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TW201301755A - 壓電振動子、振盪器、電子機器及電波時鐘 - Google Patents

壓電振動子、振盪器、電子機器及電波時鐘 Download PDF

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TW201301755A
TW201301755A TW101107672A TW101107672A TW201301755A TW 201301755 A TW201301755 A TW 201301755A TW 101107672 A TW101107672 A TW 101107672A TW 101107672 A TW101107672 A TW 101107672A TW 201301755 A TW201301755 A TW 201301755A
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TW
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piezoelectric vibrator
hole
pair
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TW101107672A
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Inventor
Yoichi Funabiki
Original Assignee
Seiko Instr Inc
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Abstract

〔課題〕提供也能夠對應於小型化之壓電振動子。〔解決手段〕將在形成於頂蓋基板和由玻璃材料所構成之基座基板之間的空腔內密封壓電振動片之壓電振動子的貫穿孔設成下述般。在基座基板形成一個貫穿孔，並在該貫穿孔內配置一對貫通電極，而填充玻璃熔料(6a)，藉由燒結硬化而密封貫穿孔。藉由在一個貫穿孔內配置一對貫通電極，成為一個貫穿孔對一個壓電振動子，可以提升彎曲強度。再者，亦可以對應於壓電振動子之小型化。

Description

壓電振動子、振盪器、電子機器及電波時鐘
本發明係關於壓電振動子、振盪器、電子機器及電波時鐘。
近年來，行動電話或行動資訊終端機器係使用利用水晶等之壓電振動子以當作時刻源或控制訊號等之時序源、基準訊號源等。
該壓電振動子具備有互相接合之基座基板及頂蓋(蓋)基板，和被密封在形成於兩基板之間的空腔(空洞部)C內之壓電振動片。
壓電振動片係例如音叉型之振動片，在空腔C內被安裝於基座基板之上面。
基座基板及頂蓋基板係以玻璃基板所形成。
在基座基板上，對應於形成於振動片之一對電極而形成有在其厚度方向貫通之一對貫穿孔(貫通孔)。在該一對該貫穿孔內，以堵塞該貫穿孔之方式，埋入導電構件而形成貫通電極。
貫通電極係電性連接於形成在基座基板之外面(下面)之外部電極，並且電性連接於在空腔C內被安裝之壓電振動片。
然後，在以往之壓電振動子中，如專利文獻1所揭示般，藉由使用模具，在玻璃封裝體形成一對圓筒徑之貫穿 孔，並在兩貫穿孔填充銀膏，而形成貫通電極。
再者，也提案有在玻璃封裝體中，形成一對剖面形狀為圓錐狀之貫穿孔，並在各貫穿孔配置金屬銷(貫通電極)，並且將低熔點玻璃填充於貫穿孔內之方法。
〔先行技術文獻〕 〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕日本特開2002-124845號公報
但是，當使玻璃封裝體小型化時，則難以複數配置貫穿孔。因為當近距離地形成一對貫穿孔時，則有玻璃基板在兩貫穿孔間缺損之虞。因此，在以往般對玻璃基板形成一對貫穿孔之構成中，難以邊滿足耐久性，邊使壓電振動子小型化。
於是，本發明係以提供能夠邊滿足耐久性邊予以小型化之壓電振動子為目的。
在本案發明中，提供一種壓電振動子，其特徵為具備：由玻璃材料所構成之基座基板；被接合於上述基座基板之頂蓋基板；被形成於上述頂蓋基板及上述基座基板之至少一方之空腔用之凹部；被形成在上述基座基板之一個貫穿孔；被配設在上述貫穿孔內之一對貫通電極；保持上述 一對貫通電極，並且密封上述貫穿孔之密封玻璃；形成一對電極，該一對電極和上述一對貫通電極電性連接，在被收納於空腔之狀態下被安裝於上述基座基板之壓電振動片；及在上述基座基板之下面，各被電性連接於上述一對貫通電極的一對外部電極。
若藉由本案發明，對基座基板形成一個貫穿孔，在其貫穿孔內配置一對貫通電極。依此，比較兩個貫穿孔之時，可以使壓電振動子小型化。
