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JP2006214779A - Manufacturing method of vibrator - Google Patents

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JP2006214779A
JP2006214779A JP2005025764A JP2005025764A JP2006214779A JP 2006214779 A JP2006214779 A JP 2006214779A JP 2005025764 A JP2005025764 A JP 2005025764A JP 2005025764 A JP2005025764 A JP 2005025764A JP 2006214779 A JP2006214779 A JP 2006214779A
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JP
Japan
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manufacturing
vibrating body
vibration
protective film
vibrating
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Pending
Application number
JP2005025764A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomoo Ikeda
池田  智夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Citizen Watch Co Ltd
Original Assignee
Citizen Watch Co Ltd
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Publication date
Application filed by Citizen Watch Co Ltd filed Critical Citizen Watch Co Ltd
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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly accurate vibrator having a characteristic unchanging with the passage of time and excellent reliability, and a manufacturing method of the vibrator suitable for miniaturization. <P>SOLUTION: This manufacturing method of the vibrator, wherein an electrode is formed on the vibrator having a base part and a vibration leg formed protrusively from the base, part has a process for forming a protection film patterned on the electrode by a photolithography method; a process for adjusting a vibration mode of the vibration leg by balancing the weight of the vibration leg by removing especially a part of the vibration leg of the vibrator; and a process for removing dust adhering in the adjustment process of the vibration mode simultaneously by dissolving and removing the protection film. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

基部とこの基部から突出して形成される複数の振動脚とで構成される音叉型の振動体の製造方法に関し、特には振動モード調整工程を有する振動体の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a tuning fork type vibration body including a base and a plurality of vibration legs formed to protrude from the base, and more particularly to a method for manufacturing a vibration body having a vibration mode adjustment step.

近年では、航空機、車両等の姿勢制御や、ナビゲーションシステムの角速度検出、さらにはビデオカメラの手ぶれ制御など幅広い分野において振動型ジャイロスコープが利用されている。また、こうした振動型ジャイロスコープの中でも特に圧電材料の振動体を用いた圧電ジャイロが主流となりつつある。   In recent years, vibratory gyroscopes are used in a wide range of fields such as attitude control of aircraft, vehicles, etc., angular velocity detection of navigation systems, and camera shake control of video cameras. Among such vibrating gyroscopes, a piezoelectric gyro using a vibrating body of a piezoelectric material is becoming mainstream.

このように、圧電ジャイロが広い分野において使われていく状況において、振動体のさらなる高信頼性化、高精度化の要求が高まっている。   As described above, in a situation where the piezoelectric gyro is used in a wide range of fields, there is an increasing demand for higher reliability and higher accuracy of the vibrator.

理想的には、設計通りの共振周波数で振動し、かつ振動バランスが安定している振動体を達成することで、結果的に高信頼性、高精度の圧電ジャイロが得られるのだが、振動体の加工精度、圧電材料の電気特性のばらつき等によって、必ずしも理想的な状態で振動体を製造できるわけではない。   Ideally, by achieving a vibrating body that vibrates at the designed resonant frequency and has a stable vibration balance, a highly reliable and highly accurate piezoelectric gyro can be obtained as a result. Due to the processing accuracy and the variation in the electrical characteristics of the piezoelectric material, it is not always possible to manufacture the vibrator in an ideal state.

そこで、従来は振動体の製造過程において、共振周波数の合わせこみや振動バランスの調整を目的とした振動調整加工を必ず行っていた。この工程を一般に振動モード調整工程と称する。   Therefore, in the past, vibration adjustment processing for adjusting the resonance frequency and adjusting the vibration balance was always performed in the manufacturing process of the vibrating body. This process is generally referred to as a vibration mode adjustment process.

以下に従来の振動体の製造方法を説明する(例えば、特許文献1参照。)。図6は一般的な振動体の構造を示した斜視図である。図6に示すように、振動体10は、基部12から突出してなる2本の振動脚11を有する音叉型の圧電体100からなり、圧電体100上には、圧電体100に電圧を加え振動させるための電極200が形成されている。   Hereinafter, a conventional method for manufacturing a vibrating body will be described (for example, see Patent Document 1). FIG. 6 is a perspective view showing the structure of a general vibrator. As shown in FIG. 6, the vibrating body 10 is composed of a tuning fork type piezoelectric body 100 having two vibrating legs 11 protruding from a base 12, and a vibration is applied to the piezoelectric body 100 by applying a voltage to the piezoelectric body 100. The electrode 200 for making it form is formed.

従来のこのような構成からなる振動体10を圧電ジャイロに利用した場合では、コリオリの原理を利用して角速度を検出している。コリオリの原理とは、定常状態で振動脚11に一定の方向の振動f0を与えておき、これに回転ωが加わると振動f0に垂直な方向に振動fsが発生するという原理である。振動体10では振動fsを電気的に検出することによって、角速度の検出をしている。   When the conventional vibrating body 10 having such a configuration is used in a piezoelectric gyro, the angular velocity is detected using the Coriolis principle. The Coriolis principle is a principle that a vibration f0 in a certain direction is given to the vibrating leg 11 in a steady state, and a vibration fs is generated in a direction perpendicular to the vibration f0 when a rotation ω is added thereto. The vibrating body 10 detects the angular velocity by electrically detecting the vibration fs.

