JP2013165405A - Piezoelectric vibration piece, piezoelectric vibrator, oscillator, electronic apparatus, and atomic clock - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧電振動片、圧電振動子、発振器、電子機器および電波時計に関する。 The present invention relates to a piezoelectric vibrating piece, a piezoelectric vibrator, an oscillator, an electronic device, and a radio timepiece.
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、互いに接合されたベース基板及びリッド基板からなるパッケージを有し、両基板の間に形成されたキャビティ内に圧電振動片を収納した表面実装型(SMD、Surface Mount Device)の圧電振動子が知られている。 In recent years, a piezoelectric vibrator using a crystal or the like is used as a time source, a timing source of a control signal, a reference signal source, or the like in a mobile phone or a portable information terminal device. Various types of piezoelectric vibrators of this type are provided. The piezoelectric vibrator has a package composed of a base substrate and a lid substrate bonded to each other, and the piezoelectric vibrating piece is stored in a cavity formed between the two substrates. A surface mount device (SMD, Surface Mount Device) piezoelectric vibrator is known.
近年、圧電デバイスの小型化が進み、パッケージ厚みを薄くする場合、圧電振動片とベース基板とのクリアランスが小さくなるために、外部から衝撃を受けた場合に圧電振動片先端がベース基板と衝突し、圧電振動片が破損しやすくなる。そのために、圧電振動片をベース基板より一段高くマウントしたり、ベース基板の圧電振動片先端付近にくぼみを設けることで圧電振動片先端とベース基板のクリアランスを確保し、衝突を防止する手法が知られている。 In recent years, when the piezoelectric device has been miniaturized and the thickness of the package is reduced, the clearance between the piezoelectric vibrating piece and the base substrate is reduced, so that the tip of the piezoelectric vibrating piece collides with the base substrate when an external impact is applied. The piezoelectric vibrating piece is easily damaged. For this purpose, there is a known technique for preventing a collision by mounting the piezoelectric vibrating piece one step higher than the base substrate, or providing a recess near the tip of the piezoelectric vibrating piece on the base substrate to ensure the clearance between the piezoelectric vibrating piece tip and the base substrate. It has been.
圧電振動片をベース基板より一段高くマウントした場合は、パッケージ厚みが増大してしまう。又、ベース基板の圧電振動片先端付近にくぼみを設ける場合は、ベース基板の製造工程が複雑になり、製造コストが上昇する一方、基板自体の強度が低下する。又、外部からより強い衝撃を受けた場合は、上記手法を用いても圧電振動片先端とベース基板との衝突を完全には防止できない虞があった。 When the piezoelectric vibrating piece is mounted one step higher than the base substrate, the package thickness increases. Further, when the recess is provided near the tip of the piezoelectric vibrating piece of the base substrate, the manufacturing process of the base substrate becomes complicated, and the manufacturing cost increases while the strength of the substrate itself decreases. Further, when a stronger impact is applied from the outside, there is a possibility that the collision between the tip of the piezoelectric vibrating piece and the base substrate cannot be completely prevented even if the above method is used.
そこで、パッケージの内面や、圧電振動片の先端部に緩衝材を設けて、外部から衝撃を受けた場合に衝撃を緩和し圧電振動片の破損を防止する手法も提案されている(特許文献1)。 In view of this, a method has been proposed in which a shock absorbing material is provided on the inner surface of the package or the tip of the piezoelectric vibrating piece to reduce the shock and prevent the piezoelectric vibrating piece from being damaged when an external shock is applied (Patent Document 1). ).
しかるに、係る緩衝材が、パッケージ内面や圧電振動片の先端部の狙った位置に精度よく配置されない場合には、緩衝作用が十分に発揮できない、又、圧電振動片の周波数特性がばらつく虞があった。 However, if the cushioning material is not accurately placed at the target position on the inner surface of the package or the tip of the piezoelectric vibrating piece, the buffering function cannot be sufficiently exerted, and the frequency characteristics of the piezoelectric vibrating piece may vary. It was.
本発明は、前述した事実に鑑みてなされたものであって、緩衝材を、圧電振動片の狙った位置に精度よく成膜して、外部から衝撃を受けた場合に、圧電振動片の先端部が揺動しパッケージ内面と接触した時の衝撃を吸収することができる圧電振動片、圧電振動子、発振器、電子機器および電波時計を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described facts, and when the shock absorbing material is accurately formed at the target position of the piezoelectric vibrating piece and receives an impact from the outside, the tip of the piezoelectric vibrating piece is obtained. It is an object of the present invention to provide a piezoelectric vibrating piece, a piezoelectric vibrator, an oscillator, an electronic device, and a radio timepiece that can absorb an impact when the portion swings and comes into contact with the inner surface of a package.
前記課題を解決するために、請求項1に記載の圧電振動片は、
表面に励振電極が形成された振動腕部と、
前記振動腕部の基端側を固定する基部と、
を備える圧電振動片において、
前記振動腕部の先端では、少なくとも角部が、フォトレジスト材料からなる緩衝材によって覆われていることを特徴とする。
In order to solve the above problem, the piezoelectric vibrating piece according to
A vibrating arm having excitation electrodes formed on the surface;
A base for fixing the base end side of the vibrating arm; and
In a piezoelectric vibrating piece comprising:
At least a corner portion of the tip of the vibrating arm portion is covered with a buffer material made of a photoresist material.
