じる。

【００５５】このとき、圧電基板１ｂの表面上を伝播さ
れる表面波は、その周期が電極の配置周期と等しい場合
に最も強く励振及び受信される。したがって、このよう
な電極構成からなるＳＡＷデバイスは、ＳＡＷフィルタ
として機能する。なお、デバイスの大きさは、およそ３
ｍｍ×３ｍｍ〜２０ｍｍ×７ｍｍの矩形が主である。ま
た、圧電基板１ｂ上の両端部には、圧電基板１ｂに加わ
る外部からの振動を吸収するためのダンパー材７が塗布
されている。

【００５６】ここで、ＳＡＷフィルタでの電極は、上記
したように対となる櫛形電極２３及び２４、２５及び２
６が、圧電基板１ｂの表面上に近接して配置される。そ
のため、表面上に付着する金属などの微小ゴミ等がそれ
らの電極間をまたぐ形で付着すると、ＳＡＷデバイスと
しての性能が劣化する原因となる。したがって、水晶振
動子の場合と同様に、封入前の微小ゴミ除去によって、
製品不良の発生が抑制される。

【００５７】図７（ａ）〜（ｃ）及び図８（ａ）〜
（ｃ）は、図６に示したＳＡＷデバイスの製造方法の一
実施形態について模式的に示す図である。なお、この図
７及び図８においては、圧電素子については圧電基板１
ｂのみを示し、圧電基板１ｂ上に形成される電極２（例
えば図６におけるすだれ状電極２３〜２６）について
は、図示を省略している。

【００５８】まず、本ＳＡＷデバイスにおいて圧電素子
として用いられるＬｉＴａＯ₃、ＬｉＮｂＯ₃などからな
る圧電性セラミックスの圧電基板ウエハＷに対して、光
源からの光を照射して光洗浄を行う（図７（ａ）、蒸着
前洗浄工程）。この光洗浄では、例えばエキシマランプ
からの紫外光などをウエハＷの面上に照射して、ウエハ
Ｗ上に残留している有機物等を除去する。

【００５９】次に、圧電基板ウエハＷ上に、マスクＭを
用いたフォトリソグラフィによって必要なパターン露光
を行うとともに、ウエハＷ上の所定部位に、Ａｕなどの
所定の金属を蒸着して電極を形成する（図７（ｂ）、露
光工程、蒸着工程）。電極を形成したら、圧電基板ウエ
ハＷからダイシングによって、電極付きの圧電基板１ｂ
をそれぞれチップとして切り出す（図７（ｃ）、切出し
工程、図６参照）。

【００６０】続いて、電極が形成されている圧電基板１
ｂを、セラミックス製の基台部４に導電性接着剤によっ
て固定する（図８（ａ）、固定工程）。また、圧電基板
１ｂ上の各電極と、基台部４に設けられた電極やリード
線との間について、導電性接着剤またはワイヤボンディ
ング等によって、電気的な接続を行う。

【００６１】圧電基板１ｂの基台部４への固定後、圧電
基板１ｂ及び圧電基板１ｂ上の電極に対して、レーザ光
源からのレーザ光を照射して、固定後のレーザ光洗浄を
行う（図８（ｂ）、固定後洗浄工程）。このレーザ光洗
浄では、電極の蒸着工程及び圧電基板１ｂの基台部４へ
の固定工程などで発生し付着した微小ゴミなどを除去す
る。

【００６２】レーザ光洗浄が終了したら、基台部４に固
定された圧電基板１ｂを封止するように、基台部４に対
してカバー部５を装着して、基台部４及びカバー部５か
らなる保持容器３内に圧電基板１ｂを封入し（図８
（ｃ）、封入工程）、諸特性を検査して、ＳＡＷフィル
タ製造の全工程を終了する。

【００６３】このように、水晶振動子以外にも、ＳＡＷ
フィルタなどの様々な圧電振動デバイスに対して、蒸着
前の光洗浄工程及び固定後のレーザ光洗浄工程を有する
上記した製造工程を適用することが可能である。