通常、圧電体100には水晶や圧電セラミックス等が用いられ、その外形形状はエッチング加工や機械的な切削加工によって形成されていた。しかしながら、いずれの加工法を使ったとしても加工寸法のばらつきはかならず発生し、そのため、振動脚11の重量バランスに不釣り合いが生じる。重量バランスに不釣り合いが生じると定常状態における振動f0が設計上の振動モードとは異なった振動をしてしまい、正確な角速度を検出できなくなる。   Usually, crystal, piezoelectric ceramics, or the like is used for the piezoelectric body 100, and the outer shape thereof is formed by etching or mechanical cutting. However, regardless of which processing method is used, variations in processing dimensions always occur, and therefore, the weight balance of the vibrating legs 11 is unbalanced. If an imbalance occurs in the weight balance, the vibration f0 in the steady state vibrates differently from the designed vibration mode, and an accurate angular velocity cannot be detected.

そこで従来は、図6に示すように、振動脚11の一部に除去加工を施し、除去部101を設けることによって、振動脚11の重量バランスを釣り合わせ、振動f0の振動モードを調整していた。   Therefore, conventionally, as shown in FIG. 6, a part of the vibration leg 11 is subjected to removal processing, and the removal unit 101 is provided to balance the weight balance of the vibration leg 11 and adjust the vibration mode of the vibration f0. It was.

図7は従来の振動体の振動モードの調整工程を示した図である。また図8は研削加工による振動モードの調整方法を示した斜視図である。従来の振動モードの調整工程では、まず図7(a)に示すように、圧電体110上に電極200を形成し、圧電体110に所定
の電界をかけて振動脚の振動モードを調べる。大抵の場合、この段階では、振動脚の重量バランスは崩れているため、図7(a)及び図8に示すように、希望する方向とは異なった方向に振動する振動f1が発生している。
FIG. 7 is a diagram showing a process for adjusting the vibration mode of a conventional vibrator. FIG. 8 is a perspective view showing a method for adjusting a vibration mode by grinding. In the conventional vibration mode adjustment process, first, as shown in FIG. 7A, the electrode 200 is formed on the piezoelectric body 110, and a predetermined electric field is applied to the piezoelectric body 110 to examine the vibration mode of the vibration legs. In most cases, the weight balance of the vibrating legs is lost at this stage, so that a vibration f1 that vibrates in a direction different from the desired direction is generated as shown in FIGS. .

そこで重量バランスを釣り合わせるために、図7(b)のように、圧電体100の一部を除去する加工を行う。従来はこの除去加工に、図8に示すような研磨剤を含んだ研磨テープ600をローラー610で摺動させて振動脚11の所定の部分を研削する加工法が一般に使われていた。この研削加工法によって振動f1を所望の振動f0になるように調整がなされる。   Therefore, in order to balance the weight balance, a process of removing a part of the piezoelectric body 100 is performed as shown in FIG. Conventionally, a processing method in which a predetermined portion of the vibrating leg 11 is ground by sliding a polishing tape 600 containing an abrasive as shown in FIG. By this grinding method, the vibration f1 is adjusted to the desired vibration f0.

なおその時、研削によって生じた粉塵500の一部は必ず振動脚11に再付着する。粉塵500の付着があると、せっかく重量バランスを調整したとしても、時間経過とともにその粉塵500が徐々に剥がれ落ち、重量バランスが徐々に崩れていく危険性がある。そこで従来は信頼性を確保するために、図7(c)に示すように、振動脚11に再付着した粉塵500を洗浄によって除去し、所望の振動モードである振動f0を発生する振動体10を得ていた。   At that time, a part of the dust 500 generated by grinding always adheres to the vibrating leg 11. If the dust 500 adheres, even if the weight balance is adjusted, there is a risk that the dust 500 gradually peels off over time and the weight balance gradually collapses. Therefore, conventionally, in order to ensure reliability, as shown in FIG. 7C, the dust 500 reattached to the vibrating leg 11 is removed by cleaning, and the vibrating body 10 that generates the vibration f0 that is a desired vibration mode is obtained. I was getting.

なお振動体10に付着した粉塵500のような不純物を洗浄する方法としては、超音波洗浄法を用いる方法が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。この洗浄方法によれば、まずイソプロピルアルコール(IPA)で超音波洗浄を行い、次にフッ素系洗浄剤で蒸気洗浄を行い、最後に乾燥して洗浄工程を完了させていた。   As a method for cleaning impurities such as dust 500 adhering to the vibrating body 10, a method using an ultrasonic cleaning method has been proposed (for example, see Patent Document 2). According to this cleaning method, ultrasonic cleaning was first performed with isopropyl alcohol (IPA), then steam cleaning was performed with a fluorine-based cleaning agent, and finally, the cleaning process was completed by drying.

特開2002−243451号公報(第7頁、図3、図10)Japanese Patent Laid-Open No. 2002-243451 (page 7, FIG. 3, FIG. 10) 特開2001−292046号公報(第5頁、図8)JP 2001-292046 A (5th page, FIG. 8)

従来の振動体の製造方法では、設計通りの振動モードを得るために、振動モードの調整工程が必須であった。またこの振動モード調整工程は、研削加工法等により振動脚を削ることによって行っていたが、その時に生じた粉塵の一部が振動脚に再付着するため、超音波洗浄を用いた洗浄工程によって、付着した粉塵を除去していた。   In the conventional manufacturing method of a vibrating body, in order to obtain a vibration mode as designed, a vibration mode adjustment step is essential. In addition, this vibration mode adjustment process was performed by cutting the vibration leg by a grinding method or the like, but a part of the dust generated at that time is reattached to the vibration leg, so a cleaning process using ultrasonic cleaning is used. , Adhered dust was removed.