請求項1に記載の発明によれば、フォトレジスト材料からなる緩衝材を備えているので、フォトリソグラフィー技術を用いて圧電振動片の狙った位置に緩衝材を精度よく成膜することができる。また、振動腕部の先端の角部が緩衝材で覆われているので、外部から衝撃を受けて振動腕部が揺動した場合に、その先端が外部と接触した時の衝撃を吸収することができる。 According to the first aspect of the present invention, since the buffer material made of the photoresist material is provided, the buffer material can be accurately formed at the target position of the piezoelectric vibrating piece using the photolithography technique. Also, since the corner of the tip of the vibrating arm is covered with a cushioning material, when the vibrating arm swings due to an external shock, it absorbs the shock when the tip contacts the outside. Can do.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の圧電振動片において、
前記振動腕部の先端において、
前記緩衝材によって覆われていない領域に、周波数調整用の重り金属膜が形成されていることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the piezoelectric vibrating piece according to the first aspect,
At the tip of the vibrating arm,
A weight metal film for frequency adjustment is formed in a region not covered with the buffer material.
請求項2に記載の発明によれば、周波数調整用の重り金属膜が緩衝材によって覆われることなく露出しているので、圧電振動片の所望の周波数調整を容易に実施することができる。 According to the second aspect of the present invention, since the weight adjusting weight metal film is exposed without being covered with the buffer material, the desired frequency adjustment of the piezoelectric vibrating piece can be easily performed.
前記課題を解決するために、請求項3に記載の圧電振動子は、
ベース基板と、
前記ベース基板に対向させた状態で前記ベース基板に接合されるリッド基板と、
前記ベース基板と前記リッド基板との間に形成されたキャビティ内に収納される上記本発明の圧電振動片と、
を備えることを特徴とする。
In order to solve the above problem, the piezoelectric vibrator according to claim 3,
A base substrate;
A lid substrate bonded to the base substrate in a state of facing the base substrate;
The piezoelectric vibrating piece of the present invention housed in a cavity formed between the base substrate and the lid substrate;
It is characterized by providing.
請求項3に記載の発明によれば、上述した圧電振動片を備えているので、小型化を図るとともに、圧電振動子が外部から衝撃を受けた場合に、圧電振動片の振動腕部が揺動しパッケージ壁面と衝突する時の、あるいは振動腕部の側面同士が衝突する時の衝撃を緩和し、圧電振動片の破損を防止することができる。その結果、信頼性に優れた圧電振動子を提供することができる。 According to the third aspect of the present invention, since the above-described piezoelectric vibrating piece is provided, the size of the piezoelectric vibrating piece is reduced, and when the piezoelectric vibrator receives an impact from the outside, the vibrating arm portion of the piezoelectric vibrating piece is shaken. The impact at the time of moving and colliding with the package wall surface or when the side surfaces of the vibrating arm collide with each other can be alleviated, and damage to the piezoelectric vibrating piece can be prevented. As a result, a piezoelectric vibrator having excellent reliability can be provided.
前記課題を解決するために、請求項4に記載の発信器は、
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、
ことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the transmitter according to
The piezoelectric vibrator of the present invention is electrically connected to an integrated circuit as an oscillator,
It is characterized by that.
前記課題を解決するために、請求項5に記載の電子機器は、
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、
ことを特徴とする。
In order to solve the problem, an electronic device according to claim 5 is provided.
The piezoelectric vibrator of the present invention is electrically connected to the timing unit,
It is characterized by that.
前記課題を解決するために、請求項6に記載の電波時計は、
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、
ことを特徴とする。
In order to solve the problem, the radio timepiece according to claim 6 is:
The piezoelectric vibrator of the present invention is electrically connected to the filter unit,
It is characterized by that.
この発明に係る発振器、電子機器及び電波時計によれば、上述した圧電振動子を備えているので、信頼性に優れた発振器、電子機器及び電波時計を提供することができる。 According to the oscillator, the electronic device, and the radio timepiece according to the present invention, since the piezoelectric vibrator described above is provided, it is possible to provide an oscillator, an electronic device, and a radio timepiece that are excellent in reliability.
本発明に係る圧電振動片によれば、フォトレジスト材料からなる緩衝材を備えているので、フォトリソグラフィー技術を用いて圧電振動片の狙った位置に緩衝材を精度よく成膜することができる。また、振動腕部の先端の角部が緩衝材で覆われているので、外部から衝撃を受けて振動腕部が揺動した場合に、その先端が外部と接触した時の衝撃を吸収することができる。 According to the piezoelectric vibrating piece according to the present invention, since the buffer material made of a photoresist material is provided, the buffer material can be accurately formed at a target position of the piezoelectric vibrating piece using a photolithography technique. Also, since the corner of the tip of the vibrating arm is covered with a cushioning material, when the vibrating arm swings due to an external shock, it absorbs the shock when the tip contacts the outside. Can do.
次に図面を参照しながら、以下に実施形態及び実施例を挙げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されるものではない。
また、以下の図面を使用した説明において、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings with reference to embodiments and examples. However, the present invention is not limited to these embodiments and examples.
Also, in the description using the following drawings, it should be noted that the drawings are schematic and the ratio of each dimension and the like are different from the actual ones, and are necessary for the description for easy understanding. Illustrations other than the members are omitted as appropriate.
