JP2014179706A - 圧電振動子、発振器、電子機器、及び電波時計 - Google Patents
圧電振動子、発振器、電子機器、及び電波時計 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014179706A JP2014179706A JP2013051041A JP2013051041A JP2014179706A JP 2014179706 A JP2014179706 A JP 2014179706A JP 2013051041 A JP2013051041 A JP 2013051041A JP 2013051041 A JP2013051041 A JP 2013051041A JP 2014179706 A JP2014179706 A JP 2014179706A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric vibrator
- piezoelectric
- conductive resin
- base substrate
- electrodes
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
【課題】製造工数の増加や圧電振動子の大型化を抑える。
【解決手段】圧電振動子1は、凹部2aが形成されたベース基板2と、このベース基板2と接合されることで、凹部2aとの間にキャビティCを形成するリッド基板3を備え、キャビティC内には圧電振動片4が封止されている。ベース基板2に形成された凹部2aの内側の底面部には内部電極36、37が形成されており、この内部電極36、37には圧電振動片4が導電性樹脂Bによって電気的に接続されている。導電性樹脂Bは、樹脂に、Agなどの導電性粒子が混合されることで導電性を備えとともに、酸化カルシウム粉、Ti粉等のゲッター剤が混合されている。ゲッター剤入りの導電性樹脂Bを使用することで、ゲッター剤をキャビティ内に配設するための特別な行程や領域確保をすることが不要になる。
【選択図】図3
【解決手段】圧電振動子1は、凹部2aが形成されたベース基板2と、このベース基板2と接合されることで、凹部2aとの間にキャビティCを形成するリッド基板3を備え、キャビティC内には圧電振動片4が封止されている。ベース基板2に形成された凹部2aの内側の底面部には内部電極36、37が形成されており、この内部電極36、37には圧電振動片4が導電性樹脂Bによって電気的に接続されている。導電性樹脂Bは、樹脂に、Agなどの導電性粒子が混合されることで導電性を備えとともに、酸化カルシウム粉、Ti粉等のゲッター剤が混合されている。ゲッター剤入りの導電性樹脂Bを使用することで、ゲッター剤をキャビティ内に配設するための特別な行程や領域確保をすることが不要になる。
【選択図】図3
Description
本発明は、圧電振動子、及びその製品に関する。
近年、電波時計、携帯電話や携帯情報端末機器には、時刻源や制御信号等のタイミング源、リファレンス信号源等として、また、ジャイロセンサなどの計測機器等として、水晶等の圧電振動片を利用した圧電振動子が広く用いられている。
この圧電振動子は、互いに接合されたベース基板及びリッド(蓋)基板と、両基板の間に形成されたキャビティ(空洞部)内に封止された圧電振動片と、を備えている。
この圧電振動子は、互いに接合されたベース基板及びリッド(蓋)基板と、両基板の間に形成されたキャビティ(空洞部)内に封止された圧電振動片と、を備えている。
このような圧電振動子では、出力信号や測定精度を向上させるために、圧電振動片が振動する空間の真空度を確保するために、キャビティ内に残存したガスを吸着するゲッター剤を使用する技術が提案されている。
例えば、特許文献1では、蓋(リッド)内面側にゲッター剤を形成し、キャビティ内のガスを吸着し真空度を確保している。
特許文献2では、パッケージ(ベース)底面にゲッター剤を塗布している。
特許文献3では、ベース基板とリッド基板の接合部に、接合層とゲッター層を積層構造で形成している。
例えば、特許文献1では、蓋(リッド)内面側にゲッター剤を形成し、キャビティ内のガスを吸着し真空度を確保している。
特許文献2では、パッケージ(ベース)底面にゲッター剤を塗布している。
特許文献3では、ベース基板とリッド基板の接合部に、接合層とゲッター層を積層構造で形成している。
しかし、特許文献1〜3記載技術では、ゲッター剤を形成、又は塗布する工程が必要になり、工数が増加する共に、そのためのコストが増加するという課題がある。
また、ゲッター剤を形成する場所が必要になり、圧電振動子が大きくなるという課題があると共に、特許文献1、2では周囲の構成部材(圧電振動片)との干渉を避ける位置にゲッター剤を配置する必要がある。
また、ゲッター剤を形成する場所が必要になり、圧電振動子が大きくなるという課題があると共に、特許文献1、2では周囲の構成部材(圧電振動片)との干渉を避ける位置にゲッター剤を配置する必要がある。
本発明は、製造工数の増加や圧電振動子の大型化を抑えることを目的とする。
(1)請求項1に記載の発明では、上記目的を達成するために、互いに接合されたベース基板とリッド基板との間に形成されたキャビティ内に圧電振動片が封止された圧電振動子であって、前記ベース基板の前記キャビティ内に形成された2つの電極と、前記2つの電極に前記圧電振動片を固定すると共に電気的に接続する導電性樹脂と、を備え、前記導電性樹脂にはガス捕獲作用を有するゲッター剤が含まれていることを特徴とする圧電振動子を提供する。
(2)請求項2に記載の発明では、前記導電性樹脂は、活性化処理によってガス捕獲作用を有している、ことを特徴とする請求項1に記載の圧電振動子を提供する。
(3)請求項3に記載の発明では、前記ゲッター剤は粉末状であり、前記導電性樹脂全体に分散している、ことを特徴とする請求項1、又は請求項2に記載の圧電振動子を提供する。
(4)請求項4に記載の発明では、前記圧電振動子は、前記2つの電極に対応して2つの貫通孔が形成されている、ことを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項3に記載の圧電振動子を提供する。
(5)請求項5に記載の発明では、前記導電性樹脂は、前記圧電振動片の前記2つの貫通孔内全体又は一部にも充填されている、ことを特徴とする請求項4に記載の圧電振動子を提供する。
(6)請求項6に記載の発明では、前記導電性樹脂は、前記2つの貫通孔内に充填されると共に、更に上側において側方向にはみ出している、ことを特徴とする請求項4に記載の圧電振動子を提供する。
(7)請求項7に記載の発明では、請求項1から請求項6のうちのいずれか1の請求項に記載した圧電振動子が、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発振器を提供する。
(8)請求項8に記載の発明では、請求項1から請求項6のうちのいずれか1の請求項に記載した圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴とする電子機器を提供する。
(9)請求項9に記載の発明では、請求項1から請求項6のうちのいずれか1の請求項に記載した圧電振動子が、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電波時計を提供する。
(2)請求項2に記載の発明では、前記導電性樹脂は、活性化処理によってガス捕獲作用を有している、ことを特徴とする請求項1に記載の圧電振動子を提供する。
(3)請求項3に記載の発明では、前記ゲッター剤は粉末状であり、前記導電性樹脂全体に分散している、ことを特徴とする請求項1、又は請求項2に記載の圧電振動子を提供する。
(4)請求項4に記載の発明では、前記圧電振動子は、前記2つの電極に対応して2つの貫通孔が形成されている、ことを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項3に記載の圧電振動子を提供する。
(5)請求項5に記載の発明では、前記導電性樹脂は、前記圧電振動片の前記2つの貫通孔内全体又は一部にも充填されている、ことを特徴とする請求項4に記載の圧電振動子を提供する。
(6)請求項6に記載の発明では、前記導電性樹脂は、前記2つの貫通孔内に充填されると共に、更に上側において側方向にはみ出している、ことを特徴とする請求項4に記載の圧電振動子を提供する。
(7)請求項7に記載の発明では、請求項1から請求項6のうちのいずれか1の請求項に記載した圧電振動子が、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発振器を提供する。
(8)請求項8に記載の発明では、請求項1から請求項6のうちのいずれか1の請求項に記載した圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴とする電子機器を提供する。
(9)請求項9に記載の発明では、請求項1から請求項6のうちのいずれか1の請求項に記載した圧電振動子が、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電波時計を提供する。
本願発明によれば、ガス捕獲作用を有するゲッター剤を含む導電性樹脂で圧電振動片を固定、及び電気的に接続しているので、製造工数の増加や圧電振動子の大型化を抑えることができる。
本発明における好適な実施の形態について、図1から図11を参照して、圧電振動子、発振器、電子機器、及び電波時計を例に説明する。
(1)実施形態の概要
本実施形態の圧電振動子1は、凹部2aが形成されたベース基板2と、このベース基板2と接合されることで、凹部2aとの間にキャビティ(空洞)Cを形成するリッド(蓋)基板3を備え、キャビティC内には圧電振動片4が封止されている。
ベース基板2に形成された凹部2aの内側の底面部には内部電極36、37が形成されており、この内部電極36、37には圧電振動片4が導電性樹脂Bによって電気的に接続されている。
(1)実施形態の概要
本実施形態の圧電振動子1は、凹部2aが形成されたベース基板2と、このベース基板2と接合されることで、凹部2aとの間にキャビティ(空洞)Cを形成するリッド(蓋)基板3を備え、キャビティC内には圧電振動片4が封止されている。
ベース基板2に形成された凹部2aの内側の底面部には内部電極36、37が形成されており、この内部電極36、37には圧電振動片4が導電性樹脂Bによって電気的に接続されている。
