JP2013038483A - Manufacturing method of tuning-fork type vibration piece, tuning-fork type vibration piece, vibrator, and electronic device - Google Patents
Manufacturing method of tuning-fork type vibration piece, tuning-fork type vibration piece, vibrator, and electronic device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013038483A JP2013038483A JP2011170753A JP2011170753A JP2013038483A JP 2013038483 A JP2013038483 A JP 2013038483A JP 2011170753 A JP2011170753 A JP 2011170753A JP 2011170753 A JP2011170753 A JP 2011170753A JP 2013038483 A JP2013038483 A JP 2013038483A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fork type
- vibrating piece
- tuning
- tuning fork
- wafer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
Description
本発明は、音叉型振動片の製造方法及びその方法により製造された音叉型振動片に関する。更に本発明は、音叉型振動片をパッケージに搭載した振動子や発振器等の様々な電子デバイスに関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a tuning fork type vibrating piece and a tuning fork type vibrating piece manufactured by the method. Furthermore, the present invention relates to various electronic devices such as a vibrator and an oscillator in which a tuning fork type resonator element is mounted in a package.
従来より、携帯電話等の通信機器、パーソナルコンピュータ等の情報機器、その他の様々な電子機器には、音叉型振動片を搭載した振動子、発振器等の電子デバイスが広く使用されている。これら電子デバイスは、最近の電子機器の急激な小型化に伴い、より一層の小型化、低背化が要求されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, electronic devices such as vibrators and oscillators equipped with a tuning fork type resonator element have been widely used in communication devices such as mobile phones, information devices such as personal computers, and other various electronic devices. These electronic devices are required to be further reduced in size and height with the recent rapid downsizing of electronic equipment.
従来の音叉型振動片は、基部から延長する1対の振動腕を有し、該基部においてパッケージ側に片持ちで固定支持されている。そのため、音叉型振動片に大きな衝撃や振動が作用すると、振動腕の先端が撓んでパッケージ内面に接触して破損したり、発振停止や周波数変動等の問題を生じる虞がある。特に音叉型振動片が小型化すると、一定の高さに安定して固定支持することが困難で、小型化、低背化を十分に対応することができない。そこで、基部を振動腕よりも厚く形成しかつ振動腕よりも厚くした側の面でパッケージ側に固定することによって、振動腕とパッケージ内面との間に一定の隙間を確保し、小型化に対応した構造が広く知られている(例えば、特許文献1〜3を参照)。
A conventional tuning fork type vibrating piece has a pair of vibrating arms extending from a base portion, and is fixedly supported by the base side in a cantilever manner on the package side. For this reason, when a large impact or vibration is applied to the tuning fork type vibrating piece, the tip of the vibrating arm may be bent and contact the inner surface of the package to be damaged, or problems such as oscillation stoppage or frequency fluctuation may occur. In particular, when the tuning fork type resonator element is downsized, it is difficult to stably fix and support the tuning fork type resonator element, and it is not possible to sufficiently cope with downsizing and low profile. Therefore, by forming the base part thicker than the vibrating arm and fixing it to the package side with the side thicker than the vibrating arm, a certain gap is secured between the vibrating arm and the inner surface of the package, and it is compatible with miniaturization. Such a structure is widely known (see, for example,
また、音叉型圧電振動片を基部で接着固定するのではなく、基部から振動腕と平行に延出する支持腕を枠状に設け、かつ該支持腕で固定支持する構造のものが知られている(例えば、特許文献4、5を参照)。この音叉型圧電振動片は、長手方向に基部の寸法を短くして小型化を図り、かつ振動腕から支持腕の固定位置までの距離を長くして、振動漏れを抑制することができる。
Also known is a structure in which a tuning fork-type piezoelectric vibrating piece is not bonded and fixed at the base, but a support arm extending in parallel with the vibrating arm from the base is provided in a frame shape and fixed and supported by the support arm. (For example, see
このような支持腕によりパッケージ側に固定支持する音叉型圧電振動片においても、支持腕の厚さを振動腕よりも厚く形成した構造が提案されている(例えば、特許文献5を参照)。この振動片は、振動腕よりも厚い支持腕先端のパーム部をパッケージ内に直接接合することにより、振動腕がパッケージ内面に接触することを防止すると共に、圧電デバイスの低背化を図っている。 Also in the tuning fork type piezoelectric vibrating piece fixedly supported on the package side by such a supporting arm, a structure in which the thickness of the supporting arm is formed thicker than that of the vibrating arm has been proposed (for example, see Patent Document 5). This vibrating piece prevents the vibrating arm from coming into contact with the inner surface of the package by directly joining the palm portion at the tip of the supporting arm thicker than the vibrating arm into the package, and lowers the height of the piezoelectric device. .
