JP2007028453A - 水晶洗浄及び電極成膜用メタルマスク - Google Patents

Abstract

【課題】 水晶板を洗浄した後のシミを低減し、電極膜の膜ボケを無くした水晶電極成膜用メタルマスクを得る。
【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、洗浄用開口部と成膜用開口部とを対としてこれらの開口部を前記下及び上電極メタルマスクにマトリクス状に形成し、前記中板に形成する開口部の横方向の中心間間隔を前記洗浄用開口部と成膜用開口部との対の横方向の中心間間隔と一致させた水晶電極成膜用メタルマスクを構成する。
【選択図】 図２

Description

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洗浄及び電極成膜用メタルマスクに関する。

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６（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。

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づ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６（ｂ）のようになる。図７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。

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。

図８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。

図９は、水晶板を洗浄し、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を２つの成膜用プレート３１で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。

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１０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。

図１１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、下電極マスク４１ａ、中板４２、上電極マスク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。

図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ実用的な下電極マスク４１ａ、中板４２、上電極マスク４１ｂの平面図である。図１３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Ｈ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Ｈを通して重ね、ネジ孔４６にネジ４７を挿入回転して固定した成膜用メタルマスクの要部の断面図である。
特開平１０−１４５１６６号公報

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１４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が生じることになり、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１２、１３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１５の要部断面図に示すように水晶板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４８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。
本発明は上記の如き問題を解決するためになされたものであり、水晶板上に洗浄シミが発生することを防止した水晶電極成膜用メタルマスクを提供することを目的とする。

本発明は、洗浄後の水晶板上のシミを低減するため、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、洗浄用開口部と成膜用開口部とを対としてこれらの開口部を前記下及び上電極メタルマスクにマトリクス状に形成し、前記中板に形成する開口部の横方向の中心間間隔を前記洗浄用開口部と成膜用開口部との対の横方向の中心間間隔と一致させて水晶洗浄及び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、前記洗浄用開口部の形状が長方形の４つの角に開口部の中央に向けて小さく折り返したような片を設けたことを特徴とする請求項１に記載の水晶洗浄及び電極成膜用メタルマスクである。
請求項３の発明は、前記洗浄用開口部の形状が楕円形状であることを特徴とする請求項１に記載の水晶洗浄及び電極成膜用メタルマスクである。

本発明の水晶洗浄及び電極成膜用メタルマスクの請求項１の発明では、上及び下洗浄及び電極マスクに洗浄用開口部と成膜用開口部とを対として形成したため、中板をスライドすることにより、水晶板の洗浄の場合は水晶板上に洗浄用開口部が、成膜の場合は水晶板上に成膜用開口部が、位置するようにできるので、洗浄後のシミを大幅に低減できると共に成膜時に電極の境に成膜ボケが生じないという利点がある。
請求項２、３の発明では中板の形状を具体的に示したので、水晶洗浄及び電極成膜用メタルマスクを実現するのが容易であるという利点がある。

図１は本発明に係る水晶洗浄及び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、下洗浄及び電極マスク２ａ、中板３、上洗浄及び電極マスク２ｂ、上枠治具１ｂとを備えている。下枠治具１ａ、上枠治具１ｂはそれぞれ開口部４ａ、４ｂを有し、下枠治具１ａの端にはガイドピンＰとネジ孔７とを設け、上枠治具１ｂにはガイドピン孔Ｈとネジ孔７とを設ける。下洗浄及び電極マスク（以下、下マスクと称する）２ａ、上洗浄及び電極マスク（以下、上マスクと称する）２ｂにはそれぞれ洗浄用開口部及び成膜用開口部５ａ、５’ａ及び５ｂ、５’ｂを形成し、その端にはガイドピン孔Ｈとネジ孔７とを設ける。そして、中板３には水晶板を充填するための開口部６を形成し、その端にはガイドピン孔Ｈ’とネジ孔７’とを設ける。このガイドピン孔Ｈ’とネジ孔７’は、ガイドピン孔Ｈ及びネジ孔７よりも大きくする。そして、中板３の厚さは水晶板の厚さより若干厚く設定し、下マスク２ａ、上マスク２ｂの厚さは薄い方が望ましいが、マスクの大きさとその強度を考慮して適切に設定する。また、これらの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。

水晶洗浄及び電極成膜用メタルマスクの使い方の一例は、下枠治具１ａのガイドピンＰに下マスク２ａ、中板３のそれぞれのガイドピン孔Ｈ、Ｈ’を通して重ね、中板３の開口部６に水晶板Ｘを充填した後、上マスク２ｂ、上枠治具１ｂのそれぞれのガイドピン孔Ｈを通して重ね、ネジ孔７にネジ８を挿入回転して固定する。固定された水晶洗浄及び電極成膜用メタルマスクを洗浄装置に入れ、水晶板を洗浄すると共に上、下枠治具１ａ、１ｂ等に付着する細かいゴミも同時に取り除く。これは蒸着装置の中で水晶洗浄及び電極成膜用メタルマスクを回転させる際に、上、下枠治具１ａ、１ｂ上にあるゴミが水晶板に付着することを避けるためでもある。なお、下枠治具１ａ及び上枠治具１ｂは、下マスク２ａ、中板３、上マスク２ｂを保持、固定する機能を有し、開口部４ａ、４ｂの大きさは水晶板洗浄と電極成膜とに支障のないように大きく空ける必要がある。

