TWI535205B - Piezoelectric vibrator, oscillator, electronic equipment and radio frequency meter - Google Patents
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Description
該發明係關於壓電振動子、振盪器、電子機器及電波時計。
近年來，在行動電話或行動資訊終端機器，使用利用水晶等之壓電振動子以當作時刻源或控制訊號之時序源、基準訊號源。該種壓電振動子被提供的有各式各樣，但所知的有將所謂的音叉型之壓電振動片封入至封裝體之壓電振動子。
音叉型之壓電振動片係薄板狀之水晶片，其係具有排列配置在寬方向之一對振動腕部，和一體性固定一對振動腕部之長邊方向之基端側的基部。在壓電振動片之各振動腕部之上面及下面之雙方，各隔著特定間隙而形成一對勵振電極。再者，在基部之上面以及下面之雙方，各形成有一對安裝電極，經一對引出電極而與一對勵振電極電性連接。另外，在封裝體內之內部電極上形成有由金等所構成之凸塊。
然後，藉由壓電振動片之安裝電極被安裝在封裝體之內部電極，形成有壓電振動子。具體而言，將壓電振動片之安裝電極按壓至內部電極上之凸塊，藉由施予超音波振動，依據使安裝電極和凸塊超音波接合的所謂覆晶接合法將壓電振動片安裝在封裝體內。
然而，於藉由上述之覆晶接合法將壓電振動片安裝於封裝體內之時，當被接合之凸塊之個數少時，壓電振動片之安裝強度則不足。然後，於對壓電振動子施加衝擊荷重之時，則有壓電振動片從封裝體之安裝面脫落，振盪停止等之不良情形之虞。為了迴避如此之不良情形，考慮增加凸塊之個數而提高壓電振動片之安裝強度。
在此，於專利文獻1記載有在封裝體內之一對連接電極(相當於本發明之引繞電極)上，沿著壓電振動片之長邊方向而各形成兩個凸塊，接合各凸塊和凸點電極(相當於本發明之主安裝電極)之主旨。在專利文獻1中，因使用四個凸塊在封裝體安裝壓電振動片，故即使在壓電振動子施加衝擊荷重，亦可以使施加於壓電振動片之接合部之衝擊荷重所產生之應力分散於多數凸塊。因此，可以提升壓電振動片之安裝強度。
[專利文獻1]日本特開2007-96899號公報
[非專利文獻1]電氣資訊通信學會論文誌A 1989年11月，Vol.J72-A No.11.PP1736
但是，在其一方，專利文獻1之壓電振動片因藉由多數凸塊而穩固地安裝於封裝體，故於使壓電振動片動作之時，有壓電振動片之振動經多數之凸塊而洩漏至外部的所謂漏振之虞。當產生漏振時，因壓電振動片之振動能洩漏至外部，故有壓電振動子之能量效率變差之虞。再者，於將產生漏振之壓電振動子安裝於電子機器等之基板之時，由於焊錫量等之安裝狀態之固體偏差，壓電振動子之拘束程度不同，故壓電振動子之振動特性有產生偏差之虞。
在此，本發明之課題係提供可以確保壓電振動片之安裝強度，並可抑制漏振之壓電振動子，和使用該壓電振動子之振盪器、電子機器以及電波時計。
為了解決上述課題，本發明之壓電振動子，具備：壓電振動片，其具備有排列配置在寬方向之一對振動腕部，和一體性固定上述一對振動腕部之長邊方向之基端側的基部；封裝體，其係收容上述壓電振動片；和凸塊，其係將上述壓電振動片之上述基部安裝於上述封裝體，其特徵為：上述凸塊具有：多數之主凸塊，其係排列在上述基部之上述寬方向而接合於上述基部；和輔助凸塊，其係在上述基部之上述寬方向配置在兩端之上述主凸塊之間的區域，而且在上述基部之上述長邊方向於上述主凸塊和上述振動腕部之基端部之間之區域，被接合於上述基部。
若藉由本發明，因藉由多數主凸塊及輔助凸塊將壓電
振動片之基部接合於封裝體，故可以提升壓電振動片之安裝強度。再者，輔助凸塊係在基部之寬方向被配置在兩端之主凸塊之間之區域，並且在基部之長邊方向於主凸塊和振動腕部之基端部之間之區域，被接合於上述基部。該區域係被記載在非專利文獻1之振動之節點之附近，壓電振動片之振動小。如此一來，因在振動小之振動之節點附近之區域，將輔助凸塊接合於基部，故壓電振動片之振動難以經輔助凸塊而洩漏至外部。依此，可以抑制壓電振動子之漏振。因此，可以確保壓電振動片之安裝強度，並抑制壓電振動子之漏振。
再者，上述輔助凸塊係以配置在上述基部之上述寬方向之略中央為佳。
若藉由本發明時，因輔助凸塊被配置在基部之寬方向之略中央，故在更接近於振動之節點之位置配置有輔助凸塊。因此，可以確保壓電振動片之安裝強度，並抑制壓電振動子之漏振。
再者，上述輔助凸塊係從上述基部之前端朝向上述基端側，而被配置在僅離相當於上述振動腕部之腕寬之大略一半的距離的位置上。
如同非專利文獻1記載般，從基部之前端朝向基端側僅離相當於振動腕部之腕寬之一半的距離之位置係相當於壓電振動片之振動之節點。若藉由本發明時，因在振動之節點配置輔助凸塊，故壓電振動片之振動難以經輔助凸塊而洩漏至外部。因此，可以確保壓電振動片之安裝強度，
並更抑制壓電振動子之漏振。
再者，在上述基部之上述寬方向之側面形成凹部，上述凹部係以在上述長邊方向配置在上述主凸塊和上述輔助凸塊之間為佳。