しかしながら、粉塵の完全な剥離には相応の強力な超音波振動が必要とされるため、超音波振動によって振動脚が折れてしまうといった不良が発生することがあった。またこうした振動脚の破損不良は、振動体が小型化され、振動脚が細くなればなるほど多発することがわかってきた。   However, since a sufficiently strong ultrasonic vibration is required for complete delamination of the dust, a defect that the vibration leg breaks due to the ultrasonic vibration may occur. In addition, it has been found that such breakage failure of the vibration legs occurs more frequently as the vibration body is downsized and the vibration legs become thinner.

一方、振動脚の破損不良をなくすために超音波振動の出力を小さくすると、粉塵が完全に除去しきれないといった不良が発生してしまう。粉塵の除去残りがあると、時間経過とともにその粉塵が徐々に剥がれ落ち、せっかく調整した振動モードの均衡が崩れ、その結果、角速度の検出精度を悪化させてしまう危険性があった。   On the other hand, if the output of the ultrasonic vibration is reduced in order to eliminate the breakage failure of the vibration leg, a failure that dust cannot be completely removed occurs. If there is dust removal residue, the dust gradually peels off over time, and the balance of the vibration mode that has been adjusted is lost. As a result, the angular velocity detection accuracy may be deteriorated.

本発明の目的は、高精度で信頼性の高い振動体の製造方法を提供することであり、さらには小型化に適した振動体の製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a highly accurate and reliable method for manufacturing a vibrating body, and further to provide a method for manufacturing a vibrating body suitable for downsizing.

上記課題を解決するために、本発明の振動体の製造方法は、基部とこの基部から突出して形成される振動脚とを有する振動体上に電極が形成された振動体の製造方法であって、
電極上に保護膜を形成する工程と、振動体の一部を除去する加工により振動脚の振動モードを調整する工程と、保護膜を除去する工程とを有していることを特徴とする。
In order to solve the above problems, a method of manufacturing a vibrating body according to the present invention is a method of manufacturing a vibrating body in which an electrode is formed on a vibrating body having a base and a vibrating leg that protrudes from the base. ,
The method includes a step of forming a protective film on the electrode, a step of adjusting a vibration mode of the vibration leg by a process of removing a part of the vibrating body, and a step of removing the protective film.

さらに、保護膜を形成する工程において、フォトリソグラフィー法を用いるのが望ましい。   Further, it is desirable to use a photolithography method in the step of forming the protective film.

さらに、保護膜を形成する工程において、電着レジストを用いるのが望ましい。   Furthermore, it is desirable to use an electrodeposition resist in the step of forming the protective film.

また、保護膜を形成する工程において、スプレー方式でレジストを塗布するのが望ましい。   In the step of forming the protective film, it is desirable to apply a resist by a spray method.

さらに、保護膜を所定の薬液によって溶解させて除去するのが望ましい。   Furthermore, it is desirable to remove the protective film by dissolving it with a predetermined chemical solution.

さらに、その薬液が現像液であるのが望ましい。   Further, it is desirable that the chemical solution is a developer.

または、その薬液がエッチング液であるのが望ましい。   Alternatively, it is desirable that the chemical liquid is an etching liquid.

さらに、保護膜は、導電性を有し、且つ電極とは異なる材料であることが望ましい。   Further, the protective film is preferably made of a material having conductivity and different from that of the electrode.

さらに、保護膜は銅(Cu)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)のいずれかを含む材料であるのが望ましい。   Furthermore, the protective film is desirably a material containing any of copper (Cu), aluminum (Al), and nickel (Ni).

また、保護膜は感光性材料であるのが望ましい。   The protective film is preferably a photosensitive material.

さらに、保護膜が電極の形状と同じ形状で形成されることが望ましい。   Furthermore, it is desirable that the protective film is formed in the same shape as the electrode.

さらに、振動脚の振動モードを調整する工程において、振動体は機械加工により除去されるのが望ましい。   Further, in the step of adjusting the vibration mode of the vibration leg, it is desirable that the vibrating body be removed by machining.

または、振動脚の振動モードを調整する工程において、振動体はレーザーアブレーション加工により除去されるのが望ましい。   Alternatively, in the step of adjusting the vibration mode of the vibration leg, it is desirable that the vibrating body is removed by laser ablation processing.

さらに、振動脚の振動モードを調整する工程において、振動脚の一部を除去する加工を有しているのが望ましい。   Furthermore, it is desirable to have a process of removing a part of the vibration leg in the step of adjusting the vibration mode of the vibration leg.

さらに、振動体は水晶からなることが望ましい。   Furthermore, it is desirable that the vibrator is made of quartz.

(作用)
本発明の上記手段では、保護膜を形成した後に、振動脚の振動モードを調整する工程を行う。通常、振動モードの調整工程は、振動体の一部を機械加工やレーザーアブレーション加工等によって除去することで行われるが、その時に必ず粉塵が振動体に再付着する。しかしながら、上述のように本発明では、すでに保護膜が形成されているので粉塵は保護膜上に付着する。その後、保護膜を溶解し除去することで、付着した粉塵も同時に除去できるようになった。また保護膜を除去することで粉塵を振動体から浮かして除去できるため、粉塵の除去残りもほとんどなくなった。
(Function)
In the above means of the present invention, the step of adjusting the vibration mode of the vibration leg is performed after the protective film is formed. Normally, the vibration mode adjustment process is performed by removing a part of the vibrating body by machining, laser ablation processing, or the like. At that time, dust always adheres to the vibrating body. However, as described above, in the present invention, since the protective film is already formed, dust adheres on the protective film. After that, by dissolving and removing the protective film, the attached dust can be removed at the same time. Also, by removing the protective film, dust can be lifted and removed from the vibrating body, so there is almost no dust removal residue.