(1)圧電振動子
以下、本発明に係る一実施形態を、図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態では、圧電振動子1として、表面実装型の圧電振動子を例に挙げて説明する。
(1) Piezoelectric Vibrator Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a surface mount type piezoelectric vibrator will be described as an example of the
(1・1)圧電振動子の概略構成
本実施形態の圧電振動子1は、図1ないし図4に示すように、ベース基板2及びリッド基板3が接合膜35を介して陽極接合されたパッケージ9と、パッケージ9のキャビティCに収納された圧電振動片4と、を備えている。
尚、図3および図4においては、図面を見易くするために、圧電振動片4の励振電極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。同様に、図1ないし図7においては、図面を見易くするために、緩衝材22の図示を省略している。
(1 · 1) Schematic Configuration of Piezoelectric Vibrator As shown in FIGS. 1 to 4, the
3 and 4, the illustration of the
(1・2)圧電振動片の構成
又、本実施形態では、図5ないし図8に示すように、圧電振動片4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形成され、所定の電圧が印加されたときに振動する音叉型の振動片を例に挙げて説明する。
(1-2) Configuration of Piezoelectric Vibrating Piece In the present embodiment, as shown in FIGS. 5 to 8, the piezoelectric vibrating
圧電振動片4は、平行に配置された一対の振動腕部10、11と、該一対の振動腕部10、11の基端側を一体的に固定する基部12と、を備えた圧電板を有している。また、一対の振動腕部10、11の外表面上に形成されて一対の振動腕部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とからなる励振電極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とを有している。尚、基部12の表面におけるマウント電極16,17の形成部分がマウント部である。
又、圧電振動片4は、一対の振動腕部10、11の両主面上に、該振動腕部10、11の長手方向に沿ってそれぞれ形成された溝部18を備えている。この溝部18は、振動腕部10、11の基端側から略中間付近まで形成されている。
The piezoelectric vibrating
The piezoelectric vibrating
第1の励振電極13と第2の励振電極14とからなる励振電極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いる。具体的には、第1の励振電極13が、一方の振動腕部10の溝部18上と他方の振動腕部11の両側面上とに主に形成され、第2の励振電極14が、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上とに主に形成されている。
The
又、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。そして圧電振動片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)、ニッケル(Ni)、アルミニウム(Al)やチタン(Ti)等の導電性膜の被膜により形成されたものである。
Further, the
又、一対の振動腕部10、11の先端部には、一対の振動腕部10、11が所定の周波数の範囲内で振動するように質量調整(周波数調整)を行うための重り金属膜21が被膜されている。
尚、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、微小に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公称(目標)周波数の範囲内に収めることができる。
Further, a
The
(1.3)緩衝材
更に、一対の振動腕部10、11の先端部には、重り金属膜21を覆うように、緩衝材22が成膜されている。以下、係る緩衝材22について、図面を参照しながら具体的に説明する。
図8(a)は振動腕部10、11の平面図、図8(b)は振動腕部10、11の側面図、図8(c)は振動腕部10、11の端部正面図(図8(a)、(b)のP矢視図)である。
尚、図8では、振動腕部10、11の長手方向をX方向、一対の振動腕部10、11の並び方向をY方向、圧電振動片の厚さ方向をZ方向と定義している。
(1.3) Buffer Material Further, a
8A is a plan view of the vibrating
In FIG. 8, the longitudinal direction of the vibrating
図8の一点鎖線で囲んだ領域には、緩衝材22が成膜されている。特に、振動腕部10,11の先端面の四隅の角部10c(11c)(図8参照)は、緩衝材22によって覆われているので、振動腕部10、11が外部からの衝撃により揺動した場合に、緩衝材22によって保護される。以下、具体的に説明する。
A
図8に示すように、緩衝材22は、振動腕部10、11の先端面の全体及び先端部の両側面全体に形成されている。これにより、振動腕部10、11の先端面と側面との間の稜線が、緩衝材22によって覆われている。尚、振動腕部10、11の基端側における緩衝材22の端辺は、励振電極(不図示)の先端側の端辺より、さらに先端側に配置されている。
また緩衝材22は、振動腕部10、11の両主面にも形成され、両主面上の緩衝材22には開口部22aが形成されている。開口部22aの幅は振動腕部10、11の幅より小さく形成され、開口部22aの幅方向の中心は振動腕部10、11の幅方向の中心と一致している。これにより、振動腕部10、11の主面と側面との間の稜線が、緩衝材22によって覆われている。
一方、振動腕部10、11の先端側における開口部22aの端辺は、振動腕部10、11の主面と先端面との間の稜線より、振動腕部10、11の基端側に配置されている。これにより、振動腕部10、11の先端面と主面との間の稜線が、緩衝材22によって覆われている。
As shown in FIG. 8, the cushioning
The
On the other hand, the end side of the
以上のように、本実施形態では、振動腕部10、11の先端面と側面との間の稜線、先端面と主面との間の稜線、及び主面と側面との間の稜線が、それぞれ緩衝材22によって覆われている。これにより、振動腕部10、11の先端面における四隅の角部10c(11c)が、緩衝材22によって覆われている。
振動腕部10、11の先端面と主面との間の稜線(特に、その稜線の両端の角部)が緩衝材22によって覆われているので、外部からの衝撃により振動腕部10、11がZ方向に揺動した場合でも、パッケージ壁面との衝突による衝撃を緩和することができる。又、振動腕部10、11の先端面と側面との間の稜線(特に、その稜線の両端の角部)が緩衝材22によって覆われているので、外部からの衝撃により振動腕部10、11がY方向に揺動した場合でも、振動腕部同士の衝突による衝撃を緩和することができる。
As described above, in the present embodiment, the ridge line between the tip surface and the side surface of the vibrating
