JP2012169865A - 圧電振動片、圧電振動子、発振器、電子機器、及び電波時計 - Google Patents

Abstract

【課題】重り金属膜の剥がれを抑制して、周波数の変動を抑制できる圧電振動片、圧電振動子、発振器、電子機器、及び電波時計を提供する。
【解決手段】幅方向に並んで配置された一対の振動腕部１０，１１と、一対の振動腕部１０，１１における延在方向の基端側が接続された基部１２と、振動腕部１０，１１の外表面に形成された重り金属膜２１と、を備えた圧電振動片４において、振動腕部１０，１１における長手方向の先端部の回避領域Ｒを避けた位置に重り金属膜２１を形成することを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、圧電振動片、圧電振動子、発振器、電子機器、及び電波時計に関するものである。

例えば、携帯電話や携帯情報端末には、時刻源や制御信号などのタイミング源、リファレンス信号源などとして水晶等を利用した圧電振動子を用いる場合が多い。この種の圧電振動子として、キャビティが形成されたパッケージ内に音叉型の圧電振動片を気密封止したものがある。

パッケージは、一対のガラス基板のうちの一方に凹部を形成した状態で互いに重ね合わせ、両者を直接接合することにより、凹部をキャビティとして機能させる構造になっている。また、圧電振動片は、長手方向に延在するとともに幅方向に並んで配置された一対の振動腕部と、これらの両振動腕部の基端側を連結する基部と、を備えており、両振動腕部が、基端側を起点として接近、離間する方向に、所定の共振周波数で振動（揺動）する構成となっている。

このように構成された圧電振動子を製造する場合の振動腕部の周波数調整方法として、圧電振動片における振動腕部の先端にＣｒ、Ａｕ、Ａｇ等からなる重り金属膜を予め形成し、レーザ照射により重り金属膜を部分的に除去（トリミング）することで、振動腕部の周波数が目標周波数となるように調整する方法がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−１６４７５９号公報

ところで、上述した圧電振動子にあっては、携帯電話や携帯情報端末機器の小型化に伴い、更なる小型、薄型化が望まれている。そのため、圧電振動片とパッケージの内面との厚さ方向でのクリアランスが非常に狭いものとなっている（例えば、２０μｍ〜１００μｍ程度）。
この場合、気密封止後に圧電振動子を落下させて行う衝撃特性試験時等において、振動腕部が厚さ方向に振動することで、振動腕部の先端部がパッケージの内面に接触する虞がある。すると、振動腕部がパッケージの内面に接触する際の衝撃により、振動腕部の先端部に形成された重り金属膜が剥がれ、振動腕部の周波数が変動してしまうという問題がある。
これに対して、振動腕部の先端部おける重り金属膜をレーザ照射により積極的に除去しておくことも考えられるが、レーザ照射の位置精度（例えば、２０μｍ〜５０μｍ程度）により、先端部には少なからず重り金属膜が残存してしまう。

そこで、本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、重り金属膜の剥がれを抑制して、周波数の変動を抑制できる圧電振動片、圧電振動子、発振器、電子機器、及び電波時計を提供するものである。

上述した課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明に係る圧電振動片は、幅方向に並んで配置された一対の振動腕部と、前記一対の振動腕部における延在方向の基端側が接続された基部と、前記振動腕部の外表面に形成された重り金属膜と、を備えた圧電振動片において、前記重り金属膜は、前記振動腕部における前記延在方向の先端部の回避領域を避けて形成されていることを特徴としている。

この構成によれば、振動腕部の先端部における回避領域を避けた位置に重り金属膜を形成することで、圧電振動片をパッケージ内に気密封止した場合に圧電振動片（振動腕部の先端）が厚さ方向に振動した際、振動腕部の先端がパッケージの内面に接触したとしても、振動腕部から重り金属膜が剥がれるのを抑制できる。そのため、周波数調整後に周波数が変動することを抑制できるので、振動特性に優れた高品質な圧電振動片を提供できる。
また、予め回避領域を避けて重り金属膜を形成しておくことで、振動腕部の先端部に形成された重り金属膜を除去するために高精度なレーザ装置を用いることがない。その結果、製造コストの増加も抑制できる。

また、前記重り金属膜は、レーザ照射により部分的に除去されることで、前記振動腕部の周波数が目標周波数となるように調整され、前記回避領域の前記延在方向における長さは、前記レーザ照射による誤差よりも大きくなるように設定されていることを特徴としている。
この構成によれば、回避領域の重り金属膜をレーザ照射により除去する場合に、回避領域の重り金属膜をレーザ装置の位置精度に関わらず確実に除去しておくことができる。これにより、振動腕部から重り金属膜が剥がれるのを抑制できる。

また、本発明に係る圧電振動子は、上記本発明の圧電振動片がパッケージに気密封止されてなることを特徴としている。
この構成によれば、上記本発明の圧電振動片がパッケージに気密封止されているため、小型、薄型化を図った上で、振動特性に優れた高品質な圧電振動子を提供することができる。