若藉由本發明時，藉由基部之寬方向之側面形成凹部，振動腕部之振動難以傳到基端側。再者，凹部因在長邊方向配置在主凸塊和輔助凸塊之間，故壓電振動片之振動難以傳達至主凸塊。其結果，壓電振動片之振動難以經主凸塊而洩漏至外部。因此，可以確保壓電振動片之安裝強度，並更抑制壓電振動子之漏振。
本發明之振盪器係上述本發明之壓電振動子作為振盪件而電性連接於積體電路。
本發明之電子機器係上述本發明之壓電振動子電性連接於計時部。
本發明之電波時計係上述壓電振動子電性連接於過濾器部。
若藉由本發明所涉及之振盪器、電子機器及電波時計時，因具備有可確保壓電振動片之安裝強度，並抑制漏振之壓電振動子，故可以提供信賴性優良性能良好之振盪器、電子機器及電波時計。
若藉由本發明，因藉由多數主凸塊及輔助凸塊將壓電振動片之基部接合於封裝體，故可以提升壓電振動片之安
裝強度。再者，輔助凸塊係在基部之寬方向被配置在兩端之主凸塊之間之區域，並且在基部之長邊方向於主凸塊和振動腕部之基端部之間之區域，被接合於上述基部。該區域係被記載在非專利文獻1之振動之節點之附近，壓電振動片之振動小。如此一來，因在振動小之振動之節點附近之區域，將輔助凸塊接合於基部，故壓電振動片之振動難以經輔助凸塊而洩漏至外部。依此，可以抑制壓電振動子之漏振。因此，可以確保壓電振動片之安裝強度，並抑制壓電振動子之漏振。
以下，參照圖面說明與本發明之實施型態有關之壓電振動子及壓電振動片。
並且，在以下之說明中，將基座基板中與頂蓋基板接合之接合面設為上面U，將其相反面設為下面L。
再者，將壓電振動子之長邊方向設為長邊方向X，將振動腕部之基端側設為+X方向，將振動腕部之前端側設為-X方向而予以說明。再者，將壓電振動片之寬方向設為寬方向W而予以說明。
第1圖為本實施型態中之壓電振動子之外觀斜視圖。
第2圖為壓電振動子之內部構成圖，取下以往頂蓋基板之狀態的俯視圖。
第3圖為第2圖之A-A線中之剖面圖。
第4圖為第1圖所示之壓電振動子之分解斜視圖。並
且，在第4圖中，為了容易觀看圖面，省略後述之勵振電極15、引出電極19、20、主安裝電極16、17、輔助安裝電極25及配置金屬膜21之圖示。
如從第1圖至第4圖所示般，本實施型態之壓電振動子1係表面安裝型之壓電振動子1，其具備有經接合膜35而陽極接合基座基板2及頂蓋基板3之封裝體9，和被收納在封裝體9之空腔C之壓電振動片4。
第5圖為壓電振動片之俯視圖。
第6圖為壓電振動片之底面圖。
第7圖為第5圖之B-B線中之剖面圖。
並且，在第5圖至第7圖中，將壓電振動片4之安裝面設為下面Q，並將其相反面設為上面P。
以下，針對壓電振動片4參照圖面予以說明。
如第5圖至第7圖所示般，壓電振動片4為由水晶、鉭酸鋰或鈮酸鋰等之壓電材料所形成之音叉型之振動片，於施加特定電壓時振動。
如第5圖及第6圖所示般，本實施型態之壓電振動片4具備排列配置在寬方向W之一對振動腕部10、11，和一體固定一對振動腕部10、11之長邊方向X之基端側的基部12。再者，被形成在一對動腕部10、11之外表面上而使一對振動腕部10、11振動之由第1勵振電極13及第2勵振電極14所構成之勵振電極15。
在一對振動部10、11之上面P及下面Q之雙方，沿著長邊方向X以定幅形成縱長之一對溝部18。該溝部18係形成在從振動腕部10、11之基端側越過中間部之範圍上。依此，一對振動腕部10、11各如第7圖所示般，B-B線中剖面形狀成為H型。
一對之勵振電極13、14係如第5圖及第6圖所示般，被形成在一對振動腕部10、11之上面P及下面Q之雙方。一對之勵振電極13、14係於施加電壓之時，以特定共振頻率使一對振動腕部10、11振動成接近或離開之方向之電極。一對勵振電極13、14係在各電性分開之狀態下被圖案製作而形成在一對振動腕部10、11之表面。具體而言，如第7圖所示般，一方之勵振電極13主要形成在一方之振動腕部10之溝部18內，和另一方之振動腕部11之側面上，另一方之勵振電極14主要形成在一方之振動腕部10之側面上和另一方之振動腕部11之溝部18內。
再者，在一對振動腕部10、11之前端部，如第5圖及第6圖所示般，以本身之振動狀態在特定頻率之範圍內予以振動之方式形成有用以執行調整(頻率調整)之由粗調膜21a及微調膜21b所構成之配重金屬膜21。藉由利用該配重金屬膜21進行頻率調整，則可以將一對振動腕部10、11之頻率限制在裝置之額定頻率的範圍內。
基部12係如第5圖及第6圖所示般，與振動腕部10、11鄰接，支撐振動腕部10、11之基端部。在基部12之寬方向W之兩側面43、44形成有一對凹部41、42。在本實施型態中，夾著凹部41、42而在+X方向之基部12之寬度係被形成較夾著凹部41、42而在-X方向之基部12之寬度寬。