Since the ridge line (in particular, the corners at both ends of the ridge line) between the distal end surface and the main surface of the vibrating
また、振動腕部10、11の基端側における開口部22aの端辺は、振動腕部10、11の基端側における微調膜21bの端辺より、さらに基端側に配置されている。これにより、振動腕部10、11の主面に形成された重り金属膜(粗調膜21aおよび微調膜21b)の少なくとも一部が、開口部22aから外部に露出している。
これにより、図8(a)に示す開口部22aは、質量調整(周波数調整)を行うための領域となる。すなわち、開口部22aを利用して、重り金属膜21の粗調膜21aにレーザ照射して一部を蒸発させ、共振周波数を粗く調整する粗調工程、及び微調膜21bにレーザ照射して共振周波数をより高精度に調整する微調工程(以下、レーザトリミングと記すことがある)を行うことができる。
Further, the end side of the opening 22 a on the base end side of the vibrating
Accordingly, the
緩衝材22は、感光性を有するネガレジストを用いて、フォトリソグラフィー技術(以下フォトリソ技術と記す)により、振動腕部10、11先端の任意の位置に成膜することができる。尚、ネガレジストとしては、環化ゴム(例えば、環化イソプレン)を主体にしたゴム系ネガレジストを好適に用いることができる。ゴム系ネガレジストは、環化ゴムを有機溶剤に溶解し、さらにビスアジド感光剤を加えて、ろ過し、不純物を除去することで精製されたものである。ゴム系ネガレジストは、プリベークし、フォトマスクを用いて緩衝材のパターンを露光した後においても、弾性を保持しているために、緩衝材として好適である。
The
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の上面側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共に、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。
As shown in FIGS. 3 and 4, the piezoelectric vibrating
(1.4)圧電振動子の構成
図1ないし図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2層に積層されてなるパッケージ9を備えている。
ベース基板2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、板状に形成されている。
(1.4) Configuration of Piezoelectric Vibrator As shown in FIGS. 1 to 4, the
The
図2及び図3に示すように、このベース基板2には、該ベース基板2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を埋めるように、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、Agペースト等の導電材料によって構成されている。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一対の外部電極38,39が形成されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
図2ないし図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共に、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。
As shown in FIGS. 2 to 4, on the upper surface side of the base substrate 2 (the bonding surface side to which the lid substrate 3 is bonded), a pair of lead-out
図1、図3及び図4に示すように、リッド基板3は、ベース基板2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の絶縁基板であり、図1ないし図4に示すように、ベース基板2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。そして、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。なお、リッド基板3における凹部3aの底面は非研磨面(擦りガラス状)となっている。
そして、リッド基板3は、この凹部3aをベース基板2側に対向させた状態でベース基板2に対して陽極接合されている。
As shown in FIGS. 1, 3 and 4, the lid substrate 3 is a transparent insulating substrate made of a glass material, for example, soda lime glass, like the
The lid substrate 3 is anodically bonded to the
又、図1ないし図4に示すように、本実施形態の圧電振動子1は、リッド基板3においてベース基板2側を向く面に全面にわたって形成され、ベース基板2と接する部分で両基板2,3を接合する接合膜35を備えている。図2および図3に示すように、本実施形態の接合膜35は、凹部3aを画成する面と、リッド基板3の接合面において凹部3aの外周縁に全周にわたって連なる周縁部と、の各全域にわたって形成されている。これらのうちの接合面の周縁部に形成された接合膜35が、ベース基板2に接合されている。
接合膜35は、両基板2,3を陽極接合可能な材料で形成されている。このような接合膜35の材料としては、例えばアルミニウムなどを採用することができる。
As shown in FIGS. 1 to 4, the
The
このように構成された圧電振動子1を作動させるには、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に電圧を印加することができ、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。
In order to operate the
(2)圧電振動子の製造方法
次に、上述した圧電振動子1の製造方法を、フローチャートを参照しながら説明する。
図9は本実施形態の圧電振動子1の製造方法のフローチャートである。
図10は、ウェハ体の分解斜視図である。なお、図10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。
本実施形態に係る圧電振動子1の製造方法は、主に、圧電振動片作製工程(S10)と、リッド基板用ウェハ作製工程(S20)と、ベース基板用ウェハ作製工程(S30)と、組立工程(S40以降)を有している。そのうち、圧電振動片作製工程(S10)、リッド基板用ウェハ作製工程(S20)及びベース基板用ウェハ作製工程(S30)は、並行して実施することが可能である。
(2) Manufacturing Method of Piezoelectric Vibrator Next, a manufacturing method of the
FIG. 9 is a flowchart of the manufacturing method of the
FIG. 10 is an exploded perspective view of the wafer body. In addition, the dotted line shown in FIG. 10 has shown the cutting line M cut | disconnected by the cutting process performed later.
