JP2003110388A - Piezoelectric vibrating element, method of manufacturing the same, and piezoelectric device - Google Patents
Piezoelectric vibrating element, method of manufacturing the same, and piezoelectric deviceInfo
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- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ウエットエッチングにより水晶片に凹形状を
形成するエッチング加工する時、同時に水晶片の輪郭を
形成すると、凹形状の形成と輪郭の形成の条件が異なり
最適化が困難であり、凹形状に加工した底の主面の表面
粗さが悪く、エッチング用液の汚染度が倍増しエッチン
グ速度の管理も困難となる。また、個々の水晶片に貫通
した領域を作る必要から、水晶片の取れ数が少なく、フ
ォトリソ技術で形成する電極の寸法精度も悪くなる。ま
た、特性の安定化のための副振動軽減を、生産性を考慮
して行う必要がある。
【解決手段】ウエハーにエッチング加工で凹形状を複数
個同時に形成し、その後切断加工し複数個の水晶片に分
離する。さらに、エッチング加工では後に切断加工する
付近を同時にエッチング加工し面取りを行う。
(57) [Problem] To perform an etching process to form a concave shape on a crystal blank by wet etching, and simultaneously form a contour of the crystal blank, the conditions for forming the concave shape and the contour are different, and optimization is difficult. The surface roughness of the main surface of the bottom processed into a concave shape is poor, the degree of contamination of the etching solution is doubled, and it becomes difficult to control the etching rate. In addition, since it is necessary to form a region penetrating through each crystal blank, the number of crystal blanks to be removed is small, and the dimensional accuracy of an electrode formed by the photolithography technique is deteriorated. In addition, it is necessary to reduce the sub-vibration for stabilizing the characteristics in consideration of productivity. A plurality of concave shapes are simultaneously formed on a wafer by etching, and then cut to separate into a plurality of quartz pieces. Further, in the etching process, the vicinity of the later cutting process is simultaneously etched and chamfered.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本出願は、主にテレビなど民
生品や、コンピュータなどのクロックや、無線通信や光
通信などの高速、大容量通信に使用される周波数発生源
や、物質を感知したり、圧力や加速度などを感知するセ
ンサーなど圧電性を利用する圧電デバイスに関するもの
である。特に100MHz以上の基本波で発振する板厚
の薄い水晶振動子などで、副振動などの不要な振動を極
力主振動へ影響させないようした圧電振動素子と、この
圧電振動素子を大量に精度よく製造する製造方法、およ
びこの圧電振動素子を利用した圧電デバイスに関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present application mainly detects consumer products such as televisions, clocks for computers, frequency sources used for high-speed and large-capacity communication such as wireless communication and optical communication, and substances. The present invention also relates to a piezoelectric device that uses piezoelectricity, such as a sensor that detects pressure or acceleration. In particular, with a thin crystal oscillator that oscillates at a fundamental wave of 100 MHz or more, a piezoelectric vibrating element that prevents unwanted vibration such as sub-vibration from affecting the main vibration as much as possible, and a large amount of this piezoelectric vibrating element is manufactured accurately. And a piezoelectric device using the piezoelectric vibrating element.
【0002】[0002]
【従来の技術】水晶振動子は、通信機器にとって基準周
波数を供給する重要な部品である。近年、高速、大容量
通信用機器の登場により各機器の高周波化が進み、同時
に共振周波数を直接高くし、ジッタなどノイズを軽減す
る水晶振動子をより多く供給することが求められている
(ELECTRONIC DESIGN March6
0200 p112)。一般的に、PLL回路によるて
い倍で高周波化を実現するより水晶振動子の基本波周波
数も高くするとノイズを抑制しやすい。ATカットなど
の水晶振動子の共振周波数を高くし、VHF帯で取り扱
うには、圧電体が主振動を励振する励振部分の板厚を薄
くするほど高くなるため薄板化が課題となる。2. Description of the Related Art A crystal oscillator is an important component for supplying a reference frequency to communication equipment. In recent years, with the advent of high-speed, large-capacity communication equipment, the frequency of each equipment has increased, and at the same time, it has been required to supply more crystal resonators that directly increase the resonance frequency and reduce noise such as jitter (ELECTRONIC). DESIGN March6
0200 p112). Generally, it is easier to suppress noise if the fundamental frequency of the crystal unit is higher than that when a PLL circuit realizes a higher frequency. In order to increase the resonance frequency of a crystal unit such as AT-cut and handle it in the VHF band, the plate thickness becomes higher as the plate thickness of the excitation portion where the piezoelectric body excites the main vibration becomes thinner.
【0003】特に電気的特性の安定性が問われる周波数
発生源として利用する場合、高周波化を進めて基本波振
動の共振周波数が100MHz以上にもなると、水晶板
の板厚は約17μm以下の薄板となる。このため、加速
度や衝撃など外的衝撃の影響で共振周波数が変動した
り、製造時のハンドリングが悪いなど、水晶振動子の高
周波化は各種の薄板の弊害を生じる。一般的な水晶振動
子は平板形であり、フラットな水晶片を使用する。フラ
ットとは、一方の主面と他方の主面がほぼ並行で、全面
わたり一定の板厚である板状の形状の水晶片をいう。薄
板とすることによる弊害を回避すべく、平板形の欠点を
補ない、通常の平板形水晶片の外周に、より板厚の厚い
枠部を有するようにして、断面で見て凹形状の水晶片を
利用する凹形水晶振動素子がすでに発明されている。本
明細書では、凹形水晶片の板厚が薄い部分を薄板部とい
う。凹形水晶振動素子は、丸形をはじめ、四角形のもの
など1970年代から内外で発表されている(米国特許
公報 第3,694,677号)。また、凹形水晶振動素
子の振動モードなども中澤らにより研究されてきた(信
学技報 US76−16,7 昭和51年)さらに、Q
値を向上するために凹形水晶片の表面にコンベックス形
状を形成し、周波数温度特性について研究している(電
気学会論文誌 昭和57−2 p59)。外的衝撃の影
響を受けるこの薄板を利用すると、低周波で板厚の厚い
圧電振動素子より敏感に電極表面の重量変化を感じるこ
とからガス検知用など微量変化を検出したり、重量点の
変位による加速度測定などの高性能センサーとして使用
する用途もある。In particular, when it is used as a frequency generation source in which the stability of electrical characteristics is required, when the resonance frequency of fundamental wave vibration reaches 100 MHz or more due to the advance of high frequency, the thickness of the quartz plate is about 17 μm or less. Becomes Therefore, the resonance frequency fluctuates due to the influence of external shock such as acceleration and shock, and the handling at the time of manufacturing is bad. A general crystal oscillator is a flat plate type, and a flat crystal piece is used. The flat means a plate-shaped crystal piece in which one main surface and the other main surface are substantially parallel to each other and have a constant plate thickness over the entire surface. In order to avoid the adverse effects of using a thin plate, a flat plate-shaped crystal piece is provided with a thicker frame portion on the outer periphery of a normal flat plate-shaped crystal piece, and the crystal has a concave shape when viewed in cross section. A concave quartz vibrating element utilizing a piece has already been invented. In the present specification, the thin plate portion of the concave crystal piece is referred to as a thin plate portion. Concave quartz crystal vibrating elements such as round ones and square ones have been announced in and out of the 1970s (US Pat. No. 3,694,677). In addition, the vibration mode of the concave quartz crystal vibrating element has been studied by Nakazawa et al. (Science and Technical Bulletin US76-16,7, 1976).
In order to improve the value, a convex shape is formed on the surface of the concave quartz piece, and the frequency temperature characteristic is studied (The Institute of Electrical Engineers of Japan, Showa 57-2, p59). When this thin plate that is affected by external shock is used, the change in weight on the electrode surface is felt more sensitively than the piezoelectric vibrating element with a low thickness at low frequencies, so a minute change such as for gas detection can be detected or the displacement of the weight point can be detected. There is also an application to use as a high performance sensor for acceleration measurement.
【0004】近年、研削加工や研磨加工などの技術力向
上により、薄い板厚の平板形の圧電体片をハンドリング
する技術、保持器に固定する技術などが各種要素技術の
進展により向上され、ある一定の板厚であるならば、薄
板の弊害を解決して平板形が利用されている。10μm
ほどの薄い平板の水晶片をバンプで実装したり、SMD
パッケージに実装して表面実装型水晶振動子とするもの
も考案されている。同じ外形寸法の水晶振動素子では、
凹形より平板形が次のような有利な場合がある。電圧制
御水晶発振器(以下、VCXO)などのために容量比な
どを小さくし、周波数の可変幅を大きくするために、電
極の面積が重要な設計パラメータとなる場合、加圧セン
サーなどの圧電デバイスでは電極を大きくした方が電荷
を拾いやすく、つまり感度を得るために電極を大きくし
たり、電極を各種形状にするために大きな面積を必要と
する場合、さらに板厚に対して広い主面の面積を取りた
い場合などである。[0004] In recent years, with the improvement of technical capabilities such as grinding and polishing, a technique for handling a thin plate-shaped piezoelectric piece and a technique for fixing it to a cage have been improved by the progress of various elemental technologies. If the plate thickness is constant, the problem of thin plate is solved and the flat plate type is used. 10 μm
Mount a thin flat crystal piece with bumps, or SMD
A device mounted on a package to form a surface-mounted crystal unit has also been devised. With a crystal vibrating element with the same external dimensions,
The flat plate shape may be more advantageous than the concave shape as follows. When the area of the electrode is an important design parameter in order to reduce the capacitance ratio and increase the variable width of the frequency for a voltage controlled crystal oscillator (VCXO), etc., in piezoelectric devices such as pressure sensors, The larger the electrode, the easier it is to pick up charges, that is, if the electrode is large to obtain sensitivity or needs a large area to have various shapes, the main surface area is wider than the plate thickness. Such as when you want to take.
【0005】本明細書の主面の一部の板厚を薄くした薄
板部と、前記一部を除く板厚の厚い枠部とからなる圧電
体片とは凹形圧電体片であり、逆メサ形ともいう。本明
細書では主面の一部の板厚を薄くすることを凹形状を形
成するという。凹形状の板厚の薄い部分を薄板部、板厚
の厚い部分を枠部と呼ぶ。凹形状の形成は底の薄板部の
板厚を制御する必要があることから、大量生産すること
が一般的に困難である。また、現在一般的に表面実装型
水晶振動子または水晶発振器に広く搭載されているのは
板厚で約35μm以上であるが、平板形の水晶片であ
る。このため、従来の水晶振動子製造で利用されてきた
平板形の水晶片を取り扱うほうが、従来設備の流用など
も容易である。このように、平板形水晶振動子は凹形水
晶振動素子より有利な面も多いが、例えば、今後考えら
れる10μm未満の板厚を有する水晶振動素子などでは
前述の薄板の弊害より凹形水晶片に有利な面も多くな
り、今後は使用する用途によりこれらを使い分ける可能
性が高い。In the present specification, a piezoelectric piece composed of a thin plate part of which a part of the main surface has a thin plate thickness and a frame part having a large plate thickness excluding the part is a concave piezoelectric piece, and the reverse. Also called a mesa shape. In this specification, reducing the plate thickness of a part of the main surface is referred to as forming a concave shape. The concave thin plate portion is called a thin plate portion, and the thick plate portion is called a frame portion. Since it is necessary to control the thickness of the thin plate portion at the bottom to form the concave shape, it is generally difficult to mass-produce it. Further, at present, the plate thickness is about 35 μm or more, which is generally mounted on the surface mount type crystal oscillator or the crystal oscillator, but the flat plate type crystal piece. For this reason, it is easier to divert the conventional equipment by handling the flat-plate type crystal piece that has been used in the conventional crystal unit manufacturing. As described above, the flat-plate type crystal resonator has many advantages over the concave-type crystal vibrating element. There are many advantages, and there is a high possibility that they will be used properly depending on the purpose of use.
【0006】凹形水晶片は平坦な主面に凹形状を形成す
る。凹形状の形成は、一般的にフッ化水素酸やフッ化ア
ンモニウムを含むエッチング用液を利用して水晶を溶解
してエッチング加工するウエットエッチングや、CF4
やCHF3やC2H6など反応性のガスを利用して水晶
をエッチング加工するドライエッチングなどの化学的加
工方法や、レーザーや超音波やサンドブラストなどを利
用して衝撃などで加工する物理的加工方法などがある。
ドライエッチングは薄板部の主面の表面粗さを荒らさず
加工できるが500Å/minとエッチング速度が遅く
加工に時間がかかる。物理的加工方法は個々に加工した
り物理的衝撃による亀裂や、加工層が電気的特性の劣化
を招く。ウエットエッチングとは、液体を利用して、水
晶を溶解し加工する方法である。エッチング用液には上
記の他添加剤を混ぜてエッチング速度の安定、表面粗さ
の改善をはかることも有る。大量の水晶片やウエハーを
同時に加工でき生産性に優れ、エッチング速度もATカ
ットの切断面に垂直方向に2μm/分程度と速い。通
常、エッチング用液をテフロン(登録商標)容器に入れ
50度から90度程度にし、これに水晶を浸ける。水晶
を揺動してもよい。板厚を薄くする加工の例としては、
保護膜を主面の全面に形成し、その後板厚を薄くする薄
板部に相当する領域の保護膜を取り除き、エッチング用
液に浸けて保護膜を取り除いた部分が加工され板厚を薄
くし、主面に凹みを形成する。現在は主面に垂直な方向
より見て、薄板部の形状が4角形や円形の凹形水晶振動
子が主に利用されている。本明細書のエッチング加工は
主にウエットエッチングによるウエハーの加工をいう。The concave quartz piece forms a concave shape on a flat main surface. The concave shape is generally formed by wet etching in which a quartz crystal is dissolved and etched using an etching liquid containing hydrofluoric acid or ammonium fluoride, or CF4.
Chemical processing methods such as dry etching that etches quartz using reactive gas such as CHF3 and C2H6, and physical processing methods that uses shock such as laser, ultrasonic wave and sand blast. is there.
Dry etching can be processed without roughening the surface roughness of the main surface of the thin plate portion, but the etching rate is slow at 500 Å / min and processing takes time. The physical processing method causes individual processing, cracks due to physical impact, and deterioration of the electrical characteristics of the processed layer. Wet etching is a method of melting and processing a crystal using a liquid. The etching liquid may be mixed with the above-mentioned other additives to stabilize the etching rate and improve the surface roughness. A large amount of crystal pieces and wafers can be processed at the same time with excellent productivity, and the etching rate is as fast as about 2 μm / min in the direction perpendicular to the AT-cut surface. Usually, the etching liquid is placed in a Teflon (registered trademark) container and the temperature is adjusted to about 50 to 90 degrees, and the crystal is dipped in this. The crystal may be rocked. As an example of processing to reduce the plate thickness,
A protective film is formed on the entire main surface, and then the protective film in the area corresponding to the thin plate portion for thinning the plate thickness is removed, and the portion where the protective film is removed by dipping in the etching liquid is processed to reduce the plate thickness, Form a depression on the main surface. At present, when viewed from the direction perpendicular to the main surface, a concave crystal resonator having a thin plate portion having a square or circular shape is mainly used. The etching process in this specification mainly refers to the process of a wafer by wet etching.
【0007】ウエットエッチングによる水晶片のエッチ
ング加工では、凹形状の形成と同時に通常輪郭も形成す
る。音叉型水晶振動素子では一般的にウエットエッチン
グを利用し、その輪郭を形成している。しかし、輪郭で
の貫通を完全にし寸法精度を確保するために、隣接する
水晶片同士を一定距離で離す必要から、一枚のウエハー
から取る水晶片の数は少なくなる。さらにエッチング加
工後に水晶片がバラバラにならないよう接続部やフレー
ム部を作る必要がありさらに取れる数は少なくなる。ま
た凹形水晶片では、薄板部は一方の主面からのみエッチ
ング加工し、輪郭部は両側の主面からエッチング加工す
る。この時、輪郭の形成は、輪郭寸法のバラツキをなく
すため充分なウエハーの揺動が必要だが、凹形状の形成
は輪郭の形成に最適な揺動を行うと表面が荒れたりす
る。また、ウエットエッチングの液組成や温度などの条
件もそれぞれ異なる。In the etching process of the quartz piece by wet etching, the contour is usually formed at the same time when the concave shape is formed. In the tuning fork type crystal vibrating element, wet etching is generally used to form the contour. However, in order to completely penetrate the contour and ensure dimensional accuracy, it is necessary to separate adjacent crystal pieces from each other at a constant distance, and therefore the number of crystal pieces taken from one wafer is reduced. Furthermore, it is necessary to make the connecting portion and the frame portion so that the crystal pieces do not become disjoined after the etching process, and the number that can be taken becomes smaller. Further, in the concave crystal piece, the thin plate portion is etched only from one main surface, and the contour portion is etched from both main surfaces. At this time, the formation of the contour requires a sufficient rocking of the wafer in order to eliminate the variation in the dimension of the contour, but the formation of the concave shape causes the surface to become rough if the optimum rocking is performed for the formation of the contour. The conditions such as the liquid composition and temperature of wet etching are also different.