一般に音叉型振動片は、フォトリソグラフィ技術を利用して水晶その他の圧電材料のウエハをウエットエッチングすることによって所望の外形形状及び振動腕の溝部を加工し、かつその表面に成膜した電極膜をパターニングすることによって、所望の電極や配線パターンを形成している。例えば、特許文献3記載の音叉型圧電振動片は、水晶ウエハ全体に金属膜及びその上にレジスト膜を形成し、振動片の外形パターンを転写しかつウエットエッチングして振動片の外形を加工し、残存する金属膜及びレジスト膜を除去した後に、水晶ウエハ全体に新たな金属膜及びレジスト膜を形成し、厚さの薄い振動腕のパターンを転写しかつ振動腕を所望の厚さにハーフエッチングし、再び残存する金属膜及びレジスト膜を除去した後に、同様に水晶ウエハ全体に新たに形成した金属膜及びレジスト膜をパターニングし、振動腕の溝部を所望の深さにハーフエッチングして加工する。
Generally, a tuning fork type vibrating piece is formed by processing a desired outer shape and a groove portion of a vibrating arm by wet etching a crystal or other piezoelectric material wafer using a photolithographic technique, and forming an electrode film formed on the surface thereof. By patterning, desired electrodes and wiring patterns are formed. For example, in the tuning fork type piezoelectric vibrating piece described in
しかしながら、上述した音叉型圧電振動片の製造方法は、振動片の外形加工、振動腕の薄肉化、及び振動腕の溝部加工を行う毎に、金属膜及びレジスト膜を形成しかつパターニングして水晶ウエハをウエットエッチングする工程を繰り返す。そのため、工数が多くかつ複雑で、多くの労力及び時間を要するので生産性の向上が図れない。しかも、1つの加工工程を終了する度に金属膜及びレジスト膜を全部剥離するので、次の加工工程で異なるフォトマスクを使用する際にアライメントずれの問題を生じ易い。特に、最初に加工した振動片の外形と、薄肉化する振動腕及びその溝部との間にアライメントずれが生じると、振動片の性能、周波数特性に大きな影響を及ぼす虞がある。 However, the above-described method of manufacturing a tuning-fork type piezoelectric vibrating piece involves forming and patterning a metal film and a resist film each time the outer shape of the vibrating piece, the thinning of the vibrating arm, and the groove processing of the vibrating arm are performed. The process of wet etching the wafer is repeated. For this reason, the man-hours are large and complicated, and a lot of labor and time are required. Therefore, the productivity cannot be improved. In addition, since the metal film and the resist film are all removed every time one processing step is completed, a problem of misalignment tends to occur when a different photomask is used in the next processing step. In particular, if misalignment occurs between the outer shape of the vibrating piece processed first, the vibrating arm and its groove portion to be thinned, the performance and frequency characteristics of the vibrating piece may be greatly affected.
そこで本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、衝撃や振動に対して高い信頼性、安定性を発揮し得るように振動腕とパッケージ等の実装面との間に所定の隙間を確保しつつ、安定して一定の高さに支持し得ると共に、小型化、低背化の要請に対応するために、支持腕の接合部分の厚さを振動腕よりも厚くした音叉型振動片を、従来よりも簡単にかつ高精度に加工し得る製造方法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and its purpose is to mount a vibrating arm, a package, and the like so as to exhibit high reliability and stability against impact and vibration. In order to support a stable and constant height while securing a predetermined gap between the support arm and the vibration arm, the thickness of the joint portion of the support arm can be adjusted to meet the demands for downsizing and low profile. An object of the present invention is to provide a manufacturing method capable of processing a tuning-fork type vibrating piece having a larger thickness more easily and with higher accuracy than before.
本発明の別の目的は、そのように振動腕と実装面との間に所定の隙間を確保しつつ、安定して一定の高さに支持することができ、かつ小型化、低背化の要請に対応し得る音叉型振動片、該振動片を搭載した振動子及びその他の電子デバイスを提供することにある。 Another object of the present invention is that it can be stably supported at a constant height while ensuring a predetermined gap between the vibrating arm and the mounting surface, and can be reduced in size and height. The object is to provide a tuning-fork type vibration piece that can meet the demand, a vibrator on which the vibration piece is mounted, and other electronic devices.
