WO2009104328A1 - 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 - Google Patents

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 Download PDF

Info

Publication number
WO2009104328A1
WO2009104328A1 PCT/JP2008/072621 JP2008072621W WO2009104328A1 WO 2009104328 A1 WO2009104328 A1 WO 2009104328A1 JP 2008072621 W JP2008072621 W JP 2008072621W WO 2009104328 A1 WO2009104328 A1 WO 2009104328A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
base substrate
piezoelectric vibrator
electrodes
piezoelectric
substrate wafer
Prior art date
Application number
PCT/JP2008/072621
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
修 鬼塚
一義 須釜
栗田　澄彦
Original Assignee
セイコーインスツル株式会社
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by セイコーインスツル株式会社 filed Critical セイコーインスツル株式会社
Priority to CN2008801273668A priority Critical patent/CN101946404A/zh
Publication of WO2009104328A1 publication Critical patent/WO2009104328A1/ja
Priority to US12/855,288 priority patent/US7872401B2/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/04—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • H01L23/053—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having an insulating or insulated base as a mounting for the semiconductor body
    • H01L23/055—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having an insulating or insulated base as a mounting for the semiconductor body the leads having a passage through the base
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/05—Holders; Supports
    • H03H9/10—Mounting in enclosures
    • H03H9/1007—Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices
    • H03H9/1014—Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices the enclosure being defined by a frame built on a substrate and a cap, the frame having no mechanical contact with the BAW device
    • H03H9/1021—Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices the enclosure being defined by a frame built on a substrate and a cap, the frame having no mechanical contact with the BAW device the BAW device being of the cantilever type
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/21—Crystal tuning forks
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/40—Forming printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K3/4038—Through-connections; Vertical interconnect access [VIA] connections
    • H05K3/4053—Through-connections; Vertical interconnect access [VIA] connections by thick-film techniques
    • H05K3/4061—Through-connections; Vertical interconnect access [VIA] connections by thick-film techniques for via connections in inorganic insulating substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01079—Gold [Au]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/095—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00 with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials provided in the groups H01L2924/013 - H01L2924/0715
    • H01L2924/097—Glass-ceramics, e.g. devitrified glass
    • H01L2924/09701—Low temperature co-fired ceramic [LTCC]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/301—Electrical effects
    • H01L2924/3011—Impedance
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/02—Fillers; Particles; Fibers; Reinforcement materials
    • H05K2201/0203—Fillers and particles
    • H05K2201/0242—Shape of an individual particle
    • H05K2201/0248—Needles or elongated particles; Elongated cluster of chemically bonded particles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/42—Piezoelectric device making

Definitions

  • the present invention relates to a surface mount type (SMD) piezoelectric vibrator in which a piezoelectric vibrating piece is sealed in a cavity formed between two bonded substrates, and a piezoelectric vibrator for manufacturing the piezoelectric vibrator.
  • SMD surface mount type
  • the present invention relates to a manufacturing method, an oscillator having a piezoelectric vibrator, an electronic device, and a radio timepiece.
  • a piezoelectric vibrator using a crystal or the like as a timing source such as a time source or a control signal, a reference signal source, or the like is used in a mobile phone or a portable information terminal device.
  • Various piezoelectric vibrators of this type are known, and one of them is a surface-mount type piezoelectric vibrator.
  • this type of piezoelectric vibrator a three-layer structure type in which a piezoelectric substrate on which a piezoelectric vibrating piece is formed is joined so as to be sandwiched from above and below by a base substrate and a lid substrate is known. In this case, the piezoelectric vibrator is housed in a cavity (sealed chamber) formed between the base substrate and the lid substrate.
  • a two-layer structure type has been developed instead of the three-layer structure type described above.
  • This type of piezoelectric vibrator has a two-layer structure in which a base substrate and a lid substrate are directly bonded, and a piezoelectric vibrating piece is accommodated in a cavity formed between the two substrates.
  • This two-layer structure type piezoelectric vibrator is excellent in that it can be made thinner than the three-layer structure, and is preferably used.
  • a conductive member formed so as to penetrate the base substrate is used to conduct the piezoelectric vibrating piece and the external electrode formed on the base substrate. Piezoelectric vibrators are known (see Patent Document 1 and Patent Document 2).
  • the piezoelectric vibrator 200 includes a base substrate 201 and a lid substrate 202 which are anodically bonded to each other via a bonding film 207, and a cavity C formed between the substrates 201 and 202. And a piezoelectric vibrating piece 203 sealed inside.
  • the piezoelectric vibrating piece 203 is, for example, a tuning fork type vibrating piece, and is mounted on the upper surface of the base substrate 201 in the cavity C via the conductive adhesive E.
  • the base substrate 201 and the lid substrate 202 are insulating substrates made of, for example, ceramic or glass.
  • a through hole 204 penetrating the substrate 201 is formed in the base substrate 201 of both the substrates 201 and 202.
  • a conductive member 205 is embedded in the through hole 204 so as to close the through hole 204.
  • the conductive member 205 is electrically connected to the external electrode 206 formed on the lower surface of the base substrate 201 and is electrically connected to the piezoelectric vibrating piece 203 mounted in the cavity C.
  • the conductive member 205 closes the through hole 204 to maintain the airtightness in the cavity C, and makes the piezoelectric vibrating piece 203 and the external electrode 206 conductive. It plays a big role. In particular, if the close contact with the through hole 204 is insufficient, the airtightness in the cavity C may be impaired, and if the contact with the conductive adhesive E or the external electrode 206 is insufficient, This causes a malfunction of the piezoelectric vibrating piece 203.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 describe that the conductive member 205 is formed with a conductive paste (Ag paste, Au-Sn paste, etc.), how to actually form the conductive member 205, etc. No specific manufacturing method is described. In general, when a conductive paste is used, it needs to be baked and cured. That is, after the conductive paste is embedded in the through hole 204, it is necessary to perform baking and cure. However, since the organic matter contained in the conductive paste disappears due to evaporation when firing, the volume after firing usually decreases compared to before firing (for example, when Ag paste is used as the conductive paste) The volume is reduced by about 20%).
  • a conductive paste Ag paste, Au-Sn paste, etc.
  • the conductive member 205 is formed using the conductive paste, there is a possibility that a dent will be generated on the surface, or in a severe case, the through hole may open at the center. As a result, there is a possibility that the airtightness in the cavity C is impaired or the electrical conductivity between the piezoelectric vibrating piece 203 and the external electrode 206 is impaired.
  • a conductive paste includes a plurality of metal fine particles 210 formed in a spherical shape, and the plurality of metal fine particles 210 come into contact with each other, thereby providing electrical conductivity. Is secured.
  • the metal fine particles 210 made of Ag are called Ag paste.
  • the conventional metal fine particles 210 are spherical, even if the metal fine particles 210 are completely in contact with each other, they are in point contact. Therefore, the metal fine particles 210 are easily insulative just by being slightly displaced. Therefore, even when the conductive member 205 is formed by curing a conventional conductive paste by baking, it is difficult to obtain stable conductivity.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to maintain high airtightness in the cavity and to ensure high-quality that ensures stable continuity between the piezoelectric vibrating piece and the external electrode. It is to provide a two-layer structure type surface mount type piezoelectric vibrator. Another object of the present invention is to provide a piezoelectric vibrator manufacturing method for efficiently manufacturing the piezoelectric vibrator at once, an oscillator having the piezoelectric vibrator, an electronic device, and a radio timepiece.
  • the piezoelectric vibrator according to the present invention includes a base substrate having both surfaces polished, a lid substrate formed with a cavity recess, and the recess bonded to the base substrate with the recess facing the base substrate; A piezoelectric vibrating piece joined to the upper surface of the base substrate in a state of being housed in a cavity formed between the base substrate and the lid substrate using the recess, and formed on the lower surface of the base substrate.
  • the piezoelectric vibrator manufacturing method includes a piezoelectric vibrator in which a piezoelectric vibrating piece is sealed in a cavity formed between a base substrate and a lid substrate that are bonded to each other. Forming a plurality of cavity recesses for forming the cavity when both wafers are superimposed on the lid substrate wafer.
  • a mounting process for bonding to the upper surface of the base substrate wafer via the lead-out electrode, and the base substrate wafer and the lid substrate wafer are overlapped with each other in the cavity surrounded by the recess and both wafers.
  • a recess forming step of forming a plurality of cavity recesses in the lid substrate wafer is performed. These recesses are recesses that become cavities when the two wafers are overlapped later.
  • a through electrode forming process is performed in which a plurality of pairs of through electrodes are formed on the base substrate wafer at the same time as or before or after the above process. At this time, when the two wafers are overlapped later, a plurality of pairs of through electrodes are formed so as to be accommodated in the recesses formed in the lid substrate wafer.
  • the through electrode forming step will be described in detail.
  • a holding hole forming step for forming a plurality of a pair of holding holes for holding paste on the base substrate wafer is performed.
  • the holding hole may be, for example, a through hole that penetrates the base substrate wafer, or may be a simply recessed bottomed recess.
  • a filling step of filling the plurality of holding holes with a paste containing a plurality of metal fine particles without gaps to close the holding holes is performed.
  • a paste containing metal fine particles formed in a non-spherical shape for example, an elongated fiber shape or a cross-sectional star shape
  • a firing process is performed in which the filled paste is fired and cured at a predetermined temperature.
  • the paste is firmly fixed to the inner surface of the holding hole.
  • the hardened paste will reduce a volume compared with the time of a filling process. Therefore, a dent is inevitably generated on the surface of the paste. Therefore, after the firing, a polishing process is performed in which both surfaces of the base substrate wafer are polished by a predetermined thickness. By performing this step, the paste cured by firing can be polished at the same time, so that the periphery of the recessed portion can be scraped off.
  • the surface of the cured paste can be flattened. Therefore, the surface of the base substrate wafer and the surface of the through electrode are substantially flush. By performing this polishing process, the through electrode forming process is completed. In addition, the electrical conductivity of the through electrode is ensured because the plurality of metal fine particles contained in the paste are in contact with each other.
  • a lead electrode forming step is performed in which a conductive material is patterned on the upper surface of the base substrate wafer to form a plurality of lead electrodes electrically connected to each pair of through electrodes.
  • the routing electrode is formed so as to be accommodated in the recess formed in the lid substrate wafer.
  • the through electrode has no recess on the surface as described above, and is substantially flush with the upper surface of the base substrate wafer. For this reason, the routing electrode patterned on the upper surface of the base substrate wafer is in close contact with the through electrode without generating a gap or the like therebetween. Thereby, the electrical continuity between the routing electrode and the through electrode can be ensured.
  • a mounting process is performed in which the plurality of piezoelectric vibrating reeds are joined to the upper surface of the base substrate wafer via the routing electrodes. Thereby, each joined piezoelectric vibrating piece will be in the state which conduct
  • an overlaying process for overlaying the base substrate wafer and the lid substrate wafer is performed. As a result, the plurality of bonded piezoelectric vibrating reeds are housed in a cavity surrounded by the recess and both wafers.
  • a bonding process is performed for bonding both the stacked wafers.
  • the piezoelectric vibrating piece can be sealed in the cavity.
  • the holding hole formed in the base substrate wafer is already blocked by the through electrode, the airtightness in the cavity is not impaired.
  • the paste constituting the through electrode is firmly adhered to the inner surface of the holding hole, airtightness in the cavity can be reliably maintained.
  • an external electrode forming step is performed in which a conductive material is patterned on the lower surface of the base substrate wafer to form a plurality of pairs of external electrodes electrically connected to the pair of through electrodes.