【0008】本明細書で、圧電体片とは、結晶軸に対し
てある決められた幾何学的形状・寸法および角度に切断
した結晶片をいう。さらに圧電体片に電極を配して電荷
をかけ振動を得るなど圧電性を利用する素子を圧電振動
素子とよび、圧電振動素子を保持器に封入、つまり密封
して圧電デバイスとして使用する。ATカットやSCカ
ットは電極を少なくとも表裏主面、それぞれに配する。
フィルターなどでは一方の主面に2つ以上の電極を配す
ることもある。圧電デバイスは圧電振動素子を保持器に
入れて封入したもので、振動子や発振器やセンサーや光
学素子などであり、圧電体の結晶には水晶の他にランガ
サイトやニオブ酸リチウムなどの圧電性を示す単結晶が
あげられる。水晶の場合には、圧電体片とは水晶片であ
り、圧電振動素子とは水晶片と水晶片に配した電極で構
成される水晶振動素子であり、圧電デバイスとは、水晶
振動素子を保持器に封入した水晶振動子、水晶発振器ま
たは水晶を利用するセンサー部品や光学用素子などをい
う。In the present specification, the piezoelectric piece means a crystal piece cut into a certain geometrical shape, size and angle with respect to the crystal axis. Further, an element that utilizes piezoelectricity, such as an electrode arranged on a piezoelectric piece to apply an electric charge to obtain vibration, is called a piezoelectric vibrating element, and the piezoelectric vibrating element is enclosed or sealed in a holder to be used as a piezoelectric device. In AT cut and SC cut, electrodes are arranged on at least the front and back main surfaces, respectively.
In a filter or the like, two or more electrodes may be arranged on one main surface. Piezoelectric devices are piezoelectric vibrators that are enclosed in a cage and sealed.They are oscillators, oscillators, sensors, optical elements, etc., and the crystals of the piezoelectric body are piezoelectric crystals such as langasite and lithium niobate in addition to quartz. Is a single crystal. In the case of crystal, the piezoelectric piece is a crystal piece, the piezoelectric vibrating element is a crystal vibrating element composed of a crystal piece and electrodes arranged on the crystal piece, and the piezoelectric device holds the crystal vibrating element. It refers to a crystal unit enclosed in a container, a crystal oscillator, or a sensor component or optical element that uses crystal.
【0009】ATカットの水晶振動子の場合、図11で
示すとおり、利用したい主振動は厚み滑り振動(a)で
主振動として利用するが、屈曲振動(d)、伸長振動
(e)または輪郭すべり振動(f)などの高次の不要な
副振動が存在し、さらにこれら水晶片の輪郭の寸法など
をパラメータとする副振動だけでなく、厚みねじれ振動
モード(b)や、インハーモニックモード(c)などの
基本振動または高次の副振動も発生する。901は電荷
のプラス領域、902は電荷のマイナス領域を示し、図
9中の矢印は変位方向を示す。副振動は、主振動の共振
周波数の近傍に存在すると影響を与え、例えば電極を加
工して周波数調整する時に調整精度を悪くしたり、容量
により共振周波数を可変するのに主振動と結合したり、
温度を変化させると主振動と影響し合い主振動が不連続
に周波数が変動する周波数ジャンプなどをおこし、時に
振動を停止するなどして圧電デバイスの特性を非常に不
安定にする。このため、副振動を減衰させたり、主要振
動の共振周波数から離して結合を少なくするのに、べべ
リング加工やコンベックス加工が一般的になされてい
る。In the case of an AT-cut crystal unit, as shown in FIG. 11, the main vibration to be used is the thickness-shear vibration (a) and is used as the main vibration, but bending vibration (d), extension vibration (e) or contour There are high-order unnecessary secondary vibrations such as sliding vibration (f), and in addition to the secondary vibrations with the dimensions of the contour of these crystal pieces as parameters, the thickness torsional vibration mode (b) and the inharmonic mode ( Basic vibration such as c) or secondary vibration of higher order is also generated. Reference numeral 901 indicates a positive charge region, 902 indicates a negative charge region, and the arrow in FIG. 9 indicates the displacement direction. The sub-vibration has an effect when it exists near the resonance frequency of the main vibration. For example, when adjusting the frequency by processing the electrode, the adjustment accuracy is deteriorated, or it is combined with the main vibration to change the resonance frequency by the capacitance. ,
When the temperature is changed, it affects the main vibration and the main vibration causes a frequency jump in which the frequency changes discontinuously. At times, the vibration is stopped and the characteristics of the piezoelectric device become very unstable. Therefore, in order to damp the secondary vibration or reduce the coupling by separating from the resonance frequency of the main vibration, beveling processing or convex processing is generally performed.
【0010】べべリング加工とは、圧電体片の主面の縁
端を面取りする加工である。通常は斜面研磨し、主面に
対して斜めにする。コンベックス加工とは、表面の形状
を凸レンズ形状にし、片側を凸または両側を凸にするも
のである。水晶振動子などの水晶片の面取りをすると、
屈曲振動や伸長振動や輪郭すべり振動をを減衰し、これ
ら副振動の共振周波数を大きく変えられる。これらによ
り、理想的な厚み滑り振動に近づけられる(岡野庄太郎
著 「水晶周波数制御デバイス」 p64)。厚み滑り振
動の振動変位を電極中央に集中させ縁端における支持損
失を小さくするなどする(滝貞男著 「人工水晶とその
電気的応用」 p101)。これらにより、主振動であ
る厚みすべり振動の特性、特に温度変化により副振動が
主振動に影響するなどが改善されると同時に、圧電デバ
イスとして使用における特性変化を軽減する。本明細書
では面取りした部分面取り部と言い、従来から行われて
きたべべリング加工により面取りしたのと同様な効果を
圧電振動素子に付加する。面取り部の寸法についても十
分検討されてきた。べべリング加工は、研削機械や研磨
機械などの装置を使用して作成され、従来から高性能の
圧電デバイスに対して一定の数量を製造され続けてい
る。だが、べべリング加工は水晶片個々に行うために手
間がかかり大量に製造するのが困難である。また、円形
は加工しやすく、方形は加工しにくいなど水晶片の形状
に加工難度も左右され近年の多様化した水晶片の形状に
対応困難であり、コストも高く低価格化が困難である。The beveling process is a process for chamfering the edges of the main surface of the piezoelectric piece. Normally, the slanted surface is ground and slanted with respect to the main surface. In the convex processing, the surface shape is a convex lens shape and one side is convex or both sides are convex. When chamfering a crystal piece such as a crystal unit,
Flexural vibrations, extensional vibrations, and contour slipping vibrations can be attenuated, and the resonance frequencies of these secondary vibrations can be greatly changed. These make it possible to approach the ideal thickness shear vibration (Shotaro Okano, "Crystal Frequency Control Device" p64). The vibration displacement of the thickness shear vibration is concentrated in the center of the electrode to reduce the support loss at the edge (Sadao Taki, "Synthetic Quartz and Its Electrical Applications," p101). As a result, the characteristics of the thickness-shear vibration, which is the main vibration, in particular, the influence of the sub-vibration on the main vibration due to a temperature change is improved, and at the same time, the characteristic change in use as a piezoelectric device is reduced. In this specification, a chamfered partial chamfered portion is added to the piezoelectric vibrating element, which has the same effect as that obtained by the conventional beveling process. The dimensions of the chamfer have also been thoroughly studied. The beveling process is created by using an apparatus such as a grinding machine or a polishing machine, and has been manufactured in a fixed quantity for high-performance piezoelectric devices. However, since the beveling process is performed individually for each crystal piece, it is troublesome and difficult to mass-produce. Further, the difficulty of processing depends on the shape of the crystal piece, such as the circular shape is easy to process and the square shape is difficult to process, and it is difficult to cope with the diversified crystal shape in recent years, and it is difficult to reduce the cost and cost.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】上述のように、エッチ
ング加工により水晶片を加工するのに、輪郭を形成する
場合、水素片の間に貫通部を設けたり、ハンドリングに
必要な充分な強度のフレーム部を形成するのに面積を取
られるため取れ数が少なく生産性が悪い。また、凹形状
を形成する場合、輪郭の形成と同時におこなうと、ウエ
ットエッチングの条件がそれぞれ異なり最適化が出来な
いことから、加工精度が悪く寸法精度や薄板部の主面の
粗さが悪くなる。さらに、貫通した輪郭をもつ従来のウ
エットエッチングによる水晶片の輪郭の形成では電極を
フォトリソ技術で微細に形成する場合、レジストの凹凸
や水晶片のひずみで位置ズレや寸法精度が悪くなる。ま
た、副振動軽減のため水晶片の面取り加工を行う場合、
水晶片の輪郭形状で加工難度が変化し、また水晶片を個
々に加工が必要など生産性が悪い。また、ダイシングソ
ーなどの切断加工により水晶片を切断するとチッピング
などが起こりやすい。As described above, when a crystal piece is processed by etching, when forming a contour, a penetrating portion is provided between hydrogen pieces, and a sufficient strength required for handling is obtained. Since it takes an area to form the frame part, the number of pieces taken out is small and the productivity is poor. Further, when forming a concave shape, if it is performed simultaneously with the formation of the contour, the wet etching conditions are different and optimization cannot be performed, so the processing accuracy is poor and the dimensional accuracy and the roughness of the main surface of the thin plate portion are poor. . Further, in forming the contour of the crystal piece by the conventional wet etching having a penetrating contour, when the electrodes are finely formed by the photolithography technique, the positional deviation and the dimensional accuracy are deteriorated due to the unevenness of the resist and the distortion of the crystal piece. In addition, when chamfering the crystal piece to reduce secondary vibration,
The difficulty of processing changes depending on the contour shape of the crystal piece, and it is necessary to process each crystal piece individually, resulting in poor productivity. Further, chipping or the like is likely to occur when the crystal piece is cut by a cutting process such as a dicing saw.
【0012】本発明は前記問題点を顧みてなされたもの
で、水晶片の輪郭の寸法精度や主面の表面粗さに優れ、
さらに副振動対策のなされた特性の安定した圧電振動素
子と、これを利用する圧電デバイスを提供することを目
的とする。さらに面取り加工の生産効率性を確保し、前
記のような圧電振動素子の製造方法を提供することを他
の目的とする。The present invention has been made in consideration of the above problems, and is excellent in the dimensional accuracy of the outline of the crystal piece and the surface roughness of the main surface.
It is another object of the present invention to provide a piezoelectric vibrating element having stable characteristics against secondary vibration and a piezoelectric device using the same. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing the piezoelectric vibrating element as described above while ensuring the production efficiency of chamfering.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】主面の一部の板厚を薄く
した薄板部と、前記一部を除く板厚の厚い枠部とからな
る圧電体片と、前記薄板部の両側の主面に配する電極を
有する圧電振動素子において、前記圧電体片は、2個以
上の前記圧電体片を取るウエハーの一部の板厚を、ウエ
ットエッチングとドライエッチングのうちの少なくとも
いずれか一方を利用して薄くなるようエッチング加工し
た後、前記ウエハーをダイシングソーとワイヤソーのう
ちのいずれか一方を利用して切断加工して分離し形成す
る。さらに、前記圧電体片は、前記エッチング加工に
て、前記切断加工で切断する切断領域の付近を同時にエ
ッチング加工し、少なくとも一方の主面の縁端を面取り
した面取り部を有する。[Means for Solving the Problems] A piezoelectric piece composed of a thin plate part having a thin plate part of the main surface, and a frame part having a thick plate part excluding the part, and main parts on both sides of the thin plate part. In a piezoelectric vibrating element having electrodes arranged on a surface, the piezoelectric piece is formed by removing at least one of wet etching and dry etching from a thickness of a part of a wafer on which two or more piezoelectric pieces are taken. The wafer is etched so as to be thin, and then the wafer is cut by using one of a dicing saw and a wire saw to be separated and formed. Further, the piezoelectric piece has a chamfered portion in which at least one main surface is chamfered at the same time by etching the vicinity of a cutting region to be cut by the cutting by the etching.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】(実施例1) 図1は本発明の構成
を示す図である。大容量高速度通信用機器において、よ
り高周波数を発振する圧電デバイスを必要とするが、周
波数発生源に利用するATカット水晶振動子などは高周
波化するには板厚を薄くする必要があり、薄板の弊害を
解決する主面の一部の板厚を薄くした凹形水晶片があ
る。また、ウエットエッチングにより水晶片に凹形状を
形成するなどエッチング加工するのに、同時に輪郭を形
成すると、水素片個々に隙間を設けたりするため取れ数
が少なく生産性が悪い。また、凹形状を形成する条件
と、輪郭の形成の条件が異なり最適化が出来ないために
水晶片の寸法精度が悪く、薄板部の主面の粗さが悪くな
る。また、副振動軽減のためべべリング加工を行う場
合、水晶片を個々に加工が必要など生産性が悪い。本発
明は前記問題点を顧みてなされたもので、寸法精度や主
面の表面粗さに優れ、さらに副振動対策のなされて特性
の安定した圧電振動素子と、その製造方法、及びこれを
利用する圧電デバイスを提供する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (Embodiment 1) FIG. 1 is a diagram showing a configuration of the present invention. Large-capacity high-speed communication equipment requires a piezoelectric device that oscillates a higher frequency, but AT-cut crystal oscillators used as frequency generators need to be thin to increase the frequency. There is a concave quartz piece in which the plate thickness of a part of the main surface that solves the problem of the thin plate is reduced. Further, when etching is performed such as forming a concave shape on the crystal piece by wet etching, but when the contour is formed at the same time, a gap is formed in each hydrogen piece, and the number of hydrogen pieces taken out is small, resulting in poor productivity. Further, since the condition for forming the concave shape and the condition for forming the contour are different and optimization cannot be performed, the dimensional accuracy of the crystal piece is poor and the roughness of the main surface of the thin plate portion is poor. Further, when performing the beveling process to reduce the secondary vibration, it is necessary to process each crystal piece individually, resulting in poor productivity. The present invention has been made in consideration of the above problems, and a piezoelectric vibrating element which is excellent in dimensional accuracy and surface roughness of the main surface and has stable characteristics due to measures against sub-vibration, a method for manufacturing the same, and use thereof Provided is a piezoelectric device.
【0015】図1は、主面2の一部の板厚を薄くした薄
板部4と、前記一部を除く板厚の厚い枠部5とからなる
水晶片1と、薄板部4の両側の主面2、3に配する電極
101、102を有する水晶振動素子である。保持器4
05に封入して水晶振動子、つまり本明細書でいう圧電
デバイスとして使用する。通常は水晶片1を電極と共に
保持し、保持器に封入した物を水晶振動子という(水晶
デバイスの解説と応用日本水晶デバイス工業会1996
年10月)。圧電体片に利用する結晶には他にランガサ
イトやニオブ酸リチウムなどの圧電性を示す単結晶があ
げられ、特に水晶は現在一般的に周波数発生源として利
用されている。ランガサイトは水晶と同様に安定した周
波数発生源として期待されている。図右の矢印は水晶片
1の幾何学的な方位を示す結晶軸を示す。本例はATカ
ットの水晶片1を利用し、Y軸に垂直なYカット水晶片
をX軸回りに回転した位置で切断してえられるため、正
規の軸方向から回転しているためにZ’とY’と表示し
ている。また、矢印の方向を+としている。FIG. 1 shows a quartz plate 1 composed of a thin plate portion 4 in which a part of the main surface 2 has a thin plate thickness, and a frame portion 5 having a thick plate thickness excluding the above part, and both sides of the thin plate part 4. It is a crystal vibrating element having electrodes 101 and 102 arranged on the main surfaces 2 and 3. Cage 4
It is enclosed in No. 05 and used as a crystal oscillator, that is, a piezoelectric device in this specification. Usually, the crystal piece 1 is held together with the electrodes, and the one enclosed in the holder is called a crystal resonator. (Explanation and application of crystal device Japan Crystal Device Industry Association 1996
(October year). Other crystals that can be used for the piezoelectric piece include langasite, lithium niobate, and other single crystals exhibiting piezoelectricity. In particular, quartz is currently generally used as a frequency generation source. Langasite is expected to be a stable frequency source similar to quartz. The arrow on the right side of the figure indicates the crystal axis indicating the geometrical orientation of the crystal blank 1. In this example, since the AT-cut crystal piece 1 is used and the Y-cut crystal piece perpendicular to the Y-axis can be cut at a position rotated around the X-axis, the Z-axis is rotated from the normal axial direction. It is displayed as'and Y '. The direction of the arrow is +.
