TWI496415B - A piezoelectric vibrator, a piezoelectric vibrator, an oscillator, an electronic device, a radio wave, and a method of manufacturing the piezoelectric vibrating plate - Google Patents

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Description

壓電振動片，壓電振動子，振盪器，電子機器及電波時鐘以及壓電振動片的製造方法
本發明是有關由水晶或鉭酸鋰等的壓電材料所構成的壓電振動片、具有該壓電振動片的壓電振動子、具有該壓電振動子的振盪器、電子機器及電波時鐘以及壓電振動片的製造方法。
近年來，在行動電話或攜帶型資訊終端機器中是使用利用水晶等的壓電振動子作為時刻源或控制訊號的時序源、參考訊號源等。此種的壓電振動子有各式各樣者被提供，其一有壓電振動片被密封於圓筒狀的外箱内之圓筒狀封裝(cylinder package)型態的壓電振動子為人所知。
如圖40所示，此壓電振動子200是具備：音叉型的壓電振動片201、在内部收納壓電振動片201的有底圓筒狀的外箱202、及使壓電振動片201密閉於外箱202内的氣密端子203。
壓電振動片201是由各種的壓電材料所形成的音叉型的振動片，具有壓電板212及形成於該壓電板212的外表面上的電極(未圖示)，該壓電板212是以平行配置的一對振動腕部210及被一體固定於該一對振動腕部210的基端側的基部211所構成。
另外，電極是以激發電極及安裝電極所構成，該激發電極是形成於一對的振動腕部210的外表面上，使該等振動腕部210振動，該安裝電極是形成於基部211的外表面上，經由拉出電極來電性連接至激發電極。
氣密端子203是以環狀的套筒215、2根的導線端子216及充填材217所構成，該環狀的套筒215是以金屬材料所形成，該2根的導線端子216是以能夠貫通該套筒215的方式配置，該充填材217是在絕緣狀態下一體固定該導線端子216及套筒215，且使外箱202内密封。
2根的導線端子216是突出至外箱202内而支撐壓電板212的同時被連接至安裝電極的部分為形成內引線216a，突出至外箱202外的部分為形成外導線216b。然後，此外導線216b可形成具有作為外部連接端子的功能。
又，外箱202是對套筒215的外周壓入而嵌合固定。此外箱202的壓入是在真空環境下進行，因此外箱202内之包圍壓電振動片201的空間是在保持於真空的狀態下密閉。
如此構成的壓電振動子200是一旦對2根的導線端子216的外導線216b分別施加驅動電壓，則電流會從內引線216a經由安裝電極來流至壓電振動片201。藉此，壓電振動片201會以預定的頻率來振盪。
可是，近年來，如以行動電話機等為代表那樣，內藏壓電振動子的各種電子機器的小型化持續進展。因此，有關壓電振動子也被要求更小型化。
特別是將壓電振動片收納於基底基板與蓋體基板之間的封裝型態(玻璃封裝或陶瓷封裝等)的表面安裝型壓電振動子、或安裝面積比該型態的壓電振動子更大之模製型態的表面安裝型壓電振動子(以樹脂來模製上述圓筒狀封裝型態的壓電振動子者)中，為了達成小型化，而縮短全長是有效的。這是因為藉由縮短全長，可縮小安裝面積，比較容易達成小型化。
於是，有關音叉型的壓電振動片也是有要求藉由縮短全長來實現小型化。
可是，為了縮短音叉型的壓電振動片的全長，雖縮短振動腕部的長度或基部的長度有效，然而，音叉型的壓電振動片的頻率F是若將振動腕部的長度設為L，將振動腕部的寬度設為W，則比例成W/L2 。因此，在縮短振動腕部的長度時，為了保持相同的頻率F，除了振動腕部的長度以外，振動腕部的寬度也需要縮小。因此，加工上無論如何也有限，藉由振動腕部的長度來謀求壓電振動片的小型化是有限的。
另外，為了使CI值(Crystal Impedance)降低來抑制振動損失，例如有在振動腕部的兩面形成溝部來成為剖面H型的振動腕部者為人所知。若根據此方法，則與未形成溝部的時作比較，雖可縮小振動腕部的寬度的減少率，但並非是那麼有效達成壓電振動片的更小型化的方法。
另一方面，雖藉由縮短基部的長度，可縮短音叉型的壓電振動片的全長，但會產生下記的不良情形。
亦即，一旦縮短基部的長度，則振動腕部的振動容易形成不安定，通過基部產生振動洩漏(振動能量的洩漏)，恐有CI值形成不安定之虞。
於是，提案在基部形成切入部，作為降低振動洩漏的對策(參照專利文獻1)。
[專利文獻1]特開2002-261575號公報
然而，在基部形成切入部時，相較於未形成切入部時，雖可降低振動洩漏，但若相較於基部的長度長時，則為產生多的振動洩漏者。因此，縮短基部的長度，現實上不能想像是有效的。
本發明是考量如此的情事而硏發者，其目的是在於提供一種可在確保剛好能夠充分降低振動洩漏的基部長度之下，縮短全長來謀求小型化之壓電振動片、製造該壓電振動片的壓電振動片的製造方法。
更提供一種具有上述壓電振動片的壓電振動子、具有該壓電振動子的振盪器、電子機器及電波時鐘。
為了解決上述課題，本發明提供以下的手段。
本發明之壓電振動片的特徵係具備：壓電板，其係具備：從基端往前端延伸於一方向的狀態下互相平行配置之一對的振動腕部、及具有在從基端往前端的途中位置分別連接至一對的振動腕部的連接部，經由該連接部來一體支撐一對的振動腕部之基部；激發電極，其係分別形成於上述一對的振動腕部的外表面上，在被施加驅動電壓時使一對的振動腕部振動；及一對的安裝電極，其係形成於上述基部的外表面上，對上述一對的激發電極分別電性連接，上述基部係配置成至少一部分會被夾於上述一對的振動腕部之間。
又，本發明之壓電振動片的製造方法，係利用由壓電材料所構成的晶圓來一次製造複數個壓電振動片，其特徵為具備：外形形成工程，其係藉由光微影技術來蝕刻上述晶圓，而於該晶圓形成複數的壓電板的外形形狀，該壓電板係具有：從基端往前端延伸於一方向的狀態下互相平行配置之一對的振動腕部、及經由在從基端往前端的途中位置分別連接至一對的振動腕部的連接部來一體支撐一對的振動腕部之基部；電極形成工程，其係於複數的上述壓電板的外表面上使電極膜圖案化，將在被施加驅動電壓時使上述一對的振動腕部振動之激發電極形成於一對的振動腕部的外表面上，且將對一對的激發電極分別電性連接之一對的安裝電極形成於上述基部的外表面上；及切斷工程，其係從上述晶圓切離複數的上述壓電板，而小片化，在上述外形形成工程時，以至少上述基部的一部分能夠被夾於上述一對的振動腕部之間的方式來形成上述壓電板的外形形狀。
在此發明的壓電振動片及壓電振動片的製造方法中，首先，進行外形形成工程，其係藉由光微影技術來蝕刻由水晶等的壓電材料所構成的晶圓，而於晶圓形成複數的壓電板的外形形狀。此時，以能夠以一對的振動腕部及基部來構成壓電板的方式形成外形形狀，該一對的振動腕部係互相平行配置，該基部係經由在從基端往前端的途中位置分別連接至一對的振動腕部的連接部來一體支撐一對的振動腕部。特別是形成在一對的振動腕部之間，至少基部的一部分會被夾入。
其次，進行電極形成工程，其係於該等複數的壓電板的外表面上使電極膜圖案化，形成一對的激發電極及一對的安裝電極。此時，以能夠在一對的振動腕部的外表面上形成一對的激發電極，在基部的外表面上形成一對的安裝電極之方式進行圖案化。
然後，進行切斷工程，其係從晶圓切離複數的壓電板，而小片化。藉此，可由1片的晶圓來一次製造複數個音叉型的壓電振動片。
特別是與支撐一對的振動腕部的基部與以往支撐振動腕部的基端側有所不同，是經由連接部來支撐振動腕部的途中位置。而且，基部是配置成至少一部分夾於一對的振動腕部之間。因此，剛好夾於一對的振動腕部之間的基部的長度部分，可縮短全體的長度。