The method for manufacturing the
(2・1)圧電振動片作成工程
圧電振動片作製工程S10では、図5から図7に示す圧電振動片4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ェハとする。続いて、このウェ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、その後ポリッシュなどの鏡面研磨加工を行って、所定の厚みのウェハとする。続いて、ウェハに洗浄などの適切な処理を施した後、該ウェハをフォトリソ技術によって圧電振動片4の外形形状にパターニングする。続いて、金属膜の成膜およびパターニングを行って、励振電極15、引き出し電極19,20、マウント電極16,17および重り金属膜21を形成する。
(2.1) Piezoelectric Vibrating Piece Creating Step In the piezoelectric vibrating piece producing step S10, the piezoelectric vibrating
次に、励振電極15、引き出し電極19,20、マウント電極16,17および重り金属膜21が形成されたウェハの両主面の全面にゴム系ネガレジスト材料を塗布してフォトレジスト膜を形成する。尚、ウェハには既に圧電振動片の外形形状が形成されているため、ゴム系ネガレジスト材料の塗布は、スプレーコートやディップコートを用いることが好適である。
Next, a rubber-based negative resist material is applied to the entire surface of both main surfaces of the wafer on which the
続いて、緩衝材22のパターンが描画されたフォトマスクを用いてフォトレジスト膜を露光し、現像して、振動腕部10、11の先端部を覆う緩衝材22を形成する(S11、図8参照)。係る緩衝材22は、上述したように、振動腕部10、11の先端部を覆いつつ開口部22aを有するように形成する。これにより、圧電振動子1が外部から衝撃を受けた場合に、振動腕部10、11の先端部が上下方向(Z方向)に揺動しパッケージ壁面と衝突したり、水平方向(Y方向)に揺動し振動腕部10,11の側面同士が衝突することによる衝撃を緩和し、圧電振動片の破損を防止することができる。
緩衝材22の成膜厚さは、粗調工程において圧電振動片の周波数を公称周波数の範囲内に調整できる膜厚であって、かつ十分な緩衝効果を発揮することができる膜厚が必要となる。ベース基板2と圧電振動片4とのクリアランスは一般的に20μmないし30μm設けられているので、緩衝材22が2μmないし3μmの成膜厚さであれば、圧電振動片の周波数が公称周波数の所定範囲内に収まり、かつ十分な緩衝効果を発揮することができる。
Subsequently, the photoresist film is exposed using a photomask on which the pattern of the
The film thickness of the
次に、圧電振動片4の共振周波数の粗調を行う(S12)。緩衝材22は、レーザトリミングのための開口部22aをパターニングされている。そこで粗調工程は、係る開口部22aを利用して、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、振動腕部10,11の重量を変化させることで行う。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4のマウント後に行う。これについては、後に説明する。
Next, the resonance frequency of the piezoelectric vibrating
次いで、ウェハと圧電振動片4とを連結していた連結部を切断して、複数の圧電振動片4をウェハから切り離して小片化する切断工程を行う(S13)。これにより、ウェハから、振動腕部10、11の先端部に緩衝材22が成膜され、電極膜(励振電極15、引き出し電極19、20及びマウント電極16、17)が形成された圧電振動片4を一度に複数製造することができる。
Next, a cutting step is performed in which the connecting portion that connects the wafer and the piezoelectric vibrating
(2.2)リッド基板用ウェハ作成工程
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ェハ50を、陽極接合を行う直前の状態まで作製する第1のウェハ作製工程を行う(S20)。
この工程では、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ェハ50を形成する(S21)。次いで、リッド基板用ウェハ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3aを複数形成する凹部形成工程を行う(S22)。次いで、陽極接合可能な材料(例えばアルミニウム)を、リッド基板用ウェハ50の接合面側の全域にわたって成膜する接合膜形成工程を行う(S23)。この時点で、第1のウェハ作製工程が終了する。
(2.2) Lid Substrate Wafer Creation Step Next, as shown in FIG. 9, a first wafer production step is performed in which a
In this step, first, soda-lime glass is polished and washed to a predetermined thickness, and then a disk-shaped
(2.3)ベース基板用ウェハ作成工程
次に、上記工程と同時或いは前後のタイミングで、後にベース基板となるベース基板用ウェハ40を、陽極接合を行う直前の状態まで作製する第2のウェハ作製工程を行う(S30)。
この工程では、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ェハ40を形成する(S31)。次いで、ベース基板用ウェハ40に一対の貫通電極32,33を複数形成する貫通電極形成工程を行う(S32)。次いで、ベース基板用ウェハ40の上面に導電性材料をパターニングして、引き回し電極36,37を形成する引き回し電極形成工程(S33)を行う。この時点で、第2のウェハ作製工程が終了する。
(2.3) Base Substrate Wafer Creation Step Next, a second wafer for producing a
In this step, first, after soda-lime glass is polished and washed to a predetermined thickness, a disk-shaped
(2.4)組立工程
次に、作製した複数の圧電振動片4を、それぞれ引き回し電極36,37を介してベース基板用ウェハ40の上面に接合するマウント工程を行う(S40)。まず、一対の引き回し電極36,37上にそれぞれ金等のバンプBを形成する。そして、圧電振動片4の基部12をバンプB上に載置した後、バンプBを所定温度に加熱しながら圧電振動片4をバンプBに押し付ける。これにより、圧電振動片4がバンプBに機械的に支持されてベース基板用ウェハ40の上面から浮いた状態となり、またマウント電極16,17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。
(2.4) Assembly Step Next, a mounting step is performed in which the produced plurality of piezoelectric vibrating
圧電振動片4のマウントが終了した後、図10に示すように、ベース基板用ウェハ40に対してリッド基板用ウェハ50を重ね合わせる重ね合わせ工程を行う(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、両ウェハ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、両ウェハ40、50の間に形成されるキャビティC内に収容された状態となる。
After the mounting of the piezoelectric vibrating
重ね合わせ工程後、重ね合わせた2枚のウェハ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を行う(S60)。具体的には、接合膜35とベース基板用ウェハ40との間に所定の電圧を印加する。すると、接合膜35とリッド基板用ウェハ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、ベース基板用ウェハ40とリッド基板用ウェハ50とが接合したウェハ体60を得ることができる。
After the superposition process, the superposed two
