JP2013157908A - 圧電振動片、圧電振動片の製造方法、圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計 - Google Patents
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Abstract
【課題】所望の振動特性を確保しつつ圧電振動子単体での実装後の識別を可能とする。
【解決手段】圧電振動片4は、一対の振動腕部10,11と、一対の振動腕部10,11の延在方向の基端を接続する基部12と、振動腕部10,11の振動領域を避けた位置または基部12の表面に形成された識別コード25を備える。圧電振動片4は、圧電材料からなる圧電体(圧電板24)の表面上に形成された導電性材料からなる励振電極15およびマウント電極16,17および引き出し電極19,20を備え、識別コード25は、各電極15〜20を避けた位置に形成され、圧電体と該圧電体の表面上の所定位置に積層された導電性材料とによって形成された所定パターンを有する。
【選択図】図5
【解決手段】圧電振動片4は、一対の振動腕部10,11と、一対の振動腕部10,11の延在方向の基端を接続する基部12と、振動腕部10,11の振動領域を避けた位置または基部12の表面に形成された識別コード25を備える。圧電振動片4は、圧電材料からなる圧電体(圧電板24)の表面上に形成された導電性材料からなる励振電極15およびマウント電極16,17および引き出し電極19,20を備え、識別コード25は、各電極15〜20を避けた位置に形成され、圧電体と該圧電体の表面上の所定位置に積層された導電性材料とによって形成された所定パターンを有する。
【選択図】図5
Description
この発明は、圧電振動片、圧電振動片の製造方法、圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計に関する。
従来、例えば1つのウエハから複数のチップ(素子)を製造する際に、複数のウエハにおいて適宜のチップがどのウエハ内のどの位置にあったかを識別するための識別コードを各チップに設ける識別方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、従来、互いの積層状態で陽極接合されることによって両者間にキャビティが形成されるベース基板およびリッド基板と、ベース基板においてキャビティ内に位置する部分にマウントされた作動片と、を備えるパッケージ製品が知られている。
そして、このパッケージ製品として、例えば、携帯電話や携帯情報端末機器に装着され、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などを用いた圧電振動子が知られている。
そして、圧電振動子の所望の振動特性を確保しつつ圧電振動子単体での実装後の識別を可能とすることが望まれている。
そして、このパッケージ製品として、例えば、携帯電話や携帯情報端末機器に装着され、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などを用いた圧電振動子が知られている。
そして、圧電振動子の所望の振動特性を確保しつつ圧電振動子単体での実装後の識別を可能とすることが望まれている。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、所望の振動特性を確保しつつ圧電振動子単体での実装後の識別を可能とする圧電振動片、圧電振動片の製造方法、圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計を提供することを目的としている。
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の請求項1に係る圧電振動片は、一対の振動腕部(例えば、実施の形態での振動腕部10,11)と、前記一対の振動腕部の延在方向の基端を接続する基部(例えば、実施の形態での基部12)と、を備える圧電振動片(例えば、実施の形態での圧電振動片4)であって、前記振動腕部の振動領域を避けた位置または前記基部の表面に識別コード(例えば、実施の形態での識別コード25)を備える。
さらに、本発明の請求項2に係る圧電振動片は、圧電材料からなる圧電体(例えば、実施の形態での圧電体25a(圧電板24))の表面上に形成された導電性材料からなる電極(例えば、実施の形態での励振電極15およびマウント電極16,17および引き出し電極19,20)を備え、前記識別コードは、前記電極を避けた位置に形成され、前記圧電体と該圧電体の表面上の所定位置に積層された前記導電性材料とによって形成された所定パターンを有する。
さらに、本発明の請求項3に係る圧電振動片は、圧電材料からなる圧電体の表面上に形成された導電性材料からなる電極(例えば、実施の形態での励振電極15およびマウント電極16,17および引き出し電極19,20)を備え、前記電極は、少なくとも2つの積層された第1導電層(例えば、実施の形態での下地膜26a)および第2導電層(例えば、実施の形態での仕上膜26b)を備え、前記識別コードは、前記電極の位置に形成され、前記第1導電層と該第1導電層の表面上の所定位置に積層された前記第2導電層とによって形成された所定パターンを有する。
さらに、本発明の請求項4に係る圧電振動片は、圧電材料からなる圧電体(例えば、実施の形態での圧電体25a(圧電板24))の表面上に形成された導電性材料からなる電極(例えば、実施の形態での励振電極15およびマウント電極16,17および引き出し電極19,20)を備え、前記識別コードは、前記電極を避けた位置に形成され、前記圧電体の表面と該圧電体の表面上の所定位置に設けられた凹部または凸部とによって形成された所定パターンを有する。
また、本発明の請求項5に係る圧電振動片の製造方法は、一対の振動腕部と、前記一対の振動腕部の延在方向の基端を接続する基部と、前記振動腕部または前記基部の外表面に形成された識別コードと、を備える圧電振動片の製造方法であって、前記識別コードを、前記振動腕部の振動領域を避けた位置に形成する識別コード形成工程(例えば、実施の形態でのステップS210〜ステップS260、ステップS310〜ステップS350)を含む。
さらに、本発明の請求項6に係る圧電振動片の製造方法は、圧電材料からなる圧電体の表面上に導電性材料からなる電極を形成する電極形成工程(例えば、実施の形態でのステップS210〜ステップS260)を含み、前記識別コード形成工程は、前記電極を避けた位置において前記圧電体の表面上に前記導電性材料からなる導電層を積層する導電層形成工程と、所定位置以外の前記導電層を除去して、前記圧電体と該圧電体の表面上の前記所定位置に積層された前記導電性材料とによって形成された所定パターンを有する前記識別コードを形成する導電層除去工程(例えば、実施の形態でのステップS240,ステップS250)と、を含む。
さらに、本発明の請求項7に係る圧電振動片の製造方法は、圧電材料からなる圧電体の表面上に導電性材料からなる少なくとも2つの積層された第1導電層および第2導電層を有する電極を形成する電極形成工程(例えば、実施の形態でのステップS210〜ステップS260)を含み、前記識別コード形成工程は、前記電極の位置において前記第1導電層の表面上の所定位置以外に積層された前記第2導電層を除去して、前記第1導電層と該第1導電層の表面上の前記所定位置に積層された前記第2導電層とによって形成された所定パターンを有する前記識別コードを形成する導電層除去工程(例えば、実施の形態でのステップS340)と、を含む。
さらに、本発明の請求項8に係る圧電振動片の製造方法は、圧電材料からなる圧電体の表面上に導電性材料からなる電極を形成する電極形成工程(例えば、実施の形態でのステップS210〜ステップS260)を含み、前記識別コード形成工程は、前記電極を避けた位置において前記圧電体の表面上の所定位置以外に凹部または凸部を形成して、前記圧電体の表面と該圧電体の表面上の前記所定位置に設けられた前記凹部または前記凸部とによって形成された所定パターンを有する前記識別コードを形成するパターン形成工程を含む。
また、本発明の請求項9に係る圧電振動子は、請求項1に記載の圧電振動片を、気密封止されたパッケージ内に備える。
また、本発明の請求項10に係る発振器は、請求項9に記載の圧電振動子を備え、該圧電振動子は発振子として集積回路に電気的に接続されている。
また、本発明の請求項11に係る電子機器は、請求項9に記載の圧電振動子を備え、該圧電振動子は計時部に電気的に接続されている。
また、本発明の請求項12に係る電波時計は、請求項9に記載の圧電振動子を備え、該圧電振動子はフィルタ部に電気的に接続されている。
本発明の圧電振動片または圧電振動片の製造方法によれば、振動腕部の振動領域を避けた位置または基部に識別コードを備えることにより、圧電振動片の表面に識別コードを設ける前後において振動特性が変化してしまうことを防止し、所望の振動特性を確保しつつ圧電振動片の実装後の識別を可能とすることができる。