亦即，因為以往是基部為支撐一對的振動腕部的基端側，所以積算振動腕部的長度與基部的長度的數值為全體的長度。然而，如上述般，至少基部的一部分為配置成夾於一對的振動腕部之間，所以即使基部的長度與以往相同，還是可縮短全體的長度。
其結果，可縮短壓電振動片的全長來謀求小型化。而且，不必縮短基部的長度，因此可維持充分降低振動洩漏的狀態。
如此，可在確保剛好能夠充分降低振動洩漏的基部長度之下，縮短全長來謀求小型化。
又，本發明的壓電振動片，係於上述本發明的壓電振動片中，上述連接部係被連接至長度方向的上述振動腕部的重心位置。
又，本發明的壓電振動片的製造方法，係於上述本發明的壓電振動片的製造方法中，在上述外形形成工程時，以上述連接部能夠連接至長度方向的上述振動腕部的重心位置之方式來形成上述壓電板的外形形狀。
在此發明的壓電振動片及壓電振動片的製造方法中，由於基部是經由連接部來支撐長度方向的振動腕部的重心位置，因此在使一對的振動腕部振動時，會以連接部為中心，在基端側與前端側，搖晃會形成均等，無移動地安定振動。因此，可長期性持續維持安定的振動狀態，可謀求高性能化。
又，本發明的壓電振動片，係於上述本發明的壓電振動片中，上述一對的激發電極係以上述連接部作為境界，以極性在上述振動腕部的基端側與前端側能夠成為相反的方式圖案化。
又，本發明的壓電振動片的製造方法，係於上述本發明的壓電振動片的製造方法中，在上述電極形成工程時，以上述連接部作為境界，以極性在上述振動腕部的基端側與前端側能夠成為相反的方式來形成上述一對的激發電極。
在此發明的壓電振動片及壓電振動片的製造方法中，因為以連接部作為境界，以極性在振動腕部的基端側與前端側能夠形成相反的方式形成一對的激發電極，所以一旦施加驅動電壓，則振動腕部是前端側與基端側會一邊彎曲於相反方向一邊振動。亦即，振動腕部是以連接部作為境界，以彎曲方向形成相反的振動模式來振動。其結果，可分別使一對的振動腕部能以連接部作為基點來旋轉的方式振動。
又，本發明的壓電振動片，係於上述本發明的壓電振動片中，在上述一對的振動腕部，沿著長度方向來分別形成溝部於兩面。
又，本發明的壓電振動片的製造方法，係於上述本發明的壓電振動片的製造方法中，在上述外形形成工程時，在一對的振動腕部的兩面，沿著長度方向來分別形成溝部。
在此發明的壓電振動片及壓電振動片的製造方法中，因為在一對的振動腕部的兩面分別形成有溝部，所以在施加驅動電壓時，可提高一對的激發電極間的電場效率。因此，可抑制振動損失，可提高振動特性。因此，可降低CI值(Crystal Impedance)及共振頻率，可謀求壓電振動片的高性能化。
又，本發明的壓電振動片，係於上述本發明的壓電振動片中，在上述一對的振動腕部，沿著長度方向來形成有貫通兩面的貫通孔。
又，本發明的壓電振動片的製造方法，係於上述本發明的壓電振動片的製造方法中，在上述外形形成工程時，在一對的振動腕部，沿著長度方向來形成貫通兩面的貫通孔。
在此發明的壓電振動片及壓電振動片的製造方法中，因為在一對的振動腕部分別形成有貫通孔，所以在施加驅動電壓時，所以可將一對的激發電極間的電場效率提高至最大。因此，可更有效地抑制振動損失，可更提升振動特性。因此，可充分降低CI值(Crystal Impedance)及共振頻率，可謀求壓電振動片的更高性能化。
又，本發明的壓電振動片，係於上述本發明的壓電振動片中，在上述振動腕部的側面，突出於振動腕部的寬度方向的補強部會至少被形成於形成有上述貫通孔的領域。
又，本發明的壓電振動片的製造方法，係於上述本發明的壓電振動片的製造方法中，在上述外形形成工程時，在上述振動腕部的側面，至少在形成有上述貫通孔的領域形成突出於該振動腕部的寬度方向的補強部。
在此發明的壓電振動片及壓電振動片的製造方法中，因為在振動腕部的側面形成有突出於該振動腕部的寬度方向的補強部，所以即使在振動腕部形成有貫通孔，還是可彌補貫通孔所造成的剛性降低。特別是因為補強部至少形成於形成有貫通孔的領域，所以所以可補強因貫通孔而形成寬度狹窄的部分。因此，不會使產生彎曲或變形等的情形來使一對的振動腕部振動。
又，本發明的壓電振動子的特徵係具有上述本發明的壓電振動片。
在此發明的壓電振動子中，因為具備上述的壓電振動片，所以可比以往更縮短全長來謀求小型化，可對應於小型化的需求。又，由於為振動洩漏會充分地低減的壓電振動片，因此可成為可靠度提升之高品質的壓電振動子。
又，本發明的壓電振動子，係於上述本發明的壓電振動子中，具備：基底基板，其係將上述壓電振動片安裝於上面；蓋體基板，其係在將所被安裝的上述壓電振動片收容於空腔内的狀態下接合於上述基底基板；及一對的外部電極，其係形成於上述基底基板的下面，對所被安裝的上述壓電振動片的一對的安裝電極分別電性連接。在此發明的壓電振動子中，是在彼此接合的基底基板與蓋體基板之間所形成的空腔内收容壓電振動片。此時，壓電振動片是在被電性連接至一對的外部電極的狀態下，安裝於基底基板的上面。藉此，在對一對的外部電極施加驅動電壓之下，可對一對的安裝電極施加電壓，因此可使一對的振動腕部振動。
特別是可設為將壓電振動片密閉於空腔内之表面安裝型的封裝型態的壓電振動子，所以可不受塵埃等的影響來使壓電振動片振動，使壓電振動片更能高精度地振動。加上，因為是表面安裝型，所以可容易進行安裝，且安裝後的安定性佳。
又，本發明的壓電振動子，係於上述本發明的壓電振動子中，具備：外箱，其係將上述壓電振動片收納於内部；及氣密端子，其係具有：套筒，其係形成環狀來壓入固定於上述外箱内；2根的導線端子，其係於貫通該套筒的狀態下配置，將套筒夾於其間，一端側成為分別電性連接至上述一對的安裝電極的內引線，另一端側成為分別電性連接至外部的外導線；及充填材，其係使該導線端子與上述套筒固定，使上述外箱内密閉。
在此發明的壓電振動子中，是在藉由氣密端子來密閉的外箱内收納壓電振動片。此時，壓電振動片是在一對的安裝電極分別電性連接至2根的導線端子的內引線的狀態下，藉由該導線端子來安裝。藉此，在對2根的導線端子的外導線施加驅動電壓之下，可對一對的安裝電極施加電壓，因此可使一對的振動腕部振動。
特別是可設為將壓電振動片密閉於外箱内之圓筒狀封裝型態的壓電振動子，所以可不受塵埃等的影響來使壓電振動片振動，使壓電振動片更能高精度地振動。
又，本發明的振盪器的特徵為：以上述本發明的壓電振動子作為振盪子來電性連接至積體電路。
又，本發明的電子機器的特徵為：上述本發明的壓電振動子係被電性連接至計時部。
又，本發明的電波時鐘的特徵為：上述本發明的壓電振動子係被電性連接至濾波器部。
在此發明的振盪器、電子機器及電波時鐘中，由於具備上述的壓電振動子，因此同様可謀求小型化，且可謀求可靠度的提升化及高品質化。
若根據本發明的壓電振動片及壓電振動片的製造方法，則可在確保剛好能夠充分降低振動洩漏的基部長度之下，縮短全長來謀求小型化。
又，若根據本發明的壓電振動子、振盪器、電子機器及電波時鐘，則由於具備上述的壓電振動片，因此可同様謀求小型化，且可謀求可靠度的提升化及高品質化。
以下，參照圖1～圖19來說明本發明之一實施形態。
另外，在本實施形態是舉表面安裝型的玻璃封裝型態的壓電振動子為例來進行說明。
本實施形態的壓電振動子1是如圖1～圖4所示，形成以基底基板3及蓋體基板4來積層成2層的箱狀，在内部的空腔C内收納有壓電振動片2的壓電振動子。
另外，在圖4中，為了容易看圖面，而省略後述的激發電極20、21、拉出電極(extractor electrode)24、25、安裝電極(mount electrode)22、23的圖示。
如圖5～7所示，壓電振動片2是具備由水晶、鉭酸鋰或鈮酸鋰等壓電材料所形成的音叉型的壓電板10。
此壓電板10是具備：
一對的振動腕部11、12，其係從基端往前端延伸於一方向的狀態下互相平行配置；及具有在從基端往前端的途中位置分別連接至一對振動腕部11、12的連接部13a，經由該連接部13a來一體支撐一對的振動腕部11、12。