また、本発明の上記手段では、従来行われていたような超音波洗浄をする必要が無くなったため、超音波振動による振動体の破損不良を少なくすることができ、従来、特に破損不良が発生しやすかった小型の振動体でも歩留まり良く製造できるようになった。   Further, the above-described means of the present invention eliminates the need for ultrasonic cleaning as conventionally performed, so that it is possible to reduce the failure of the vibrating body due to ultrasonic vibration, and in particular, a failure failure has occurred. Even small and easy-to-use vibrators can be manufactured with good yield.

本発明の振動体の製造方法によれば、振動モードの調整工程に付着する粉塵を完全に除去することができるため、精度良く振動モードの調整ができるようになり、その結果、高精度の振動体を得ることができるようになった。   According to the method for manufacturing a vibrating body of the present invention, the dust adhering to the vibration mode adjustment process can be completely removed, so that the vibration mode can be adjusted with high accuracy. Now you can get a body.

また、本発明の振動体の製造方法によれば、振動モードの調整工程に付着する粉塵を完全に除去することができるため、従来のように振動体完成後に時間経過とともに粉塵が剥がれ落ちる危険性が無くなり、その結果、信頼性の高い振動体を得ることができた。   Further, according to the method for manufacturing a vibrating body of the present invention, dust adhering to the adjustment process of the vibration mode can be completely removed, so that there is a risk that the dust will be peeled off over time after the vibrating body is completed as in the past. As a result, a highly reliable vibrator was obtained.

また、本発明の振動体の製造方法によれば、超音波振動による洗浄工程を無くすることができ、小型の振動体であっても破損することなく製造できるようになった。   In addition, according to the method for manufacturing a vibrating body of the present invention, the cleaning step by ultrasonic vibration can be eliminated, and even a small vibrating body can be manufactured without being damaged.

(第1の実施形態)
本発明では、図6に示すような基部12から突出してなる2本の振動脚11を有する音叉型の振動体である圧電体100と、圧電体100上に形成され圧電体100に電圧を加え振動させるための電極200とからなる一般的な構造の振動体を製造した。
(First embodiment)
In the present invention, a piezoelectric body 100 that is a tuning-fork type vibrating body having two vibrating legs 11 projecting from a base 12 as shown in FIG. 6 and a voltage applied to the piezoelectric body 100 formed on the piezoelectric body 100 are applied. A vibration body having a general structure including the electrode 200 for vibrating was manufactured.

このような音叉型の振動体を圧電ジャイロに利用する場合では、コリオリの原理を利用して角速度を検出する。コリオリの原理とは、定常状態で振動脚11に一定の方向の振動f0を与えておき、これに回転ωが加わると振動f0に垂直な方向に振動fsが発生するという原理であり、この振動fsを電気的に検出することによって、角速度の検出が可能となる。よって、定常状態で発生させておく振動f0は、安定して一定の方向に振動するようにしておかなければ、角速度の高精度の検出はできない。   When such a tuning-fork type vibrating body is used for a piezoelectric gyro, the angular velocity is detected using the Coriolis principle. The Coriolis principle is a principle in which a vibration f0 in a certain direction is given to the vibrating leg 11 in a steady state, and when a rotation ω is added thereto, a vibration fs is generated in a direction perpendicular to the vibration f0. By detecting fs electrically, angular velocity can be detected. Therefore, the vibration f0 generated in the steady state cannot be detected with high accuracy unless the vibration f0 is stably oscillated in a certain direction.

以下に、安定した振動f0を発生させることが可能な振動体の製造方法を示す。図2は本発明の振動体の製造方法におけるフォトリソグラフィー工程の前半を示した図である。図3は本発明の振動体の製造方法におけるフォトリソグラフィー工程の後半を示した図である。図4は本発明の振動体の製造方法における電極形成工程を示した図である。本実施形態では、圧電体110として水晶を用い、音叉型の外形形状を10%フッ酸水溶液によってエッチングして形成した。圧電材料である水晶のエッチング法による加工は、水晶振動子、水晶発振器等を製造するのに一般に用いられている手法であり、非常に微細で精度の高い加工が可能である。   A method for manufacturing a vibrating body capable of generating a stable vibration f0 will be described below. FIG. 2 is a diagram showing the first half of the photolithography process in the method of manufacturing a vibrating body according to the present invention. FIG. 3 is a view showing the latter half of the photolithography process in the method of manufacturing a vibrating body according to the present invention. FIG. 4 is a diagram showing an electrode forming step in the method for manufacturing a vibrator according to the present invention. In the present embodiment, quartz is used as the piezoelectric body 110, and the tuning fork type outer shape is formed by etching with a 10% hydrofluoric acid aqueous solution. The processing by the etching method of quartz that is a piezoelectric material is a technique that is generally used to manufacture crystal resonators, crystal oscillators, and the like, and extremely fine and highly accurate processing is possible.