また、本発明の発振器は、上記本発明の圧電振動子が、発振子として集積回路に電気的に接続されていることを特徴としている。

また、本発明の電子機器は、上記本発明の圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴としている。

また、本発明の電波時計は、上記本発明の圧電振動子が、フィルタ部に電気的に接続されていることを特徴としている。

本発明に係る発振器、電子機器及び電波時計においては、信頼性の高い発振器、電子機器及び電波時計を提供することができる。

本発明の圧電振動片によれば、周波数調整後に周波数が変動することを抑制できるので、振動特性に優れた高品質な圧電振動片を提供できる。
本発明の圧電振動子によれば、振動特性に優れた高品質な圧電振動子を提供できる。
本発明の発振器、電子機器及び電波時計においては、信頼性の高い発振器、電子機器及び電波時計を提供することができる。

本発明の実施形態に係る圧電振動子を示す外観斜視図である。 図１に示す圧電振動子の内部構成図であって、リッド基板を取り外した状態の平面図である。 図２のＡ−Ａ線における断面図である。 図１に示す圧電振動子の分解斜視図である。 圧電振動片の平面図である。 圧電振動片の底面図である。 図５のＢ−Ｂ線における断面図である。 圧電振動子の製造方法を示すフローチャートである。 圧電振動片の製造方法を示すフローチャートである。 ウエハ接合体の分解斜視図である。 本発明の実施形態における発振器の概略構成図である。 本発明の実施形態における携帯情報機器の概略構成図である。 本発明の実施形態における電波時計の概略構成図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
（圧電振動子）
図１は、本実施形態における圧電振動子をリッド基板側から見た外観斜視図である。また図２は圧電振動子の内部構成図であって、リッド基板を取り外した状態で圧電振動片を上方から見た図ある。また、図３は図２に示すＡ−Ａ線に沿った圧電振動子の断面図であり、図４は圧電振動子の分解斜視図である。
図１〜図４に示すように、本実施形態の圧電振動子１は、ベース基板２とリッド基板３とが接合材３５を介して陽極接合された箱状のパッケージ５を有し、このパッケージ５の内部のキャビティＣ内に圧電振動片４が封止された表面実装型の圧電振動子である。なお、図４においては、図面を見易くするために後述する励振電極１５、引き出し電極１９，２０、マウント電極１６，１７、及び重り金属膜２１の図示を省略している。

図５は、圧電振動子１を構成する圧電振動片４の平面図、図６は、圧電振動片４の底面図、図７は、図５のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
図５〜図７に示すように、圧電振動片４は、所定の電圧が印加されたときに振動するものであって、水晶、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等の圧電材料から形成された音叉型の圧電板２４を備えている。

この圧電板２４は、平行に配置された一対の振動腕部１０，１１と、一対の振動腕部１０，１１の基端側を一体的に固定する基部１２と、を有している。また、圧電板２４の外表面上には、一対の振動腕部１０，１１を振動させる第１の励振電極１３、及び第２の励振電極１４からなる励振電極１５と、第１の励振電極１３、及び第２の励振電極１４に電気的に接続されたマウント電極１６，１７と、が設けられている。
また、圧電板２４には、一対の振動腕部１０，１１の両主面上に、振動腕部１０，１１の長手方向（延在方向）に沿ってそれぞれ形成された溝部１８が形成されている。この溝部１８は、振動腕部１０，１１の基端側から略中間付近に至る間に形成されている。

第１の励振電極１３、第２の励振電極１４からなる励振電極１５は、一対の振動腕部１０，１１を互いに接近または離間する方向に所定の周波数で振動させる電極であり、一対の振動腕部１０，１１の外表面に、それぞれ電気的に切り離された状態でパターニングされて形成されている。
具体的には、一方の振動腕部１０の溝部１８上と、他方の振動腕部１１の両側面上とに、第１の励振電極１３が主に形成されている。また、一方の振動腕部１０の両側面上と、他方の振動腕部１１の溝部１８上とに、第２の励振電極１４が主に形成されている。

さらに、第１の励振電極１３、及び第２の励振電極１４は、基部１２の両主面上において、それぞれ引き出し電極１９，２０を介してマウント電極１６，１７に電気的に接続されている。圧電振動片４は、このマウント電極１６，１７を介して電圧が印加されるようになっている。なお、上述した励振電極１５、マウント電極１６，１７、及び引き出し電極１９，２０は、例えば、クロム（Ｃｒ）等からなる下地膜（不図示）と、金（Ａｕ）等からなる仕上膜（不図示）と、が圧電板２４の外表面上に順次積層されて構成されている。下地膜は、仕上膜と圧電振動片４との密着性を向上させるためのものである。

また、一対の振動腕部１０，１１の外表面には、自身の振動状態を所定の周波数の範囲内で振動するように周波数調整用の重り金属膜２１が被膜されている。この重り金属膜２１は、周波数を粗く調整する際に使用される粗調膜２１ａと、微小調整する際に使用される微調膜２１ｂとに分かれている。これら粗調膜２１ａ、及び微調膜２１ｂの重量を利用して周波数調整を行うことで、一対の振動腕部１０，１１の周波数をデバイスの目標周波数の範囲内に収めることができる。

重り金属膜２１のうち、振動腕部１０，１１の先端側に形成された粗調膜２１ａは、下地膜（不図示）、及び仕上膜（不図示）が順次積層されて構成されている。これに対して、粗調膜２１ａよりも基端側に形成された微調膜２１ｂは、下地膜により構成されている。すなわち、重り金属膜２１を構成する下地膜、及び仕上膜は、上述した励振電極１５、マウント電極１６，１７、及び引き出し電極１９，２０と同一材料により構成されている。

