JP2011114692A - 圧電振動片、圧電振動子、圧電振動子の製造方法、発振器、電子機器および電波時計 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電振動片を確実に超音波接合でき、かつ効率良く製造することができる圧電振動片、圧電振動子、圧電振動子の製造方法、発振器、電子機器および電波時計を提供する。
【解決手段】振動部１０，１１と、振動部１０，１１に隣接する基部１２と、を備えた圧電板１６と、振動部１０，１１に形成された励振電極１３，１４と、基部１２に形成されたマウント電極と、励振電極１３，１４とマウント電極とを電気的接続する引き出し電極２１，２２と、電気絶縁性材料で形成され、励振電極１３，１４および引き出し電極２１，２２を覆うパッシベーション膜１９と、を備え、基部１２の一方側面に配置された各電極は、パッシベーション膜１９で覆われた領域のみに形成されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、圧電振動片、圧電振動子、圧電振動子の製造方法、発振器、電子機器および電波時計に関するものである。

近年、携帯電話や携帯情報端末機器には、時刻源や制御信号のタイミング源、リファレンス信号源等として水晶等を利用した圧電振動子が用いられている。この種の圧電振動子は、様々なものが提供されているが、所謂音叉型の圧電振動片をパッケージに封入した圧電振動子や、所謂ＡＴカット型の圧電振動片をパッケージに封入した圧電振動子等が知られている。

例えば、特許文献１に記載されているように、音叉型の圧電振動片は、基部から２つの腕部（本願の振動部に相当）が延びた薄板状の水晶片からなる。そして、圧電振動片の各腕部の上面および下面には、それぞれ所定のギャップを隔てて一対の励振電極が形成されている。また、基部の上面および下面には、それぞれ一対のマウント電極が形成されており、一対の引き出し電極を介して一対の励振電極と電気的接続されている。
励振電極および引き出し電極は、例えば、クロムの単層膜で形成されており、短絡防止を目的とする絶縁膜（本願のパッシベーション膜に相当）で覆われている。一方、前記のマウント電極の電極膜は、例えば、クロム（Ｃｒ）と金（Ａｕ）との積層膜で形成されている。ここで、マウント電極はパッシベーション膜から露出している。
そして、圧電振動片のマウント電極がパッケージの内部電極に実装されて、圧電振動子が形成されている。圧電振動片の実装方法として、フリップチップボンダの接合ヘッドにより圧電振動片をピックし、その後、ピックした圧電振動片のマウント電極を内部電極上のバンプに押付け、接合ヘッドを超音波振動させることによりマウント電極とバンプとを超音波接合する方法が有効である。

特開２００１−１４４５８１号公報

ところで、接合ヘッドが超音波振動しているとき、接合ヘッドと、基部の上面に露出しているマウント電極とが接触すると、マウント電極表面の金等の電極材料が接合ヘッドに付着する虞がある。そして、接合ヘッドに電極材料が付着したまま、接合ヘッドにより次に実装する圧電振動片をピックすると、次に実装する圧電振動片と接合ヘッドとの間に電極材料が入り込む。この状態で超音波接合を行っても、接合ヘッドが圧電振動片に超音波振動を印加できず、マウント電極とバンプとを超音波接合できない虞がある。また、仮にマウント電極とバンプとを超音波接合できたとしても、圧電振動片と接合ヘッドとの間に電極材料が入り込んでいるので、圧電振動片が傾いて接合される可能性がある。これにより、例えば、傾いて接合された圧電振動片が振動した際にパッケージと干渉し、圧電振動片を所定の周波数で振動させることができない等の製造不良が発生する虞がある。

また、所定回数（例えば１０回から２０回程度）の圧電振動片の実装工程が終了した後に、接合ヘッドを移動させてクリーニングパッド等に擦り付け、接合ヘッドに付着した電極材料をワイピングするヘッドクリーニング工程を設けることもできる。しかし、ヘッドクリーニング工程を設けると圧電振動子の製造工数が増大する。

そこで本発明は、圧電振動片を確実に超音波接合でき、かつ効率良く製造することができる圧電振動片、圧電振動子、圧電振動子の製造方法、発振器、電子機器および電波時計の提供を課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明の圧電振動片は、振動部と、振動部に隣接する基部と、を備えた圧電板と、前記振動部に形成された励振電極と、前記基部に形成されたマウント電極と、前記励振電極と前記マウント電極とを電気的接続する引き出し電極と、電気絶縁性材料で形成され、前記励振電極および前記引き出し電極を覆うパッシベーション膜と、を備え、前記基部の一方側面に配置された前記各電極は、前記パッシベーション膜で覆われた領域のみに形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、基部の一方側面に配置された各電極は、パッシベーション膜で覆われた領域のみに形成されているので、超音波接合により圧電振動片を実装する際に接合ヘッドと各電極とは接触せず、接合ヘッドに電極材料が付着しない。したがって、圧電振動片の実装の後、次に実装する圧電振動片をピックしたときに、圧電振動片と接合ヘッドとの間に電極材料が入り込むことがない。これにより、接合ヘッドの超音波振動を次に実装する圧電振動片に確実に印加することができるので、圧電振動片を確実に超音波接合できる。また、圧電振動片と接合ヘッドとの間に電極材料が入り込むことがないので、圧電振動片が傾いて接合される等の製造不良を防止することができる。また、接合ヘッドに電極材料が付着することがないので、実装が終了した後にヘッドクリーニング工程が必要ない。これにより、効率よく圧電振動子を製造することができる。