一對的振動腕部11、12皆是從基端往前端以均等的厚度及寬度來形成，長度方向的中心是形成重心位置G。而且，連接部13a是此重心位置G連接至振動腕部11、12。此連接部13a是在途中大致折彎90度後連接至基部13的前端側。
基部13是配置成至少一部分會被夾入一對的振動腕部11、12之間。在本實施形態是配置成基部13的全體會被夾入一對的振動腕部11、12之間，以設計成基部13的基端側不會從振動腕部11、12的基端側飛出的情形為例。藉此，壓電振動片2的全長是不受基部13的長度影響，形成振動腕部11、12的長度。
並且，在本實施形態之一對的振動腕部11、12的兩面，沿著長度方向分別形成有溝部14。此溝部14是以上述重心位置G為中心，形成朝振動腕部11、12的基端及前端僅延伸相同的長度。
一對的振動腕部11、12是藉由此溝部14，如圖7所示形成剖面H型。
在如此形成的壓電板10的外表面上，如圖5～圖7所示，藉由電極膜的圖案化來形成有一對的激發電極20、21及一對的安裝電極22、23。一對的激發電極20、21是在被施加驅動電壓時，使一對的振動腕部11、12振動的電極，在一對的振動腕部11、12的外表面上分別被電性切離的狀態下被形成。
具體而言，在振動腕部11、12的前端側，一方的激發電極20是主要形成於一方的振動腕部11的溝部14上、及另一方的振動腕部12的兩側面上，另一方的激發電極21是主要形成於一方的振動腕部11的兩側面上、及另一方的振動腕部12的溝部14上。
而且，本實施形態之一對的激發電極20、21是以連接部13a作為境界，以極性在振動腕部11、12的基端側與前端側會形成相反的方式圖案化。因此，在振動腕部11、12的基端側，一方的激發電極20是主要形成於一方的振動腕部11的兩側面上、及另一方的振動腕部12的溝部14上，另一方的激發電極21是主要形成於一方的振動腕部11的溝部14上、及另一方的振動腕部12的兩側面上。
一對的安裝電極22、23是形成於基部13的外表面上，經由主要形成於連接部13a的外表面上的拉出電極24、25來分別電性連接至一對的激發電極20、21。然後，一對的激發電極20、21可經由此安裝電極22、23來施加驅動電壓。
另外，上述激發電極20、21、拉出電極24、25及安裝電極22、23是例如鉻(Cr)與金(Au)的積層膜，以和水晶密合性佳的鉻膜作為底層來成膜後，在表面施以金的薄膜者。但，並非限於此情況，例如即使在鉻與鎳鉻(NiCr)的積層膜的表面更積層金的薄膜也無妨，或為鉻、鎳、鋁(Al)或鈦(Ti)等的單層膜也無妨。
另外，在一對的振動腕部11、12的前端形成有用以進行調整(頻率調整)之未圖示的重疊金屬膜(由粗調膜及微調膜所構成)，使本身的振動狀態能夠在預定的頻率範圍内振動。利用此重疊金屬膜來進行頻率調整下，可將一對的振動腕部11、12的頻率收於裝置的標稱頻率的範圍内。
如此構成的壓電振動片2是如圖2～4所示，利用金等的凸塊B在基底基板3的上面藉由凸塊接合來安裝。更具體而言，在基底基板3的上面被圖案化的後述繞拉電極36、37上所形成的2個凸塊B上，一對的安裝電極22、23分別接觸的狀態下凸塊接合。藉此，壓電振動片2是在從基底基板3的上面浮起的狀態下被支撐，且安裝電極22、23與繞拉電極36、37分別形成電性連接的狀態。
上述蓋體基板4是由玻璃材料、例如鈉鈣玻璃所構成的透明絕緣基板，如圖1、圖3及圖4所示，形成板狀。然後，在接合基底基板3的接合面側形成有容納壓電振動片2之矩形狀的凹部4a。此凹部4a是在兩基板3、4疊合時，收容壓電振動片2之形成空腔C的空腔用凹部。而且，蓋體基板4是使該凹部4a對向於基底基板3側的狀態下對基底基板3陽極接合。
上述基底基板3是與蓋體基板4同様地由玻璃材料、例如鈉鈣玻璃所構成的透明絕緣基板，如圖1～圖4所示，以可對蓋體基板4重疊的大小來形成板狀。
在此基底基板3形成有貫通該基底基板3的一對通孔30、31。此時，一對的通孔30、31是以能夠收於空腔C内的方式形成。更詳細說明，是形成一方的通孔30會位於所被安裝的壓電振動片2的基部13側，另一方的通孔31會位於振動腕部11、12的前端側。
並且，在本實施形態是舉筆直貫通基底基板3的通孔30、31為例來進行說明，但並非限於此情況，即使是朝基底基板3的下面漸縮徑的剖面錐狀的通孔也無妨。無論如何只要貫通基底基板3即可。
然後，在該等一對的通孔30、31中形成有以能夠填埋該通孔30、31的方式形成的一對貫通電極32、33。此貫通電極32、33是擔負將通孔30、31完全阻塞而維持空腔C內的氣密的同時，使後述的外部電極38、39與繞拉電極36、37導通的任務。
在基底基板3的上面側(接合有蓋體基板4的接合面側)，藉由導電性材料(例如鋁)來使陽極接合用的接合膜35、及一對的繞拉電極36、37圖案化。其中接合膜35是以能夠包圍形成於蓋體基板4的凹部4a的周圍之方式沿著基底基板3的周緣來形成。
並且，一對的繞拉電極36、37是被圖案化成可電性連接一對的貫通電極32、33中一方的貫通電極32與壓電振動片2的一方的安裝電極22，及電性連接另一方的貫通電極33與壓電振動片2的另一方的安裝電極23。
若更詳細說明，則如圖2～圖4所示，一方的繞拉電極36是以能夠位於壓電振動片2的基部13的正下方之方式形成於一方的貫通電極32的正上方。又，另一方的繞拉電極37是從鄰接於一方的繞拉電極36的位置來沿著振動腕部11、12而被繞拉至該振動腕部11、12的前端側之後，以能夠位於另一方的貫通電極33的正上方之方式形成。
然後，在該等一對的繞拉電極36、37上分別形成有凸塊B，利用此凸塊B來安裝壓電振動片2。藉此，壓電振動片2的一方的安裝電極22可經由一方的繞拉電極36來導通至一方的貫通電極32，另一方的安裝電極23可經由另一方的繞拉電極37來導通至另一方的貫通電極33。
並且，在基底基板3下面，如圖1、圖3及圖4所示，形成有對於一對的貫通電極32、33分別電性連接的外部電極38、39。亦即，一方的外部電極38是經由一方的貫通電極32及一方的繞拉電極36來電性連接至壓電振動片2的一方的安裝電極22。又，另一方的外部電極39是經由另一方的貫通電極33及另一方的繞拉電極37來電性連接至壓電振動片2的另一方的安裝電極23。
其次，一邊參照圖8及圖9所示的流程圖，一邊在以下說明有關上述壓電振動片2及壓電振動子1的製造方法。
首先，進行壓電振動片製造工程(S10)，其係利用由壓電材料所構成的晶圓S來一次製造複數個圖5～圖7所示的壓電振動片2。
在進行此工程時，首先準備一拋光(polishing)終了，高精度加工成預定的厚度之晶圓S(S11)。其次，進行外形形成工程(S12)，其係藉由光微影技術來蝕刻晶圓S，而於該晶圓S形成複數的壓電板10的外形形狀(S12)。具體說明有關此工程。
首先，如圖10所示，在晶圓S的兩面分別形成蝕刻保護膜40(S12a)。此蝕刻保護膜40是例如將鉻(Cr)成膜數μm。其次，在蝕刻保護膜40上使未圖示的光阻劑膜藉由光微影技術來圖案化。此時，以能夠包圍壓電板10的周圍之方式圖案化，該壓電板10是以一對的振動腕部11、12、及具有連接部13a的基部13所構成。然後，以該光阻劑膜作為遮罩來進行蝕刻加工，選擇性地除去未被遮罩的蝕刻保護膜40。然後，在蝕刻加工後除去光阻劑膜。藉此，如圖11及圖12所示，可使蝕刻保護膜40沿著壓電板10的外形形狀、亦即一對的振動腕部11、12、連接部13a及基部13的外形形狀來圖案化(S12b)。此時，僅該複數的壓電板10的數量進行圖案化。
另外，圖12～圖15是表示沿著圖11所示的切斷線C-C線的剖面圖。
其次，以被圖案化的蝕刻保護膜40作為遮罩，分別蝕刻加工晶圓S的兩面(S12c)。藉此，如圖13所示，選擇性地除去未以蝕刻保護膜40所遮罩的領域，而可作成壓電板10的外形形狀。