導電性樹脂Bは、シリコーンなどのベースとなる樹脂に、Agなどの導電性粒子を混合することで導電性を備えるとともに、酸化カルシウム粉、Ti粉、Zr粉等のゲッター剤が混合されている。
このように本実施形態の圧電振動子1では、ゲッター剤入りの導電性樹脂Bを使用することで、ゲッター剤をキャビティ内に配設するための特別な行程や領域確保をすることが不要になる。
具体的には、ゲッター剤を形成する工程を導電性樹脂Bの塗布工程と兼用することができ、従来設備の流用が可能となる。また、ゲッター剤が不要な製品との段取り変更が導電性樹脂Bを変更するだけで可能になる。
さらに、本実施形態によれば、ゲッター剤が占有する特別な領域が不要になり、周囲の構成部材との干渉が無く、キャビティや装置を小さく形成することができる。また、キャビティCの容積が小さくなることで、ゲッター効果による真空度をより高くすることができる。
このように本実施形態の圧電振動子1では、ゲッター剤入りの導電性樹脂Bを使用することで、ゲッター剤をキャビティ内に配設するための特別な行程や領域確保をすることが不要になる。
具体的には、ゲッター剤を形成する工程を導電性樹脂Bの塗布工程と兼用することができ、従来設備の流用が可能となる。また、ゲッター剤が不要な製品との段取り変更が導電性樹脂Bを変更するだけで可能になる。
さらに、本実施形態によれば、ゲッター剤が占有する特別な領域が不要になり、周囲の構成部材との干渉が無く、キャビティや装置を小さく形成することができる。また、キャビティCの容積が小さくなることで、ゲッター効果による真空度をより高くすることができる。
(2)実施形態の詳細
最初に第1実施形態について説明する。
(A)圧電振動子
図1は圧電振動子1の外観構成を表したものである。
この図に示すように、本実施形態の圧電振動子1は、主として凹部が形成されたベース基板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。
圧電振動子1は、ベース基板2の外面の底面には、後述するように圧電振動片4と電気的に接続される外部電極38、39が形成されている。
最初に第1実施形態について説明する。
(A)圧電振動子
図1は圧電振動子1の外観構成を表したものである。
この図に示すように、本実施形態の圧電振動子1は、主として凹部が形成されたベース基板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。
圧電振動子1は、ベース基板2の外面の底面には、後述するように圧電振動片4と電気的に接続される外部電極38、39が形成されている。
本実施形態の圧電振動子1のベース基板2は、絶縁基板として形成され、その材料としては、ガラス等を使用する場合の他、アルミナ等のセラミックを使用することができる。
以下、実施形態の説明としてはガラスを材料とするベース基板2について説明することとし、セラミックを使用するベース基板2については後述する。
ただし、本実施形態では、ゲッター機能を有する導電性樹脂Bを使用して圧電振動片4を電気的に接続する構成を備えていればよく、ベース基板2、リッド基板3、圧電振動片4、その他の構成部材については、各種公知の部材、技術を適用して圧電振動子1を構成することが可能である。
以下、実施形態の説明としてはガラスを材料とするベース基板2について説明することとし、セラミックを使用するベース基板2については後述する。
ただし、本実施形態では、ゲッター機能を有する導電性樹脂Bを使用して圧電振動片4を電気的に接続する構成を備えていればよく、ベース基板2、リッド基板3、圧電振動片4、その他の構成部材については、各種公知の部材、技術を適用して圧電振動子1を構成することが可能である。
図2は、図1に示す圧電振動子1の内部構成を表したものである。
図3は、図2(b)に示すA−A線に沿った圧電振動子の断面図である。
図2(b)は、リッド基板3を取り外した状態で、圧電振動片4を上方から見た図で、(a)は更に圧電振動片4を取り外した状態で内部電極36、37を上方から見た図である。
図3に示されるように、ベース基板2には凹部2aが形成されている。このベース基板2とリッド基板3とが接合されることで、その内部にキャビティCが形成され、キャビティC内には圧電振動片4が収容されている。
図3は、図2(b)に示すA−A線に沿った圧電振動子の断面図である。
図2(b)は、リッド基板3を取り外した状態で、圧電振動片4を上方から見た図で、(a)は更に圧電振動片4を取り外した状態で内部電極36、37を上方から見た図である。
図3に示されるように、ベース基板2には凹部2aが形成されている。このベース基板2とリッド基板3とが接合されることで、その内部にキャビティCが形成され、キャビティC内には圧電振動片4が収容されている。
ベース基板2は、ガラス等からなる絶縁基板であり、板状に形成されている。本実施形態のベース基板2の凹部2aにおける底面部の厚さは、例えば400μmに形成されている。
図2、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を厚さ方向に貫通してキャビティC内で開口する1つのスルーホール(貫通孔)30が形成されている。
スルーホール30は、圧電振動片4の基部12が配置される側に形成されている。スルーホール30は、基部12のベース基板2側に形成された両マウント電極16、17の少なくとも一部を含むように、長円形(もしくは楕円形)をしている。そして、スルーホール30は、ベース基板2の下面から上面(外側からキャビティC側)に向かって漸次(水平方向断面が小さくなるように)縮径した断面テーパ形状に形成されている。
図2、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を厚さ方向に貫通してキャビティC内で開口する1つのスルーホール(貫通孔)30が形成されている。
スルーホール30は、圧電振動片4の基部12が配置される側に形成されている。スルーホール30は、基部12のベース基板2側に形成された両マウント電極16、17の少なくとも一部を含むように、長円形(もしくは楕円形)をしている。そして、スルーホール30は、ベース基板2の下面から上面(外側からキャビティC側)に向かって漸次(水平方向断面が小さくなるように)縮径した断面テーパ形状に形成されている。
なお、スルーホール30の形状についてはこれに限られず、図3とは逆に、即ち、キャビティC側の面積が大きく、ベース基板2の下面(外側)に向かって小さくなるように形成してもよい。
また、例えば軸線方向(ベース基板2の厚さ方向)にわたって、水平断面のサイズが同一の略長円筒状のスルーホールでも構わない。本実施形態では、長円筒径とすることで、スルーホール30の容積を小さくすることができ、これによりスルーホール30内に充填する低融点ガラスの量を少なくすることができる。これは、後述するように1つのスルーホール30に2つの貫通電極7を配置するために、長円筒径とすることで、低融点ガラスを埋め込む際に必要な開口面積が充分確保できているためである。
また、例えば軸線方向(ベース基板2の厚さ方向)にわたって、水平断面のサイズが同一の略長円筒状のスルーホールでも構わない。本実施形態では、長円筒径とすることで、スルーホール30の容積を小さくすることができ、これによりスルーホール30内に充填する低融点ガラスの量を少なくすることができる。これは、後述するように1つのスルーホール30に2つの貫通電極7を配置するために、長円筒径とすることで、低融点ガラスを埋め込む際に必要な開口面積が充分確保できているためである。
そしてスルーホール30内には、スルーホール30を埋めるように封止ガラス6と2本の貫通電極7、7が配設されている。
封止ガラス6は、ペースト状のガラスフリットが焼成されたもので、焼成によって内部に配置された貫通電極7、7を固定した状態でスルーホール30と強固に固着するとともに、スルーホール30を完全に塞いでキャビティC内の気密性を維持している。
貫通電極7、7は、例えば、42アロイ合金により円柱状に形成された導電性の芯材であり、封止ガラス6と同様に両端が平坦で且つベース基板2の厚みと略同じ厚さとなるように形成されている。
封止ガラス6は、ペースト状のガラスフリットが焼成されたもので、焼成によって内部に配置された貫通電極7、7を固定した状態でスルーホール30と強固に固着するとともに、スルーホール30を完全に塞いでキャビティC内の気密性を維持している。
貫通電極7、7は、例えば、42アロイ合金により円柱状に形成された導電性の芯材であり、封止ガラス6と同様に両端が平坦で且つベース基板2の厚みと略同じ厚さとなるように形成されている。
一方の貫通電極7は、その外側の端部がベース基板2の外側底面に形成された外部電極38に電気的に接続されている。
他方の貫通電極7は、その外側の端部が、ベース基板2の外側底面にパターニング(形成)された引き回し電極37bによって電気的に接続されている。
他方の貫通電極7は、その外側の端部が、ベース基板2の外側底面にパターニング(形成)された引き回し電極37bによって電気的に接続されている。
凹部2aの内側底部には、図2(a)に示されるように、内部電極36、37がパターニング(形成)されている。
内部電極36、37は、WやCo入りの導電体やCu、Ni、Auなどの単独または複数材料の積層で形成される。
内部電極36、37は、貫通電極7、7のキャビティC側の端部(内側端部)にそれぞれ接続されることで、外部電極38、39と接続されている。
そして、圧電振動片4の基部12が、本実施形態のゲッター剤を含んだ導電性樹脂B(詳細は後述する)によって内部電極36、37に接続されている。
これにより圧電振動片4は、凹部2aの内側底面と離間して浮いた状態で支持されると共に、圧電振動片4の基部12側に形成されたマウント電極16、17と内部電極36、37とがそれぞれ導電性樹脂Bを介して電気的に接続されている。
内部電極36、37は、WやCo入りの導電体やCu、Ni、Auなどの単独または複数材料の積層で形成される。
内部電極36、37は、貫通電極7、7のキャビティC側の端部(内側端部)にそれぞれ接続されることで、外部電極38、39と接続されている。
そして、圧電振動片4の基部12が、本実施形態のゲッター剤を含んだ導電性樹脂B(詳細は後述する)によって内部電極36、37に接続されている。
これにより圧電振動片4は、凹部2aの内側底面と離間して浮いた状態で支持されると共に、圧電振動片4の基部12側に形成されたマウント電極16、17と内部電極36、37とがそれぞれ導電性樹脂Bを介して電気的に接続されている。