(1)實施型態之概要
首先，作成基座基板用晶圓40和頂蓋基板用晶圓50。該些晶圓係藉由鈉鈣玻璃所形成。
在基座基板用晶圓40，僅形成一個較以往大之貫穿孔(貫通孔)30。在該貫穿孔30配設兩根貫通電極7。在貫穿孔30填充密封玻璃6，藉由該密封玻璃6，貫通電極7被固定於貫穿孔30內，並且密封貫穿孔30。
在頂蓋基板用晶圓50，形成複數形成空腔C之凹部3a，並在凹部3a側之面形成接合膜35。另外，在基座基板用晶圓40，安裝壓電振動片4。然後，藉由陽極接合接合基座基板用晶圓40和頂蓋基板用晶圓50，形成晶圓體。之後，沿著切斷線切斷被接合之晶圓體，可以製造複數之壓電 振動子。
(2)實施型態之詳細
第1~4圖係表示壓電振動子1之構成。
如該圖所示般，本實施型態之壓電振動子1主要係由基座基板2，和頂蓋基板3，和壓電振動片4所構成。
壓電振動子1為具備有封裝體9和壓電振動片4之表面安裝型(SMD：Surface Mount Device)，該封裝體9具備被重疊成形成空腔C之基座基板2及頂蓋基板3，該壓電振動片4係電性連接於被收容於空腔C內之後述引繞電極(內部電極)36、37。
在本實施型態中，雖然藉由在頂蓋基板3側形成凹部3a，形成空腔C，但是藉由在基座基板2側形成凹部，再者在基座基板2和頂蓋基板3之雙方形成凹部形成空腔C亦可。
(3)壓電振動片
如第5圖至第7圖所示般，壓電振動片4為由水晶、鉭酸鋰或鈮酸鋰等之壓電材料所形成之音叉型之振動片，於施加特定電壓時振動。該壓電振動片4具有平行配置之一對振動腕部10、11，和一體性固定該一對振動腕部10、11之基端側的基部12，和形成在一對振動腕部10、11之基端部之外表面上而使一對振動腕部10、11振動之由第1勵振電極13和第2勵振電極14所構成之勵振電極15，和電性連 接於該第1勵振電極13及第2勵振電極14之安裝電極16、17。再者，在振動腕部10、11之兩主面上，沿著長邊方向而形成有溝部18。該溝部18係從振動腕部10、11之基端側形成至略中間附近。
由第1勵振電極13和第2勵振電極14所構成之勵振電極15，係利用特定共振頻率使一對振動腕部10、11在互相接近或間隔開之方向振動的電極，被圖案製作在一對振動腕部10、11之外表面。具體而言，第1勵振電極13主要形成在一方之振動腕部10之溝部18上和另一方之振動腕部11之兩側面上，第2勵振電極14主要形成在一方之振動腕部10之兩側面上和另一方之振動腕部11之溝部18上。
再者，第1勵振電極13及第2勵振電極14係在基部12之兩主面上，分別經引出電極19、20而被電性連接於安裝電極16、17。然後，壓電振動片4係經該安裝電極16、17而被施加電壓。
並且，勵振電極15、安裝電極16、17以及引出電極19、20係藉由例如鉻(Cr)、鎳(Ni)、鋁(Al)或鈦(Ti)等之導電性膜而形成。
再者，在一對振動腕部10、11之前端部，以本身之振動狀態在特定頻率之範圍內予以振動之方式，覆膜有用以執行頻率調整之配重金屬膜21。
並且，該配重金屬膜21分為於粗調整頻率之時所使用之粗調膜21a，和於微小調整時所使用之微調膜21b。粗調膜21a被形成在較微調膜21b靠振動腕部10、11之前端部側 。
藉由利用該些粗調膜21a及微調膜21b而執行頻率調整，則可以將一對振動腕部10、11之頻率限在裝置之目標頻率的範圍內。
構成如此之壓電振動片4係如第3圖所示般，被接合於基座基板2之上面(空腔C側之面)。具體而言，被圖案製作於基座基板2之內面的引繞電極36、37，和壓電振動片4之一對的安裝電極16、17各利用金等之凸塊B而被凸塊接合。依此，壓電振動片4係在從基座基板2之上面間隔開之狀態下被支撐，並且安裝電極16、17和引繞電極36、37分別經凸塊B被電性連接。
在本實施型態中，雖然設為藉由凸塊B，壓電振動片4之振動腕部10、11從基座基板2間隔開之狀態，但是設為也在基座基板2內側，於對應於振動腕部10、11之區域形成凹部，並藉由該凹部產生之階差，使振動腕部10、11從基座基板2間隔開亦可。此時，形成在基座基板2之凹部也形成空腔C。
(4)壓電振動子
如第1圖~第4圖所示般，本實施形態之壓電振動子1具備有基座基板2和頂蓋基板3疊層兩層而所構成之封裝體9。基座基板2係由玻璃材料例如鈉鈣玻璃所構成之透明絕緣基板，形成板狀。本實施型態之基座基板2被形成例如400μm之厚度。
如第2及第3圖所示般，在該基座基板2，形成在厚度方向貫通該基座基板2而在空腔C內開口之一個貫穿孔(貫通孔)30。
貫穿孔30被形成在壓電振動片4之基部側。貫穿孔30係以包含兩安裝電極16、17之至少一部分之方式，構成長圓形(或是橢圓形)。然後，貫穿孔30係以平行於基座基板2之厚度方向之剖面的剖面形狀成為推拔形狀之方式被形成。