また、前記マウント電極は、前記基部の他方側面のみに形成され、前記基部の一方側面の前記パッシベーション膜と、前記基部の他方側面の前記パッシベーション膜とは、平面視において同じ領域に形成されていることを特徴とする。
パッシベーション膜は振動部の各電極間の短絡を防止するものであり、振動部の各電極を覆うようにパッシベーション膜を形成する必要がある。一方で、圧電振動片の実装に使用されるマウント電極が露出するようにパッシベーション膜を形成する必要がある。本発明によれば、基部の他方側面のみにマウント電極が形成され一方面側には形成されていないので、基部の他方面側のパッシベーション膜と同じ領域に一方面側のパッシベーション膜を形成しても、基部の一方側面に配置された各電極をパッシベーション膜で覆うことができる。このように圧電振動片の両面のパッシベーション膜を同じ領域に形成するので、パッシベーション膜を形成するメタルマスクの共用化ができる。これにより、低コストな圧電振動片を提供することができる。

また、本発明の圧電振動子は、前記圧電振動片と、前記圧電振動片を収容するパッケージと、を備えた圧電振動子であって、前記基部の他方側面に形成された前記マウント電極が、バンプを介して前記パッケージに実装されていることを特徴とする。
本発明によれば、接合ヘッドに電極材料が付着しないので、圧電振動片と接合ヘッドとの間に電極材料が入り込むことがなく、圧電振動片を確実に超音波接合できる。また、圧電振動片が傾いて接合される等の製造不良を防止することができる。また、実装が終了した後にヘッドクリーニング工程が必要ないので、効率よく圧電振動子を製造することができる。

また、本発明の圧電振動子の製造方法は、前記基部の他方側面に形成された前記マウント電極を、前記バンプを介して前記パッケージに実装する実装工程を有し、前記実装工程では、接合ヘッドを前記基部の一方側面に押し当てて超音波振動を印加することにより、前記バンプを介して前記マウント電極を前記パッケージに実装することを特徴とする。
本発明によれば、接合ヘッドに電極材料が付着しないので、圧電振動片と接合ヘッドとの間に電極材料が入り込むことがなく、圧電振動片を確実に超音波接合できる。また、実装工程における圧電振動片の製造不良を防止することができる。また、実装工程後にヘッドクリーニング工程が必要ないので、効率よく圧電振動子を製造することができる。

本発明の発振器は、上述した圧電振動子が、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。
本発明の電子機器は、上述した圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴とする。
本発明の電波時計は、上述した圧電振動子が、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。

本発明にかかる発振器、電子機器および電波時計によれば、圧電振動片を確実に超音波接合でき、かつ効率良く製造することができる圧電振動子を備えているので、性能が良好で低コストな発振器、電子機器および電波時計を製造することができる。

本発明によれば、基部の一方側面に配置された各電極は、パッシベーション膜で覆われた領域のみに形成されているので、超音波接合により圧電振動片を実装する際に接合ヘッドと各電極とは接触せず、接合ヘッドに電極材料が付着しない。したがって、圧電振動片の実装の後、次に実装する圧電振動片をピックしたときに、圧電振動片と接合ヘッドとの間に電極材料が入り込むことがない。これにより、接合ヘッドの超音波振動を次に実装する圧電振動片に確実に印加することができるので、圧電振動片を確実に超音波接合できる。また、圧電振動片と接合ヘッドとの間に電極材料が入り込むことがないので、圧電振動片が傾いて接合される等の製造不良を防止することができる。また、接合ヘッドに電極材料が付着することがないので、実装が終了した後にヘッドクリーニング工程が必要ない。これにより、効率よく圧電振動子を製造することができる。

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１のＡ−Ａ線における断面図である。 本実施形態における圧電振動子を示す外観斜視図である。 図４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５のＢ−Ｂ線における圧電振動子の断面図である。 図４に示す圧電振動子の分解斜視図である。 本実施形態の圧電振動子の製造方法のフローチャートである。 ウエハ体の分解斜視図である。 本実施形態における実装工程を表す説明図であり、図１０（ａ）は平面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＤ−Ｄ線における断面図である。 発振器の一実施形態を示す構成図である。 電子機器の一実施形態を示す構成図である。 電波時計の一実施形態を示す構成図である。

以下、本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。
（圧電振動片）
最初に、圧電振動片について図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、圧電振動片の実装面を下面Ｌ（他方側面）とし、その反対面を上面Ｕ（一方側面）とする。
図１は圧電振動片の平面図である。
図２は圧電振動片の底面図である。
図３は図１のＡ−Ａ線における断面図である。
なお、図３においては、図面をわかりやすくするため、後述するパッシベーション膜の図示を省略している。