そして、上述した陽極接合が終了した後、ベース基板用ウェハ40の下面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(図3参照)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、複数の圧電振動子1が互いに連結されてなるウェハ体60が形成され、外部電極38,39から貫通電極32,33を介してキャビティ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ようになる。
After the anodic bonding described above is completed, a conductive material is patterned on the lower surface of the
次に、ウェハ体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、ベース基板用ウェハ40の下面に形成された一対の外部電極38,39(図4参照)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ベース基板用ウェハ40の外部からレーザを照射し、重り金属膜21の微調膜21bを蒸発させてレーザトリミングする。微調膜21bをトリミングすると、一対の振動腕部10、11の先端部の重量が減少するため、圧電振動片4の周波数が増加する。これにより、圧電振動片4の周波数が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。
緩衝材22には、レーザトリミングのための開口部22aがパターニングされているために、係る開口部22aを利用して、圧電振動片4の共振周波数の微調を行うことができる。
Next, in the state of the
Specifically, a voltage is applied to a pair of
Since the
周波数の微調が終了後、接合されたウェハ体60を図10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。具体的には、まずウェハ体60のベース基板用ウェハ40の表面にUVテープを貼り付ける。次に、リッド基板用ウェハ50側から切断線Mに沿ってレーザを照射する(スクライブ)。次に、UVテープの表面から切断線Mに沿って切断刃を押し当て、ウェハ体60を割断する(ブレーキング)。その後、UVを照射してUVテープを剥離する。尚、これ以外のダイシング等の方法によりウェハ体60を切断してもよい。
これにより、ウェハ体60を複数の圧電振動子に分離することができる。すなわち、互いに陽極接合されたベース基板2とリッド基板3との間に形成されたキャビティC内に圧電振動片4が封止された、図1に示す2層構造式表面実装型の圧電振動子1を一度に複数製造することができる。
After the fine adjustment of the frequency is completed, a cutting step S90 is performed for cutting the bonded
Thereby, the
尚、切断工程S90を行って個々の圧電振動子にした後に、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、ウェハ体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を図ることができるため好ましい。
In addition, after performing cutting process S90 and making it into each piezoelectric vibrator, the process order which performs fine adjustment process S80 may be sufficient. However, as described above, by performing the fine adjustment step S80 first, fine adjustment can be performed in the state of the
その後、圧電振動片4の電気特性検査を行う(S100)。即ち、圧電振動片4の共振周波数、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。
Thereafter, the electrical property inspection of the piezoelectric vibrating
(3)作用・効果
次に、本実施形態の圧電振動片の効果について説明するが、その前に特許文献1に記載された比較例の圧電振動片400の問題点について、図面を用いて説明する。尚、比較例の圧電振動片400において、本実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
(3) Action and Effect Next, the effect of the piezoelectric vibrating piece of the present embodiment will be described. Prior to that, the problem of the piezoelectric vibrating
(3.1)比較例の圧電振動片 (3.1) Piezoelectric vibrating piece of comparative example
図16に示すように、比較例の圧電振動片400は、本実施形態に係る圧電振動片4と同様に、ベース基板2及びリッド基板3が接合膜35を介して陽極接合されたパッケージ9のキャビティCに収納され、振動片の自由端部420の上面及び下面に緩衝部421、422が設けられている。
As shown in FIG. 16, the piezoelectric vibrating
緩衝部421、422は、シリコン系の接着剤を塗布することで形成されている。塗布する場所としては、振動片が揺動したときの振幅が最大となる自由端部420の先端部分で、かつ幅方向の略中央部に形成されている。又、緩衝効果のあるシリコン系の接着剤は、例えば、スクリーン印刷によって、一括して塗布形成できることから、塗布量及び塗布位置についても一定の管理が可能である。
The
しかるに、圧電振動片の圧電振動に影響を及ぼさないように、緩衝部の質量(接着剤の塗布量)を精密に管理する必要がある。特に音叉型の圧電振動片においては、自由端部の先端部分の質量が圧電振動片の圧電振動に大きな影響を及ぼすので、緩衝部の質量の精密な管理が極めて重要である。
又、音叉型の圧電振動片の場合、外部からの衝撃によって揺動する方向としては、振動腕の上下方向(Z方向)のみならず、振動腕同士が近接する水平方向(Y方向)の場合もある。従って、振動腕部の先端部の上下方向(Z方向)及び水平方向(Y方向)に精度よく緩衝部を形成する必要がある。
However, it is necessary to precisely control the mass of the buffer portion (the amount of adhesive applied) so as not to affect the piezoelectric vibration of the piezoelectric vibrating piece. In particular, in a tuning fork type piezoelectric vibrating piece, the mass of the tip portion of the free end has a great influence on the piezoelectric vibration of the piezoelectric vibrating piece, so that precise management of the mass of the buffering portion is extremely important.
In the case of a tuning-fork type piezoelectric vibrating piece, the direction of rocking due to external impact is not only in the vertical direction (Z direction) of the vibrating arms but also in the horizontal direction (Y direction) where the vibrating arms are close to each other. There is also. Therefore, it is necessary to accurately form the buffer portion in the vertical direction (Z direction) and the horizontal direction (Y direction) of the tip end portion of the vibrating arm portion.