  • the through electrode is substantially flush with the lower surface of the base substrate wafer as in the case of forming the lead-out electrode, so that the patterned external electrode generates a gap or the like between them. Without contact with the through electrode. Thereby, the electrical connection between the external electrode and the through electrode can be ensured.
  • the piezoelectric vibrating piece sealed in the cavity can be operated using the external electrode.
  • a cutting process is performed in which the bonded base substrate wafer and lid substrate wafer are cut into small pieces into a plurality of piezoelectric vibrators.
  • the through electrode can be formed in a state where there is no depression on the surface and is substantially flush with the base substrate, the through electrode can be reliably brought into close contact with the routing electrode and the external electrode.
  • the reliability of the operation performance can be improved, and high quality can be achieved.
  • the airtightness in the cavity can be reliably maintained, the quality can be improved also in this respect.
  • the through electrode can be formed by a simple method using paste, the process can be simplified. Moreover, since the metal fine particles contained in the paste are formed in a non-spherical shape, when they are in contact with each other, they are likely to be in line contact rather than point contact as in the prior art. Therefore, the electrical continuity of the through electrode can be stabilized.
  • the piezoelectric vibrator according to the present invention is the above-described piezoelectric vibrator according to the present invention, in which the base substrate and the lid substrate are interposed via a bonding film formed between the two substrates so as to surround the recess. It is characterized by being anodically bonded.
  • the piezoelectric vibrator manufacturing method according to the present invention is the piezoelectric vibrator manufacturing method according to the present invention, wherein the base substrate wafer and the lid substrate wafer are overlapped before the mounting step.
  • the base substrate wafer and the lid substrate wafer can be anodically bonded via the bonding film. Airtightness can be increased. Therefore, the piezoelectric vibrating piece can be vibrated with higher accuracy, and further quality improvement can be achieved.
  • the piezoelectric vibrator according to the present invention is characterized in that, in the piezoelectric vibrator of the present invention, the piezoelectric vibrating piece is bump-bonded by a conductive bump.
  • the method for manufacturing a piezoelectric vibrator according to the present invention is the method for manufacturing a piezoelectric vibrator according to the present invention, wherein the piezoelectric vibrating piece is bump-bonded using a conductive bump in the mounting step. It is a feature.
  • the piezoelectric vibrating piece is bump-bonded, so that the piezoelectric vibrating piece can be lifted from the upper surface of the base substrate by the thickness of the bump. Therefore, the minimum vibration gap necessary for the vibration of the piezoelectric vibrating piece can be naturally secured. Therefore, the reliability of the operation performance of the piezoelectric vibrator can be further improved.
  • the piezoelectric vibrator manufacturing method according to the present invention is the above-described piezoelectric vibrator manufacturing method according to the present invention, wherein the paste is defoamed in the filling step and then embedded in the holding hole. It is characterized by this.
  • the paste is defoamed in advance, the paste containing as little bubbles as possible can be filled. Therefore, even if a baking process is performed, the volume reduction of a paste can be suppressed as much as possible. Therefore, the amount of polishing in the subsequent polishing step can be reduced, the time required for the step can be reduced, and the piezoelectric vibrator can be manufactured more efficiently.
  • An oscillator according to the present invention is characterized in that the piezoelectric vibrator of the present invention is electrically connected to an integrated circuit as an oscillator.
  • An electronic apparatus according to the present invention is characterized in that the piezoelectric vibrator of the present invention is electrically connected to a time measuring unit.
  • the radio-controlled timepiece according to the present invention is characterized in that the piezoelectric vibrator of the present invention is electrically connected to a filter portion.
  • the oscillator, electronic device, and radio timepiece according to the present invention are equipped with a high-quality piezoelectric vibrator that is surely sealed in the cavity and improved in operation reliability. High quality can be achieved.
  • a high-quality two-layer surface mount type that can reliably maintain the airtightness in the cavity and secures a stable electrical connection between the piezoelectric vibrating piece and the external electrode. It can be set as a piezoelectric vibrator. Further, according to the method for manufacturing a piezoelectric vibrator according to the present invention, the above-described piezoelectric vibrator can be efficiently manufactured at a time, and the cost can be reduced. In addition, according to the oscillator, the electronic device, and the radio timepiece according to the present invention, since the above-described piezoelectric vibrator is provided, it is possible to improve the reliability of the operation and improve the quality.
  • FIG. 1 is an external perspective view showing an embodiment of a piezoelectric vibrator according to the present invention.
  • FIG. 2 is an internal configuration diagram of the piezoelectric vibrator shown in FIG. 1, and is a view of a piezoelectric vibrating piece viewed from above with a lid substrate removed.
  • FIG. 3 is a sectional view of the piezoelectric vibrator taken along line AA shown in FIG.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the piezoelectric vibrator shown in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a top view of a piezoelectric vibrating piece constituting the piezoelectric vibrator shown in FIG. 1.
  • FIG. 6 is a bottom view of the piezoelectric vibrating piece shown in FIG. 5.
  • FIG. 5 is an internal configuration diagram of the piezoelectric vibrator shown in FIG. 1, and is a view of a piezoelectric vibrating piece viewed from above with a lid substrate removed.
  • FIG. 3 is a sectional view of the piezoelectric vibrator taken
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line BB shown in FIG.
  • FIG. 4 is an enlarged view of the through electrode shown in FIG. 3, showing a paste containing a plurality of metal fine particles.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a step in manufacturing the piezoelectric vibrator according to the flowchart illustrated in FIG. 9, and is a diagram illustrating a state in which a plurality of concave portions are formed in a lid substrate wafer that is a base of the lid substrate.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a process for manufacturing a piezoelectric vibrator according to the flowchart illustrated in FIG.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a state in which a pair of through holes are formed in a base substrate wafer that is a base substrate. It is the figure which looked at the state shown in FIG. 11 from the cross section of the wafer for base substrates.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a process for manufacturing a piezoelectric vibrator according to the flowchart illustrated in FIG. 9, and illustrates a state in which a paste is filled in a through hole after the state illustrated in FIG. 12.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a process for manufacturing a piezoelectric vibrator according to the flowchart illustrated in FIG. 9, and illustrates a state in which a paste is cured by baking after the state illustrated in FIG. 13 to form a through electrode. is there.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a process for manufacturing a piezoelectric vibrator according to the flowchart illustrated in FIG. 9, and illustrates a state in which a paste is cured by baking after the state illustrated in FIG. 13 to form
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a process for manufacturing the piezoelectric vibrator according to the flowchart illustrated in FIG. 9, and illustrates a state where both surfaces of the base substrate wafer are polished after the state illustrated in FIG. 14. .
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a step in manufacturing the piezoelectric vibrator according to the flowchart illustrated in FIG. 9, and the through electrode that is not flushed and is flush with the surface of the base substrate wafer after the state illustrated in FIG. 15.
  • FIG. FIG. 17 is a diagram illustrating a process for manufacturing a piezoelectric vibrator according to the flowchart illustrated in FIG. 9, in which a bonding film and a lead electrode are patterned on the upper surface of the base substrate wafer after the state illustrated in FIG. 16.
  • FIG. 18 is an overall view of a base substrate wafer in the state shown in FIG. 17.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a process of manufacturing the piezoelectric vibrator according to the flowchart illustrated in FIG. 9, in which the base substrate wafer and the lid substrate wafer are anodically bonded in a state where the piezoelectric vibrating piece is accommodated in the cavity.
  • FIG. It is a block diagram which shows one Embodiment of the oscillator which concerns on this invention. It is a block diagram which shows one Embodiment of the electronic device which concerns on this invention. It is a block diagram which shows one Embodiment of the radio timepiece which concerns on this invention.
  • FIG. 9 is a diagram showing a modification of the metal fine particles shown in FIG.
  • FIG. 25 is a cross-sectional view of the piezoelectric vibrator shown in FIG. 24. It is an enlarged view of the conventional conductive paste.
  • the piezoelectric vibrator 1 of the present embodiment is formed in a box shape in which a base substrate 2 and a lid substrate 3 are laminated in two layers as shown in FIGS.
  • This is a surface-mount type piezoelectric vibrator in which the resonator element 4 is housed.
  • the excitation electrode 15, the extraction electrodes 19 and 20, the mount electrodes 16 and 17, and the weight metal film 21, which will be described later, are omitted for easy understanding of the drawing.
  • the piezoelectric vibrating piece 4 is a tuning fork type vibrating piece formed of a piezoelectric material such as crystal, lithium tantalate, or lithium niobate, and when a predetermined voltage is applied. It vibrates.
  • the piezoelectric vibrating reed 4 includes a pair of vibrating arm portions 10 and 11 arranged in parallel, a base portion 12 that integrally fixes the base end sides of the pair of vibrating arm portions 10 and 11, and a pair of vibrating arm portions.
  • the piezoelectric vibrating reed 4 includes groove portions 18 formed along the longitudinal direction of the vibrating arm portions 10 and 11 on both main surfaces of the pair of vibrating arm portions 10 and 11. .
  • the groove portion 18 is formed from the proximal end side of the vibrating arm portions 10 and 11 to the vicinity of the middle.
  • the excitation electrode 15 including the first excitation electrode 13 and the second excitation electrode 14 is an electrode that vibrates the pair of vibrating arm portions 10 and 11 at a predetermined resonance frequency in a direction approaching or separating from each other. Patterned on the outer surfaces of the vibrating arm portions 10 and 11 while being electrically separated from each other. Specifically, as shown in FIG. 7, the first excitation electrode 13 is mainly formed on the groove portion 18 of one vibration arm portion 10 and on both side surfaces of the other vibration arm portion 11. The excitation electrode 14 is mainly formed on both side surfaces of one vibration arm portion 10 and on the groove portion 18 of the other vibration arm portion 11.
  • the first excitation electrode 13 and the second excitation electrode 14 are mounted on the main surfaces of the base portion 12 via the extraction electrodes 19 and 20, respectively, on the main electrodes 12 and 17. Is electrically connected. A voltage is applied to the piezoelectric vibrating reed 4 via the mount electrodes 16 and 17.
  • the excitation electrode 15, the mount electrodes 16 and 17, and the extraction electrodes 19 and 20 described above are made of a conductive film such as chromium (Cr), nickel (Ni), aluminum (Al), or titanium (Ti). It is formed.
  • a weight metal film 21 for adjusting (frequency adjustment) so as to vibrate its own vibration state within a predetermined frequency range is coated on the tips of the pair of vibrating arm portions 10 and 11.
  • the weight metal film 21 is divided into a coarse adjustment film 21a used when the frequency is roughly adjusted and a fine adjustment film 21b used when the frequency is finely adjusted.
  • the piezoelectric vibrating reed 4 configured in this way is bump-bonded to the upper surface of the base substrate 2 using bumps B such as gold as shown in FIGS. More specifically, bump bonding is performed with a pair of mount electrodes 16 and 17 in contact with two bumps B formed on routing electrodes 36 and 37 (described later) patterned on the upper surface of the base substrate 2. ing. As a result, the piezoelectric vibrating reed 4 is supported in a state of floating from the upper surface of the base substrate 2 and the mount electrodes 16 and 17 and the routing electrodes 36 and 37 are electrically connected to each other.
  • the lid substrate 3 is a transparent insulating substrate made of a glass material, for example, soda-lime glass, and is formed in a plate shape as shown in FIGS.
  • a rectangular recess 3 a in which the piezoelectric vibrating reed 4 is accommodated is formed on the bonding surface side to which the base substrate 2 is bonded.
  • the concave portion 3 a is a cavity concave portion 3 a that becomes a cavity C that accommodates the piezoelectric vibrating reed 4 when the two substrates 2 and 3 are overlapped.