図１および図２に示すように、本実施形態の圧電振動片２は、振動部１０，１１と、振動部１０，１１に隣接する基部１２と、を備えた圧電板１６と、振動部１０，１１に形成された励振電極１３，１４と、基部１２に形成されたマウント電極１７，１８と、励振電極１３，１４とマウント電極１７，１８とを電気的接続する引き出し電極２１，２２と、電気絶縁性材料で形成され、励振電極１３，１４および引き出し電極２１，２２を覆うパッシベーション膜１９と、を備え、基部１２の上面Ｕに配置された前記各電極は、パッシベーション膜１９で覆われた領域のみに形成されている。

本実施形態の圧電振動片２は、振動部１０，１１と、振動部１０，１１に隣接する基部１２と、を備えた圧電板１６を備えている。
圧電板１６は、水晶やタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料からなる音叉型の部材であり、所定の電圧が印加されたときに振動するものである。

図１に示すように、振動部１０，１１は、中心軸Ｏを中心として左右に平行配置された一対の振動腕部１０ａ，１１ａを有している。これら一対の振動腕部１０ａ，１１ａの主面（表裏面）上には、振動腕部１０ａ，１１ａの長手方向Ｘに沿って、一定幅で縦長の溝部２０が形成されている。この溝部２０は、振動腕部１０ａ，１１ａの基端部側から中間部を越える範囲に亘って形成されている。これにより、一対の振動腕部１０ａ，１１ａは、それぞれ図３に示すように断面Ｈ型となっている。
基部１２は、図１および図２に示すように、振動部１０，１１に隣接し、振動部１０，１１の基端部を支持している。

本実施形態の圧電振動片２は、図１および図２に示すように、振動部１０，１１に形成された励振電極１３，１４と、基部１２に形成されたマウント電極１７，１８と、励振電極１３，１４とマウント電極１７，１８とを電気的接続する引き出し電極２１，２２と、を備えている。

励振電極１３，１４は、図１から図３に示すように、一対の振動腕部１０ａ，１１ａの主面上に一対形成される。一対の励振電極１３，１４は、電圧が印加されときに一対の振動腕部１０ａ，１１ａを互いに接近又は離間する方向に所定の共振周波数で振動させる電極であり、一対の振動腕部１０ａ，１１ａ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、図３に示すように、一方の励振電極１３が、主に一方の振動腕部１０ａの溝部２０内と他方の振動腕部１１ａの側面上とに形成され、他方の励振電極１４が、主に一方の振動腕部１０ａの側面上と他方の振動腕部１１ａの溝部２０内とに形成されている。

マウント電極１７，１８は、基部１２の下面Ｌのみに一対形成される。そして、マウント電極１７，１８は、引き出し電極２１，２２を介して一対の励振電極１３，１４にそれぞれ電気的に接続されている。ここで、上面Ｕの励振電極１３，１４と下面Ｌのマウント電極１７，１８とを接続するために、引き出し電極２１，２２の一部は圧電振動片２の側面にも形成されている。このように、一対の励振電極１３，１４には、このマウント電極１７，１８を介して電圧が印加されるようになっている。なお、基部１２の上面Ｕには、マウント電極１７，１８は形成されていない。そして、基部１２の上面Ｕに配置された引き出し電極２１，２２は、後述するとおり、パッシベーション膜１９で覆われた領域のみに形成される。

図１および図２に示すように、基部１２の下面Ｌにはマウント電極１７，１８が形成され、基部１２の上面Ｕにはマウント電極１７，１８が形成されていない。そのため、本実施形態の圧電振動片２では、上下面Ｕ，Ｌで異なるマスクを使用して各電極を形成する。一方、従来の圧電振動片では、１枚のマスクの表裏を使用して上下面の各電極を形成することもできるが、マスクの洗浄等の工数が発生してしまう。そのため、従来の圧電振動片でも、一般的には上下面で異なるマスクを用いて電極を形成する。したがって、本実施形態において下面Ｌのみにマウント電極１７，１８を形成しても、マスクの種類や枚数を増加させることはないので、本実施形態によって製造コストが上昇することはない。

マウント電極１７，１８は、クロム（Ｃｒ）と金（Ａｕ）との積層膜であり、水晶と密着性の良いクロム膜を下地として成膜した後に、表面に金の薄膜を施して形成される。但し、この場合に限られず、例えば、クロムとニクロム（ＮｉＣｒ）の積層膜の表面にさらに金の薄膜を積層しても構わないし、クロムやニッケル、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）等の単層膜でも構わない。励振電極１３，１４および引き出し電極２１，２２はクロムのみの単層膜で形成されており、後述するパッシベーション膜で覆われている。

一対の振動腕部１０ａ，１１ａの先端部には、図１に示すように、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調整（周波数調整）を行うための粗調膜２３ａおよび微調膜２３ｂからなる重り金属膜２３が形成されている。この重り金属膜２３を利用して周波数調整を行うことで、一対の振動腕部１０ａ，１１ａの周波数をデバイスの公称周波数の範囲内に収めることができるようになっている。