さらに、本発明の圧電振動片または圧電振動片の製造方法によれば、圧電体の表面上に形成された電極を避けた位置において、この電極と同一の導電性材料が圧電体の表面上の所定位置に積層されて所定パターンが形成されていることから、圧電体の表面上に電極を形成する際に同時に識別コードを形成することができ、圧電振動片の製造効率を向上させることができる。
さらに、本発明の圧電振動片または圧電振動片の製造方法によれば、圧電体の表面上に形成された電極を避けた位置において、この電極を成す第1導電層と該第1導電層の表面上の所定位置に積層された第2導電層とによって所定パターンが形成されている。
これにより、例えば圧電体の表面上に所定のパターンの電極を形成する際には、順次第2導電層を除去する工程と第1導電層を除去する工程とが必要になることに対して、所定パターンで第2導電層を除去する工程のみによって識別コードを形成することができ、圧電振動片の製造効率を向上させることができる。
これにより、例えば圧電体の表面上に所定のパターンの電極を形成する際には、順次第2導電層を除去する工程と第1導電層を除去する工程とが必要になることに対して、所定パターンで第2導電層を除去する工程のみによって識別コードを形成することができ、圧電振動片の製造効率を向上させることができる。
さらに、本発明の圧電振動片または圧電振動片の製造方法によれば、圧電体の表面上に形成された電極を避けた位置において、レーザーマーキングなどによって容易に識別コードを形成することができ、圧電振動片の製造効率を向上させることができる。
本発明の圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計によれば、作動信頼性を向上させることができる。
以下、本発明の一実施形態に係る圧電振動片、圧電振動片の製造方法、圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計について説明する。
本実施形態の圧電振動子1は、例えば図1〜図4に示すように、接合材35を介して陽極接合されたベース基板2とリッド基板3とからなる箱状のパッケージ5と、パッケージ5の内部に封止されたキャビティCに収容された圧電振動片4と、を備える表面実装型の圧電振動子1である。
そして、圧電振動片4とベース基板2に設置された外部電極38,39とは、ベース基板2を貫通する一対の貫通電極32,33によって電気的に接続されている。
なお、図4において、後述する励振電極15と、引き出し電極19,20と、マウント電極16,17と、重り金属膜21との図示は省略されている。
なお、図4において、後述する励振電極15と、引き出し電極19,20と、マウント電極16,17と、重り金属膜21との図示は省略されている。
圧電振動片4は、例えば図5〜図7に示すように、水晶、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウムなどの圧電材料から形成された音叉型の圧電板24を備え、所定の電圧の印加によって振動する。
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の基端を一体的に固定する基部12と、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の基端を一体的に固定する基部12と、を備えている。
また、一対の振動腕部10,11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を圧電材料からなる圧電体(圧電板24)の表面上に備え、基部12は、第1の励振電極13及び第2の励振電極14と引き回し電極36,37とを電気的に接続する一対のマウント電極16,17を圧電材料からなる圧電体(圧電板24)の表面上に備えている。
また、圧電板24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を備えている。
溝部18は、例えば、振動腕部10,11の基端側からほぼ中央付近に至る間に形成されている。
溝部18は、例えば、振動腕部10,11の基端側からほぼ中央付近に至る間に形成されている。
第1の励振電極13および第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の外表面上に互いに電気的に絶縁された状態でパターニングされ、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。
より詳細には、例えば、第1の励振電極13は、主に、一方の振動腕部10の溝部18上と、他方の振動腕部11の両側面上とに設けられている。
また、第2の励振電極14は、主に、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上とに設けられている。
より詳細には、例えば、第1の励振電極13は、主に、一方の振動腕部10の溝部18上と、他方の振動腕部11の両側面上とに設けられている。
また、第2の励振電極14は、主に、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上とに設けられている。
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。
これにより、圧電振動片4は、マウント電極16,17を介して電圧印加される。
これにより、圧電振動片4は、マウント電極16,17を介して電圧印加される。
なお、上述した励振電極15と、マウント電極16,17と、引き出し電極19,20とは、例えば、圧電板24の外表面上に順次積層された、クロム(Cr)などからなる下地膜(図示略)と、金(Au)などからなる仕上膜(図示略)とを備えて構成されている。
なお、下地膜は、例えば、仕上膜と圧電振動片4との密着性を増大させるために設けられている。
なお、下地膜は、例えば、仕上膜と圧電振動片4との密着性を増大させるために設けられている。
また、一対の振動腕部10,11は、例えば図5,6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するための周波数調整用に外表面上に被膜された重り金属膜21を備えている。
重り金属膜21は、例えば、周波数を粗く調整するための粗調膜21aと、微小調整するための微調膜21bとを備えている。
この周波数調整は、粗調膜21a及び微調膜21bの重量調整によって行なわれ、一対の振動腕部10,11の周波数は所定の目標周波数の範囲内に収まるように調整される。
重り金属膜21は、例えば、周波数を粗く調整するための粗調膜21aと、微小調整するための微調膜21bとを備えている。
この周波数調整は、粗調膜21a及び微調膜21bの重量調整によって行なわれ、一対の振動腕部10,11の周波数は所定の目標周波数の範囲内に収まるように調整される。
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、例えば、順次積層された下地膜(図示略)及び仕上膜(図示略)を備えて構成されている。
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、例えば、下地膜(図示略)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と、マウント電極16,17と、引き出し電極19,20と同一の導電性材料により構成されている。
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、例えば、下地膜(図示略)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と、マウント電極16,17と、引き出し電極19,20と同一の導電性材料により構成されている。
なお、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。
より詳細には、例えば、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を備えていない回避領域Rとなっており、この回避領域Rよりも基端側において振動腕部10,11の長手方向に沿って並んで配置された粗調膜21a及び微調膜21bを備えている。
より詳細には、例えば、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を備えていない回避領域Rとなっており、この回避領域Rよりも基端側において振動腕部10,11の長手方向に沿って並んで配置された粗調膜21a及び微調膜21bを備えている。
圧電振動片4は、例えば図5,図6に示すように、振動腕部10,11の振動領域を避けた位置または基部12の表面に識別コード25を備えている。
なお、振動腕部10,11の振動領域を避けた位置は、圧電振動片4の振動特性に対する寄与が所定の程度以下である位置であって、例えば振動腕部10,11の長手方向の基端と基部12との境界部よりも基部側の領域などである。
なお、振動腕部10,11の振動領域を避けた位置は、圧電振動片4の振動特性に対する寄与が所定の程度以下である位置であって、例えば振動腕部10,11の長手方向の基端と基部12との境界部よりも基部側の領域などである。