  • the lid substrate 3 is anodically bonded to the base substrate 2 with the recess 3a facing the base substrate 2 side.
  • the base substrate 2 is a transparent insulating substrate made of a glass material, for example, soda lime glass, like the lid substrate 3, and has a size that can be superimposed on the lid substrate 3 as shown in FIGS. It is formed in a plate shape.
  • the base substrate 2 is formed with a pair of holding holes 30 and 31 for holding a paste P described later.
  • a through hole penetrating the base substrate 2 will be described as an example. Therefore, hereinafter, the pair of holding holes 30 and 31 will be described as a pair of through holes 30 and 31.
  • the pair of through holes 30 and 31 are formed so as to be accommodated in the cavity C. More specifically, in the through holes 30 and 31 of this embodiment, one through hole 30 is located on the base 12 side of the mounted piezoelectric vibrating reed 4, and the other through hole 30 is on the tip side of the vibrating arm portions 10 and 11. It is formed so that the hole 31 is located.
  • a through hole having a tapered cross-section whose diameter gradually decreases toward the lower surface of the base substrate 2 will be described as an example.
  • the present invention is not limited to this case, and the base substrate 2 passes straight through. It can be a through hole.
  • the pair of through holes 30 and 31 are formed with a pair of through electrodes 32 and 33 formed so as to fill the through holes 30 and 31.
  • these through electrodes 32 and 33 are formed by curing a paste P containing a plurality of metal fine particles P1, and completely close the through holes 30 and 31 so as to prevent airtightness in the cavity C.
  • the external electrodes 38 and 39, which will be described later, and the routing electrodes 36 and 37 are electrically connected.
  • the through electrodes 32 and 33 ensure electrical conductivity because the plurality of metal fine particles P1 contained in the paste P are in contact with each other.
  • the metal fine particles P1 are formed in an elongated fiber shape (non-spherical shape) from copper or the like.
  • a conductive film for example, aluminum is used to form a bonding film 35 for anodic bonding
  • a pair of routing electrodes 36 and 37 are patterned.
  • the bonding film 35 is formed along the periphery of the base substrate 2 so as to surround the periphery of the recess 3 a formed in the lid substrate 3.
  • the pair of lead-out electrodes 36 and 37 electrically connect one of the through electrodes 32 and 33 of the pair of through electrodes 32 and 33 to one of the mount electrodes 16 of the piezoelectric vibrating reed 4 and the other through electrode. 33 and the other mount electrode 17 of the piezoelectric vibrating reed 4 are patterned so as to be electrically connected. More specifically, the one lead-out electrode 36 is formed directly above the one through electrode 32 so as to be positioned directly below the base 12 of the piezoelectric vibrating piece 4. The other routing electrode 37 is routed from the position adjacent to the one routing electrode 36 along the vibrating arm portions 10 and 11 to the distal end side of the vibrating arm portions 10 and 11, and then the other through electrode 33.
  • a bump B is formed on each of the pair of routing electrodes 36 and 37, and the piezoelectric vibrating reed 4 is mounted using the bump B.
  • one mount electrode 16 of the piezoelectric vibrating reed 4 is electrically connected to one through electrode 32 through one routing electrode 36, and the other mount electrode 17 is passed through the other routing electrode 37 to the other penetration electrode.
  • the electrode 33 is electrically connected.
  • external electrodes 38 and 39 that are electrically connected to the pair of through electrodes 32 and 33 are formed on the lower surface of the base substrate 2. . That is, one external electrode 38 is electrically connected to the first excitation electrode 13 of the piezoelectric vibrating reed 4 via one through electrode 32 and one routing electrode 36. The other external electrode 39 is electrically connected to the second excitation electrode 14 of the piezoelectric vibrating reed 4 via the other through electrode 33 and the other routing electrode 37.
  • a predetermined drive voltage is applied to the external electrodes 38 and 39 formed on the base substrate 2.
  • a current can flow through the excitation electrode 15 including the first excitation electrode 13 and the second excitation electrode 14 of the piezoelectric vibrating reed 4, and is predetermined in a direction in which the pair of vibrating arm portions 10 and 11 are approached and separated.
  • Can be vibrated at a frequency of The vibration of the pair of vibrating arm portions 10 and 11 can be used as a time source, a control signal timing source, a reference signal source, and the like.
  • the piezoelectric vibrating reed manufacturing step is performed to manufacture the piezoelectric vibrating reed 4 shown in FIGS. 5 to 7 (S10). Specifically, a quartz Lambert rough is first sliced at a predetermined angle to obtain a wafer having a constant thickness. Subsequently, the wafer is lapped and roughly processed, and then the work-affected layer is removed by etching, and then mirror polishing such as polishing is performed to obtain a wafer having a predetermined thickness.
  • the wafer is patterned with the outer shape of the piezoelectric vibrating reed 4 by photolithography, and a metal film is formed and patterned to obtain the excitation electrode 15, Lead electrodes 19 and 20, mount electrodes 16 and 17, and weight metal film 21 are formed. Thereby, the some piezoelectric vibrating piece 4 is producible.
  • the resonance frequency is coarsely adjusted. This is done by irradiating the coarse adjustment film 21a of the weight metal film 21 with laser light to evaporate a part thereof and changing the weight. Note that fine adjustment for adjusting the resonance frequency with higher accuracy is performed after mounting. This will be described later.
  • a first wafer manufacturing process is performed in which a lid substrate wafer 50 to be the lid substrate 3 later is manufactured up to a state immediately before anodic bonding (S20).
  • a disk-shaped lid substrate wafer 50 is formed by removing the outermost work-affected layer by etching or the like ( S21).
  • a recess forming step is performed in which a plurality of cavity recesses 3a are formed in the matrix direction by etching or the like on the bonding surface of the lid substrate wafer 50 (S22). At this point, the first wafer manufacturing process is completed.
  • a second wafer manufacturing process is performed in which the base substrate wafer 40 to be the base substrate 2 is manufactured up to the state immediately before anodic bonding (S30).
  • a disk-shaped base substrate wafer 40 is formed by removing the outermost work-affected layer by etching or the like (S31).
  • a through electrode forming step for forming a plurality of pairs of through electrodes 32 and 33 on the base substrate wafer 40 is performed (S32).
  • the through electrode forming step will be described in detail.
  • a holding hole forming step for forming a plurality of a pair of holding holes for holding the paste P on the base substrate wafer 40, that is, a pair of through holes 30 and 31 penetrating the base substrate wafer 40. (S33) is performed.
  • the dotted line M shown in FIG. 11 has shown the cutting line cut
  • this process for example, sand blasting is performed from the upper surface side of the base substrate wafer 40.
  • through holes 30 and 31 having a tapered cross section whose diameter gradually decreases toward the lower surface of the base substrate wafer 40 can be formed.
  • a plurality of pairs of through-holes 30 and 31 are formed so as to be accommodated in the recess 3a formed in the lid substrate wafer 50.
  • one through hole 30 is formed on the base 12 side of the piezoelectric vibrating reed 4 and the other through hole 31 is formed on the distal end side of the vibrating arm portions 10 and 11.
  • a filling step of filling the plurality of through holes 30 and 31 with the paste P containing the metal fine particles P ⁇ b> 1 formed in a non-spherical shape without gaps to close the through holes 30 and 31. (S34).
  • the illustration of the metal fine particles P1 is omitted.
  • a firing step is performed in which the filled paste P is fired at a predetermined temperature and cured (S35). As a result, the paste P is firmly fixed to the inner surfaces of the through holes 30 and 31.
  • the organic substance in the paste P which is not illustrated evaporates at the time of baking, the hardened paste P will reduce a volume compared with the time of a filling process, as shown in FIG. Therefore, a dent is inevitably generated on the surface of the paste P.
  • a polishing process is performed to polish both surfaces of the base substrate wafer 40 by a predetermined thickness (S36).
  • S36 a predetermined thickness
  • both surfaces of the paste P cured by baking can be polished simultaneously, so that the periphery of the recessed portion can be scraped off. That is, the surface of the paste P can be flattened. Therefore, as shown in FIG. 16, the surface of the base substrate wafer 40 and the surfaces of the through electrodes 32 and 33 can be substantially flush with each other. By performing this polishing process, the through electrode forming process is completed.
  • a conductive material is patterned on the upper surface of the base substrate wafer 40, and as shown in FIGS. 17 and 18, a bonding film forming step for forming the bonding film 35 is performed (S37), and each pair of penetrations
  • a dotted line M shown in FIGS. 17 and 18 illustrates a cutting line that is cut in a cutting process to be performed later.
  • the through electrodes 32 and 33 have no dents on the surface, and are substantially flush with the upper surface of the base substrate wafer 40.
  • the routing electrodes 36 and 37 patterned on the upper surface of the base substrate wafer 40 are in close contact with the through electrodes 32 and 33 without generating a gap or the like therebetween. As a result, it is possible to ensure the electrical conductivity between the one routing electrode 36 and the one through electrode 32 and the electrical conductivity between the other routing electrode 37 and the other through electrode 33. At this point, the second wafer manufacturing process is completed.
  • the order of steps in which the routing electrode formation step (S38) is performed after the bonding film formation step (S37) is reversed.
  • bonding film formation The step (S37) may be performed, or both steps may be performed simultaneously. Regardless of the order of steps, the same effects can be obtained. Therefore, the process order may be changed as necessary.
  • a mounting step is performed in which the produced plurality of piezoelectric vibrating reeds 4 are joined to the upper surface of the base substrate wafer 40 via the routing electrodes 36 and 37, respectively (S40).
  • bumps B such as gold are formed on the pair of lead-out electrodes 36 and 37, respectively.
  • the piezoelectric vibrating piece 4 is pressed against the bump B while heating the bump B to a predetermined temperature.
  • the piezoelectric vibrating reed 4 is mechanically supported by the bumps B, and the mount electrodes 16 and 17 and the routing electrodes 36 and 37 are electrically connected.
  • the pair of excitation electrodes 15 of the piezoelectric vibrating reed 4 are in a conductive state with respect to the pair of through electrodes 32 and 33, respectively.
  • the piezoelectric vibrating reed 4 is bump-bonded, it is supported in a state where it floats from the upper surface of the base substrate wafer 40.
  • an overlaying process for overlaying the lid substrate wafer 50 on the base substrate wafer 40 is performed (S50). Specifically, both wafers 40 and 50 are aligned at the correct positions while using a reference mark (not shown) as an index. As a result, the mounted piezoelectric vibrating reed 4 is housed in a cavity C surrounded by the recess 3 a formed in the base substrate wafer 40 and the wafers 40 and 50.
  • the two superposed wafers 40 and 50 are put into an anodic bonding apparatus (not shown), and a bonding process is performed in which a predetermined voltage is applied in a predetermined temperature atmosphere to perform anodic bonding (S60). Specifically, a predetermined voltage is applied between the bonding film 35 and the lid substrate wafer 50. As a result, an electrochemical reaction occurs at the interface between the bonding film 35 and the lid substrate wafer 50, and the two are firmly bonded and anodically bonded. Thereby, the piezoelectric vibrating reed 4 can be sealed in the cavity C, and the wafer body 60 shown in FIG. 19 in which the base substrate wafer 40 and the lid substrate wafer 50 are bonded can be obtained. In FIG.
  • a conductive material is patterned on the lower surface of the base substrate wafer 40, and a pair of external electrodes 38 and 39 electrically connected to the pair of through electrodes 32 and 33, respectively.
  • a plurality of external electrode forming steps are formed (S70).
  • the piezoelectric vibrating reed 4 sealed in the cavity C can be operated using the external electrodes 38 and 39.