凹部41、42係於將壓電振動片4安裝於基座基板之時，以在長邊方向X配置於主凸塊和輔助凸塊之間之方式，形成在主安裝電極16、17和輔助安裝電極25之間。凹部41、42之深度係在+X方向之基部12形成與振動腕部10、11之腕寬W1同等，凹部41、42之底面係沿著中心軸O而形成略平行。再者，凹部41、42係從壓電振動片4之上面P涵蓋下面Q而貫通厚度方向。如此一來，藉由邊將+X方向之基部12之寬度形成寬幅，邊形成凹部41、42，可以確保基部12之強度。並且，壓動振動片4之振動因較凹部41、42難傳達至+X方向，故壓電振動片4之振動較凹部41、42難以傳達至位於+X方向之主凸塊B1。依此，可以抑制壓電振動子之漏振。
在基部12之上面P及下面Q之雙方，形成有一對主安裝電極16、17及一對引出電極19、20。主安裝電極16、17係經引出電極19、20而各電性連接於勵振電極13、14。因此，經一對主安裝電極16、17及一對引出電極19
、20而對一對勵振電極13、14施加電壓。並且，在基部12之上面P及下面Q之雙方，除主安裝電極16、17及引出電極19、20之外，還形成有輔助安裝電極25。在上面P及下面Q之雙方，形成主安裝電極16、17及輔助安裝電極25，依此因於安裝時不需要區別壓電振動片4之表背面，故可以防止壓電振動片4之錯誤安裝。並且，本實施型態之輔助安裝電極25雖然以俯視觀看形成略矩形狀，但是形成為圓形狀亦可。
主安裝電極16、17及輔助安裝電極25係藉由以形成鉻(Cr)以當作底層，並在其上方以形成金(Au)以當作頂層而形成。藉由將主安裝電極16、17及輔助安裝電極25設為相同構造，可以同時形成主安裝電極16、17以及輔助安裝電極25。並且，在後述安裝工程中，可以與將主安裝電極16、17接合於主凸塊相同之條件，將輔助安裝電極25接合於輔助凸塊。
如第6圖所示般，輔助安裝電極25係在長邊方向X形成在主安裝電極16、17和振動腕部10、11之基端部之間，在寬方向W形成在主安裝電極16、17間。
在此，如非專利文獻1所記載般，壓電振動片4之振動之節點G係在壓電振動片4之長邊方向X中，從基部12之前端朝向基端側存在於僅離相當於振動腕部10、11之腕寬W1之1/2的距離之位置上。再者，壓電振動片4之振動之節點G係在壓電振動片4之寬方向W，存在於略中央之位置。
輔助安裝電極25係被配置成含有上述振動之節點G。依此，因在振動小之振動之節點G附近之區域，將輔助凸塊接合於基部12，故壓電振動片4之振動難以經輔助凸塊而洩漏至外部。並且，在本實施型態中，以輔助安裝電極25之中心及上述振動之節點G一致之方式，配置輔助安裝電極25。因振動之節點G不振動，故使輔助安裝電極25之中心與振動之節點G一致而接合輔助凸塊，依此壓電振動片4之振動更不會洩漏至外部。因此，可以確保壓電振動片4之安裝強度，並更抑制壓電振動子之漏振。
本實施型態之輔助安裝電極25係在形成在基部12之主安裝電極16、17及引出電極19、20電性分開之狀態下被形成。依此，防止電極間之短路。在此，輔助安裝電極25因不與後述之壓電振動子之外部電極電性連接，故不從外部電極供給電力至輔助安裝電極25。因此，於僅一方之主安裝電極和輔助安裝電極25電性連接之時，則不會產生電極間之短路。因此，例如可以連接輔助安裝電極25和鄰接於輔助安裝電極25之一方之引出電極而形成。依此，輔助安裝電極25之周邊不需要以窄小間隔來形成電極。
如第1圖、第3圖及第4圖所示般，頂蓋基板3為玻璃材料，例如由鈉鈣玻璃所構成之可陽極接合之基板，形
成略板狀。在頂蓋基板3中之基座基板2之接合面側，形成有收容壓電動片4之空腔用凹部3a。該空腔用凹部3a係於重疊兩基板2、3之時，成為收容壓電振動片4之空腔C。
基座基板2係由玻璃材料，例如鈉鈣玻璃所構成之基板，如第1圖至第4圖所示般，以與頂蓋基板3同等之外形形成略板狀。再者，在該基座基板2形成有在厚度方向貫通基座基板2之一對貫通孔30、31和一對貫通電極32、33。
如第2圖及第3圖所示般，貫通孔30、31係被形成於形成壓電振動子1之時收納在空腔C內。當更詳細說明時，本實施型態之貫穿孔30、31係在對應於在後述安裝工程中被安裝之壓電振動片4之基部12側的位置形成一方之貫穿孔30，在對應於振動腕部10、11之前端側的位置形成另一方之貫穿孔31。
貫通電極32係如第3圖所示般，藉由配置在貫通孔30之內部之玻璃之筒體6及導電構件7所形成。
在本實施型態中，筒體6係燒結成糊膏狀之玻璃熔塊。筒體6係被形成兩端平坦，並且與基座基板2大略相同厚度。然後，在筒體6之中心以貫通筒體6之方式配置有導電構件7。然後，筒體6係穩固地固定於導電構件7及貫通孔30。
筒體6及導電構件7係具有完全阻塞貫通孔30而維持空腔C內之氣密，並且使後述之引繞電極36和外部電
極38導通之作用。並且，貫通電極33係形成與貫通電極32相同。再者，即使針對貫通電極33、引繞電極37及外部電極39之關係，上述之貫通電極32、引繞電極36及外部電極39也成為相同關係。