接著，本實施形態是在進行電極形成工程之前，在一對的振動腕部11、12形成溝部14之溝部形成工程(S12d)。具體而言，與上述外形形成時同様，在蝕刻保護膜40上形成未圖示的光阻劑膜。然後，藉由光微影技術，以能夠空出溝部14的領域之方式使光阻劑膜圖案化。然後，以被圖案化的光阻劑膜作為遮罩來進行蝕刻加工，選擇性地除去蝕刻保護膜40。然後，藉由除去光阻劑膜，如圖14所示，可使已經被圖案化的蝕刻保護膜40在空出溝部14的領域之狀態下更圖案化。
其次，以此再度被圖案化的蝕刻保護膜40作為遮罩，蝕刻加工晶圓S後，除去作為遮罩的蝕刻保護膜40。藉此，如圖15所示，可在一對的振動腕部11、12的兩面分別形成溝部14。
在此時間點，完成外形形成工程。另外，複數的壓電板10是至進行之後進行的切斷工程為止，形成經由未圖示的連結部來連結至晶圓S的狀態。
其次，進行電極形成工程(S13)，其係於複數的壓電板10的外表面上形成電極膜的同時進行圖案化，而分別形成激發電極20、21、拉出電極24、25、安裝電極22、23。並且，同時藉由同様的方法，形成重疊金屬膜(S14)。特別是在進行電極形成工程時，以連接部13a作為境界，以極性在振動腕部11、12的基端側與前端側會形成相反的方式，形成一對的激發電極20、21，其次，進行共振頻率的粗調(S15)。這是在對重疊金屬膜的粗調膜照射雷射光而使一部分蒸發，令重量變化下進行。另外，有關更高精度調整共振頻率的微調是在之後進行。有關此會在往後說明。
然後，最後進行切斷工程(S16)，其係切斷連結晶圓S與壓電板10的連結部，而從晶圓S切離複數的壓電板10來小片化。藉此，可從1片的晶圓S一次製造複數個音叉型的壓電振動片2。在此時間點完成壓電振動片2的製造工程。
其次，進行第1晶圓製作工程(S20)，其係將之後形成蓋體基板4的蓋體基板用晶圓45製作至即將進行陽極接合之前的狀態。
首先，將鈉鈣玻璃硏磨加工至預定的厚度而洗浄後，如圖16所示，形成藉由蝕刻等來除去最表面的加工變質層之圓板狀的蓋體基板用晶圓45(S21)。其次，進行凹部形成工程(S22)，其係於蓋體基板用晶圓45的接合面，藉由蝕刻等在行列方向形成複數個空腔用的凹部4a。在此時間點，完成第1晶圓製作工程。
其次，進行第2晶圓製作工程(S30)，其係以和上述工程同時或前後的時序，將之後形成基底基板3的基底基板用晶圓46製作至即將進行陽極接合之前的狀態。
首先，將鈉鈣玻璃硏磨加工至預定的厚度而洗浄後，形成藉由蝕刻等來除去最表面的加工變質層之圓板狀的基底基板用晶圓46(S31)。其次，如圖17所示，進行貫通孔形成工程(S32)，其係形成複數個貫通基底基板用晶圓46之一對的通孔30、31。另外，圖17所示的點線M是表示以之後進行的切斷工程所切斷的切斷線。
此時，之後在疊合兩晶圓45、46時，以能夠收於蓋體基板用晶圓45所形成的凹部4a内之方式形成複數個一對的通孔30、31。而且，形成一方的通孔30會位於之後所安裝的壓電振動片2的基部13側，另一方的通孔31會位於振動腕部11、12的前端側。
接著，進行貫通電極形成工程(S33)，其係以未圖示的導電體來填埋複數的一對通孔30、31，而形成一對的貫通電極32、33。
接著，在基底基板用晶圓46的上面使導電性材料圖案化，如圖18所示，進行形成接合膜35的接合膜形成工程(S34)，且進行形成複數個繞拉電極36、37的繞拉電極形成工程(S35)，該繞拉電極36、37是分別電性連接至一對的貫通電極32、33。另外，圖18所示的點線M是表示以之後進行的切斷工程所切斷的切斷線。
藉由進行此工程，形成一方的貫通電極32與一方的繞拉電極36導通，且另一方的貫通電極33與另一方的繞拉電極37導通之狀態。在此時間點完成第2晶圓製作工程。
可是就圖9而言，是在接合膜形成工程(S34)之後，進行繞拉電極形成工程(S35)的工程順序，但相反的，在繞拉電極形成工程(S35)之後，進行接合膜形成工程(S34)也無妨，或同時進行兩工程也無妨。無論哪個工程順序，皆可實現同一的作用效果。因此，即使因應所需來適當變更工程順序也無妨。
其次，進行將製作後的複數個壓電振動片24分別經由繞拉電極36、37來凸塊接合於基底基板用晶圓46的上面之安裝工程(S40)。首先，在一對的繞拉電極36、37上分別形成金等的凸塊B。然後，將壓電振動片2的基部13載置於凸塊B上之後，一邊將凸塊B加熱至預定溫度，一邊將壓電振動片2推擠至凸塊B。藉此，壓電振動片2會被凸塊B機械性地支撐，且安裝電極22、23與繞拉電極36、37會形成電性連接的狀態。因此，在此時間點，壓電振動片2的一對激發電極20、21是形成對一對的貫通電極32、33分別導通的狀態。特別是因為壓電振動片2被凸塊接合，所以是在從基底基板用晶圓46的上面浮起的狀態下被支撐。
在壓電振動片2的安裝終了後，進行對基底基板用晶圓46疊合蓋體基板用晶圓45的疊合工程(S50)。具體而言，一邊將未圖示的基準標記等作為指標，一邊將兩晶圓45、46對準於正確的位置。藉此，所被安裝的壓電振動片2會形成被收容於以形成於蓋體基板用晶圓45的凹部4a與兩晶圓45、46所包圍的空腔C内之狀態。
疊合工程後，進行接合工程(S60)，其係將疊合的2片晶圓45、46放入未圖示的陽極接合裝置，在預定的溫度環境施加預定的電壓而陽極接合。具體而言，在接合膜35與蓋體基板用晶圓45之間施加預定的電壓。於是，在接合膜35與蓋體基板用晶圓45的界面產生電氣化學的反應，兩者會分別牢固地密合而被陽極接合。藉此，可將壓電振動片2密封於空腔C内，可取得基底基板用晶圓46與蓋體基板用晶圓45接合之晶圓體。
然後，上述陽極接合終了後，進行外部電極形成工程(S70)，其係於上述陽極接合終了後，在基底基板用晶圓46的下面將導電性材料圖案化，形成複數個分別電性連接至一對的貫通電極32、33之一對的外部電極38、39。藉由此工程，可利用外部電極38、39來使被密封於空腔C内的壓電振動片2作動。
其次，進行微調工程(S80)，其係於晶圓體的狀態，微調被密封於空腔C内的各個壓電振動子1的頻率，收於預定的範圍内。具體說明，是對外部電極38、39施加電壓，而使壓電振動片2振動。然後，一邊計測頻率，一邊通過蓋體基板用晶圓45從外部照射雷射光，使重疊金屬膜的微調膜蒸發。藉此，一對的振動腕部10、11的前端側的重量會變化，因此可將壓電振動片2的頻率微調成收於標稱頻率的預定範圍内。
頻率的微調終了後，進行切斷工程(S90)，其係沿著圖18所示的切斷線M來切斷所被接合的晶圓體而小片化。其結果，可一次製造複數個圖1所示的表面安裝型的壓電振動子1，其係於被互相接合的基底基板3與蓋體基板4之間形成的空腔C内密封壓電振動片2。
另外，即使是進行切斷工程(S90)而使各個的壓電振動子1小片化後，進行微調工程(S80)的工程順序也無妨。但，如上述般，先進行微調工程(S80)下，可在晶圓體的狀態下進行微調，因此可更有效率地微調複數的壓電振動子1。因此可謀求總生產能力的提升。
然後，進行内部的電氣特性檢查(S100)。亦即，測定壓電振動片2的共振頻率、共振電阻值、驅動電平特性(共振頻率及共振電阻值的激發電力依存性)等而檢查。並且，一併檢查絕緣電阻特性等。然後，最後進行壓電振動子1的外觀檢查，而最終檢查尺寸或品質等。藉此完成壓電振動子1的製造。
在使如此構成的壓電振動子1作動時，是在一對的外部電極38、39間施加預定的驅動電壓。藉此，可經由安裝電極22、23及拉出電極24、25來對激發電極20、21流動電流，可使一對的振動腕部11、12以預定的頻率振動。
此時，由於一對的激發電極20、21是以連接部13a作為境界，以極性在振動腕部11、12的基端側與前端側會形成相反的方式形成，因此如圖19所示，振動腕部11、12是前端側與基端側會一邊彎曲於逆方向一邊振動。亦即，振動腕部11、12是以連接部13a為中心，以彎曲方向成相反的振動模式振動。其結果，可分別使一對的振動腕部11、12能以連接部13a作為基點來旋轉的方式振動，可使互相接近、離間。