識別コード25は、例えば、マトリックス型二次元コードや一次元コードなどであって、圧電振動片4に固有の情報、例えば製造番号や製造年や製造工場などの各種の製造情報や製造時の状態などを識別するための情報を有している。
識別コード25は、例えば、圧電振動片4の一方および他方の表面24a,24bのうち少なくとも何れかの表面上において、圧電振動片4の各種の電極(励振電極15およびマウント電極16,17および引き出し電極19,20など)を避けた位置に形成されている。
そして、識別コード25は、例えば、圧電材料からなる圧電体25a(圧電板24)と該圧電体25aの表面上の所定位置に積層された導電性材料からなる積層部25bとによって形成された所定パターンを有している。
なお、積層部25bは、例えば、励振電極15およびマウント電極16,17および引き出し電極19,20と同一の導電性材料により構成されている。
そして、識別コード25は、例えば、圧電材料からなる圧電体25a(圧電板24)と該圧電体25aの表面上の所定位置に積層された導電性材料からなる積層部25bとによって形成された所定パターンを有している。
なお、積層部25bは、例えば、励振電極15およびマウント電極16,17および引き出し電極19,20と同一の導電性材料により構成されている。
圧電振動片4は、例えば図3,図4に示すように、金などのバンプBによって、ベース基板2の表面(リッド基板3に対向する表面)上に設けられた引き回し電極36,37上にバンプ接合されている。
より詳細には、圧電振動片4の第1の励振電極13は、一方のマウント電極16及びバンプBを介して一方の引き回し電極36上にバンプ接合され、第2の励振電極14は、他方のマウント電極17及びバンプBを介して他方の引き回し電極37上に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の表面(リッド基板3に対向する表面)から浮いた状態で支持されるとともに、各マウント電極16,17と引き回し電極36,37とはそれぞれ電気的に接続されている。
より詳細には、圧電振動片4の第1の励振電極13は、一方のマウント電極16及びバンプBを介して一方の引き回し電極36上にバンプ接合され、第2の励振電極14は、他方のマウント電極17及びバンプBを介して他方の引き回し電極37上に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の表面(リッド基板3に対向する表面)から浮いた状態で支持されるとともに、各マウント電極16,17と引き回し電極36,37とはそれぞれ電気的に接続されている。
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によって板状に形成されている。そして、ベース基板2に接合される接合面側には、圧電振動片4を収容可能な矩形状の凹部3aを備えている。
この凹部3aは、両基板2,3が重ね合わされたときに、ベース基板2の表面(リッド基板3に対向する表面)とによって、圧電振動片4を収容するキャビティCを形成する。
この凹部3aは、両基板2,3が重ね合わされたときに、ベース基板2の表面(リッド基板3に対向する表面)とによって、圧電振動片4を収容するキャビティCを形成する。
リッド基板3は、ベース基板2に対向する表面全体に設けられた接合材35を備えている。
接合材35は、例えばベース基板2との接合面および凹部3aの内面全体に亘って設けられている。
接合材35は、例えばベース基板2との接合面および凹部3aの内面全体に亘って設けられている。
なお、本実施形態の接合材35はSi膜によって形成されているが、これに限定されず、例えば接合材35はAlによって形成されてもよい。
また、接合材35は、例えばドーピングなどにより低抵抗化されたSiバルク材によって形成されてもよい。
そして、リッド基板3は、凹部3aをベース基板2側に対向させた状態でベース基板2に対して接合材35を介して陽極接合され、キャビティCを気密封止している。
また、接合材35は、例えばドーピングなどにより低抵抗化されたSiバルク材によって形成されてもよい。
そして、リッド基板3は、凹部3aをベース基板2側に対向させた状態でベース基板2に対して接合材35を介して陽極接合され、キャビティCを気密封止している。
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によって、リッド基板3に対して重ね合わせ可能な大きさの板状に形成されている。
ベース基板2は、厚さ方向に貫通するとともにキャビティC内にて開口する一対のスルーホール30,31を備えている。
ベース基板2は、厚さ方向に貫通するとともにキャビティC内にて開口する一対のスルーホール30,31を備えている。
より詳細には、例えば、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、実装された圧電振動片4の基部12に臨む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の先端部に臨む位置に形成されている。
また、これらのスルーホール30,31は、ベース基板2の一方の表面から他方の表面(リッド基板3に対向する表面)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。
また、他方のスルーホール31は、振動腕部10,11の先端部に臨む位置に形成されている。
また、これらのスルーホール30,31は、ベース基板2の一方の表面から他方の表面(リッド基板3に対向する表面)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は断面テーパ状に形成されているとしたが、これに限定されず、例えばベース基板2を同一径にて厚さ方向に貫通するスルーホールでもあってもよく、要するにベース基板2を貫通していればよい。
一対のスルーホール30,31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を備えている。
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、スルーホール30,31を塞いでキャビティC内の気密を維持するとともに、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。
より詳細には、例えば、一方の貫通電極32は、外部電極38と基部12との間で引き回し電極36に臨んで配置され、他方の貫通電極33は、外部電極39と振動腕部11との間で引き回し電極37に臨んで配置されている。
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、スルーホール30,31を塞いでキャビティC内の気密を維持するとともに、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。
より詳細には、例えば、一方の貫通電極32は、外部電極38と基部12との間で引き回し電極36に臨んで配置され、他方の貫通電極33は、外部電極39と振動腕部11との間で引き回し電極37に臨んで配置されている。
筒体6は、ペースト状のガラスフリットの焼成によって形成されている。
より詳細には、例えば、筒体6は、平坦な両端およびベース基板2とほぼ同じ厚みを有する円筒状に形成されている。
そして、筒体6は、筒体6を厚さ方向に貫通する中心孔に挿入された芯材部7を固定している。
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の外形は円錐状(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。
より詳細には、例えば、筒体6は、平坦な両端およびベース基板2とほぼ同じ厚みを有する円筒状に形成されている。
そして、筒体6は、筒体6を厚さ方向に貫通する中心孔に挿入された芯材部7を固定している。
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の外形は円錐状(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と同様に平坦な両端およびベース基板2の厚みとほぼ同じ厚さを有している。
なお、製造後の貫通電極32,33において、上述したように芯材部7は円柱状かつ
ベース基板2の厚みとほぼ同じ厚さを有しているが、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の厚さよりも所定長さ(例えば、0.02mm)だけ短く設定されている。
なお、製造後の貫通電極32,33において、上述したように芯材部7は円柱状かつ
ベース基板2の厚みとほぼ同じ厚さを有しているが、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の厚さよりも所定長さ(例えば、0.02mm)だけ短く設定されている。
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。
