TWI524666B - 壓電振動子，壓電振動子的製造方法，振盪器、電子機器及電波時鐘 - Google Patents

壓電振動子，壓電振動子的製造方法，振盪器、電子機器及電波時鐘 Download PDF

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Description

壓電振動子，壓電振動子的製造方法，振盪器、電子機器及電波時鐘
本發明是有關在所被接合的2片基板之間形成的空腔內密封有壓電振動片之表面安裝型(SMD)的壓電振動子、壓電振動子的製造方法，具有此壓電振動子的振盪器、電子機器及電波時鐘。
近年來，在行動電話或攜帶型資訊終端機器中是使用利用由水晶等的壓電材料所構成的壓電振動片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。壓電振動片為採用具備一對的振動腕部之音叉型的壓電振動片。
就此種的壓電振動子而言，有表面安裝型(SMD、Surface Mount Device)的壓電振動子為人所知。
如圖17及圖18所示，提案一以基底基板201及蓋體基板202來形成封裝209，在形成於封裝209內部的空腔C收納壓電振動片203者，作為表面安裝型的壓電振動子200。基底基板201與蓋體基板202是藉由使用形成於基底基板201且配置於兩基板間的接合膜207的陽極接合來接合。
可是，一般壓電振動子是最好壓低等效電阻值(實效電阻值、Re)。因為等效電阻值低的壓電振動子可以低電力來使壓電振動片振動，所以形成能量效率佳的壓電振動子。
用以抑制等效電阻值的一般方法，如圖17及圖18所示，有使密封壓電振動片203的空腔C內接近真空，而使與等效電阻值成比例關係的串聯共振電阻值(R1)降低的方法為人所知。而且，使空腔C內接近真空的方法，有在空腔C內密封形成於基底基板201之由鋁等所構成的吸氣材220，從外部照射雷射來使吸氣材220活化的方法(吸氣)為人所知(參照下記專利文獻1)。若根據此方法，則可藉由形成活化狀態的吸氣材220來吸收陽極接合時發生的氧，因此可使空腔C內接近真空。另外，吸氣材220是在吸氣時雷射照射下蒸發而被除去，因此無法重複吸氣同位置的吸氣材220。
[先行技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]特開2003-142976號公報
然而，在前述以往的壓電振動子，即使將吸氣材的全域吸氣，也會有無法使空腔內的真空度提升至確保預定基準的情形。如此真空度未滿基準的壓電振動子是成為不良品。
於是為了解決此問題，可考量擴大基底基板的吸氣材的形成領域，使能將吸氣材吸氣的次數增加。然而，在基底基板，除了吸氣材以外，還需要例如電性連接壓電振動片的內部電極等其他的構成要素的形成領域，因此難以能解決前述的問題之程度來擴大吸氣材的形成領域。
本發明是有鑑於前述的情事而研發者，其目的是在於提供一種可確保空腔內的真空度，且效率佳地製造之壓電振動子、及其製造方法。
為了解決前述課題，本發明是提案以下的手段。
本發明的壓電振動子的特徵係具備：基底基板及蓋體基板，其係以能夠在其間形成空腔的方式重疊；壓電振動片，其係收容於前述空腔內，且被接合於前述基底基板側；吸氣材，其係以能夠收容於前述空腔內的方式形成於前述基底基板；及接合膜，其係於前述蓋體基板中朝前述基底基板側的面全面形成，且以和前述基底基板接觸的部分來接合兩基板，前述接合膜係以能藉由雷射照射來活化而吸附周圍的氣體之材料所形成。
若根據此發明，則因為接合膜是以能藉由雷射照射來活化而吸附周圍的氣體之材料所形成，所以可藉由雷射照射接合膜中位於空腔內的部分來吸附空腔內的氣體而使空腔內的真空度提高。因此，不僅吸氣材，還可藉由雷射照射接合膜來吸氣，相較於只將吸氣材吸氣時，可確保空腔內的真空度。
並且，可不擴大基底基板的吸氣材的形成領域來使如此的作用效果奏效。而且，只要在蓋體基板中朝基底基板側的全面形成接合膜即可，因此與例如將只為了吸氣而使用的其他吸氣材形成於蓋體基板時，可效率佳地製造該壓電振動子。
而且，可在前述吸氣材及前述接合膜分別形成有同時被雷射照射的第1雷射照射傷痕。
此情況，在該壓電振動子中，同時雷射照射吸氣材及接合膜來形成第1雷射照射傷痕之下，可藉由一次的雷射照射來達成2重的吸氣效果。因此，可確保空腔內的真空度的同時，效率佳地進行吸氣。
並且，在前述空腔內的接合膜中，可在由前述基底基板的法線方向來看不與前述吸氣材重疊的位置係形成有第2雷射照射傷痕。