而且，可利用該等一對的振動腕部11、12的振動作為時刻源、控制訊號的時序源或參考訊號源等利用。
又，就本實施形態而言，由於基部13是經由連接部13a來支撐長度方向的振動腕部11、12的重心位置G，因此會以連接部13a為中心，在基端側與前端側，搖晃會形成均等，無移動地安定振動。因此，可長期性持續維持安定的振動狀態，可謀求高性能化。
又，因為在一對的振動腕部11、12形成有溝部14，所以一對的激發電極20、21會夾著壓電振動片2而成為部分對向的位置關係。因此，可提高一對的激發電極20、21間的電場效率。因此，可抑制振動損失，可提升振動特性。因此，可降低CI值及共振頻率，可謀求壓電振動片2的高性能化。
特別是與以往支撐一對的振動腕部11、12的基部13為支撐振動腕部11、12的基端側有所不同，本實施形態的壓電振動片2是經由連接部13a來支撐振動腕部11、12的途中位置。而且，基部13是配置成夾於一對的振動腕部11、12之間。因此，夾於一對的振動腕部11、12之間的基部13的長度部分，可縮短全體的長度。
亦即，因為以往是基部13為支撐一對的振動腕部11、12的基端側，所以積算振動腕部11、12的長度與基部13的長度的數值為全體的長度。然而，根據本實施形態的壓電振動片2，即使基部13的長度與以往相同，還是可縮短全體的長度。亦即，可將壓電振動片2的長度設為振動腕部11、12的長度。
其結果，可縮短壓電振動片2的全長來謀求小型化。而且，不必縮短基部13的長度，因此可維持充分降低振動洩漏的狀態。加上，安裝上可確保充分的面積，所以對於壓電振動片2的安裝性不會有任何影響的情形。
如此，若根據本實施形態的壓電振動片2，則可在確保剛好能夠充分降低振動洩漏的基部13的長度之下，縮短全長來謀求小型化。
又，若根據本實施形態的壓電振動子1，則因為具備上述的壓電振動片2，所以可比以往更縮短全長來謀求小型化，可對應於小型化的需求。又，由於為振動洩漏會充分地低減且安裝性亦佳的壓電振動片2，因此可成為可靠度提升之高品質的壓電振動子1。
更因為此壓電振動子1是將壓電振動片2密閉於空腔C内之表面安裝型的玻璃封裝型態，所以可不受塵埃等的影響來使壓電振動片2振動，可謀求高品質化。加上，因為是表面安裝型，所以可容易進行安裝，且安裝後的安定性佳。
另外，上述實施形態是舉在一對的振動腕部11、12分別形成溝部14時為例，但溝部14並非是必須者，即使不形成溝部14也無妨。但，因為在形成溝部14之下，可降低CI值，所以較理想。
又，並非是溝部14，而是如圖20～圖22所示，沿著長度方向來形成貫通振動腕部11、12的兩面之貫通孔51也無妨。在如此構成的壓電振動片50中，如圖22所示，將振動腕部11、12夾於之間，一對的激發電極20、21會形成完全對向的位置關係，所以可將一對的激發電極20、21間的電場效率提高至最大。因此，可更有效地抑制振動損失，可更提升振動特性。因此，比形成溝部14時更能降低CI值及共振頻率，可謀求壓電振動片50的更小型化。
可是，如上述般在振動腕部11、12形成貫通孔51時，如圖23及圖24所示，較理想是在振動腕部11、12的側面分別形成突出於振動腕部11、12的寬度方向的補強部52。另外，在圖23及圖24是省略了激發電極20、21、拉出電極24、25及安裝電極22、23的圖示。又，雖是舉在振動腕部11、12的兩側的側面，從基端至前端連續性地形成有補強部52時為例，但只要至少在形成有貫通孔51的領域形成即可。
在形成如此的補強部52時，只要在外形形成工程時，以能夠和振動腕部11、12一體形成的方式來蝕刻晶圓S即可。
在如此形成補強部52之下，即使在振動腕部11、12形成貫通孔51，照樣可彌補此貫通孔51所造成的剛性降低。特別是因為補強部52從振動腕部11、12的基端至前端(超過形成有貫通孔51的領域的範圍)形成，所以可補強因貫通孔51而形成寬度狹窄的部分(圖24所示的箭號P的部分)。因此，不會使產生彎曲或變形等的情形，可使振動腕部11、12更安定振動。
另外，如上述般，較理想是在振動腕部11、12的兩側分別形成補強部52，但如圖25及圖26所示，即使只在振動腕部11、12的一側(外側)形成補強部52也無妨，或如圖27及圖28所示，只要在振動腕部11、12的另一側(内側)形成補強部52也無妨。
該等情況，因為可補強貫通孔51所造成的剛性降低，所以可發揮同様的作用效果。另外，在圖25～圖28中也省略了激發電極20、21、拉出電極24、25及安裝電極22、23的圖示。
又，上述實施形態是舉表面安裝型的玻璃封裝型態的壓電振動子為例來說明壓電振動子的一例，但並非限於此型態的壓電振動子。例如，在陶瓷等的絕緣基板上形成安裝電極，使壓電振動片的安裝電極連接至該安裝電極，然後，以玻璃或金屬等的蓋來氣密之所謂陶瓷封裝型態的壓電振動子也無妨。
又，亦可不是表面安裝型，例如圖29所示圓筒狀封裝型態的壓電振動子也無妨。其次，簡單說明有關此圓筒狀封裝型態的壓電振動子。
如圖29及圖30所示，此壓電振動子60是具備：壓電振動片2、及於内部收納該壓電振動片2的外箱61、及使壓電振動片2密閉於外箱61内的氣密端子62。
壓電振動片2是在收納於外箱61内的狀態下被安裝於構成氣密端子62的導線端子71的內引線71a。
外箱61是形成有底圓筒狀，對氣密端子62之後述的套筒70的外周壓入，而被嵌合固定。另外，此外箱61的壓入是在真空中進行，使外箱61内之包圍壓電振動片2的空間形成保持於真空的狀態。
氣密端子62是密閉外箱61内者，具有：套筒70，其係被壓入固定於外箱61内；2個導線端子71，其係在貫通該套筒70的狀態下配置，將套筒70夾於其間，一端側成為電性連接至壓電振動片2的一對安裝電極22、23的內引線71a，他端側成為電性連接至外部的外導線71b；及充填材72，其係使該導線端子71與套筒70固定。
套筒70是藉由金屬材料(例如低碳鋼(Fe)、鐵鎳合金(Fe-Ni)、鐵鎳鈷合金(Fe-Ni-Co))來形成環狀者。並且，充填材72的材料，例如為硼矽酸玻璃。另外，在此套筒70的外周被覆有與導線端子71同材料的電鍍(金屬膜)。
導線端子71是例如由與套筒70同材料的導電性材料所形成者，突出至外箱61内的部分是形成內引線71a，突出至外箱61外的部分是形成外導線71b。而且，壓電振動片2是在載置於內引線71a的前端的狀態下，藉由金等的導電性的凸塊B來機械性地安裝。亦即，經由凸塊B來機械性地接合內引線71a與安裝電極22、23同時電性連接。其結果，壓電振動片2是形成被安裝於2個導線端子71的狀態。
另外，構成本實施形態的壓電振動子60的套筒70及導線端子71的電鍍材質，可使用耐熱焊錫電鍍、或錫銅合金或金錫合金等。並且，藉由使套筒70的外周隔著電鍍來令外箱61冷間壓接於真空中，可在真空狀態下氣密密封外箱61的内部。
其次，一邊參照圖31所示的流程圖，一邊在以下說明有關圓筒狀封裝型態的壓電振動子60的製造方法。
首先，進行壓電振動片製造工程(S10)來製作壓電振動片2。因為此工程是已經詳細說明過，所以省略說明。
其次，進行製作氣密端子62的氣密端子製作工程(S110)。具體而言，首先，藉由套筒製作工程來製作套筒70(S111)。亦即，切口加工鐵鎳鈷合金或鐵鎳合金等具有導電性的板構件後，進行複數次的拉深加工，而形成有底的筒構件。然後，在筒構件的底面形成開口的同時，藉由進行外形沖壓來從板構件切離筒構件，而製作套筒70。
其次，進行組裝工程(S112)，其係於套筒70内分別組裝導線端子71及充填材72。首先，將製作後的套筒70組裝於未圖示的專用治具後，將預先燒結成環狀的充填材72組裝於套筒70的内部，且以能夠貫通充填材72的方式組裝導線端子71。