(3.2)本実施形態の作用・効果
本実施形態に係る圧電振動片4は、基部の反対側の先端面の全体及び先端部の両側面全体を覆うように緩衝材22が設けられ、緩衝材22はネガレジストを用いて、フォトリソ技術でパターニングされている。具体的には、励振電極15、引き出し電極19,20、マウント電極16,17および重り金属膜21が形成された圧電振動片4の両主面の全面にゴム系ネガレジスト材料を塗布してフォトレジスト膜を形成する。その後、振動腕部10、11の先端部に形成される緩衝材22のパターンが描画されたフォトマスクを用いて露光し、現像して、振動腕部10、11の先端面の角部を覆うレジストパターンが形成されている。
(3.2) Action / Effect of this Embodiment The piezoelectric vibrating
緩衝材22がフォトレジスト材料で形成されているので、緩衝材22を所望の膜厚に形成することができる。又、緩衝材22がフォトリソ技術でパターニングされているので、緩衝材22を所望の形状に形成することができる。従って、緩衝材22の質量を精密に管理することが可能であり、緩衝材22に起因する圧電振動片の周波数特性のばらつきを抑制することができる。特に音叉型の圧電振動片において、振動腕部の先端部に形成される緩衝材の質量を精密に管理することができるので、圧電振動片の周波数特性のばらつきを防止することができる。
Since the
又、緩衝材22の上面及び下面には、レーザトリミング用の開口部22aをパターニングすることができるため、開口部22aを利用して、圧電振動片4及び圧電振動子1の所望の周波数調整を容易に実施することができる。
又、振動腕部10、11の先端面の角部を覆うように緩衝材22が設けられているので、外部からの衝撃により振動腕部10、11がZ方向に揺動した場合でも、パッケージ壁面との衝突による衝撃を緩和することができる。又、外部からの衝撃により振動腕部10、11がY方向に揺動した場合でも、振動腕部同士の衝突による衝撃を緩和することができる。
特に、緩衝材22が弾性を有するゴム系ネガレジストで形成されているので、高い緩衝効果を発揮することができる。
Further, since the
In addition, since the cushioning
In particular, since the
(4)圧電振動片の変形例
次に、本実施形態に係る圧電振動片4の変形例を、図11及び図12を参照しながら説明する。
尚、これらの変形例においては、本実施形態における構成要素と同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。
(4) Modified Example of Piezoelectric Vibrating Piece Next, a modified example of the piezoelectric vibrating
In these modified examples, the same components as those in the present embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only different points will be described.
「第1変形例」
図11(a)は第1変形例に係る圧電振動片200の振動腕部10、11の平面図、図11(b)は側面図、図11(c)は端部正面図(図11(a)、(b)のP矢視図)である。第1変形例では、開口部22aの基端側が緩衝材22の基端側まで伸びている点で、上記実施形態とは異なっている。尚、上記実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。
"First modification"
11A is a plan view of the vibrating
この第1変形例でも、上記実施形態と同様に、振動腕部10、11の先端面と側面との間の稜線、先端面と主面との間の稜線、及び主面と側面との間の稜線が、それぞれ緩衝材22によって覆われている。これにより、振動腕部10、11の先端面における四隅の角部が、緩衝材22によって覆われている。そのため、外部からの衝撃により振動腕部10、11がZ方向に揺動した場合でも、パッケージ壁面との衝突による衝撃を緩和することができる。又、外部からの衝撃により振動腕部10、11がY方向に揺動した場合でも、振動腕部同士の衝突による衝撃を緩和することができる。
Also in the first modified example, as in the above embodiment, the ridge line between the tip surface and the side surface of the vibrating
これに加えて第1変形例では、開口部22aの基端側が緩衝材22の基端側まで伸びている。これにより、微調膜21bの露出量が粗調膜21aの露出量より多くなっている。従って、係る開口部22aを利用して微調膜21bを広範囲にレーザトリミングすることが可能であり、微調工程をより有効に実施することができる。
In addition, in the first modification, the base end side of the opening 22 a extends to the base end side of the
「第2変形例」
図12(a)は第2変形例に係る圧電振動片300の振動腕部10、11の平面図、図12(b)は側面図、図12(c)は端部正面図(図12(a)、(b)のP矢視図)である。第2変形例では、開口部22aの先端側が緩衝材22の先端側まで伸び、なおかつ両主面上の開口部22aを連結するように振動腕部10,11の先端面にも開口部22aが形成されている点で、上記実施形態と異なっている。尚、上記実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。
"Second modification"
12A is a plan view of the vibrating
この第2変形例では、振動腕部10、11の先端面と側面との間の稜線及び主面と側面との間の稜線がそれぞれ緩衝材22によって覆われているものの、先端面と主面との間の稜線における中央部は緩衝材22によって覆われていない。ただし、先端面と主面との間の稜線における両端部は緩衝材22によって覆われている。これにより、上記実施形態と同様に、振動腕部10、11の先端面における四隅の角部が緩衝材22によって覆われている。そのため、外部からの衝撃により振動腕部10、11がZ方向に揺動した場合でも、パッケージ壁面との衝突による衝撃を緩和することができる。又、外部からの衝撃により振動腕部10、11がY方向に揺動した場合でも、振動腕部同士の衝突による衝撃を緩和することができる。
In the second modified example, the ridge line between the tip surface and the side surface of the vibrating
これに加えて第2変形例では、開口部22aの先端側が緩衝材22の先端側まで伸び、なおかつ振動腕部10,11の先端面にも開口部22aが形成されている。これにより、粗調膜21aの露出量が微調膜21bの露出量より多くなっている。従って、係る開口部22aを利用して粗調膜21aを広範囲にレーザトリミングすることが可能であり、粗調工程をより有効に実施することができる。
In addition to this, in the second modification, the distal end side of the opening 22 a extends to the distal end side of the
(5)発信器の実施形態
次に、本発明に係る発振器の一実施形態について、図13を参照しながら説明する。
本実施形態の発振器100は、図13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、発振器用の上記集積回路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。
(5) Embodiment of Transmitter Next, an embodiment of an oscillator according to the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 13, the
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、該圧電振動子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。
In the
Further, by selectively setting the configuration of the
上述したように、本実施形態の発振器100によれば、上記実施形態のように信頼性に優れた圧電振動子を備えているので、信頼性に優れた発信器を提供することができる。
As described above, according to the
(6)電子機器の実施形態
次に、本発明に係る電子機器の一実施形態について、図14を参照して説明する。尚、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。
(6) Embodiment of Electronic Device Next, an embodiment of an electronic device according to the present invention will be described with reference to FIG. Note that a
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14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。
Next, the configuration of the
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、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。
The
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、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。
The
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。
The
The
又、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。
尚、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。又、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。
Also, the
The call
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。更に、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。
When the voltage applied to each functional unit such as the
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。
That is, the operation of the
In addition, the function of the
上述したように、本実施形態の携帯情報機器110によれば、上記実施形態のように信頼性に優れた圧電振動子を備えているので、信頼性に優れた発信器を提供することができる。
As described above, according to the
(7)電波時計の実施形態
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130は、図15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。
(7) Embodiment of Radio Timepiece Next, an embodiment of the radio timepiece according to the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 15, the
In Japan, there are transmitting stations (transmitting stations) that transmit standard radio waves in Fukushima Prefecture (40 kHz) and Saga Prefecture (60 kHz), each transmitting standard radio waves. Long waves such as 40 kHz or 60 kHz have the property of propagating the surface of the earth and the property of propagating while reflecting the ionosphere and the surface of the earth, so the propagation range is wide, and the above two transmitting stations cover all of Japan. doing.