如第2圖至第4圖所示般，在基座基板2之上面U側，形成有一對引繞電極36、37。並且，在基座基板2之上面U側，形成有與引繞電極36、37分離之輔助電極34。再者，引繞電極36、37及輔助電極34係以導電性高且耐蝕性高之材質所形成。在本實施型態中，藉由形成Cr當作底層，在其上方形成Au以當作頂層，形成引繞電極36、37及輔助電極34。藉由將與玻璃系基板之黏接性高之Cr當作底層，引繞電極36、37及輔助電極34係穩固地黏接於由玻璃系材料所構成之基座基板用晶圓40之上面U。將引繞電極36、37及輔助電極34設成相同構造，可以同時形成引繞電極36、37及輔助電極34。並且，在後述電極圖案形成工程中藉由形成打線接合形成凸塊之時，可以與在引繞電極36、37形成主凸塊相同之條件，在輔助電極34形成輔助凸塊。
如第4圖所示般，一對引繞電極36、37中，一方之引繞電極36係被形成位於一方之貫通電極32之正上方。再者，另一方之引繞電極37係被形成從與一方之引繞電極36鄰接之位置，沿著振動腕部10、11而被引繞至上述
振動腕部10、11之前端側之後，位於另一方之貫通電極33之正上方。
再者，輔助電極34係在長邊方向X位於貫通電極32、33之-X方向，在寬方向W位於貫通電極32、33之間，形成在對應於壓電振動片4之輔助安裝電極25之位置。並且，輔助電極34不與貫通電極32、33電性連接。
在基座基板2之下面L，如第1圖、第3圖及第4圖所示般，形成有一對外部電極38、39。一對外部電極38、39係被形成在基座基板2之長邊方向之兩端部，各被電性連接於一對貫通電極32、33。
在上述一對引繞電極36、37上形成有一對主凸塊B1。再者，在輔助電極34上形成有輔助凸塊B2。主凸塊B1及輔助凸塊B2係藉由金材料形成頭尖狀。
在後述之安裝工程中，將壓電振動片4之一對主安裝電極16、17接合於一對主凸塊B1。藉由將一對主安裝電極16、17接合於一對主凸塊B1，一方之主安裝電極16係經一方之引繞電極36而與一方貫通電極32導通，並且另一方之主安裝電極17係經另一方之引繞電極37而與另一方之貫通電極33導通。
並且，與將主安裝電極16、17接合於主凸塊B1之同時，將輔助安裝電極25接合於輔助凸塊B2。在基部12之寬方向W中，於主凸塊B1之間，並且在基部12之長
邊方向X於主凸塊B1和振動腕部10、11之基端部之間之區域，將基部12之輔助安裝電極25接合於輔助凸塊B2。
於使如此構成之壓電振動子1作動之時，對形成在基座基板2之外部電極38、39，施加特定驅動電壓。依此，因可以經主凸塊B1，對由壓電振動片4之第1勵振電極13及第2勵振電極14所構成之勵振電極15施加電壓，並可以藉由特定頻率使一對振動腕部10、11在接近或間隔開之方向振動。然後，利用該一對振動腕部10、11之振動，可以當作時刻源、控制訊號之時序源或基準訊號源等而予以利用。
在本實施型態中，輔助凸塊B2係被接合於上述壓電振動片4之振動之節點G。當壓電振動片4振動時，因振動之節點G不振動，故壓電振動片4之振動難以經輔助凸塊B2而洩漏至外部。因此，可以確保壓電振動片4之安裝強度，並抑制壓電振動子1之漏振。
接著，一面參照流程圖一面說明上述壓電振動子之製造方法。
第8圖為本實施型態之壓電振動子之製造方法之流程圖。
第9圖為晶圓體之分解斜視圖。並且，第9圖所示之虛線係圖示在之後執行之切斷工程中切斷之切斷線M。
與本實施型態有關之壓電振動子之製造方法主要具有壓電振動片製作工程S10，和頂蓋基板用晶圓製作工程S20，和基座基板用晶圓製作工程S30和組裝工程(S50以後)。其中，壓電振動片製作工程S10、頂蓋基板用晶圓製作工程S20及基座基板用晶圓製作工程S30係可同時實施。
在壓電振動片製作工程S10中，製作如第5圖至第7圖所示之壓電振動片4。具體而言，首先以特定角度切割水晶之朗伯(Lambert)原石而設為一定厚度之晶圓。接著，摩擦該晶圓而予以粗加工之後，藉由蝕刻取除加工變質層，之後執行拋光等之鏡面研磨加工，使成為特定厚度之晶圓。接著，於對晶圓施予洗淨等之適當處理之後，藉由光微影技術以壓電振動片4之外形形狀圖案製作該晶圓，並且執行金屬膜之成膜及圖案製作，形成勵振電極15、引出電極19、20、主安裝電極16、17及配重金屬膜21。依此，可以製作多數壓電振動片4。接著，進行壓電振動片4之共振頻率之粗調。該係藉由對配重金屬膜21之粗調膜21a照射雷射光使一部份蒸發，並使振動腕部10、11之重量予以變化而執行。
在頂蓋基板用晶圓製作工程S20中，如第9圖所示般
，製作之後成為頂蓋基板之頂蓋基板用晶圓50。首先，於將由鈉鈣玻璃所構成之圓板狀之頂蓋基板用晶圓50研磨加工至特定厚度而予以洗淨之後，藉由蝕刻等除去最表面之加工變質層(S21)。接著，在空腔形成工程S22中，在頂蓋基板用晶圓50中之基座基板用晶圓40之接合面形成多數空腔用凹部3a。空腔用凹部3a之形成係藉由加熱沖壓成型或蝕刻加工等而進行。接著，在接合面研磨工程S23中，研磨基座基板用晶圓40之接合面。
接著，在接合膜形成工程S24中，在基座基板用晶圓40之接合面，形成第1圖、第3圖及第4圖所示之接合膜35。接合膜35除了在基座基板用晶圓40之接合面外，即使形成在空腔C之內面全體亦可。依此，不需要接合膜35之圖案製作，可以降低製造成本。接合膜35之形成可以藉由濺鍍或CVD等之成膜方法而進行。並且，因於接合膜形成工程S24之前進行接合面研磨工程S23，故確保接合膜35之表面之平面度，可以實現與基座基板用晶圓40之安定接合。