ここで、これら重り金属膜２１は、振動腕部１０，１１における長手方向の先端部を回避した位置に形成されている。具体的に、振動腕部１０，１１の先端部は、振動腕部１０，１１の短手方向（幅方向）の全域に亘って重り金属膜２１が形成されていない回避領域Ｒとなっており、この回避領域Ｒよりも基端側に粗調膜２１ａ、及び微調膜２１ｂが振動腕部１０，１１の長手方向に沿って並んで形成されている。なお、振動腕部１０，１１の長手方向における回避領域Ｒの長さは、後述するトリミング工程におけるレーザ光の位置精度（２０μｍ〜５０μｍ）よりも長く、例えば２５μｍ〜５５μｍ程度に設定することが好ましい。

このように構成された圧電振動片４は、図３，図４に示すように、金等のバンプＢを利用して、ベース基板２の上面にバンプ接合されている。より具体的には、ベース基板２の上面にパターニングされた後述する引き回し電極３６，３７上に形成された２つのバンプＢ上に、一対のマウント電極１６，１７がそれぞれ接触した状態でバンプ接合されている。
これにより、圧電振動片４は、ベース基板２の上面から浮いた状態で支持されるとともに、マウント電極１６，１７と引き回し電極３６，３７とがそれぞれ電気的に接続された状態となっている。

図１，図３，図４に示すように、リッド基板３は、ガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる透明の絶縁基板であって、板状に形成されている。ベース基板２が接合される接合面側には、圧電振動片４が収まる矩形状の凹部３ａが形成されている。この凹部３ａは、両基板２，３が重ね合わされたときに、圧電振動片４を収容するキャビティＣとなるキャビティ用の凹部である。

リッド基板３の下面全体には、陽極接合用の接合材３５が形成されている。具体的に、接合材３５は、ベース基板２との接合面及び凹部３ａの内面全体に亘って形成されている。本実施形態の接合材３５はＳｉ膜で形成されているが、接合材３５をＡｌで形成することも可能である。なお接合材として、ドーピング等により低抵抗化したＳｉバルク材を採用することも可能である。そして、凹部３ａをベース基板２側に対向させた状態で、接合材３５とベース基板２とが陽極接合されることで、キャビティＣが気密封止されている。

図１〜図４に示すように、ベース基板２は、リッド基板３と同様にガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる透明な絶縁基板であって、リッド基板３に対して重ね合わせ可能な大きさで板状に形成されている。このベース基板２には、ベース基板２を貫通する一対のスルーホール３０，３１が形成されている。この際、一対のスルーホール３０，３１は、キャビティＣ内に収まるように形成されている。

より詳しく説明すると、本実施形態のスルーホール３０，３１のうち、一方のスルーホール３０は、マウントされた圧電振動片４の基部１２側に対応した位置に形成されている。また、他方のスルーホール３１は、振動腕部１０，１１の先端側に対応した位置に形成されている。また、これらスルーホール３０，３１は、ベース基板２の下面から上面に向かって漸次径が縮径した断面テーパ状に形成されている。
なお、本実施形態では、各スルーホール３０，３１が断面テーパ状に形成されている場合について説明したが、これに限られるものではなく、ベース基板２を真っ直ぐに貫通するスルーホールでもよい。いずれにしても、ベース基板２を貫通していればよい。

そして、これら一対のスルーホール３０，３１には、各スルーホール３０，３１を埋めるように形成された一対の貫通電極３２，３３が形成されている。
図３に示すように、これら貫通電極３２，３３は、焼成によってスルーホール３０，３１に対して一体的に固定された筒体６、及び芯材部７によって形成されたものである。各貫通電極３２，３３は、スルーホール３０，３１を完全に塞いでキャビティＣ内の気密を維持しているとともに、後述する外部電極３８，３９と引き回し電極３６，３７とを導通させる役割を担っている。

筒体６は、ペースト状のガラスフリットが焼成されたものである。筒体６は、両端が平坦で、かつベース基板２と略同じ厚みの円筒状に形成されている。そして、筒体６の中心には、芯材部７が筒体６を貫通するように配されている。また、本実施形態ではスルーホール３０，３１の形状に合わせて、筒体６の外形が円錐状（断面テーパ状）となるように形成されている。そして、この筒体６は、スルーホール３０，３１内に埋め込まれた状態で焼成されており、これらスルーホール３０，３１に対して強固に固着されている。

芯材部７は、金属材料により円柱状に形成された導電性の芯材であり、筒体６と同様に両端が平坦で、かつベース基板２の厚みと略同じ厚さとなるように形成されている。
なお、図３に示すように、貫通電極３２，３３が完成品として形成された場合には、芯材部７は、ベース基板２の厚みと略同じ厚さとなるように形成される。しかしながら、製造過程においては、芯材部７の長さは、製造過程の当初のベース基板２の厚さよりも０．０２ｍｍだけ短い長さに設定されたものを採用している。そして、この芯材部７は、筒体６の中心孔６ｃに位置しており、筒体６の焼成によって筒体６に対して強固に固着される。
また、貫通電極３２，３３は、導電性の芯材部７を通して電気導通性が確保されている。