本発明の音叉型振動片の製造方法は、上記目的を達成するためになされたもので、
基部と、基部から延出する対の振動腕と、振動腕に沿って配置されかつ基部に結合された支持部とを備え、支持部が振動腕の厚さよりも厚い接合部分を有する音叉型振動片を製造するために、
ウエハの一方の面に凹所をエッチングして、振動腕と実用上同じ厚さの薄肉部分を形成する過程と、
ウエハの両面に耐蝕膜を形成し、薄肉部分に少なくとも音叉型振動片の振動腕が含まれるように音叉型振動片の外形パターンを耐蝕膜に転写する過程と、
この耐蝕膜を用いてウエハをエッチングすることによって、薄肉部分と一方の面との段差により支持部の接合部分が形成されるように音叉型振動片の外形を加工する過程とを含むことを特徴とする。
The method for manufacturing a tuning-fork type resonator element according to the present invention was made to achieve the above object,
A tuning fork type vibration having a base, a pair of vibrating arms extending from the base, and a support portion disposed along the vibrating arm and coupled to the base, the support portion having a joint portion thicker than the thickness of the vibrating arm To manufacture the pieces,
Etching a recess on one side of the wafer to form a thin part of the same thickness as the vibrating arm,
A process of forming a corrosion-resistant film on both surfaces of the wafer and transferring the outer pattern of the tuning-fork type vibrating piece to the corrosion-resistant film so that at least the vibrating arm of the tuning-fork type vibrating piece is included in the thin portion;
Etching the wafer using the corrosion-resistant film, and processing the outer shape of the tuning-fork type vibration piece so that the joint portion of the support portion is formed by the step between the thin portion and one surface. And
このように支持部の接合部分を振動腕の厚さよりも厚く形成するために、ウエハの一方の面をエッチングして薄肉部分を形成した後に音叉型振動片の外形を加工するので、従来のように音叉型振動片の外形加工後に支持部の接合部分以外の部分をエッチングして薄肉化する場合よりも、簡単にかつ高精度に加工を行うことができる。 Thus, in order to form the joint portion of the support portion thicker than the thickness of the vibrating arm, the outer shape of the tuning fork type vibrating piece is processed after forming one thin portion by etching one surface of the wafer. In addition, it is possible to perform processing more easily and with higher accuracy than when the tuning fork type vibrating piece is processed to be thin after etching the portions other than the joint portion of the support portion.
このように製造した音叉型振動片は、支持部の接合部分をウエハの段差が設けられている側の面でパッケージ等の実装面のマウント電極に直接接着することによって、従来のような電極パッドをマウント電極上に設けることなく、振動腕と実装面との間に所定の隙間を画定しつつ、概ね一定の高さ位置に安定して支持することができる。従って、使用時に振動腕の先端が実装面に接触又は衝突して破損したり、発振が阻害されたり、周波数が変動する等の問題を生じる虞が解消され、優れた耐衝撃性、高い安定性及び信頼性が確保されると共に、音叉型振動片を搭載した振動子、発振器等の電子デバイスを小型化、低背化することができる。 The tuning fork type resonator element manufactured in this way is obtained by directly bonding the joint portion of the support portion to the mount electrode on the mounting surface of the package or the like on the surface on the side where the step of the wafer is provided. Without being provided on the mount electrode, a predetermined gap can be defined between the vibrating arm and the mounting surface, and can be stably supported at a substantially constant height position. This eliminates the possibility of problems such as breakage of the tip of the vibrating arm that contacts or collides with the mounting surface, obstruction of oscillation, or fluctuation in frequency during use, and excellent impact resistance and high stability. In addition, reliability and reliability can be ensured, and electronic devices such as vibrators and oscillators equipped with tuning fork type resonator elements can be reduced in size and height.
或る実施例では、音叉型振動片が振動腕の表面にその延長方向に沿って溝部を有し、音叉型振動片の外形加工過程の後に、音叉型振動片の外形パターンを転写した耐蝕膜に溝部の開口パターンを転写し、該耐蝕膜を用いてウエハをエッチングすることによって、振動腕の溝部を形成する過程を更に含むことができる。これにより、同じ耐蝕膜を用いてウエハに音叉型振動片の外形と振動腕の溝部とを加工することができ、工数を減らして生産性の向上を図ることができる。 In one embodiment, the tuning fork type vibrating piece has a groove on the surface of the vibrating arm along its extending direction, and the outer pattern of the tuning fork type vibrating piece is transferred to the corrosion resistant film after transferring the outer shape pattern of the tuning fork type vibrating piece. The method may further include forming a groove portion of the vibrating arm by transferring the opening pattern of the groove portion and etching the wafer using the corrosion-resistant film. Accordingly, the outer shape of the tuning fork type vibrating piece and the groove portion of the vibrating arm can be processed on the wafer using the same corrosion-resistant film, and man-hours can be reduced and productivity can be improved.