【0016】図2は水晶片1をZ’軸に垂直な面での断
面図である。図3は図2と同方向から見た水晶片1をウ
エットエッチングによりエッチング加工するのに、水晶
片の外形を決定する保護膜302、303のパターンを
しめす断面図である。図4はウエハー301から圧電デ
バイスを製造するプロセスの概要である。図5は図4を
y’に垂直な方向から見たプロセスの概要である。図6
は従来のウエットエッチングによるエッチング加工のプ
ロセスの概要である。図7は本発明の圧電振動素子に利
用する圧電体片1の例である。図8は本発明の保護膜3
02、303のパターンの例である。図9は面取りしな
い圧電振動素子である。図10は図9の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of the crystal blank 1 taken along a plane perpendicular to the Z'axis. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the pattern of the protective films 302 and 303 that determines the outer shape of the crystal piece when the crystal piece 1 is etched by wet etching as viewed from the same direction as FIG. FIG. 4 is an outline of a process for manufacturing a piezoelectric device from the wafer 301. FIG. 5 is an outline of the process of FIG. 4 viewed from the direction perpendicular to y ′. Figure 6
Is an outline of a conventional etching process by wet etching. FIG. 7 shows an example of the piezoelectric piece 1 used in the piezoelectric vibrating element of the present invention. FIG. 8 shows the protective film 3 of the present invention.
It is an example of patterns of 02 and 303. FIG. 9 shows a piezoelectric vibrating element without chamfering. FIG. 10 is a sectional view of FIG.
【0017】図1と図2を中心に図3〜図10を説明
し、図4により製造プロセスの例を説明する。符号1は
水晶片であり、ATカットのウエハー301をエッチン
グ用液に浸けて凹形状を形成し、このウエハー301を
切断加工して切断面7を形成し輪郭を形成して複数の水
晶片1を分離する。さらに分離した個々の水晶片1をド
ライエッチングにより板厚を薄くして板厚調整して板厚
201の薄板部4を形成したものである。凹形状が水晶
片1のほぼ中央付近にあり、図2で見ると凹形状である
ことがわかる。本明細書での輪郭とは図1のように主面
2に垂直な方向から見た水晶片の輪郭をいう。水晶片1
のカット角はウエハー形成で決定されるが、主にATカ
ットの他にSCカットなどを利用する。SCカットは特
性が高安定の周波数発生源として利用する。ウエハーと
は、一定の板厚の板で、ランバートという結晶板をバン
ドソーやワイヤーソーなどを用いてATカットで切断
し、研磨加工により板厚を薄くし、場合により別種類の
砥粒を使用し研磨し両方の主面2、3を鏡面にする。本
例のウエハー301の板厚は80μm程度である。主面
とは、水晶片1またはウエハー301で最も面積の広い
面を言い、本例ではATカットの切断面と平行な面、図
1ではy’軸に垂直な面である主面2、さらに裏側の主
面3に相当する。また表とは図1でいう正面であり、裏
とは逆側に位置するy’軸に垂直な面であり、表と裏は
本来どちらでもかまわない。つまり、本明細書でいう表
側とは圧電体片の一方の主面であり、裏側とはもう片方
の主面という意味でる。3 to 10 will be mainly described with reference to FIGS. 1 and 2, and an example of the manufacturing process will be described with reference to FIG. Reference numeral 1 is a crystal piece, and an AT-cut wafer 301 is dipped in an etching solution to form a concave shape, and the wafer 301 is cut and processed to form a cut surface 7 to form a contour, thereby forming a plurality of crystal pieces 1. To separate. Further, the separated individual crystal pieces 1 are thinned by dry etching to adjust the thickness to form a thin plate portion 4 having a thickness 201. The concave shape is near the center of the crystal blank 1, and it can be seen from FIG. 2 that the concave shape is present. The contour in this specification means the contour of the crystal piece as seen from the direction perpendicular to the main surface 2 as shown in FIG. Crystal piece 1
The cutting angle of is determined by the wafer formation, but SC cutting or the like is mainly used in addition to AT cutting. SC cut is used as a frequency generation source with highly stable characteristics. A wafer is a plate with a certain thickness, and a crystal plate called Lambert is cut by AT cutting with a band saw or a wire saw, and the thickness is reduced by polishing. In some cases, different types of abrasive grains are used. Polishing is performed so that both main surfaces 2 and 3 are mirror surfaces. The thickness of the wafer 301 of this example is about 80 μm. The main surface means a surface having the largest area on the crystal blank 1 or the wafer 301, and in this example, a surface parallel to the AT-cut surface, a main surface 2 which is a surface perpendicular to the y ′ axis in FIG. It corresponds to the main surface 3 on the back side. Further, the front is the front as shown in FIG. 1, and is a surface that is located on the opposite side to the back and is perpendicular to the y ′ axis, and either the front or the back may be either. That is, the front side in this specification means one main surface of the piezoelectric piece, and the back side means the other main surface.
【0018】2は、主面である。中央付近がへこんで凹
形状を有する。図2のように板厚201は、薄板部4の
周辺より薄く構成されている。板厚とは、主面2と主面
3との距離である。薄板部4の板厚201は10μmで
ある。また、主面2の表面荒さは凹凸を30nm以下に
抑えている。従来の製造方法では凹凸を30nm以下に
抑えるのは困難で歩留まりが悪い。主面2の寸法は表側
主面寸法203で示す。3は、主面2に対向する主面で
あり、主面2に並行である。主面3の寸法は裏側主面寸
法202で示す。本例では裏側主面寸法202が表側主
面寸法203より大きい。これにより、主面2、3に垂
直な切断面7を有しても斜めな面である面取り部6を有
する形状となる。4は、薄板部であり、この主面2、3
に対向する電極101、102を配し、厚みすべり振動
を主振動として得る。水晶片1の輪郭は長方形である
が、形状は円形でも、正方形でも、3角形でもよい。円
形は製造容易で一般的に使用されている形であり、3角
形は水晶などの3回対称性を利用し輪郭が形成しやす
く、安定した寸法精度を得られる。5は、枠部であり薄
板部4と連続した同じ材料で構成され、10μmほどの
薄い薄飯部4の変形またはワレや折れを防ぎ、さらに製
造時のハンドリングを容易にしている。Reference numeral 2 is a main surface. It has a dented shape near the center. As shown in FIG. 2, the plate thickness 201 is thinner than the periphery of the thin plate portion 4. The plate thickness is the distance between the main surface 2 and the main surface 3. The plate thickness 201 of the thin plate portion 4 is 10 μm. Further, the surface roughness of the main surface 2 suppresses the unevenness to 30 nm or less. It is difficult to suppress the unevenness to 30 nm or less by the conventional manufacturing method, and the yield is low. The dimensions of the main surface 2 are indicated by the front-side main surface dimension 203. Reference numeral 3 denotes a main surface that faces the main surface 2 and is parallel to the main surface 2. The size of the main surface 3 is indicated by the back main surface size 202. In this example, the back main surface dimension 202 is larger than the front main surface dimension 203. As a result, even if the cutting surface 7 perpendicular to the main surfaces 2 and 3 is provided, the chamfered portion 6 that is an oblique surface is formed. Reference numeral 4 is a thin plate portion, and the main surfaces 2, 3
The electrodes 101 and 102 facing each other are arranged to obtain the thickness shear vibration as the main vibration. Although the crystal piece 1 has a rectangular outline, it may have a circular shape, a square shape, or a triangular shape. A circle is a shape that is easy to manufacture and is generally used, and a triangle is easy to form a contour by utilizing the three-fold symmetry of crystal and the like, and stable dimensional accuracy can be obtained. Reference numeral 5 denotes a frame portion, which is made of the same material as the thin plate portion 4 and is continuous with the thin plate portion 4.
【0019】面取り部6は、凹形状を形成するエッチン
グ加工と同時に形成する。本例の水晶振動素子は主面2
の縁端に面取り部6を形成することで従来のべべリング
加工と同じように副振動を軽減したり、その共振周波数
を変化させて主振動の共振周波数より離す。主面2の縁
端とは、図9でいう主面2と切断面7の境であり、本例
では図2のように主面2と切断面7の間に面取り部6を
形成し面取りしてある。面取り部6の寸法は面取り部幅
寸法204と面取り部深さ寸法310で示される。面取
り部6の各寸法は主面2に形成する保護膜302のパタ
ーンにより大きく左右される。さらに面取り部6をウエ
ットエッチングで形成する場合、水晶の異方性により面
取り部6の各寸法は、エッチング加工の過程によるアン
ダーカット部311や結晶の異方性によるエッチング速
度の違いによっても左右されれ、主に保護膜302のパ
ターンで補正する。これにより、面取りを自由な寸法で
行い副振動の軽減や副振動の共振周波数を任意に調節
し、さらにウエハー301の強度を確保したり調整す
る。The chamfered portion 6 is formed simultaneously with the etching process for forming the concave shape. The crystal vibrating element of this example has a main surface 2
By forming the chamfered portion 6 at the edge of the sub-vibration, the sub-vibration is reduced as in the conventional beveling process, or its resonance frequency is changed so as to be separated from the resonance frequency of the main vibration. The edge of the main surface 2 is the boundary between the main surface 2 and the cut surface 7 in FIG. 9, and in this example, a chamfered portion 6 is formed between the main surface 2 and the cut surface 7 as shown in FIG. I am doing it. The dimensions of the chamfered portion 6 are indicated by the chamfered portion width dimension 204 and the chamfered portion depth dimension 310. Each dimension of the chamfered portion 6 largely depends on the pattern of the protective film 302 formed on the main surface 2. Further, when the chamfered portion 6 is formed by wet etching, each dimension of the chamfered portion 6 is influenced by the anisotropy of the crystal and is also influenced by the difference in the etching rate due to the undercut portion 311 due to the etching process and the crystal anisotropy. Then, the correction is mainly performed by the pattern of the protective film 302. As a result, the chamfering is performed with a free dimension to reduce the secondary vibration, adjust the resonance frequency of the secondary vibration arbitrarily, and further secure or adjust the strength of the wafer 301.
【0020】7は、切断面であり、ウエットエッチング
により主面2に凹形状を形成後に、ダイシングソーまた
はワイヤーソーにより切断加工し個々の水晶片1に分離
した際に形成する面である。切断加工前はこの面で複数
の水晶片とつながっておりウエハー301を構成してい
た。切断面7は、主面3に対してほぼ垂直である。10
1、102は電極である。主にAu、Ag、Al、N
i、Crや、これらの合金や、これらを積層したもので
ある。Auは耐腐食性にすぐれ長期間安定した特性を持
続する。AlはAuより軽量で板厚が10μmなどと非
常に薄い場合に重力による余分な変形を与えないだけで
なく、周波数調整の速度を遅くし調整を容易にする。本
例ではCrを20Å、Auを600Åの2層構造にしC
rをAuと水晶の緩衝材的役割で利用する。また電極1
01は、マスクに穴をあけ形成しているが、電極102
は、一度主面3の全面に金属膜をつけ、フォトリソ技術
で形状を作成し寸法精度を確保している。電極101も
このように形成しても良いが、コンタクト露光の場合、
凹形状を有する水晶片は露光マスクとギャップを生じる
ため主面3のように平坦な面で形状を形成するより寸法
精度が悪い。電極102は主面3から主面2にまわしこ
まれており、面取り部6と切断面の一部にも配されて連
続した金属膜である。不連続でも導通がとれていれば良
い。Reference numeral 7 denotes a cut surface, which is formed when the concave shape is formed on the main surface 2 by wet etching and then cut by a dicing saw or a wire saw to separate the individual crystal pieces 1. Before the cutting process, the wafer 301 was constituted by connecting to a plurality of crystal pieces on this surface. The cutting surface 7 is substantially perpendicular to the main surface 3. 10
Reference numerals 1 and 102 are electrodes. Mainly Au, Ag, Al, N
i, Cr, alloys of these, and laminated layers of these. Au has excellent corrosion resistance and maintains stable characteristics for a long time. Al is lighter than Au and does not give extra deformation due to gravity when the plate thickness is very thin such as 10 μm, and also slows down the frequency adjustment speed to facilitate the adjustment. In this example, Cr has a two-layer structure of 20Å and Au is 600Å.
r is used as a cushioning material for Au and quartz. Also electrode 1
No. 01 has holes formed in the mask.
In order to secure dimensional accuracy, a metal film is once attached to the entire main surface 3 and a shape is created by photolithography technology. The electrode 101 may also be formed in this way, but in the case of contact exposure,
Since the quartz piece having a concave shape forms a gap with the exposure mask, the dimensional accuracy is lower than that of forming the shape on a flat surface such as the main surface 3. The electrode 102 is spread from the main surface 3 to the main surface 2, and is a continuous metal film that is also disposed on the chamfered portion 6 and a part of the cut surface. It suffices if there is continuity even if it is discontinuous.
【0021】図3は、水晶のウエハー301にエッチン
グ加工に耐久性ある保護膜302、303を形成し、水
晶を溶解するエッチング液に浸けてエッチング加工する
ことでエッチング部307、308が溶解されることを
示した図である。保護膜302、303は、主にAuや
PtやCrやNi、またはこれらの合金、またはこれら
を積層した膜である。特に水晶片1にCr、さらにAu
を成膜する2層構造の保護膜は水晶のエッチング加工で
は一般的に使用されている。Crの代わりにNi、Au
の代わりにPtを使用しても同様な耐溶液性の保護膜が
得られるが、材料費や合金層の成長具合などにより選択
する。保護膜302、303はウエットエッチングに使
用するエッチング用液により水晶片1を溶解させないよ
うに保護する耐久性があればよく、有機物で形成されて
も良い。保護膜302で覆った主面2は溶解されず残
り、保護膜302で覆わず主面2が露出している部分は
主面2から溶解され凹む。保護膜302、303を主面
2、3に形成した任意の形状のパターンで形成し水晶片
1を任意に加工する。本例では主面2全面に形成した保
護膜302の一部を除いてパターンを形成する。つま
り、薄板部401を形成するため保護膜取り除き部30
4を設け、エッチング部307を溶解する。この時、同
時に面取り部6を形成するために保護膜取り除き部30
5を設け、エッチング部308を溶解する。In FIG. 3, protective films 302 and 303 durable to etching are formed on a quartz wafer 301, and the etching portions 307 and 308 are dissolved by immersing the protective films 302 and 303 in an etching solution that dissolves the quartz. It is the figure which showed that. The protective films 302 and 303 are mainly Au, Pt, Cr, Ni, alloys thereof, or films in which these are stacked. Especially, Cr and Au on the crystal piece 1
The protective film having a two-layer structure for depositing is generally used in the etching process of quartz. Ni, Au instead of Cr
A similar solution-resistant protective film can be obtained by using Pt instead of, but it is selected depending on the material cost and the growth of the alloy layer. The protective films 302 and 303 need only have durability to protect the crystal blank 1 from being dissolved by the etching liquid used for wet etching, and may be formed of an organic material. The main surface 2 covered with the protective film 302 remains undissolved, and the portion where the main surface 2 is exposed without being covered with the protective film 302 is dissolved and dented from the main surface 2. The protective films 302 and 303 are formed on the main surfaces 2 and 3 in a pattern having an arbitrary shape, and the crystal blank 1 is processed arbitrarily. In this example, the pattern is formed by removing a part of the protective film 302 formed on the entire main surface 2. That is, in order to form the thin plate portion 401, the protective film removing portion 30
4 is provided and the etching part 307 is dissolved. At this time, the protective film removing portion 30 is formed at the same time to form the chamfered portion 6.