図１〜図４に示すように、ベース基板２の上面側（リッド基板３が接合される接合面側）には、導電性材料（例えば、アルミニウム）により、一対の引き回し電極３６，３７がパターニングされている。一対の引き回し電極３６，３７は、一対の貫通電極３２，３３のうち、一方の貫通電極３２と圧電振動片４の一方のマウント電極１６とを電気的に接続するとともに、他方の貫通電極３３と圧電振動片４の他方のマウント電極１７とを電気的に接続するようにパターニングされている。より詳しく説明すると、一方の引き回し電極３６は、圧電振動片４の基部１２の真下に位置するように一方の貫通電極３２の真上に形成されている。また、他方の引き回し電極３７は、一方の引き回し電極３６に隣接した位置から、振動腕部１０，１１に沿ってこれら振動腕部１０，１１の先端側に引き回された後、他方の貫通電極３３の真上に位置するように形成されている。

そして、これら一対の引き回し電極３６，３７上にそれぞれバンプＢが形成されており、このバンプＢを利用して圧電振動片４がマウントされている。これにより、一方の貫通電極３２に、圧電振動片４の一方のマウント電極１６が一方の引き回し電極３６を介して導通される。また、他方の貫通電極３３に、他方のマウント電極１７が他方の引き回し電極３７を介して導通される。

図１，図３，図４に示すように、ベース基板２の下面には、一対の貫通電極３２，３３に対してそれぞれ電気的に接続される外部電極３８，３９が形成されている。つまり、一方の外部電極３８は、一方の貫通電極３２、及び一方の引き回し電極３６を介して圧電振動片４の第１の励振電極１３に電気的に接続されている。
また、他方の外部電極３９は、他方の貫通電極３３、及び他方の引き回し電極３７を介して、圧電振動片４の第２の励振電極１４に電気的に接続されている。

このように構成された圧電振動子１を作動させる場合には、ベース基板２に形成された外部電極３８，３９に対して、所定の駆動電圧を印加する。これにより、圧電振動片４の第１の励振電極１３、及び第２の励振電極１４からなる励振電極１５に電流を流すことができ、一対の振動腕部１０，１１を接近・離間させる方向に所定の周波数で振動させることができる。そして、この一対の振動腕部１０，１１の振動を利用して、時刻源、制御信号のタイミング源やリファレンス信号源等として利用することができる。

（圧電振動子の製造方法）
次に、上述した圧電振動子１の製造方法について説明する。図８は圧電振動子の製造方法を示すフローチャート、図９は圧電振動片作製工程を示すフローチャート、図１０はウエハ接合体の分解斜視図である。
図８，図１０に示すように、この圧電振動子１の製造方法においては、複数のベース基板２が連なるベース基板用ウエハ４０と、複数のリッド基板３が連なるリッド基板用ウエハ５０との間に、複数の圧電振動片４を封入してウエハ接合体６０を形成し、ウエハ接合体６０を切断することにより複数の圧電振動子１を同時に製造する方法について説明する。なお、図１０に示す破線Ｍは、切断工程で切断する切断線を図示したものである。

本実施形態における圧電振動子１の製造方法は、主に、圧電振動片作製工程（Ｓ１０）と、リッド基板用ウエハ作製工程（Ｓ２０）と、ベース基板用ウエハ作製工程（Ｓ３０）と、組立工程（Ｓ４０以下）とを有している。これらのうち、圧電振動片作製工程（Ｓ１０）、リッド基板用ウエハ作製工程（Ｓ２０）、及びベース基板用ウエハ作製工程（Ｓ３０）は、並行して実施することが可能である。

（圧電振動片作製工程）
まず、図８、図９に示すように、圧電振動片作製工程（Ｓ１０）を行って圧電振動片４（図５、図６参照）を作製する。具体的には、水晶のランバート原石を所定の角度でスライスして一定の厚みのウエハ（不図示）とする。続いて、ウエハをラッピングして粗加工した後、加工変質層をエッチングで取り除き、その後ポリッシュ等の鏡面加工を行なって、所定の厚みとする（Ｓ１１０）。

次に、ウエハから複数の圧電板２４の外形形状をパターニングするための外形パターン（不図示）を形成する（外形パターン形成工程、Ｓ１２０）。外形パターンは、ポリッシングが終了したウエハの両面に一対の振動腕部１０，１１、及び基部１２の外形形状に倣って金属膜をパターニングすることにより行われる。この際、ウエハに形成する複数の圧電振動片４の数だけ、一括してパターニングを行う。

次いで、パターニングされた外形パターンをマスクとして、ウエハの両面からそれぞれエッチング加工を行う（Ｓ１３０）。これにより、外形パターンでマスクされていない領域が選択的に除去される。この結果、外形パターンによってパターニングされたウエハが圧電板２４の外形形状に形成される。
続いて、一対の振動腕部１０，１１（図５、図６参照）の両主面上に溝部１８を形成する溝部形成工程を行う（Ｓ１４０）。溝部１８は、振動腕部１０，１１にエッチング加工を施すことにより形成することができる。

次いで、複数の圧電板２４の外表面上に電極膜をパターニングして、励振電極１３，１４、引き出し電極１９，２０、及びマウント電極１６，１７をそれぞれ形成する電極形成工程を行う（Ｓ１５０）。具体的には、溝部１８が形成された圧電板２４の外表面に、蒸着法やスパッタリング法等により電極膜を成膜し、この後、電極膜にエッチング加工を施すことにより形成する。