更にこの場合には、音叉型振動片の外形を加工する過程の前に、音叉型振動片の外形パターンを転写した耐蝕膜及びウエハの上にフォトレジスト膜を形成し、フォトレジスト膜に音叉型振動片の外形パターン及び溝部の開口パターンを形成する過程を更に含み、音叉型振動片の外形を加工する過程の後に、フォトレジスト膜を用いて耐蝕膜に溝部の開口パターンを転写することができる。これにより、ウエハに音叉型振動片の外形と溝部とを高精度に位置合わせして加工することができる。 Further, in this case, before the process of processing the outer shape of the tuning fork type vibrating piece, a photoresist film is formed on the corrosion-resistant film and wafer on which the outer shape pattern of the tuning fork type vibrating piece is transferred, and the tuning fork type is formed on the photoresist film. The method further includes a step of forming an outer pattern of the vibrating piece and an opening pattern of the groove, and after the step of processing the outer shape of the tuning fork type vibrating piece, the opening pattern of the groove can be transferred to the corrosion-resistant film using a photoresist film. . As a result, the outer shape and the groove of the tuning fork type vibrating piece can be aligned and processed on the wafer with high accuracy.
また、或る実施例では、少なくとも振動腕の外形に対応する部分の外側に余白部分を含むように、薄肉部分を形成することができる。これによって、ウエハの薄肉部分を画定する凹所内に耐蝕膜及び該耐蝕膜をパターニングするためのフォトレジスト膜を、少なくとも振動腕を含む振動片の外形形状より外側の領域まで平坦に一様な厚さで形成し、高精度にパターニングすることができる。しかも、次の外形加工工程において、フォトマスクを薄肉部分に高精度に位置合わせする必要が無い。従って、少なくとも振動腕を含む振動片の外形を簡単に高精度に加工することができる。 In some embodiments, the thin portion can be formed so as to include a blank portion at least outside the portion corresponding to the outer shape of the vibrating arm. As a result, the corrosion-resistant film and the photoresist film for patterning the corrosion-resistant film in the recess that defines the thin portion of the wafer are flatly and uniformly thickened to a region outside the outer shape of the vibrating piece including at least the vibrating arm. It can be formed and patterned with high accuracy. In addition, it is not necessary to align the photomask with a thin portion with high accuracy in the next outer shape processing step. Therefore, the outer shape of the vibrating piece including at least the vibrating arm can be easily processed with high accuracy.
本発明の音叉型振動片は、上述した本発明の方法により製造されることによって、支持部の接合部分を段差が設けられている側の面でパッケージ等の実装面のマウント電極に直接接着することによって、振動腕と実装面との間に所定の隙間を画定しつつ、概ね一定の高さ位置に安定して支持される。これにより、使用時に振動腕の先端の実装面との接触又は衝突による破損や、発振停止又は周波数変動等の問題を生じる虞を解消できると共に、振動子や発振器等の他の電子デバイスに搭載した場合に、小型化、低背化が可能で、耐衝撃性に優れた高い安定性、信頼性を実現することができる。 The tuning fork type resonator element of the present invention is manufactured by the above-described method of the present invention, whereby the joint portion of the support portion is directly bonded to the mount electrode on the mounting surface of the package or the like on the surface where the step is provided. As a result, a predetermined gap is defined between the vibrating arm and the mounting surface, and is stably supported at a substantially constant height position. This eliminates the possibility of problems such as damage due to contact or collision with the mounting surface at the tip of the vibrating arm, oscillation stop, or frequency fluctuation during use, and is mounted on other electronic devices such as vibrators and oscillators. In this case, it is possible to reduce the size and height, and to achieve high stability and reliability excellent in impact resistance.
また本発明の振動子は、上述した本発明の音叉型振動片と、該音叉型振動片を収容するためのパッケージとを備え、音叉型振動片が、その支持部の厚肉部分の段差が設けられている側の面においてパッケージ内部のマウント電極に直接固定して支持されていることを特徴とする。これにより、小型化、低背化が可能で、耐衝撃性に優れた高い安定性、信頼性の振動子が提供される。 The vibrator of the present invention includes the above-described tuning fork type vibrating piece of the present invention and a package for housing the tuning fork type vibrating piece. It is characterized in that the surface on the side provided is fixed and supported directly on the mount electrode inside the package. As a result, it is possible to reduce the size and height of the vibrator, and to provide a highly stable and reliable vibrator having excellent impact resistance.
更に本発明の電子デバイスは、上述した本発明の音叉型振動片と、該音叉型振動片を収容するためのパッケージとを備え、音叉型振動片が、その支持部の厚肉部分の段差が設けられている側の面においてパッケージ内部のマウント電極に直接固定して支持されていることを特徴とする。これにより、小型化、低背化が可能で、耐衝撃性に優れた高い安定性、信頼性の発振器、その他の様々な電子デバイスが提供される。 Furthermore, an electronic device of the present invention includes the above-described tuning fork type vibrating piece of the present invention and a package for accommodating the tuning fork type vibrating piece, and the tuning fork type vibrating piece has a step in a thick portion of the support portion. It is characterized in that the surface on the side provided is fixed and supported directly on the mount electrode inside the package. As a result, it is possible to reduce the size and height of the device, and to provide a highly stable and reliable oscillator excellent in impact resistance, and various other electronic devices.