5 is provided to dissolve the etching portion 308.
【0022】このように保護膜取り除き部304、30
5の寸法により保護膜302のパターンは決定する。本
例では30μmの取り除き部幅寸法306を儲け、エッ
チング加工することで、エッチング部幅寸法306が5
0μm、面取り部深さ寸法310が40μmで形成し
た。取り除き部幅寸法306を大きくすると面取り部深
さ寸法310は最大でエッチング部307と同じ深さま
での凹みとなり、底に主面2に平行な面をエッチング部
307と同様に形成する。図8の(p)のような断面に
なる。アンダーカット部311の形成は図3の取り除き
幅寸法306がエッチング部幅寸法301より小さいこ
とからその発生が確認される。取り除き部幅寸法306
を小さくすると、各寸法も小さくなり、調整することが
可能となる。面取り部深さ寸法310は0μmにすると
エッチング加工されず、図8の(q)つまり図10のよ
うな断面となり面取りしない形状となる。保護膜303
は、保護膜302と同様に構成されるが、本例では主面
3全面に形成され任意のパターンを有していない。しか
し、保護膜303に任意のパターンで形成することで図
8の(r)や(s)や(v)のように任意に面取り部6
を形成したり、図8の(t)、(u)のように主面3に
保護膜303を設けないことで全面においてエッチング
加工してもよい。As described above, the protective film removing portions 304, 30
The pattern of the protective film 302 is determined by the dimension of 5. In this example, the removed portion width dimension 306 of 30 μm is obtained and the etching portion width dimension 306 is set to 5 by etching.
The depth of the chamfered portion 310 was 0 μm, and the depth 310 was 40 μm. If the removed portion width dimension 306 is increased, the chamfered portion depth dimension 310 becomes a recess up to the same depth as the etching portion 307, and a surface parallel to the main surface 2 is formed on the bottom in the same manner as the etching portion 307. The cross section is as shown in FIG. The formation of the undercut portion 311 is confirmed because the removal width dimension 306 of FIG. 3 is smaller than the etching portion width dimension 301. Width of removed part 306
When is smaller, each dimension is also smaller and can be adjusted. When the chamfered portion depth dimension 310 is set to 0 μm, etching processing is not performed, and a cross section as shown in FIG. Protective film 303
Is formed similarly to the protective film 302, but in this example, is formed on the entire main surface 3 and does not have any pattern. However, by forming the protective film 303 in an arbitrary pattern, the chamfered portion 6 can be arbitrarily formed as shown in (r), (s), and (v) of FIG.
Alternatively, the entire surface may be etched by not forming the protective film 303 on the main surface 3 as shown in (t) and (u) of FIG.
【0023】312は切断線でこの線に沿って切断加工
する。切断加工は、少なくともエッチング加工により主
面2の一部に凹形状を形成し、つまり薄板部402を形
成した後におこなう。本例ではダイシングソーでおこな
った。ウエハー301を重ねて接着剤で固めて切断加工
してもよく、手間とコストにより選択する。ダイシング
による切断加工では、切断加工前に電極101または電
極102を形成し切断線312の基準線を同時に配し、
切断加工すると精度を確保しやすい。保護膜303の剥
離において一部を取り除かずに、切断線312の基準線
を主面3にパターンで残す方法は工数が省けてよい。本
例では保護膜302、303を剥離した主面3に直接レ
ジストで形成した基準線を利用してアライニングし、x
方向2mm、z’方向4mmの一定間隔で切断加工し
た。この時ほぼエッチング部308の中心付近で切断す
るが、水晶の異方性により多少ずれたり、V字の底でな
いことや、面取り部6の面が凸凹したりもするが、全体
の形状として面取りされ面取り部6が形成されていれば
良い。特に、裏側主面寸法202が表側主面寸法203
より大きくなる。長方形で切断する場合、切断線312
の間隔寸法で水晶片1の輪郭寸法は決定する。切断加工
で水晶片1の輪郭を形成しウエハー301から分離する
ことで、図6の(d)のように隣りの水晶片1の間に隙
間を開け貫通部604を設けたり、ハンドリング用のフ
レーム部602を広い面積で設けないで、図5の(d)
のように水晶片1が隣接することで、ウエハー301か
ら水晶片1を取る数が増える。本例では1インチのウエ
ハー301から50個を取った。A cutting line 312 is cut along this line. The cutting process is performed at least after forming a concave shape in a part of the main surface 2 by etching process, that is, after forming the thin plate portion 402. In this example, a dicing saw was used. The wafers 301 may be stacked and solidified with an adhesive, and may be cut and processed, which is selected depending on the labor and cost. In the cutting process by dicing, the electrode 101 or the electrode 102 is formed before the cutting process, and the reference line of the cutting line 312 is arranged at the same time.
It is easy to ensure accuracy by cutting. In the method of leaving the reference line of the cutting line 312 on the main surface 3 in a pattern without removing a part of the protective film 303 in peeling, the number of steps may be saved. In this example, the main surface 3 from which the protective films 302 and 303 have been peeled off is directly aligned using a reference line formed of a resist, and x
It was cut at a constant interval of 2 mm in the direction and 4 mm in the z'direction. At this time, the cutting is performed near the center of the etching portion 308, but it may be slightly displaced due to the anisotropy of the crystal, the bottom of the V shape may not be present, and the surface of the chamfered portion 6 may be uneven. It is sufficient that the chamfered portion 6 is formed. In particular, the back side principal surface dimension 202 is the front side principal surface dimension 203.
Get bigger. When cutting in a rectangular shape, the cutting line 312
The outline dimension of the crystal blank 1 is determined by the interval dimension of. By forming the outline of the crystal piece 1 by cutting and separating it from the wafer 301, as shown in FIG. 6D, a space is provided between adjacent crystal pieces 1 to form a through portion 604, or a frame for handling. The portion 602 is not provided in a large area.
Since the crystal pieces 1 are adjacent to each other as described above, the number of the crystal pieces 1 taken from the wafer 301 increases. In this example, 50 pieces were taken from the 1-inch wafer 301.
【0024】また、エッチング加工による薄板部402
の形成と、切断加工による輪郭の加工を別におこなうこ
とで、薄板部402の主面2は最適の条件でウエットエ
ッチングする。また、面取り部6を形成した後に切断加
工することで縁端が欠けるチッピングを最小限に抑え
る。また、図6の従来のウエットエッチングのプロセス
のように一部で水晶片1を支えないためプロセス途中で
の脱落など少なくなり歩留まりが上昇する。また、電極
102をフォトリソ技術にて微細なパターンで形成する
場合に図6の(d)と比較して、図5の(d)のように
貫通部604が存在しないことから、水晶片1がコンタ
クト露光やレジストの凹凸により変形しないため、位置
ズレや寸法ズレを防止し正確に電極を形成する。The thin plate portion 402 formed by etching
And the contour processing by cutting are separately performed, so that the main surface 2 of the thin plate portion 402 is wet-etched under the optimum conditions. Further, after the chamfered portion 6 is formed, a cutting process is performed to minimize chipping of the edge. Further, unlike the conventional wet etching process shown in FIG. 6, since the crystal blank 1 is not supported by a part thereof, it is less likely to fall off during the process and the yield is increased. Further, when the electrode 102 is formed in a fine pattern by the photolithography technique, as compared with FIG. 6D, since the penetrating portion 604 does not exist as in FIG. Since it is not deformed due to contact exposure or unevenness of the resist, positional deviation and dimensional deviation are prevented and electrodes are accurately formed.
【0025】図4は、水晶振動子の製造手順の概要であ
り、ウエハー301にウエットエッチングによるエッチ
ング加工で凹形状をマトリックス状に50個形成し、そ
の後ダイシングソーによる切断加工で50個の同形の水
晶片1に分離して、板厚をドライエッチングにより微調
整して、その後電極を形成して水晶振動素子とする。さ
らに、この水晶振動素子を保持器405に固定し電極1
02をイオンガンで削り周波数を調整し、封止して水晶
振動子とする。詳しい説明は後に述べる。図5(a)か
ら図5(c)は、図4をy’軸に垂直な方向から見た図
で、ほぼ図4の(a)から図4(c)に対応する。図4
(c)の保護膜302の一部を取り除いて保護膜取り除
き部304、305を設け、主面2、3を露出させる。
図5(d)は図5(c)をエッチング加工した後切断線
312を記入し切断加工する位置を明確に示した。エッ
チング加工により、保護膜取り除き部304は薄板部4
02となり凹形状が形成し、同時に保護膜取り除き部3
05は面取り部6を形成する。図5では水晶片を9個の
取るように示してあるが、実際には同様にマトリックス
状に水晶片1が並び、50個を同時に取る。また、ハン
ドリングするための領域としてフレーム部501を設け
ても良い。必要ない場合は設けなくてもよくその分取れ
数は増える。また、面取り部幅寸法204や面取り部深
さ寸法310(c)を十分に大きく取る場合はエッチン
グ加工後に水晶片1個々の接続部313の強度が十分で
ない場合は、フレーム部501を充分にとり、ウエハー
301のワレを防ぎハンドリングを容易にする。FIG. 4 is an outline of a crystal oscillator manufacturing procedure. Fifty concave shapes are formed in a matrix on a wafer 301 by etching by wet etching, and then 50 concaves are formed by cutting with a dicing saw. The crystal element 1 is separated, and the plate thickness is finely adjusted by dry etching, and then electrodes are formed to obtain a crystal vibrating element. Further, this crystal vibrating element is fixed to a holder 405 to fix the electrode 1
02 is cut with an ion gun, the frequency is adjusted, and sealed to form a crystal unit. Detailed description will be given later. 5A to 5C are views of FIG. 4 viewed from the direction perpendicular to the y ′ axis, and substantially correspond to FIGS. 4A to 4C. Figure 4
A part of the protective film 302 of (c) is removed to provide protective film removing portions 304 and 305 to expose the main surfaces 2 and 3.
FIG. 5D clearly shows the position where the cutting line 312 is entered after the etching process of FIG. 5C is performed. By the etching process, the protective film removing portion 304 becomes the thin plate portion 4.
02, a concave shape is formed, and at the same time, the protective film removing portion 3
Reference numeral 05 forms the chamfer 6. Although FIG. 5 shows that nine crystal pieces are taken, actually, the crystal pieces 1 are arrayed in a matrix form and 50 pieces are taken at the same time. Further, a frame portion 501 may be provided as a region for handling. If you don't need it, you don't have to provide it, and the number can be increased. Further, when the chamfered portion width dimension 204 and the chamfered portion depth dimension 310 (c) are set to be sufficiently large, when the strength of the connecting portions 313 of the individual crystal pieces 1 is not sufficient after etching, the frame portion 501 is sufficiently set, It prevents the wafer 301 from cracking and facilitates handling.
【0026】図6は従来のウエットエッチングを利用し
た水晶振動素子の製造手順の概要であり、図5に対応し
て示した。音叉形水晶振動素子などで利用されている。
図6(a)はウエハー301の形成であり、図6(b)
は主面2の全面に保護膜302を形成する。図6(c)
でフォトリソ技術により水晶片1の輪郭と接続部601
とフレーム部602を有するパターンで保護膜302を
形成する。保護膜取り除き部603はエッチング加工に
より貫通し貫通部604を形成し水晶片1の輪郭をほぼ
決定する。図6(d)の切断線312で接続部601付
近を切断加工することで個々の水晶片1に分離する。こ
の時、切断加工前に電極を形成してもよく、水晶片1を
個々にハンドリングして加工する手間を省ける。図5で
はエッチング部幅寸法309と切断線312の位置を調
整し、任意の面取り部幅寸法204と面取り部深さ寸法
310の面取り部6を形成し水晶片1の輪郭を形成す
る。図6ではエッチング加工でのみ水晶片1の輪郭を形
成するため、水晶の異方性やアンダーカットにより面取
り部6は形成するが、切断面7を形成されない。また、
フレーム部602は接続部601とハンドリングを容易
にするために形成し、さらにハンドリングに耐える強度
をフレーム部602のみで有す必要から図5のフレーム
部501に比べて面積を広くとる。FIG. 6 is an outline of a conventional procedure for manufacturing a quartz crystal vibration element using wet etching, which is shown corresponding to FIG. It is used in tuning fork crystal vibrating elements.
FIG. 6A shows the formation of the wafer 301, and FIG.
Forms a protective film 302 on the entire main surface 2. FIG. 6 (c)
With the photolithography technique, the outline of the crystal piece 1 and the connecting portion 601
The protective film 302 is formed in a pattern having a frame portion 602. The protective film removing portion 603 is penetrated by etching to form a penetrating portion 604 to substantially determine the contour of the crystal blank 1. By cutting the vicinity of the connection portion 601 along the cutting line 312 of FIG. 6D, the individual crystal pieces 1 are separated. At this time, the electrodes may be formed before the cutting process, which saves the labor of individually handling and processing the crystal pieces 1. In FIG. 5, the positions of the etching portion width dimension 309 and the cutting line 312 are adjusted to form the chamfered portion 6 having an arbitrary chamfered portion width dimension 204 and chamfered portion depth dimension 310 to form the outline of the crystal blank 1. In FIG. 6, since the outline of the crystal blank 1 is formed only by etching, the chamfered portion 6 is formed by the anisotropy or undercut of the crystal, but the cut surface 7 is not formed. Also,
The frame portion 602 is formed to facilitate handling with the connection portion 601, and has a larger area than the frame portion 501 in FIG. 5 because it is necessary for the frame portion 602 only to have strength to withstand handling.
【0027】図7は、水晶片1の例を断面図で示した。
図8は、保護膜302、303のパターンの例を示し、
図8のパターンにより図7の水晶片1の形状はほぼ決定
するため、まとめて説明する。図4(e)における水晶
片1と同じ状態で、切断加工工程の後で、402はドラ
イエッチング部である。図7(a)は本例と同形であ
り、図8(o)の保護膜302、303のパターンでエ
ッチング加工して形成する。図7(b)は主面3の縁端
も面取りした。図8(o)のようなパターンの保護膜3
02だけでなく、保護膜303にも保護膜取り除き部8
02を設けたパターンである図8(s)でエッチング加
工し形成される。この時、取り除き部幅寸法306を図
8(o)と比較して小さくすることで面取り部深さ寸法
310を小さく調整してエッチング加工後にハンドリン
グに耐えうるウエハー301の強度を確保する。十分に
取り除き部幅寸法306を大きく取ると両側の主面2、
3からエッチング加工するために貫通してしまう。図7
(c)はエッチング部308を形成せず切断加工により
のみ水晶片1の輪郭を形成する。図8(o)のようなパ
ターンの保護膜302、303を利用し面取り部6は形
成されない。FIG. 7 is a sectional view showing an example of the crystal blank 1.
FIG. 8 shows an example of patterns of the protective films 302 and 303,
Since the shape of the crystal piece 1 of FIG. 7 is almost determined by the pattern of FIG. 8, it will be described collectively. In the same state as the crystal piece 1 in FIG. 4E, after the cutting process step, 402 is a dry etching part. FIG. 7A has the same shape as this example, and is formed by etching the pattern of the protective films 302 and 303 of FIG. 8O. In FIG. 7B, the edge of the main surface 3 is also chamfered. A protective film 3 having a pattern as shown in FIG.
02 as well as the protective film 303
It is formed by etching in FIG. 8 (s) which is a pattern provided with 02. At this time, the width dimension 306 of the removed portion is made smaller than that of FIG. 8 (o) to adjust the depth dimension 310 of the chamfered portion to secure the strength of the wafer 301 that can withstand handling after etching. If the width of the removed portion 306 is large enough, the main surface 2 on both sides
Since it is etched from 3, it penetrates. Figure 7
In (c), the contour of the crystal blank 1 is formed only by cutting without forming the etching portion 308. The chamfered portion 6 is not formed by using the protective films 302 and 303 having a pattern as shown in FIG.