並且，針對貫穿孔之形狀並不限定於此。例如，即使貫穿孔之形狀為圓形亦可。再者，即使平行於厚度方向之剖面的剖面形狀並非錐拔形狀亦可，即使為矩形狀亦可。此時，可以縮小貫穿孔30之容積，並且可以減少填充於貫穿孔30內之低熔點玻璃之量。
然後，在貫穿孔30內，以掩埋貫穿孔30之方式，配設有密封玻璃6、安裝電極16、17和電性連接外部電極間之兩根貫通電極7、7。
密封玻璃6係燒結糊膏狀之玻璃熔料，在藉由燒結固定被配置在內部之貫通電極之狀態下與貫穿孔30強力固定，並且完全堵塞貫穿孔30而維持空腔C內之氣密性。
貫通電極7、7例如為藉由42合金形成圓柱狀之導電性之芯材，與密封玻璃6相同兩端為平坦，並且被形成與基座基板2之厚度大略相同之厚度。
再者，在基座基板2之外面，形成有對一方貫通電極7電性連接之外部電極38，和對另一方貫通電極7的外部電 極39。該貫通電極7和外部電極39間，藉由被圖案製作(形成)之引繞電極37b而電性連接。
如第1圖、第3圖及第4圖所示般，頂蓋基板3係與基座基板2相同由玻璃材料，例如鈉鈣玻璃所構成之透明絕緣基板，如第1圖至第4圖所示般，以可以重疊於基座基板2之大小形成板狀。
然後，於頂蓋基板3之內面，形成有收放壓電振動片4之矩形狀之凹部3a。該凹部3a係於重疊兩基板2、3之時，成為收容壓電振動片4之空腔C的空腔用之凹部。
再者，如第1圖至第4圖所示般，在頂蓋基板3與基座基板2接合之部分具備有接合膜35。藉由該接合膜35，可以陽極接合頂蓋基板3和基座基板2。如第3圖所示般，接合膜35係被形成在頂蓋基板3之與基座基板2對向之側的面全面。接合膜35係由可陽極接合之材料(例如，鋁、矽、鉻等)所形成。
並且，接合膜35即使僅形成在頂蓋基板3之外周面亦可，僅形成在基座基板2之抵接於頂蓋基板3的外周面亦可。
然後，藉由對被形成在基座基板2之外部電極38、39，施加規定之驅動電壓，可以以規定之頻率使一對振動腕部10、11在接近、分離之方向振動。然後，利用該一對振動腕部10、11之振動，可以當作時刻源、控制訊號之時序源或基準訊號源等而予以利用。
(5)壓電振動子之製造方法
接著，針對上述壓電振動子1之製造方法予以說明。第8圖為說明製造壓電振動子1之工程的流程圖。
並且，在本實施型態中，藉由切斷接合基座基板用晶圓和頂蓋基板用晶圓之晶圓體，一次製造複數壓電振動子1，但是壓電振動子1之製造方法並不限定於此。
在製造複數壓電振動子1之方法中，首先進行壓電振動片製作工程(S10)、頂蓋基板用晶圓製作工程(S20)、基座基板用晶圓製造工程(S30)，但是針對該些3工程，即使以任何順序進行亦可，即使同時一起進行亦可。
首先，針對製作第5圖至第7圖所示之壓電振動片4的壓電振動片製作工程(S10)予以說明。
首先以特定角度切割水晶之朗伯(Lambert)原石使成為一定厚度之晶圓。
接著，摩擦該晶圓而予以粗加工之後，藉由蝕刻取除加工變質層，之後執行拋光等之鏡面研磨加工，使成為特定厚度之晶圓。
接著，於洗淨晶圓之後，藉由光微影技術以壓電振動片4之外形形狀圖案製作該晶圓，並且執行金屬膜之成膜及圖案製作，形成勵振電極15、引出電極19、20、安裝電極16、17及配重金屬膜21。依此，可以製作複數壓電振動片4。
於製作壓電振動片4之後，對配重金屬膜21之粗調膜21a照射雷射光而使一部分蒸發，進行共振頻率之粗調。 並且，更高精度調整共振頻率之微調，於安裝壓電振動片4之後執行。針對此，於之後說明。
接著，針對至執行陽極接合之前的狀態為止製作之後成為頂蓋基板3之頂蓋基板用晶圓50的頂蓋基板用晶圓製作工程(第1晶圓製作工程)(S20)予以說明。首先，於將鈉鈣玻璃研磨加工至特定厚度而予以洗淨之後，進行蝕刻，除去表面之加工變質層的圓板狀之頂蓋基板用晶圓50(S21)。
接著，如第9圖所示般，在頂蓋基板用晶圓50之內面，藉由蝕刻、軟化點溫度以上之壓製成形等執行在行列方向形成複數空腔C用之凹部3a之凹部形成工程(S22)。
並且，該凹部形成工程係即使與形成基座基板2之貫穿孔的工程相同，在加熱至頂蓋基板用晶圓50之軟化點溫度以上之狀態下，藉由壓製具備有對應於凹部3a之凸部的成形模，形成凹部3a亦可。
接著，進行形成有凹部3a之頂蓋基板用晶圓50之內面側之全區域形成接合膜35之接合膜形成工程(S23)。
此時，藉由例如蒸鍍或濺鍍等形成接合膜35。
在該時點，完成頂蓋基板用晶圓製作工程(S20)。
接著，針對至執行陽極接合之前的狀態為止製作之後成為基座基板2之基座基板用晶圓40的基座基板用晶圓製作工程(第2晶圓製作工程)(S30)予以說明。
首先，於將鈉鈣玻璃研磨加工至特定厚度而予以洗淨之後，進行蝕刻，除去表面之加工變質層的圓板狀之基座 基板用晶圓40(S31)。