  • the through electrodes 32 and 33 are substantially flush with the lower surface of the base substrate wafer 40 as in the case of forming the lead-out electrodes 36 and 37, and thus the patterning is performed.
  • the external electrodes 38 and 39 are in close contact with the through electrodes 32 and 33 without generating a gap or the like therebetween. Thereby, the continuity between the external electrodes 38 and 39 and the through electrodes 32 and 33 can be ensured.
  • a fine adjustment step of finely adjusting the frequency of each piezoelectric vibrator 1 sealed in the cavity C to be within a predetermined range is performed (S80). More specifically, a voltage is applied to the pair of external electrodes 38 and 39 formed on the lower surface of the base substrate wafer 40 to vibrate the piezoelectric vibrating reed 4. Then, laser light is irradiated from the outside through the lid substrate wafer 50 while measuring the frequency, and the fine adjustment film 21b of the weight metal film 21 is evaporated. Thereby, since the weight of the tip end side of the pair of vibrating arm portions 10 and 11 is changed, the frequency of the piezoelectric vibrating piece 4 can be finely adjusted so as to be within a predetermined range of the nominal frequency.
  • a cutting process is performed in which the bonded wafer body 60 is cut along the cutting line M shown in FIG. 19 into smaller pieces (S90).
  • the piezoelectric vibration piece 4 is sealed in the cavity C formed between the base substrate 2 and the lid substrate 3 that are anodically bonded to each other, and the two-layer structure surface mount type piezoelectric vibration shown in FIG. A plurality of children 1 can be manufactured at a time.
  • the order of processes in which the fine adjustment process (S80) is performed may be used.
  • fine adjustment step (S80) by performing the fine adjustment step (S80) first, fine adjustment can be performed in the state of the wafer body 60. Therefore, the plurality of piezoelectric vibrators 1 can be finely adjusted more efficiently, and throughput can be improved. It is preferable because improvement of the above can be achieved.
  • an internal electrical characteristic inspection is performed (S100). That is, the resonance frequency, resonance resistance value, drive level characteristic (excitation power dependency of the resonance frequency and resonance resistance value) and the like of the piezoelectric vibrating piece 4 are measured and checked. In addition, the insulation resistance characteristics and the like are also checked. Finally, an appearance inspection of the piezoelectric vibrator 1 is performed to finally check dimensions, quality, and the like. This completes the manufacture of the piezoelectric vibrator 1.
  • the piezoelectric vibrator 1 has no depressions on the surface, and the through electrodes 32 and 33 can be formed in a substantially flush state with respect to the base substrate 2. 36 and 37 and the external electrodes 38 and 39 can be securely adhered to each other. As a result, stable continuity between the piezoelectric vibrating piece 4 and the external electrodes 38 and 39 can be ensured, and the reliability of the operation performance can be improved to achieve high performance. In addition, since the airtightness in the cavity C can be reliably maintained, the quality can be improved also in this respect. In addition, since the through electrodes 32 and 33 can be formed by a simple method using the paste P, the process can be simplified.
  • the metal fine particles P1 contained in the paste P are formed in an aspherical shape, when they are in contact with each other, they are likely to be in line contact rather than point contact as in the prior art. Therefore, the electrical continuity of the through electrodes 32 and 33 can be stabilized. Further, according to the manufacturing method of the present embodiment, a plurality of the piezoelectric vibrators 1 can be manufactured at a time, so that the cost can be reduced.
  • the oscillator 100 is configured by configuring the piezoelectric vibrator 1 as an oscillator electrically connected to the integrated circuit 101.
  • the oscillator 100 includes a substrate 103 on which an electronic component 102 such as a capacitor is mounted. On the substrate 103, the integrated circuit 101 for the oscillator is mounted, and the piezoelectric vibrator 1 is mounted in the vicinity of the integrated circuit 101.
  • the electronic component 102, the integrated circuit 101, and the piezoelectric vibrator 1 are electrically connected by a wiring pattern (not shown). Each component is molded with a resin (not shown).
  • the piezoelectric vibrating piece 4 in the piezoelectric vibrator 1 vibrates. This vibration is converted into an electric signal by the piezoelectric characteristics of the piezoelectric vibrating piece 4 and input to the integrated circuit 101 as an electric signal.
  • the input electrical signal is subjected to various processes by the integrated circuit 101 and is output as a frequency signal.
  • the piezoelectric vibrator 1 functions as an oscillator.
  • an RTC real-time clock
  • a function for controlling the time, providing a time, a calendar, and the like can be added.
  • the cavity 100 itself has the high-quality piezoelectric vibrator 1 in which the airtightness in the cavity C is reliable and the operation reliability is improved. Higher quality can be achieved by improving the operation reliability. In addition to this, it is possible to obtain a highly accurate frequency signal that is stable over a long period of time.
  • the portable information device 110 having the above-described piezoelectric vibrator 1 will be described as an example of the electronic device.
  • the portable information device 110 according to the present embodiment is represented by, for example, a mobile phone, and is a development and improvement of a wrist watch in the related art. The appearance is similar to that of a wristwatch, and a liquid crystal display is arranged in a portion corresponding to a dial so that the current time and the like can be displayed on this screen.
  • a communication device it is possible to perform communication similar to that of a conventional mobile phone by using a speaker and a microphone that are removed from the wrist and incorporated in the inner portion of the band. However, it is much smaller and lighter than conventional mobile phones.
  • the portable information device 110 includes the piezoelectric vibrator 1 and a power supply unit 111 for supplying power.
  • the power supply unit 111 is made of, for example, a lithium secondary battery.
  • the power supply unit 111 includes a control unit 112 that performs various controls, a clock unit 113 that counts time, a communication unit 114 that communicates with the outside, a display unit 115 that displays various types of information, A voltage detection unit 116 that detects the voltage of the functional unit is connected in parallel.
  • the power unit 111 supplies power to each functional unit.
  • the control unit 112 controls each function unit to control operation of the entire system such as transmission and reception of voice data, measurement and display of the current time, and the like.
  • the control unit 112 includes a ROM in which a program is written in advance, a CPU that reads and executes the program written in the ROM, and a RAM that is used as a work area of the CPU.
  • the clock unit 113 includes an integrated circuit including an oscillation circuit, a register circuit, a counter circuit, an interface circuit, and the like, and the piezoelectric vibrator 1.
  • the piezoelectric vibrator 1 When a voltage is applied to the piezoelectric vibrator 1, the piezoelectric vibrating reed 4 vibrates, and the vibration is converted into an electric signal by the piezoelectric characteristics of the crystal and is input to the oscillation circuit as an electric signal.
  • the output of the oscillation circuit is binarized and counted by a register circuit and a counter circuit. Then, signals are transmitted to and received from the control unit 112 via the interface circuit, and the current time, current date, calendar information, or the like is displayed on the display unit 115.
  • the communication unit 114 has functions similar to those of a conventional mobile phone, and includes a radio unit 117, a voice processing unit 118, a switching unit 119, an amplification unit 120, a voice input / output unit 121, a telephone number input unit 122, and a ring tone generation unit. 123 and a call control memory unit 124.
  • the wireless unit 117 exchanges various data such as audio data with the base station via the antenna 125.
  • the audio processing unit 118 encodes and decodes the audio signal input from the radio unit 117 or the amplification unit 120.
  • the amplifying unit 120 amplifies the signal input from the audio processing unit 118 or the audio input / output unit 121 to a predetermined level.
  • the voice input / output unit 121 includes a speaker, a microphone, and the like, and amplifies a ringtone and a received voice or collects a voice.
  • the ring tone generator 123 generates a ring tone in response to a call from the base station.
  • the switching unit 119 switches the amplifying unit 120 connected to the voice processing unit 118 to the ringing tone generating unit 123 only when an incoming call is received, so that the ringing tone generated in the ringing tone generating unit 123 is transmitted via the amplifying unit 120.
  • the call control memory unit 124 stores a program related to incoming / outgoing call control of communication.
  • the telephone number input unit 122 includes, for example, a number key from 0 to 9 and other keys. By pressing these number keys and the like, a telephone number of a call destination is input.
  • the voltage detection unit 116 detects the voltage drop and notifies the control unit 112 of the voltage drop.
  • the predetermined voltage value at this time is a value set in advance as a minimum voltage necessary for stably operating the communication unit 114, and is, for example, about 3V.
  • the control unit 112 prohibits the operations of the radio unit 117, the voice processing unit 118, the switching unit 119, and the ring tone generation unit 123. In particular, it is essential to stop the operation of the wireless unit 117 with high power consumption. Further, the display unit 115 displays that the communication unit 114 has become unusable due to insufficient battery power.
  • the operation of the communication unit 114 can be prohibited by the voltage detection unit 116 and the control unit 112, and that effect can be displayed on the display unit 115.
  • This display may be a text message, but as a more intuitive display, a x (X) mark may be attached to the telephone icon displayed at the top of the display surface of the display unit 115.
  • the function of the communication part 114 can be stopped more reliably by providing the power supply cutoff part 126 that can selectively cut off the power of the part related to the function of the communication part 114.
  • the portable information device 110 of the present embodiment the portable information device itself is provided with the high-quality piezoelectric vibrator 1 that is surely hermetically sealed in the cavity C and has improved operation reliability. Similarly, it is possible to improve the operation reliability and improve the quality. In addition to this, it is possible to display highly accurate clock information that is stable over a long period of time.
  • the radio timepiece 130 of the present embodiment includes the piezoelectric vibrator 1 electrically connected to the filter unit 131, and receives a standard radio wave including timepiece information to accurately It is a clock with a function of automatically correcting and displaying the correct time.
  • a standard radio wave including timepiece information to accurately It is a clock with a function of automatically correcting and displaying the correct time.
  • transmitting stations transmit standard radio waves in Fukushima Prefecture (40 kHz) and Saga Prefecture (60 kHz), each transmitting standard radio waves.
  • Long waves such as 40 kHz or 60 kHz have the property of propagating the surface of the earth and the property of propagating while reflecting the ionosphere and the surface of the earth, so the propagation range is wide, and the above two transmitting stations cover all of Japan. is doing.
  • the antenna 132 receives a long standard wave of 40 kHz or 60 kHz.
  • the long-wave standard radio wave is obtained by subjecting time information called a time code to AM modulation on a 40 kHz or 60 kHz carrier wave.
  • the received long standard wave is amplified by the amplifier 133 and filtered and tuned by the filter unit 131 having the plurality of piezoelectric vibrators 1.
  • the piezoelectric vibrator 1 according to this embodiment includes crystal vibrator portions 138 and 139 having resonance frequencies of 40 kHz and 60 kHz that are the same as the carrier frequency.
  • the filtered signal having a predetermined frequency is detected and demodulated by the detection and rectification circuit 134. Subsequently, the time code is taken out via the waveform shaping circuit 135 and counted by the CPU 136.
  • the CPU 136 reads information such as the current year, accumulated date, day of the week, and time. The read information is reflected in the RTC 137, and accurate time information is displayed. Since the carrier wave is 40 kHz or 60 kHz, the crystal vibrator units 138 and 139 are preferably vibrators having the tuning fork type structure described above.
  • the frequency of the long standard radio wave is different overseas.
  • a standard radio wave of 77.5 KHz is used. Accordingly, when the radio timepiece 130 that can be used overseas is incorporated in a portable device, the piezoelectric vibrator 1 having a frequency different from that in Japan is required.
  • the radio-controlled timepiece 130 of the present embodiment itself includes the high-quality piezoelectric vibrator 1 that is surely hermetically sealed in the cavity C and has improved operation reliability. In addition, it is possible to improve the operation reliability and improve the quality. In addition to this, it is possible to count time stably and with high accuracy over a long period of time.