以下に、添付図面を参照しつつ、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。尚、添付図面において、同一又は類似の構成要素には同一又は類似の参照符号を付して示す。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the accompanying drawings, the same or similar components are denoted by the same or similar reference numerals.
図1(A)(B)は、本発明を適用した音叉型圧電振動片を搭載した圧電振動子の実施例を概略的に示している。本実施例の圧電振動子1は、音叉型圧電振動片2と、該圧電振動片を収容するためのパッケージ3とを備える。パッケージ3は、例えばセラミック材料からなる矩形箱型のベース4と、例えば透明なガラス薄板又は金属薄板で形成されるリッド5とから構成される。リッド5は、ベース4の上端に接合されて該ベースの内部を気密封止する。
1A and 1B schematically show an embodiment of a piezoelectric vibrator on which a tuning fork type piezoelectric vibrating piece to which the present invention is applied is mounted. The
音叉型圧電振動片2は、例えば水晶等の圧電材料で一体に形成され、基部6と、1対の振動腕7と、1対の支持腕8とを有する。各振動腕7は、基部6の一方の端部から互いに平行に延出している。振動腕7の表裏主面には、それぞれその延長方向即ち長手方向に沿って溝部9が形成されている。溝部9は、圧電振動片2の小型化に伴う面外振動を抑制するために、タイバー10と称する幅方向の仕切壁によって前記長手方向に2つの溝部分に分割されている。振動腕7には、図示していないが、溝部9の内面を含む表裏主面及び両側面に、該振動腕を屈曲振動させるためにそれぞれ励振電極が形成されている。
The tuning fork type
各支持腕8は、振動腕7の幅方向の両側に該振動腕に沿って配置され、基部6の他方の端部付近に結合されている。支持腕8は、前記基部との結合部分から圧電振動片2の長手方向の中央付近まで延長している。支持腕8の先端には、その厚さが振動腕7及び基部6よりも厚い接合部11が設けられている。接合部11は、支持腕8の一方の面に段差12を設けることによって形成されている。更に接合部11の表面には、前記励振電極から引き出した接続電極13が設けられている。
Each
別の実施例では、段差12を設ける位置によって、支持腕8の全体を厚肉の接合部11に形成したり、前記基部との結合部分との間に更に段差を設けて厚肉の接合部を追加することもできる。また、接合部11は、少なくとも振動腕7の厚さよりも厚くなるように設ければ良く、基部2の一部を含むように形成することもできる。
In another embodiment, depending on the position where the
また、基部6の両側部には、前記振動腕からの振動漏れを抑制するために、支持腕8の結合部分と前記一方の端部との間に切欠き部14が設けられている。更に振動腕7の先端には、金属膜を被着した錘部15が設けられている。
Moreover, in order to suppress vibration leakage from the vibrating arm,
図1(B)に示すように、パッケージ3のベース4には、その内部に画定される空所の底面にマウント電極16が形成されている。マウント電極16は、セラミック材料のベース4底面をメタライズすることによって形成することができる。圧電振動片2は、段差12を設けた面を下向きにして即ちベース4底面に向けて、支持腕8の接合部11をマウント電極16に導電性接着剤で接着することにより直接固定支持されている。
As shown in FIG. 1B, the
本実施例によれば、このように圧電振動片2をパッケージ3に実装することによって、従来のような電極パッドをマウンド電極上に設けなくても、振動腕7とベース4底面との間に、接合部11と前記振動腕との厚さの差以上の隙間が確保される。各支持腕8は、接合部11をマウント電極16に直接固定することによって、左右でばらつきを生じることなく安定して略同じ高さに支持される。これにより、使用時に振動腕7の先端がベース4底面に接触又は衝突してその励振を阻害したり、周波数を変動させたり、破損する等の問題が生じる虞を解消することができる。更に、ベース4底面のマウンド電極上に電極パッドを設けない分だけ、ベース4を即ちパッケージ3を低背化することができる。
According to the present embodiment, by mounting the piezoelectric vibrating
本実施例では、厚肉の接合部11を画定するための段差12が、ベース4底面にマウントする側の面にのみ設けられている。これによって、リッド5が透明なガラス薄板からなる場合は、パッケージ3内に封止した圧電振動片2の振動腕先端の錘部15に向けて、リッド5の外側からレーザー光を照射して行う周波数の微調整を良好に行うことができる。しかしながら、別の実施例では、前記支持腕の段差12を両面に設けることによって、厚肉の接合部11を形成することもできる。
In this embodiment, the
図1の音叉型圧電振動片2は、従来のフォトリソグラフィ技術を利用した本発明の方法によって製造することができる。図2は、本発明による音叉型振動片の製造方法の実施例を工程順に示すフロー図である。本実施例では、水晶ウエハを使用するが、他の圧電材料からなるウエハを使用することができる。
The tuning fork type
最初に、水晶ウエハの一方の面に薄肉部分を形成する(ステップS1)。図3は、ステップ1の加工を具体的に、図1(A)のI−I線と同じ断面位置で工程順に示している。先ず、水晶ウエハ21の両面全面に耐蝕膜22を形成し、かつその上にフォトレジスト膜23をスピンコート等によりウエハ全面に形成する(図3(A))。耐蝕膜22は、水晶との密着性に優れたCr、Ni、Al,Ti等の下地膜と、水晶用エッチング液に対する耐蝕性に優れたAu膜とを、それぞれスパッタリング又は蒸着で積層した2層構造で構成される。
First, a thin portion is formed on one surface of the quartz wafer (step S1). FIG. 3 specifically shows the processing in
水晶ウエハ21の一方の面側に第1フォトマスク24を配置し、該一方の面のフォトレジスト膜23を露光してパターニングする(図3(B))。パターニングしたフォトレジスト層23から露出した耐蝕膜22をエッチングして、ウエハ21の前記一方の面を露出させる(図3(C))。露出したウエハ表面をエッチングして所望の一定深さの凹所を加工することによって、所望の振動腕7の厚さと実用上同じ厚さの薄肉部分25をウエハ21に形成する(図3(D))。
A
薄肉部分25は、図4に平面視するように、圧電振動片2の外形形状に対応する部分2´から接合部11に対応する部分11´を除いた部分を全部含み、かつその外側に拡大した余白部分を含むように加工する。別の実施例では、少なくとも圧電振動片2の振動腕7に対応する部分の外側に拡大した余白部分を含むように、薄肉部分25を加工することができる。