本実施形態の圧電振動片２は、図１および図２に示すように、電気絶縁性材料で形成され、励振電極１３，１４および引き出し電極２１，２２を覆うパッシベーション膜１９を備えている。パッシベーション膜１９は、ＳｉＯ２等からなる絶縁膜である。パッシベーション膜１９は、圧電振動片２の各電極を形成した後に、例えばＣＶＤ法により膜を堆積させることで成膜する。

パッシベーション膜１９は、振動部１０，１１および基部１２の上面Ｕおよび下面Ｌにおいて、励振電極および引き出し電極を覆うように形成されている。
図１および図２に示すように、本実施形態の圧電振動片２において、基部１２の上面Ｕに配置された各電極は、パッシベーション膜１９で覆われた領域のみに形成されている。具体的には、本実施形態では、基部１２の下面Ｌのみにマウント電極１７，１８が形成され、基部１２の上面Ｕにはマウント電極１７，１８が形成されていない。また、基部１２の両面のパッシベーション膜１９は、振動腕部１０ａ、１１ａ上の励振電極１３，１４が形成されている領域から、基部１２上の引き出し電極２１，２２が形成されている領域まで形成されている。そして、基部１２の上面Ｕのパッシベーション膜１９で覆われていない領域Ｓには、各電極は形成されておらず、基部１２の下面Ｌのパッシベーション膜１９で覆われていない領域にはマウント電極が露出している。

ここで、パッシベーション膜１９は、各電極の表面を覆うことで各電極の短絡を防止している。具体的に述べると以下のとおりである。
後述するとおり、圧電振動片２の周波数調整は、重り金属膜２３にレーザ光を照射して一部を蒸発させ、重り金属膜２３の重量を変化させることにより行われる。ここで、励振電極１３，１４および引き出し電極２１，２２の各電極は電気的に切り離された状態で形成されているが、各電極は主に振動腕部１０ａ，１１ａに形成されるため、各電極の間隔が非常に狭小になる。そして、周波数調整の際に蒸発して飛散した重り金属膜２３が各電極間に付着すると、各電極の短絡を引き起こす。しかし、パッシベーション膜１９で各電極の表面を覆うことにより、飛散した重り金属膜２３はパッシベーション膜１９に付着し、各電極間に付着することがない。このように、パッシベーション膜１９は各電極の短絡を防止している。
なお、パッシベーション膜は、従来の圧電振動片においても各電極の短絡を防止するために設けられている。したがって、本実施形態では、従来から存在するパッシベーション膜で各電極を覆うことができるので、製造コストの上昇を抑制することができる。

ここで、図１および図２に示すように、圧電振動片２の上面Ｕのパッシベーション膜１９と、圧電振動片２の下面Ｌのパッシベーション膜１９とを、平面視において同じ領域に形成することが望ましい。この場合において、メタルマスクを用いてパッシベーション膜１９を成膜する際に、圧電振動片２の上面Ｕおよび下面Ｌに同じメタルマスクを用いてマスキングすることができる。これにより、パッシベーション膜１９を成膜する際にメタルマスクの共用化ができるので、低コストな圧電振動片２を提供することができる。

（圧電振動子）
次に、本実施形態の圧電振動片を用いた圧電振動子について図面を参照して説明する。
図４は本実施形態における圧電振動子を示す外観斜視図である。
図５は、図４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６は図５のＢ−Ｂ線における圧電振動子の断面図である。なお、図６においては、図面をわかりやすくするため、パッシベーション膜の図示を省略している。
図７は図４に示す圧電振動子の分解斜視図である。
図４から図７に示すように、本実施形態の圧電振動片２を用いた圧電振動子１は、圧電振動片２と、圧電振動片２を収容するパッケージ５と、を備えている。また、図６および図７に示すように、基部１２の下面Ｌに形成されたマウント電極１７，１８は、バンプＢを介してパッケージ５に実装されている。

本実施形態のパッケージ５は、間に圧電振動片２を収容するためのキャビティＣを形成するように重ね合わされたベース基板３およびリッド基板４を備えている。
ベース基板３は、ガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる透明な絶縁基板であり、図４から図７に示すように、後述するリッド基板４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。

図５および図６に示すように、ベース基板３には、ベース基板３を貫通する一対のスルーホール（貫通孔）３０，３１が形成されている。一対のスルーホール３０，３１は、キャビティＣの対角線の両端部に形成されている。そして、これら一対のスルーホール３０，３１には、前記スルーホール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。これら貫通電極３２，３３は、ステンレスやＡｇ，Ａｌ等の導電性を有する金属材料によって構成されている。

図７に示すように、本実施形態の圧電振動片２を用いた圧電振動子１は、基部１２の下面Ｌに形成されたマウント電極１７，１８が、バンプＢを介してパッケージに実装されている。
ベース基板３の上面には、一対の引き回し電極３６，３７が形成されている。一対の引き回し電極３６、３７は、例えばクロムを下層、金を上層とする二層構造の電極膜である。また、図５から図７に示すように、一対の引き回し電極３６、３７は、一方の引き回し電極３６が、一方の貫通電極３２と圧電振動片２の一方のマウント電極１７とを電気的に接続すると共に、他方の引き回し電極３７が、他方の貫通電極３３と圧電振動片２の他方のマウント電極１８とを電気的に接続するようにパターニングされている。そして、後述するように、マウント電極１７，１８と引き回し電極３６，３７上に形成されたバンプＢとが超音波接合されている。