図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ下マスク２ａ、中板３、上マスク２ｂの構成を示す平面図である。下マスク２ａには洗浄用開口部５ａと成膜用開口部５’ａとが縦横に配列され、上マスク２ｂにも洗浄用開口部５ｂと成膜用開口部５’ｂとが縦横に配列されている。そして、中板３は水晶板を充填するための開口部６がマトリクス状に形成されている。
下マスク２ａ、上マスク２ｂの端部にはそれぞれ対向する位置にネジ孔７及ガイドピン孔Ｈを複数個形成し、中板３の端部には下マスク２ａ、上マスク２ｂのネジ孔７及ガイドピン孔Ｈと対向する位置にネジ孔７’及ガイドピン孔Ｈ’を形成するが、ネジ孔７’及ガイドピン孔Ｈ’はネジ孔７及ガイドピン孔Ｈより大きく、例えば長方形状に形成し、ネジ８を緩めることにより中板３をスライドできるようにしてある。

図３は本発明を分かりやすくするため、上枠治具１ｂを除いた水晶洗浄及び電極成膜用メタルマスクの要部の平面図である。図３（ａ）は水晶板を洗浄するための中板３の位置であり、上マスク２ｂの洗浄用開口部５ｂが中板３の開口部６に充填された水晶板Ｘの上に位置する状態を示す平面図で、この状態で水晶板Ｘの洗浄が行われる。水晶板Ｘは洗浄用開口部５ｂの四隅に設けた角部Ｃで保持される。図３（ｂ）は、中板３を矢印方向に距離Ｌだけ移動させた場合で、成膜を行うための中板３の位置である。中板３の開口部６に充填された水晶板Ｘが、成膜用開口部５’ｂの下に位置することになり、真空装置の中で電極の成膜を行うことができる状態となる。このように、本発明の特徴は下マスク２ａ、上マスク２ｂ及び中板３にあり、下マスク２ａ（上マスク２ｂ）には洗浄用開口部５ａ（５ｂ）及び成膜用開口部５’ａ（５’ｂ）が対として形成され、中板３の開口部６は下マスク２ａの洗浄用開口部５ａ及び成膜用開口部５’ａの対に対して１つ形成する。そして、ネジ８を緩めることにより、中板３をスライドできるように、中板３のネジ孔７’とガイドピン孔Ｈ’は例えば長細く形成する。

図４（ａ）は、図３（ａ）に示す洗浄用の中板３位置のＱ−Ｑにおける断面図であり、この状態で洗浄することにより水晶板Ｘの大部分が洗浄液に浸り、水切り、乾燥する際に液溜まりを極めて少なくすることができる。図４（ｂ）は、図３（ｂ）に示す成膜用の中板３位置のＱ’−Ｑ’における断面図であり、この状態で真空中において成膜することにより、水晶板Ｘは上マスク２ｂ、下マスク２ａと密着するので、電極の境の膜ボケが生ずることは無い。

図５は上、下マスク２ｂ、２ａの洗浄用開口部５ｂ、５ａを楕円形状とした場合であり、水晶板を洗浄した後、成膜用の位置に中板３をスライドさせる際にスライドが容易となる。

本発明に係る水晶洗浄及び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。 下マスク、中板３、上マスクの構成を示す平面図である。 水晶洗浄及び電極成膜用メタルマスクの要部の平面図で、（ａ）は洗浄用の中板位置、（ｂ）は成膜用の中板位置を示す図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ図３（ａ）、（ｂ）の断面図である。 本発明係る他の実施例における洗浄用の中板位置を示す要部平面図である。 （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。 従来の洗浄治具の要部の構成を示した斜視図である。 従来の洗浄治具の構成を示した斜視図である。 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。 従来の製造フローの一部を示す図である。 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。 実用的な下電極マスク、中板、上電極マスクの構成を示す平面図である。 水晶電極成膜用メタルマスクの要部の断面図である。 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。 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

１ａ 下枠治具
１ｂ 上枠治具
２ａ 下洗浄及び電極マスク（下マスク）
２ｂ 上洗浄及び電極マスク（上マスク）
３ 中板
４ａ、４ｂ 開口部（下、上枠治具の）
５ａ、５ｂ 洗浄用開口部（下、上洗浄及び電極マスクの）
５’ａ、５’ｂ 成膜用開口部（下、上洗浄及び電極マスクの）
６ 開口部（中板の）
７、７’ ネジ孔
８ ネジ
Ｈ ガイドピン孔
Ｐ ガイドピン
Ｘ 水晶板
Ｃ 洗浄用開口部の角

Claims (3)

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、
   洗浄用開口部と成膜用開口部とを対としてこれらの開口部を前記下及び上電極メタルマスクにマトリクス状に形成し、前記中板に形成する開口部の横方向の中心間間隔を前記洗浄用開口部と成膜用開口部との対の横方向の中心間間隔と一致させたことを特徴とする水晶洗浄及び電極成膜用メタルマスク。
2. 前記洗浄用開口部の形状が長方形の４つの角に開口部の中央に向けて小さく折り返したような片を設けたことを特徴とする請求項１に記載の水晶洗浄及び電極成膜用メタルマスク。
3. 前記洗浄用開口部の形状が楕円形状であることを特徴とする請求項１に記載の水晶洗浄及び電極成膜用メタルマスク。
   
   
   
   

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