電極形成工程（Ｓ１５０）が終了した後、一対の振動腕部１０，１１の先端に周波数調整用の粗調膜２１ａ、及び微調膜２１ｂからなる重り金属膜２１を形成する（重り金属膜形成工程、Ｓ１６０）。重り金属膜２１は、まず粗調膜２１ａ及び微調膜２１ｂの形成領域に下地膜を形成した後、下地膜における粗調膜２１ａの形成領域上に仕上膜を形成するようになっている。この際、振動腕部１０，１１における先端部の回避領域Ｒよりも基端側に重り金属膜２１が形成されるようにパターニングする。なお、微調膜２１ｂは、この膜厚が例えば約１５００Å程度に設定されている一方、粗調膜２１ａは、この膜厚が例えば約３μｍ程度に設定されている。また、本実施形態では、励振電極１３，１４や、引き出し電極１９，２０、マウント電極１６，１７の電極部と、重り金属膜２１と、をそれぞれ別工程で形成する場合について説明したが、上述した電極部及び重り金属膜２１を同一工程で一括して形成しても構わない。

続いて、ウエハに形成された全ての振動腕部１０，１１に対して、周波数を粗く調整する粗調工程を行う（Ｓ１７０）。これは、重り金属膜２１の粗調膜２１ａにレーザ光を照射して一部を蒸発させ、重量を変化させることで行う。具体的には、まず、ウエハに形成された全ての振動腕部１０，１１の周波数をまとめて測定し、測定された周波数と予め定められた目標周波数との差に応じて、トリミング量を計算する。その後、トリミング量の計算結果に基づいて、重り金属膜２１の粗微調膜２１ａの先端にレーザ光を照射して粗微調膜２１ａを除去（トリミング）する。なお、共振周波数をより高精度に調整する微調に関しては、マウント後に行う。

粗調工程（Ｓ１７０）が終了した後、最後にウエハと圧電板２４とを連結していた連結部を切断して、複数の圧電板２４をウエハから切り離して個片化する切断工程を行う（Ｓ１８０）。これにより、１枚のウエハから、音叉型の圧電振動片４を一度に複数製造することができる。
この時点で、圧電振動片４の製造工程が終了し、図５に示す圧電振動片４を得ることができる。

（リッド基板用ウエハ作成工程）
次に、図８、図１０に示すように、後にリッド基板３となるリッド基板用ウエハ５０を、陽極接合を行う直前の状態まで作製するリッド基板用ウエハ作製工程を行う（Ｓ２０）。
具体的には、ソーダ石灰ガラスを所定の厚さまで研磨加工して洗浄した後に、エッチング等により最表面の加工変質層を除去した円板状のリッド基板用ウエハ５０を形成する（Ｓ２１）。

次いで、リッド基板用ウエハ５０の裏面５０ａ（図６における下面）に、エッチング等により行列方向にキャビティＣ用の凹部３ａを複数形成する凹部形成工程を行う（Ｓ２２）。
続いて、後述するベース基板用ウエハ４０との間の気密性を確保するために、ベース基板用ウエハ４０との接合面となるリッド基板用ウエハ５０の裏面５０ａ側を少なくとも研磨する研磨工程（Ｓ２３）を行い、裏面５０ａを鏡面加工する。

次に、リッド基板用ウエハ５０の裏面５０ａ全体（ベース基板用ウエハ４０との接合面及び凹部３ａの内面）に接合材３５を形成する接合材形成工程（Ｓ２４）を行う。このように、接合材３５をリッド基板用ウエハ５０の裏面５０ａ全体に形成することで、接合材３５のパターニングが不要になり、製造コストを低減することができる。なお、接合材３５の形成は、スパッタやＣＶＤ等の成膜方法によって行うことができる。また、接合材形成工程（Ｓ２４）の前に接合面を研磨しているので、接合材３５の表面の平面度が確保され、ベース基板用ウエハ４０との安定した接合を実現することができる。
以上により、リッド基板用ウエハ作成工程（Ｓ２０）が終了する。

（ベース基板用ウエハ作成工程）
次に、上述した工程と同時、または前後のタイミングで、後にベース基板２となるベース基板用ウエハ４０を、陽極接合を行う直前の状態まで作製するベース基板用ウエハ作製工程を行う（Ｓ３０）。
まず、ソーダ石灰ガラスを所定の厚さまで研磨加工して洗浄した後に、エッチング等により最表面の加工変質層を除去した円板状のベース基板用ウエハ４０を形成する（Ｓ３１）。

次いで、例えばプレス加工等により、ベース基板用ウエハに一対の貫通電極３２，３３を配置するためのスルーホール３０，３１を複数形成するスルーホール形成工程を行う（Ｓ３２）。具体的には、プレス加工等によりベース基板用ウエハ４０の裏面４０ｂから凹部を形成した後、少なくともベース基板用ウエハ４０の表面４０ａ側から研磨することで、凹部を貫通させ、スルーホール３０，３１を形成することができる。

続いて、スルーホール形成工程（Ｓ３２）で形成されたスルーホール３０，３１内に貫通電極３２，３３を形成する貫通電極形成工程（Ｓ３３）を行う。
これにより、スルーホール３０，３１内において、芯材部７がベース基板用ウエハ４０の両面４０ａ，４０ｂに対して面一な状態で保持される。以上により、貫通電極３２，３３を形成することができる。

次に、ベース基板用ウエハ４０の表面４０ａに導電性膜からなる引き回し電極３６，３７を形成する引き回し電極形成工程を行う（Ｓ３４）。このようにして、ベース基板用ウエハ製作工程（Ｓ３０）が終了する。