  • the metal fine particles P1 may have other shapes as long as the shape is a non-spherical shape.
  • the through holes 30 and 31 have been described as examples of the holding holes for holding the paste P.
  • the present invention is not limited to the through holes.
  • the thickness of the base substrate wafer 40 and the depth of the recess are set so that the paste P hardened in the recess by baking is exposed also on the lower surface side of the base substrate wafer 40.
  • the polishing amount may be determined in consideration of the above. Even in this case, the same effects can be achieved.
  • the paste P when the paste P is filled, the paste P does not come off on the opposite side, so that the filling process can be easily performed and the paste P is not wasted.
  • the grooved piezoelectric vibrating piece 4 in which the groove portions 18 are formed on both surfaces of the vibrating arm portions 10 and 11 has been described as an example.
  • the piezoelectric vibrating piece may be used.
  • the tuning fork type piezoelectric vibrating piece 4 has been described as an example.
  • the tuning fork type is not limited to the tuning fork type.
  • it may be a thickness sliding vibration piece.
  • the base substrate 2 and the lid substrate 3 are anodically bonded via the bonding film 35.
  • the present invention is not limited to anodic bonding.
  • anodic bonding is preferable because both substrates 2 and 3 can be firmly bonded.
  • the piezoelectric vibrating reed 4 is bump-bonded, but is not limited to bump bonding.
  • the piezoelectric vibrating reed 4 may be joined with a conductive adhesive.
  • the piezoelectric vibrating reed 4 can be lifted from the upper surface of the base substrate 2, and a minimum vibration gap necessary for vibration can be secured naturally. Therefore, it is preferable to perform bump bonding.
  • the paste P when performing the filling step in the above embodiment, the paste P may be embedded in the through holes 30 and 31 after defoaming treatment (for example, centrifugal defoaming or vacuuming).
  • defoaming treatment for example, centrifugal defoaming or vacuuming.
  • the paste P in which bubbles etc. are not contained as much as possible can be filled by defoaming the paste P in advance. Therefore, even if a baking process is performed, volume reduction of the paste P can be suppressed as much as possible. Accordingly, the amount of polishing in the subsequent polishing step can be reduced, the time spent in the step can be reduced, and the piezoelectric vibrator 1 can be manufactured more efficiently.

Abstract

　両面が研磨加工されたベース基板２と、キャビティＣ用の凹部３ａが形成され、ベース基板に接合されたリッド基板３と、両基板の間に形成されたキャビティ内に収納された状態で、ベース基板の上面に接合された圧電振動片４と、ベース基板の下面に形成された一対の外部電極３８、３９と、ベース基板を貫通するように形成され、キャビティ内の気密を維持すると共に、一対の外部電極に対してそれぞれ電気的に接続された一対の貫通電極３２、３３と、ベース基板の上面に形成され、接合された圧電振動片に対して一対の貫通電極をそれぞれ電気的に接続させる引き回し電極３６、３７と、を備え、貫通電極が、非球形形状に形成された複数の金属微粒子を含んだペーストの硬化により形成されている圧電振動子１を提供する。

Description

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
　本発明は、接合された２枚の基板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表面実装型（ＳＭＤ）の圧電振動子、該圧電振動子を製造する圧電振動子の製造方法、圧電振動子を有する発振器、電子機器及び電波時計に関するものである。
　近年、携帯電話や携帯情報端末機器には、時刻源や制御信号等のタイミング源、リファレンス信号源等として水晶等を利用した圧電振動子が用いられている。この種の圧電振動子は、様々なものが知られているが、その１つとして、表面実装型の圧電振動子が知られている。この種の圧電振動子としては、一般的に圧電振動片が形成された圧電基板を、ベース基板とリッド基板とで上下から挟み込むように接合した３層構造タイプのものが知られている。この場合、圧電振動子は、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（密閉室）内に収納されている。また、近年では、上述した３層構造タイプのものではなく、２層構造タイプのものも開発されている。
　このタイプの圧電振動子は、ベース基板とリッド基板とが直接接合されることで２層構造になっており、両基板の間に形成されたキャビティ内に圧電振動片が収納されている。この２層構造タイプの圧電振動子は、３層構造のものに比べて薄型化を図ることができる等の点において優れており、好適に使用されている。このような２層構造タイプの圧電振動子の１つとして、ベース基板を貫通するように形成された導電部材を利用して、圧電振動片とベース基板に形成された外部電極とを導通させた圧電振動子が知られている（特許文献１及び特許文献２参照)。
　この圧電振動子２００は、図２４及び図２５に示すように、接合膜２０７を介して互いに陽極接合されたベース基板２０１及びリッド基板２０２と、両基板２０１、２０２の間に形成されたキャビティＣ内に封止された圧電振動片２０３と、を備えている。圧電振動片２０３は、例えば音叉型の振動片であって、キャビティＣ内においてベース基板２０１の上面に導電性接着剤Ｅを介してマウントされている。
　ベース基板２０１及びリッド基板２０２は、例えばセラミックやガラス等からなる絶縁基板である。両基板２０１、２０２のうちベース基板２０１には、該基板２０１を貫通するスルーホール２０４が形成されている。そして、このスルーホール２０４内には、該スルーホール２０４を塞ぐように導電部材２０５が埋め込まれている。この導電部材２０５は、ベース基板２０１の下面に形成された外部電極２０６に電気的に接続されていると共に、キャビティＣ内にマウントされている圧電振動片２０３に電気的に接続されている。
特開２００２－１２４８４５号公報 特開２００６－２７９８７２号公報
　ところで、上述した２層構造タイプの圧電振動子において、導電部材２０５は、スルーホール２０４を塞いでキャビティＣ内の気密を維持すると共に、圧電振動片２０３と外部電極２０６とを導通させるという２つの大きな役割を担っている。特に、スルーホール２０４との密着が不十分であると、キャビティＣ内の気密が損なわれてしまう恐れがあり、また、導電性接着剤Ｅ或いは外部電極２０６との接触が不十分であると、圧電振動片２０３の作動不良を招いてしまう。従って、このような不具合をなくす為にも、スルーホール２０４の内面に強固に密着した状態で該スルーホール２０４を完全に塞ぎ、しかも、表面に凹み等がない状態で導電部材２０５を形成する必要がある。
　しかしながら、特許文献１及び特許文献２には、導電部材２０５を導電ペースト（ＡｇペーストやＡｕ－Ｓｎペースト等）にて形成する点は記載されているものの、実際にどのように形成するか等の具体的な製造方法については何ら記載されていない。
　一般的に導電ペーストを使用する場合には、焼成して硬化させる必要がある。つまり、スルーホール２０４内に導電ペーストを埋め込んだ後、焼成を行って硬化させる必要がある。ところが、焼成を行うと、導電ペーストに含まれる有機物が蒸発により消失してしまうので、通常、焼成後の体積が焼成前に比べて減少してしまう（例えば、導電ペーストとしてＡｇペーストを用いた場合には、体積が略２０％程度減少してしまう）。そのため、導電ペーストを利用して導電部材２０５を形成したとしても、表面に凹みが発生してしまったり、酷い場合には貫通孔が中心に開いてしまったりする恐れがある。
　その結果、キャビティＣ内の気密が損なわれたり、圧電振動片２０３と外部電極２０６との導通性が損なわれたりする可能性があった。
　また、一般的に導電ペーストには、図２６に示すように、球形状に形成された金属微粒子２１０が複数含まれており、これら複数の金属微粒子２１０同士が接触し合うことで、電気導通性が確保されている。なお、金属微粒子２１０がＡｇからなるものをＡｇペーストと呼んでいる。
　ところが、従来の金属微粒子２１０は球形であるので、金属微粒子２１０同士が完全に接触し合ったとしても、点接触となってしまう。よって、金属微粒子２１０が僅かにずれただけで、簡単に絶縁状態となってしまう。従って、従来の導電ペーストを焼成により硬化させて導電部材２０５を形成したとしても、安定した導通性を得ることが難しかった。
　本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、キャビティ内の気密を確実に維持すると共に、圧電振動片と外部電極との安定した導通性を確保した高品質な２層構造式表面実装型の圧電振動子を提供することである。
　また、該圧電振動子を、一度に効率良く製造する圧電振動子の製造方法、圧電振動子を有する発振器、電子機器、電波時計を提供することである。
　本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
　本発明に係る圧電振動子は、両面が研磨加工されたベース基板と、キャビティ用の凹部が形成され、該凹部を前記ベース基板に対向させた状態で該ベース基板に接合されたリッド基板と、前記凹部を利用して前記ベース基板と前記リッド基板との間に形成されたキャビティ内に収納された状態で、ベース基板の上面に接合された圧電振動片と、前記ベース基板の下面に形成された一対の外部電極と、前記ベース基板を貫通するように形成され、前記キャビティ内の気密を維持すると共に、前記一対の外部電極に対してそれぞれ電気的に接続された一対の貫通電極と、前記ベース基板の上面に形成され、接合された前記圧電振動片に対して前記一対の貫通電極をそれぞれ電気的に接続させる引き回し電極と、を備え、前記貫通電極が、非球形形状に形成された複数の金属微粒子を含んだペーストの硬化により形成されていることを特徴とするものである。