その後、図2(a)に示すように、水晶からなる圧電体110の全表面に電極膜210を成膜し、さらにその上に保護膜310を成膜した。本実施形態では、下層がクロム(Cr)、上層が金(Au)からなる二層構造の電極膜210を、蒸着法によって、Cr膜が0.03μm、Au膜が0.15μmの厚みでそれぞれ成膜した。また保護膜310としては、銅(Cu)を蒸着法によって0.15μmの厚みで成膜した。なおCr膜は、Au膜と水晶の密着力を高めるためのものであり、非常に薄く成膜すればよい。よって図2において、Cr膜の層は省略して描かれていない。なお電極膜210、保護膜310は、蒸着法以外のいかなる成膜方法、例えばスパッタリング法、メッキ法等で成膜しても、本発明に何ら問題はない。   Thereafter, as shown in FIG. 2A, an electrode film 210 was formed on the entire surface of the piezoelectric body 110 made of quartz, and a protective film 310 was further formed thereon. In this embodiment, the electrode film 210 having a two-layer structure in which the lower layer is made of chromium (Cr) and the upper layer is made of gold (Au) is deposited by a vapor deposition method so that the Cr film has a thickness of 0.03 μm and the Au film has a thickness of 0.15 μm. A film was formed. As the protective film 310, copper (Cu) was formed to a thickness of 0.15 μm by a vapor deposition method. Note that the Cr film is for increasing the adhesion between the Au film and the crystal, and may be formed very thin. Therefore, in FIG. 2, the Cr film layer is not shown. The electrode film 210 and the protective film 310 may be formed by any film formation method other than the vapor deposition method, for example, sputtering method, plating method, etc., and there is no problem in the present invention.

次に、図2(b)に示すように、Cuからなる保護膜310上に感光性材料層410を形成する。本実施形態では、感光性材料層410に電着レジストを用い、約8μmの厚みで保護膜310上に形成した。電着レジストとは、電気メッキと同様に下地に電流を流すことでその表面に形成されるレジストである。よって導電性に優れたCuからなる保護膜310上においては、形成するのに非常に適しており、高い密着力で、かつ安定した表面状態で形成することができた。なお本実施形態では、保護膜310としてCuを採用した
が、電着レジストを形成する上でCuに限定されるわけではない。導電性に優れているアルミニウム(Al)やニッケル(Ni)等も電着レジストの形成には適している。
Next, as shown in FIG. 2B, a photosensitive material layer 410 is formed on the protective film 310 made of Cu. In this embodiment, an electrodeposition resist is used for the photosensitive material layer 410 and is formed on the protective film 310 with a thickness of about 8 μm. The electrodeposition resist is a resist that is formed on the surface of the electrode by applying an electric current to the base as in the case of electroplating. Therefore, it was very suitable for forming on the protective film 310 made of Cu having excellent conductivity, and was able to be formed with high adhesion and a stable surface state. In this embodiment, Cu is employed as the protective film 310, but is not limited to Cu in forming the electrodeposition resist. Aluminum (Al), nickel (Ni), etc., which are excellent in electrical conductivity, are also suitable for forming an electrodeposition resist.

次に、図3(a)に示すように、所望のパターン611、621が描画された2枚の露光マスク61、62を用いて、圧電体110を露光する。この時、図3(a)のように、マスク61、62の表面に対して斜め方向から紫外線(UV)を入射させ、圧電体110に照射することで圧電体110の表面だけでなく側面にある感光性材料層410も同時に露光した。こうした露光方式を一般に斜め露光方式と称する。   Next, as shown in FIG. 3A, the piezoelectric body 110 is exposed using two exposure masks 61 and 62 on which desired patterns 611 and 621 are drawn. At this time, as shown in FIG. 3A, ultraviolet rays (UV) are incident on the surfaces of the masks 61 and 62 from an oblique direction, and are irradiated on the piezoelectric body 110, so that not only on the surface of the piezoelectric body 110 but also on the side surfaces. A photosensitive material layer 410 was also exposed at the same time. Such an exposure method is generally called an oblique exposure method.

その後、電着レジストからなる感光性材料層410を電着レジスト専用の現像液によって現像し、図3(b)に示すように所望の形状の感光性材料層400を形成する。   Thereafter, the photosensitive material layer 410 made of an electrodeposition resist is developed with a developer dedicated to the electrodeposition resist, and a photosensitive material layer 400 having a desired shape is formed as shown in FIG.

なお、以上、図2及び図3に示される工程は、一般にフォトリソグラフィー法と呼ばれるパターニング方法であり、ICや液晶ディスプレイ等の製造に広く用いられている手法である。このフォトリソグラフィー法を用いれば、ミクロンレベルの非常に精度の高いパターニングが可能であり、振動体の小型化に適している。   2 and FIG. 3 is a patterning method generally called a photolithography method, and is a method widely used for manufacturing ICs, liquid crystal displays, and the like. If this photolithography method is used, patterning with very high accuracy of micron level is possible, and it is suitable for downsizing of the vibrator.

次に、保護膜310と電極膜210の感光性材料層400に覆われていない部分をエッチング法によって除去し、図4(a)に示すように、パターン化された保護膜300と電極200を形成する。本実施形態では、Cuからなる保護膜300を10%過硫酸アンモニウム水溶液からなるエッチング液でエッチングし、Au及びCrからなる電極200を王水及び硝酸系エッチング液によってエッチングした。   Next, portions of the protective film 310 and the electrode film 210 that are not covered with the photosensitive material layer 400 are removed by an etching method, and the patterned protective film 300 and the electrode 200 are formed as shown in FIG. Form. In this embodiment, the protective film 300 made of Cu was etched with an etching solution made of 10% ammonium persulfate aqueous solution, and the electrode 200 made of Au and Cr was etched with aqua regia and a nitric acid-based etching solution.