藉由上述組裝工程來組裝套筒70、導線端子71及充填材72之後，將治具放進加熱爐内而於1000℃前後的溫度環境下進行充填材72的燒結(S113)。藉此，充填材72與導線端子71之間，充填材72與套筒70之間會完全被密封，形成耐氣密的構造。然後，從治具取出，而可取得氣密端子62。在此時間點完成氣密端子製作工程。
其次，進行電鍍工程(S120)，其係於導線端子71的外表面及套筒70的外周，以溼式電鍍法來使被覆同一材料的金屬膜。因應於此的前處理，是洗淨導線端子71的外表面及套筒70的外周，且以鹼溶液來脫脂後，以鹽酸及硫酸的溶液來進行酸洗浄。此前處理終了後，在導線端子71的外表面及套筒70的外周面形成底層金屬膜。例如，使鍍Cu或鍍Ni大致被覆2μm~5μm的膜厚。接著，在底層金屬膜上形成加工金屬膜。例如除了錫或銀等的單一材料以外，還使耐熱電鍍、或錫銅合金、錫鉍膜合金、錫銻合金等大致被覆8μm~15μm的膜厚。
如此使底層金屬膜及加工金屬膜所構成的金屬膜被覆下，可使內引線71a與壓電振動片2的連接成為可能。並且，不僅壓電振動片2的連接，被覆於套筒70的外周的金屬膜還具有柔軟彈性變形的特性，因此可使套筒70與外箱61的冷間壓接成為可能，可進行氣密接合。
接著，為了謀求金屬膜的安定化，在真空環境的爐中進行退火(S130)。例如，在170℃的溫度下進行1小時的加熱。藉此，調整形成於底層金屬膜的材料與加工金屬膜的材料的界面之金屬間化合物的組成，而可抑制金屬絲的發生。在該退火終了的時間點，可進行安裝壓電振動片2的安裝工程。另外，在被覆金屬膜時，雖是以溼式電鍍法來進行時為例，但並非限於該情況，例如即使以蒸鍍法或化學氣相法等來進行也無妨。
另外，本實施形態是在退火終了後，為了其次進行的安裝工程，而於內引線71a的前端形成金等的導電性的凸塊B(S140)。然後，在形成有凸塊B的部分疊合基部13的外表面上所形成的安裝電極22、23。然後，一邊加熱凸塊B，一邊經由該凸塊B來以預定的壓力疊合內引線71a與壓電振動片2。藉此，可將壓電振動片2安裝於內引線71a(S150)。亦即，在一對的安裝電極22、23與內引線71a被電性連接的狀態下，壓電振動片2會被導線端子71機械性地支撐。
另外，在凸塊B連接時，進行加熱‧加壓來安裝，但即使利用超音波來進行凸塊B連接也無妨。
其次，為了去除安裝所造成的變形，而以預定的溫度進行烘烤(S160)。接著，在固定外箱61之前，進行壓電振動片2的頻率調整(微調)(S170)。有關此頻率調整，具體說明是在將全體放入真空腔室的狀態下，在外導線71b間施加電壓來使壓電振動片2振動。然後，一邊計測頻率，一邊藉由雷射來使重疊金屬膜的微調膜蒸發，藉此進行頻率的調整。藉由進行此頻率調整，可在預定的頻率範圍内調整壓電振動片2的頻率。
另外，在上述微調及先進行的粗調時，是藉由雷射的照射來使重疊金屬膜蒸發，而進行頻率調整，但即使不是雷射，而是利用氬離子也無妨。此情況，是藉由氬離子的照射來進行濺射，除去重疊金屬膜，而進行頻率調整。
其次，進行密封工程(S180)，其係將外箱61壓入套筒70，而使能夠在內部收納所被安裝的壓電振動片2，氣密密封壓電振動片2。具體說明，在真空中一邊施加預定的荷重，一邊將外箱61壓入氣密端子62的套筒70的外周。如此一來，因為套筒70的外周所形成的金屬膜會彈性變形，所以可藉由冷間壓接來氣密密封。藉此，可在外箱61内密閉壓電振動片2而真空密封。
另外，在進行此工程之前，較理想是先充分地加熱壓電振動片2、外箱61及氣密端子62，而使表面吸附水分等脫離。
然後，外箱61的固定終了後，進行遮蔽(screening)(S190)。此遮蔽是為了謀求頻率或共振電阻值的安定化，且抑制在壓入外箱61的嵌合部因壓縮應力所引起的金屬絲(whisker)發生，而進行者。遮蔽終了後，進行内部的電氣特性檢查(S200)。亦即，測定壓電振動片2的共振頻率、共振電阻值、驅動電平特性(共振頻率及共振電阻值的激發電力依存性)等來進行檢查。並且，一併檢查絕緣電阻特性等。然後，最後進行壓電振動子60的外觀檢查，最終檢查尺寸或品質等。其結果，可一次製造複數個圖29及圖30所示的壓電振動子60。
如此構成的壓電振動子60，也因為具備一在振動洩漏充分低減的狀態下全長縮短之小型化的壓電振動片2，所以同様可縮短全長來謀求小型化。又，由於此壓電振動子60是將壓電振動片2密閉於外箱61内的圓筒狀封裝型態，因此可不受塵埃等的影響來使壓電振動片2振動，可謀求高品質化。
此外，更以模製樹脂部81來使圓筒狀封裝型態的壓電振動子60凝固而作為表面安裝型振動子80也無妨。
如圖32及圖33所示，此表面安裝型振動子80是具備：壓電振動子60、及以預定的形狀來固定該壓電振動子60的模製樹脂部81、及一端側會被電性連接至外導線71b，且另一端側會露出於模製樹脂部81的底面而電性連接至外部的外部連接端子82。
此外部連接端子82是以銅等的金屬材料來形成剖面形。如此以模製樹脂部81來凝固壓電振動子60下，可安定地安裝於電路基板等，因此更容易使用，使用容易度會提升。特別是因為壓電振動子60被小型化，所以有關表面安裝型振動子80本身也可謀求小型化。
其次，一邊參照圖34一邊說明有關本發明的振盪器之一實施形態。
本實施形態的振盪器100，如圖34所示，以壓電振動子1為構成電性連接至積體電路101的振盪子。此振盪器100是具備有安裝有電容器等電子零件102的基板103。在基板103是安裝有振盪器用的上述積體電路101，在該積體電路101的附近安裝有壓電振動子1的壓電振動片2。該等電子零件102、積體電路101及壓電振動子1是藉由未圖示的配線圖案來分別電性連接。另外，各構成零件是藉由未圖示的樹脂來予以模製。
在如此構成的振盪器100中，若對壓電振動子1施加電壓，則此壓電振動子1內的壓電振動片2會振動。此振動是根據壓電振動片2所具有的壓電特性來變換成電氣訊號，作為電氣訊號而被輸入至積體電路101。所被輸入的電氣訊號是藉由積體電路101來作各種處理，作為頻率訊號輸出。藉此，壓電振動子1具有作為振盪子的功能。
並且，將積體電路101的構成按照要求來選擇性地設定例如RTC(real time clock，即時時脈)模組等，藉此除了時鐘用單功能振盪器等以外，可附加控制該機器或外部機器的動作日或時刻，或提供時刻或日曆等的功能。
若利用本實施形態的振盪器100，則因為具備上述壓電振動子1，所以振盪器100本身也同様可謀求小型化，可使製品的可靠度提升。除此以外，可取得長期穩定且高精度的頻率訊號。
其次，參照圖35說明本發明之電子機器之一實施形態。電子機器是以具有第1實施形態所示的壓電振動子1之攜帶式資訊機器110為例進行說明。
首先，本實施形態之攜帶式資訊機器110是例如以行動電話為代表，將以往技術的手錶加以發展、改良者。外觀類似手錶，在相當於文字盤的部分配置液晶顯示器，可使該畫面上顯示目前時刻等。此外，當作通訊機器加以利用時，是由手腕卸下，藉由內建在錶帶(band)的內側部分的揚聲器及麥克風，可進行與以往技術的行動電話相同的通訊。但是，與習知的行動電話相比較，極為小型化及輕量化。
其次，說明本實施形態之攜帶型資訊機器110的構成。
如圖35所示，該攜帶型資訊機器110是具備：壓電振動子1、及用以供給電力的電源部111。電源部111是由例如鋰二次電池所構成。在該電源部111是並聯連接有：進行各種控制的控制部112、進行時刻等之計數的計時部113、進行與外部的通訊的通訊部114、顯示各種資訊的顯示部115、及檢測各個功能部的電壓的電壓檢測部116。然後，可藉由電源部111來對各功能部供給電力。
控制部112是在於控制各功能部，而進行聲音資料之送訊及收訊、目前時刻的計測或顯示等、系統整體的動作控制。又，控制部112是具備：預先被寫入程式的ROM、讀出被寫入ROM的程式而執行的CPU、及作為CPU的工作區(work area)使用的RAM等。