　また、本発明に係る圧電振動子の製造方法は、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を、ベース基板用ウエハとリッド基板用ウエハとを利用して一度に複数製造する方法であって、前記リッド基板用ウエハに、両ウエハが重ね合わされたときに前記キャビティを形成するキャビティ用の凹部を複数形成する凹部形成工程と、前記ベース基板用ウエハに、複数の非球形形状の金属微粒子を含んだペーストを利用して、該ウエハを貫通する一対の貫通電極を複数形成する貫通電極形成工程と、前記ベース基板用ウエハの上面に、前記一対の貫通電極に対してそれぞれ電気的に接続された引き回し電極を複数形成する引き回し電極形成工程と、複数の前記圧電振動片を、前記引き回し電極を介して前記ベース基板用ウエハの上面に接合するマウント工程と、前記ベース基板用ウエハと前記リッド基板用ウエハとを重ね合わせて、前記凹部と両ウエハとで囲まれる前記キャビティ内に圧電振動片を収納する重ね合わせ工程と、前記ベース基板用ウエハと前記リッド基板用ウエハとを接合し、前記圧電振動片を前記キャビティ内に封止する接合工程と、前記ベース基板用ウエハの下面に、前記一対の貫通電極にそれぞれ電気的に接続された一対の外部電極を複数形成する外部電極形成工程と、接合された前記両ウエハを切断して、複数の前記圧電振動子に小片化する切断工程と、を備え、前記貫通電極形成工程が、前記ベース基板用ウエハに前記ペーストを保持する一対の保持孔を複数形成する保持孔形成工程と、これら複数の保持孔内に前記ペーストを埋め込んで該保持孔を塞ぐ充填工程と、埋め込んだペーストを所定の温度で焼成して硬化させる焼成工程と、焼成後にベース基板用ウエハの両面をそれぞれ所定の厚みだけ研磨する研磨工程と、を備えていることを特徴とするものである。
　この発明に係る圧電振動子及び圧電振動子の製造方法においては、まずリッド基板用ウエハに、キャビティ用の凹部を複数形成する凹部形成工程を行う。これら凹部は、後に両ウエハを重ね合わせた際に、キャビティとなる凹部である。
　また、上記工程と同時或いは前後のタイミングで、ベース基板用ウエハに一対の貫通電極を複数形成する貫通電極形成工程を行う。この際、後に両ウエハを重ね合わせたときに、リッド基板用ウエハに形成した凹部内に収まるように一対の貫通電極を複数形成する。
　この貫通電極形成工程について、詳細に説明すると、まずベース基板用ウエハにペーストを保持する一対の保持孔を複数形成する保持孔形成工程を行う。なお、保持孔としては、例えばベース基板用ウエハを貫通する貫通孔でも構わないし、単に凹んだ有底状の凹み部でも構わない。
　続いて、これら複数の保持孔内に複数の金属微粒子を含んだペーストを隙間なく埋め込んで該保持孔を塞ぐ充填工程を行う。この際、非球形（例えば、細長い繊維状や断面星型状）に形成された金属微粒子を含んだペーストを用いる。
　続いて、充填したペーストを所定の温度で焼成して硬化させる焼成工程を行う。これにより、保持孔の内面にペーストが強固に固着した状態となる。ところで、硬化したペーストは、焼成時にペースト内の有機物が蒸発してしまうので、充填工程時に比べて体積が減少してしまう。そのためペーストの表面には、どうしても凹みが生じてしまう。
　そこで、焼成後に、ベース基板用ウエハの両面をそれぞれ所定の厚みだけ研磨する研磨工程を行う。この工程を行うことで、焼成によって硬化したペーストも同時に研磨できるので、凹んでしまった部分の周囲を削り取ることができる。つまり、硬化したペーストの表面を平坦にすることができる。よって、ベース基板用ウエハの表面と貫通電極の表面とが、ほぼ面一な状態となる。この研磨工程を行うことで、貫通電極形成工程が終了する。なお、ペーストに含まれる複数の金属微粒子が互いに接触し合っていることで、貫通電極の電気導通性が確保されている。
　次に、ベース基板用ウエハの上面に導電性材料をパターニングして、各一対の貫通電極に対してそれぞれ電気的に接続された引き回し電極を複数形成する引き回し電極形成工程を行う。この際、後に両ウエハを重ね合わせたときに、リッド基板用ウエハに形成した凹部内に収まるように引き回し電極を形成する。
　特に貫通電極は、上述したように表面に凹みがなく、ベース基板用ウエハの上面に対してほぼ面一な状態となっている。そのため、ベース基板用ウエハの上面にパターニングされた引き回し電極は、間に隙間等を発生させることなく貫通電極に対して密着した状態で接する。これにより、引き回し電極と貫通電極との導通性を確実なものにすることができる。
　次に、複数の圧電振動片を、それぞれ引き回し電極を介してベース基板用ウエハの上面に接合するマウント工程を行う。これにより、接合された各圧電振動片は、引き回し電極を介して一対の貫通電極に対して導通した状態となる。マウント終了後、ベース基板用ウエハとリッド基板用ウエハとを重ね合わせる重ね合わせ工程を行う。これにより、接合された複数の圧電振動片は、凹部と両ウエハとで囲まれるキャビティ内に収納された状態となる。
　次に、重ね合わせた両ウエハを接合する接合工程を行う。これにより、両ウエハが強固に密着するので、圧電振動片をキャビティ内に封止することができる。この際、ベース基板用ウエハに形成された保持孔は、貫通電極によって既に塞がれているので、キャビティ内の気密が損なわれることがない。特に、貫通電極を構成するペーストは、保持孔の内面に強固に密着しているので、キャビティ内の気密を確実に維持することができる。
　次に、ベース基板用ウエハの下面に導電性材料をパターニングして、各一対の貫通電極にそれぞれ電気的に接続された一対の外部電極を複数形成する外部電極形成工程を行う。この場合も引き回し電極の形成時と同様に、ベース基板用ウエハの下面に対して貫通電極がほぼ面一な状態となっているので、パターニングされた外部電極は、間に隙間等を発生させることなく貫通電極に対して密着した状態で接する。これにより、外部電極と貫通電極との導通性を確実なものにすることができる。この工程により、外部電極を利用して、キャビティ内に封止された圧電振動片を作動させることができる。
　最後に、接合されたベース基板用ウエハ及びリッド基板用ウエハを切断して、複数の圧電振動子に小片化する切断工程を行う。
　その結果、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２層構造式表面実装型の圧電振動子を一度に複数製造することができる。
　特に、表面に凹みがなく、ベース基板に対してほぼ面一な状態で貫通電極を形成できるので、該貫通電極を、引き回し電極及び外部電極に対して確実に密着させることができる。その結果、圧電振動片と外部電極との安定した導通性を確保することができ、作動性能の信頼性を向上して、高品質化を図ることができる。また、キャビティ内の気密に関しても確実に維持することができるので、この点においても高品質化を図ることができる。加えて、ペーストを利用した簡単な方法で貫通電極を形成できるので、工程の簡素化を図ることができる。
　しかも、ペーストに含まれる金属微粒子が非球形状に形成されているので、互いに接触し合ったときに、従来のように点接触ではなく、線接触になり易い。よって、貫通電極の電気的な導通性を安定にすることができる。
　また、本発明に係る圧電振動子は、上記本発明の圧電振動子において、前記ベース基板及び前記リッド基板が、前記凹部の周囲を囲むように両基板の間に形成された接合膜を介して陽極接合されていることを特徴とするものである。
　また、本発明に係る圧電振動子の製造方法は、上記本発明の圧電振動子の製造方法において、前記マウント工程前に、前記ベース基板用ウエハと前記リッド基板用ウエハとを重ね合わせたときに、前記凹部の周囲を囲む接合膜をベース基板用ウエハの上面に形成する接合膜形成工程を備え、前記接合工程の際、前記接合膜を介して前記両ウエハを陽極接合することを特徴とするものである。
　この発明に係る圧電振動子及び圧電振動子の製造方法においては、接合膜を介してベース基板用ウエハとリッド基板用ウエハとを陽極接合できるので、両ウエハをより強固に接合してキャビティ内の気密性を高めることができる。従って、圧電振動片をさらに高精度に振動させることができ、さらなる高品質化を図ることができる。
　また、本発明に係る圧電振動子は、上記本発明の圧電振動子において、前記圧電振動片が、導電性のバンプによりバンプ接合されていることを特徴とするものである。
　また、本発明に係る圧電振動子の製造方法は、上記本発明の圧電振動子の製造方法において、前記マウント工程の際、導電性のバンプを利用して前記圧電振動片をバンプ接合することを特徴とするものである。
　この発明に係る圧電振動子及び圧電振動子の製造方法においては、圧電振動片をバンプ接合するので、バンプの厚み分だけ圧電振動片をベース基板の上面から浮かすことができる。そのため、圧電振動片の振動に必要な最低限の振動ギャップを自然と確保することができる。よって、圧電振動子の作動性能の信頼性をさらに向上することができる。
　また、本発明に係る圧電振動子の製造方法は、上記本発明の圧電振動子の製造方法において、前記充填工程の際、前記ペーストを脱泡処理した後に、該ペーストを前記保持孔内に埋め込むことを特徴とするものである。
　この発明に係る圧電振動子の製造方法においては、事前にペーストを脱泡処理するので、気泡等が極力含まれていないペーストを充填することができる。よって、焼成工程を行ったとしても、ペーストの体積減少をできるだけ抑えることができる。従って、その後に行う研磨工程時での研磨量を少なくすることができ、該工程にかかる時間を削減でき、より効率良く圧電振動子を製造することができる。
　また、本発明に係る発振器は、上記本発明の圧電振動子が、発振子として集積回路に電気的に接続されていることを特徴とするものである。
　また、本発明に係る電子機器は、上記本発明の圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴とするものである。
　また、本発明に係る電波時計は、上記本発明の圧電振動子が、フィルタ部に電気的に接続されていることを特徴とするものである。
　この発明に係る発振器、電子機器及び電波時計においては、キャビティ内の気密が確実で、作動の信頼性が向上した高品質な圧電振動子を備えているので、同様に作動の信頼性を高めて高品質化を図ることができる。
　本発明に係る圧電振動子によれば、キャビティ内の気密を確実に維持することができると共に、圧電振動片と外部電極との安定した導通性を確保した高品質な２層構造式表面実装型の圧電振動子とすることができる。
　また、本発明に係る圧電振動子の製造方法によれば、上述した圧電振動子を一度に効率良く製造することができ、低コスト化を図ることができる。
　また、本発明に係る発振器、電子機器及び電波時計によれば、上述した圧電振動子を備えているので、同様に作動の信頼性を高めて高品質化を図ることができる。
本発明に係る圧電振動子の一実施形態を示す外観斜視図である。 図１に示す圧電振動子の内部構成図であって、リッド基板を取り外した状態で圧電振動片を上方から見た図である。 図２に示すＡ－Ａ線に沿った圧電振動子の断面図である。 図１に示す圧電振動子の分解斜視図である。 図１に示す圧電振動子を構成する圧電振動片の上面図である。 図５に示す圧電振動片の下面図である。 図５に示す断面矢視Ｂ－Ｂ図である。 図３に示す貫通電極の拡大図であって、複数の金属微粒子を含むペーストを示す図である。 図１に示す圧電振動子を製造する際の流れを示すフローチャートである。 図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、リッド基板の元となるリッド基板用ウエハに複数の凹部を形成した状態を示す図である。 図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、ベース基板の元となるベース基板用ウエハに一対のスルーホールを形成した状態を示す図である。 図１１に示す状態をベース基板用ウエハの断面から見た図である。 図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図１２に示す状態の後、スルーホール内にペーストを充填させた状態を示す図である。 図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図１３に示す状態の後、ペーストを焼成により硬化させ、貫通電極を形成した状態を示す図である。 図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図１４に示す状態の後、ベース基板用ウエハの両面を研磨している状態を示す図である。 図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図１５に示す状態の後、凹みがなくなりベース基板用ウエハの表面に面一となった貫通電極を示す図である。 図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図１６に示す状態の後、ベース基板用ウエハの上面に接合膜及び引き回し電極をパターニングした状態を示す図である。 図１７に示す状態のベース基板用ウエハの全体図である。 図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、圧電振動片をキャビティ内に収容した状態でベース基板用ウエハとリッド基板用ウエハとが陽極接合されたウエハ体の分解斜視図である。 本発明に係る発振器の一実施形態を示す構成図である。 本発明に係る電子機器の一実施形態を示す構成図である。 本発明に係る電波時計の一実施形態を示す構成図である。 図８に示す金属微粒子の変形例を示す図であって、（ａ）は短冊状に形成された金属微粒子、（ｂ）は波型状に形成された金属微粒子、（ｃ）は断面星型に形成された金属微粒子、（ｄ）は断面十字型に形成された金属微粒子を示す図である。 従来の圧電振動子の内部構成図であって、リッド基板を取り外した状態で圧電振動片を上方から見た図である。 図２４に示す圧電振動子の断面図である。 従来の導電性ペーストの拡大図である。