その後、図4(b)に示すように、感光性材料層400を剥離し、圧電体110の所望の位置に、電極200と保護膜300とが同じ形状で積層された構造を形成する。なお本実施形態では感光性材料層400を4%水酸化ナトリウム水溶液にて剥離した。   Thereafter, as shown in FIG. 4B, the photosensitive material layer 400 is peeled off, and a structure in which the electrode 200 and the protective film 300 are laminated in the same shape at a desired position of the piezoelectric body 110 is formed. In this embodiment, the photosensitive material layer 400 is peeled off with a 4% aqueous sodium hydroxide solution.

この状態においては、圧電体110の外形形状の形成時に生じる加工精度のばらつきにより、二本の振動脚11の重量バランスは釣り合っていない。そこで図6に示すように、振動脚11の一部に除去加工を施し、除去部101を設けることによって、振動脚11の重量バランスを釣り合わせ、振動f0の振動モードを調整する必要がある。この工程を振動モードの調整工程と称する。   In this state, the weight balance between the two vibrating legs 11 is not balanced due to variations in processing accuracy that occur when the outer shape of the piezoelectric body 110 is formed. Therefore, as shown in FIG. 6, it is necessary to balance the weight balance of the vibration legs 11 and adjust the vibration mode of the vibration f <b> 0 by performing removal processing on a part of the vibration legs 11 and providing the removal unit 101. This process is referred to as a vibration mode adjustment process.

以下に本発明の振動モードの調整工程を説明する。図1は本発明の振動体の製造方法における振動モードの調整工程を示した図である。まず図1(a)に示すように、電極200に電流を流すことで、圧電体110に所定の電界をかけ、その時の振動脚の振動モードを調べる。この段階では、振動脚は重量バランスを崩しているため、図1(a)に示すような所望の方向とは異なった方向に振動する振動f1が発生している。 The vibration mode adjustment process of the present invention will be described below. FIG. 1 is a diagram showing a vibration mode adjustment process in the method of manufacturing a vibrator according to the present invention. First, as shown in FIG. 1A, by applying a current to the electrode 200, a predetermined electric field is applied to the piezoelectric body 110, and the vibration mode of the vibration leg at that time is examined. At this stage, since the vibration leg has lost its weight balance, a vibration f1 that vibrates in a direction different from the desired direction as shown in FIG.

そこで重量バランスを釣り合わせるために、図1(b)のように、圧電体100の一部を除去する加工を行う。この除去加工には、一般に研削による機械加工かレーザーアブレーション加工が使われるが、どちらの加工法を使ったとしても、その時生じた粉塵500は必ず振動脚11に再付着してしまう。なお本実施形態では、研削による機械加工により圧電体100の一方の振動脚の一部を除去した。   Therefore, in order to balance the weight balance, a process of removing a part of the piezoelectric body 100 is performed as shown in FIG. For this removal processing, machining by grinding or laser ablation processing is generally used. However, whichever processing method is used, the dust 500 generated at that time always adheres to the vibrating leg 11 again. In the present embodiment, a part of one vibrating leg of the piezoelectric body 100 is removed by machining by grinding.

その後、図1(c)に示すように、保護膜300を溶解し除去する。すると保護膜上に付着した粉塵500も同時に取り除かれることになり、粉塵を完全に除去することができる。なお本実施形態では、保護膜300の溶解除去に10%過硫酸アンモニウム水溶液からなるエッチング液を用いた。以上のようにして、重量バランスの崩れによって生じていた振動モードによる振動f1を、所定の振動モードである振動f0に調整することができ
た。
Thereafter, as shown in FIG. 1C, the protective film 300 is dissolved and removed. Then, the dust 500 adhering to the protective film is also removed at the same time, and the dust can be completely removed. In the present embodiment, an etching solution made of 10% ammonium persulfate aqueous solution is used for dissolving and removing the protective film 300. As described above, the vibration f1 caused by the vibration mode caused by the loss of the weight balance can be adjusted to the vibration f0 which is the predetermined vibration mode.

本発明によれば、上述のように粉塵を完全に除去することができるため、振動モードの調整の精度が向上し、その結果、高精度の振動体を得ることができるようになった。また、従来のように振動体完成後に時間経過とともに粉塵が剥がれ落ちる危険性が無くなり、その結果、信頼性の高い振動体を得ることができた。   According to the present invention, since dust can be completely removed as described above, the accuracy of vibration mode adjustment is improved, and as a result, a highly accurate vibrating body can be obtained. Further, there is no risk of the dust falling off with the passage of time after completion of the vibrating body as in the prior art, and as a result, a highly reliable vibrating body could be obtained.

また以上のように本発明の振動体の製造方法によれば、従来行っていた超音波振動による洗浄工程を完全に無くすることができる。そのため、超音波振動によって発生する細い振動脚が折れてしまうといった破損を非常に少なくすることができた。またその結果、振動体のより一層の小型化が可能になった。   Further, as described above, according to the method for manufacturing a vibrating body of the present invention, it is possible to completely eliminate the conventional cleaning process using ultrasonic vibration. For this reason, it was possible to greatly reduce the damage such as breaking of the thin vibration leg generated by the ultrasonic vibration. As a result, the vibrator can be further reduced in size.