リッド基板3は、図1、図3に示すように、金属、セラミック、ガラス等からなり、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。
リッド基板3とベース基板2は線膨張係数が同じか近いことが望ましい。本実施形態のリッド基板3では、ベース基板と同じガラス等の絶縁基板が用いられている。
一方、後述するように、ベース基板2がセラミックで形成される場合には、リッド基板3は、Fe、Ni、Co等を含む合金(コバール)などが用いられる。
そして、リッド基板3は、ベース基板2の凹部2aと対向させた状態で、凹部2aを塞ぐようにベース基板2に対して接合されている。
リッド基板3とベース基板2は線膨張係数が同じか近いことが望ましい。本実施形態のリッド基板3では、ベース基板と同じガラス等の絶縁基板が用いられている。
一方、後述するように、ベース基板2がセラミックで形成される場合には、リッド基板3は、Fe、Ni、Co等を含む合金(コバール)などが用いられる。
そして、リッド基板3は、ベース基板2の凹部2aと対向させた状態で、凹部2aを塞ぐようにベース基板2に対して接合されている。
リッド基板3は、ベース基板2と当接する外周縁の接合膜35によって接合されている。接合膜35は、Cu、Ni、Au、Al、Cr、Siなどの単独または複数材料や、ろう材、はんだ、低融点ガラスなどが単独または積層で形成されている。
なお、ベース基板2と当接するリッド基板3の外周縁に接合膜35が形成される場合に限定されず、ベース基板2と対向する側のリッド基板3全面に接合膜35を形成するようにしてもよい。
また、接合膜35は、陽極接合可能な材料(例えばアルミニウム、シリコン、クロムなど)で形成してもよい。
なお、ベース基板2と当接するリッド基板3の外周縁に接合膜35が形成される場合に限定されず、ベース基板2と対向する側のリッド基板3全面に接合膜35を形成するようにしてもよい。
また、接合膜35は、陽極接合可能な材料(例えばアルミニウム、シリコン、クロムなど)で形成してもよい。
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励振電極13及び第2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。
(B)圧電振動片
図4は、圧電振動片4の各面を表した図である。
圧電振動片4は、水晶片を使用した音叉型やAT型の振動片が使用されるが、その他、ジャイロセンサ等、水晶やそれ以外の真空・密閉が必要な素子の場合もある。
図4に示す本実施形態の圧電振動片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た音叉型の振動片であり、所定の電圧が印加されたときに振動する。
図4(a)、(b)に示すように、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、一対の振動腕部10、11の基端部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励振電極13と第2励振電極14とからなる励振電極15と、第1励振電極13及び第2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。
また圧電振動片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(図4(a)のB−B断面を表した同(c)参照)。
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。
なお、圧電振動片4は、振動腕部10、11の両主面上に溝部18を備えない構成とすることも可能である。
図4は、圧電振動片4の各面を表した図である。
圧電振動片4は、水晶片を使用した音叉型やAT型の振動片が使用されるが、その他、ジャイロセンサ等、水晶やそれ以外の真空・密閉が必要な素子の場合もある。
図4に示す本実施形態の圧電振動片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た音叉型の振動片であり、所定の電圧が印加されたときに振動する。
図4(a)、(b)に示すように、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、一対の振動腕部10、11の基端部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励振電極13と第2励振電極14とからなる励振電極15と、第1励振電極13及び第2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。
また圧電振動片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(図4(a)のB−B断面を表した同(c)参照)。
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。
なお、圧電振動片4は、振動腕部10、11の両主面上に溝部18を備えない構成とすることも可能である。
第1励振電極13と第2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。
具体的には、第1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。
また、第1励振電極13及び第2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、このマウント電極16、17を介して圧電振動片4に電圧が印加される。
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ている。
また、一対の振動腕部10、11の先端部には、自身の振動状態を所定の周波数の範囲内で振動するように質量調整(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。
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。粗調膜21aは微調膜21bよりも振動腕部10、11の先端部側に形成されている。
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。
なお、重り金属膜21は周波数調整用であるため、圧電振動子1に要求される周波数精度に応じて形成されるため、本実施形態のように粗調膜21aと微調膜21bを形成する場合のほか、粗調膜21aだけを形成する場合、重り金属膜21を形成しない場合もある。
この重り金属膜21は、周波数を粗く調整する際に使用される粗調膜21aと、微小に調整する際に使用される微調膜21bとに分かれている。粗調膜21aは微調膜21bよりも振動腕部10、11の先端部側に形成されている。
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。
なお、重り金属膜21は周波数調整用であるため、圧電振動子1に要求される周波数精度に応じて形成されるため、本実施形態のように粗調膜21aと微調膜21bを形成する場合のほか、粗調膜21aだけを形成する場合、重り金属膜21を形成しない場合もある。
(C)導電性樹脂Bによる圧電振動片4の固定
上述したように、圧電振動片4は、その基部12において、本実施形態のゲッター剤を含んだ導電性樹脂Bにより、ベース基板2の凹部2aの内側底面に形成された内部電極36、37に接続されている。
本実施形態で使用する導電性樹脂Bは、ベースとなる樹脂に、導電性粒子を混合することで導電性を有すると共に、ゲッター剤を混合することでゲッター効果を有している。
ベースとなる樹脂としては、シリコーン、ポリイミド、エポキシ等が使用され、導電性粒子としてAg、Cu、Ni、C、等の導体が使用される。
上述したように、圧電振動片4は、その基部12において、本実施形態のゲッター剤を含んだ導電性樹脂Bにより、ベース基板2の凹部2aの内側底面に形成された内部電極36、37に接続されている。
本実施形態で使用する導電性樹脂Bは、ベースとなる樹脂に、導電性粒子を混合することで導電性を有すると共に、ゲッター剤を混合することでゲッター効果を有している。
ベースとなる樹脂としては、シリコーン、ポリイミド、エポキシ等が使用され、導電性粒子としてAg、Cu、Ni、C、等の導体が使用される。
シリコーンは耐熱性が高く、可とう性(やわらかい)を持っているため振動体の特性への影響が少なく、水分や気体の透過性をもっているため、樹脂中に埋没されたゲッター剤でも硬化可能である。
エポキシ樹脂は強度・接着力が高く落下衝撃性などでは有利であるが、耐熱性が十分ではなく、250°C以上では樹脂の分解やガス放出が発生しやすい。しかしシリコーンやポリイミドに比べ安価なのでゲッター剤と組み合わせると共に、後述するゲッター剤の活性化処理における温度を調節することにより、放出ガスを抑止でき、低価格な部品が実現できる。
ポリイミドは耐熱性は高いが、シリコーンに比べて高価である。シリコーン同様、可とう性、気体透過性を持っている。
エポキシ樹脂は強度・接着力が高く落下衝撃性などでは有利であるが、耐熱性が十分ではなく、250°C以上では樹脂の分解やガス放出が発生しやすい。しかしシリコーンやポリイミドに比べ安価なのでゲッター剤と組み合わせると共に、後述するゲッター剤の活性化処理における温度を調節することにより、放出ガスを抑止でき、低価格な部品が実現できる。
ポリイミドは耐熱性は高いが、シリコーンに比べて高価である。シリコーン同様、可とう性、気体透過性を持っている。
一方、ゲッター剤は、熱を加えることで活性化する活性化金属が使用される。具体的には、ゲッター剤として、Ca、Ba、Zr、Ti、Si、Cr、Al、等の単独または合金、酸化物、等が使用される。好ましくは酸化カルシウム(CaO)粉、チタン(Ti)、やジルコニウム(Zr)、又はその合金が使用される。チタンは単体だと融点が高すぎる場合があり、他方合金の方が水分の吸着性がよいだけでなく、融点も適当な温度となり扱い易い利点がある。
ゲッター剤はいずれも粉末状のものが使用され、導電性樹脂B全体に配合されることが好ましい。
本実施形態の導電性樹脂Bとしては、ベース樹脂にシリコーンが使用され、導電性粒子としてAgが使用され、ゲッター剤としてCaO粉が使用されている。