接著，對基座基板用晶圓40進行在基座基板用晶圓40形成複數對應於一個壓電振動子1之一個貫穿孔30的貫穿孔形成工程(S32)。之後，在貫通電極形成工程(S33)中，在該些複數之貫穿孔30內，配置一對貫通電極7、7，並在貫穿孔30填充並燒結粉末玻璃(低熔點玻璃)。依此，可以在貫穿孔30內固定貫通電極7、7，並密封貫穿孔。之後，藉由以貫通電極7、7之端面露出至表面之方式研磨基座基板2之兩面，確保基座基板用晶圓40之內面側和外面側的電導通性。
以下，參照第10圖至第12圖，針對貫穿孔形成工程(S32)、貫通電極形成工程(S33)予以詳細說明。
首先，在貫穿孔形成工程(S32)中，以在對應於基座基板用晶圓40之各空腔C之區域的長邊方向一端側，於厚度方向貫穿一個貫穿孔30之方式，對應各基座基板2而形成複數。
具體而言，如第10圖(a)所示般，在軟化點溫度以上之環境下使用形成模321而在基座基板用晶圓40形成對應貫穿孔30之凹部。
貫穿孔30係以包含被形成在壓電振動片4之兩安裝電極16、17之至少一部分之方式，構成長圓形(或是橢圓形)。再者，形成平行於晶圓之厚度方向的剖面形狀成為推拔形狀。
本實施型態之貫穿孔30因被形成較以往之貫穿孔大， 故被形成大於對應之形成模321之各凸部322。因此，當比較以往時，在本實施型態中被使用之形成模321提升其耐久性。
在以上之階段中，如第10圖(a)所示般，各貫穿孔30因還未貫通基座基板用晶圓40，故接著如第10圖(b)所示般，研磨基座基板用晶圓40之與形成模321相反側之面而使貫穿孔30貫通。
並且，在所說明之方法中，針對藉由軟化點溫度以上之壓製成形(模壓加工)而形成各貫穿孔30之情形予以說明，但是即使從其他方法，例如從基座基板用晶圓40之一方表面藉由噴砂法等之其他方法，形成複數貫穿孔30亦可。
接著，在貫通電極形成工程(S33)中，如第11圖(a)~(c)所示般，在貫穿孔30內，將金屬銷90之貫通電極7、7從開口面積小側插入至基底板8接觸至基座基板用晶圓40為止。
金屬銷90係以基底板8和兩根貫通電極7、7所構成。基底板8之形狀被形成大於藉由貫穿孔30之小面積側之端面開口形狀(長圓或橢圓)一圈。因此，在貫穿孔30插入貫通電極7、7之狀態下，可以堵塞貫穿孔30之小面積之端面開口，不會有後述玻璃熔料6a從基底板8側突出之情形。
兩根之貫通電極7、7為了在貫穿孔30內保持立起狀態，在基底板8以規定間隔，於對基底板8略正交之方向固定 (立設)細棒形狀之貫通電極7、7。貫通電極7、7之前端被形成平坦，被形成較第10圖(b)之狀態中之基座基板用晶圓40之厚度僅短規定值例如0.02mm的長度。
接著，如第11圖(d)所示般，將由玻璃材料所構成之糊膏狀之玻璃熔料(低熔點玻璃)6a，從大面積之端面開口側填充至各貫穿孔30內。此時，填充玻璃熔料6a之側的開口面積，因被形成大於以往之一個貫穿孔，各可以容易且無不均地填充玻璃熔料6a。
於將玻璃熔料6a填充於貫穿孔30之時，可確實將玻璃熔料6a填充於貫穿孔30內。因此，在基座基板用晶圓40之表面也被塗佈玻璃熔料6a。
接著，為了短縮後述之研磨作業的時間，除去被塗佈在基座基板用晶圓40上的多餘玻璃熔料6a。
具體而言，如第11圖(e)所示般，使用例如樹脂製之刮漿板45，使刮漿板45之前端抵接於基座基板用晶圓40之表面，而藉由沿著該表面使予以移動而除去玻璃熔料6a。
在本實施形態中，因將金屬銷90之貫通電極7、7之長度設成較金屬銷90插入時之基座基板用晶圓40之厚度短些許(0.02mm)，故於刮漿板45通過貫穿孔30之上部之時，刮漿板45之前端45a和貫通電極7、7之前端不會接觸，抑制貫通電極7、7對貫穿孔30之軸線傾斜。
接著，以規定溫度燒結填充於貫穿孔30之玻璃熔料6a。依此，貫穿孔30、填充於貫穿孔30內之玻璃熔料6a、配 置在玻璃熔料6a內之貫通電極7、7互相固定，並且基座基板用晶圓40和玻璃熔料6a在貫穿孔30之內側面強力固定。
藉由燒結硬化該玻璃熔料6a而成為密封玻璃6。
玻璃熔料6a之燒結後，如第12圖(a)所示般，貫通電極7、7之前端被埋入形成短一些的密封玻璃6內，在其相反側，兩貫通電極7、7電極在基底板8連接。
在此，如第12圖(b)所示般，研磨除去金屬銷90之基底板8。依此，除去發揮定位密封玻璃6和貫通電極7、7之作用的基底板8，僅貫通電極7、7固定配在密封玻璃6之內部。
然後，同時將基座基板用晶圓40上面研磨至貫通電極7、7之前端露出為止而加工成平坦面。
其結果，如第12圖(c)、(d)所示般，形成密封玻璃6和貫通電極7、7在貫穿孔30內一體性固定之基座基板用晶圓40。
並且，第12圖(c)、(d)及後述第13圖、第14圖所示之虛線M為假設性表示在後面進行之切斷工程中切斷之線的切斷線。
接著，如第13圖及第14圖所示般，在基座基板用晶圓40之內面圖案製作導電性材料，執行引繞電極形成工程(第8圖，S34)，該引繞電極形成工程係形成複數分別電性連接於一對貫通電極7、7之引繞電極36、37。