ベース基板３の下面には、図７に示すように、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２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２の第２の励振電極１４に電気的に接続されている。この結果、一対の励振電極１５が、それぞれキャビティＣの外部と電気的に接続可能な状態となっている。

リッド基板４は、ベース基板３と同様、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り、図４、図６および図７に示すように、板状に形成されている。そして、リッド基板４の下面（内面、ベース基板３が接合される接合面）には、圧電振動片２が収まる矩形状の凹部４ａが形成されている。この凹部４ａは、ベース基板３とリッド基板４とが重ね合わされたときに、圧電振動片２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。

また、図６に示すように、リッド基板４におけるベース基板３との接合面には、陽極接合用の接合膜３５が形成されている。接合膜３５は、例えばアルミニウム等の導電性材料からなり、スパッタやＣＶＤ等の成膜方法により形成される。なお、凹部４ａの内面全体に接合膜３５を形成してもよい。これにより、接合膜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。
そして、リッド基板４は、この凹部４ａをベース基板３側に対向させた状態で、接合膜を介してベース基板３に陽極接合されている。

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３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２の第１の励振電極１３及び第２の励振電極１４からなる一対の励振電極１５に電圧を印加することができ、一対の振動腕部１０ａ，１１ａを接近および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１０ａ，１１ａの振動を利用して、時刻源や制御信号のタイミング源、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の製造方法を、フローチャートを参照しながら説明する。
図８は本実施形態の圧電振動子の製造方法のフローチャートである。
図９は、ウエハ体の分解斜視図である。
図１０は、本実施形態における実装工程Ｓ４０を表す説明図であり、図１０（ａ）は平面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＤ−Ｄ線における断面図である。なお実装工程Ｓ４０は、ベース基板用ウエハの状態で行われるが、わかりやすくするために、図１０ではベース基板用ウエハをベース基板３に小片化した状態で示している。

初めに、圧電振動片作製工程Ｓ１０を行って、図１から図２に示す圧電振動片２を作製する。具体的には、まず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とする。続いて、この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研磨加工を行って、所定の厚みのウエハとする。続いて、ウエハに洗浄等の適切な処理を施した後、該ウエハをフォトリソグラフィ技術によって圧電振動片２の外形形状でパターニングすると共に、金属膜の成膜及びパターニングを行って、励振電極１３，１４、引き出し電極２１，２２、マウント電極１７，１８、および重り金属膜２３を形成する。

各電極膜を形成した後、パッシベーション膜１９の形成領域における金の電極膜を除去する。これにより、下地のクロムの電極膜上にパッシベーション膜１９を形成できるので、パッシベーション膜１９の密着性を向上させることができる。
その後、図１および図２に示すパッシベーション膜１９を形成する。パッシベーション膜の形成は、例えばＣＶＤ法によって行う。パッシベーション膜１９を形成する際には、メタルマスクを用いてマスキングを行う。メタルマスクは、例えばステンレスから成る厚さ５０μｍ程度の部材である。メタルマスクはパッシベーション膜１９を形成したい部分（本実施形態では励振電極および引き出し電極の全域に相当する部分）に開口部を設けている。ここで、前述のとおり、上面Ｕのパッシベーション膜１９と、下面Ｌのパッシベーション膜１９とを形成する領域を同じにすることで、同じメタルマスクを用いて形成することができる。これにより、パッシベーション膜１９を形成するメタルマスクの共用化ができるので、低コストな圧電振動片を提供することができる。

各電極膜およびパッシベーション膜１９を形成した後、圧電振動片２に対して共振周波数の粗調を行う。具体的には、重り金属膜２３の粗調膜２３ａ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により周波数を粗く調整する。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、圧電振動片２をマウントした後に行う。これについては、後に説明する。

そして、ウエハと圧電振動片２とを連結していた連結部を切断して、圧電振動片２をウエハから切り離して小片化する。これにより、１枚のウエハから圧電振動片２を一度に複数製造することができる。以上で、圧電振動片２の作製が終了する。

次に、図９に示すように、後にリッド基板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第１のウエハ作製工程Ｓ２０を行う。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の接合面に、エッチング等により行列方向にキャビティ用の凹部４ａを複数形成する凹部形成工程Ｓ２２を行う。凹部４ａの形成は、加熱プレス成形やエッチング加工などによって行う。次に、ベース基板用ウエハ４０との接合面を研磨する研磨工程Ｓ２３を行う。

次に、ベース基板用ウエハ４０との接合面に接合膜３５を形成する接合膜形成工程Ｓ２４を行う。接合膜３５は、ベース基板用ウエハ４０との接合面に加えて、凹部４ａの内面全体に形成してもよい。これにより、接合膜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。接合膜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。なお、接合膜形成工程Ｓ２４の前に研磨工程Ｓ２３を行っているので、接合膜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。

次に、第１のウエハ作製工程と同時或いは前後のタイミングで、第２のウエハ作製工程Ｓ３０を行い、後にベース基板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。具体的には、リッド基板用ウエハ５０と同様に、ソーダ石灰ガラスを所定の厚み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）。