As shown in a plan view in FIG. 4, the thin-
次に、水晶ウエハ21の両面に耐蝕膜を形成して圧電振動片2の外形パターンを転写する(ステップS2)。図5は、ステップ2の加工を具体的に、図3に連続して同じ断面位置で工程順に示している。先ず、水晶ウエハ21の両面から残存するフォトレジスト膜23及び耐蝕膜22を除去し(図5(A))、薄肉部分25を含む水晶ウエハ21の両面全面に新たな耐蝕膜26及びその上にフォトレジスト膜27を形成する(図5(B))。薄肉部分25の耐蝕膜26及びフォトレジスト膜27は、圧電振動片2の外形形状より外側の領域まで平坦に一様な厚さで形成される。
Next, an anti-corrosion film is formed on both surfaces of the
圧電振動片2の外形形状に対応するマスクパターンを有する第2フォトマスク28を水晶ウエハ21の両面側にそれぞれ配置し、両面のフォトレジスト膜27を同時に露光してパターニングする(図5(C))。第2フォトマスク28は、薄肉部分25に圧電振動片2の外形形状に対して余白部分が設けられているので、該薄肉部分に高精度に位置合わせする必要が無い。
A
露出した耐蝕膜26をエッチングして圧電振動片2の外形形状を転写し、ウエハ21の両面を露出させる(図5(D))。このとき、水晶ウエハ21の薄肉部分25を形成した前記一方の面側は、露光光を薄肉部分25の深さに焦点を合わせて照射する。これにより、薄肉部分25の耐蝕膜26に圧電振動片2の外形形状を高精度に転写することができる。また、第2フォトマスク28を通して露光する際に、フォトレジスト膜27にアライメントマークをパターニングし、耐蝕膜26にアライメントマークを形成する。
The exposed corrosion-
他方、耐蝕膜26の接合部11に対応する部分11´は、圧電振動片2の外形形状に対応する他の部分よりも、露光光の焦点位置が薄肉部分25の深さ分だけずれるので、それだけパターン転写精度が低下する。しかしながら、振動腕7の接合部11は、その加工及び平面寸法精度が圧電振動片2の共振周波数及び周波数特性に影響することはないので、パターン転写精度が低くても、何ら問題を生じない。
On the other hand, in the
次に、水晶ウエハ21の両面にフォトレジスト膜を形成して圧電振動片2の外形パターン及び溝部9の開口パターンを形成する(ステップS3)。図7は、ステップS3の加工を具体的に、図5に連続して同じ断面位置で工程順に示している。先ず、水晶ウエハ21の両面から残存するフォトレジスト膜27を除去し(図7(A))、耐蝕膜26を残したまま、水晶ウエハ21の両面全面に新たなフォトレジスト膜29を形成する(図7(B))。
Next, a photoresist film is formed on both surfaces of the
圧電振動片2の外形形状及び溝部9の開口形状に対応するマスクパターンを有する第3フォトマスク30を水晶ウエハ21の両面側にそれぞれ配置し、両面のフォトレジスト膜29を同時に露光してパターニングする(図7(C))。第3フォトマスク30は、ステップ2において耐蝕膜26に形成した前記アライメントマークを用いて位置合わせする。従って、フォトレジスト膜29には、圧電振動片2の外形パターンが、先にパターニングした耐蝕膜26に合わせて正確に形成される。更に、圧電振動片2の振動腕7に対応する部分に形成された耐蝕膜26上のフォトレジスト膜29には、同様に溝部9の開口パターンが前記振動腕の外形パターンに合わせて正確に形成される(図7(D))。
A
次にステップS4において、フォトレジスト膜29から露出する水晶ウエハ21表面をエッチングして、圧電振動片2の外形を加工する(図8(A))。外形加工した振動腕7上のフォトレジスト膜29から露出する耐蝕膜26をエッチングして、溝部9の開口パターンを転写する(ステップS5)。次にステップS6において、振動腕7の表裏両側の水晶露出面をハーフエッチングして、溝部9を所定の深さに加工する(図8(B))。水晶ウエハ21表面に残存するフォトレジスト膜29及び耐蝕膜26を完全に除去すると、図9及び図8(C)に示すように、所望の圧電振動片2の外形及び溝部9の形状を有する振動素子片が水晶ウエハ21に加工される。
Next, in step S4, the surface of the
更にステップS7において、従来の加工方法に従って、前記振動素子片の表面に電極膜をパターニングする。即ち、前記振動素子片の表面全面に電極膜31をスパッタリング又は蒸着等によって成膜する(図8(D))。この電極膜31をフォトエッチングすることによって、前記励振電極、接続電極及び配線等を所望のパターンに形成する。最後に、水晶ウエハ21との連結部32を切断して個片化することによって、音叉型圧電振動片2が完成する。
In step S7, an electrode film is patterned on the surface of the vibrating element piece according to a conventional processing method. That is, the
本発明は、上記実施例に限定されるものでなく、その技術的範囲内で様々な変形又は変更を加えて実施することができる。例えば、本発明の音叉型振動片及びその製造方法は、被加工材料としてウエットエッチング可能である限り、水晶以外の圧電材料、ガラス等の絶縁性材料、単結晶シリコン等の半導体材料等、ウエットエッチングに対して等方性を示すものも含めて、各種電子部品に使用されている様々な材料を使用することができる。また、被加工材料は基板以外の様々な形態であってもよい。更に上記実施例では、水晶ウエハ表面の耐蝕膜を2層構造の金属膜で形成したが、圧電基板に対する密着性と耐エッチング性とを有する金属材料であれば、単層の金属膜で形成することもできる。更に本発明の音叉型振動片は、振動子以外の発振器等の様々な電子デバイスにも搭載して使用することができる。 The present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented with various modifications or changes within the technical scope thereof. For example, the tuning-fork type resonator element and the manufacturing method thereof according to the present invention are wet-etched as a material to be processed as long as wet-etching is possible. Various materials used for various electronic components can be used, including those that are isotropic. Further, the material to be processed may be in various forms other than the substrate. Further, in the above embodiment, the corrosion-resistant film on the surface of the quartz wafer is formed by a metal film having a two-layer structure. However, if the metal material has adhesion to the piezoelectric substrate and etching resistance, it is formed by a single-layer metal film. You can also. Furthermore, the tuning fork type resonator element of the present invention can be used by being mounted on various electronic devices such as an oscillator other than the vibrator.