【0028】図7(d)は薄板部4が水晶片1の一方向
にずれていて、薄板部4を保持器405で支持する領域
から距離を離して形成し、影響を軽減するのを可能とす
る。これは、図8(o)で保護膜取り除き部304の位
置をずらして保護膜302を形成すればよい。図7
(e)は、枠部5が一方向に存在しない形状であるが主
面2の一部の板厚が薄くなっていることに他のものと変
わりはない。図8(u)のようなパターンで保護膜30
2を形成すればよく、切断線312は溶解部307に切
断線312を設けても良い。これは、枠部5を省略し水
晶片1の小型化しやすい。図7(f)は面取り部6の面
取り部幅寸法310と面取り部深さ寸法204が(a)
に比べて小さい。これは図8(o)の取り除き部幅寸法
306を小さくすることで調整する。また、保護膜取り
除き部305をズラし切断線312に対する位置を調整
しても良い。これにより水晶の異方性による誤差を調整
し任意の面取り部6を形成するよう可能となる。FIG. 7 (d) shows that the thin plate portion 4 is displaced in one direction and is formed at a distance from the region where the thin plate portion 4 is supported by the retainer 405, so that the influence can be reduced. And This can be achieved by forming the protective film 302 by shifting the position of the protective film removing portion 304 in FIG. Figure 7
(E) has a shape in which the frame portion 5 does not exist in one direction, but the plate thickness of a part of the main surface 2 is the same as that of the other ones. A protective film 30 having a pattern as shown in FIG.
2 may be formed, and the cutting line 312 may be provided in the melting portion 307. This is because it is easy to reduce the size of the crystal blank 1 by omitting the frame portion 5. In FIG. 7F, the chamfered portion width dimension 310 and the chamfered portion depth dimension 204 of the chamfered portion 6 are (a).
Small compared to. This is adjusted by reducing the width 306 of the removed portion in FIG. Further, the protective film removing portion 305 may be shifted to adjust the position with respect to the cutting line 312. This makes it possible to form an arbitrary chamfered portion 6 by adjusting the error due to the anisotropy of the crystal.
【0029】図7(g)はそれぞれ異なった主面にエッ
チング部307、308を形成する。主面2に凹形状を
有し薄板部4を構成し、主面3にエッチング部308を
形成し面取り部6を形成する。図8(r)のパターンで
保護膜302、303を形成すればよい。図7(h)は
主面701を有し、確実に切断面312に垂直な面で切
断するのに利用する。ただし、一般的に脆い薄い板厚の
部分が周囲に形成されるために輪郭がワレて凹凸になり
やすく利用しない。図8(p)のように図8(o)と比
較して充分に広く取り除き部幅寸法306を確保すれば
よい。図7(i)と図7(j)は主面2にドライエッチ
ング部402を有し、主面2をドライエッチング加工し
てもよい。図7(k)のように主面2、3両方に凹形状
を形成して薄板部4を形成しても良い。図8の(t)の
保護膜301、302を形成すればよい。図7(m)の
ように薄板部4の主面の面積が両側で異なっていてもよ
い。図8(o)、図8(p)、図8(q)は保護膜30
3を形成しなくても良いが、枠部5の板厚も薄くなる。
しかし両方の主面よりエッチング加工するため加工する
深さが減少する分、主面2の面粗さは良くなる。ドライ
エッチング部402は、ドライエッチングにより加工し
た。エッチング速度の速いウエットエッチングにより大
まかに形成した薄板部401を、エッチング速度が遅い
ことを利用して微細に板厚を調整し、板厚204の薄板
部4に板厚調整する。また、ドライエッチングによる板
厚保調整は、面粗さはエッチング速度の遅いエッチング
用液を利用して処理するより面粗さが荒れない。ただ、
500Å/minとエッチング速度が遅いため、処理時
間によるコストの点からドライエッチングにより板厚調
整するのは10μm程度が限界である。In FIG. 7G, etching portions 307 and 308 are formed on different main surfaces. The main surface 2 has a concave shape to form a thin plate portion 4, and the main surface 3 has an etching portion 308 and a chamfered portion 6. The protective films 302 and 303 may be formed in the pattern of FIG. FIG. 7H has a main surface 701, and is used for surely cutting along a plane perpendicular to the cutting surface 312. However, generally, since a brittle thin portion is formed around the periphery, the contour is liable to be uneven and not used. As shown in FIG. 8 (p), the width of the removed portion 306 may be secured sufficiently wider than in FIG. 8 (o). 7 (i) and 7 (j) may have a dry etching portion 402 on the main surface 2, and the main surface 2 may be dry-etched. As shown in FIG. 7K, the thin plate portion 4 may be formed by forming a concave shape on both the main surfaces 2 and 3. The protective films 301 and 302 of FIG. 8 (t) may be formed. The area of the main surface of the thin plate portion 4 may be different on both sides as shown in FIG. 7 (m). 8 (o), 8 (p), and 8 (q) show the protective film 30.
3 may not be formed, but the plate thickness of the frame portion 5 is also thin.
However, since the etching depth is reduced from both the main surfaces, the surface roughness of the main surface 2 is improved because the processing depth is reduced. The dry etching part 402 was processed by dry etching. The thin plate portion 401 roughly formed by wet etching having a high etching rate is finely adjusted in thickness by utilizing the fact that the etching rate is slow, and is adjusted to the thin plate portion 4 having the plate thickness 204. Further, the plate thickness maintenance adjustment by dry etching is less rough than the surface roughness treated by using an etching liquid having a slow etching rate. However,
Since the etching rate is as slow as 500 Å / min, the plate thickness adjustment by dry etching is limited to about 10 μm from the viewpoint of cost due to processing time.
【0030】以下に、図4に沿って圧電デバイスの製造
手順の一例を述べる。本例の圧電デバイスである水晶振
動子は水晶片1と電極101、102と蓋であるリッド
410と保持器405で構成される。図2と同じ方向の
断面である。図4(a)は、機械加工によるウエハー形
成工程であり、ランバートという結晶板をバンドソーや
ワイヤソーなどでz’方向とx方向の寸法1インチ弱の
寸法で切断し、これをATカットで板状に切断する。切
断後にこれを研削、または両面または片面をラッピン
グ、さらにポリッシュするなどして厚みおよそ80μm
程度のウエハー301にする。ATカットの他にZカッ
ト、Yカット、SCカットなどある。SCカットなどは
高安定の水晶振動子に利用する。図4(b)は、保護膜
全面形成であり、主面2と主面3にそれぞれエッチング
加工に耐久性のある保護膜として保護膜302と保護膜
303をスパッタにより成膜した。Crを200Å、A
uを2000Åで形成した。それぞれ同時または別々に
形成しても良い。またスパッタの他、電子ビームや抵抗
加熱などの蒸着を使用しても良い。An example of the procedure for manufacturing the piezoelectric device will be described below with reference to FIG. The crystal oscillator, which is the piezoelectric device of this example, includes a crystal piece 1, electrodes 101 and 102, a lid 410 that is a lid, and a holder 405. 3 is a cross section in the same direction as FIG. 2. FIG. 4 (a) shows a wafer forming process by machining, in which a crystal plate called Lambert is cut with a band saw or a wire saw to a dimension of less than 1 inch in the z'direction and the x direction, and is cut into a plate shape by AT cutting. Disconnect. After cutting, grind this, or wrap both sides or one side, and polish, etc., thickness of about 80 μm
The wafer 301 of about a certain size is formed. In addition to AT cut, there are Z cut, Y cut, SC cut, etc. SC cut is used for highly stable crystal units. FIG. 4B shows the formation of the protective film on the entire surface, and the protective film 302 and the protective film 303 are formed on the main surface 2 and the main surface 3 by sputtering as the protective films durable to the etching process. Cr is 200Å, A
u was formed at 2000Å. They may be formed simultaneously or separately. In addition to sputtering, vapor deposition such as electron beam or resistance heating may be used.
【0031】図4(c)は、保護膜302のパターン形
成とエッチング加工である。保護膜302のパターンの
形成はフォトリソ技術を利用する。レジストを保護膜3
02上に塗布し、目的のパターンの露光マスクを挟んで
露光し、レジストを現像し、保護膜が溶解する液に浸け
ることで、保護膜302に保護膜取り除き部304、3
05を取り除いたパターンを形成する。保護膜形成工程
は、図4(b)と図4(c)の保護膜302のパターン
形成を合わせて言う。保護膜形成工程は、保護膜取り除
き部304、305を取り除いたパターンで保護膜30
2を形成すればよく、例えば、図4(b)のスパッタ時
に同様のパターンの窓があいたスパッタ用マスクを金属
源とウエハー301の間に挟みスパッタしても良い。簡
易的で工程も少なくてすむがパターンの縁がぼやけ易
く、本例のようにフォトリソ技術を利用したほうが寸法
精度がよく安定した表側主面寸法203や、面取り部幅
寸法204や面取り部深さ寸法310を確保できる。FIG. 4C shows the pattern formation of the protective film 302 and the etching process. The photolithography technique is used for forming the pattern of the protective film 302. Protect the resist 3
02, the resist film is exposed by sandwiching an exposure mask having a desired pattern, and the resist is developed and immersed in a solution in which the protective film is dissolved.
A pattern in which 05 is removed is formed. The protective film forming step is collectively referred to as patterning of the protective film 302 in FIGS. 4B and 4C. In the protective film forming step, the protective film 30 is formed in a pattern with the protective film removing portions 304 and 305 removed.
2 may be formed. For example, a sputtering mask having a window of the same pattern at the time of sputtering in FIG. 4B may be sandwiched between the metal source and the wafer 301 to perform sputtering. Although it is simple and requires few steps, the edges of the pattern are liable to blur, and it is better to use photolithography technology as in this example for more accurate dimension and stability. The front side main surface dimension 203, chamfer width dimension 204, and chamfer depth are stable. The dimension 310 can be secured.
【0032】レジストは(c)のエッチング加工前、エ
ッチング加工後にリムバーで剥離してもよく、保護膜3
02、303は(c)のエッチング加工後、または
(d)の切断加工後に剥離してもよい。本例では、レジ
ストと保護膜302,303は(c)のエッチング加工
後に剥離した。切断加工前におこなうとハンドリングよ
く50個の水晶片1を同時に処理できる。エッチング加
工は、保護膜取り除き部304、305を取り除いた保
護膜302と、主面3の全面に保護膜303とを形成し
たウエハー301をエッチング用液に浸けて保護膜30
2、303に覆われていない主面2から溶解し、エッチ
ング部307、308を同時に形成する。このときエッ
チング部307により、主面2の一部を凹形状にして、
薄板部4と枠部5が形成する。さらに、面取り部6が形
成する。このように水晶を溶解し加工するエッチング加
工でエッチング部307を溶解し主面2の一部に凹形状
を形成するのをウエットエッチング加工工程とする。ド
ライエッチングによる水晶のエッチング加工も可能だが
エッチング速度が500Å/minと遅く、生産性では
ウエットエッチングに劣る。しかし、加工後の荒さでは
有利である。The resist may be peeled off by a rim bar before or after the etching process of (c), and the protective film 3
02 and 303 may be peeled off after the etching process of (c) or after the cutting process of (d). In this example, the resist and the protective films 302 and 303 were separated after the etching process of (c). If it is carried out before cutting, it is possible to handle 50 crystal pieces 1 at the same time with good handling. In the etching process, the wafer 301 having the protective film 302 from which the protective film removing portions 304 and 305 have been removed and the protective film 303 formed on the entire main surface 3 is dipped in an etching solution to form the protective film 30.
The main surface 2 which is not covered with the Nos. 2 and 303 is melted to form the etching sections 307 and 308 at the same time. At this time, the etching portion 307 makes a part of the main surface 2 concave,
The thin plate portion 4 and the frame portion 5 are formed. Further, the chamfered portion 6 is formed. In this way, the wet etching process is a process of melting the etching portion 307 to form a concave shape in a part of the main surface 2 by the etching process of melting and processing the crystal. Quartz etching by dry etching is possible, but the etching rate is slow at 500Å / min, which is inferior to wet etching in terms of productivity. However, it is advantageous in terms of roughness after processing.
【0033】図4(d)は、切断加工で、ダイシングソ
ーで切断線312に沿って切断した。レーザーなどによ
る加工やカッターなどによる加工もあるが、シリコンウ
エハーをICチップへ分離する切断加工で実績あるダイ
シングソーを利用したが、水晶を加工するのに実績ある
ワイヤソーを利用しても良い。特にワイヤソーでは複数
のウエハー301を重ねて同時に切断加工する場合に有
効である。このように切断加工しウエハー301より2
個以上の水晶片1を分離する工程を切断加工工程とす
る。ダイシングソーでは一枚ずつテープに貼り、ウエハ
ー301に設けた基準線でアライニングして基準線から
等間隔で切断した。ブレードを回転させて加工し、加工
点に水をかけて等間隔に切断していく。ウエハー301
がテーブルごと回転しx軸方向とz’軸方向に切断す
る。回転してx方向の基準線とz’方向の基準線を保護
膜303を剥離後のウエハー301の主面3の上にレジ
ストとフォトリソ工程により設けた。この基準線は図5
における切断線312のうちそれぞれ一本ずつ交差させ
て形成した。このレジストで形成した基準線の端が切断
線312に相当するようにする。FIG. 4 (d) shows a cutting process in which a dicing saw cut along the cutting line 312. Although there is processing by a laser or the like, and processing by a cutter or the like, a dicing saw that has a proven cutting performance for separating a silicon wafer into IC chips is used, but a proven wire saw may be used for processing a crystal. In particular, the wire saw is effective when a plurality of wafers 301 are stacked and simultaneously cut. The wafer 301 is cut and processed in this way
The process of separating the crystal pieces 1 or more is referred to as a cutting process. The dicing saw was attached to the tape one by one, aligned with the reference line provided on the wafer 301, and cut at equal intervals from the reference line. The blade is rotated for processing, and water is applied to the processing points to cut at equal intervals. Wafer 301
Rotates along with the table and cuts in the x-axis direction and the z'-axis direction. By rotating, a reference line in the x direction and a reference line in the z'direction were provided on the main surface 3 of the wafer 301 after peeling the protective film 303 by a resist and photolithography process. This reference line is shown in Figure 5.
One of the cutting lines 312 in FIG. The end of the reference line formed by this resist is made to correspond to the cutting line 312.
【0034】またレジストによる基準線はエッチング加
工で主面2にエッチング部307、308と同時に形成
したマークにより位置を決定した。露光機は裏面のマー
クで表の位置を決定する機能を持つものを利用した。基
準線はダイシングによる切断加工において薄板部4と水
晶片1の輪郭との位置関係を決定する重要な線である。
つまり、図7(a)のように水晶片1を形成する予定
が、図4(d)のように凹形状が一方向によってしまう
こともある。基準線は保護膜303の一部を利用しても
よく、また保護膜302、303の剥離後のウエハー3
01に電極101または電極102を形成しこれの一部
を利用したり専用のマークを形成しても良い。切断面7
はブレードを回転させそこに水を照射しながら主面3に
ほぼ垂直に切断加工する。面取り部6を設けることで、
切断面7と面取り部6の境にチッピングができにくくな
り、そこから熱衝撃などでワレたり特性がバラついたり
するのを防止する。図9のように主面2と切断面7が垂
直の場合チッピングが生じ易い。また、ダイシングソー
によりマトリックス状に切断加工すると、図6のフレー
ム部602や貫通部604で無駄な面積を取る必要もな
くなり水晶片1以外の部分が少なくなくコスト的にも有
効である。The position of the reference line formed by the resist was determined by the marks formed at the same time as the etched portions 307 and 308 on the main surface 2 by etching. The exposure machine used was one that had the function of determining the front position using the mark on the back surface. The reference line is an important line that determines the positional relationship between the thin plate portion 4 and the contour of the crystal blank 1 in the cutting process by dicing.
That is, although the quartz piece 1 is to be formed as shown in FIG. 7A, the concave shape may be unidirectional as shown in FIG. 4D. A part of the protective film 303 may be used as the reference line, or the wafer 3 after the protective films 302 and 303 are peeled off.
Alternatively, the electrode 101 or the electrode 102 may be formed at 01 and a part of the electrode may be used or a dedicated mark may be formed. Cut surface 7
Cuts the main surface 3 almost perpendicularly while rotating the blade and irradiating it with water. By providing the chamfer 6,
It becomes difficult for chipping to occur at the boundary between the cut surface 7 and the chamfered portion 6, and it is possible to prevent cracks and variations in characteristics due to thermal shock. When the main surface 2 and the cut surface 7 are vertical as shown in FIG. 9, chipping is likely to occur. Further, when cutting into a matrix with a dicing saw, it is not necessary to take a wasteful area in the frame portion 602 and the penetrating portion 604 of FIG. 6, and the portions other than the crystal blank 1 are small and cost effective.