【００６４】本発明による圧電振動デバイスの製造方法
は、上記した実施形態に限られるものではなく、様々な
変形が可能である。例えば、光洗浄及びレーザ光洗浄に
用いられる洗浄装置（洗浄システム）については、図４
及び図５にそれぞれ示したものに限らず、各圧電振動デ
バイスの構造などに応じて、様々な構成からなる洗浄シ
ステムを適用することが可能である。

【００６５】また、上記した実施形態では、レーザ光洗
浄のためのレーザ光源として波長１０６４ｎｍのＮｄ：
ＹＡＧレーザを用いている。レーザ光洗浄の場合、圧電
素子上の電極によるレーザ光の反射率が低すぎると、レ
ーザ光によって電極がスパッタされてしまう場合がある
（例えば、特許第２７５６５５９号公報、特開平４−３
２４７０６号公報、特開平６−２０４７７７号公報参
照）。そのため、例えば電極としてＡｕ（金）を蒸着し
た場合、反射率の点から、固体ＹＡＧレーザによる波長
１０６４ｎｍのレーザ光をレーザ光洗浄に用いることが
好ましい。

【００６６】すなわちＡｕの場合には波長６００ｎｍ以
下、Ａｇの場合には４００ｎｍ以下で光の反射率が大き
く低下し、そのような波長域のレーザ光をレーザ光洗浄
に用いると、レーザ光が吸収されて電極がスパッタされ
やすくなる。これに対して、固体ＹＡＧレーザによる波
長１０６４ｎｍのレーザ光など、電極に用いている各金
属の反射率が大きい波長域のレーザ光を用いることによ
って、電極に対するダメージを防止しつつ、レーザ光洗
浄の効果を得ることができる。

【００６７】また、固体ＹＡＧレーザ以外にも、電極材
料や電極の構造等の条件に応じて、様々なレーザ光源を
用いることが可能である。ただし、照射するレーザ光の
強度を電極がスパッタしない波長及びエネルギー密度に
設定することが好ましい。

【００６８】水晶片や圧電基板などの圧電素子へのレー
ザ光の照射については、導電性接着剤が塗布される前の
工程（固定前洗浄工程）でレーザ光洗浄を行う場合に
は、圧電素子の全体にレーザ光を照射して良い。一方、
接着剤が塗布された後の工程（固定後洗浄工程）でレー
ザ光洗浄を行う場合には、接着剤部分にレーザ光が照射
されると、レーザ光によって接着剤がスパッタされてし
まい、新たな微小ゴミの発生源となることがありうる。

【００６９】したがって、この場合には、接着剤部分、
あるいはそれ以外の余分な部位などにレーザ光が照射さ
れないように、整形光学系（図５参照）によってレーザ
光のビーム形状を整形して照射を行うことが好ましい。
あるいは、あらかじめ素子上の電極パターンを画像認識
させておくとともに、素子の取得画像から微小ゴミ等を
検出し、その部位に局所的にレーザ光を照射することも
可能である。このような局所的な照射方法は、特に低出
力のレーザ光源を用いる場合に有効である。

【００７０】

【発明の効果】本発明による圧電振動デバイスの製造方
法は、以上詳細に説明したように、次のような効果を得
る。すなわち、圧電素子への電極の蒸着前に、紫外光な
どによる光洗浄を行って、圧電素子の表面上に付着した
有機物等を除去するとともに、圧電素子上に電極を蒸着
して基台部に固定した後に、レーザ光を照射するレーザ
光洗浄を行って、微小ゴミの除去を行う。これによっ
て、圧電振動デバイスの製造の各工程において生じる有
機物、微小ゴミ等を確実に除去することができ、したが
って、圧電素子の保持容器内への封入後における、微小
ゴミ等に起因する製品不良の発生が抑制される。

【００７１】水晶振動子やＳＡＷフィルタなどの圧電素
子を利用した圧電振動デバイスは、携帯電話や各種の携
帯端末などの普及により、その生産量が増大するととも
に、デバイスの小型化が要求されている。特に、圧電振
動デバイスが小型化してくると、圧電素子の表面上及び
電極上での微小ゴミによる影響が大きくなる。これに対
して、上記した製造方法によれば、付着した有機物及び
微小ゴミ等を確実かつ効率的に除去することができ、デ
バイスの小型化及び大量生産化に充分に対応していくこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧電振動デバイスの一例である水晶振動子の一
実施形態の構成を概略的に示す断面図である。