在基座基板用晶圓製作工程S30中，如第9圖所示般，製作之後成為基座基板之基座基板用晶圓40。首先，於將由鈉鈣玻璃所構成之圓板狀之基座基板用晶圓40研磨加工至特定厚度而予以洗淨之後，藉由蝕刻等除去最表面之加工變質層(S31)。
接著，執行在基座基板用晶圓40形成一對貫通電極32、33之貫通電極形成工程S32。並且，以下雖然說明貫通電極32之形成工程，但是即使針對貫通電極33之形成工程也相同。
首先，以沖壓加工等從基座基板用晶圓40之下面L至上面U形成貫通孔30。接著，在貫通孔30內插入導電構件7而填充由玻璃熔塊所構成之糊膏材。接著，燒結糊膏材，使玻璃之筒體6、貫通孔30及導電構件7一體化。最後，研磨基座基板用晶圓40之上面U及下面L之雙方，邊使導電構件7露出至上面U及下面L之雙方邊使成為平坦面，依此在貫通孔32內形成貫通電極32。藉由貫通電極32，確保基座基板用晶圓40之上面U側和下面L側之導電性，同時可以確保空腔C內之氣密性。
接著，如第4圖及第9圖所示般，進行在基座基板用晶圓40之上面U形成引繞電極36、37及輔助電極34之電極圖案形成工程S34。在本實施型態中，因以相同材料形成引繞電極36、37及輔助電極34，故可以同時形成引繞電極36、37及輔助電極34。引繞電極36、37及輔助電極34係藉由光微影技術圖案製作以濺鍍法或真空蒸鍍法等所形成之覆膜而形成。
然後，如第2圖至第4圖所示般，在一對引繞電極36、37上形成一對主凸塊B1，並在輔助電極34上形成輔助凸塊B2。具體而言，如同下述般。
首先，使用打線接合使極細之金線的前端溶解，在金線之前端形成金焊球。接著，在引繞電極36、37及輔助電極34上之凸塊形成位置接合金線之前端之金焊球之後，拉伸金線而予以切斷，依此形成主凸塊B1和輔助凸塊B2。並且，在第9圖中，為了容易觀看圖面，省略主凸塊及輔助凸塊之圖示。在該時點，完成基座基板用晶圓製作工程S30。
接著，進行在基座基板用晶圓40之引繞電極36、37及輔助電極34上經主凸塊B1及輔助凸塊B2而接合壓電振動片4之安裝工程S50。在本實施型態中，藉由覆晶接合，將壓電振動片4安裝於基座基板用晶圓40。
具體而言，首先，藉由以無圖示之覆晶接合之接合頭真空吸附壓電振動片4，撿取壓電振動片4而將壓電振動片4移動至基座基板用晶圓40上。接著，將主安裝電極16、17按壓至形成在引繞電極36、37上之主凸塊B1，並將輔助安裝電極25按壓至形成在輔助電極34上之輔助凸塊B2。接著，使接合頭發熱，將主安裝電極16、17和引繞電極36、37之接合界面及輔助安裝電極25和輔助電極34之接合界面加熱至特定溫度。然後，使接合頭於水平
方向及垂直方向超音波振動。依此，可以將主安裝電極16、17超音波接合於主凸塊B1，並可以將輔助安裝電極25接合於輔助凸塊B2。然後，如第3圖所示般，在壓電振動片4之振動腕部10、11從基座基板用晶圓40之上面U浮起之狀態，機械性固定基部12、主凸塊B1及輔助凸塊B2。
於壓電振動片4之安裝完成後，如第9圖所示般，執行對基座基板用晶圓40重疊頂蓋基板用晶圓50之重疊工程S60。具體而言，一面將無圖示之基準標記等當作指標，一面將兩晶圓40、50校準至正確位置。依此，被安裝於基座基板用晶圓40之壓電振動片4成為被收容於以頂蓋基板用晶圓50之空腔用凹部3a和基座基板用晶圓40所包圍之空腔C內之狀態。
重疊工程S60後，將重疊之兩片晶圓40、50放入無圖示之陽極接合裝置，執行在特定之溫度氛圍施加特定電壓而予以陽極接合的接合工程S70。具體而言，對接合膜35和基座基板用晶圓40之間施加特定電壓。如此一來，在接合膜35和基座基板用晶圓40之界面，產生電化學性之反應，兩者分別強固密接而成為陽極接合。依此，可以將壓電振動片4密封於空腔C內，並可以取得基座基板用晶圓40和頂蓋基板用晶圓50接合之第9圖所示之晶圓接合體60。並且，在第9圖中，為了容易觀看圖面，圖示
分解晶圓體60之狀態，從頂蓋基板用晶圓50省略接合膜35之圖示。
接著，進行外部電極形成工程S80，其係在基座基板用晶圓40之下面L圖案製作導電性材料，而形成多數分別電性連接於一對貫通電極32、33之一對外部電極38、39(參照第3圖)。藉由該工程，壓電振動片4係經主凸塊B1、引繞電極36、37及貫通電極32、33而與外部電極38、39。
接著，在晶圓體60之狀態下，執行將密封於空腔C內之各個壓電振動片之頻率予以微調整而控制在特定範圍內之微調工程S90。具體而言，從第4圖所示之外部電極38、39持續施加特定電壓，而邊使壓電振動片4振動邊測量頻率。在該狀態下，從基座基板用晶圓40之外部照射雷射光，並如第5圖及第6圖所示般使配重金屬膜21之微調膜21b蒸發。依此，因一對振動腕部10、11之前端側之重量下降，故壓電振動片4之頻率上升。依此，可以將壓電振動子之頻率予以微調整，而控制在額定頻率之範圍內。