計時部113是具備：內建振盪電路、暫存器電路、計數器電路及介面電路等之積體電路、及壓電振動子1。若對壓電振動子1施加電壓，則壓電振動片2會振動，該振動藉由水晶所具有的壓電特性來轉換成電氣訊號，作為電氣訊號而被輸入至振盪電路。振盪電路的輸出是被二值化，藉由暫存器電路與計數器電路加以計數。然後，經由介面電路，與控制部112進行訊號的送訊收訊，在顯示部115顯示目前時刻或目前日期或日曆資訊等。
通訊部114是具有與以往的行動電話同樣的功能，具備：無線部117、聲音處理部118、切換部119、放大部120、聲音輸出入部121、電話號碼輸入部122、來訊聲音發生部123及呼叫控制記憶體部124。
無線部117是將聲音資料等各種資料經由天線125來與基地台進行送訊收訊的處理。聲音處理部118是將由無線部117或放大部120所被輸入的聲音訊號進行編碼化及解碼化。放大部120是將由聲音處理部118或聲音輸出入部121所被輸入的訊號放大至預定的位準。聲音輸出入部121是由揚聲器或麥克風等所構成，將來訊聲音或接電話聲音擴音或將聲音集音。
又，來訊聲音發生部123是按照來自基地台的叫出而生成來訊聲音。切換部119是限於來訊時，將與聲音處理部118相連接的放大部120切換成來訊聲音發生部123，藉此將在來訊聲音發生部123所生成的來訊聲音經由放大部120而被輸出至聲音輸出入部121。
另外，呼叫控制記憶體部124是儲存通訊的出發和到達呼叫控制的程式。又，電話號碼輸入部122是具備例如由0至9之號碼按鍵及其他按鍵，藉由按下該等號碼按鍵等來輸入通話對方的電話號碼等。
電壓檢測部116是在藉由電源部111來對控制部112等各功能部施加的電壓低於預定值時，檢測其電壓降下且通知控制部112。此時之預定電壓值是作為用以使通訊部114安定動作所必要之最低限度的電壓而預先被設定的值，例如為3V左右。從電壓檢測部116接到電壓降下的通知之控制部112會禁止無線部117、聲音處理部118、切換部119及來訊聲音發生部123的動作。特別是消耗電力較大之無線部117的動作停止為必須。更在顯示部115顯示通訊部114因電池餘量不足而無法使用的內容。
亦即，藉由電壓檢測部116與控制部112，可禁止通訊部114的動作，且將其內容顯示於顯示部115。該顯示可為文字訊息，但以更為直覺式的顯示而言，亦可在顯示部115的顯示面的上部所顯示的電話圖像(icon)標註×(叉叉)符號。
另外，通訊部114的功能的部分的電源為具備可選擇性遮斷的電源遮斷部126，藉此可更確實地停止通訊部114的功能。
若利用本實施形態的攜帶型資訊機器110，則因為具備上述壓電振動子1，所以攜帶型資訊機器110本身也同様可謀求小型化，可使製品的可靠度提升。除此以外，可顯示長期穩定之高精度的時鐘資訊。
其次，參照圖36來說明有關本發明的電波時鐘130之一實施形態。
如圖36所示，本實施形態的電波時鐘130是具備被電性連接至濾波器部131的壓電振動子1者，為具備接收包含時鐘資訊的標準電波來自動修正成正確的時刻而顯示之功能的時鐘。
在日本國內是在福島縣(40kHz)及佐賀縣(60kHz)具有用以傳送標準電波的送訊所(送訊局)，分別傳送標準電波。40kHz或60kHz之類的長波是一併具有在地表傳播的性質、及一面反射一面在電離層與地表傳播的性質，因此傳播範圍廣，以上述2個送訊所將日本國內全部網羅。
以下，詳細說明有關電波時鐘130之功能的構成。
天線132是接收40kHz或60kHz之長波的標準電波。長波的標準電波是將被稱為時間碼的時刻資訊，在40kHz或60kHz的載波施加AM調變者。所接收到之長波的標準電波是藉由放大器133予以放大，藉由具有複數壓電振動子1的濾波器部131予以濾波、同調。
本實施形態的壓電振動子1是分別具備具有與上述載波頻率相同之40kHz及60kHz的共振頻率的水晶振動子部138、139。
此外，經濾波的預定頻率的訊號是藉由檢波、整流電路134來予以檢波解調。接著，經由波形整形電路135來取出時間碼，以CPU136予以計數。在CPU136中是讀取目前的年分、估算日、星期、時刻等資訊。所被讀取的資訊是反映在RTC137而顯示正確的時刻資訊。
載波為40kHz或60kHz，因此水晶振動子部138、139是以具有上述音叉型構造的振動子較為適合。
另外，上述說明是以日本國內為例加以顯示，但是長波之標準電波的頻率在海外並不相同。例如，在德國是使用77.5KHz的標準電波。因此，將即使在海外也可對應的電波時鐘130組裝於攜帶式機器時，是另外需要與日本的情況相異的頻率的壓電振動子1。
若利用本實施形態的電波時鐘130，則因為具備上述壓電振動子1，所以電波時鐘130本身也同様可謀求小型化，可使製品的可靠度提升。除此以外，可長期穩定且高精度地計數時刻。
另外，本發明的技術範圍並非限於上述實施形態，可在不脫離本發明的主旨範圍中施加各種的變更。
例如，上述實施形態是以連接部13a作為境界，以極性在振動腕部11、12的基端側與前端側會形成相反的方式來使一對的激發電極20、21圖案化，但並非限於此情形。只要能使一對的振動腕部11、12振動於接近、離間的方向即可，如何圖案化皆無妨。
又，上述實施形態是以基部13會經由連接部13a來支撐振動腕部11、12的重心位置G時為例，但即使在從基端往前端的途中位置支撐振動腕部11、12也無妨。但，較理想是在重心位置G支撐，藉此振動時可取得平衡，可維持安定的振動狀態。
又，壓電板10的形狀並非限於上述的形狀。例如圖37所示，以連接部13a為中心，以能夠形成上下對稱的方式來形成2個基部13也無妨。此情況，可發揮同様的作用效果。
又，如圖38所示，即使從基端到前端不是均一的橫寬，而是以基端側的橫寬會變大的方式來分別形成振動腕部11、12也無妨。此情況亦可發揮同様的作用效果。另外，連接部13a是被連接至長度方向的振動腕部11、12的重心位置G。
又，如圖39所示，即使從外側來支撐一對的振動腕部11、12的方式使連接部13a連接也無妨。此情況亦可發揮同様的作用效果。
C．．．空腔
G．．．振動腕部的重心位置
S．．．晶圓
1、60．．．壓電振動子
2、50．．．壓電振動片
3．．．基底基板
4．．．蓋體基板
10．．．壓電板
11、12．．．振動腕部
13．．．基部
13a．．．連接部
14．．．溝部
20、21．．．激發電極
22、23．．．安裝電極
38、39．．．外部電極
51．．．貫通孔
52．．．補強部
61．．．外箱
62．．．氣密端子
70．．．套筒
71．．．導線端子
71a．．．內引線
71b．．．外導線
72．．．充填材
100．．．振盪器
101．．．振盪器的積體電路
110．．．攜帶型資訊機器(電子機器)
113．．．攜帶型資訊機器的計時部
130．．．電波時鐘
131．．．電波時鐘的濾波器部
圖1是表示本發明的壓電振動子之一實施形態的外觀立體圖。
圖2是圖1所示的壓電振動子的内部構成圖，在卸下蓋體基板的狀態下由上方來看壓電振動片的圖。
圖3是沿著圖2所示的A-A線的壓電振動子的剖面圖。
圖4是圖1所示的壓電振動子的分解立體圖。
圖5是構成圖1所示的壓電振動子的壓電振動片的上面圖。
圖6是由下面來看圖5所示的壓電振動片的圖。
圖7是圖5所示的剖面箭號B-B線圖。
圖8是製造圖1所示的壓電振動子時的流程圖。
圖9是圖8所示的流程圖的接續。
圖10是表示製造圖1所示的壓電振動子時之一工程圖，顯示在晶圓的兩面形成蝕刻保護膜的狀態圖。
圖11是表示由圖10所示的狀態來將蝕刻保護膜圖案化成壓電振動片的壓電板的外形形狀的狀態圖。
圖12是圖11所示的剖面箭號C-C線圖。
圖13是表示由圖12所示的狀態，以蝕刻保護膜作為遮罩來蝕刻加工晶圓的狀態圖。
圖14是表示由圖13所示的狀態，將蝕刻保護膜更圖案化的狀態圖。
圖15是表示由圖14所示的狀態，再度以被圖案化的蝕刻保護膜作為遮罩來蝕刻加工晶圓的狀態圖。