在該時點，完成基座基板用晶圓製作工程(S30)。
在製造複數壓電振動子1之方法中，壓電振動片作成 工程(S10)、頂蓋基板用晶圓製作工程(S20)及基座基板用晶圓製作工程(S30)之後，進行安裝工程(S40)。
該安裝工程，係以在後述之重疊工程中壓電振動片4被收容於空腔C內之方式，進行將壓電振動片4電性連接於引繞電極36、37之工程。
在本實施形態中，分別經引繞電極36、37及凸塊B將所製作之複數壓電振動片4接合於基座基板用晶圓40之內面側。依此，壓電振動片4係成為安裝電極16、17和引繞電極36、37各被電性連接的狀態。依此，在該時點，壓電振動片4之一對勵振電極15相對於一對貫通電極7、7成為分別導通之狀態。
接著，如第15圖所示般，進行將頂蓋基板用晶圓50之內面和基座基板用晶圓40之內面予以重疊，並將基座基板用晶圓40之外面配置在陽極接合用之電極台部70上之配置工程(S50)。
在此，對於配置工程之說明，首先針對陽極接合用之電極台部70予以說明。如第15圖所示般，電極台部70係構成被設置在無圖示之陽極接合裝置之內部之陽極接合用之施加手段74所具有之一對電極中，當作負端子發揮功能之一方之電極。再者，在圖示之例中，上述一對電極中之當作正端子發揮功能之另一方電極，係成為電性連接於接合膜35之膜用電極74a。並且，在第15圖中，係表示在基座基板用晶圓40及頂蓋基板用晶圓50之各個中，相當於一個份之壓電振動子1之部分。
電極台部70在俯視觀看係被形成與基座基板用晶圓40相同或較基座基板用晶圓40大之導電性的板狀構件，例如以不鏽鋼(SUS)等所構成。
並且，在載置電極台部70之基座基板用晶圓40之面，藉由在對應於各貫通電極7、7之位置形成凹部，亦可以使貫通電極7、7不接觸於電極台部70。
再者，在本實施形態中之電極台部70雖然係以當作施加手段74所具有之一對電極中之負端子而發揮功能之情形予以說明，但是即使當作正端子而發揮功能亦可。
接著，針對配置工程(S50)予以詳細說明。
首先，如第15圖所示般，執行對基座基板用晶圓40重疊頂蓋基板用晶圓50之重疊工程(S51)。並且，針對第15圖，因針對一個份之壓電振動子1予以表示，故表示以基座基板2取代基座基板用晶圓40，以頂蓋基板3取代頂蓋基板用晶圓50之狀態。
具體而言，一面將無圖示之基準標記等當作指標，一面將兩晶圓40、50校準至正確位置。依此，被安裝之壓電振動片4成為被收容於以兩晶圓40、50包圍之空腔C內之狀態。
接著，執行將重疊之兩晶圓40、50放入至上述陽極接合裝置，將基座基板用晶圓40載置在電極台部70上之設置工程(S52)。
此時，在接合膜35中，與基座基板用晶圓40接合之部分係在其全區域，與電極台部70之間夾入有基座基板用晶 圓40。
再者，在本實施形態中，於設置工程時，將施加手段74之膜用電極74a電性連接於接合膜35。
以上，結束配置工程。
接著，邊加熱至接合溫度，邊對接合膜35和電極台部70之間施加接合電壓(例如，600V~800V)，而執行陽極接合接合膜35和基座基板用晶圓40之陽極接合工程(S55)。
並且，在本實施形態之陽極接合工程中，係邊加熱至接合溫度，邊對電極台部70和接合膜35之間施加接合電壓。
如此一來，在接合膜35和基座基板用晶圓40之界面，產生電化學性之反應，兩者成為陽極接合。依此，可以將壓電振動片4密封於空腔C內，並可以取得基座基板用晶圓40和頂蓋基板用晶圓50接合之第16圖所示之晶圓體60。
並且，在第16圖中，為了容易觀看圖面，圖示分解晶圓體60之狀態，第16圖所示之虛線M係圖示在之後所執行之切斷工程中切斷之切斷線。
於陽極接合工程結束後，進行外部電極形成工程(S60)。
在該外部電極形成工程中，係在基座基板用晶圓40之下面圖案製作導電性材料，而形成複數分別電性連接於一對貫通電極7、7之一對外部電極38、39。
並且，外部電極38、39分別對每個壓電振動子1，配 置在其長邊方向之兩端側。另外，一對貫通電極7、7係被行成在壓電振動片4之基部12側，即是外部電極側。因此，一方之貫通電極7直接被連接於外部電極38，另一方之貫通電極7經外部之引繞電極37b而與外部電極38連接。
引繞電極37b也與外部電極38、39相同藉由導電性材料之圖案製作而形成。
藉由該工程，利用外部電極38及引繞電極37b和外部電極39而使密封於空腔C內之壓電振動片4作動。
接著，在晶圓體60之狀態下，執行將密封於空腔C內之各個壓電振動片4之頻率予以微調整而限制在特定範圍內之微調工程(S70)。當具體說明時，對形成在基座基板用晶圓40之外面之一對外部電極38、39施加電壓而使壓電振動片4振動。然後，一面測量頻率一面通過基座基板用晶圓40而自外部照射雷射光，使配重金屬膜21之微調膜21b蒸發。依此，因一對振動腕部10、11之前端側之重量變化，故可以將壓電振動片4之頻率微調整成限制在公稱頻率之特定範圍內。