於頻率之微調結束之後，執行沿著第9圖所示之切斷線M切斷被接合之晶圓體60之切斷工程S100。具體而言，首先在晶圓體60之基座基板用晶圓40之表面貼附UV膠帶。接著，從頂蓋基板用晶圓50側沿著切斷線M照射雷射(劃線)。接著，從UV膠帶之表面沿著切斷線M而推壓切斷刀，割斷晶圓體60(裂斷)。之後，照射UV而
剝離UV膠帶。依此，可以將晶圓體60分離成多數壓電振動子。並且，即使藉由除此之外的切割(Dicing)等之方法切斷晶圓體60亦可。
並且，於進行切斷工程S100而成為各個壓電振動子之後，即使為進行微調工程S90之工程順序亦可。但是，如上述般，因藉由先執行微調工程S90，可以在晶圓體60之狀態下執行微調，故可以更有效率微調多數壓電振動子。依此，因可以謀求處理量之向上化，故較為理想。
之後，進行內部之電特性檢查S110。即是，測量壓電振動片4之共振頻率、共振電阻值、驅動位準特性(共振頻率及共振電阻值之勵振電力依存性)等而予以確認。
再者，一併確認絕緣電阻特性等。然後，最後進行壓電振動子之外觀檢查，最終確認尺寸或品質等。依此完成壓電振動子之製造。
若藉由本實施型態，則如第2圖至第4圖所示般，因藉由多數主凸塊B1及輔助凸塊B2而將壓電振動片4之基部12接合於基座基板2，故可以提升壓電振動片4之安裝強度。再者，輔助凸塊B2係在基部12之寬方向W被配置在兩端之主凸塊B1之間之區域，並且在基部12之長邊方向X於主凸塊B1和振動腕部10、11之基端部之間之區域，被接合於上述基部12。該區域係被記載在非專利文獻1之振動之節點G之附近，壓電振動片4之振動小。依此，因在振動小之振動之節點G附近之區域，將輔助凸塊B2接合於基部12，故壓電振動片4之振動難
以經輔助凸塊B2而洩漏至外部。依此，可以抑制壓電振動子1之漏振。因此，可以確保壓電振動片4之安裝強度，並抑制壓電振動子1之漏振。
再者，若藉由本實施型態時，輔助凸塊B2係從壓電振動片4之基部12之前端朝向基端側+X方向，配置在僅離振動腕部之腕寬W1之1/2之距離的振動之節點G上。因振動之節點G不振動，故壓電振動片4之振動難以經輔助凸塊B2而洩漏至外部。因此，可以確保壓電振動片4之安裝強度，並抑制壓電振動子1之漏振。
並且，若藉由本實施型態時，藉由在基部12之寬方向W之側面43、44形成凹部41、42，使得振動腕部10、11之振動較凹部41、42難傳達至基端側。再者，凹部41、42因在長邊方向X配置在主凸塊B1和輔助凸塊B2之間，故壓電振動片4之振動難以傳達至主凸塊B1。其結果，壓電振動片4之振動難以經主凸塊B1而洩漏至外部。因此，可以確保壓電振動片4之安裝強度，並抑制壓電振動子1之漏振。
接著，針對本發明所涉及之振盪器之一實施型態，一面參照第10圖一面予以說明。
本實施型態之振盪器110係如第10圖所示般，將壓電振動子1當作電性連接於積體電路111之振盪子而予以構成者。該振盪器110具備有安裝電容器等之電子零件
112之基板113。在基板113安裝有振盪器用之上述積體電路111，在該積體電路111之附近，安裝有壓電振動子1之壓電振動片。該些電子零件112、積體電路111及壓電振動子1係藉由無圖示之配線圖案分別被電性連接。並且，各構成零件係藉由無圖示之樹脂而模製。
在如此構成之振動器110中，當對壓電振動子1施加電壓時，該壓電振動子1內之壓電振動片4則振動。該振動係藉由壓電振動片4具有之壓電特性變換成電訊號，當作電訊號被輸入至積體電路111。被輸入之電訊號藉由積體電路111被施予各種處理，當作頻率訊號被輸出。依此，壓電振動子1當作振盪子而發揮功能。
再者，可以將積體電路111之構成，藉由因應要求選擇性設定例如RTC(即時計)模組等，附加除控制時計用單功能振盪器等之外，亦可以控制該機器或外部機器之動作日或時刻，或提供時刻或日曆等之功能。
若藉由本發明所涉及之振盪器110，因具備有可確保壓電振動片之安裝強度，並抑制漏振之壓電振動子1，故可以提供信賴性優良性能良好之振盪器110。
接著，針對本發明所涉及之電子機器之一實施型態，一面參照第11圖一面予以說明。並且，作為電子機器，以具有上述壓電振動子1之行動資訊機器120為例予以說明。首先，本實施型態之行動資訊機器120代表的有例如
行動電話，為發展、改良以往技術的手錶。外觀類似手錶，於相當於文字盤之部分配置液晶顯示器，在該畫面上可以顯示現在之時刻等。再者，於當作通訊機利用之時，從手腕拆下，藉由內藏在錶帶之內側部分的揚聲器及送話器，可執行與以往技術之行動電話相同的通訊。但是，比起以往之行動電話，格外小型化及輕量化。
接著，針對本實施型態之行動資訊機器120之構成予以說明。該行動資訊機器120係如第11圖所示般，具備有壓電振動子1，和用以供給電力之電源部121。電源部121係由例如鋰二次電池所構成。在該電源部121並列連接有執行各種控制之控制部122、執行時刻等之計數的計時部123、執行與外部通訊之通訊部124、顯示各種資訊之顯示部125，和檢測出各個的功能部之電壓的電壓檢測部126。然後，成為藉由電源部121對各功能部供給電力。