次に、貫通電極形成工程Ｓ３２として、図９に示すベース基板用ウエハ４０に、図６に示す一対の貫通電極３２，３３を複数形成する。この際、例えば、ベース基板用ウエハ４０を貫通する一対のスルーホール３０，３１をサンドブラスト法やプレス加工等の方法で複数形成した後、これら複数のスルーホール３０，３１内に一対の貫通電極３２，３３を形成する。この一対の貫通電極３２，３３により、ベース基板用ウエハ４０の上面側と下面側との導電性が確保される。

次に、引き回し電極形成工程Ｓ３３として、貫通電極にそれぞれ電気的に接続された引き回し電極３６，３７を複数形成する。そして、引き回し電極３６，３７上に、それぞれ金等からなる尖塔形状のバンプを形成する。なお、図９では、図面の見易さのためバンプの図示を省略している。この時点で第２のウエハ作製工程が終了する。

次に、図１０に示すように、基部１２の下面Ｌに形成されたマウント電極１７，１８を、バンプＢを介してパッケージに実装する実装工程Ｓ４０を行う。本実装工程Ｓ４０では、マウント電極１７，１８を引き回し電極３６，３７上に形成されているバンプＢに当接させつつ、接合ヘッド７０を基部１２の下面Ｌに押し当てて超音波振動を印加することにより、マウント電極１７，１８を引き回し電極３６，３７に実装する。

具体的には、まず、フリップチップボンダの接合ヘッド７０で圧電振動片２の上面Ｕ（パッシベーション膜１９で覆われた領域のみに電極が形成されている面）を真空吸着等することにより圧電振動片２をピックし、圧電振動片２をベース基板３上に移動する。次に、ベース基板３の引き回し電極３６，３７上に形成されたバンプＢ上に、圧電振動片２のマウント電極１７，１８を押付ける。続いて、接合ヘッド７０を発熱させることにより、マウント電極１７，１８と引き回し電極３６，３７との接合界面を所定温度に加熱する。このように接合ヘッド７０により加熱・加圧しつつ、接合ヘッド７０を超音波振動させて、圧電振動片２の下面Ｌにおけるマウント電極１７，１８とバンプＢとを超音波接合する。接合ヘッド７０は、例えば、１５ｋＨｚから２０ｋＨｚ程度の周波数で、圧電振動片２のマウント電極１７，１８に対して水平方向および垂直方向にランダムに振動させる。

ここで、パッシベーション膜１９はＳｉＯ２等の硬質材料からなるので、パッシベーション膜１９と接合ヘッド７０とが接触しても、パッシベーション膜１９が接合ヘッド７０に付着することはない。さらに、パッシベーション膜１９に覆われた各電極も、パッシベーション膜１９により保護されているので、接合ヘッド７０に付着することはない。
そして、図１０（ｂ）に示すように、パッシベーション膜１９で覆われていない領域Ｓには、マウント電極や引き出し電極等は形成されていない。さらに、圧電振動片２における基部１２と、接合ヘッド７０との間には、パッシベーション膜１９の厚さおよび各電極膜の厚さ分のクリアランスが設けられている。したがって、接合ヘッド７０がマウント電極１７，１８に対して水平方向および垂直方向にランダムに振動しても、圧電板１６と接合ヘッド７０とは接触しない。なお、仮に圧電板１６と接合ヘッド７０とが接触したとしても、圧電板１６は水晶等の硬質材料からなるので、圧電板１６の一部が接合ヘッド７０に付着することはない。

また、上記の実装工程Ｓ４０により、圧電振動片２がバンプＢに機械的に支持されると共に、マウント電極１７，１８と引き回し電極３６，３７とが電気的に接続された状態となる。よって、この時点で圧電振動片２の一対の励振電極１５は、一対の貫通電極３２，３３に対してそれぞれ導通した状態となる。特に、圧電振動片２は、バンプ接合されるため、ベース基板３の上面から浮いた状態で支持される。これにより、圧電振動片２は、振動に必要なクリアランスを確保することができる。

圧電振動片２の実装工程Ｓ４０が終了した後、ベース基板用ウエハ４０に対してリッド基板用ウエハ５０を重ね合わせる重ね合わせ工程Ｓ５０を行う。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２が、ベース基板用ウエハ４０に形成された凹部４ａと両ウエハ４０，５０とで囲まれるキャビティＣ内に収容された状態となる。

重ね合わせ工程Ｓ５０の後、重ね合わせた両ウエハ４０，５０を図示しない陽極接合装置に入れ、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Ｓ６０を行う。具体的には、接合膜３５とベース基板用ウエハ４０との間に所定の電圧を印加する。すると、接合膜３５とベース基板用ウエハ４０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２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とが接合した図９に示すウエハ体６０を得ることができる。なお、図９においては、図面を見易くするために、ウエハ体６０を分解した状態を図示しており、リッド基板用ウエハ５０から接合膜３５の図示を省略している。なお、図９に示す点線は、後に行う切断工程で切断する切断線Ｍを図示している。