此情況，在該壓電振動子中，可在只雷射照射接合膜來形成第2雷射照射傷痕下只吸氣接合膜。因此，以能夠形成第2雷射照射傷痕的方式來雷射照射下，相較於以能夠形成第1雷射照射傷痕的方式來雷射照射時，可使空腔內的真空度小幅度地提高。因此，在根據空腔內的真空度來以能夠形成第1雷射照射傷痕或第2雷射照射傷痕的方式來雷射照射下，可微調使空腔內的真空度提高的程度，進而能夠高精度調整真空度。
並且，當第1雷射照射傷痕被形成於吸氣材的全域時，在該壓電振動子中，將吸氣材的全域吸氣而形成第1雷射照射傷痕之後，亦可將接合膜吸氣而形成第2雷射照射傷痕，藉此使空腔內的真空度更提高。
而且，前述吸氣材與前述接合膜可以相異的材料所形成。
此情況，由於吸氣材與接合膜為以相異的材料所形成，例如吸氣材是採用吸氣下有效地使空腔內的真空度提升的材料(例如鉻等)，接合膜是採用以牢固地接合基底基板與蓋體基板的材料(例如鋁等)，因此可一面藉由接合膜的接合來確保空腔的密閉狀態，一面藉由吸氣來有效地使空腔內的真空度提高。
又，吸氣材及接合膜的各材料亦可採用能以藉由雷射照射來活化而吸附相異的周圍氣體之材料所形成。
又，本發明的壓電振動子的製造方法，係該壓電振動子具備：基底基板及蓋體基板，其係以能夠在其間形成空腔的方式重疊；壓電振動片，其係收容於前述空腔內，且被接合於前述基底基板側；吸氣材，其係以能夠收容於前述空腔內的方式形成於前述基底基板；及接合膜，其係於前述蓋體基板中朝前述基底基板側的面全面形成，且在與前述基底基板接觸的部分接合兩基板，其特徵為：前述接合膜係以能藉由雷射照射來活化而吸附周圍的氣體之材料所形成，具備同時雷射照射前述吸氣材及前述接合膜的第1吸氣工程。
若根據此發明，則因為在第1吸氣工程時，同時雷射照射吸氣材及接合膜，所以可藉由一次的雷射照射來達成2重的吸氣效果。因此，可確保空腔內的真空度的同時，效率佳地進行吸氣。
並且，亦可具備第2吸氣工程，其係雷射照射前述空腔內的接合膜中，由前述基底基板的法線方向來看不與前述吸氣材重疊的位置。
此情況，由於第2吸氣工程是雷射照射空腔內的接合膜中，由基底基板的法線方向來看不與吸氣材重疊的位置，因此僅接合膜被吸氣，所以相較於第1吸氣工程，可使空腔內的真空度小幅度提高。因此，在根據空腔內的真空度來進行第1吸氣工程或第2吸氣工程下，可微調空腔內的真空度的程度，進而能夠高精度調整真空度。
又，即便在第1吸氣工程中雷射照射吸氣材的全域時，還是可進行第2吸氣工程來將接合膜吸氣而使空腔內的真空度更提高。
又，本發明的振盪器的特徵是前述的壓電振動子會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是前述的壓電振動子會被電性連接至計時部。
又，本發明的電波時鐘的特徵是前述的壓電振動子會被電性連接至濾波器部。
由於上述壓電振動子可確保空腔內的真空度，因此可使串聯共振電阻值降低至適當的值，可抑制不良品的發生，使良品率提升。因此，可降低振盪器、電子機器及電波時鐘的成本。
若根據本發明的壓電振動子，則可確保空腔內的真空度，且可效率佳地製造。
又，若根據本發明的壓電振動子的製造方法，則可確保壓電振動子的空腔內的真空度，且可效率佳地製造。
 (第1實施形態)
以下，參照圖面，說明本發明的第1實施形態的壓電振動子。
如圖1～圖4所示，本實施形態的壓電振動子1是表面安裝型者，其係具備：以能夠在其間形成空腔C的方式被重疊的基底基板2及蓋體基板3、及被收容於空腔C內且被接合於基底基板2側的壓電振動片4，為製造後述完成品的壓電振動子70的過程的未完成品。
另外，在圖3及圖4中，為了容易看圖，而省略壓電振動片4的激發電極15、拉出電極19，20、安裝電極16，17及配重金屬膜21的圖示。
(壓電振動片)
如圖5~7所示，壓電振動片4是由水晶、鉭酸鋰或鈮酸鋰等壓電材料所形成的音叉型的振動片，在被施加預定電壓時振動者。此壓電振動片4是具有：平行配置的一對的振動腕部10、11、及一體固定該一對的振動腕部10、11的基端側的基部12、及形成於一對的振動腕部10、11的基端部的外表面上而使一對的振動腕部10、11振動之由第1激發電極13及第2激發電極14所構成的激發電極15、及被電性連接至第1激發電極13及第2激發電極14的安裝電極16、17。並且，壓電振動片4是具備在一對的振動腕部10、11的兩主面上沿著該振動腕部10、11的長度方向來分別形成的溝部18。此溝部18是從振動腕部10、11的基端側到大致中間附近形成。
由第1激發電極13及第2激發電極14所構成的激發電極15是使一對的振動腕部10、11以預定的共振頻率來振動於互相接近或離間的方向之電極，在一對的振動腕部10、11的外表面，分別被電性切離的狀態下被圖案化而形成。具體而言，第1激發電極13是主要形成於一方的振動腕部10的溝部18上及另一方的振動腕部11的兩側面上，第2激發電極14是主要形成於一方的振動腕部10的兩側面上及另一方的振動腕部11的溝部18上。