そして、貫通電極32,33は、導電性の芯材部7によって電気導通性が確保されている。
そして、貫通電極32,33は、導電性の芯材部7によって電気導通性が確保されている。
ベース基板2は、リッド基板3が接合される接合面側の表面上に、導電性材料(例えば、アルミニウム)によってパターニングされた一対の引き回し電極36,37を備えている。
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。
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。
より詳細には、例えば、一方の引き回し電極36は、圧電振動片4の基部12において一方の貫通電極32に臨むように設けられている。
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に臨むように設けられている。
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に臨むように設けられている。
これにより、圧電振動片4の一方のマウント電極16は、一方の引き回し電極36を介して一方の貫通電極32に導通される。他方のマウント電極17は、他方の引き回し電極37を介して他方の貫通電極33に導通される。
ベース基板2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を一方の表面上に備えている。
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。
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。
この圧電振動子1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が印加されることによって作動し、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に電流を流すことによって、一対の振動腕部10,11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。
この一対の振動腕部10,11の振動は、時刻源、制御信号のタイミング源やリファレンス信号源などとして用いられる。
この一対の振動腕部10,11の振動は、時刻源、制御信号のタイミング源やリファレンス信号源などとして用いられる。
(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。
以下には、例えば、複数のベース基板2からなるベース基板用ウエハ40と、複数のリッド基板3から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、各ウエハ接合体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。
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。
以下には、例えば、複数のベース基板2からなるベース基板用ウエハ40と、複数のリッド基板3から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、各ウエハ接合体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。
例えば図8に示すように、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、を含んでいる。
なお、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)とは、並行して実行可能である。
なお、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)とは、並行して実行可能である。
(圧電振動片作製工程)
以下に、例えば図8および図9に示すように、圧電振動片作製工程(S10)を実行して圧電振動片4を作製する圧電振動片4の製造方法について説明する。
この圧電振動片作製工程(S10)では、先ず、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(図示略)とする。
次に、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、この後、ポリッシュなどの鏡面加工を行なって所定の厚みとする(S110)。
以下に、例えば図8および図9に示すように、圧電振動片作製工程(S10)を実行して圧電振動片4を作製する圧電振動片4の製造方法について説明する。
この圧電振動片作製工程(S10)では、先ず、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(図示略)とする。
次に、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、この後、ポリッシュなど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(図示略)を形成する外形パターン形成工程(S120)を実行する。
なお、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および基部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って形成される。
この際、ウエハに形成する複数の圧電振動片4の数と同一数だけ一括してパターニングを行なう。
なお、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および基部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って形成される。
この際、ウエハに形成する複数の圧電振動片4の数と同一数だけ一括してパターニングを行なう。
次に、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、外形パターンによってパターニングされたウエハは圧電板24の外形形状に形成される。
次に、一対の振動腕部10,11の両主面上に溝部18を形成する溝部形成工程(S140)を実行する。
なお、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される。
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、外形パターンによってパターニングされたウエハは圧電板24の外形形状に形成される。
次に、一対の振動腕部10,11の両主面上に溝部18を形成する溝部形成工程(S140)を実行する。
なお、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される。
次に、後述するように、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と、マウント電極16,17と、引き出し電極19,20と、識別コード25と、をそれぞれ形成する電極および識別コード形成工程(S150)を実行する。
次に、一対の振動腕部10,11の先端に周波数調整用の粗調膜21aおよび微調膜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)を実行する。
より詳細には、例えば、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。
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を形成する。
より詳細には、例えば、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。
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を形成する。
なお、例えば、微調膜21bは、約1500Å程度の膜厚を有し、粗調膜21aは、約3μm程度の膜厚を有している。
また、本実施形態では、励振電極13,14と、引き出し電極19,20と、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としたが、これに限定されず、同一工程で一括して形成してもよい。
また、本実施形態では、励振電極13,14と、引き出し電極19,20と、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としたが、これに限定されず、同一工程で一括して形成してもよい。
次に、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(S170)を実行する。
詳細には、先ず、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、トリミング量を算出する。