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(圧電振動片)138、139をそれぞれ備えている。
Hereinafter, the functional configuration of the
The
The
更に、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。
Further, the filtered signal having a predetermined frequency is detected and demodulated by the detection and
Subsequently, the time code is taken out via the
Since the carrier wave is 40 kHz or 60 kHz, the
尚、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。
In addition, although the above-mentioned description was shown in the example in Japan, the frequency of the long standard wave is different overseas. For example, in Germany, a standard radio wave of 77.5 KHz is used. Accordingly, when the
上述したように、本実施形態の電波時計130によれば、上記実施形態のように信頼性に優れた圧電振動子を備えているので、信頼性に優れた発信器を提供することができる。
As described above, according to the radio-controlled
尚、本発明の技術的範囲は前記実施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。 The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上記実施形態では、圧電振動片4の一例として、平行に配された一対の振動腕部10、11を有する音叉型の圧電振動片4を例に挙げて説明したが、圧電材料である水晶から形成されたATカット型の圧電振動片でも構わない。
For example, in the above embodiment, as an example of the piezoelectric vibrating
又、上記実施形態では、ベース基板2およびリッド基板3をガラス材料で形成したが、ガラス材料に限定されるものではなく、セラミックその他の材料で形成してもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
又、上記実施形態では、ベース基板2とリッド基板3とを接合膜35を介して陽極接合したが、陽極接合に限定されるものではない。但し、陽極接合することで、両基板2、3を強固に接合できるため好ましい。
又、上記実施形態では、圧電振動片4をバンプ接合したが、バンプ接合に限定されるものではない。例えば、導電性接着剤により圧電振動片4を接合しても構わない。但し、バンプ接合することで、圧電振動片4をベース基板2の上面から浮かすことができ、振動に必要な最低限の振動ギャップを自然と確保することができる。よって、バンプ接合することが好ましい。
In the above embodiment, the
In the above embodiment, the piezoelectric vibrating
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、又、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。 In addition, it is possible to appropriately replace the constituent elements in the embodiment with known constituent elements without departing from the spirit of the present invention, and the above-described modified examples may be appropriately combined.
C キャビティ
1 圧電振動子
2 ベース基板
3 リッド基板
4、200、300 圧電振動片
400 圧電振動片(比較例)
10c、11c 角部
21 重り金属膜
21a 粗調膜
21b 微調膜
22 緩衝材
22a 開口部
35 接合膜
40 ベース基板用ウェハ(ベース基板)
50 リッド基板用ウェハ(リッド基板)
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
10c,
50 Lid substrate wafer (lid substrate)
DESCRIPTION OF
113 Timekeeping Unit of
Claims (6)
前記振動腕部の基端側を固定する基部と、
を備える圧電振動片において、
前記振動腕部の先端では、少なくとも角部が、フォトレジスト材料からなる緩衝材によって覆われていることを特徴とする圧電振動片。 A vibrating arm having excitation electrodes formed on the surface;
A base for fixing the base end side of the vibrating arm; and
In a piezoelectric vibrating piece comprising:
The piezoelectric vibrating piece according to claim 1, wherein at least a corner portion of the vibrating arm portion is covered with a buffer material made of a photoresist material.
前記緩衝材によって覆われていない領域に、周波数調整用の重り金属膜が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の圧電振動片。 At the tip of the vibrating arm,
2. The piezoelectric vibrating piece according to claim 1, wherein a weight adjusting metal film for frequency adjustment is formed in a region not covered with the buffer material.
前記ベース基板に対向させた状態で前記ベース基板に接合されるリッド基板と、
前記ベース基板と前記リッド基板との間に形成されたキャビティ内に収納される請求項1又は2に記載の圧電振動片と、
を備えることを特徴とする圧電振動子。 A base substrate;
A lid substrate bonded to the base substrate in a state of facing the base substrate;
The piezoelectric vibrating piece according to claim 1 or 2, wherein the piezoelectric vibrating piece is housed in a cavity formed between the base substrate and the lid substrate.
A piezoelectric vibrator comprising:
ことを特徴とする発振器。 The piezoelectric vibrator according to claim 3 is electrically connected to an integrated circuit as an oscillator.
An oscillator characterized by that.
ことを特徴とする電子機器。 The piezoelectric vibrator according to claim 3 is electrically connected to the timekeeping unit.
An electronic device characterized by that.
ことを特徴とする電波時計。 The piezoelectric vibrator according to claim 3 is electrically connected to the filter unit.
A radio-controlled timepiece.
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JP2017195572A (en) * | 2016-04-22 | 2017-10-26 | セイコーエプソン株式会社 | Vibration element, vibrator, oscillator, electronic apparatus and moving body |
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