又，第1激發電極13及第2激發電極14是在基部12的兩主面上，分別經由拉出電極19、20來電性連接至安裝電極16、17。然後，壓電振動片4可經由此安裝電極16、17來施加電壓。另外，上述的激發電極15、安裝電極16、17及拉出電極19、20是例如藉由鉻(Cr)、鎳(Ni)、鋁(Al)或鈦(Ti)等的導電性膜的被膜來形成者。
並且，在一對的振動腕部10、11的前端被覆有用以進行調整(頻率調整)的配重金屬膜21，使本身的振動狀態能夠在預定的頻率範圍內振動。另外，此配重金屬膜21是被分成：粗調頻率時使用的粗調膜21a、及微調時使用的微調膜21b。利用該等粗調膜21a及微調膜21b來進行頻率調整下，可將一對的振動腕部10、11的頻率收於裝置的標稱(目標)頻率的範圍內。
如此構成的壓電振動片4是如圖3及圖4所示，利用金等的凸塊B在基底基板2的上面凸塊接合。更具體而言，在基底基板2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16、17分別接觸的狀態下凸塊接合。藉此，壓電振動片4是在從基底基板2的上面浮起的狀態下被支持，且安裝電極16、17與繞拉電極36、37分別形成電性連接的狀態。
(壓電振動子)
如圖1～圖4所示，本實施形態的壓電振動子1是具備封裝9，其係將基底基板2與蓋體基板3層疊成2層而成者。
基底基板2是由玻璃材料例如鈉鈣玻璃所構成的透明絕緣基板，形成板狀。
如圖2及圖3所示，在此基底基板2形成有貫通該基底基板2的一對貫通孔30，31。一對的貫通孔30，31是形成於空腔C的對角線的兩端部。而且，在該等一對的貫通孔30，31中，形成有以能夠填埋該貫通孔30，31的方式形成之一對的貫通電極32，33。該等貫通電極32，33是藉由Ag膏等的導電材料所構成。在基底基板2的下面形成有分別對一對的貫通電極32，33電性連接之一對的外部電極38，39。
如圖2及圖4所示，在基底基板2的上面側(接合蓋體基板3的接合面側)，藉由導電性材料(例如鋁)來使一對的繞拉電極36，37圖案化。一對的繞拉電極36，37是被圖案化成電性連接一對的貫通電極32，33之中，一方的貫通電極32與壓電振動片4的一方的安裝電極16，且電性連接另一方的貫通電極33與壓電振動片4的另一方的安裝電極17。
又，如圖2及圖4所示，本實施形態的壓電振動子1是具備吸氣材34，其係以能夠收容於空腔C內的方式形成於基底基板2。吸氣材34是藉由雷射照射來活化而吸附周圍的氣體者，例如可使用鋁(Al)或鈦(Ti)、鋯(Zr)、鉻(Cr)等的金屬、或該等的合金等來形成。
吸氣材34是配置於可從壓電振動子1的外部來雷射照射的位置。另外，因為蓋體基板3的後述凹部3a的底面是非研磨面(磨砂玻璃狀)，所以無法從蓋體基板3的外側(從壓電振動子1的上面側)雷射照射。因此，從基底基板2的外側(從壓電振動子1的下面側)雷射照射。於是，由基底基板2的法線方向來看，在與外部電極38，39不重疊的位置配置吸氣材34。
而且，在本實施形態，吸氣材34是由基底基板2的法線方向來看，在與配重金屬膜21不重疊的位置配置吸氣材34。另外，就圖示的例子而言，是由基底基板2的法線方向來看，在壓電振動片4的寬度方向的一對的振動腕部10，11的兩外側分別配置吸氣材34。
如圖1、圖3及圖4所示，蓋體基板3是與基底基板2同樣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，以可對導線基板32重疊的大小來形成板狀。而且，在接合基底基板2的接合面側形成有容納壓電振動片4的矩形狀的凹部3a。此凹部3a是在兩基板2、3重疊時，形成收容壓電振動片4的空腔C之空腔用的凹部。而且，蓋體基板3是在使此凹部3a對向於基底基板2側的狀態下對基底基板2陽極接合。
又，如圖1～圖4所示，本實施形態的壓電振動子1是具備接合膜35，其係於蓋體基板3中，朝基底基板2側的面全面形成，以和基底基板2接觸的部分來接合兩基板2，3。如圖2及圖3所示，本實施形態的接合膜35是形成於凹部3a的全面、及於蓋體基板2的接合面中連接凹部3a的外周緣全周的周緣部等的各全域，該等之中形成於接合面的周緣部的部分會被接合於基底基板3。
而且，在本實施形態，接合膜35是以能夠藉由雷射照射來活化而吸附周圍的氣體之材料所形成。又，接合膜35是以可陽極接合兩基板2，3的材料所形成。如此的接合膜35的材料，例如可採用鋁等。