そして、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、トリミング量に応じて粗調膜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は、例えば実装後に行なう。
詳細には、先ず、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、トリミング量を算出する。
そして、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、トリミング量に応じて粗調膜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は、例えば実装後に行なう。
次に、ウエハと圧電板24とを連結している連結部を切断して、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(S180)を実行する。
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。
以上により、圧電振動片作製工程(S10)は終了する。
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。
以上により、圧電振動片作製工程(S10)は終了する。
(電極および識別コード形成工程)
以下に、上述した電極および識別コード形成工程(S150)の詳細について説明する。
先ず、溝部18を有する圧電板24の外表面上に、蒸着法やスパッタリング法などにより、クロム(Cr)などからなる下地膜26aと、金(Au)などからなる仕上膜26bとを積層してなる電極膜26を成膜する。
以下に、上述した電極および識別コード形成工程(S150)の詳細について説明する。
先ず、溝部18を有する圧電板24の外表面上に、蒸着法やスパッタリング法などにより、クロム(Cr)などからなる下地膜26aと、金(Au)などからなる仕上膜26bとを積層してなる電極膜26を成膜する。
次に、例えば図10のステップS210においては、図11(A)に示すように、電極膜26の表面上にフォトレジスト材を塗布してフォトレジスト膜27を成膜する。
次に、ステップS220においては、例えば図11(B)に示すように、複数の圧電板24において同一パターンとなる各電極13〜20の所定パターンおよび複数の圧電板24において互いに異なるパターンとなる識別コード25の所定パターンでの遮光性を有する遮光膜パターン28をフォトレジスト膜27の表面上に配置する。
そして、例えば図11(C)に示すように、遮光膜パターン28を介してフォトレジスト膜27に紫外線を照射する露光を行なう。
次に、ステップS220においては、例えば図11(B)に示すように、複数の圧電板24において同一パターンとなる各電極13〜20の所定パターンおよび複数の圧電板24において互いに異なるパターンとなる識別コード25の所定パターンでの遮光性を有する遮光膜パターン28をフォトレジスト膜27の表面上に配置する。
そして、例えば図11(C)に示すように、遮光膜パターン28を介してフォトレジスト膜27に紫外線を照射する露光を行なう。
次に、ステップS230においては、フォトレジスト膜27を現像液に浸漬し、例えば図11(D)に示すように、フォトレジスト膜27のうち紫外線により露光された所定パターンの領域のみを選択的に除去する。
次に、ステップS240においては、金(Au)などからなる仕上膜26bのうちフォトレジスト膜27によりマスクされていない領域のみを選択的にエッチングにより除去する。
次に、ステップS250においては、クロム(Cr)などからなる下地膜26aのうちフォトレジスト膜27によりマスクされていない領域のみを選択的にエッチングにより除去する。これによって、例えば図11(E)に示すように、電極膜26のうちフォトレジスト膜27によりマスクされている領域のみが残存する。
次に、ステップS240においては、金(Au)などからなる仕上膜26bのうちフォトレジスト膜27によりマスクされていない領域のみを選択的にエッチングにより除去する。
次に、ステップS250においては、クロム(Cr)などからなる下地膜26aのうちフォトレジスト膜27によりマスクされていない領域のみを選択的にエッチングにより除去する。これによって、例えば図11(E)に示すように、電極膜26のうちフォトレジスト膜27によりマスクされている領域のみが残存する。
次に、ステップS260においては、例えば図11(F)に示すように、電極膜26の表面上からフォトレジスト膜27を剥離する。
以上により、圧電材料からなる圧電体25a(圧電板24)と該圧電体25aの表面上の所定位置に積層された導電性材料からなる積層部25bとによって形成された所定パターンを有する識別コード25と、各電極13〜20との形成工程は終了する。
以上により、圧電材料からなる圧電体25a(圧電板24)と該圧電体25aの表面上の所定位置に積層された導電性材料からなる積層部25bとによって形成された所定パターンを有する識別コード25と、各電極13〜20との形成工程は終了する。
(リッド基板用ウエハ作製工程)
次に、図8,図12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(S20)を行う。
詳細には、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、エッチングなど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)。
次に、図8,図12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(S20)を行う。
詳細には、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、エッチングなど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)。
次に、リッド基板用ウエハ50の裏面50a(図12における下面)に、エッチングなど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(S22)を行う。
そして、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。
そして、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のパターニングを不要とし、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などの成膜方法によって行う。
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の表面の平面度を確保し、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製工程(S20)は終了する。
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のパターニングを不要とし、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などの成膜方法によって行う。
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の表面の平面度を確保し、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製工程(S20)は終了する。
(ベース基板用ウエハ作製工程)
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(S30)を行う。
先ず、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、エッチングなど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)。
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(S30)を行う。
先ず、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、エッチングなど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、例えばプレス加工などにより、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(S32)を行う。
詳細には、プレス加工など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側から所定厚さまで研磨することで、凹部を貫通させ、スルーホール30,31を形成する。
詳細には、プレス加工など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側から所定厚さまで研磨することで、凹部を貫通させ、スルーホール30,31を形成する。