ゲッター剤はいずれも粉末状のものが使用され、導電性樹脂B全体に配合されることが好ましい。
本実施形態の導電性樹脂Bとしては、ベース樹脂にシリコーンが使用され、導電性粒子としてAgが使用され、ゲッター剤としてCaO粉が使用されている。
ゲッター材は熱などで活性化することにより、キャビティ内の水分、酸素、二酸化炭素、水素、等を捕獲(反応、吸収、吸着、吸蔵)し、ベース基板2とリッド基板3との接合時にキャビティC内に残存するガスや、接合時、密封後の加熱時などにキャビティ内に吸着されていたガスや、樹脂成分から出てくるガスの一部または全てを吸着し、キャビティ内の真空度の向上・維持・劣化の抑制が可能になる。
なお、一度ゲッタリングされたガスは、電子部品の通常の使用温度範囲(例えば、はんだ付けで240°C数分、以降は125°C以下)において再放出されることは無く、また有っても極少量である。
なお、一度ゲッタリングされたガスは、電子部品の通常の使用温度範囲(例えば、はんだ付けで240°C数分、以降は125°C以下)において再放出されることは無く、また有っても極少量である。
ゲッター剤としてCaOを使用した場合、下記の化学反応により水分や二酸化炭素が捕獲(吸収)される。
CaO+H2O→Ca(OH)2
CaO+CO2→CaCO3
CaO+H2O→Ca(OH)2
CaO+CO2→CaCO3
圧電振動片4を内部電極36、37に固定する場合に、導電性樹脂Bを内部電極36、37のそれぞれに塗布する。塗布は、ディスペンス、スクリーン印刷、インクジェット、等の方法を用いる。塗布した導電性樹脂Bの上に圧電振動片4の基部12を載置(マウント)し、軽く荷重をかける。
この状態で導電性樹脂Bを硬化させることで、圧電振動片4は、基部12側の片持ち状態(振動腕部10、11が凹部2aから浮いた状態)で内部電極36、37に接合される。
導電性樹脂Bの硬化については、使用する樹脂に応じた硬化処理が行われ、例えば熱硬化性樹脂であればベルト炉などで所定時間加熱することで硬化させる。フェノール樹脂の場合であれば150°C程度の温度で加熱処理する。
この状態で導電性樹脂Bを硬化させることで、圧電振動片4は、基部12側の片持ち状態(振動腕部10、11が凹部2aから浮いた状態)で内部電極36、37に接合される。
導電性樹脂Bの硬化については、使用する樹脂に応じた硬化処理が行われ、例えば熱硬化性樹脂であればベルト炉などで所定時間加熱することで硬化させる。フェノール樹脂の場合であれば150°C程度の温度で加熱処理する。
導電性樹脂Bに含まれるゲッター剤を活性化(吸着効果を発生させる)ためには、約150°C〜300°C程度の熱処理が必要となる。
例えば、ZrやTiをゲッター剤として使用した場合の活性化温度は300°Cで、CaOを使用した場合の活性化温度は150°C〜300°Cである。このように、使用するゲッター剤に応じた温度での熱処理が行われる。
この活性化処理は、ベース基板2にリッド基板3接続することで圧電振動片4をキャビティC内に密封した後に行う場合と、圧電振動片4を密封する前に行う場合がある。
ゲッター剤は活性化後に数時間から10時間程度の時間をかけて継続的に吸着するので、活性化処理後に密封することも可能であるが、できるだけ低真空環境下で活性化処理を行った後に密封を行うことがこのましい。この場合、導電性樹脂Bの熱硬化処理と、ゲッター剤の活性化処理を兼ねるようにしてもよい。
例えば、ZrやTiをゲッター剤として使用した場合の活性化温度は300°Cで、CaOを使用した場合の活性化温度は150°C〜300°Cである。このように、使用するゲッター剤に応じた温度での熱処理が行われる。
この活性化処理は、ベース基板2にリッド基板3接続することで圧電振動片4をキャビティC内に密封した後に行う場合と、圧電振動片4を密封する前に行う場合がある。
ゲッター剤は活性化後に数時間から10時間程度の時間をかけて継続的に吸着するので、活性化処理後に密封することも可能であるが、できるだけ低真空環境下で活性化処理を行った後に密封を行うことがこのましい。この場合、導電性樹脂Bの熱硬化処理と、ゲッター剤の活性化処理を兼ねるようにしてもよい。
以上説明したように、本実施形態の圧電振動子1では、ゲッター剤を配合した導電性樹脂Bを使用して圧電振動片4を内部電極36、37に固定するので、導電性樹脂Bの塗布行程によってゲッター剤の塗布も完了することになり、ゲッター剤を塗布する行程を省くことができる。
また、ゲッター剤は導電性樹脂Bに含まれているため、別途ゲッター剤を配設する領域も不要になる。
また、ゲッター剤は導電性樹脂Bに含まれているため、別途ゲッター剤を配設する領域も不要になる。
(D)圧電振動子1の製造方法
図5は、圧電振動子1を製造する方法を表したフローチャートである。
圧電振動子1を製造する場合、圧電振動片作製工程(S10)、リッド基板作製工程(S20)、ベース基板作製工程(S30)を最初に行うが、これらの3工程については、どの順番で行ってもよく、同時並行して行ってもよい。
図5は、圧電振動子1を製造する方法を表したフローチャートである。
圧電振動子1を製造する場合、圧電振動片作製工程(S10)、リッド基板作製工程(S20)、ベース基板作製工程(S30)を最初に行うが、これらの3工程については、どの順番で行ってもよく、同時並行して行ってもよい。
初めに、図4に示す圧電振動片4を作製する圧電振動片作製工程(S10)について説明する。
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4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15、引き出し電極19、20、マウント電極16、17、重り金属膜21を形成する。
以上により、複数の圧電振動片4を作製することができる。
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4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15、引き出し電極19、20、マウント電極16、17、重り金属膜21を形成する。
以上により、複数の圧電振動片4を作製することができる。
また、圧電振動片4を作製した後、共振周波数の粗調を行っておく。これは、重り金属膜21の粗調膜21aにレーザ光を照射して一部を蒸発させ、重量を変化させることで行う。
なお、共振周波数をより高精度に調整する微調に関しては、マウント後に行う。これについては、後に説明する。
なお、共振周波数をより高精度に調整する微調に関しては、マウント後に行う。これについては、後に説明する。
次に、リッド基板3の作製行程(S20)について説明する。
ここでは、リッド基板3として、ガラス基板を用いた場を例に説明する。
まず、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リッド基板用ウエハを形成する(S21)。
次いで、リッド基板用ウエハの内面側の全域にわたって接合膜35を形成する接合膜形成工程を行う(S22)。この際、例えば蒸着やスパッタリング等により接合膜35を形成する。
そして、リッド基板用ウエハに対して、リッド基板3のサイズに合わせて、レーザによる切り欠きを形成し、形成した切り欠きに沿って押圧刃を押圧することでリッド基板3を切断する(S23)。なお、各リッド基板3をレーザで切断するようにしてもよい。
以上により、リッド基板3の作製工程(S20)が終了する。
ここでは、リッド基板3として、ガラス基板を用いた場を例に説明する。
まず、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リッド基板用ウエハを形成する(S21)。
次いで、リッド基板用ウエハの内面側の全域にわたって接合膜35を形成する接合膜形成工程を行う(S22)。この際、例えば蒸着やスパッタリング等により接合膜35を形成する。
そして、リッド基板用ウエハに対して、リッド基板3のサイズに合わせて、レーザによる切り欠きを形成し、形成した切り欠きに沿って押圧刃を押圧することでリッド基板3を切断する(S23)。なお、各リッド基板3をレーザで切断するようにしてもよい。
以上により、リッド基板3の作製工程(S20)が終了する。
次に、後にベース基板2の制作工程(S30)について説明する。
このベース基板2についても、ガラス基板を用いた場合を例に説明する。
まず、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を形成する(S31)。
次いで、ベース基板用ウエハの内面に、エッチング、軟化点温度以上での型押し成形等により行列方向にキャビティC用の凹部2aを複数形成する凹部形成工程を行う(S32)。
このベース基板2についても、ガラス基板を用いた場合を例に説明する。
まず、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を形成する(S31)。
次いで、ベース基板用ウエハの内面に、エッチング、軟化点温度以上での型押し成形等により行列方向にキャビティC用の凹部2aを複数形成する凹部形成工程を行う(S32)。
次いで、ベース基板用ウエハに、一対の貫通電極7、7を複数形成する貫通電極形成工程を行う(S33)。
具体的には、まず、各キャビティCに対応する領域の長手方向一端側にスルーホール30を、サンドブラスト法、軟化点温度以上での型押し成形(プレス加工)等の方法で、各ベース基板2の凹部2aに対応して複数形成する。
そして、これら複数のスルーホール30内に、一対の貫通電極7、7を配置し、スルーホール30に粉末ガラス(低融点ガラス)を充填し焼成することで、貫通電極7、7を固定した状態でスルーホール30と強固に固着する。その後、貫通電極7、7の端面が表面に出るようにベース基板2の両面を研磨することで、ベース基板用ウエハの内面側と外面側との電気導通性が確保される。
次に、ベース基板用ウエハの内面に導電性材料をパターニングして、各一対の貫通電極7、7にそれぞれ電気的に接続された内部電極36、37を複数形成する内部電極形成工程を行う(S34)。
そして、リッド基板用ウエハと同様にして、ベース基板用ウエハに対して、ベース基板2のサイズに合わせて、レーザによる切り欠きを形成し、形成した切り欠きに沿って押圧刃を押圧することでベース基板2を切断する(S35)。なお、各ベース基板2をレーザで切断するようにしてもよい。
この時点でベース基板用ウエハ作製工程(S30)が終了する。