(第2の実施形態)
図5は本発明の振動体の製造方法の他の一例を示した図である。本発明の振動体の製造方法では、保護膜として感光性材料を使用してもかまわない。以下にその一例を示す。まず図5(a)に示すように、圧電体110の表面に電極膜210を形成し、さらにその上に感光性材料からなる保護膜320を形成する。本実施形態では、下層がCr、上層がAuからなる電極膜210上に、保護膜320として東京応化株式会社製レジスト(商品名:OFPR800)をスプレー方式で塗布した。またそれらの膜厚は、Cr膜が0.03μm、Au膜が0.15μm、レジストが3μmとした。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a view showing another example of the method for manufacturing a vibrator according to the present invention. In the method for manufacturing a vibrating body according to the present invention, a photosensitive material may be used as the protective film. An example is shown below. First, as shown in FIG. 5A, an electrode film 210 is formed on the surface of the piezoelectric body 110, and a protective film 320 made of a photosensitive material is further formed thereon. In this embodiment, a resist (trade name: OFPR800) manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd. was applied as a protective film 320 on the electrode film 210 made of Cr as a lower layer and Au as an upper layer by a spray method. The film thicknesses of the Cr film were 0.03 μm, the Au film was 0.15 μm, and the resist was 3 μm.

次に、感光性材料(レジスト)からなる保護膜320を、露光、現像して、図5(b)に示すように所望のパターンの保護膜300を形成する。本実施形態では、斜めからの露光する斜め露光方式(図3(a))によって保護膜320を露光した後、レジスト(OFPR800)専用の現像液を使って現像を行った。   Next, the protective film 320 made of a photosensitive material (resist) is exposed and developed to form a protective film 300 having a desired pattern as shown in FIG. In the present embodiment, after the protective film 320 is exposed by an oblique exposure method (FIG. 3A) for oblique exposure, development is performed using a developer dedicated to resist (OFPR800).

次に、電極膜210の保護膜300に覆われていない部分をエッチング法によって除去し、図5(c)に示すような、パターン化された電極200を形成する。本実施形態では、Au及びCrからなる電極200を王水及び硝酸系エッチング液によってそれぞれエッチングした。このようにして圧電体110の所望の位置に、電極200と保護膜300とが同じ形状で積層して形成された状態に至る。   Next, a portion of the electrode film 210 that is not covered with the protective film 300 is removed by an etching method to form a patterned electrode 200 as shown in FIG. In this embodiment, the electrode 200 made of Au and Cr was etched with aqua regia and a nitric acid-based etchant, respectively. In this manner, the electrode 200 and the protective film 300 are stacked at the desired position of the piezoelectric body 110 in the same shape.

その後、図1(a)に示すように、電極200に電流を流すことで、圧電体110に所定の電界をかけ、その時の振動脚の振動モードを調べ、重量バランスを釣り合わせるために、図1(b)のように、圧電体100の一部を除去する加工を行う。なお本実施形態では、研削による機械加工により圧電体100の一方の振動脚の一部を除去した。 Thereafter, as shown in FIG. 1A, by applying a current to the electrode 200, a predetermined electric field is applied to the piezoelectric body 110, the vibration mode of the vibration leg at that time is examined, and the weight balance is balanced. As in 1 (b), a process for removing a part of the piezoelectric body 100 is performed. In the present embodiment, a part of one vibrating leg of the piezoelectric body 100 is removed by machining by grinding.

最後に、図1(c)に示すように、保護膜300を溶解し除去する。すると保護膜上に付着した粉塵500も同時に取り除かれることになり、粉塵を完全に除去することができる。本実施形態では、感光性材料からなる保護膜をアセトンで溶解し除去した。以上のようにして、重量バランスの崩れによって生じていた振動モードによる振動f1を、所定の振動モードである振動f0に調整することができた。   Finally, as shown in FIG. 1C, the protective film 300 is dissolved and removed. Then, the dust 500 adhering to the protective film is also removed at the same time, and the dust can be completely removed. In this embodiment, the protective film made of a photosensitive material is dissolved and removed with acetone. As described above, the vibration f1 caused by the vibration mode caused by the loss of weight balance can be adjusted to the vibration f0 which is the predetermined vibration mode.

以上のような製造方法によっても、粉塵を完全に除去することができるため、振動モードの調整の精度が向上し、その結果、高精度の振動体を得ることができるようになった。また、従来のように振動体完成後に時間経過とともに粉塵が剥がれ落ちる危険性が無くなり、その結果、信頼性の高い振動体を得ることができた。また超音波振動による洗浄工程を完全に無くすることができるため、超音波振動によって発生する細い振動脚が折れてしまうといった破損を非常に少なくすることができた。   Also by the manufacturing method as described above, dust can be completely removed, so that the accuracy of vibration mode adjustment is improved, and as a result, a highly accurate vibrating body can be obtained. Further, there is no risk of the dust falling off with the passage of time after completion of the vibrating body as in the prior art, and as a result, a highly reliable vibrating body could be obtained. In addition, since the cleaning process by ultrasonic vibration can be completely eliminated, it is possible to greatly reduce the damage such as breaking of the thin vibration leg generated by the ultrasonic vibration.

尚、本発明の実施形態として2本の振動脚を有する振動体を用いて説明したが、振動脚が1本あるいは3本以上の場合であっても本発明を適用できるのは言うまでもない。また、振動体として圧電体を用いて説明したが、圧電体以外の金属やシリコン等の材料であっても良い。   In addition, although it demonstrated using the vibrating body which has two vibrating legs as embodiment of this invention, it cannot be overemphasized that this invention is applicable even when the number of vibrating legs is one or three or more. In addition, although the piezoelectric body is used as the vibrating body, a material other than the piezoelectric body, such as metal or silicon, may be used.