並且，吸氣材34與接合膜35是以相異的材料所形成。在本實施形態，例如吸氣材34是以吸氣下有效地使空腔C內的真空度提升的材料(例如鉻等)所形成，接合膜35是以牢固地接合基底基板2與蓋體基板3的材料(例如鋁等)所形成。
為了使如此構成的壓電振動子1作動，對形成於基底基板2的外部電極38，39施加預定的驅動電壓。藉此，可對壓電振動片4之第1激發電極13及第2激發電極14所構成的激發電極15施加電壓，可使一對的振動腕部10、11以預定的頻率來振動於接近‧離間的方向。然後，利用此一對的振動腕部10、11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。
其次，如圖8所示，說明有關對以上所示的未完成品之壓電振動子1進行後述的壓電振動子的製造方法之吸氣工程，使空腔C內的真空度提升之完成品的壓電振動子70。
在此壓電振動子70的吸氣材34及接合膜35是分別形成有同時被雷射照射的第1雷射照射傷痕71。在本實施形態，第1雷射照射傷痕71是分別在吸氣材34及接合膜35，於基底基板2的法線方向對向的位置形成複數個。
另外，此第1雷射照射傷痕71是對吸氣材34(或接合膜35)照射雷射，吸氣材34(或接合膜35)蒸發而被除去下形成。例如，若對吸氣材34(或接合膜35)的-一點照射雷射(點照射)，雷射照射傷痕71會形成狀。又，若一邊掃描雷射，一邊以短距離間隔來重複點照射，則雷射照射傷痕71會形成溝狀。
(壓電振動子的製造方法)
其次，參照圖9及圖10來說明有關前述的壓電振動子1。另外，圖10所示的點線M是圖示在之後進行的切斷工程切斷的切斷線。本實施形態是在基底基板用晶圓(基底基板)40與蓋體基板用晶圓(蓋體基板)50之間配置複數的壓電振動片4，而一次製造複數的壓電振動子1，70。
首先，進行壓電振動片製作工程，製作圖5～圖7所示的壓電振動片4(S10)。並且，在製作壓電振動片4後，進行共振頻率的粗調。此是對配重金屬膜21的粗調膜21a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安裝後進行。對於此會在往後說明。
其次，如圖10所示，進行第1晶圓製作工程(S20)，其係將之後形成蓋體基板的蓋體基板用晶圓50製作至即將進行陽極接合之前的狀態。
此工程是首先，將鈉鈣玻璃研磨加工至預定的厚度而洗淨後，形成藉由蝕刻等來除去最表面的加工變質層之圓板狀的蓋體基板用晶圓50(S21)。其次，進行凹部形成工程(S22)，其係於蓋體基板用晶圓50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3a。其次，進行接合膜形成工程(S23)，其係使藉由雷射照射來活化而吸附周圍的氣體且可陽極接合的材料(例如鋁)在蓋體基板用晶圓50的接合面側的全域圖案化。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的基底基板用晶圓40製作至即將進行陽極接合之前的狀態。
此工程是首先，將鈉鈣玻璃研磨加工至預定的厚度而洗淨後，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40(S31)。其次，進行貫通電極形成工程(S32)，其係於基底基板用晶圓40形成複數個一對的貫通電極32、33。
其次，如圖4所示，進行繞拉電極形成工程(S37)，其係於基底基板用晶圓40的上面使導電性材料圖案化，而形成繞拉電極36，37，且進行形成吸氣材34的吸氣材形成工程(S38)。另外，該等的繞拉電極形成工程(S37)及吸氣材形成工程(S38)是哪個工程先進行皆可，而且以同一材料來形成繞拉電極36，37及吸氣材34時，亦可同時進行。
在此時間點，完成第2晶圓製作工程。
其次，進行將製作後的複數個壓電振動片4分別經由繞拉電極36、37來接合於基底基板用晶圓40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4的基部12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4推擠至凸塊B。藉此，壓電振動片4會被凸塊B機械性地支持，而形成從基底基板用晶圓40的上面浮起的狀態，且安裝電極16、17與繞拉電極36、37會形成電性連接的狀態。
在壓電振動片4的安裝終了後，如圖10所示，進行對基底基板用晶圓40疊合蓋體基板用晶圓50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40、50對準於正確的位置。藉此，所被安裝的壓電振動片4會形成被收容於兩晶圓40、50之間所形成的空腔C內的狀態。