続いて、ベース基板用ウエハ作成工程（Ｓ３０）で作成されたベース基板用ウエハ４０の各引き回し電極３６，３７上に、圧電振動片作成工程（Ｓ１０）で作成された圧電振動片４を、それぞれ金等のバンプＢを介してマウントする（マウント工程、Ｓ４０）。
そして、上述した各ウエハ４０，５０の作成工程で作成されたベース基板用ウエハ４０、及びリッド基板用ウエハ５０を重ね合わせる、重ね合わせ工程を行う（重ね合わせ工程、Ｓ５０）。具体的には、図示しない基準マーク等を指標としながら、両ウエハ４０，５０を正しい位置にアライメントする。これにより、マウントされた圧電振動片４が、リッド基板用ウエハ５０に形成された凹部３ａとベース基板用ウエハ４０とで囲まれるキャビティＣ内に収納された状態となる。

重ね合わせ工程後、重ね合わせた２枚のウエハ４０，５０を図示しない陽極接合装置に入れ、図示しない保持機構によりウエハの外周部分をクランプした状態で、所定の温度雰囲気で所定の電圧を印加して陽極接合する接合工程を行う（Ｓ６０）。具体的には、接合材３５とリッド基板用ウエハ５０との間に所定の電圧を印加する。すると、接合材３５とリッド基板用ウエハ５０との界面に電気化学的な反応が生じ、両者がそれぞれ強固に密着して陽極接合される。これにより、圧電振動片４をキャビティＣ内に封止することができ、ベース基板用ウエハ４０とリッド基板用ウエハ５０とが接合されたウエハ接合体６０を得ることができる。

そして、本実施形態のように両ウエハ４０，５０同士を陽極接合することで、接着剤等で両ウエハ４０，５０を接合した場合に比べて、経時劣化や衝撃等によるずれ、ウエハ接合体６０の反り等を防ぎ、両ウエハ４０，５０をより強固に接合することができる。

そして、上述した陽極接合が終了した後、ベース基板用ウエハ４０の裏面４０ｂに導電性材料をパターニングして、一対の貫通電極３２，３３にそれぞれ電気的に接続された一対の外部電極３８，３９を複数形成する外部電極形成工程を行う（Ｓ７０）。この工程により、外部電極３８，３９を利用してキャビティＣ内に封止された圧電振動片４を作動させることができる。

続いて、図８に示すように、パッケージ５内に封止された個々の圧電振動片４の周波数を微調整して目標周波数の範囲内に収める微調工程を不図示のトリミング装置を用いて行う（Ｓ８０）。具体的には、外部電極３８，３９に電圧を印加して圧電振動片４を振動させる。そして、周波数を計測しながらリッド基板用ウエハ５０を通して外部からレーザ光を照射し、重り金属膜２１の微調膜２１ｂを蒸発させる。これにより、一対の振動腕部１０，１１の先端側の重量が変化するため、圧電振動片４の周波数を、公称周波数の所定範囲内に収まるように微調整することができる。

微調工程（Ｓ８０）が終了した後、接合されたウエハ接合体６０を切断線Ｍに沿って切断して個片化する個片化工程を行う（Ｓ９０）。

続いて、個片化された圧電振動子１の内部の電気特性検査を行う（Ｓ１００）。
電気特性検査（Ｓ１００）では、圧電振動片４の周波数、抵抗値、ドライブレベル特性（周波数、及び抵抗値の励振電力依存性）等を測定してチェックする。また、絶縁抵抗特性や圧電振動子１を落下させて行う衝撃特性等を併せてチェックする。そして、圧電振動子１の外観検査を行って、寸法や品質等を最終的にチェックする。これをもって圧電振動子１の製造が終了する。

このように、本実施形態では、振動腕部１０，１１における長手方向の先端部の回避領域Ｒを避けた位置に重り金属膜２１を形成する構成とした。
この構成によれば、例えば衝撃特性の試験時等により振動腕部１０，１１が厚さ方向に振動した際、振動腕部１０，１１の先端部がパッケージ５の内面に接触した場合であっても、振動腕部１０，１１から重り金属膜２１が剥がれるのを抑制できる。そのため、周波数調整後に周波数が変動することがないので、振動特性に優れた高品質な圧電振動片４を提供できる。
また、パターニングにより予め回避領域Ｒを避けて重り金属膜２１を形成しておくことで、振動腕部１０，１１の先端部に形成された重り金属膜２１を除去するために高精度なレーザ装置を用いることがない。その結果、製造コストの増加も抑制できる。
そして、この圧電振動片４がパッケージ５に気密封止されているため、小型、薄型化を図った上で、長期に亘って振動特性に優れた高品質な圧電振動子１を提供することができる。

（発振器）
次に、本発明に係る発振器の一実施形態について、図１１を参照しながら説明する。
本実施形態の発振器１００は、図１１に示すように、圧電振動子１を、集積回路１０１に電気的に接続された発振子として構成したものである。この発振器１００は、コンデンサ等の電子部品１０２が実装された基板１０３を備えている。基板１０３には、発振器用の上述した集積回路１０１が実装されており、この集積回路１０１の近傍に、圧電振動子１の圧電振動片４が実装されている。これら電子部品１０２、集積回路１０１及び圧電振動子１は、図示しない配線パターンによってそれぞれ電気的に接続されている。なお、各構成部品は、図示しない樹脂によりモールドされている。