【0035】図4(e)は、目的の共振周波数で発振さ
せる必要から適当な板厚201を得るために、ドライエ
ッチングを利用する。主面3全体を一様に薄くして、所
望の板厚201を得る主面2をドライエッチングで得る
工程であり、反応性のガスを利用して水晶片1の板厚を
薄くするのをドライエッチング工程という。本例ではC
H4を使用した。このとき、効率良く、かつ主面表面の
平坦度を保つため、ウエットエッチングなどを複合して
利用してもよい。図4(c)におけるエッチング加工で
板厚201にあわても良いが、通常ウエットエッチング
による加工はエッチング速度が速く、100MHz以上
の基本波振動子の板厚をそろえることが困難である。エ
ッチング用液の組成や温度によりエッチング速度を遅く
できるが、エッチング速度を遅くした条件では主面3の
表面粗さが大きく荒れたりする。ドライエッチングによ
る最終の板厚201の合わせこみは、エッチング速度が
500Å/min程度と遅く、ウエットエッチングと比
べて表面を荒らすことなく加工する。電極101または
電極102の加工による周波数調整幅は、数百〜数千Å
程度と有限である電極102の厚み分しか調整できない
ため、図4(d)において板厚201を電極102によ
る周波数調整限界範囲以内にまで調整しておく必要があ
る。本例では、先に周波数を個々の水晶片1について測
定し±300ppmの範囲で仕分けし、50個単位で同
時にドライエッチングした。主面3をドライエッチング
により周波数に換算して165.00MHz±300p
pmに相当する板厚で調整した。In FIG. 4 (e), dry etching is used to obtain an appropriate plate thickness 201 because it is necessary to oscillate at a desired resonance frequency. This is a step of uniformly thinning the entire main surface 3 to obtain a desired plate thickness 201, and obtaining the main surface 2 by dry etching. The reactive gas is used to reduce the plate thickness of the crystal blank 1. It is called a dry etching process. C in this example
H4 was used. At this time, wet etching or the like may be used in combination in order to efficiently maintain the flatness of the main surface. Although the plate thickness 201 may be adjusted by the etching process in FIG. 4C, the etching rate is usually high in the process by wet etching, and it is difficult to adjust the plate thickness of the fundamental wave oscillator of 100 MHz or more. Although the etching rate can be slowed down depending on the composition and temperature of the etching liquid, the surface roughness of the main surface 3 is greatly roughened under the condition that the etching rate is slowed down. The final etching of the plate thickness 201 by dry etching has an etching rate as slow as about 500Å / min, and processing is performed without roughening the surface as compared with wet etching. The frequency adjustment width by processing the electrode 101 or the electrode 102 is several hundred to several thousand Å
Since it is possible to adjust only the thickness of the electrode 102, which is finite and limited, it is necessary to adjust the plate thickness 201 within the frequency adjustment limit range of the electrode 102 in FIG. 4D. In this example, the frequency was measured for each crystal piece 1 first, the crystal pieces were sorted in the range of ± 300 ppm, and dry etching was performed simultaneously in units of 50 pieces. Converting the main surface 3 to frequency by dry etching, 165.00MHz ± 300p
It was adjusted with a plate thickness corresponding to pm.
【0036】図4(f)は電極の形成であり電極形成工
程である。この工程後に水晶振動素子となる。洗浄後に
スパッタにより真空中で水晶片1に電極を成膜する。ま
た電極101は、蒸着マスクに穴をあけ形成し500μ
m角の四角形である。電極102は、一度主面3の全面
に金属膜をつけ、フォトリソ技術で形状を作成し寸法精
度を確保し、x方向200μm、z’方向300μmの
寸法で形成している。共振周波数は電極の配置により1
50.00MHz程度となり目的の周波数よりー300
0ppm以内となる。電極102は主面2に回しこんで
ある。電極101、102は電子ビームや抵抗加熱蒸着
のより蒸着で形成しても良い。ただなるべく高真空で形
成した。電極はフォトリソ技術で形成する場合、図4
(c)の剥離後に金属層をつけ、フォトリソ技術で電極
を形成すると、図6の貫通部604がない分レジストの
凹凸や水晶片1のねじれによる電極102の位置ズレす
ることを防ぐ。FIG. 4F shows the formation of electrodes and the electrode formation process. After this step, it becomes a crystal vibrating element. After cleaning, an electrode is formed on the crystal piece 1 in a vacuum by sputtering. In addition, the electrode 101 is formed by forming a hole in the vapor deposition mask to form
It is a square with m angles. The electrode 102 is formed to have a dimension of 200 μm in the x direction and 300 μm in the z ′ direction by attaching a metal film on the entire main surface 3 once, forming a shape by a photolithography technique to ensure dimensional accuracy. Resonance frequency is 1 depending on the arrangement of electrodes
It becomes about 50.00MHz, and it is -300 from the target frequency.
It is within 0 ppm. The electrode 102 is rolled into the main surface 2. The electrodes 101 and 102 may be formed by vapor deposition such as electron beam or resistance heating vapor deposition. However, it was formed in as high a vacuum as possible. When the electrodes are formed by the photolithography technique, as shown in FIG.
When the metal layer is applied after the peeling of (c) and the electrode is formed by the photolithography technique, the position shift of the electrode 102 due to the unevenness of the resist and the twist of the crystal piece 1 due to the lack of the through portion 604 in FIG. 6 is prevented.
【0037】図4(g)は、保持器405への水晶片1
の固定、さらに電極102を加工し共振周波数を調整す
る周波数調整、さらに保持器405にリッド410で蓋
をし封止する組み立て工程である。保持器405への水
晶片1の固定は支持剤406、408を利用して固定す
るが、導電性を有して固定と端子407,409への導
通を兼ねている。電極102は回しこんである主面2に
配した部分において支持材408により固定、さらに端
子409まで導通をとる。支持剤406、408は導電
性バンプ、非導電性バンプ、導電性接着剤、さらに非導
電性接着剤などがある。電極102は回し込まずに、電
極101と対向した領域より避けるように引き出した主
面3上の一部分において、ワイヤボンディングなどによ
り導通をとり、固定は非伝導性の支持材を利用するなど
別の手段を利用しても良い。これにより確実に導通をと
る。導通とは、電気的に接続していることを言う。一
方、電極101は、裏側電極102と対向した領域より
避けるように引き出した部分で支持材406により保持
器405に固定と共に、端子407に導通をとってい
る。保持器405はセラミックパッケージを使用し、リ
ッドは金属製を使用した。FIG. 4G shows the crystal piece 1 on the holder 405.
Is a process of fixing the electrode 102, processing the electrode 102 to adjust the resonance frequency, and further, assembling the holder 405 with a lid 410 for sealing. The crystal piece 1 is fixed to the holder 405 by using the support materials 406 and 408, but it has conductivity and serves to fix and to connect to the terminals 407 and 409. The electrode 102 is fixed by a supporting member 408 at a portion arranged on the main surface 2 which is wound, and further, is electrically connected to a terminal 409. The support materials 406 and 408 include conductive bumps, non-conductive bumps, conductive adhesives, and non-conductive adhesives. The electrode 102 does not squeeze in, but conducts by wire bonding or the like in a part on the main surface 3 that is drawn out so as to avoid from the area facing the electrode 101, and fixing is performed by using a non-conductive support material. You may use a means. This ensures conduction. Conduction means that they are electrically connected. On the other hand, the electrode 101 is fixed to the retainer 405 by the support material 406 at the portion drawn out so as to avoid the region facing the back electrode 102, and is electrically connected to the terminal 407. The holder 405 uses a ceramic package, and the lid is made of metal.
【0038】周波数調整は保持器405へ水晶片1を固
定した後、リッド410により密閉する前に行い、電極
102をイオンガンで削りおこなった。周波数調整にお
ける電極の加工は、電極を削るエッチング方式と、電極
に重量をつける加重方式がある。エッチング方式はイオ
ンガンやレーザーやスパッタや研磨などでおこなわれ、
電極を削ることで主振動の共振周波数は高くなる。本例
ではArイオンで保持器405に固定後に電極102の
表面をイオンガンを利用したエッチング方式により削っ
た。加重方式では、スパッタや蒸着や塗布などにより電
極表面に積層し、裏側電極102を積層することで主振
動の共振周波数は低くなる。一般的にはAuやAlなど
を積層する。エッチング方式は小さな電極を加工するの
に向く。このとき、共振周波数を端子407と、端子4
09をネットワークアナライザーなど周波数測定装置に
接続して周波数を測定しつつ調整する。本例は150.
0MHzの±2ppmに調整した。Frequency adjustment was performed after fixing the crystal piece 1 to the holder 405 and before sealing with the lid 410, and the electrode 102 was shaved with an ion gun. The processing of the electrodes for frequency adjustment includes an etching method of scraping the electrodes and a weighting method of weighting the electrodes. The etching method is performed by ion gun, laser, spatter, polishing, etc.
The resonance frequency of the main vibration is increased by scraping the electrode. In this example, after fixing to the holder 405 with Ar ions, the surface of the electrode 102 was shaved by an etching method using an ion gun. In the weighting method, the resonance frequency of the main vibration is lowered by laminating the back side electrode 102 on the electrode surface by sputtering, vapor deposition, coating or the like. Generally, Au, Al, etc. are laminated. The etching method is suitable for processing a small electrode. At this time, the resonance frequency is set to the terminal 407 and the terminal 4
09 is connected to a frequency measuring device such as a network analyzer to adjust the frequency while measuring the frequency. In this example, 150.
It was adjusted to ± 2 ppm of 0 MHz.
【0039】封入は本例ではリッド410を保持器40
5に載せ窒素中で電圧をかけ、保持器405に配された
金属膜とリッド410が溶接され密閉する。保持器40
5は水晶振動素子を外気から遮断しつつ水晶振動素子を
回路上で利用するために使用する。セラミックや、圧電
体や、金属などの材料からなる。セラミックは表面実装
型の圧電デバイスで一般的に利用され、圧電体は圧電デ
バイスと同じ材料を利用することで温度変化による共振
周波数の変化などを防ぐ。金属は外壁を薄くしやすくセ
ラミックより小型なパッケージを作りやすい。本例で
は、セラミックのSMD型の保持器405であり平板と
ロ型板を積層構造にして凹構造を形成し、凹構造内に水
晶振動素子を収める2層積層型である。外側の端子40
7、409は、保持器405の内側から導通とるために
セラミックの張り合わせ前に金属膜を回しこんで導通線
が配されている。In this embodiment, the lid 410 is attached to the holder 40.
5 and voltage is applied in nitrogen, and the metal film arranged on the holder 405 and the lid 410 are welded and hermetically sealed. Cage 40
Reference numeral 5 is used to utilize the crystal vibrating element on the circuit while blocking the crystal vibrating element from the outside air. It is made of materials such as ceramics, piezoelectric materials, and metals. Ceramics are generally used in surface-mounted piezoelectric devices, and the piezoelectric material uses the same material as the piezoelectric device to prevent changes in resonance frequency due to temperature changes. Metal makes it easier to make the outer wall thinner, and it is easier to make a smaller package than ceramic. In this example, a ceramic SMD type retainer 405 is a two-layer laminated type in which a flat structure and a square shaped structure are laminated to form a concave structure, and the crystal vibrating element is housed in the concave structure. Outer terminal 40
In order to conduct electricity from the inside of the retainer 405, the conductors 7 and 409 are arranged by winding metal films before laminating the ceramics.
【0040】その他に、平板とロ型板の間にもう1枚は
さんで段を形成し、ここで水晶振動素子を固定する3層
積層型や、平板だけの1層型もある。3層積層型は水晶
振動素子の下に空間ができるためにそこに発振回路を含
むICチップを設置して水晶振動素子と接続し、圧電体
片が水晶片の場合、水晶発振器や、さらに電圧による周
波数可変機能を付加して電圧制御型水晶発振器または周
波数変動による加速度検知などのセンサーにしてもよ
い。水晶発振器や電圧制御型水晶発振器は本発明の圧電
振動素子の安定度が増す特徴を生かし、信頼性ある小型
な表面実装型圧電デバイスである。この場合、パッケー
ジの外側にある端子407、409の他に電源電圧入力
端子や、出力端子や、アース端子及び周波数制御入力端
子などを備えてICチップと接続する必要がある。リッ
ド410は平板型や、ドーム型などがあるが、コストや
製造方法により選択すればよい。本例で封入とは、圧電
振動素子を保持器に固定し封止することである。蓋をし
て密封することを封止するといい、封止方法は抵抗溶接
封止、ガラス封止、ハンダ封止及びAu−Su封止など
がある。封止方法により封止剤も決める。保持器405
の内部は窒素や不活性な気体の雰囲気で保たれたり、真
空に保ち電極などの劣化を防ぐなど水晶振動子の経時変
化を防ぐ。封止方法や内部雰囲気やコストにより保持器
405とリッド410は決めればよい。Besides, there is also a three-layer laminated type in which another plate is formed between the flat plate and the b-shaped plate and the crystal vibrating element is fixed here, and a single-layer type in which only the flat plate is formed. Since the three-layer laminated type has a space below the crystal vibrating element, an IC chip including an oscillation circuit is installed there and connected to the crystal vibrating element. When the piezoelectric body piece is a crystal piece, a crystal oscillator or a voltage A frequency-controlled crystal oscillator or a sensor for detecting acceleration due to frequency fluctuation may be added by adding the frequency variable function according to. A crystal oscillator or a voltage control type crystal oscillator is a reliable small surface-mount type piezoelectric device by taking advantage of the feature of the piezoelectric vibrating element of the present invention that the stability is increased. In this case, in addition to the terminals 407 and 409 on the outside of the package, it is necessary to provide a power supply voltage input terminal, an output terminal, a ground terminal, a frequency control input terminal and the like for connection with the IC chip. The lid 410 may be a flat plate type or a dome type, but may be selected depending on the cost and manufacturing method. Encapsulation in this example means fixing and sealing the piezoelectric vibrating element to a holder. Sealing with a lid is called sealing, and sealing methods include resistance welding sealing, glass sealing, solder sealing, and Au-Su sealing. The sealing agent is also determined according to the sealing method. Cage 405
The inside of the crystal oscillator is kept in an atmosphere of nitrogen or an inert gas, and is kept in a vacuum to prevent deterioration of the electrodes and the like, thus preventing the crystal oscillator from aging. The holder 405 and the lid 410 may be determined according to the sealing method, the internal atmosphere, and the cost.
【0041】(実施例2) 図9は主面2の一部に凹形状
を形成し、凹形状の板厚の薄い部分である薄板部4に電
極101と電極102を対向させて配して主振動を得
る、主振動の共振周波数が100MHzの圧電振動素子
である。図10はその断面図である。図9と図10を中
心に、図8で説明する。薄板部4は図10のように主面
2と主面3にはさまれ板厚が17μm程度である。AT
カットでは周波数定数=薄板部の厚さ×主振動周波数で
示され、利用する共振周波数により2μmから40μm
で変更し100MHzでは17μmとした。0.5イン
チのウエハー301を切断加工して水晶片1の輪郭を形
成するとともに分離し30個を取る。切断加工の前に3
0個の凹形状をウエットエッチングによるエッチング加
工により主面2の一部の板厚を薄くして形成した。切断
加工では凹形状を一個ずつ含むような切断線312で切
断する。図10のように水晶片1の中央付近の板厚の薄
い部分が薄板部4である。薄板部周辺は板厚の厚い強度
の高い枠部5を兼ねて、外力に対して主振動が影響を受
けずらくしたり、製造上のハンドリングを良くする。本
例では縁部の厚さは50μmから150μmで作製した。
薄板部4の主面2と枠部5の主面2の間に形成される凹
形状の内側側面は水晶の異方性やアンダーカットにより
主面2に対して垂直にならず方向によって異なった寸法
や斜面となる。Example 2 In FIG. 9, a concave shape is formed on a part of the main surface 2, and an electrode 101 and an electrode 102 are arranged facing each other on a thin plate portion 4 which is a concave thin portion. This is a piezoelectric vibrating element that obtains the main vibration and has a resonance frequency of the main vibration of 100 MHz. FIG. 10 is a sectional view thereof. A description will be given with reference to FIG. 8 focusing on FIGS. 9 and 10. As shown in FIG. 10, the thin plate portion 4 is sandwiched between the main surface 2 and the main surface 3 and has a plate thickness of about 17 μm. AT
In the cut, the frequency constant = thickness of the thin plate x main vibration frequency is shown, and it depends on the resonance frequency used.