並且，該微調工程(S70)即使為藉由後述之切斷工程(S80)而小片化成各個壓電振動片1之後進行的工程順序亦可。
但是，如上述般，因藉由先執行微調工程(S70)，可以在晶圓體60之狀態下執行微調，故可以更有效率微調複數壓電振動子1。依此，因可以謀求處理量之向上化，故較為理想。
於頻率之微調結束之後，執行沿著第16圖所示之切斷線M切斷被接合之晶圓體60而予以小片化之切斷工程(S80)。其結果，可以一次製造出複數在封裝體9之空腔C內收容壓電振動片4之第1圖所示之兩層構造型之表面安裝型之壓電振動子1。
之後，執行內部之電特性檢查(S90)。即是，測量壓電振動片4之共振頻率、共振電阻值、驅動位準特性(共振頻率及共振電阻值之勵振電力依存性)等而予以確認。再者，一併確認絕緣電阻特性等。然後，最後進行壓電振動子1之外觀檢察，最終確認尺寸或品質等。依此完成壓電振動子1之製造。
如上述說明般，若藉由與本實施型態有關之壓電振動子之製造方法時，在此，在本案中，增大貫通孔之形狀，在一處的貫穿孔插入兩根金屬銷，之後以熔接玻璃(低熔點玻璃)填充間隙，並藉由燒結硬化而密封貫穿孔。因此，可以取得下述般之效果。
(1)可以縮窄一對貫通電極間，其結果使壓電振動子1小型化。
(2)藉由增大貫穿孔1之容積，可以縮短玻璃熔料6a之填充作業。
(3)一個貫穿孔雖然較以往大，但是比起以往般形成兩個貫穿孔之時，因可以縮小貫穿孔之合計內容積，故可以減少填充的玻璃熔料6a之量。再者，也縮短填充作業 時間。
(4)藉由貫穿孔成為一個，可以提高壓電振動子1之彎曲強度。
(5)因貫穿孔變大，並且相鄰之兩個壓電振動子間之貫穿孔之間也變寬，故提升貫穿孔形成用之形成模321之耐久性。
(6)再者，因形成模321之形狀為單純，故可以降低模具之加工費用。
再者，在本實施型態中，將貫通電極7、7配置在一個貫穿孔內並以一體化之密封玻璃6固定。
因此，比起兩個貫穿孔被配置在壓電振動子1之長邊方向之兩側之時，可以取得彎度強度高之壓電振動子1。
(6)振盪器
接著，針對與本發明有關之振盪器之一實施型態，一面參照第17圖一面予以說明。
本實施型態之振盪器100係如第17圖所示般，將壓電振動子1當作電性連接於積體電路101之振盪子而予以構成者。該振盪器100具備有安裝電容器等之電子零件102之基板103。在基板103安裝有振盪器用之上述積體電路101，在該積體電路101之附近，安裝有壓電振動子1。該些電子零件102、積體電路101及壓電振動子1係藉由無圖示之配線圖案分別被電性連接。並且，各構成零件係藉由無圖示之樹脂而被模製。
在如此構成之振動器100中，當對壓電振動子1施加電壓時，該壓電振動子1內之壓電振動片4則振動。該振動係藉由壓電振動片4具有之壓電特性變換成電訊號，當作電訊號被輸入至積體電路101。被輸入之電訊號藉由積體電路101被施予各種處理，當作頻率訊號被輸出。依此，壓電振動子1當作振盪子而發揮功能。
再者，可以將積體電路101之構成，藉由因應要求選擇性設定例如RTC(即時鐘)模組等，附加除控制時鐘用單功能振盪器等之外，亦可以控制該機器或外部機器之動作日或時刻，或提供時刻或日曆等之功能。
然後，在本實施形態中，因具備有高品質化之壓電振動子1，故可以謀求振盪器100之高品質化。
(7)電子機器
接著，針對與本發明有關之電子機器之一實施型態，一面參照第18圖一面予以說明。並且，作為電子機器，以具有上述壓電振動子1之行動資訊機器110為例予以說明。首先，本實施型態之行動資訊機器110代表的有例如行動電話，為發展、改良以往技術的手錶。外觀類似手錶，於相當於文字盤之部分配置液晶顯示器，在該畫面上可以顯示現在之時刻等。再者，於當作通訊機利用之時，從手腕拆下，藉由內藏在錶帶之內側部分的揚聲器及送話器，可執行與以往技術之行動電話相同的通訊。但是，比起以往之行動電話，格外小型化及輕量化。
接著，針對本實施型態之行動資訊機器110之構成予以說明。該行動資訊機器110係如第18圖所示般，具備有壓電振動子1，和用以供給電力之電源部111。電源部111係由例如鋰二次電池所構成。在該電源部111並列連接有執行各種控制之控制部112、執行時刻等之計數的計時部113、執行與外部通訊之通訊部114、顯示各種資訊之顯示部115，和檢測出各個的功能部之電壓的電壓檢測部116。然後，成為藉由電源部111對各功能部供給電力。
控制部112控制各功能部而執行聲音資料之發送及接收、現在時刻之測量或顯示等之系統全體的動作控制。再者，控制部112具備有事先寫入程式之ROM，和讀出被寫入該ROM之程式而加以實行之CPU，和當作該CPU之工作區域使用之RAM等。