疊合工程後，進行接合工程(S60)，其係將疊合的2片晶圓40、50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50之間施加預定的電壓。於是，在接合膜35與蓋體基板用晶圓50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4密封於空腔C內，可取得基底基板用晶圓40與蓋體基板用晶圓50接合之晶圓體60。
然後，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40的下面將導電性材料圖案化，而形成複數個一對的外部電極38、39。藉由此工程，形成一彼此連結複數的壓電振動子1而成的晶圓體60，可從外部電極38，39經由貫通電極32，33來使密封於空腔C內的壓電振動片4作動。
其次，進行吸氣工程(S72)，其係至少對接合膜35照射雷射來使接合膜35活化。雷射可採用與下述的微調工程同樣的YAG雷射等。如上述般，因為從蓋體基板用晶圓50的外側是無法雷射照射，所以從基底基板用晶圓40的外側進行雷射照射。一旦接合膜35(例如Al)藉由雷射照射而蒸發，則會吸收空腔C內的氧而生成金屬氧化物(例如Al2O3)。藉此，空腔C內的氧會被消耗，所以可使真空度提高到一定位準以上。在此，所謂一定位準是意指就算再使真空度更提高，串聯共振電阻值也不會有大的變動之狀態。藉此，可確保適當的串聯共振電阻值。
在本實施形態，吸氣工程是具備：同時雷射照射吸氣材34及接合膜35的第1吸氣工程(S74)。
此工程是從基底基板用晶圓40的外側沿著此基底基板用晶圓40的法線方向來雷射照射吸氣材34及接合膜35。另外，此時，亦可對形成於基底基板用晶圓40的下面之一對的外部電極38，39施加電壓來使壓電振動片4振動，一邊計測串聯共振電阻值，一邊進行。
而且，在本實施形態的吸氣工程是至被判定確保適當的串聯共振電阻值為止，亦即空腔C內的真空度提高至一定位準以上為止，重複進行第1吸氣工程。另外，串聯共振電阻值的判定，例如可根據所計測的串聯共振電阻值來進行，或根據分別在吸氣材34及接合膜35中所被雷射照射的領域大小來進行。
藉此，分別在吸氣材34及接合膜35形成有第1雷射照射傷痕71的壓電振動子70會在連結成晶圓狀的狀態下形成。
其次，進行微調工程(S80)，其係微調被密封於空腔C內的各個壓電振動片4的頻率，而收於預定的範圍內(S80)。具體而言，是對形成於基底基板用晶圓40的下面之一對的外部電極38，39施加電壓來使壓電振動片4振動。然後，一邊計測頻率，一邊從基底基板用晶圓40的外部來照射雷射，使配重金屬膜21的微調膜21b蒸發而進行微調。一旦將微調膜21b微調，則一對的振動腕部10、11的前端側的重量會減少，因此壓電振動片4的頻率會增加。藉此，壓電振動片4的頻率會微調成收於標稱頻率的預定範圍內。
頻率的微調工程終了後，進行切斷工程(S90)，其係沿著切斷線M來切斷圖10所示的晶圓體60而小片化。其結果，可一次製造複數個圖8所示的2層構造式表面安裝型的壓電振動子70，其係於彼此被陽極接合的基底基板2與蓋體基板3之間所形成的空腔C內密封壓電振動片4。
另外，即使是在進行切斷工程(S90)而小片化成各個的壓電振動子70之後，進行吸氣工程(S72)及微調工程(S80)的工程順序也無妨。但，如上述般，先進行吸氣工程(S72)及微調工程(S80)之下，因為可在晶圓體60的狀態下進行吸氣及微調，所以可更有效率地製造複數的壓電振動子70。因此，可謀求總生成能力的提升，所以較理想。
然後，進行壓電振動片4的電氣特性檢查(S100)。亦即，測定檢查壓電振動片4的共振頻率、共振電阻值、驅動位準特性(共振頻率及共振電阻值的激勵電力依存性)等。並且，一併檢查絕緣電阻特性等。然後，最後進行壓電振動子70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70的製造。
如以上說明，若根據本實施形態的壓電振動子1，亦即未完成品的壓電振動子1，則因為是以接合膜35可藉由雷射照射來活化而吸附周圍的氣體之材料所形成，所以在雷射照射接合膜35中位於空腔C內的部分來使活化下，可將空腔C內的氣體予以吸附吸氣而使空腔C內的真空度提高。因此，不僅吸氣材34，還可藉由雷射照射接合膜35來吸氣，相較於只將吸氣材34吸氣時，可確保空腔C內的真空度。
並且，可不擴大基底基板2的吸氣材34的形成領域來使如此的作用效果奏效。而且，只要在蓋體基板3中朝基底基板2側的全面形成接合膜35即可，因此與例如將只為了吸氣而使用的其他吸氣材形成於蓋體基板3時，可效率佳地製造該壓電振動子1。