このように構成された発振器１００において、圧電振動子１に電圧を印加すると、この圧電振動子１内の圧電振動片４が振動する。この振動は、圧電振動片４が有する圧電特性により電気信号に変換されて、集積回路１０１に電気信号として入力される。入力された電気信号は、集積回路１０１によって各種処理がなされ、周波数信号として出力される。これにより、圧電振動子１が発振子として機能する。
また、集積回路１０１の構成を、例えば、ＲＴＣ（リアルタイムクロック）モジュール等を要求に応じて選択的に設定することで、時計用単機能発振器等の他、当該機器や外部機器の動作日や時刻を制御したり、時刻やカレンダー等を提供したりする機能を付加することができる。

上述したように、本実施形態の発振器１００によれば、上述した圧電振動子１を備えているので、特性及び信頼性に優れた高品質な発振器１００を提供できる。さらにこれに加え、長期にわたって安定した高精度な周波数信号を得ることができる。

（電子機器）
次に、本発明に係る電子機器の一実施形態について、図１２を参照して説明する。なお電子機器として、上述した圧電振動子１を有する携帯情報機器１１０を例にして説明する。始めに本実施形態の携帯情報機器１１０は、例えば、携帯電話に代表されるものであり、従来技術における腕時計を発展、改良したものである。外観は腕時計に類似し、文字盤に相当する部分に液晶ディスプレイを配し、この画面上に現在の時刻等を表示させることができるものである。また、通信機として利用する場合には、手首から外し、バンドの内側部分に内蔵されたスピーカ及びマイクロフォンによって、従来技術の携帯電話と同様の通信を行うことが可能である。しかしながら、従来の携帯電話と比較して、格段に小型化及び軽量化されている。

（携帯情報機器）
次に、本実施形態の携帯情報機器１１０の構成について説明する。この携帯情報機器１１０は、図１２に示すように、圧電振動子１と、電力を供給するための電源部１１１とを備えている。電源部１１１は、例えば、リチウム二次電池からなっている。この電源部１１１には、各種制御を行う制御部１１２と、時刻等のカウントを行う計時部１１３と、外部との通信を行う通信部１１４と、各種情報を表示する表示部１１５と、それぞれの機能部の電圧を検出する電圧検出部１１６とが並列に接続されている。そして、電源部１１１によって、各機能部に電力が供給されるようになっている。

制御部１１２は、各機能部を制御して音声データの送信及び受信、現在時刻の計測や表示等、システム全体の動作制御を行う。また、制御部１１２は、予めプログラムが書き込まれたＲＯＭと、このＲＯＭに書き込まれたプログラムを読み出して実行するＣＰＵと、このＣＰＵのワークエリアとして使用されるＲＡＭ等とを備えている。

計時部１１３は、発振回路、レジスタ回路、カウンタ回路及びインターフェース回路等を内蔵する集積回路と、圧電振動子１とを備えている。圧電振動子１に電圧を印加すると圧電振動片４が振動し、この振動が水晶の有する圧電特性により電気信号に変換されて、発振回路に電気信号として入力される。発振回路の出力は二値化され、レジスタ回路とカウンタ回路とにより計数される。そして、インターフェース回路を介して、制御部１１２と信号の送受信が行われ、表示部１１５に、現在時刻や現在日付或いはカレンダー情報等が表示される。

通信部１１４は、従来の携帯電話と同様の機能を有し、無線部１１７、音声処理部１１８、切替部１１９、増幅部１２０、音声入出力部１２１、電話番号入力部１２２、着信音発生部１２３及び呼制御メモリ部１２４を備えている。
無線部１１７は、音声データ等の各種データを、アンテナ１２５を介して基地局と送受信のやりとりを行う。音声処理部１１８は、無線部１１７又は増幅部１２０から入力された音声信号を符号化及び複号化する。増幅部１２０は、音声処理部１１８又は音声入出力部１２１から入力された信号を、所定のレベルまで増幅する。音声入出力部１２１は、スピーカやマイクロフォン等からなり、着信音や受話音声を拡声したり、音声を集音したりする。

また、着信音発生部１２３は、基地局からの呼び出しに応じて着信音を生成する。切替部１１９は、着信時に限って、音声処理部１１８に接続されている増幅部１２０を着信音発生部１２３に切り替えることによって、着信音発生部１２３において生成された着信音が増幅部１２０を介して音声入出力部１２１に出力される。
なお、呼制御メモリ部１２４は、通信の発着呼制御に係るプログラムを格納する。また、電話番号入力部１２２は、例えば、０から９の番号キー及びその他のキーを備えており、これら番号キー等を押下することにより、通話先の電話番号等が入力される。

電圧検出部１１６は、電源部１１１によって制御部１１２等の各機能部に対して加えられている電圧が、所定の値を下回った場合に、その電圧降下を検出して制御部１１２に通知する。このときの所定の電圧値は、通信部１１４を安定して動作させるために必要な最低限の電圧として予め設定されている値であり、例えば、３Ｖ程度となる。電圧検出部１１６から電圧降下の通知を受けた制御部１１２は、無線部１１７、音声処理部１１８、切替部１１９及び着信音発生部１２３の動作を禁止する。特に、消費電力の大きな無線部１１７の動作停止は、必須となる。さらに、表示部１１５に、通信部１１４が電池残量の不足により使用不能になった旨が表示される。