計時部113具備有內藏振盪電路、暫存器電路、計數器電路及介面電路等之積體電路，和壓電振動子1。當對壓電振動子1施加電壓時，壓電振動片4振動，該振動藉由水晶具有之壓電特性變換成電訊號，當作電訊號被輸入至振盪電路。振盪電路之輸出被二值化，藉由暫存器電路和計數器電路而被計數。然後，經介面電路，而執行控制部112和訊號之收發訊，在顯示部115顯示現在時刻或現在日期或日曆資訊等。
通訊部114具有與以往之行動電路相同之功能，具備有無線部117、聲音處理部118、切換部119、放大部120、聲音輸入輸出部121、電話號碼輸入部122、來電鈴產生部 123及呼叫控制記憶部124。
無線部117係將聲音資料等之各種資料，經天線125執行基地局和收發訊的處理。聲音處理部118係將自無線部117或放大部120所輸入之聲音訊號予以編碼化及解碼化。放大部120係將聲音處理部118或聲音輸入輸出部121所輸入之訊號放大至特定位準。聲音輸入輸出部121係由揚聲器或送話器等所構成，擴音來電鈴或通話聲音，或使聲音集中。
再者，來電鈴產生部123係因應來自基地台之呼叫而產生來電鈴。切換部119限於來電時，藉由將連接於聲音處理部118之放大部120切換成來電鈴產生部123，在來電鈴產生部123產生之來電鈴經放大部120而被輸出至聲音輸入輸出部121。
並且，呼叫控制記憶部124儲存與通訊之發送呼叫控制有關之程式。再者，電話號碼輸入部122具備有例如從0至9之號碼按鍵及其他按鍵，藉由按下該些號碼鍵等，輸入連絡人之電話號碼等。
電壓檢測部116係當藉由電源部111對控制部112等之各功能部施加之電壓低於特定值時，檢測出其電壓下降而通知至控制部112。此時之特定電壓值係當作為了使通訊部114安定動作所需之最低限的電壓而事先設定之值，例如3V左右。從電壓檢測部116接收到電壓下降之通知的控制部112係禁止無線部117、聲音處理部118、切換部119及來電鈴產生部123之動作。尤其，必須停止消耗電力大的 無線部117之動作。並且，在顯示部115顯示由於電池殘量不足通訊部114不能使用之訊息。
即是，藉由電壓檢測部116和控制部112，禁止通訊部114之動作，可以將其訊息顯示於顯示部115。該顯示即使為文字簡訊亦可，即使在顯示部115之顯示面上部所顯示的電話圖示上劃上×(叉號)以作為更直覺性之顯示亦可。
並且，具備有電源阻斷部126，該電源阻斷部126係可以選擇性阻斷與通訊部114之功能有關之部分的電源，依此可以更確實停止通訊部114之功能。
然後，在本實施形態中，因具備有高品質化之壓電振動子1，故可以謀求行動資訊機器110之高品質化。
(8)電波時鐘
接著，針對與本發明有關之電波時鐘之一實施型態，一面參照第19圖一面予以說明。
本實施型態之電波時鐘130係如第19圖所示般，具備有電性連接於濾波器部131之壓電振動子1，接收含時鐘資訊之標準之電波，具有自動修正成正確時刻而予以顯示之功能的時鐘。
在日本國內在福島縣(40kHz)和佐賀縣(60kHz)有發送標準電波之發送所(發送局)，分別發送標準電波。因40kHz或60kHz般之長波合併傳播地表之性質，和一面反射電離層和地表一面予以傳播之性質，故傳播範圍變寬， 以上述兩個發送所網羅全日本國內。
以下，針對電波時鐘130之功能性構成予以詳細說明。
天線132接收40kHz或60kHz之長波之標準電波。長波之標準電波係將被稱為時間碼之時刻資訊AM調制於40kHz或60kHz之載波上。所接收到之長波的標準電波，藉由放大器133被放大，並藉由具有複數壓電振動子1之濾波器部131被濾波、調諧。本實施形態中之壓電振動子1分別具備有具有與上述搬運頻率相同之40kHz及60kHz之共振頻率的水晶振動子部(壓電振動片)138、139。
並且，被濾波之特定頻率之訊號藉由檢波、整流電路134被檢波解調。接著，經波形整形電路135取出時間碼，藉由CPU136計數。在CPU136中係讀取現在之年、積算日、星期、時刻等之資訊。讀取之資訊反映在RTC137，顯示正確之時刻資訊。
載波由於為40kHz或60kHz，故水晶振動子部138、139以持有上述音叉型之構造的振動子為佳。
並且，上述說明係表示日本國內之例，長波之標準電波之頻率在海外則不同。例如，德國係使用77.5kHz之標準電波。因此，於將即使在海外亦可以對應之電波時鐘130組裝於攜帶機器之時，則又需要與日本之情形不同之頻率的壓電振動子1。
然後，在本實施形態中，因具備有高品質化之壓電振動子1，故可以謀求電波時鐘130之高品質化。
並且，本發明之技術範圍並不限定於上述實施形態，只要在不脫離本發明之主旨的範圍，亦可以作各種變更。
例如，在上述實施型態中，雖然以在振動腕部10、11之雙面形成溝部18之具有溝的壓電振動片4作為壓電振動片4之一例而予以說明，但是即使無溝部18之類型的壓電振動片亦可。但是，藉由形成溝部18，於對一對勵振電極15施加特定電壓之時，因可以提升一對勵振電極15間之電場效率，故可以更抑制振動損失，更提升振動特性。即是，可以更降低CI值(Crystal Impedance)，並可以謀求壓電振動片4之更高性能化。針對此點，以形成溝部18為佳。