Was changed to 17 μm at 100 MHz. A 0.5 inch wafer 301 is cut to form the outline of the crystal piece 1 and separated to obtain 30 pieces. 3 before cutting
Zero concave shapes were formed by thinning a part of the main surface 2 by etching processing by wet etching. In the cutting process, cutting is performed along a cutting line 312 that includes one concave shape at a time. As shown in FIG. 10, the thin plate portion 4 is a thin plate portion near the center of the crystal blank 1. The periphery of the thin plate portion also serves as the thick frame portion 5 having high strength, so that the main vibration is less likely to be affected by external force and the handling in manufacturing is improved. In this example, the thickness of the edge portion is 50 μm to 150 μm.
The concave-shaped inner side surface formed between the main surface 2 of the thin plate portion 4 and the main surface 2 of the frame portion 5 is not perpendicular to the main surface 2 due to anisotropy of crystal or undercut, and varies depending on the direction. Dimensions and slopes.
【0042】エッチング加工によりウエハーに複数個の
凹形状を形成し、切断加工により水晶片1の輪郭を形成
し分離することにより、同時に凹形状の形成と輪郭の形
成をおこなわないことから、薄板部402の主面2は最
適の条件でエッチング加工し、エッチング速度の管理な
ども容易となり、加工精度が向上し。寸法精度や薄板部
の主面の粗さも向上する。さらに、従来のウエットエッ
チングのみで水晶片1の輪郭を形成するのに比較して、
水晶片1をウエハー301に隣接してマトリックス状に
並べられ取れ数が増える。Since a plurality of concave shapes are formed on the wafer by etching and the contours of the crystal piece 1 are formed by cutting and separated, the concave shape and the contour are not formed at the same time. The main surface 2 of 402 is etched under optimum conditions, the control of the etching rate is facilitated, and the processing accuracy is improved. The dimensional accuracy and the roughness of the main surface of the thin plate are also improved. Furthermore, in comparison with forming the contour of the crystal blank 1 only by conventional wet etching,
The crystal pieces 1 are arranged in a matrix form adjacent to the wafer 301, and the number of the crystal pieces 1 is increased.
【0043】また、図8において、本例は(q)のよう
な保護膜302のパターンでエッチング加工を行った
が、他の保護膜302、303のパターンにより各種の
水晶片1を形成してもよい。副振動軽減のため水晶片の
面取り加工を行う場合、保護膜302に保護膜取り除き
部305を設ければよく、面取り部6を形成する。エッ
チング加工により水晶片1の面取りをおこなうため、従
来のような面取り加工に比べて水晶片1の輪郭形状で加
工難度が変化したりせず、また水晶片1を個々に加工が
必要がなく生産性がよい。また、面取り部6は切断加工
による水晶片1を切断する時に生じ易いチッピングなど
を防ぐ。Further, in FIG. 8, in this example, the etching processing is performed with the pattern of the protective film 302 as shown in (q), but various crystal pieces 1 are formed with the patterns of the other protective films 302 and 303. Good. When chamfering the crystal piece to reduce the secondary vibration, the protective film removing portion 305 may be provided in the protective film 302, and the chamfered portion 6 is formed. Since the crystal piece 1 is chamfered by etching processing, the difficulty of processing does not change depending on the contour shape of the crystal piece 1 compared to the conventional chamfering processing, and it is not necessary to individually process the crystal piece 1 for production. Good sex. Further, the chamfered portion 6 prevents chipping or the like that is likely to occur when the crystal blank 1 is cut by cutting.
【0044】図9で枠部5は軸方向でいう薄板部4の4
方向に存在するが、3方向でも、2方向でも、1方向で
もよく、凹形状を形成する場所の保護膜取り除き部30
4の寸法による保護膜302のパターンと切断線312
により決定する。圧電振動素子の枠部5で固定し、外力
などによる歪みからくる特性の不安定性を回避する。3
方向と1方向に縁部がある圧電振動素子は薄板部4だけ
で構成される圧電振動素子よりも強度的に強く片側のみ
で保持器に固定する場合は熱ひずみも緩和でき有効な形
状である。図10の水晶振動素子は保持器504へ封入
して圧電デバイスである水晶振動子として使用する。In FIG. 9, the frame portion 5 is the thin plate portion 4 in the axial direction.
Existing in three directions, but may be three directions, two directions, or one direction, and the protective film removing portion 30 at the place where the concave shape is formed
The pattern of the protective film 302 and the cutting line 312 according to the dimension of 4
Determined by It is fixed by the frame portion 5 of the piezoelectric vibrating element to avoid instability of characteristics due to distortion due to external force or the like. Three
The piezoelectric vibrating element having edges in one direction and one direction is stronger in strength than the piezoelectric vibrating element composed of only the thin plate portion 4, and when it is fixed to the cage only on one side, it has an effective shape that can alleviate thermal strain. . The crystal vibrating element of FIG. 10 is enclosed in a holder 504 and used as a crystal resonator which is a piezoelectric device.
【0045】薄板部4の主面2に電極101を、さらに
主面3に電極102を対向して配していることで主振動
を得る。主振動とは本例では厚み滑り振動であり、特に
厚み滑り振動の基本波振動であるが、オーバートーンを
利用してもよく、従来の平板形水晶振動子よりさらに高
い周波数を実現可能となる。本例では電極102が電極
101より面積が広いが、面積の小さい電極に電気的特
性が影響されるため、本来は精度良く形成可能な電極1
02の面積をフォトリソ技術などを利用して精度く形成
することにより、小さくしたほうがよい。しかし、主面
3を削り板厚調整した後に電極102を形成する場合な
どは、電極101の面積を小さくすることににより、正
確な電気的特性を板厚調整前後に測定して不良分けする
ことが可能である。The main vibration is obtained by arranging the electrode 101 on the main surface 2 of the thin plate portion 4 and the electrode 102 on the main surface 3 so as to face each other. The main vibration is the thickness shear vibration in this example, especially the fundamental wave vibration of the thickness shear vibration, but overtone may be used, and it is possible to realize a higher frequency than the conventional flat plate type crystal resonator. . In this example, the electrode 102 has a larger area than the electrode 101, but since the electrical characteristics are affected by the electrode having a smaller area, the electrode 1 that can be originally formed with high accuracy.
It is better to reduce the area of 02 by forming it with high precision by using a photolithography technique or the like. However, in the case where the electrode 102 is formed after the main surface 3 is scraped and the plate thickness is adjusted, the area of the electrode 101 is reduced to measure accurate electrical characteristics before and after the plate thickness adjustment and classify the defects. Is possible.
【0046】(実施例3) 図2は水晶片1に加わる外
力により薄板部が変形することで水晶振動素子の共振周
波数が変化し外力が加わったことを感知する。薄板部4
とは図2でいう凹形状の底の部分をいう。強度を向上す
るため、また支持を有利にするために薄板部4の外周の
板厚を薄板部より厚くした枠部5を有する。センサの特
性を安定化するため、共振周波数を一定に調整する必要
がある。さらに、感度を高めるために薄板部を薄くする
と、主面2と凹形状の内側側面のほぼ全体に電極101
を配すことで、強度を補強し、その金属膜の厚さを調整
して外力による過敏な応答を防止してもよい。(Embodiment 3) In FIG. 2, the thin plate portion is deformed by the external force applied to the crystal piece 1 to change the resonance frequency of the crystal vibrating element and detect that the external force is applied. Thin plate part 4
Means the concave bottom portion in FIG. In order to improve the strength and to favorably support the thin plate portion 4, there is provided a frame portion 5 in which the plate thickness of the outer periphery is thicker than that of the thin plate portion. In order to stabilize the characteristics of the sensor, it is necessary to adjust the resonance frequency constant. Further, when the thin plate portion is thinned to enhance the sensitivity, the electrode 101 is formed on almost the entire main surface 2 and the concave inner side surface.
By arranging, the strength may be reinforced and the thickness of the metal film may be adjusted to prevent the hypersensitive response due to an external force.
【0047】図2において、電極102は、電極形成用
の露光マスクを主面3に近接させられるために、凹形状
の底の主面2よりも、精度良い寸法の電極を形成可能で
ある。振動エネルギーの閉じ込め効果を利用する場合、
小さな電極に水晶振動子の特性は主に左右されるため
に、主面3に主面2より小さい面積の電極を精度よく形
成することで特性の安定した水晶振動素子を作成する。
特に、効率良く水晶片1に発生する電荷を拾うため複雑
な形状にする必要もあり電極形成時における加工精度も
重要である。この時、不用振動を回避するため、または
一部を慣性力に影響されやすい質点として電極102の
一部を加工せずに残す場合がある。図4において、水晶
片1をウエハー301より切断加工して分離を水晶振動
素子の形成で最後におこなった。切断加工の前に、ウエ
ハー301に複数の凹形状をウエットエッチングにより
形成し、電極102を形成した。板厚を微調整し正確に
合わせ込むため主面2をドライエッチングにより加工し
て薄板部4の板厚を薄くすることで調整した。さらに電
極101を形成し、周波数調整には、電極102をイオ
ンガンにより均一に削った。より多くの工程において水
晶片1を分離しないで製造することで、ハンドリングよ
く水晶片1のエッチング加工や、板厚調整や、洗浄や、
レジスト剥離や、保護膜剥離、各種検査などを効率よく
処理でき、さらに電極101、102を同時に効率よく
形成する。貫通した穴の開いていないウエハー301の
状態で電極102をフォトリソ技術で形成するためにレ
ジストの凹凸が小さく、ウエハー301が露光時にゆが
むことなく精度よく電極を形成できる。In FIG. 2, since the exposure mask for electrode formation can be brought close to the main surface 3, the electrode 102 can form an electrode with a more accurate size than the concave main surface 2 of the bottom. When utilizing the confinement effect of vibrational energy,
Since the characteristics of the crystal resonator are mainly influenced by the small electrodes, the electrodes having a smaller area than the main surface 2 are formed on the main surface 3 with high accuracy to form a crystal vibrating element having stable characteristics.
In particular, it is necessary to have a complicated shape in order to efficiently collect the charges generated in the crystal blank 1, and the processing accuracy at the time of electrode formation is also important. At this time, in order to avoid unnecessary vibration, or a part of the electrode 102 may be left unprocessed as a mass point that is easily affected by inertial force. In FIG. 4, the quartz piece 1 was cut from the wafer 301 and separated to finally form the quartz resonator element. Prior to the cutting process, a plurality of concave shapes were formed on the wafer 301 by wet etching to form the electrodes 102. In order to finely adjust the plate thickness and adjust it accurately, the main surface 2 was processed by dry etching to make the thin plate portion 4 thinner. Further, an electrode 101 was formed, and for frequency adjustment, the electrode 102 was evenly ground with an ion gun. By manufacturing the quartz piece 1 without separating it in more steps, it is possible to handle the quartz piece 1 with good handling, adjusting the plate thickness, cleaning,
Resist stripping, protective film stripping, various inspections, and the like can be efficiently processed, and electrodes 101 and 102 are efficiently formed at the same time. Since the electrodes 102 are formed by the photolithography technique in the state of the wafer 301 having no through holes, the resist irregularities are small, and the electrodes can be accurately formed without distortion of the wafer 301 during exposure.
【0048】図4において、保持器405は密封しつつ
感知した周波数変動情報を取り出す薄型の表面実装型の
器である。電極101を保持器405へ向けて設置す
る。保持器405は外部電源用の端子とセンサー信号を
出力するための端子407、409を備え、別にアース
用の端子や外部制御用の端子などを備えていてもよい。
材質は、セラミックのSMDパッケージであり圧電振動
素子の下にICチップを収めてよい。ICチップを収め
る場合には、圧電振動素子の発振回路と外力により変化
した共振周波数と通常の共振周波数との差を計算する回
路を配する。In FIG. 4, a holder 405 is a thin surface mount type container that takes out the detected frequency fluctuation information while hermetically sealing it. The electrode 101 is installed toward the holder 405. The holder 405 includes a terminal for external power supply and terminals 407 and 409 for outputting a sensor signal, and may further include a terminal for grounding, a terminal for external control, and the like.
The material is a ceramic SMD package, and an IC chip may be housed under the piezoelectric vibration element. When the IC chip is housed, an oscillation circuit of the piezoelectric vibration element and a circuit for calculating the difference between the resonance frequency changed by an external force and the normal resonance frequency are arranged.
【0049】図3において、機械加工により作成したA
Tカットのウエハー301に、保護膜302、303を
成膜し、フォトリソ技術によりパターンを形成する。図
3のようなパターンで保護膜302、303を形成した
ウエハー301をエッチング用液に侵すことで水晶片1
に凹形状を形成する。この時、エッチング部308も溶
解することで面取り部6を同時に形成する。面取り部6
は図5の(d)のように薄板部402を囲うように形成
する。ただし、ウエハー301が後の工程でワレたりせ
ず充分な強度を保つために、取り除き幅寸法306を調
整し面取り部幅寸法204と面取り部深さ寸法310を
決定する。エッチング部308の付近に切断線312を
設定し切断加工し切断面7を形成するとともに水晶片1
の輪郭を形成し個々に分離する。板厚の調整や電極の形
成さらに周波数の調整はウエハー301でバッチ処理を
する。これにより小さい圧電振動素子を個々に取り扱う
よりハンドリングを良くする。In FIG. 3, A created by machining
Protective films 302 and 303 are formed on a T-cut wafer 301, and a pattern is formed by a photolithography technique. By immersing the wafer 301 on which the protective films 302 and 303 are formed in the pattern as shown in FIG.
To form a concave shape. At this time, the chamfered portion 6 is simultaneously formed by melting the etching portion 308. Chamfer 6
Is formed so as to surround the thin plate portion 402 as shown in FIG. However, the removal width dimension 306 is adjusted and the chamfered portion width dimension 204 and the chamfered portion depth dimension 310 are determined so that the wafer 301 does not warp in a later process and maintains sufficient strength. A cutting line 312 is set in the vicinity of the etching portion 308, and cutting processing is performed to form the cutting surface 7, and the quartz piece 1
To form the contours of and separate into individual. The wafer 301 is subjected to batch processing for adjusting the plate thickness, forming electrodes, and adjusting the frequency. This provides better handling than handling smaller piezoelectric vibrating elements individually.
【0050】圧電振動素子とは、結晶軸に対してある決
められた幾何学的形状・寸法および角度に切断した圧電
体片に電極を配して電荷をかけ振動を得る素子である。
圧電振動素子を保持器に封入して圧電デバイスとして使
用する。主に圧電体片に水晶やランガサイトやニオブ酸
リチウムを利用した振動子や発振器やセンサーなどであ
る。水晶においては圧電体片は水晶片、圧電振動素子は
水晶片と電極で構成される素子、圧電デバイスは水晶振
動子や水晶発振器やセンサーなどで、水晶片は主にAT
カット、Zカット、またはSCカットなどの水晶片であ
る。主面からみた圧電体片の輪郭は4角形、3角形、円
型などがある。本例では主面の一部の板厚を薄くした薄
板部と、前記一部を除く板厚の厚い枠部とからなる圧電
体片と、前記薄板部の両側の主面に配する電極を有する
圧電振動素子は、主面に凹形状を形成した凹形圧電振動
素子である。本例の圧電体片は、2個以上の前記圧電体
片を取るウエハーの一部の板厚を、ウエットエッチング
とドライエッチングのうちの少なくともいずれか一方を
利用して薄くエッチング加工した後、このウエハーをダ
イシングソーとワイヤソーのうちのいずれか一方を利用
して切断加工して分離し形成した。一部とは凹形状を形
成し薄板部をえる領域である。さらにエッチング加工に
て、後に切断加工で切断する切断線の付近を同時にエッ
チング加工し、少なくとも一方の主面の縁端を面取りし
た面取り部を形成しても良い。凹形状は圧電体片の輪郭
に対して接しても、片方にズラして形成しても良い。両
方の主面に凹形状を形成しても良い。凹形状の底である
薄板部はウエットエッチングによるエッチング加工の後
に再度ドライエッチングにより板厚を調整してもよい。
面取り部は形成しなくても、一方の主面または両方の主
面に形成して保護膜のパターンにより決定する。面取り
部の面取り部幅寸法と面取り部深さ寸法は保護膜を取り
除く寸法による保護膜のパターンにより調整する。電極
はAu、Ag、Al、Cr、またはNiやそれらの合金
で形成され、層状になっていてもよい。The piezoelectric vibrating element is an element for arranging an electrode on a piezoelectric piece cut into a predetermined geometrical shape, size and angle with respect to a crystal axis to apply an electric charge to obtain vibration.