すなわち、電圧検出部１１６と制御部１１２とによって、通信部１１４の動作を禁止し、その旨を表示部１１５に表示することができる。この表示は、文字メッセージであっても良いが、より直感的な表示として、表示部１１５の表示面の上部に表示された電話アイコンに、×（バツ）印を付けるようにしても良い。
なお、通信部１１４の機能に係る部分の電源を、選択的に遮断することができる電源遮断部１２６を備えることで、通信部１１４の機能をより確実に停止することができる。

上述したように、本実施形態の携帯情報機器１１０によれば、上述した圧電振動子１を備えているので、特性及び信頼性に優れた高品質な携帯情報機器１１０を提供できる。さらにこれに加え、長期にわたって安定した高精度な時計情報を表示することができる。

（電波時計）
次に、本発明に係る電波時計の一実施形態について、図１３を参照して説明する。
本実施形態の電波時計１３０は、図１３に示すように、フィルタ部１３１に電気的に接続された圧電振動子１を備えたものであり、時計情報を含む標準の電波を受信して、正確な時刻に自動修正して表示する機能を備えた時計である。
日本国内には、福島県（４０ｋＨｚ）と佐賀県（６０ｋＨｚ）とに、標準の電波を送信する送信所（送信局）があり、それぞれ標準電波を送信している。４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚのような長波は、地表を伝播する性質と、電離層と地表とを反射しながら伝播する性質とを併せもつため、伝播範囲が広く、上述した２つの送信所で日本国内を全て網羅している。

以下、電波時計１３０の機能的構成について詳細に説明する。
アンテナ１３２は、４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚの長波の標準電波を受信する。長波の標準電波は、タイムコードと呼ばれる時刻情報を、４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚの搬送波にＡＭ変調をかけたものである。受信された長波の標準電波は、アンプ１３３によって増幅され、複数の圧電振動子１を有するフィルタ部１３１によって濾波、同調される。 本実施形態における圧電振動子１は、上述した搬送周波数と同一の４０ｋＨｚ及び６０ｋＨｚの共振周波数を有する水晶振動子部１３８、１３９をそれぞれ備えている。

さらに、濾波された所定周波数の信号は、検波、整流回路１３４により検波復調される。続いて、波形整形回路１３５を介してタイムコードが取り出され、ＣＰＵ１３６でカウントされる。ＣＰＵ１３６では、現在の年、積算日、曜日、時刻等の情報を読み取る。読み取られた情報は、ＲＴＣ１３７に反映され、正確な時刻情報が表示される。
搬送波は、４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚであるから、水晶振動子部１３８、１３９は、上述した音叉型の構造を持つ振動子が好適である。

なお、上述の説明は、日本国内の例で示したが、長波の標準電波の周波数は、海外では異なっている。例えば、ドイツでは７７．５ＫＨｚの標準電波が用いられている。従って、海外でも対応可能な電波時計１３０を携帯機器に組み込む場合には、さらに日本の場合とは異なる周波数の圧電振動子１を必要とする。

上述したように、本実施形態の電波時計１３０によれば、上述した圧電振動子１を備えているので、特性及び信頼性に優れた高品質な電波時計１３０を提供できる。さらにこれに加え、長期にわたって安定して高精度に時刻をカウントすることができる。

なお、本発明の技術範囲は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上述した実施形態では、重り金属膜形成工程（Ｓ１６０）において、パターニングにより回避領域Ｒを避けて重り金属膜２１を形成する場合について説明したが、これに限らず、振動腕部１０，１１における回避領域Ｒを含む先端部に重り金属膜２１を形成した後、粗調工程におけるレーザ照射により回避領域Ｒの重り金属膜２１（粗調膜２１ａ）を除去しても構わない。この場合、回避領域Ｒの長手方向における長さをレーザ光の位置精度よりも大きく設定することで、回避領域Ｒの重り金属膜２１を除去する際に、回避領域Ｒの重り金属膜２１をレーザ装置の位置精度に関わらず確実に除去しておくことができる。その結果、上述したように重り金属膜２１の剥がれを防止し、振動特性に優れた高品質な圧電振動子１を提供することができる。

１…圧電振動子 ４…圧電振動片 ５…パッケージ １０，１１…振動腕部 １２…基部２１…重り金属膜 １００…発振器 １０１…発振器の集積回路 １１０…携帯情報機器（電子機器） １１３…電子機器の計時部 １３０…電波時計 １３１…電波時計のフィルタ部 Ｃ…キャビティ Ｒ…回避領域

Claims (6)

1. 幅方向に並んで配置された一対の振動腕部と、
   前記一対の振動腕部における延在方向の基端側が接続された基部と、
   前記振動腕部の外表面に形成された重り金属膜と、を備えた圧電振動片において、
   前記重り金属膜は、前記振動腕部における前記延在方向の先端部の回避領域を避けて形成されていることを特徴とする圧電振動片。
2. 前記重り金属膜は、レーザ照射により部分的に除去されることで、前記振動腕部の周波数が目標周波数となるように調整され、
   前記回避領域の前記延在方向における長さは、前記レーザ照射による誤差よりも大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項１記載の圧電振動片。
3. 請求項１または請求項２記載の圧電振動片がパッケージに気密封止されてなることを特徴とする圧電振動子。
4. 請求項３に記載の圧電振動子が、発振子として集積回路に電気的に接続されていることを特徴とする発振器。
5. 請求項３に記載の圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴とする電子機器。
6. 請求項３に記載の圧電振動子が、フィルタ部に電気的に接続されていることを特徴とする電波時計。

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