並且，吸氣材34與接合膜35是以相異的材料所形成，而且在本實施形態，吸氣材34是採用吸氣下使空腔C內的真空度有效地提高之材料(例如鉻等)，接合膜是採用牢固地接合基底基板2與蓋體基板3的材料(例如鋁等)，因此可一面藉由接合膜35的接合來確保空腔C的密閉狀態，一面藉由吸氣來使空腔C內的真空度有效地提高。
又，若根據本實施形態的壓電振動子的製造方法，則由於在第1吸氣工程時，同時雷射照射吸氣材34及接合膜35，因此可藉由一次的雷射照射來達成2重的吸氣效果。所以，可確保空腔C內的真空度的同時，效率佳地進行吸氣。
又，若根據本實施形態的壓電振動子70，亦即完成品的壓電振動子70，則由於可確保空腔C內的真空度，因此能夠使串聯共振電阻值下降至適當的值，可抑制不良品的發生，使良品率提升。
(第2實施形態)
其次，參照圖11來說明本發明的第2實施形態的壓電振動子。
另外，在此第2實施形態中，針對與第1實施形態的構成要素同一部分附上同一符號，省略其說明，只說明有關相異的點。
本實施形態的壓電振動子80是在空腔C內的接合膜35，由基底基板2的法線方向來看不與吸氣材34重疊的位置形成有第2雷射照射傷痕81。
就圖示的例子而言，第2雷射照射傷痕81是與第1雷射照射傷痕71的其中一部分接近或連續形成。而且，第2雷射照射傷痕81是由基底基板2的法線方向來看形成於不與壓電振動片4、貫通電極32，33、繞拉電極36，37、及外部電極38，39重疊的位置。
另外，第2雷射照射傷痕81是與形成於接合膜35的第1雷射照射傷痕71同樣，藉由對接合膜35照射雷射，而蒸發除去接合膜35來形成。
其次，將本實施形態的壓電振動子80的製造方法顯示於圖11的流程圖。以下參照此流程圖來說明有關本實施形態的吸氣工程(S76)。吸氣工程是具備：前述的第1吸氣工程(S74)、及第2吸氣工程(S78)，其係雷射照射空腔C內的接合膜中，由基底基板2的法線方向來看不與吸氣材34重疊的位置。
詳細說明有關此吸氣工程(S76)，首先進行第1吸氣工程(S74)。此第1吸氣工程是首先雷射照射吸氣材34及接合膜35的一定範圍，而形成第1雷射照射傷痕71之後，在一對的外部電極38，39施加電壓，而使壓電振動片4振動，計測串聯共振電阻值。然後，算出所計測的串聯共振電阻值與適當的串聯共振電阻值的差異。
其次，根據所計測的串聯共振電阻值與適當的串聯共振電阻值的差異大小，亦即空腔C內的現狀的真空度與適當的真空度(一定位準的真空度)的差異，來重複進行第1吸氣工程(S74)，或進行第2吸氣工程(S78)，或進行終了吸氣工程(S76)之判定。
在此，第2吸氣工程(S78)是雷射照射空腔C內的接合膜中，由基底基板2的法線方向來看不與吸氣材34重疊的位置，而形成第2雷射照射傷痕81，所以僅接合膜35被吸氣，因此相較於第1吸氣工程，可使空腔C內的真空度小幅度提高。
因此，此時，根據所計測的串聯共振電阻值與適當的串聯共振電阻值的差異大小來如以下所示般進行判定。亦即，當差異的大小為不需要使空腔C內的真空度提高的程度時，終了吸氣工程(S76)。又，當差異的大小為需要藉由進行第2吸氣工程來提高的程度，使空腔C內的真空度提高的程度時，進行第2吸氣工程(S78)。除此以外時，進行第1吸氣工程(S74)。
另外，在進行第2吸氣工程時，是至適當的串聯共振電阻值被確保為止重複進行。此時，亦可雷射照射吸氣材34中，與進行第1吸氣工程而形成的第1雷射照射傷痕71的其中一部分接近或連續的位置。又，此時亦可雷射照射由基底基板2的法線方向來看不與壓電振動片4、繞拉電極36，37、外部電極38，39重疊的位置。
如以上說明，若根據本實施形態的壓電振動子的製造方法，則可根據具有與空腔C內的真空度相關關係的串聯共振電阻值來進行第1吸氣工程或第2吸氣工程，藉此微調使空腔C內的真空度提高的程度，進而能夠高精度地調整真空度。
又，如圖13所示的壓電振動子90那樣，即便在第1吸氣工程中雷射照射吸氣材34的全域時，還是可進行第2吸氣工程來將接合膜35吸氣而使空腔C內的真空度更提高。
另外，本實施形態是一邊計測串聯共振電阻值，一邊進行第1吸氣工程，根據所計測的串聯共振電阻值與適當的串聯共振電阻值的差異來判定其次進行的工程，但並非限於此。例如，亦可根據分別在吸氣材34及接合膜35所雷射照射的領域大小來判定。
又，本實施形態，第2雷射照射傷痕81是與第1雷射照射傷痕71的其中一部分接近或連續形成者，但亦可為不連續。又，第2雷射照射傷痕81是由基底基板2的法線方向來看形成於不與壓電振動片4、繞拉電極36，37、外部電極38，39重疊的位置，但亦可為重疊。