A piezoelectric vibration element is enclosed in a holder and used as a piezoelectric device. Mainly used are vibrators, oscillators, and sensors that use quartz, langasite, or lithium niobate for piezoelectric pieces. In crystal, a piezoelectric piece is a crystal piece, a piezoelectric vibrating element is an element composed of a crystal piece and an electrode, a piezoelectric device is a crystal oscillator, a crystal oscillator, a sensor, etc.
It is a crystal piece such as cut, Z cut, or SC cut. The outline of the piezoelectric piece viewed from the main surface includes a quadrangle, a triangle, and a circle. In this example, a thin plate portion of which a part of the main surface is thin, a piezoelectric piece composed of a frame portion having a large plate thickness excluding the part, and electrodes arranged on both main surfaces of the thin plate part are provided. The piezoelectric vibrating element has a concave piezoelectric vibrating element having a concave shape on the main surface. In the piezoelectric piece of this example, a part of the thickness of a wafer on which two or more piezoelectric pieces are taken is thinly etched by using at least one of wet etching and dry etching, and The wafer was cut and separated using either one of a dicing saw and a wire saw to form the wafer. A part is a region where a thin plate portion is formed by forming a concave shape. Further, the chamfered portion may be formed by chamfering the edge of at least one of the main surfaces by etching at the same time in the vicinity of a cutting line to be cut later by cutting by etching. The concave shape may be in contact with the contour of the piezoelectric piece or may be formed by shifting in one direction. A concave shape may be formed on both main surfaces. The thin plate portion, which is the bottom of the concave shape, may be subjected to etching processing by wet etching and then the thickness thereof may be adjusted again by dry etching.
Even if the chamfered portion is not formed, it is formed on one main surface or both main surfaces and determined by the pattern of the protective film. The width dimension and the depth dimension of the chamfer of the chamfer are adjusted by the pattern of the protective film according to the dimension of removing the protective film. The electrode may be formed of Au, Ag, Al, Cr, or Ni or an alloy thereof, and may be layered.
【0051】[0051]
【発明の効果】本発明によれば、寸法精度や主面の表面
粗さに優れ、さらに副振動対策のなされた特性を安定に
した圧電振動素子を実現する。さらに面取りの加工の生
産効率を確保し、前記のような圧電振動素子の製造方法
を提供する。面取りを自由な寸法で行い副振動の軽減や
副振動の共振周波数を任意に調節し、さらにウエハーの
強度を確保したり調整する。本発明の製造方法を用いて
圧電振動素子を製造することによって、本発明の製造方
法を用いずに圧電振動素子を製造する場合と比べて、以
下のような特有の効果を奏する。すなわち、圧電体片が
コンタクト露光やレジストの凹凸により変形しないこと
から、位置ズレや寸法ズレを防止し正確に電極を形成す
る。エッチング加工による凹形状の形成と、切断加工に
よる圧電体片の輪郭の形成に分けることで、板厚を薄く
するウエットエッチングに最適化な条件で処理ができ表
面粗さが良くなる。また、取れ数が増え生産性が良くな
る。According to the present invention, it is possible to realize a piezoelectric vibrating element which is excellent in dimensional accuracy and surface roughness of the main surface, and has stable characteristics against secondary vibration. Furthermore, the production efficiency of the chamfering process is ensured, and a method for manufacturing the above-described piezoelectric vibration element is provided. Chamfering is performed with free dimensions to reduce side vibrations and adjust the resonance frequency of side vibrations arbitrarily to further secure or adjust the strength of the wafer. By manufacturing the piezoelectric vibrating element using the manufacturing method of the present invention, the following unique effects are exhibited as compared with the case of manufacturing the piezoelectric vibrating element without using the manufacturing method of the present invention. That is, since the piezoelectric piece is not deformed due to contact exposure or unevenness of the resist, positional deviation and dimensional deviation are prevented, and electrodes are accurately formed. By dividing the formation of the concave shape by the etching processing and the formation of the outline of the piezoelectric piece by the cutting processing, the processing can be performed under the conditions optimized for the wet etching for reducing the plate thickness, and the surface roughness is improved. In addition, the number of picked-up pieces increases and the productivity improves.
【図1】本発明の圧電振動素子の一例である。FIG. 1 is an example of a piezoelectric vibration element of the present invention.
【図2】本発明の圧電振動素子の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the piezoelectric vibration element of the present invention.
【図3】本発明のウエットエッチング工程での断面図で
ある。FIG. 3 is a cross-sectional view in the wet etching process of the present invention.
【図4】本発明の圧電デバイスの製造手順の例である。FIG. 4 is an example of a procedure for manufacturing the piezoelectric device of the present invention.
【図5】本発明の圧電振動素子の製造手順の例である。FIG. 5 is an example of a manufacturing procedure of the piezoelectric vibration element of the present invention.
【図6】従来のウエットエッチングによる製造手順の例
である。FIG. 6 is an example of a manufacturing procedure by conventional wet etching.
【図7】本発明の圧電振動素子の断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of the piezoelectric vibration element of the present invention.
【図8】本発明の保護膜のパターン例である。FIG. 8 is a pattern example of a protective film of the present invention.
【図9】本発明の圧電振動素子の一例である。FIG. 9 is an example of the piezoelectric vibration element of the present invention.
【図10】本発明の圧電振動素子の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of the piezoelectric vibration element of the present invention.
【図11】本発明の主振動と副振動の振動モードの例で
ある。FIG. 11 is an example of vibration modes of a main vibration and a sub vibration of the present invention.
【符号の説明】 1 水晶片 2 主面 3 主面 4 薄板部 5 枠部 6 面取り部 7 切断面 101 電極 102 電極 201 板厚 202 裏側主面寸法 203 表側主面寸法 204 面取り部幅寸法 301 ウエハー 302 保護膜 303 保護膜 304 保護膜取り除き部 305 保護膜取り除き部 306 取り除き部幅寸法 307 エッチング部 308 エッチング部 309 エッチング部幅寸法 310 面取り部深さ寸法 311 アンダーカット部 312 切断線 401 薄板部 402 枠部 403 ドライエッチング部 404 充填雰囲気 405 保持器 406 支持材 407 端子 408 支持材 409 端子 410 リッド 601 接続部 602 フレーム部 603 保護膜取り除き部 604 貫通部 801 エッチング部 802 保護膜取り除き部 901 プラス領域 902 マイナス領域[Explanation of symbols] 1 crystal piece 2 main surface 3 main faces 4 Thin plate 5 frame 6 chamfer 7 cut surface 101 electrode 102 electrodes 201 plate thickness 202 Back side main surface dimensions 203 Front side main surface dimension 204 chamfer width dimension 301 wafer 302 Protective film 303 protective film 304 Protective film removal section 305 Protective film removal section 306 Width of removed part 307 Etching part 308 Etching part 309 Width of etching area 310 Chamfer depth 311 Undercut part 312 cutting line 401 thin plate 402 frame 403 Dry etching part 404 filling atmosphere 405 cage 406 Support material 407 terminal 408 Support material 409 terminal 410 lid 601 connection 602 frame part 603 Protective film removal section 604 Penetration part 801 Etching part 802 Protection film removal section 901 plus area 902 Minus area
Claims (12)
前記一部を除く板厚の厚い枠部とからなる圧電体片と、
前記薄板部の両側の主面に配する電極を有する圧電振動
素子において、前記圧電体片は、2個以上の圧電体片を
取るウエハーの一部の板厚を、ウエットエッチングとド
ライエッチングのうちの少なくともいずれか一方を利用
して薄くなるようエッチング加工した後、前記ウエハー
をダイシングソーとワイヤソーのうちのいずれか一方を
利用して切断加工して分離し形成したことを特徴とする
圧電振動素子。1. A thin plate part having a thinned part of the main surface,
A piezoelectric piece composed of a thick frame portion excluding the part,
In a piezoelectric vibrating element having electrodes arranged on both main surfaces of the thin plate portion, the piezoelectric piece is a part of a wafer on which two or more piezoelectric pieces are taken, and the thickness of The piezoelectric vibrating element is characterized in that after the etching processing is performed by using at least one of the above, the wafer is cut by using one of a dicing saw and a wire saw and separated. .
前記一部を除く板厚の厚い枠部とからなる圧電体片と、
前記薄板部の両側の主面に配する電極を有する圧電振動
素子において、前記圧電体片は、2個以上の圧電体片を
取るウエハーの一部の板厚を、ウエットエッチングとド
ライエッチングのうちの少なくともいずれか一方を利用
して薄くなるようエッチング加工した後、前記ウエハー
をダイシングソーとワイヤソーのうちのいずれか一方を
利用して切断加工して分離し、少なくとも前記エッチン
グ加工した後の前記主面の一部の板厚をドライエッチン
グで薄くなるよう板厚調整して前記薄板部を形成したこ
とを特徴とする圧電振動素子。2. A thin plate portion in which a part of the main surface is thinned,
A piezoelectric piece composed of a thick frame portion excluding the part,
In a piezoelectric vibrating element having electrodes arranged on both main surfaces of the thin plate portion, the piezoelectric piece is a part of a wafer on which two or more piezoelectric pieces are taken, and the thickness of After being etched to be thin by using at least one of the above, the wafer is cut and separated using one of a dicing saw and a wire saw, and at least the main body after the etching. A piezoelectric vibrating element, wherein the thin plate portion is formed by adjusting a plate thickness of a part of the surface by dry etching so as to be thin.
て、前記切断加工で切断する切断線の付近を同時にエッ
チング加工し、少なくとも一方の主面の縁端を面取りし
た面取り部を有することを特徴とする請求項1または請
求項2に記載の圧電振動素子。3. The piezoelectric piece has a chamfered portion in which at least one main surface is chamfered at the same time by the etching processing in the vicinity of a cutting line to be cut by the cutting processing at the same time. The piezoelectric vibrating element according to claim 1 or 2, which is characterized.
る裏側主面寸法が他方の主面の寸法である表側主面寸法
よりも大きいことを特徴とする請求項1または請求項2
に記載の圧電振動素子。4. The piezoelectric piece according to claim 1, wherein the size of the back main surface which is the size of one main surface is larger than the size of the front main surface which is the size of the other main surface. Two
2. The piezoelectric vibrating element according to.
るATカットの水晶片であることを特徴とする請求項1
または請求項2に記載の圧電振動素子。5. The AT-cut crystal piece utilizing the thickness shear vibration, wherein the piezoelectric piece is an AT-cut crystal piece.
Alternatively, the piezoelectric vibration element according to claim 2.
の圧電振動素子を、窒素または不活性ガスで満たして、
もしくは真空にして密封容器に封入した圧電デバイス。6. The piezoelectric vibrating element according to any one of claims 1 to 5 is filled with nitrogen or an inert gas,
Alternatively, a piezoelectric device that is evacuated and sealed in a sealed container.
前記一部を除く板厚の厚い枠部とからなる圧電体片と、
前記薄板部の両側の主面に配する電極を有する圧電振動
素子の製造方法において、機械加工でウエハーを形成す
るウエハー作成工程と、前記ウエハー作成工程で作成し
たウエハーの一方の主面の一部を除いて、エッチング加
工に耐久性のある保護膜を形成する保護膜形成工程と、
少なくとも前記一部の板厚を薄くエッチング加工するウ
エットエッチング工程と、前記ウエットエッチング工程
後のウエハーをダイシングソーとワイヤソーのうちのい
ずれか一方を利用して切断加工して分離し前記水晶片の
輪郭を形成する切断加工工程とからなることを特徴とす
る圧電振動素子の製造方法。7. A thin plate part having a thinned part of the main surface,
A piezoelectric piece composed of a thick frame portion excluding the part,
In a method for manufacturing a piezoelectric vibrating element having electrodes arranged on both main surfaces of the thin plate portion, a wafer forming step of forming a wafer by machining, and a part of one main surface of the wafer formed in the wafer forming step Except for the protective film forming step of forming a protective film having durability against etching processing,
A wet etching step of thinly etching at least a part of the plate thickness, and a wafer after the wet etching step is cut and separated using one of a dicing saw and a wire saw to separate the outline of the crystal piece. A method of manufacturing a piezoelectric vibrating element, comprising:
前記一部を除く板厚の厚い枠部とからなる圧電体片と、
前記薄板部の両側の主面に配する電極を有する圧電振動
素子の製造方法において、機械加工でウエハーを形成す
るウエハー作成工程と、前記ウエハー作成工程で作成し
たウエハーの一方の主面の一部を除いて、エッチング加
工に耐久性のある保護膜を形成する保護膜形成工程と、
少なくとも前記一部の板厚を薄くエッチング加工するウ
エットエッチング工程と、前記ウエットエッチング工程
後のウエハーをダイシングソーとワイヤソーのうちのい
ずれか一方を利用して切断加工して分離し前記水晶片の
輪郭を形成する切断加工工程と、前記ウエットエッチン
グ工程でエッチング加工した前記一部の板厚をさらに薄
く板厚調整して前記薄板部を形成するドライエッチング
工程とからなることを特徴とする圧電振動素子の製造方
法。8. A thin plate part having a thinned part of the main surface,
A piezoelectric piece composed of a thick frame portion excluding the part,
In a method for manufacturing a piezoelectric vibrating element having electrodes arranged on both main surfaces of the thin plate portion, a wafer forming step of forming a wafer by machining, and a part of one main surface of the wafer formed in the wafer forming step Except for the protective film forming step of forming a protective film having durability against etching processing,
A wet etching step of thinly etching at least a part of the plate thickness, and a wafer after the wet etching step is cut and separated using one of a dicing saw and a wire saw to separate the outline of the crystal piece. And a dry etching step of forming the thin plate portion by further adjusting the plate thickness of the part etched in the wet etching step to form the thin plate portion. Manufacturing method.
の主面の全面に保護膜を形成し、フォトリソ技術を利用
して、前記保護膜の前記一部を取り除くことを特徴とす
る請求項7または請求項8記載の圧電振動素子の製造方
法。9. The protective film forming step is characterized in that a protective film is formed on the entire surface of at least one main surface, and a part of the protective film is removed by using a photolithography technique. Alternatively, the method for manufacturing a piezoelectric vibrating element according to claim 8.
エットエッチング工程でエッチング加工して形成した前
記一部の板厚が、前記薄板部の板厚より10μm以下で
厚いことを特徴とする請求項8に記載の圧電振動素子の
製造方法。10. The dry etching process according to claim 8, wherein the plate thickness of the part formed by etching in the wet etching process is 10 μm or less thicker than the plate thickness of the thin plate portion. A method for manufacturing a piezoelectric vibrating element according to claim 1.
工程にて切断する切断線の付近にも保護膜を形成せず、
前記ウエットエッチング工程は、前記切断線の付近もエ
ッチング加工し、前記圧電体片の少なくともとも一方の
主面の縁端を面取りし面取り部を形成することを特徴と
する請求項7から請求項10いずれか一に記載の圧電振
動素子の製造方法。11. The protective film forming step does not form a protective film near a cutting line to be cut in the cutting processing step,
11. The wet etching step includes etching the vicinity of the cutting line to form a chamfer by chamfering an edge of at least one main surface of the piezoelectric piece. A method for manufacturing the piezoelectric vibrating element according to any one of the above.
にて、保護膜のパターンにより面取り幅と面取り深さの
うちの少なくともいずれか一方を調整して形成すること
を特徴とする請求項11に記載の圧電振動素子の製造方
法。12. The chamfered portion is formed by adjusting at least one of a chamfer width and a chamfer depth by a pattern of the protective film in the protective film forming step. 7. A method for manufacturing a piezoelectric vibrating element according to.
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