1…圧電振動子、2…音叉型圧電振動片、3…パッケージ、4…ベース、5…リッド、6…基部、7…振動腕、8…支持腕、9…溝部、10…タイバー、11…接合部、12…段差、13…接続電極、14…切欠き部、15…錘部、16…マウント電極、21…水晶ウエハ、22,26…耐蝕膜、23,27,29…フォトレジスト膜、24…第1フォトマスク、25…薄肉部分、28…第2フォトマスク、30…第3フォトマスク、31…電極膜、32…連結部。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
ウエハの一方の面に凹所をエッチングして、前記振動腕と実用上同じ厚さの薄肉部分を形成する過程と、
前記ウエハの両面に耐蝕膜を形成し、前記薄肉部分に少なくとも前記音叉型振動片の前記振動腕が含まれるように前記音叉型振動片の外形パターンを前記耐蝕膜に転写する過程と、
前記耐蝕膜を用いて前記ウエハをエッチングすることによって、前記薄肉部分と前記一方の面との段差により前記支持部の前記接合部分が形成されるように前記音叉型振動片の外形を加工する過程とを含むことを特徴とする音叉型振動片の製造方法。 A base, a pair of resonating arms extending from the base, and a support disposed along the resonating arm and coupled to the base, wherein the support is thicker than the thickness of the resonating arm In order to manufacture a tuning fork type vibrating piece having a part,
Etching a recess on one side of the wafer to form a thin portion of the same thickness as the vibrating arm in practice,
Forming a corrosion-resistant film on both surfaces of the wafer, and transferring an outer pattern of the tuning-fork type vibrating piece to the corrosion-resistant film so that at least the vibrating arm of the tuning-fork type vibrating piece is included in the thin portion;
A process of processing the outer shape of the tuning fork type vibrating piece so that the joining portion of the support portion is formed by a step between the thin portion and the one surface by etching the wafer using the corrosion-resistant film. A method for manufacturing a tuning-fork type vibrating piece, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011170753A JP2013038483A (en) | 2011-08-04 | 2011-08-04 | Manufacturing method of tuning-fork type vibration piece, tuning-fork type vibration piece, vibrator, and electronic device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011170753A JP2013038483A (en) | 2011-08-04 | 2011-08-04 | Manufacturing method of tuning-fork type vibration piece, tuning-fork type vibration piece, vibrator, and electronic device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013038483A true JP2013038483A (en) | 2013-02-21 |
Family
ID=47887703
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011170753A Withdrawn JP2013038483A (en) | 2011-08-04 | 2011-08-04 | Manufacturing method of tuning-fork type vibration piece, tuning-fork type vibration piece, vibrator, and electronic device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013038483A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014179672A (en) * | 2013-03-13 | 2014-09-25 | Sii Crystal Technology Inc | Piezoelectric vibration piece, piezoelectric vibrator, electronic apparatus, and radio clock |
-
2011
- 2011-08-04 JP JP2011170753A patent/JP2013038483A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014179672A (en) * | 2013-03-13 | 2014-09-25 | Sii Crystal Technology Inc | Piezoelectric vibration piece, piezoelectric vibrator, electronic apparatus, and radio clock |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4714770B2 (en) | Tuning fork type piezoelectric vibrating piece and method for manufacturing tuning fork type piezoelectric vibrating piece | |