具体的には、まず、各キャビティCに対応する領域の長手方向一端側にスルーホール30を、サンドブラスト法、軟化点温度以上での型押し成形(プレス加工)等の方法で、各ベース基板2の凹部2aに対応して複数形成する。
そして、これら複数のスルーホール30内に、一対の貫通電極7、7を配置し、スルーホール30に粉末ガラス(低融点ガラス)を充填し焼成することで、貫通電極7、7を固定した状態でスルーホール30と強固に固着する。その後、貫通電極7、7の端面が表面に出るようにベース基板2の両面を研磨することで、ベース基板用ウエハの内面側と外面側との電気導通性が確保される。
次に、ベース基板用ウエハの内面に導電性材料をパターニングして、各一対の貫通電極7、7にそれぞれ電気的に接続された内部電極36、37を複数形成する内部電極形成工程を行う(S34)。
そして、リッド基板用ウエハと同様にして、ベース基板用ウエハに対して、ベース基板2のサイズに合わせて、レーザによる切り欠きを形成し、形成した切り欠きに沿って押圧刃を押圧することでベース基板2を切断する(S35)。なお、各ベース基板2をレーザで切断するようにしてもよい。
この時点でベース基板用ウエハ作製工程(S30)が終了する。
次に、各行程で制作された、各ベース基板2、リッド基板3、圧電振動片4によるマウント工程(圧電振動片実装工程)を行う(S40)。
このマウント工程は、後述する重ね合わせ工程においてキャビティC内に圧電振動片4が収容されるように、圧電振動片4を本実施形態におけるゲッター剤入りの導電性樹脂Bによって内部電極36、37に電気的に接続する工程である。
まず、ベース基板2の凹部2a内側底面に形成された内部電極36、37の各々に、ゲッター剤を混合した導電性樹脂Bを塗布する(S41)。導電性樹脂Bの塗布は、ディスペンス、スクリーン印刷、インクジェット、等の方法を用いる。
次に塗布した導電性樹脂Bの上に圧電振動片4を載置する(S42)。この際、両導電性樹脂Bには、基部12側を配置することで、基部12に形成したマウント電極16、17と内部電極36、37とが電気的に接続される。
そして、導電性樹脂Bの固化工程を行う(S43)。この固化工程では、使用している導電性樹脂Bが熱硬化性樹脂であれば、圧電振動片4を配設したベース基板2を所定時間加熱処理し、自然硬化型の樹脂であれば所定時間置いておく。
このマウント工程は、後述する重ね合わせ工程においてキャビティC内に圧電振動片4が収容されるように、圧電振動片4を本実施形態におけるゲッター剤入りの導電性樹脂Bによって内部電極36、37に電気的に接続する工程である。
まず、ベース基板2の凹部2a内側底面に形成された内部電極36、37の各々に、ゲッター剤を混合した導電性樹脂Bを塗布する(S41)。導電性樹脂Bの塗布は、ディスペンス、スクリーン印刷、インクジェット、等の方法を用いる。
次に塗布した導電性樹脂Bの上に圧電振動片4を載置する(S42)。この際、両導電性樹脂Bには、基部12側を配置することで、基部12に形成したマウント電極16、17と内部電極36、37とが電気的に接続される。
そして、導電性樹脂Bの固化工程を行う(S43)。この固化工程では、使用している導電性樹脂Bが熱硬化性樹脂であれば、圧電振動片4を配設したベース基板2を所定時間加熱処理し、自然硬化型の樹脂であれば所定時間置いておく。
なお、導電性樹脂Bを熱硬化させる場合には、上述したように、ゲッター剤の活性化処理以下の温度で硬化させる。
但し、樹脂の熱硬化処理において、ゲッター剤の活性化処理を併せて行うことも可能であるが、この場合には、熱硬化に必要な温度にすると共に、できるだけ低真空雰囲気において以後の処理を行うことが必要である。
以上によりマウント工程(S40)が終了する。
但し、樹脂の熱硬化処理において、ゲッター剤の活性化処理を併せて行うことも可能であるが、この場合には、熱硬化に必要な温度にすると共に、できるだけ低真空雰囲気において以後の処理を行うことが必要である。
以上によりマウント工程(S40)が終了する。
なお、本実施形態及び後述する他の実施形態において、内部電極36、37と圧電振動片4とを導電性樹脂Bで接続する場合について説明するが、内部電極36、37を形成せずに2つの貫通電極7、7上に導電性樹脂Bを塗布することで貫通電極7、7と圧電振動片4のマウント電極16、17とを直接接続すると共に、圧電振動片4を片持ち支持するように構成することも可能である。
次に、リッド基板3の接合膜35を形成した面を、凹部2aに被せるようにベース基板2に重ね合わせ、両者を接合する(S50)。
本実施形態の接合工程では、陽極接合によりベース基板2とリッド基板3とを接合する。
陽極接合の場合、接合温度に加熱しつつ、ベース基板2の底部とリッド基板3に形成した接合膜35との間に接合電圧(例えば、600V〜800V)を印加することで、接合膜35とベース基板2との界面に電気化学的な反応が生じ、両者が陽極接合することとなる。これにより、圧電振動片4はキャビティC内に封止され、ベース基板2とリッド基板3とが接合される。
なお、ベース基板2とリッド基板3の接合については、個片セラミックベースと個片金属リッドを、パラレルシーム溶接などにより接合するようにしてもよい。
本実施形態の接合工程では、陽極接合によりベース基板2とリッド基板3とを接合する。
陽極接合の場合、接合温度に加熱しつつ、ベース基板2の底部とリッド基板3に形成した接合膜35との間に接合電圧(例えば、600V〜800V)を印加することで、接合膜35とベース基板2との界面に電気化学的な反応が生じ、両者が陽極接合することとなる。これにより、圧電振動片4はキャビティC内に封止され、ベース基板2とリッド基板3とが接合される。
なお、ベース基板2とリッド基板3の接合については、個片セラミックベースと個片金属リッドを、パラレルシーム溶接などにより接合するようにしてもよい。
接合工程の後、圧電振動片4を接合する導電性樹脂Bに含まれるゲッター剤を活性化する活性化工程を行う(S55)。
この活性化工程では、接合したベース基板2とリッド基板3を、使用しているゲッター剤に応じた活性化温度(150℃〜300℃)による熱処理を行う。
この活性化処理により、導電性樹脂Bに含まれるゲッター剤が活性化され、キャビティC内に残存するガスや、各部材から発生するガスを吸着することでキャビティC内の真空度を上げることができる。
この活性化工程では、接合したベース基板2とリッド基板3を、使用しているゲッター剤に応じた活性化温度(150℃〜300℃)による熱処理を行う。
この活性化処理により、導電性樹脂Bに含まれるゲッター剤が活性化され、キャビティC内に残存するガスや、各部材から発生するガスを吸着することでキャビティC内の真空度を上げることができる。
接合工程が終了した後、外部電極形成工程(S60)を行う。
この外部電極形成工程では、ベース基板2の外面に導電性材料をパターニングして、一対の貫通電極7、7にそれぞれ電気的に接続された一対の外部電極38、39を形成する。
なお、外部電極38、39は、図3に示すように、それぞれ圧電振動子1の長手方向の両端側に配置形成される。一方、一対の貫通電極7、7は圧電振動片4の基部12側、すなわち、外部電極38側に形成されている。そのため、外部電極38は、一方の貫通電極と直接接続されると共に、他方の貫通電極との接触を回避する形状に形成される。ベース基板2の長手方向における外部電極38と反対側に形成された外部電極39は、外部の引き回し電極37bを介して他方の貫通電極7と接続される。
引き回し電極37bも、外部電極38、39と同様に導電性材料のパターニングにより形成される。
この工程により、外部電極38、及び、引き回し電極37bと外部電極39を利用してキャビティC内に封止された圧電振動片4を作動させることができる。
なお、接合工程が終了した後に外部電極形成工程を行う場合について説明したが、接合工程前に予めベース基板に外部電極を形成しておくようにしてもよい。
この外部電極形成工程では、ベース基板2の外面に導電性材料をパターニングして、一対の貫通電極7、7にそれぞれ電気的に接続された一対の外部電極38、39を形成する。
なお、外部電極38、39は、図3に示すように、それぞれ圧電振動子1の長手方向の両端側に配置形成される。一方、一対の貫通電極7、7は圧電振動片4の基部12側、すなわち、外部電極38側に形成されている。そのため、外部電極38は、一方の貫通電極と直接接続されると共に、他方の貫通電極との接触を回避する形状に形成される。ベース基板2の長手方向における外部電極38と反対側に形成された外部電極39は、外部の引き回し電極37bを介して他方の貫通電極7と接続される。
引き回し電極37bも、外部電極38、39と同様に導電性材料のパターニングにより形成される。
この工程により、外部電極38、及び、引き回し電極37bと外部電極39を利用してキャビティC内に封止された圧電振動片4を作動させることができる。
なお、接合工程が終了した後に外部電極形成工程を行う場合について説明したが、接合工程前に予めベース基板に外部電極を形成しておくようにしてもよい。
次に、キャビティC内に封止された圧電振動片4の周波数を微調整して所定の範囲内に収める微調工程を行う(S70)。
具体的に説明すると、ベース基板2の外面に形成された一対の外部電極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3を通して外部からレーザ光を照射し、重り金属膜21の微調膜21bを蒸発させる。これにより、一対の振動腕部10、11の先端側の重量が変化するので、圧電振動片4の周波数を、公称周波数の所定範囲内に収まるように微調整することができる。
具体的に説明すると、ベース基板2の外面に形成された一対の外部電極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3を通して外部からレーザ光を照射し、重り金属膜21の微調膜21bを蒸発させる。これにより、一対の振動腕部10、11の先端側の重量が変化するので、圧電振動片4の周波数を、公称周波数の所定範囲内に収まるように微調整することができる。
その後、内部の電気特性検査を行う(S80)。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。
なお、本実施形態では、個別のベース基板2と個別のリッド基板3を使用して陽極接合をする場合について説明したが、多数個取り構造、すなわち複数個の圧電振動子1を一体として形成するようにしてもよい。
この場合、特性検査等の最終チェックの前に、個片化工程により、連続した複数の圧電振動子1を、ブレードダイシングや、割断、レーザ切断、等を用いることで、各個の圧電振動子1に分離する(個片化工程)。