次に、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、芯材部7は、スルーホール30,31内において、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の形成は終了する。
これにより、芯材部7は、スルーホール30,31内において、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の形成は終了する。
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(S34)を行う。
以上により、ベース基板用ウエハ製作工程(S30)は終了する。
以上により、ベース基板用ウエハ製作工程(S30)は終了する。
(組立工程)
次に、ベース基板用ウエハ作製工程(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、それぞれ金などのバンプBを介してマウントするマウント工程(S40)を実行する。
次に、ベース基板用ウエハ作製工程(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、それぞれ金などのバンプBを介してマウントするマウント工程(S40)を実行する。
次に、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(S50)を行なう。
詳細には、図示しない基準マークなどを指標としながら、両ウエハ40,50を所定位置に配置調整する。
これにより、ベース基板用ウエハ40にマウントされた圧電振動片4は、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内に収容される。
詳細には、図示しない基準マークなどを指標としながら、両ウエハ40,50を所定位置に配置調整する。
これにより、ベース基板用ウエハ40にマウントされた圧電振動片4は、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内に収容される。
次に、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の内部に導入し、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(S60)を行なう。
詳細には、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ことによって、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を発生させ、接合材35とリッド基板用ウエハ50とを強固に密着して陽極接合させる。
以上により、ベース基板用ウエハ40とリッド基板用ウエハ50との接合によって圧電振動片4をキャビティC内に封止したウエハ接合体60を得る。
詳細には、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ことによって、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を発生させ、接合材35とリッド基板用ウエハ50とを強固に密着して陽極接合させる。
以上により、ベース基板用ウエハ40とリッド基板用ウエハ50との接合によって圧電振動片4をキャビティC内に封止したウエハ接合体60を得る。
このように、両ウエハ40,50同士を陽極接合することによって、例えば接着剤などで両ウエハ40,50を接合した場合に比べて、経時劣化や衝撃などによるずれが生じたり、ウエハ接合体60の反りが生じることなどを防止し、両ウエハ40,50をより強固に接合することができる。
次に、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(S70)を行う。
この工程により、外部電極38,39を用いてキャビティ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。
この工程により、外部電極38,39を用いてキャビティ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。
次に、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(S80)を行う。
詳細には、先ず、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を透過させて外部からレーザ光を照射し、重り金属膜21の微調膜21bの一部を蒸発させる。
これにより、一対の振動腕部10,11の先端側の重量を変化させ、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。
詳細には、先ず、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を透過させて外部からレーザ光を照射し、重り金属膜21の微調膜21bの一部を蒸発させる。
これにより、一対の振動腕部10,11の先端側の重量を変化させ、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。
次に、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(S90)を実行する。
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)。
詳細には、例えば圧電振動子1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)などを検査する。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なども併せて検査する。そして、圧電振動子1の外観検査を行って、寸法や品質などを最終的に検査する。
以上により、圧電振動子1の製造は終了する。
詳細には、例えば圧電振動子1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)などを検査する。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なども併せて検査する。そして、圧電振動子1の外観検査を行って、寸法や品質などを最終的に検査する。
以上により、圧電振動子1の製造は終了する。
上述したように、本実施の形態による圧電振動片4および圧電振動片4の製造方法によれば、振動腕部10,11の振動領域を避けた位置または基部12に識別コード25を備えることにより、圧電振動片4の表面に識別コードを設ける前後において振動特性が変化してしまうことを防止し、所望の振動特性を確保しつつ圧電振動片4の実装後の識別を可能とすることができる。
さらに、圧電板24の表面上に形成された各電極13〜20を避けた位置において、これらの電極13〜20と同一の導電性材料が圧電板24の表面上の所定位置に積層されて所定パターンが形成されていることから、圧電板24の表面上に各電極13〜20を形成する際に同時に識別コード25を形成することができ、圧電振動片4の製造効率を向上させることができる。
しかも、圧電振動片4の周波数調整(粗調および微調)を行なうよりも前のタイミングにおいて識別コード25を形成することから、所望の振動特性を容易に確保することができる。
なお、上述した実施の形態において、識別コード25の積層部25bは、例えば、励振電極15およびマウント電極16,17および引き出し電極19,20と同一の導電性材料により構成されているとしたが、これに限定されず、例えば各電極13〜20とは異なる材料により構成されていてもよい。
また、上述した実施の形態において、各電極13〜20と識別コード25とを同時に形成するとしたが、これに限定されず、異なるタイミングで形成してもよい。
また、上述した実施の形態において、各電極13〜20と識別コード25とを同時に形成するとしたが、これに限定されず、異なるタイミングで形成してもよい。
なお、上述した実施の形態において、識別コード25は、圧電振動片4の各種の電極(励振電極15およびマウント電極16,17および引き出し電極19,20など)を避けた位置に形成されるとしたが、これに限定されず、例えば図13および図14に示す変形例に係る圧電振動片4のように、各電極13〜20のうちの何れか(例えば、マウント電極16,17など)の位置に形成されてもよい。
この変形例に係る圧電振動片4において、識別コード25は、例えば、マウント電極16,17を構成する電極膜26の下地膜26aと仕上膜26bとによって形成された所定パターンを有している。
つまり、識別コード25は、クロム(Cr)などからなる下地膜26aと、この下地膜26aの表面上の所定位置に積層された金(Au)などからなる仕上膜26bとによって形成された所定パターンを有している。
つまり、識別コード25は、クロム(Cr)などからなる下地膜26aと、この下地膜26aの表面上の所定位置に積層された金(Au)などからなる仕上膜26bとによって形成された所定パターンを有している。