次に、外部電極形成工程Ｓ７０として、図９に示すベース基板用ウエハ４０の下面に導電性材料をパターニングして、図６に示す一対の貫通電極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Ｓ７０により、外部電極３８，３９を利用してキャビティＣ内に収容された圧電振動片２を作動させることができる。

次に、ウエハ体６０の状態で、キャビティＣ内に封止された個々の圧電振動子の周波数を微調整して所定の範囲内に収める微調工程Ｓ８０を行う。具体的には、ベース基板用ウエハ４０の下面に形成された一対の外部電極に電圧を印加して圧電振動片２を振動させる。そして、周波数を計測しながらベース基板用ウエハ４０を通して外部からレーザ光を照射し、重り金属膜の微調膜を蒸発させる。これにより、一対の振動腕部の先端側の重量が変化するため、圧電振動片２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。

周波数の微調が終了後、接合されたウエハ体６０を図９に示す切断線Ｍに沿って切断して小片化する切断工程Ｓ９０を行う。その結果、互いに陽極接合されたベース基板３とリッド基板４との間に形成されたキャビティＣ内に圧電振動片２が封止された、図４に示す２層構造式表面実装型の圧電振動子を一度に複数製造することができる。

なお、切断工程Ｓ９０を行って個々の圧電振動子に小片化した後に、微調工程Ｓ８０を行う工程順序でも構わない。但し、上述したように、微調工程Ｓ８０を先に行うことで、ウエハ体６０の状態で微調を行うことができるため、複数の圧電振動子をより効率良く微調することができる。よって、スループットの向上化を図ることができるため好ましい。

その後、内部の電気特性検査を行う（Ｓ１００）。即ち、圧電振動片２の共振周波数や共振抵抗値、ドライブレベル特性（共振周波数及び共振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、絶縁抵抗特性等を併せてチェックする。そして、最後に圧電振動子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の製造が終了する。

本実施形態の圧電振動子の製造方法において、図１０に示すように、基部１２の上面Ｕに配置された各電極は、パッシベーション膜１９で覆われた領域のみに形成されているので、超音波接合により圧電振動片２を実装する際に接合ヘッド７０と各電極とは接触せず、接合ヘッド７０に電極材料が付着しない。したがって、圧電振動片２の実装の後、次に実装する圧電振動片２をピックしたときに、圧電振動片２と接合ヘッド７０との間に電極材料が入り込むことがない。これにより、接合ヘッド７０の超音波振動を次に実装する圧電振動片２に確実に印加することができるので、圧電振動片２を確実に超音波接合できる。また、圧電振動片２と接合ヘッド７０との間に電極材料が入り込むことがないので、圧電振動片が傾いて接合される等の製造不良を防止することができる。また、接合ヘッド７０に電極材料が付着することがないので、実装が終了した後にヘッドクリーニング工程が必要ない。これにより、効率よく圧電振動子を製造することができる。さらに、従来から存在するパッシベーション膜で各電極を覆うことができるので、製造コストの上昇を抑制することができる。

（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１１０は、図１１に示すように、圧電振動子１を、集積回路１１１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１１０は、コンデンサ等の電子素子部品１１２が実装された基板１１３を備えている。基板１１３には、発振器用の前記集積回路１１１が実装されており、この集積回路１１１の近傍に、圧電振動子１の圧電振動片が実装されている。これら電子素子部品１１２、集積回路１１１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１１０において、圧電振動子１に電圧を印加すると、圧電振動子１内の圧電振動片が振動する。この振動は、圧電振動片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１１１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１１１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１１１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。

このような本実施形態の発振器１１０によれば、前述したように、圧電振動片を確実に超音波接合でき、かつ効率良く製造することができる圧電振動子１を備えているので、性能が良好で低コストな発振器を提供することができる。

（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、前述した圧電振動子１を有する携帯情報機器１２０を例にして説明する。
始めに本実施形態の携帯情報機器１２０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。

次に、本実施形態の携帯情報機器１２０の構成について説明する。この携帯情報機器１２０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１２１とを備えている。電源部１２１は、例えば、リチウム二次電池からなっている。この電源部１２１には、各種制御を行う制御部１２２と、時刻等のカウントを行う計時部１２３と、外部との通信を行う通信部１２４と、各種情報を表示する表示部１２５と、それぞれの機能部の電圧を検出する電圧検出部１２６とが並列に接続されている。そして、電源部１２１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１２２は、各機能部を制御して音声データの送信や受信、現在時刻の計測、表示等、システム全体の動作制御を行う。また、制御部１２２は、予めプログラムが書き込まれたＲＯＭと、該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、該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１２３は、発振回路やレジスタ回路、カウンタ回路、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が振動し、該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１２２と信号の送受信が行われ、表示部１２５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１２４は、従来の携帯電話と同様の機能を有し、無線部１２７、音声処理部１２８、切替部１２９、増幅部１３０、音声入出力部１３１、電話番号入力部１３２、着信音発生部１３３及び呼制御メモリ部１３４を備えている。
無線部１２７は、音声データ等の各種データを、アンテナ１３５を介して基地局と送受信のやりとりを行う。音声処理部１２８は、無線部１２７又は増幅部１３０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１３０は、音声処理部１２８又は音声入出力部１３１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１３１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１３３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１２９は、着信時に限って、音声処理部１２８に接続されている増幅部１３０を着信音発生部１３３に切り替えることによって、着信音発生部１３３において生成された着信音が増幅部１３０を介して音声入出力部１３１に出力される。
なお、呼制御メモリ部１３４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１３２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１２６は、電源部１２１によって制御部１２２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１２２に通知する。このときの所定の電圧値は、通信部１２４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１２６から電圧降下の通知を受けた制御部１２２は、無線部１２７、音声処理部１２８、切替部１２９及び着信音発生部１３３の動作を禁止する。特に、消費電力の大きな無線部１２７の動作停止は、必須となる。更に、表示部１２５に、通信部１２４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１２６と制御部１２２とによって、通信部１２４の動作を禁止し、その旨を表示部１２５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１２５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１２４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１３６を備えることで、通信部１２４の機能をより確実に停止することができる。