【図２】図１に示した水晶振動子の製造方法の一実施形
態について模式的に示す図である。

【図３】図１に示した水晶振動子の製造方法の一実施形
態について模式的に示す図である。

【図４】ランプ光源からの紫外光による光洗浄を行うた
めの光洗浄装置の一例を概略的に示す構成図である。

【図５】レーザ光源からのレーザ光によるレーザ光洗浄
を行うためのレーザ光洗浄装置の一例を概略的に示す構
成図である。

【図６】圧電振動デバイスの他の例であるＳＡＷフィル
タの一実施形態の構成を概略的に示す断面図である。

【図７】図６に示したＳＡＷフィルタの製造方法の一実
施形態について模式的に示す図である。

【図８】図６に示したＳＡＷフィルタの製造方法の一実
施形態について模式的に示す図である。

【符号の説明】

１…圧電素子、１ａ…水晶片、１ｂ…圧電基板、２、２
１、２２…電極、２３〜２６…すだれ状電極、３…保持
容器、４…基台部、５…カバー部、６…支持ピン、５０
…光洗浄装置、５１…筐体、５２…ホルダ、５３…エキ
シマランプ、５４…素子搬入口、５５…素子搬出口、５
６…ガス導入口、５７…ガス導出口、５８…ローダ、５
９…アンローダ、６０…レーザ光洗浄装置、６１…筐
体、６２…搬送機、６３…チャック、６４…レーザ光
源、６５…導光光学系、６６…反射ミラー、６７…整形
光学系、６８…エア吹付器、６９…エア吸引器、７０…
フォトイオナイザ、７１…ガス導入口、７２…ガス導出
口。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｈ０３Ｈ 3/08 Ｈ０１Ｌ 41/22 ＺＦターム(参考） 5F004 AA14 BA19 BB04 DA25 DB00 DB23 EA34 5J097 AA29 AA31 AA32 EE07 GG03 GG04 HA01 HA04 HA07 HA08 HA09 JJ03 5J108 BB02 CC02 EE02 EE07 EE11 EE18 GG06 KK02 KK07 MM02 MM11 MM14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電素子に対して、光源からの光を照射
して光洗浄を行う蒸着前洗浄工程と、前記光洗浄が施された前記圧電素子上の所定部位に、蒸
着によって電極を形成する蒸着工程と、前記電極が形成された前記圧電素子を、基台部に固定す
る固定工程と、前記基台部に固定された前記圧電素子に対して、レーザ
光源からのレーザ光を照射してレーザ光洗浄を行う固定
後洗浄工程と、前記レーザ光洗浄が施された前記圧電素子を封止するよ
うに、前記基台部にカバー部を装着して、前記基台部及
び前記カバー部からなる保持容器内に前記圧電素子を封
入する封入工程とを備えることを特徴とする圧電振動デ
バイスの製造方法。
【請求項２】前記蒸着工程と前記固定工程との間に、
前記電極が形成された前記圧電素子に対して、レーザ光
源からのレーザ光を照射してレーザ光洗浄を行う固定前
洗浄工程をさらに備えることを特徴とする請求項１記載
の圧電振動デバイスの製造方法。
【請求項３】前記レーザ光洗浄に用いる前記レーザ光
源として、固体ＹＡＧレーザ光源を用いることを特徴と
する請求項１または２記載の圧電振動デバイスの製造方
法。
【請求項４】前記圧電素子上の前記電極は、金を蒸着
して形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれ
か一項記載の圧電振動デバイスの製造方法。
【請求項５】前記レーザ光洗浄の実行時において、気
体吹付手段によって前記圧電素子に気体を吹き付けると
ともに、吹き付けられた気体を気体吸引手段によって吸
引しつつ、前記レーザ光洗浄を行うことを特徴とする請
求項１〜４のいずれか一項記載の圧電振動デバイスの製
造方法。