この変形例に係る圧電振動片4の製造方法においては、例えば、上述した図10のステップS210〜ステップS260の処理において各電極13〜20のみを形成し、この後に、例えば図15のステップS310〜ステップS350に示す処理を実行して識別コード25を形成する。
先ず、例えば図15のステップS310においては、図16(A)に示すように、電極膜26の表面上にフォトレジスト材を塗布してフォトレジスト膜27を成膜する。
次に、ステップS320においては、例えば図16(B)に示すように、複数の圧電板24において互いに異なるパターンとなる識別コード25の所定パターンでの遮光性を有する遮光膜パターン28をフォトレジスト膜27の表面上に配置する。
そして、例えば図16(C)に示すように、遮光膜パターン28を介してフォトレジスト膜27に紫外線を照射する露光を行なう。
次に、ステップS320においては、例えば図16(B)に示すように、複数の圧電板24において互いに異なるパターンとなる識別コード25の所定パターンでの遮光性を有する遮光膜パターン28をフォトレジスト膜27の表面上に配置する。
そして、例えば図16(C)に示すように、遮光膜パターン28を介してフォトレジスト膜27に紫外線を照射する露光を行なう。
次に、ステップS330においては、フォトレジスト膜27を現像液に浸漬し、例えば図16(D)に示すように、フォトレジスト膜27のうち紫外線により露光された所定パターンの領域のみを選択的に除去する。
次に、ステップS340においては、金(Au)などからなる仕上膜26bのうちフォトレジスト膜27によりマスクされていない領域のみを選択的にエッチングにより除去する。
これによって、例えば図16(E)に示すように、電極膜26の仕上膜26bのうちフォトレジスト膜27によりマスクされている領域のみが残存する。
次に、ステップS340においては、金(Au)などからなる仕上膜26bのうちフォトレジスト膜27によりマスクされていない領域のみを選択的にエッチングにより除去する。
これによって、例えば図16(E)に示すように、電極膜26の仕上膜26bのうちフォトレジスト膜27によりマスクされている領域のみが残存する。
次に、ステップS350においては、例えば図16(F)に示すように、電極膜26の表面上からフォトレジスト膜27を剥離する。
以上により、マウント電極16,17の位置において、クロム(Cr)などからなる下地膜26aと、この下地膜26aの表面上の所定位置に積層された金(Au)などからなる仕上膜26bとによって形成された所定パターンを有する識別コード25の形成工程は終了する。
以上により、マウント電極16,17の位置において、クロム(Cr)などからなる下地膜26aと、この下地膜26aの表面上の所定位置に積層された金(Au)などからなる仕上膜26bとによって形成された所定パターンを有する識別コード25の形成工程は終了する。
なお、上述した実施の形態において、識別コード25は、圧電体25a(圧電板24)と該圧電体25aの表面上の所定位置に積層された導電性材料からなる積層部25bとによって形成された所定パターンを有するとしたが、これに限定されず、例えば各電極13〜20を避けた位置において、圧電体25a(圧電板24)の表面と、該圧電体25aの表面上の所定位置にレーザーマーキングなどによって設けられた凹部または凸部と、によって形成された所定パターンを有していてもよい。
この場合の圧電振動片4の製造方法においては、適宜のタイミングでレーザーマーキングなどによって識別コード25を形成する。
この場合の圧電振動片4の製造方法においては、適宜のタイミングでレーザーマーキングなどによって識別コード25を形成する。
なお、上述した実施の形態においては、圧電振動片4の周波数調整(粗調および微調)を行なうよりも前のタイミングにおいて識別コード25を形成するとしたが、これに限定されず、例えば圧電振動片4の表面に識別コードを設ける前後において振動特性の変化が無視できる場合(例えば、圧電振動片4の基部12に識別コード25を形成する場合など)には、圧電振動片4の周波数調整(粗調または微調)の実行後に識別コード25を形成してもよい。
(発振器)
次に、本発明に係る発振器の一実施形態について説明する。
本実施形態の発振器100は、図17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、発振器用の上述した集積回路101と、コンデンサなどの電子部品102と、集積回路101の近傍に配置された圧電振動子1の圧電振動片4とを、基板103上に備えている。
これら電子部品102と、集積回路101と、圧電振動子1とは、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。
次に、本発明に係る発振器の一実施形態について説明する。
本実施形態の発振器100は、図17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、発振器用の上述した集積回路101と、コンデンサなどの電子部品102と、集積回路101の近傍に配置された圧電振動子1の圧電振動片4とを、基板103上に備えている。
これら電子部品102と、集積回路101と、圧電振動子1とは、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、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は振動する。
この振動は、圧電振動片4の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による各種処理の実行後に周波数信号として出力される。これにより、圧電振動子1は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)モジュールなど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などの他、当該機器や外部機器の動作日や時刻を制御したり、時刻やカレンダーなどを提供したりする機能を付加することができる。
この振動は、圧電振動片4の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による各種処理の実行後に周波数信号として出力される。これにより、圧電振動子1は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)モジュールなど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などの他、当該機器や外部機器の動作日や時刻を制御したり、時刻やカレンダーなど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、圧電振動片4の実装後の識別を可能としつつ、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。
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。
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など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。しかも、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、本発明に係る電子機器の一実施形態について説明する。
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。
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など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。しかも、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18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構成されている。
そして、各種制御を行う制御部112と、時刻など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とは、電源部111に並列に接続されている。
そして、電源部111から各機能部に電力が供給される。
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18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構成されている。
そして、各種制御を行う制御部112と、時刻など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とは、電源部111に並列に接続されている。
そして、電源部111から各機能部に電力が供給される。