本実施形態の携帯情報機器１２０によれば、前述したように、圧電振動片を確実に超音波接合でき、かつ効率良く製造することができる圧電振動子１を備えているので、性能が良好で低コストな携帯情報機器を提供することができる。

（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１５を参照して説明する。
本実施形態の電波時計１４０は、図１５に示すように、フィルタ部１４１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、前述した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１４０の機能的構成について詳細に説明する。
アンテナ１４２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１４３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１４１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、前記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１４８、１４９をそれぞれ備えている。

更に、濾波された所定周波数の信号は、検波、整流回路１４４により検波復調される。
続いて、波形整形回路１４５を介してタイムコードが取り出され、ＣＰＵ１４６でカウントされる。ＣＰＵ１４６では、現在の年や積算日、曜日、時刻等の情報を読み取る。読み取られた情報は、ＲＴＣ１４８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１４８、１４９は、前述した音叉型の構造を持つ振動子が好適である。

なお、前述の説明は、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１４０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。

本実施形態の電波時計１４０によれば、前述したように、圧電振動片を確実に超音波接合でき、かつ効率良く製造することができる圧電振動子１を備えているので、性能が良好で低コストな電波時計を提供することができる。

なお、この発明は上述した実施の形態に限られるものではない。
本実施形態では、音叉型の圧電振動片および音叉型の圧電振動片を用いた圧電振動子を例に挙げて説明した。しかし、例えばＡＴカット型の圧電振動片（厚み滑り振動片）の圧電振動片およびＡＴカット型の圧電振動片を用いた圧電振動子に採用しても構わない。
また、本実施形態では、マウント電極は基部の下面のみに形成されており、上下面のパッシベーション膜は、同じ領域に形成されている。しかし、基部の上面にマウント電極を形成して、このマウント電極を覆うようにパッシベーション膜を形成してもよい。ただし、この場合、パッシベーション膜は上下面で異なった領域に形成される。これに対して、上下面のパッシベーション膜を同じ領域に形成した上記実施形態では、メタルマスクを上下面で共用することができる。したがって、本実施形態に製造コスト面で優位性がある。

１・・・圧電振動子 ２・・・圧電振動片 ５・・・パッケージ １０・・・振動部 １１・・・振動部 １２・・・基部 １３，１４・・・励振電極 １６・・・圧電板 １７，１８・・・マウント電極 １９・・・パッシベーション膜 ２１，２２・・・引き出し電極 ３６，３７・・・引き回し電極 ７０・・・接合ヘッド １１０・・・発振器 １２０・・・携帯情報機器（電子機器） １４０・・・電波時計 Ｓ４０・・・実装工程 Ｌ・・・下面（他方側面） Ｕ・・・上面（一方側面）

Claims (7)

1. 振動部と、振動部に隣接する基部と、を備えた圧電板と、
   前記振動部に形成された励振電極と、
   前記基部に形成されたマウント電極と、
   前記励振電極と前記マウント電極とを電気的接続する引き出し電極と、
   電気絶縁性材料で形成され、前記励振電極および前記引き出し電極を覆うパッシベーション膜と、を備え、
   前記基部の一方側面に配置された前記各電極は、前記パッシベーション膜で覆われた領域のみに形成されていることを特徴とする圧電振動片。
2. 請求項１に記載の圧電振動片であって、
   前記マウント電極は、前記基部の他方側面のみに形成され、
   前記基部の一方側面の前記パッシベーション膜と、前記基部の他方側面の前記パッシベーション膜とは、平面視において同じ領域に形成されていることを特徴とする圧電振動片。
3. 請求項１または２に記載の圧電振動片と、前記圧電振動片を収容するパッケージと、を備えた圧電振動子であって、
   前記基部の他方側面に形成された前記マウント電極が、バンプを介して前記パッケージに実装されてい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の製造方法であって、
   前記基部の他方側面に形成された前記マウント電極を、前記バンプを介して前記パッケージに実装する実装工程を有し、
   前記実装工程では、接合ヘッドを前記基部の一方側面に押し当てて超音波振動を印加することにより、前記バンプを介して前記マウント電極を前記パッケージに実装することを特徴とする圧電振動子の製造方法。
5. 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。
6. 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。
7. 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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