この場合、特性検査等の最終チェックの前に、個片化工程により、連続した複数の圧電振動子1を、ブレードダイシングや、割断、レーザ切断、等を用いることで、各個の圧電振動子1に分離する(個片化工程)。
次に第2実施形態について説明する。
図6は第2実施形態で使用する圧電振動片4と、圧電振動子1の側断面を表したものである。
第1実施形態の場合、導電性樹脂Bに含まれる活性化したゲッター剤は、キャビティC内のガスと反応することになるが、キャビティC内の空間と接している部分(キャビティC内露出面積)は内部電極36、37と圧電振動片4との間に挟まれた側面であるため、吸着に時間を要することになる。
そこで第2実施形態では、活性化したゲッター剤の露出面積を大きくすることで、キャビティC内のガスの吸着作用をより速やかに行うことができるようにしたものである。
図6は第2実施形態で使用する圧電振動片4と、圧電振動子1の側断面を表したものである。
第1実施形態の場合、導電性樹脂Bに含まれる活性化したゲッター剤は、キャビティC内のガスと反応することになるが、キャビティC内の空間と接している部分(キャビティC内露出面積)は内部電極36、37と圧電振動片4との間に挟まれた側面であるため、吸着に時間を要することになる。
そこで第2実施形態では、活性化したゲッター剤の露出面積を大きくすることで、キャビティC内のガスの吸着作用をより速やかに行うことができるようにしたものである。
本実施形態の圧電振動片4は、図6(a)に示されるように、基部12のマウント電極16、17を形成した位置に貫通孔16a、17aを形成したものである。この貫通孔16a、17aは長円形であるが、楕円形、円形等他の形でもよく、内部電極36、37上に導電性樹脂Bが塗布される範囲であれば、複数の貫通孔を形成するようにしてもよい。
この貫通孔16a、17aは、マウント電極16、17を形成する前に形成する。その後、マウント電極16、17、励振電極15、引き出し電極19、20等を形成する。この際、貫通孔16a、17aの孔内側面にもマウント電極16、17を形成することが好ましく、これにより導電性樹脂Bとマウント電極16、17との接触面積が減少することを防ぐことができる。
この貫通孔16a、17aは、マウント電極16、17を形成する前に形成する。その後、マウント電極16、17、励振電極15、引き出し電極19、20等を形成する。この際、貫通孔16a、17aの孔内側面にもマウント電極16、17を形成することが好ましく、これにより導電性樹脂Bとマウント電極16、17との接触面積が減少することを防ぐことができる。
図6(b)に示されるように、マウント工程(S40)において、内部電極36、37上に塗布された導電性樹脂B上に圧電振動片4を載置することで、導電性樹脂Bが貫通孔16a、17a内を進入しその上部にまで盛り上がるとともに、貫通孔16a、17aの外側にまで広がる。
これにより、導電性樹脂B中のゲッター剤のキャビティC内での露出面積が増加して、活性化処理後の吸着効果をより早く得ることが可能になる。
また、導電性樹脂Bが貫通孔16a、17aから上部周辺にはみ出だすことで、固化後において圧電振動片4をより強固に固定することが可能になる。
なお、本実施形態では、導電性樹脂Bが貫通孔16a、17a内及びその上部にはみ出すことから、導電性樹脂Bをマウントする場合には、第1実施形態よりもより多くの導電性樹脂Bを塗布する必要がある。
これにより、導電性樹脂B中のゲッター剤のキャビティC内での露出面積が増加して、活性化処理後の吸着効果をより早く得ることが可能になる。
また、導電性樹脂Bが貫通孔16a、17aから上部周辺にはみ出だすことで、固化後において圧電振動片4をより強固に固定することが可能になる。
なお、本実施形態では、導電性樹脂Bが貫通孔16a、17a内及びその上部にはみ出すことから、導電性樹脂Bをマウントする場合には、第1実施形態よりもより多くの導電性樹脂Bを塗布する必要がある。
なお、説明した第2実施形態では、貫通孔16a、17a内に導電性樹脂Bが充填されるとともに貫通孔16a、17aの上部にまで導電性樹脂Bがはみ出している場合について説明した。
これに対し、導電性樹脂Bは貫通孔16a、17aを全部又は一部を充填し、上部にはみ出していない状態とすることも可能であり、さらに貫通孔16a、17a内に導電性樹脂Bが充填されていない状態とすることも可能である。
これらの場合であっても、導電性樹脂Bは内部電極36、37と圧電振動片4とに挟まれた側面だけでなく、貫通孔16a、17aに対応する部分だけ多く導電性樹脂BがキャビティC空間に露出することで、第1実施形態よりも速やかなゲッター効果を得ることができる。
この点、第3実施形態に対しても同様である。
これに対し、導電性樹脂Bは貫通孔16a、17aを全部又は一部を充填し、上部にはみ出していない状態とすることも可能であり、さらに貫通孔16a、17a内に導電性樹脂Bが充填されていない状態とすることも可能である。
これらの場合であっても、導電性樹脂Bは内部電極36、37と圧電振動片4とに挟まれた側面だけでなく、貫通孔16a、17aに対応する部分だけ多く導電性樹脂BがキャビティC空間に露出することで、第1実施形態よりも速やかなゲッター効果を得ることができる。
この点、第3実施形態に対しても同様である。
次に第3の実施形態について説明する。
図7は、第3実施形態における圧電振動子1の側断面を表したものである。
上述した第1、第2実施形態では、ベース基板2に凹部2aを形成することでキャビティCを形成しているが、第3実施形態の圧電振動子1では、図7に示すように、リッド基板3に凹部を形成するとともに、ベース基板2を第1実施形態のリッド基板3と同様に平板状に形成するようにしたものである。
なお、ベース基板2とリッド基板3の両面に凹部を形成することでキャビティCを形成するようにしてもよい。
図7は、第3実施形態における圧電振動子1の側断面を表したものである。
上述した第1、第2実施形態では、ベース基板2に凹部2aを形成することでキャビティCを形成しているが、第3実施形態の圧電振動子1では、図7に示すように、リッド基板3に凹部を形成するとともに、ベース基板2を第1実施形態のリッド基板3と同様に平板状に形成するようにしたものである。
なお、ベース基板2とリッド基板3の両面に凹部を形成することでキャビティCを形成するようにしてもよい。
次に第4の実施形態について説明する。
図8は、第4実施形態における圧電振動子1の側断面を表したものである。
上述した各実施形態では、ガラス材によりベース基板2を形成した半導体素子について説明したが、本実施形態の圧電振動子1は、ベース基板2をセラミックで形成したものである。
本実施形態のベース基板2は、図8に示されるように、アルミナ等のセラミックスで構成されており、グリーンシートと呼ばれる柔軟性を有するセラミックのシート材2A〜2Dを複数枚積層して焼成して一体化することにより形成されている。図8では、シート材2A〜2Dの接合部を波線で示してある。
なお、本実施形態では、一例として4層のシート材2A〜2Dでベース基板2を構成しているが、層数についてはシート材の厚さやキャビティCの深さ等を考慮して適宜選択される。
図8は、第4実施形態における圧電振動子1の側断面を表したものである。
上述した各実施形態では、ガラス材によりベース基板2を形成した半導体素子について説明したが、本実施形態の圧電振動子1は、ベース基板2をセラミックで形成したものである。
本実施形態のベース基板2は、図8に示されるように、アルミナ等のセラミックスで構成されており、グリーンシートと呼ばれる柔軟性を有するセラミックのシート材2A〜2Dを複数枚積層して焼成して一体化することにより形成されている。図8では、シート材2A〜2Dの接合部を波線で示してある。
なお、本実施形態では、一例として4層のシート材2A〜2Dでベース基板2を構成しているが、層数についてはシート材の厚さやキャビティCの深さ等を考慮して適宜選択される。
シート材2C、2Dは、キャビティCの形状に対応する貫通孔が形成されている。
シート材2A、2Bには、それぞれ内部電極36、37と、外部電極38、39、引き回し電極37bが導体印刷され、セラミック同時焼成されている。
そして、内部電極36と外部電極38、内部電極37と引き回し電極37bとは、電気的に接続されている。
すなわち、図8(a)の例では、シート材2A、2Bを貫通する貫通電極7bで接続されている。貫通電極7bは、セラミック同時焼成の金属ペーストや、金属ピン、メッキ等により形成される。
一方、図8(b)の例では、内部電極36、37をベース基板2の端部まで形成し、側面電極38a、39aで接続されている。すなわち、側面電極38aにより内部電極36と外部電極38とが接続され、側面電極39aにより内部電極37とベース基板2の端部まで形成された引き回し電極37bとが接続されている。
なお、引き回し電極37bは上述したように外部電極39と接続されている。
シート材2A、2Bには、それぞれ内部電極36、37と、外部電極38、39、引き回し電極37bが導体印刷され、セラミック同時焼成されている。
そして、内部電極36と外部電極38、内部電極37と引き回し電極37bとは、電気的に接続されている。
すなわち、図8(a)の例では、シート材2A、2Bを貫通する貫通電極7bで接続されている。貫通電極7bは、セラミック同時焼成の金属ペーストや、金属ピン、メッキ等により形成される。
一方、図8(b)の例では、内部電極36、37をベース基板2の端部まで形成し、側面電極38a、39aで接続されている。すなわち、側面電極38aにより内部電極36と外部電極38とが接続され、側面電極39aにより内部電極37とベース基板2の端部まで形成された引き回し電極37bとが接続されている。
なお、引き回し電極37bは上述したように外部電極39と接続されている。
本実施形態のリッド基板3は、ベース基板2と線膨張係数が同じか近い材料として、例えば、Fe、Ni、Co等を含む合金(コバール)などが使用される。
接合層35は、Cu、Ni、Au、Al、Cr、Siなどの単独または複数材料や、ろう材、はんだ、低融点ガラスなどが単独または積層で形成されている。
そして、ベース基板2とリッド基板3は、パラレルシーム溶接などにより接合されている。
接合層35は、Cu、Ni、Au、Al、Cr、Siなどの単独または複数材料や、ろう材、はんだ、低融点ガラスなどが単独または積層で形成されている。