符号の説明
　Ｂ…バンプ
　Ｃ…キャビティ
　Ｐ…ペースト
　Ｐ１…金属微粒子
　１…圧電振動子
　２…ベース基板
　３…リッド基板
　３ａ…キャビティ用の凹部
　４…圧電振動片
　３０、３１…スルーホール（保持孔）
　３５…接合膜
　３６、３７…引き回し電極
　３８、３９…外部電極
　４０…ベース基板用ウエハ
　５０…リッド基板用ウエハ
　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
　以下、本発明に係る一実施形態を、図１から図１９を参照して説明する。
　本実施形態の圧電振動子１は、図１から図４に示すように、ベース基板２とリッド基板３とで２層に積層された箱状に形成されており、内部のキャビティＣ内に圧電振動片４が収納された表面実装型の圧電振動子である。
　なお、図４においては、図面を見易くするために後述する励振電極１５、引き出し電極１９、２０、マウント電極１６、１７及び重り金属膜２１の図示を省略している。
　圧電振動片４は、図５から図７に示すように、水晶、タンタル酸リチウムや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ものである。
　この圧電振動片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の外表面上に形成されて一対の振動腕部１０、１１を振動させる第１の励振電極１３と第２の励振電極１４とからなる励振電極１５と、第１の励振電極１３及び第２の励振電極１４に電気的に接続されたマウント電極１６、１７とを有している。
　また、本実施形態の圧電振動片４は、一対の振動腕部１０、１１の両主面上に、該振動腕部１０、１１の長手方向に沿ってそれぞれ形成された溝部１８を備えている。この溝部１８は、振動腕部１０、１１の基端側から略中間付近まで形成されている。
　第１の励振電極１３と第２の励振電極１４とからなる励振電極１５は、一対の振動腕部１０、１１を互いに接近又は離間する方向に所定の共振周波数で振動させる電極であり、一対の振動腕部１０、１１の外表面に、それぞれ電気的に切り離された状態でパターニングされて形成されている。具体的には、図７に示すように、第１の励振電極１３が、一方の振動腕部１０の溝部１８上と他方の振動腕部１１の両側面上とに主に形成され、第２の励振電極１４が、一方の振動腕部１０の両側面上と他方の振動腕部１１の溝部１８上とに主に形成されている。
　また、第１の励振電極１３及び第２の励振電極１４は、図５及び図６に示すように、基部１２の両主面上において、それぞれ引き出し電極１９、２０を介してマウント電極１６、１７に電気的に接続されている。そして圧電振動片４は、このマウント電極１６、１７を介して電圧が印加されるようになっている。
　なお、上述した励振電極１５、マウント電極１６、１７及び引き出し電極１９、２０は、例えば、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）やチタン（Ｔｉ）等の導電性膜の被膜により形成されたものである。
　また、一対の振動腕部１０、１１の先端には、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。なお、この重り金属膜２１は、周波数を粗く調整する際に使用される粗調膜２１ａと、微小に調整する際に使用される微調膜２１ｂとに分かれている。これら粗調膜２１ａ及び微調膜２１ｂを利用して周波数調整を行うことで、一対の振動腕部１０、１１の周波数をデバイスの公称周波数の範囲内に収めることができる。
　このように構成された圧電振動片４は、図３から図４に示すように、金等のバンプＢを利用して、ベース基板２の上面にバンプ接合されている。より具体的には、ベース基板２の上面にパターニングされた後述する引き回し電極３６、３７上に形成された２つのバンプＢ上に、一対のマウント電極１６、１７がそれぞれ接触した状態でバンプ接合されている。これにより、圧電振動片４は、ベース基板２の上面から浮いた状態で支持されると共に、マウント電極１６、１７と引き回し電極３６、３７とがそれぞれ電気的に接続された状態となっている。
　上記リッド基板３は、ガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる透明の絶縁基板であり、図１、図３及び図４に示すように、板状に形成されている。そして、ベース基板２が接合される接合面側には、圧電振動片４が収まる矩形状の凹部３ａが形成されている。この凹部３ａは、両基板２、３が重ね合わされたときに、圧電振動片４を収容するキャビティＣとなるキャビティ用の凹部３ａである。そして、リッド基板３は、この凹部３ａをベース基板２側に対向させた状態で該ベース基板２に対して陽極接合されている。
　上記ベース基板２は、リッド基板３と同様にガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる透明な絶縁基板であり、図１から図４に示すように、リッド基板３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。
　このベース基板２には、後述するペーストＰを保持する一対の保持孔３０、３１が形成されている。本実施形態では、保持孔３０、３１の一例として、ベース基板２を貫通するスルーホールを例に挙げて説明する。よって、以下、一対の保持孔３０、３１を、一対のスルーホール３０、３１として説明する。
　これら一対のスルーホール３０、３１は、キャビティＣ内に収まるように形成されている。より詳しく説明すると、本実施形態のスルーホール３０、３１は、マウントされた圧電振動片４の基部１２側に一方のスルーホール３０が位置し、振動腕部１０、１１の先端側に他方のスルーホール３１が位置するように形成されている。また、本実施形態では、ベース基板２の下面に向かって漸次径が縮径した断面テーパ状のスルーホールを例に挙げて説明するが、この場合に限られず、ベース基板２を真っ直ぐに貫通するスルーホールでも構わない。
　そして、これら一対のスルーホール３０、３１には、該スルーホール３０、３１を埋めるように形成された一対の貫通電極３２、３３が形成されている。これら貫通電極３２、３３は、図８に示すように、複数の金属微粒子Ｐ１を含んだペーストＰの硬化によって形成されたものであり、スルーホール３０、３１を完全に塞いでキャビティＣ内の気密を維持していると共に、後述する外部電極３８、３９と引き回し電極３６、３７とを導通させる役割を担っている。
　なお、貫通電極３２、３３は、ペーストＰに含まれる複数の金属微粒子Ｐ１が互いに接触し合っていることで、電気導通性が確保されている。また、この金属微粒子Ｐ１は、銅等により細長い繊維状（非球形形状）に形成されている。
　ベース基板２の上面側（リッド基板３が接合される接合面側）には、図１から図４に示すように、導電性材料（例えば、アルミニウム）により、陽極接合用の接合膜３５と、一対の引き回し電極３６、３７とがパターニングされている。このうち接合膜３５は、リッド基板３に形成された凹部３ａの周囲を囲むようにベース基板２の周縁に沿って形成されている。
　また、一対の引き回し電極３６、３７は、一対の貫通電極３２、３３のうち、一方の貫通電極３２と圧電振動片４の一方のマウント電極１６とを電気的に接続すると共に、他方の貫通電極３３と圧電振動片４の他方のマウント電極１７とを電気的に接続するようにパターニングされている。より詳しく説明すると、一方の引き回し電極３６は、圧電振動片４の基部１２の真下に位置するように一方の貫通電極３２の真上に形成されている。また、他方の引き回し電極３７は、一方の引き回し電極３６に隣接した位置から、振動腕部１０、１１に沿って該振動腕部１０、１１の先端側に引き回しされた後、他方の貫通電極３３の真上に位置するように形成されている。
　そして、これら一対の引き回し電極３６、３７上にそれぞれバンプＢが形成されており、該バンプＢを利用して圧電振動片４がマウントされている。これにより、圧電振動片４の一方のマウント電極１６が、一方の引き回し電極３６を介して一方の貫通電極３２に導通し、他方のマウント電極１７が、他方の引き回し電極３７を介して他方の貫通電極３３に導通するようになっている。
　また、ベース基板２の下面には、図１、図３及び図４に示すように、一対の貫通電極３２、３３に対してそれぞれ電気的に接続される外部電極３８、３９が形成されている。つまり、一方の外部電極３８は、一方の貫通電極３２及び一方の引き回し電極３６を介して圧電振動片４の第１の励振電極１３に電気的に接続されている。また、他方の外部電極３９は、他方の貫通電極３３及び他方の引き回し電極３７を介して、圧電振動片４の第２の励振電極１４に電気的に接続されている。
　このように構成された圧電振動子１を作動させる場合には、ベース基板２に形成された外部電極３８、３９に対して、所定の駆動電圧を印加する。これにより、圧電振動片４の第１の励振電極１３及び第２の励振電極１４からなる励振電極１５に電流を流すことができ、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。
　次に、上述した圧電振動子１を、図９に示すフローチャートを参照しながら、ベース基板用ウエハ４０とリッド基板用ウエハ５０とを利用して一度に複数製造する製造方法について以下に説明する。
　初めに、圧電振動片作製工程を行って図５から図７に示す圧電振動片４を作製する（Ｓ１０）。具体的には、まず水晶のランバート原石を所定の角度でスライスして一定の厚みのウエハとする。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。これにより、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。
　次に、後にリッド基板３となるリッド基板用ウエハ５０を、陽極接合を行う直前の状態まで作製する第１のウエハ作製工程を行う（Ｓ２０）。まず、ソーダ石灰ガラスを所定の厚さまで研磨加工して洗浄した後に、図１０に示すように、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５０を形成する（Ｓ２１）。次いで、リッド基板用ウエハ５０の接合面に、エッチング等により行列方向にキャビティ用の凹部３ａを複数形成する凹部形成工程を行う（Ｓ２２）。この時点で、第１のウエハ作製工程が終了する。
　次に、上記工程と同時或いは前後のタイミングで、後にベース基板２となるベース基板用ウエハ４０を、陽極接合を行う直前の状態まで作製する第２のウエハ作製工程を行う（Ｓ３０）。まず、ソーダ石灰ガラスを所定の厚さまで研磨加工して洗浄した後に、エッチング等により最表面の加工変質層を除去した円板状のベース基板用ウエハ４０を形成する（Ｓ３１）。次いで、ベース基板用ウエハ４０に一対の貫通電極３２、３３を複数形成する貫通電極形成工程を行う（Ｓ３２）。ここで、この貫通電極形成工程について、詳細に説明する。
　まず、図１１に示すように、ベース基板用ウエハ４０にペーストＰを保持する一対の保持孔、即ち、ベース基板用ウエハ４０を貫通する一対のスルーホール３０、３１を複数形成する保持孔形成工程（Ｓ３３）を行う。なお、図１１に示す点線Ｍは、後に行う切断工程で切断する切断線を図示している。この工程を行う際、ベース基板用ウエハ４０の上面側から、例えばサンドブラスト法で行う。これにより、図１２に示すように、ベース基板用ウエハ４０の下面に向かって漸次径が縮径する断面テーパ状のスルーホール３０、３１を形成することができる。また、後に両ウエハ４０、５０を重ね合わせたときに、リッド基板用ウエハ５０に形成された凹部３ａ内に収まるように一対のスルーホール３０、３１を複数形成する。しかも、一方のスルーホール３０が圧電振動片４の基部１２側に位置し、他方のスルーホール３１が振動腕部１０、１１の先端側に位置するように形成する。
　続いて、図１３に示すように、これら複数のスルーホール３０、３１内に非球形形状に形成された金属微粒子Ｐ１を含んだペーストＰを隙間なく埋め込んで該スルーホール３０、３１を塞ぐ充填工程を行う（Ｓ３４）。なお、図１３から図１６では、金属微粒子Ｐ１の図示を省略している。
　続いて、充填したペーストＰを所定の温度で焼成して、硬化させる焼成工程を行う（Ｓ３５）。これにより、スルーホール３０、３１の内面にペーストＰが強固に固着した状態となる。ところで、硬化したペーストＰは、焼成時に図示しないペーストＰ内の有機物が蒸発してしまうので、図１４に示すように、充填工程時に比べて体積が減少してしまう。そのため、ペーストＰの表面には、どうしても凹みが生じてしまう。
　そこで、焼成後に、図１５に示すように、ベース基板用ウエハ４０の両面をそれぞれ所定の厚みだけ研磨する研磨工程を行う（Ｓ３６）。この工程を行うことで、焼成によって硬化したペーストＰの両面も同時に研磨できるので、凹んでしまった部分の周囲を削り取ることができる。つまり、ペーストＰの表面を平坦にすることができる。