本発明の振動体の製造方法における振動モードの調整工程を示した図である。It is the figure which showed the adjustment process of the vibration mode in the manufacturing method of the vibrating body of this invention. 本発明の振動体の製造方法におけるフォトリソグラフィー工程の前半を示した図である。It is the figure which showed the first half of the photolithography process in the manufacturing method of the vibrating body of this invention. 本発明の振動体の製造方法におけるフォトリソグラフィー工程の後半を示した図である。It is the figure which showed the second half of the photolithography process in the manufacturing method of the vibrating body of this invention. 本発明の振動体の製造方法における電極形成工程を示した図である。It is the figure which showed the electrode formation process in the manufacturing method of the vibrating body of this invention. 本発明の振動体の製造方法の他の一例を示した図である。It is the figure which showed another example of the manufacturing method of the vibrating body of this invention. 一般的な振動体の構造を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the structure of the general vibration body. 従来の振動体の振動モードの調整工程を示した図である。It is the figure which showed the adjustment process of the vibration mode of the conventional vibrating body. 研削加工による振動モードの調整方法を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the adjustment method of the vibration mode by grinding.

符号の説明Explanation of symbols

10 振動体
11 振動脚
12 基部
61、62 露光マスク
100、110 圧電体
101 除去部
200 電極
210 電極膜
300、310、320 保護膜
400、410 感光性材料層
500 粉塵
600 研磨テープ
610 ローラー
611、621 パターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vibrating body 11 Vibrating leg 12 Base 61, 62 Exposure mask 100, 110 Piezoelectric body 101 Removal part 200 Electrode 210 Electrode film 300, 310, 320 Protective film 400, 410 Photosensitive material layer 500 Dust 600 Polishing tape 610 Rollers 611, 621 pattern

Claims (15)

基部とこの基部から突出して形成される振動脚とを有する振動体上に電極が形成された振動体の製造方法であって、
前記電極上に保護膜を形成する工程と、前記振動体の一部を除去する加工により前記振動脚の振動モードを調整する工程と、前記保護膜を除去する工程とを有する振動体の製造方法。
A method of manufacturing a vibrating body in which an electrode is formed on a vibrating body having a base and a vibrating leg formed protruding from the base,
A method of manufacturing a vibrating body, comprising: forming a protective film on the electrode; adjusting a vibration mode of the vibrating leg by a process of removing a part of the vibrating body; and removing the protective film. .
前記保護膜を形成する工程において、フォトリソグラフィー法を用いたことを特徴とする請求項1に記載の振動体の製造方法。 The method for manufacturing a vibrating body according to claim 1, wherein a photolithography method is used in the step of forming the protective film. 前記保護膜を形成する工程において、電着レジストを用いたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の振動体の製造方法。 3. The method for manufacturing a vibrator according to claim 1, wherein an electrodeposition resist is used in the step of forming the protective film. 前記保護膜を形成する工程において、スプレー方式でレジストを塗布したことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の振動体の製造方法。 The method for manufacturing a vibrating body according to claim 1, wherein a resist is applied by a spray method in the step of forming the protective film. 前記保護膜を所定の薬液によって溶解させて除去することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の振動体の製造方法。 The method for manufacturing a vibrating body according to any one of claims 1 to 4, wherein the protective film is dissolved and removed by a predetermined chemical solution. 前記薬液が現像液であることを特徴とする請求項5に記載の振動体の製造方法。 The method for manufacturing a vibrator according to claim 5, wherein the chemical solution is a developer. 前記薬液がエッチング液であることを特徴とする請求項5に記載の振動体の製造方法。 The method for manufacturing a vibrating body according to claim 5, wherein the chemical liquid is an etching liquid. 前記保護膜は、導電性を有し、且つ電極とは異なる材料であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の振動体の製造方法。 The method for manufacturing a vibrating body according to any one of claims 1 to 7, wherein the protective film is conductive and is made of a material different from that of the electrode. 前記保護膜は銅(Cu)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)のいずれかを含む材料であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の振動体の製造方法。 The method for manufacturing a vibrating body according to claim 1, wherein the protective film is a material containing any one of copper (Cu), aluminum (Al), and nickel (Ni). 前記保護膜は感光性材料であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の振動体の製造方法。 The method for manufacturing a vibrator according to claim 1, wherein the protective film is a photosensitive material. 前記保護膜が前記電極の形状と同じ形状で形成されることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の振動体の製造方法。 The method for manufacturing a vibrating body according to claim 1, wherein the protective film is formed in the same shape as the electrode. 前記振動脚の振動モードを調整する工程において、前記振動体は機械加工により除去されることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の振動体の製造方法。 The method of manufacturing a vibrating body according to claim 1, wherein in the step of adjusting a vibration mode of the vibrating leg, the vibrating body is removed by machining. 前記振動脚の振動モードを調整する工程において、前記振動体はレーザーアブレーション加工により除去されることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の振動体の製造方法。 The method of manufacturing a vibrating body according to any one of claims 1 to 11, wherein in the step of adjusting a vibration mode of the vibrating leg, the vibrating body is removed by laser ablation processing. 前記振動脚の振動モードを調整する工程において、前記振動脚の一部を除去する加工を有することを特徴とする請求項1〜13のいずれか一項に記載の振動体の製造方法。 The method for manufacturing a vibrating body according to any one of claims 1 to 13, further comprising a step of removing a part of the vibrating leg in the step of adjusting a vibration mode of the vibrating leg. 前記振動体は水晶からなることを特徴とする請求項1〜14のいずれか一項に記載の振動体の製造方法。 The method for manufacturing a vibrating body according to claim 1, wherein the vibrating body is made of quartz.
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