そして、ベース基板2とリッド基板3は、パラレルシーム溶接などにより接合されている。
(E)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9を参照しながら説明する。
本実施形態の発振器100は、図9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。
次に、本発明に係る発振器の一実施形態について、図9を参照しながら説明する。
本実施形態の発振器100は、図9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。
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。
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。
そして本実施形態では、高品質化した圧電振動子1を備えているので、発振器100の高品質化を図ることができる。
(F)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10を参照して説明する。
なお電子機器として、上述した圧電振動子1を有する携帯情報機器110を例にして説明する。
始めに本実施形態の携帯情報機器110は、例えば、携帯電話に代表されるものであり、従来技術における腕時計を発展、改良したものである。外観は腕時計に類似し、文字盤に相当する部分に液晶ディスプレイを配し、この画面上に現在の時刻等を表示させることができるものである。
また、通信機として利用する場合には、手首から外し、バンドの内側部分に内蔵されたスピーカ及びマイクロフォンによって、従来技術の携帯電話と同様の通信を行うことが可能である。しかしながら、従来の携帯電話と比較して、格段に小型化及び軽量化されている。
次に、本発明に係る電子機器の一実施形態について、図10を参照して説明する。
なお電子機器として、上述した圧電振動子1を有する携帯情報機器110を例にして説明する。
始めに本実施形態の携帯情報機器110は、例えば、携帯電話に代表されるものであり、従来技術における腕時計を発展、改良したものである。外観は腕時計に類似し、文字盤に相当する部分に液晶ディスプレイを配し、この画面上に現在の時刻等を表示させることができるものである。
また、通信機として利用する場合には、手首から外し、バンドの内側部分に内蔵されたスピーカ及びマイクロフォンによって、従来技術の携帯電話と同様の通信を行うことが可能である。しかしながら、従来の携帯電話と比較して、格段に小型化及び軽量化されている。
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10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。
この携帯情報機器110は、図10に示すように、圧電振動子1と、電力を供給するための電源部111とを備えている。
電源部111は、例えば、リチウム二次電池からなっている。この電源部111には、各種制御を行う制御部112と、時刻等のカウントを行う計時部113と、外部との通信を行う通信部114と、各種情報を表示する表示部115と、それぞれの機能部の電圧を検出する電圧検出部116とが並列に接続されている。
そして、電源部111によって、各機能部に電力が供給されるようになっている。
制御部112は、各機能部を制御して音声データの送信及び受信、現在時刻の計測や表示等、システム全体の動作制御を行う。
また、制御部112は、予めプログラムが書き込まれたROMと、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。
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。
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。
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。
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。
無線部117は、音声データ等の各種データを、アンテナ125を介して基地局と送受信のやりとりを行う。音声処理部118は、無線部117又は増幅部120から入力された音声信号を符号化及び複号化する。増幅部120は、音声処理部118又は音声入出力部121から入力された信号を、所定のレベルまで増幅する。音声入出力部121は、スピーカやマイクロフォン等からなり、着信音や受話音声を拡声したり、音声を集音したりする。
また、着信音発生部123は、基地局からの呼び出しに応じて着信音を生成する。切替部119は、着信時に限って、音声処理部118に接続されている増幅部120を着信音発生部123に切り替えることによって、着信音発生部123において生成された着信音が増幅部120を介して音声入出力部121に出力される。
なお、呼制御メモリ部124は、通信の発着呼制御に係るプログラムを格納する。また、電話番号入力部122は、例えば、0から9の番号キー及びその他のキーを備えており、これら番号キー等を押下することにより、通話先の電話番号等が入力される。
なお、呼制御メモリ部124は、通信の発着呼制御に係るプログラムを格納する。また、電話番号入力部122は、例えば、0から9の番号キー及びその他のキーを備えており、これら番号キー等を押下することにより、通話先の電話番号等が入力される。
電圧検出部116は、電源部111によって制御部112等の各機能部に対して加えられている電圧が、所定の値を下回った場合に、その電圧降下を検出して制御部112に通知する。このときの所定の電圧値は、通信部114を安定して動作させるために必要な最低限の電圧として予め設定されている値であり、例えば、3V程度となる。
電圧検出部116から電圧降下の通知を受けた制御部112は、無線部117、音声処理部118、切替部119及び着信音発生部123の動作を禁止する。特に、消費電力の大きな無線部117の動作停止は、必須となる。
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。
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。
即ち、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。
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。
そして本実施形態では、高品質化した圧電振動子1を備えているので、携帯情報機器110の高品質化を図ることができる。
(G)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11を参照して説明する。
本実施形態の電波時計130は、図11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11を参照して説明する。
本実施形態の電波時計130は、図11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。
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。
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。
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。
そして本実施形態では、高品質化した圧電振動子1を備えているので、電波時計130の高品質化を図ることができる。
なお、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。
例えば、上記実施形態では、圧電振動片4の一例として振動腕部10、11の両面に溝部18が形成された溝付きの圧電振動片4を例に挙げて説明したが、溝部18がないタイプの圧電振動片でも構わない。但し、溝部18を形成することで、一対の励振電極15に所定の電圧を印加させたときに、一対の励振電極15間における電界効率を上げることができるため、振動損失をより抑えて振動特性をさらに向上することができる。つまり、CI値(Crystal Impedance)をさらに低くすることができ、圧電振動片4のさらなる高性能化を図ることができる。この点において、溝部18を形成する方が好ましい。
また、説明した実施形態における圧電振動子として音叉型の水晶振動子を例に説明したが、他の圧電振動子、例えば、AT振動子や、複数の振動モードが結合した結合振動子等の各種振動子を使用することができる。
例えば、上記実施形態では、圧電振動片4の一例として振動腕部10、11の両面に溝部18が形成された溝付きの圧電振動片4を例に挙げて説明したが、溝部18がないタイプの圧電振動片でも構わない。但し、溝部18を形成することで、一対の励振電極15に所定の電圧を印加させたときに、一対の励振電極15間における電界効率を上げることができるため、振動損失をより抑えて振動特性をさらに向上することができる。つまり、CI値(Crystal Impedance)をさらに低くすることができ、圧電振動片4のさらなる高性能化を図ることができる。この点において、溝部18を形成する方が好ましい。
また、説明した実施形態における圧電振動子として音叉型の水晶振動子を例に説明したが、他の圧電振動子、例えば、AT振動子や、複数の振動モードが結合した結合振動子等の各種振動子を使用することができる。
また、上記実施形態では、本発明に係るパッケージの製造方法を、パッケージ9のキャビティC内の内部電極36、37に圧電振動片4が収容された圧電振動子1を製造する圧電振動子の製造方法に適用した場合を説明したが、内部電極36、37に圧電振動片4とは異なる配線が電気的に接続された構成を製造する場合にも適用することが可能である。
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、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
1 圧電振動子
2 ベース基板
2a 凹部
3 リッド基板
4 圧電振動片
16a、17a 貫通孔
7 貫通電極
9 パッケージ
30 スルーホール
35 接合膜
36、37 内部電極(引き回し電極)