再者，雖然所說明之實施型態中的壓電振動子以音叉型之水晶振動子為例予以說明，但是可以使用其他之壓電振動子例如AT振動子或結合複數之振動模式之結合振動子等之各種振動子。
再者，在上述實施形態中，雖然說明將本發明所涉及之封裝體之製造方法適用於製造在封裝體9之空腔C內之引繞電極36、37收容壓電振動片4之壓電振動子1之壓電振動子之製造方法之時，但是亦可適用於製造在引繞電極36、37電性連接與壓電振動片4不同之配線的構成之時。
其他，只要在不脫離本發明之主旨的範圍內，可將上述實施型態中之構成要素適當置換成悉知的構成要素，再者，即使適當組合上述變形例亦可。
1‧‧‧壓電振動子
2‧‧‧基座基板
3‧‧‧頂蓋基板
4‧‧‧壓電振動片
6a‧‧‧玻璃熔料(低熔點玻璃)
6‧‧‧密封玻璃
7‧‧‧貫通電極
8‧‧‧基底板
90‧‧‧金屬銷
9‧‧‧封裝體
30‧‧‧貫穿孔
35‧‧‧接合膜
36,37‧‧‧引繞電極(內部電極)
37b‧‧‧引繞電極(外部電極)
40‧‧‧基座基板用晶圓(基座基板)
50‧‧‧頂蓋基板用晶圓(頂蓋基板)
70‧‧‧電極台部
100‧‧‧振盪器
101‧‧‧振盪器之積體電路
110‧‧‧攜帶資訊機器(電子機器)
113‧‧‧電子機器之計時部
130‧‧‧電波時鐘
131‧‧‧電波時鐘之濾波器部
321‧‧‧形成模
322‧‧‧凸部
C‧‧‧空腔
L‧‧‧接合寬
第1圖為與本發明有關之壓電振動子之概略構成圖。
第2圖為與本發明有關之壓電振動子之內部構成圖。
第3圖為沿著第2圖所示之A-A線之壓電振動子的剖面圖。
第4圖為與本發明有關之壓電振動子之概略構成圖。
第5圖為本發明中之壓電振動片之上面圖。
第6圖為本發明中之壓電振動片之下面圖。
第7圖為第5圖所示之剖面向視B-B圖。
第8圖為說明與本發明有關之壓電振動子之製造工程的流程圖。
第9圖為表示與本發明有關之壓電振動子之工程的圖示。
第10圖為表示與本發明有關之壓電振動子之製造工程的圖示。
第11圖為表示與本發明有關之壓電振動子之製造工程的圖示。
第12圖為表示與本發明有關之壓電振動子之製造工程的圖示。
第13圖為表示與本發明有關之壓電振動子之製造工程的圖示。
第14圖為本發明中之基座基板用晶圓之全體圖。
第15圖為表示與本發明有關之壓電振動子之製造工程的圖示。
第16圖為表示與本發明有關之壓電振動子之製造工程的圖示。
第17圖為與本發明有關之振盪器之概略構成圖。
第18圖為與本發明有關之電子機器之概略構成圖。
第19圖為與本發明有關之電波時鐘之概略構成圖。
6a‧‧‧玻璃熔料(低熔點玻璃)
7‧‧‧貫通電極
8‧‧‧基底板
90‧‧‧金屬銷
40‧‧‧基座基板用晶圓(基座基板)
45‧‧‧刮漿板
C‧‧‧空腔

Claims (7)

  1. 一種壓電振動子，其特徵為具備：基座基板，該基座基板係由玻璃材料所構成；頂蓋基板，該頂蓋基板係被接合於上述基座基板；空腔用之凹部，該空腔用之凹部被形成於上述頂蓋基板及上述基座基板之至少一方；一個貫穿孔，該一個貫穿孔係被形成在上述基座基板；一對貫通電極，該一對貫通電極係被配設在上述貫穿孔內；密封玻璃，該密封玻璃係保持上述一對貫通電極，並且密封上述貫穿孔；壓電振動片，該壓電振動片係形成一對電極，該一對電極和上述一對貫通電極電性連接，在被收納於上述空腔之狀態下被安裝於上述基座基板；及一對外部電極，該一對外部電極係在上述基座基板之下面電性連接於上述一對貫通電極。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之壓電振動子，其中上述貫穿孔係平行於上述基座基板面之剖面形狀為橫長形狀。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所記載之壓電振動子，其中上述貫穿孔被形成在壓電振動子之長邊方向一端側。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所記載之壓電振動子， 其中上述貫穿孔係平行於上述基座基板面之厚度方向的剖面形狀為推拔形狀。
  5. 一種振盪器，其特徵為：如申請專利範圍第1或2項所記載之上述壓電振動子，係作為振盪子而電性連接於積體電路。
  6. 一種電子機器，其特徵為：如申請專利範圍第1或2項所記載之上述壓電振動子，被電性連接於計時部。
  7. 一種電波時鐘，其特徵為：如申請專利範圍第1或2項所記載之上述壓電振動子，被電性連接於濾波器部。
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