圖16是表示製造圖1所示的壓電振動子時之一工程圖，顯示在成蓋體基板的基礎的蓋體基板用晶圓形成複數的凹部的狀態圖。
圖17是表示製造圖1所示的壓電振動子時之一工程圖，顯示在成基底基板的基礎的基底基板用晶圓形成一對的通孔的狀態圖。
圖18是表示在圖17所示的狀態後，在一對的通孔内形成貫通電極，且在基底基板用晶圓的上面圖案化接合膜及繞拉電極的狀態圖。
圖19是表示使圖1所示的壓電振動子作動時之一對的振動腕部的動作圖。
圖20是表示本發明的壓電振動片的變形例圖，由上面來看在一對的振動腕部形成有貫通孔的壓電振動片的圖。
圖21是由下面來看圖20所示的壓電振動片的圖。
圖22是圖20所示的剖面箭號D-D線圖。
圖23是表示圖20所示的壓電振動片的變形例圖，在振動腕部的兩側形成有補強部的壓電振動片的圖。
圖24是圖23所示的剖面箭號E-E線圖。
圖25是表示圖20所示的壓電振動片的變形例圖，在振動腕部的一側(外側)形成有補強部的壓電振動片的圖。
圖26是圖25所示的剖面箭號F-F線圖。
圖27是表示圖20所示的壓電振動片的變形例圖，在振動腕部的一側(內側)形成有補強部的壓電振動片的圖。
圖28是圖27所示的剖面箭號H-H線圖。
圖29是表示本發明的壓電振動子的變形例圖，圓筒狀封裝型態的壓電振動子的上面圖。
圖30是圖29所示的剖面箭號J-J線圖。
圖31是製造圖29所示的壓電振動子時的流程圖。
圖32是表示本發明的壓電振動子的變形例圖，以模製樹脂部來模製圖29所示的壓電振動子的周圍之表面安裝型的壓電振動子的剖面圖。
圖33是表示圖32所示的壓電振動子與外部連接端子的安裝關係的立體圖。
圖34是表示本發明的振盪器之一實施形態的構成圖。
圖35是表示本發明的電子機器之一實施形態的構成圖。
圖36是表示本發明的電波時鐘之一實施形態的構成圖。
圖37是表示構成本發明的壓電振動片的壓電板的變形例的上面圖。
圖38是表示構成本發明的壓電振動片的壓電板的變形例的上面圖。
圖39是表示構成本發明的壓電振動片的壓電板的變形例的上面圖。
圖40是表示以往的壓電振動子之一例的立體圖。
C．．．空腔
1．．．壓電振動子
2．．．壓電振動片
3．．．基底基板
10．．．壓電板
11、12．．．振動腕部
13．．．基部
13a．．．連接部
14．．．溝部
20、21．．．激發電極
22、23．．．安裝電極
24、25．．．拉出電極
30、31．．．通孔
32、33．．．貫通電極
35．．．接合膜
37．．．繞拉電極
A．．．線
C．．．空腔

Claims (18)

  1. 一種壓電振動片，其特徵係具備：壓電板，其係具備：從基端往前端延伸於一方向的狀態下互相平行配置之一對的振動腕部、及具有在從基端往前端的途中位置分別連接至一對的振動腕部的連接部，經由該連接部來一體支撐一對的振動腕部之基部；激發電極，其係分別形成於上述一對的振動腕部的外表面上，在被施加驅動電壓時使一對的振動腕部振動；及一對的安裝電極，其係形成於上述基部的外表面上，對上述一對的激發電極分別電性連接，上述基部係配置成至少一部分會被夾於上述一對的振動腕部之間，上述連接部係折彎，夾於上述一對的振動腕部之間。
  2. 如申請專利範圍第1項之壓電振動片，其中，上述連接部係連接至長度方向的上述振動腕部的重心位置。
  3. 如申請專利範圍第2項之壓電振動片，其中，上述一對的激發電極係以上述連接部作為境界，以極性在上述振動腕部的基端側與前端側能夠成為相反的方式圖案化。
  4. 如申請專利範圍第1~3項中任一項所記載之壓電振動片，其中，在上述一對的振動腕部，沿著長度方向來分別形成溝部於兩面。
  5. 如申請專利範圍第1~3項中任一項所記載之壓電振動片，其中，在上述一對的振動腕部，沿著長度方向來形成貫通兩面的貫通孔。
  6. 如申請專利範圍第5項之壓電振動片，其中，在上述振動腕部的側面，突出於振動腕部的寬度方向的補強部會至少被形成於形成有上述貫通孔的領域。
  7. 一種壓電振動片的製造方法，係利用由壓電材料所構成的晶圓來一次製造複數個壓電振動片，其特徵為具備：外形形成工程，其係藉由光微影技術來蝕刻上述晶圓，而於該晶圓形成複數的壓電板的外形形狀，該壓電板係具有：從基端往前端延伸於一方向的狀態下互相平行配置之一對的振動腕部、及經由在從基端往前端的途中位置分別連接至一對的振動腕部的連接部來一體支撐一對的振動腕部之基部；電極形成工程，其係於複數的上述壓電板的外表面上使電極膜圖案化，將在被施加驅動電壓時使上述一對的振動腕部振動之激發電極形成於一對的振動腕部的外表面上，且將對一對的激發電極分別電性連接之一對的安裝電極形成於上述基部的外表面上；及切斷工程，其係從上述晶圓切離複數的上述壓電板，而小片化，在上述外形形成工程時，以至少上述基部的一部分能夠被夾於上述一對的振動腕部之間；上述連接部會折彎，夾於上述一對的振動腕部之間的方式來形成上述壓電板的外形形狀。
  8. 如申請專利範圍第7項之壓電振動片的製造方法， 其中，在上述外形形成工程時，以上述連接部能夠連接至長度方向的上述振動腕部的重心位置之方式形成上述壓電板的外形形狀。
  9. 如申請專利範圍第8項之壓電振動片的製造方法，其中，在上述電極形成工程時，以上述連接部作為境界，以極性在上述振動腕部的基端側與前端側能夠成為相反的方式來形成上述一對的激發電極。
  10. 如申請專利範圍第7~9項中任一項所記載之壓電振動片的製造方法，其中，在上述外形形成工程時，在一對的振動腕部的兩面，沿著長度方向來分別形成溝部。
  11. 如申請專利範圍第7~9項中任一項所記載之壓電振動片的製造方法，其中，在上述外形形成工程時，在一對的振動腕部，沿著長度方向來形成貫通兩面的貫通孔。
  12. 如申請專利範圍第11項之壓電振動片的製造方法，其中，在上述外形形成工程時，在上述振動腕部的側面，至少在形成有上述貫通孔的領域形成突出於該振動腕部的寬度方向的補強部。
  13. 一種壓電振動子，其特徵係具有如申請專利範圍第1~3、6項中任一項所記載之壓電振動片。
  14. 如申請專利範圍第13項之壓電振動子，其中，具備：基底基板，其係將上述壓電振動片安裝於上面；蓋體基板，其係在將所被安裝的上述壓電振動片收容於空腔內的狀態下接合於上述基底基板；及 一對的外部電極，其係形成於上述基底基板的下面，對所被安裝的上述壓電振動片的一對的安裝電極分別電性連接。
  15. 如申請專利範圍第13項之壓電振動子，其中，具備：外箱，其係將上述壓電振動片收納於內部；及氣密端子，其係具有：套筒，其係形成環狀來壓入固定於上述外箱內；2根的導線端子，其係於貫通該套筒的狀態下配置，將套筒夾於其間，一端側成為分別電性連接至上述一對的安裝電極的內引線，另一端側成為分別電性連接至外部的外導線；及充填材，其係使該導線端子與上述套筒固定，使上述外箱內密閉。
  16. 一種振盪器，其特徵為：以申請專利範圍第13項所記載的壓電振動子作為振盪子來電性連接至積體電路。
  17. 一種電子機器，其特徵為：申請專利範圍第13項所記載的壓電振動子係被電性連接至計時部。
  18. 一種電波時鐘，其特徵為：申請專利範圍第13項所記載的壓電振動子係被電性連接至濾波器部。
TW098105460A 2008-02-26 2009-02-20 A piezoelectric vibrator, a piezoelectric vibrator, an oscillator, an electronic device, a radio wave, and a method of manufacturing the piezoelectric vibrating plate TWI496415B (zh)

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