JP5912557B2 (en) | Tuning fork type piezoelectric vibrating piece and piezoelectric device | |
JP5123962B2 (en) | Tuning fork type piezoelectric vibrating piece, piezoelectric frame, piezoelectric device, tuning fork type piezoelectric vibrating piece, and method for manufacturing piezoelectric frame | |
US7982374B2 (en) | Piezoelectric vibrating piece with extended supporting arms | |
JP5085682B2 (en) | Piezoelectric device | |
JP5534828B2 (en) | Tuning fork type bending crystal resonator element | |
JP2004007428A (en) | Tuning fork piezoelectric vibration chip, manufacturing method thereof, and piezoelectric device | |
JP5085681B2 (en) | Piezoelectric vibrating piece, piezoelectric device, and method of manufacturing piezoelectric vibrating piece | |
JP5520618B2 (en) | Tuning fork type bending crystal resonator element | |
JP5059387B2 (en) | Tuning fork type piezoelectric resonator element, piezoelectric device, and tuning fork type piezoelectric resonator element | |
JP2005151423A (en) | Piezoelectric vibration chip and piezoelectric device and method of manufacturing them, and mobile telephone apparatus using piezoelectric device, and electronic apparatus using piezoelectric device | |
JP3844213B2 (en) | Method for manufacturing piezoelectric vibrating piece, photomask, piezoelectric vibrating piece, and piezoelectric device | |
JP5272651B2 (en) | Manufacturing method of vibrating piece | |
JP2011211452A (en) | Method of manufacturing tuning fork type crystal vibration chip, crystal device | |
JP2008219827A (en) | Piezoelectric vibration chip and piezoelectric device | |
JP4102839B2 (en) | Tuning fork type crystal vibrating piece manufacturing method, crystal vibrating device manufacturing method, tuning fork type crystal vibrating piece and crystal vibrating device | |
JP5584728B2 (en) | Tuning fork type piezoelectric vibrating piece and vibrating device | |
JP2009152988A (en) | Piezoelectric vibration chip, piezoelectric device and manufacturing methods for them | |
JP2008131486A (en) | Process for producing tuning fork type crystal vibration chip and process for fabricating crystal oscillating device, and tuning fork type crystal vibration chip and crystal oscillating device | |
JP5154977B2 (en) | Piezoelectric vibrating piece, piezoelectric device, and tuning fork type piezoelectric vibrator frequency adjusting method | |
JP5465041B2 (en) | Tuning fork type bending crystal resonator element | |
JP2013038483A (en) | Manufacturing method of tuning-fork type vibration piece, tuning-fork type vibration piece, vibrator, and electronic device | |
JP2010283805A (en) | Manufacturing method of manufacturing tuning fork type piezoelectric vibration piece, tuning fork type piezoelectric vibration piece, and piezoelectric vibration device | |
JP2009152989A (en) | Piezoelectric vibration chip and piezoelectric device | |
JP2008098748A (en) | Tuning fork type piezoelectric vibrator, piezoelectric vibrating device and piezoelectric oscillator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140717 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20150107 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150630 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150707 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20150817 |