控制部122控制各功能部而執行聲音資料之發送及接收、現在時刻之測量或顯示等之系統全體的動作控制。再者，控制部122具備有事先寫入程式之ROM，和讀出被寫入該ROM之程式而加以實行之CPU，和當作該CPU之工作區域使用之RAM等。
計時部123具備有內藏振盪電路、暫存器電路、計數器電路及介面電路等之積體電路，和壓電振動子1。當對壓電振動子1施加電壓時，壓電振動片振動，該振動藉由水晶具有之壓電特性變換成電訊號，當作電訊號被輸入至
振盪電路。振盪電路之輸出被二值化，藉由暫存器電路和計數器電路而被計數。然後，經介面電路，而執行控制部122和訊號之收發訊，在顯示部125顯示現在時刻或現在日期或日曆資訊等。
通訊部124具有與以往之行動電路相同之功能，具備有無線部127、聲音處理部128、切換部129、放大部130、聲音輸入輸出部131、電話號碼輸入部132、來電鈴產生部133及呼叫控制記憶部134。
無線部127係將聲音資料等之各種資料，經天線135執行基地局和收發訊的處理。聲音處理部128係將自無線部127或放大部130所輸入之聲音訊號予以編碼化及解碼化。放大部130係將聲音處理部128或聲音輸入輸出部131所輸入之訊號放大至特定位準。聲音輸入輸出部131係由揚聲器或送話器等所構成，擴音來電鈴或通話聲音，或使聲音集中。
再者，來電鈴產生部133係因應來自基地台之呼叫而產生來電鈴。切換部129限於來電時，藉由將連接於聲音處理部128之放大部130切換成來電鈴產生部133，在來電鈴產生部133產生之來電鈴經放大部130而被輸出至聲音輸入輸出部131。
並且，呼叫控制記憶部134儲存通訊之發送呼叫控制所涉及之程式。再者，電話號碼輸入部132具備有例如從0至9之號碼按鍵及其他按鍵，藉由按下該些號碼鍵等，輸入連絡人之電話號碼等。
電壓檢測部126係當藉由電源部121對控制部122等之各功能部施加之電壓低於特定值時，檢測出其電壓下降而通知至控制部122。此時之特定電壓值係當作為了使通訊部124安定動作所需之最低限的電壓而事先設定之值，例如3V左右。從電壓檢測部126接收到電壓下降之通知的控制部122係禁止無線部127、聲音處理部128、切換部129及來電鈴產生部133之動作。尤其，必須停止消耗電力大的無線部127之動作。並且，在顯示部125顯示由於電池殘量不足通訊部124不能使用之訊息。
即是，藉由電壓檢測部126和控制部122，禁止通訊部124之動作，可以將其訊息顯示於顯示部125。該顯示即使為文字簡訊亦可，即使在顯示部125之顯示面上部所顯示的電話圖示上劃上×(叉號)以作為更直覺性之顯示亦可。
並且，具備有電源阻斷部136，該電源阻斷部136係可以選擇性阻斷通訊部124之功能所涉及之部分之電源，依此可以更確實停止通訊部124之功能。
若藉由本發明所涉及之行動資訊機器120，因具備有可確保壓電振動片之安裝強度，並抑制漏振之壓電振動子1，故可以提供信賴性優良性能良好之行動資訊機器120。
接著，針對本發明所涉及之電波時計之一實施型態，
一面參照第12圖一面予以說明。
本實施型態之電波時計140係如第12圖所示般，具備有電性連接於濾波器部141之壓電振動子1，接收含時計資訊之標準之電波，具有自動修正成正確時刻而予以顯示之功能的時計。
在日本國內在福島縣(40kHz)和佐賀縣(60kHz)有發送標準電波之發送所(發送局)，分別發送標準電波。因40kHz或60kHz般之長波合併傳播地表之性質，和一面反射電離層和地表一面予以傳播之性質，故傳播範圍變寬，以上述兩個發送所網羅全日本國內。
以下，針對電波時計140之功能性構成予以詳細說明。
天線142接收40kHz或60kHz之長波之標準電波。長波之標準電波係將被稱為時間碼之時刻資訊AM調制於40kHz或60kHz之載波上。所接收到之長波的標準電波，藉由放大器143被放大，並藉由具有多數壓電振動子1之濾波器部141被濾波、調諧。
本實施型態中之壓電振動子1分別具備有具有與上述搬運頻率相同之40kHz及60kHz之共振頻率的水晶振動子部148、149。
並且，被濾波之特定頻率之訊號藉由檢波、整流電路144被檢波解調。
接著，經波形整形電路145取出時間碼，藉由CPU146計數。在CPU146中係讀取現在之年、積算日、
星期、時刻等之資訊。讀取之資訊反映在RTC147，顯示正確之時刻資訊。
載波由於為40kHz或60kHz，故水晶振動子部148、149以持有上述音叉型之構造的振動子為佳。
並且，上述說明係表示日本國內之例，長波之標準電波之頻率在海外則不同。例如，德國係使用77.5kHz之標準電波。因此，於將即使在海外亦可以對應之電波時計140組裝於攜帶機器之時，則又需要與日本之情形不同之頻率的壓電振動子1。
若藉由本發明所涉及之電波時計140，因具備有可確保壓電振動片之安裝強度，並抑制漏振之壓電振動子1，故可以提供信賴性優良性能良好之電波時計140。
並且，該發明並不限定於上述實施型態。
第13圖為在基部具有三個主安裝電極之壓電振動片之底面圖。