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など、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などと、を備えている。
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などと、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など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に電圧が印加されると圧電振動片4は振動し、この振動は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などが表示される。
圧電振動子1に電圧が印加されると圧電振動片4は振動し、この振動は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などが表示される。
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、音声データなどの各種データを、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などからなり、着信音や受話音声を拡声したり、音声を集音したりする。
無線部117は、音声データなどの各種データを、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などからなり、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、これら番号キーなどを押下することにより、通話先の電話番号などが入力される。
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、これら番号キーなどを押下することにより、通話先の電話番号などが入力される。
電圧検出部116は、電源部111によって制御部112など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。
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よい。
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。
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、圧電振動片4の実装後の識別を可能としつつ、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19を参照して説明する。
本実施形態の電波時計130は、図19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。
次に、本発明に係る電波時計の一実施形態について、図19を参照して説明する。
本実施形態の電波時計130は、図19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。
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、時刻などの情報を読み取る。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。
CPU136では、現在の年、積算日、曜日、時刻などの情報を読み取る。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、圧電振動片4の実装後の識別を可能としつつ、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、パッケージ5の内部に圧電振動片4を封入して圧電振動子1を製造したが、パッケージ5の内部に圧電振動片4以外の電子部品を封入して、圧電振動子1以外のデバイスを製造することも可能である。
また、上述した実施形態では、音叉型の圧電振動片4を用いた圧電振動子1を例に挙げて本発明を説明したが、これに限らず、例えばATカット型の圧電振動片(厚み滑り振動片)を用いた圧電振動子などに、本発明を適用してもよい。
例えば、上述した実施形態では、パッケージ5の内部に圧電振動片4を封入して圧電振動子1を製造したが、パッケージ5の内部に圧電振動片4以外の電子部品を封入して、圧電振動子1以外のデバイスを製造することも可能である。
また、上述した実施形態では、音叉型の圧電振動片4を用いた圧電振動子1を例に挙げて本発明を説明したが、これに限らず、例えばATカット型の圧電振動片(厚み滑り振動片)を用いた圧電振動子などに、本発明を適用してもよい。
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
25…識別コード 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
25…識別コード 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
Claims (12)
- 一対の振動腕部と、前記一対の振動腕部の延在方向の基端を接続する基部と、を備える圧電振動片であって、
前記振動腕部の振動領域を避けた位置または前記基部の表面に識別コードを備えることを特徴とする圧電振動片。 - 圧電材料からなる圧電体の表面上に形成された導電性材料からなる電極を備え、
前記識別コードは、前記電極を避けた位置に形成され、前記圧電体と該圧電体の表面上の所定位置に積層された前記導電性材料とによって形成された所定パターンを有することを特徴とする請求項1に記載の圧電振動片。 - 圧電材料からなる圧電体の表面上に形成された導電性材料からなる電極を備え、
前記電極は、少なくとも2つの積層された第1導電層および第2導電層を備え、
前記識別コードは、前記電極の位置に形成され、前記第1導電層と該第1導電層の表面上の所定位置に積層された前記第2導電層とによって形成された所定パターンを有することを特徴とする請求項1に記載の圧電振動片。 - 圧電材料からなる圧電体の表面上に形成された導電性材料からなる電極を備え、
前記識別コードは、前記電極を避けた位置に形成され、前記圧電体の表面と該圧電体の表面上の所定位置に設けられた凹部または凸部とによって形成された所定パターンを有することを特徴とする請求項1に記載の圧電振動片。 - 一対の振動腕部と、
前記一対の振動腕部の延在方向の基端を接続する基部と、
前記振動腕部または前記基部の外表面に形成された識別コードと、を備える圧電振動片の製造方法であって、
前記識別コードを、前記振動腕部の振動領域を避けた位置に形成する識別コード形成工程を含むことを特徴とする圧電振動片の製造方法。 - 圧電材料からなる圧電体の表面上に導電性材料からなる電極を形成する電極形成工程を含み、
前記識別コード形成工程は、
前記電極を避けた位置において前記圧電体の表面上に前記導電性材料からなる導電層を積層する導電層形成工程と、
所定位置以外の前記導電層を除去して、前記圧電体と該圧電体の表面上の前記所定位置に積層された前記導電性材料とによって形成された所定パターンを有する前記識別コードを形成する導電層除去工程と、
を含むことを特徴とする請求項5に記載の圧電振動片の製造方法。 - 圧電材料からなる圧電体の表面上に導電性材料からなる少なくとも2つの積層された第1導電層および第2導電層を有する電極を形成する電極形成工程を含み、
前記識別コード形成工程は、
前記電極の位置において前記第1導電層の表面上の所定位置以外に積層された前記第2導電層を除去して、前記第1導電層と該第1導電層の表面上の前記所定位置に積層された前記第2導電層とによって形成された所定パターンを有する前記識別コードを形成する導電層除去工程と、
を含むことを特徴とする請求項5に記載の圧電振動片の製造方法。 - 圧電材料からなる圧電体の表面上に導電性材料からなる電極を形成する電極形成工程を含み、
前記識別コード形成工程は、
前記電極を避けた位置において前記圧電体の表面上の所定位置以外に凹部または凸部を形成して、前記圧電体の表面と該圧電体の表面上の前記所定位置に設けられた前記凹部または前記凸部とによって形成された所定パターンを有する前記識別コードを形成するパターン形成工程を含むことを特徴とする請求項5に記載の圧電振動片の製造方法。 - 請求項1に記載の圧電振動片を、気密封止されたパッケージ内に備えることを特徴とする圧電振動子。
- 請求項9に記載の圧電振動子を備え、該圧電振動子は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。
- 請求項9に記載の圧電振動子を備え、該圧電振動子は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。
- 請求項9に記載の圧電振動子を備え、該圧電振動子は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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