(振盪器)
其次，一邊參照圖14一邊說明有關本發明的振盪器之一實施形態。
另外，在以下所示的各實施形態是顯示使用第1實施形態的壓電振動子70作為壓電振動子的情況，但使用第2實施形態的壓電振動子80，90也可實現同樣的作用效果。
本實施形態的振盪器100，如圖14所示，以壓電振動子70作為電性連接至積體電路101的振盪子來構成者。此振盪器100是具備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，在此積體電路101的附近安裝有壓電振動子70。該等電子零件102、積體電路101及壓電振動子70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70施加電壓，則該壓電振動子70內的壓電振動片4會振動。此振動是根據壓電振動片4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70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。
而且，本實施形態因為具備良品率提升的壓電振動子70，所以可降低振盪器100的成本。
(電子機器)
其次，參照圖15來說明有關本發明的電子機器之一實施形態。另外，電子機器是以具有上述壓電振動子70的攜帶式資訊機器110為例進行說明。
首先，本實施形態的攜帶式資訊機器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，說明有關本實施形態的攜帶型資訊機器110的構成。如圖15所示，此攜帶型資訊機器110是具備：壓電振動子70、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。在此電源部111是並聯有：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70。若對壓電振動子70施加電壓，則壓電振動片4會振動，該振動會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，檢測該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。
而且，本實施形態因為具備良品率提升的壓電振動子70，所以可降低攜帶型資訊機器110的成本。
(電波時鐘)
其次，參照圖16來說明有關本發明的電波時鐘之一實施形態。
如圖16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70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、及在電離層與地表一面反射一面傳播的性質，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70的濾波器部131予以濾波、同調。
本實施形態的壓電振動子70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(壓電振動片)138、139。
此外，被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，使用CPU136來予以計數。在CPU136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70。
而且，本實施形態因為具備良品率提升的壓電振動子70，所以可降低電波時鐘130的成本。
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，上述各實施形態是舉一在振動腕部10、11的兩面形成有溝部18之附溝的壓電振動片4為例來說明壓電振動片4的一例，但即使是無溝部18的型態的壓電振動片也無妨。但，藉由形成溝部18，在使預定的電壓施加於一對的激發電極15時，可提高一對的激發電極15間的電場效率，因此可更抑制振動損失而使振動特性更為提升。亦即，可更降低CI值(Crystal Impedance)，進而能夠謀求壓電振動片4的更高性能化。基於此點，較理想是形成溝部18。
又，上述實施形態是經由接合膜35來陽極接合基底基板2與蓋體基板3，但並非限於陽極接合。可是藉由陽極接合，可牢固地接合兩基板2、3，因此較為理想。
又，上述實施形態是凸塊接合壓電振動片4，但並非限於凸塊接合者。例如，即使是藉由導電性黏合劑來接合壓電振動片4也無妨。但藉由凸塊接合，可使壓電振動片4從基底基板2的上面浮起，可自然保持振動所必要的最低限度的振動間隙。因此，凸塊接合較為理想。