在本實施型態中，在基部之寬方向設置一對主安裝電極，將一對主安裝電極接合於一對主凸塊而將壓電振動片安裝於基板。但是，如第13圖所示般，除本實施型態之一對主安裝電極16、17外，即使又設置主安裝電極26，在基部之寬方向W形成3個主安裝電極16、17、26亦可。依此，因可以將三個主安裝電極接合於三個主凸塊而將壓電振動片安裝於基板，故可以穩固地安裝壓電振動片。但是，比起本實施型態，因增加主凸塊之數量，故有壓電振動片之振動容易洩漏至外部之虞。因此，以抑制漏振之
觀點來看，本實施型態擁有優位性。
在本實施型態中，在基座基板上設置一個輔助電極及輔助凸塊。但是，即使在對應於基部之寬方向之中央附近之位置，設置兩個輔助電極及輔助凸塊亦可。依此，較本實施型態可以提高安裝強度。但是，比起本實施型態，因增加輔助凸塊之個數，並且在離振動之節點的位置安裝振動片，故壓電振動片之振動不易洩漏至外部。因此，以抑制漏振之觀點來看，本實施型態擁有優位性。
在本實施型態中，在壓電振動片之基部之上面及下面之雙方形成有主安裝電極及輔助安裝電極。但是，即使僅在成為壓電振動片之安裝面之基部之下面形成安裝電極及輔助安裝電極亦可。但是，因不需區別壓電振動片之上面及下面，故以可以防止安裝工程之誤裝的點來看本實施型態具有優位性。
在本實施型態中，藉由從壓電振動片之上面至下面貫通厚度方向，形成凹部。但是，即使僅在壓電振動片之基部中之寬方向之側面設置凹部之開口部，以不從上面至下面貫通厚度方向之方式形成凹部亦可。但是，以較凹部振動難以傳達至基端側之點來看，本實施型態具有優位性。
在本實施型態中，夾著凹部分成基端側之基部和前端側之基部，基端側之基部之寬度被形成較前端側之基部的寬度寬。但是，即使以相同寬度形成基端側之基部之寬度及前端側之基部之寬度亦可。但是，以加寬基端側之基部而確保基部之強度的點來看本實施型態具有優位性。
1‧‧‧壓電振動子
4‧‧‧壓電振動片
9‧‧‧封裝體
10、11‧‧‧振動腕部
12‧‧‧基部
41、42‧‧‧凹部
43、44‧‧‧基部之寬方向之側面
110‧‧‧振盪器
120‧‧‧行動資訊機器(電子機器)
123‧‧‧計時部
140‧‧‧電波時計
141‧‧‧過濾器部
B1‧‧‧主凸塊
B2‧‧‧輔助凸塊
W‧‧‧寬方向
W1‧‧‧腕寬
X‧‧‧長邊方向
第1圖為表示本實施型態中之壓電振動子之外觀斜視圖。
第2圖為表示第1圖之壓電振動子之內部構造圖，在取下頂蓋基板之狀態下之俯視圖。
第3圖為第2圖之A-A線中之剖面圖。
第4圖為第1圖所示之壓電振動子之分解斜視圖。
第5圖為壓電振動片之俯視圖。
第6圖為壓電振動片之底面圖。
第7圖為第5圖之B-B線中之剖面圖。
第8圖為壓電振動子之製造方法之流程圖。
第9圖為晶圓體之分解斜視圖。
第10圖為振盪器之一實施型態的構成圖。
第11圖為電子機器之一實施型態的構成圖。
第12圖為電波時計之一實施型態的構成圖。
第13圖為在基部具有三個主安裝電極之壓電振動片之底面圖。
1‧‧‧壓電振動子
10、11‧‧‧振動腕部
12‧‧‧基部
13、14‧‧‧勵振電極
15‧‧‧勵振電極
16、17‧‧‧主安裝電極
18‧‧‧溝部
19、20‧‧‧引出電極
21‧‧‧金屬膜
21a‧‧‧粗調膜
21b‧‧‧微調膜
25‧‧‧輔助安裝電極
41、42‧‧‧凹部
43、44‧‧‧基部之寬方向之側面
W‧‧‧寬方向
W1‧‧‧腕寬
X‧‧‧長邊方向
Claims (7)
- 一種壓電振動子，具備：壓電振動片，該壓電振動片係具備有排列配置在寬方向之一對振動腕部，和一體性固定上述一對振動腕部之長邊方向之基端側的基部；封裝體，其係收容上述壓電振動片；和凸塊，其係將上述壓電振動片之上述基部安裝於上述封裝體，該壓電振動子之特徵為：上述凸塊具有：複數之主凸塊，其係排列在上述基部之上述寬方向而接合於上述基部；輔助凸塊，其係在上述基部之上述寬方向配置在兩端之上述主凸塊之間的區域，而且在上述基部之上述長邊方向於上述主凸塊和上述振動腕部之基端部之間之區域，被接合於上述基部，上述基部被配置在上述振動腕部之上述長邊方向的基端側，上述主凸塊被配置在上述振動腕部之上述長邊方向的基端側。
- 如申請專利範圍第1項所記載之壓電振動子，其中上述輔助凸塊係被配置在上述基部之上述寬方向之略中央。
- 如申請專利範圍第1或2項所記載之壓電振動子，其中 上述輔助凸塊係從上述基部之前端朝向上述基端側，而被配置在僅離相當於上述振動腕部之腕寬之大略一半的距離的位置上。
- 如申請專利範圍第1或2項所記載之壓電振動子，其中在上述基部之上述寬方向之側面形成凹部，上述凹部係在上述長邊方向被配置在上述主凸塊和上述輔助凸塊之間。
- 一種振盪器，其特徵為：如申請專利範圍第1至4項中之任一項所記載之壓電振動子，係作為振盪子而電性連接於積體電路。
- 一種電子機器，其特徵為：如申請專利範圍第1至4項中之任一項所記載之壓電振動子係電性連接於計時部。
- 一種電波時計，其特徵為：如申請專利範圍第1至4項中之任一項所記載之壓電振動子係電性連接於濾波器部。
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