37b 引き回し電極(外部電極)
38、39 外部電極
2A〜2D シート材
7b 貫通電極
38a、39a 側面電極
B 導電性樹脂
C キャビティ
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
2 ベース基板
2a 凹部
3 リッド基板
4 圧電振動片
16a、17a 貫通孔
7 貫通電極
9 パッケージ
30 スルーホール
35 接合膜
36、37 内部電極(引き回し電極)
37b 引き回し電極(外部電極)
38、39 外部電極
2A〜2D シート材
7b 貫通電極
38a、39a 側面電極
B 導電性樹脂
C キャビティ
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
Claims (9)
- 互いに接合されたベース基板とリッド基板との間に形成されたキャビティ内に圧電振動片が封止された圧電振動子であって、
前記ベース基板の前記キャビティ内に形成された2つの電極と、
前記2つの電極に前記圧電振動片を固定すると共に電気的に接続する導電性樹脂と、
を備え、
前記導電性樹脂にはガス捕獲作用を有するゲッター剤が含まれていることを特徴とする圧電振動子。 - 前記導電性樹脂は、活性化処理によってガス捕獲作用を有している、
ことを特徴とする請求項1に記載の圧電振動子。 - 前記ゲッター剤は粉末状であり、前記導電性樹脂全体に分散している、
ことを特徴とする請求項1、又は請求項2に記載の圧電振動子。 - 前記圧電振動子は、前記2つの電極に対応して2つの貫通孔が形成されている、
ことを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項3に記載の圧電振動子。 - 前記導電性樹脂は、前記圧電振動片の前記2つの貫通孔内全体又は一部にも充填されている、
ことを特徴とする請求項4に記載の圧電振動子。 - 前記導電性樹脂は、前記2つの貫通孔内に充填されると共に、更に上側において側方向にはみ出している、
ことを特徴とする請求項4に記載の圧電振動子。 - 請求項1から請求項6のうちのいずれか1の請求項に記載した圧電振動子が、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発振器。
- 請求項1から請求項6のうちのいずれか1の請求項に記載した圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴とする電子機器。
- 請求項1から請求項6のうちのいずれか1の請求項に記載した圧電振動子が、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電波時計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013051041A JP2014179706A (ja) | 2013-03-13 | 2013-03-13 | 圧電振動子、発振器、電子機器、及び電波時計 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013051041A JP2014179706A (ja) | 2013-03-13 | 2013-03-13 | 圧電振動子、発振器、電子機器、及び電波時計 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014179706A true JP2014179706A (ja) | 2014-09-25 |
Family
ID=51699254
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013051041A Pending JP2014179706A (ja) | 2013-03-13 | 2013-03-13 | 圧電振動子、発振器、電子機器、及び電波時計 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014179706A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018180861A1 (ja) * | 2017-03-30 | 2018-10-04 | 株式会社大真空 | 音叉型圧電振動片および当該音叉型圧電振動片を用いた音叉型圧電振動子 |
CN109692652A (zh) * | 2019-02-20 | 2019-04-30 | 西华大学 | 一种常温纳米复合吸气剂 |
JP2019186664A (ja) * | 2018-04-05 | 2019-10-24 | 日本電波工業株式会社 | 水晶発振器 |
-
2013
- 2013-03-13 JP JP2013051041A patent/JP2014179706A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018180861A1 (ja) * | 2017-03-30 | 2018-10-04 | 株式会社大真空 | 音叉型圧電振動片および当該音叉型圧電振動片を用いた音叉型圧電振動子 |
CN110235363A (zh) * | 2017-03-30 | 2019-09-13 | 株式会社大真空 | 音叉型压电振动片及使用该音叉型压电振动片的音叉型压电振子 |
JPWO2018180861A1 (ja) * | 2017-03-30 | 2020-02-13 | 株式会社大真空 | 音叉型圧電振動片および当該音叉型圧電振動片を用いた音叉型圧電振動子 |
TWI757459B (zh) * | 2017-03-30 | 2022-03-11 | 日商大真空股份有限公司 | 音叉型壓電振動片及使用該音叉型壓電振動片之音叉型壓電振動子 |
US11290082B2 (en) | 2017-03-30 | 2022-03-29 | Daishtnku Corporation | Tuning fork-type piezoelectric vibration piece and tuning fork-type piezoelectric vibrator using the vibration piece |
JP2019186664A (ja) * | 2018-04-05 | 2019-10-24 | 日本電波工業株式会社 | 水晶発振器 |
CN109692652A (zh) * | 2019-02-20 | 2019-04-30 | 西华大学 | 一种常温纳米复合吸气剂 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5534398B2 (ja) | パッケージ及びパッケージの製造方法、圧電振動子、発振器、電子機器、並びに電波時計 | |
JP5135510B2 (ja) | 圧電振動子の製造方法、圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計 | |
JP5237976B2 (ja) | 圧電振動子、圧電振動子の製造方法、発振器、電子機器及び電波時計 | |
JP5103297B2 (ja) | 圧電振動子の製造方法 | |
JP5091261B2 (ja) | 圧電振動子の製造方法、圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計 | |
JP5226791B2 (ja) | 圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計並びに圧電振動子の製造方法 | |
JP5180975B2 (ja) | 圧電振動子の製造方法および圧電振動子 | |
JP5065494B2 (ja) | 圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計並びに圧電振動子の製造方法 | |
JP5189378B2 (ja) | 圧電振動子の製造方法 | |
JP2011199065A (ja) | 真空パッケージ、真空パッケージの製造方法、圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計 | |
JP2011049665A (ja) | 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 | |
JP5121934B2 (ja) | 圧電振動子の製造方法、圧電振動子、発振器、電子機器および電波時計 | |
JP5258958B2 (ja) | 圧電振動子の製造方法及び基板の製造方法 | |
JP2011160350A (ja) | 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 | |
WO2009104328A1 (ja) | 圧電振動子の製造方法、圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計 | |
JP5128669B2 (ja) | 圧電振動子の製造方法 | |
JP5184648B2 (ja) | 圧電振動子の製造方法 | |
JP2011049664A (ja) | パッケージの製造方法、圧電振動子の製造方法、発振器、電子機器および電波時計 | |
JP2011029911A (ja) | 圧電振動子の製造方法、並びに圧電振動子、発振器、電子機器および電波時計 | |
JP2014179706A (ja) | 圧電振動子、発振器、電子機器、及び電波時計 | |
JP2011176502A (ja) | パッケージの製造方法、圧電振動子、発振器、電子機器および電波時計 | |
JP2009194789A (ja) | 圧電振動子の製造方法、圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計 | |
JP2011172109A (ja) | パッケージの製造方法、パッケージ、圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計 | |
JP2011193290A (ja) | パッケージの製造方法、圧電振動子、発振器、電子機器および電波時計 | |
JP2011119350A (ja) | パッケージの製造方法、圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計 |