又，上述實施形態是吸氣材34與接合膜35為相異的材料所形成，但亦可使用同一材料來形成兩者。而且，在以相異的材料來形成吸氣材34與接合膜35時，例如可使用能藉由雷射照射來活化而吸附相異的周圍氣體之材料(例如吸氣材34為鋯等，接合膜35為鋁等)來分別形成吸氣材34及接合膜35。
其他，在不脫離本發明的主旨範圍，可適當將上述實施形態的構成要素置換成周知的構成要素，且亦可適當組合上述的變形例。
C．．．空腔
1、70、80、90．．．壓電振動子
2．．．基底基板
3‧‧‧蓋體基板
4‧‧‧壓電振動片
34‧‧‧吸氣材
35‧‧‧接合膜
40‧‧‧基底基板用晶圓(基底基板)
50‧‧‧蓋體基板用晶圓(蓋體基板)
71‧‧‧第1雷射照射傷痕
81‧‧‧第2雷射照射傷痕
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‧‧‧電子機器的計時部
130‧‧‧電波時鐘
131‧‧‧電波時鐘的濾波器部
圖1是第1實施形態的壓電振動子的外觀立體圖。
圖2是圖1所示的壓電振動子的內部構成圖。
圖3是沿著圖2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平面圖。
圖6是圖5所示的壓電振動片的底面圖。
圖7是圖5的B-B線的剖面圖。
圖8是將圖1～圖4所示的壓電振動子吸氣後的內部構成圖。
圖9是圖8所示的壓電振動子的製造方法的流程圖。
圖10是在空腔內收容壓電振動片的狀態下陽極接合基底基板用晶圓與蓋體基板用晶圓的晶圓體的分解立體圖。
圖11是第2實施形態的壓電振動子的內部構成圖。
圖12是圖11所示的壓電振動子的製造方法的流程圖。
圖13是第2實施形態的壓電振動子的變形例的內部構成圖。
圖14是振盪器的概略構成圖。
圖15是電子機器的方塊圖。
圖16是電波時鐘的方塊圖。
圖17是卸下以往的壓電振動子的蓋體基板的狀態平面圖。
圖18是圖17的C-C線的剖面圖。
1．．．壓電振動子
2．．．基底基板
3．．．蓋體基板
3a．．．凹部
9．．．封裝
30、31．．．貫通孔
32、33．．．貫通電極
34．．．吸氣材
35．．．接合膜
36、37．．．繞拉電極
38、39．．．外部電極
B．．．凸塊
C．．．空腔
4．．．壓電振動片

Claims (8)

  1. 一種壓電振動子，其特徵係具備：基底基板及蓋體基板，其係以能夠在其間形成空腔的方式重疊；壓電振動片，其係收容於前述空腔內，且被接合於前述基底基板側；吸氣材，其係以能夠收容於前述空腔內的方式形成於前述基底基板；及接合膜，其係於前述蓋體基板中朝前述基底基板側的面全面形成，且以和前述基底基板接觸的部分來接合兩基板，前述接合膜係以能藉由雷射照射來活化而吸附周圍的氣體之材料所形成，在前述吸氣材及前述接合膜中，分別在對向的位置形成有第1雷射照射傷痕。
  2. 如申請專利範圍第1項之壓電振動子，其中，在前述空腔內的接合膜中，在由前述基底基板的法線方向來看不與前述吸氣材重疊的位置係形成有第2雷射照射傷痕。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之壓電振動子，其中，前述吸氣材與前述接合膜係以相異的材料所形成。
  4. 一種壓電振動子的製造方法，該壓電振動子係具備：基底基板及蓋體基板，其係以能夠在其間形成空腔的方式重疊； 壓電振動片，其係收容於前述空腔內，且被接合於前述基底基板側；吸氣材，其係以能夠收容於前述空腔內的方式形成於前述基底基板；及接合膜，其係於前述蓋體基板中朝前述基底基板側的面全面形成，且在與前述基底基板接觸的部分接合兩基板，其特徵為：前述接合膜係以能藉由雷射照射來活化而吸附周圍的氣體之材料所形成，具備：分別在對向的位置，對於前述吸氣材及前述接合膜照射雷射的第1吸氣工程。
  5. 如申請專利範圍第4項之壓電振動子的製造方法，其中，具備第2吸氣工程，其係雷射照射前述空腔內的接合膜中，由前述基底基板的法線方向來看不與前述吸氣材重疊的位置。
  6. 一種振盪器，其特徵係如申請專利範圍第1~3項中的任一項所記載之壓電振動子會作為振盪子來電性連接至積體電路。
  7. 一種電子機器，其特徵係如申請專利範圍第1~3項中的任一項所記載之壓電振動子會被電性連接至計時部。
  8. 一種電波時鐘，其特徵係如申請專利範圍第1~3項中的任一項所記載之壓電振動子會被電性連接至濾波器 部。
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