　よって、図１６に示すように、ベース基板用ウエハ４０の表面と、貫通電極３２、３３の表面とをほぼ面一の状態にすることができる。この研磨工程を行うことで、貫通電極形成工程が終了する。
　次に、ベース基板用ウエハ４０の上面に導電性材料をパターニングして、図１７及び図１８に示すように、接合膜３５を形成する接合膜形成工程を行う（Ｓ３７）と共に、各一対の貫通電極３２、３３にそれぞれ電気的に接続された引き回し電極３６、３７を複数形成する引き回し電極形成工程を行う（Ｓ３８）。なお、図１７及び図１８に示す点線Ｍは、後に行う切断工程で切断する切断線を図示している。
　特に、貫通電極３２、３３は上述したように、表面に凹みがなく、ベース基板用ウエハ４０の上面に対してほぼ面一な状態となっている。そのため、ベース基板用ウエハ４０の上面にパターニングされた引き回し電極３６、３７は、間に隙間等を発生させることなく貫通電極３２、３３に対して密着した状態で接する。これにより、一方の引き回し電極３６と一方の貫通電極３２との導通性、並びに、他方の引き回し電極３７と他方の貫通電極３３との導通性を確実なものにすることができる。この時点で第２のウエハ作製工程が終了する。
　ところで、図９では、接合膜形成工程（Ｓ３７）の後に、引き回し電極形成工程（Ｓ３８）を行う工程順序としているが、これとは逆に、引き回し電極形成工程（Ｓ３８）の後に、接合膜形成工程（Ｓ３７）を行っても構わないし、両工程を同時に行っても構わない。いずれの工程順序であっても、同一の作用効果を奏することができる。よって、必要に応じて適宜、工程順序を変更して構わない。
　次に、作製した複数の圧電振動片４を、それぞれ引き回し電極３６、３７を介してベース基板用ウエハ４０の上面に接合するマウント工程を行う（Ｓ４０）。まず、一対の引き回し電極３６、３７上にそれぞれ金等のバンプＢを形成する。そして、圧電振動片４の基部１２をバンプＢ上に載置した後、バンプＢを所定温度に加熱しながら圧電振動片４をバンプＢに押し付ける。これにより、圧電振動片４は、バンプＢに機械的に支持されると共に、マウント電極１６、１７と引き回し電極３６、３７とが電気的に接続された状態となる。よって、この時点で圧電振動片４の一対の励振電極１５は、一対の貫通電極３２、３３に対してそれぞれ導通した状態となる。
　特に、圧電振動片４は、バンプ接合されるので、ベース基板用ウエハ４０の上面から浮いた状態で支持される。
　圧電振動片４のマウントが終了した後、ベース基板用ウエハ４０に対してリッド基板用ウエハ５０を重ね合わせる重ね合わせ工程を行う（Ｓ５０）。具体的には、図示しない基準マーク等を指標としながら、両ウエハ４０、５０を正しい位置にアライメントする。これにより、マウントされた圧電振動片４が、ベース基板用ウエハ４０に形成された凹部３ａと両ウエハ４０、５０とで囲まれるキャビティＣ内に収容された状態となる。
　重ね合わせ工程後、重ね合わせた２枚のウエハ４０、５０を図示しない陽極接合装置に入れ、所定の温度雰囲気で所定の電圧を印加して陽極接合する接合工程を行う（Ｓ６０）。具体的には、接合膜３５とリッド基板用ウエハ５０との間に所定の電圧を印加する。すると、接合膜３５とリッド基板用ウエハ５０との界面に電気化学的な反応が生じ、両者がそれぞれ強固に密着して陽極接合される。これにより、圧電振動片４をキャビティＣ内に封止することができ、ベース基板用ウエハ４０とリッド基板用ウエハ５０とが接合した図１９に示すウエハ体６０を得ることができる。なお、図１９においては、図面を見易くするために、ウエハ体６０を分解した状態を図示しており、ベース基板用ウエハ４０から接合膜３５の図示を省略している。なお、図１９に示す点線Ｍは、後に行う切断工程で切断する切断線を図示している。
　ところで、陽極接合を行う際、ベース基板用ウエハ４０に形成されたスルーホール３０、３１は、貫通電極３２、３３によって完全に塞がれているので、キャビティＣ内の気密がスルーホール３０、３１を通じて損なわれることがない。特に、貫通電極３２、３３を構成するペーストＰは、スルーホール３０、３１の内面に強固に密着しているので、キャビティＣ内の気密を確実に維持することができる。
　そして、上述した陽極接合が終了した後、ベース基板用ウエハ４０の下面に導電性材料をパターニングして、一対の貫通電極３２、３３にそれぞれ電気的に接続された一対の外部電極３８、３９を複数形成する外部電極形成工程を行う（Ｓ７０）。この工程により、外部電極３８、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。
　特に、この工程を行う場合も引き回し電極３６、３７の形成時と同様に、ベース基板用ウエハ４０の下面に対して貫通電極３２、３３がほぼ面一な状態となっているので、パターニングされた外部電極３８、３９は、間に隙間等を発生させることなく貫通電極３２、３３に対して密着した状態で接する。これにより、外部電極３８、３９と貫通電極３２、３３との導通性を確実なものにすることができる。
　次に、ウエハ体６０の状態で、キャビティＣ内に封止された個々の圧電振動子１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（Ｓ８０）。具体的に説明すると、ベース基板用ウエハ４０の下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用ウエハ５０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。
　周波数の微調が終了後、接合されたウエハ体６０を図１９に示す切断線Ｍに沿って切断して小片化する切断工程を行う（Ｓ９０）。その結果、互いに陽極接合されたベース基板２とリッド基板３との間に形成されたキャビティＣ内に圧電振動片４が封止された、図１に示す２層構造式表面実装型の圧電振動子１を一度に複数製造することができる。
　なお、切断工程（Ｓ９０）を行って個々の圧電振動子１に小片化した後に、微調工程（Ｓ８０）を行う工程順序でも構わない。但し、上述したように、微調工程（Ｓ８０）を先に行うことで、ウエハ体６０の状態で微調を行うことができるので、複数の圧電振動子１をより効率良く微調することができ、スループットの向上化を図ることができるので好ましい。
　その後、内部の電気特性検査を行う（Ｓ１００）。即ち、圧電振動片４の共振周波数、共振抵抗値、ドライブレベル特性（共振周波数及び共振抵抗値の励振電力依存性）等を測定してチェックする。また、絶縁抵抗特性等を併せてチェックする。そして、最後に圧電振動子１の外観検査を行って、寸法や品質等を最終的にチェックする。これをもって圧電振動子１の製造が終了する。
　特に、本実施形態の圧電振動子１は、表面に凹みがなく、ベース基板２に対してほぼ面一な状態で貫通電極３２、３３を形成できるので、該貫通電極３２、３３を、引き回し電極３６、３７及び外部電極３８、３９に対して確実に密着させることができる。その結果、圧電振動片４と外部電極３８、３９との安定した導通性を確保することができ、作動性能の信頼性を向上して高性能化を図ることができる。また、キャビティＣ内の気密に関しても確実に維持することができるので、この点においても高品質化を図ることができる。加えて、ペーストＰを利用した簡単な方法で貫通電極３２、３３を形成できるので、工程の簡素化を図ることができる。
　しかも、ペーストＰに含まれる金属微粒子Ｐ１が非球形状に形成されているので、互いに接触し合ったときに、従来のように点接触ではなく、線接触になり易い。よって、貫通電極３２、３３の電気的な導通性を安定にすることができる。
　また、本実施形態の製造方法によれば、上記圧電振動子１を一度に複数製造することができるので、低コスト化を図ることができる。
　次に、本発明に係る発振器の一実施形態について、図２０を参照しながら説明する。
　本実施形態の発振器１００は、図２０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。
　上述したように、本実施形態の発振器１００によれば、キャビティＣ内の気密が確実で、作動の信頼性が向上した高品質な圧電振動子１を備えているので、発振器１００自体も同様に作動の信頼性を高めて高品質化を図ることができる。さらにこれに加え、長期にわたって安定した高精度な周波数信号を得ることができる。
　次に、本発明に係る電子機器の一実施形態について、図２１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２１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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　上述したように、本実施形態の携帯情報機器１１０によれば、キャビティＣ内の気密が確実で、作動の信頼性が向上した高品質な圧電振動子１を備えているので、携帯情報機器自体も同様に作動の信頼性を高めて高品質化を図ることができる。さらにこれに加え、長期にわたって安定した高精度な時計情報を表示することができる。
　次に、本発明に係る電波時計の一実施形態について、図２２を参照して説明する。
　本実施形態の電波時計１３０は、図２２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。
　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。
　上述したように、本実施形態の電波時計１３０によれば、キャビティＣ内の気密が確実で、作動の信頼性が向上した高品質な圧電振動子１を備えているので、電波時計自体も同様に作動の信頼性を高めて高品質化を図ることができる。さらにこれに加え、長期にわたって安定して高精度に時刻をカウントすることができる。
　なお、本発明の技術範囲は上記実施の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、細長い繊維状の金属微粒子Ｐ１を含むペーストＰを用いた場合を例に挙げたが、金属微粒子Ｐ１の形状は非球形形状であれば他の形状でも構わない。例えば、図２３（ａ）に示す短冊状や、図２３（ｂ）に示す波型状にしても構わないし、図２３（ｃ）に示す断面星型や、図２３（ｄ）に示す断面十字型でも構わない。これらの場合であっても、同様の作用効果を奏することができる。
　また、上記実施形態では、ペーストＰを保持する保持孔の一例として、スルーホール３０、３１を例に挙げて説明したが、スルーホールに限定されるものではない。例えば、単に凹んだ有底状の凹み部を保持孔として、ベース基板用ウエハ４０の上面に形成しても構わない。この場合には、研磨工程の際に、焼成によって凹み部内で硬化したペーストＰがベース基板用ウエハ４０の下面側にも露出するように、ベース基板用ウエハ４０の厚みと凹み部の深さとを考慮して研磨量を決定すれば良い。
　この場合であっても、同様の作用効果を奏することができる。それに加え、ペーストＰを充填する際に、反対側にペーストＰが抜けてしまうことがないので、充填工程を容易に行うことができると共に、ペーストＰを無駄に使用することがない。
　また、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ので、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、上記実施形態では、音叉型の圧電振動片４を例に挙げて説明したが、音叉型に限られるものではない。例えば、厚み滑り振動片としても構わない。
　また、上記実施形態では、ベース基板２とリッド基板３とを接合膜３５を介して陽極接合したが、陽極接合に限定されるものではない。但し、陽極接合することで、両基板２、３を強固に接合できるので好ましい。
　また、上記実施形態では、圧電振動片４をバンプ接合したが、バンプ接合に限定されるものではない。例えば、導電性接着剤により圧電振動片４を接合しても構わない。但し、バンプ接合することで、圧電振動片４をベース基板２の上面から浮かすことができ、振動に必要な最低限の振動ギャップを自然と確保することができる。よって、バンプ接合することが好ましい。
　また、上記実施形態において充填工程を行う際に、ペーストＰを脱泡処理（例えば、遠心脱泡や真空引き等）した後に、該ペーストＰをスルーホール３０、３１内に埋め込んでも構わない。このように、事前にペーストＰを脱泡処理することで、気泡等が極力含まれていないペーストＰを充填することができる。よって、焼成工程を行ったとしても、ペーストＰの体積減少をできるだけ抑えることができる。従って、その後に行う研磨工程時での研磨量を少なくすることができ、該工程に費やす時間を削減でき、より効率良く圧電振動子１を製造することができる。

Claims (10)

  1. 　両面が研磨加工されたベース基板と、
    　キャビティ用の凹部が形成され、該凹部を前記ベース基板に対向させた状態で該ベース基板に接合されたリッド基板と、
    　前記凹部を利用して前記ベース基板と前記リッド基板との間に形成されたキャビティ内に収納された状態で、ベース基板の上面に接合された圧電振動片と、
    　前記ベース基板の下面に形成された一対の外部電極と、
    　前記ベース基板を貫通するように形成され、前記キャビティ内の気密を維持すると共に、前記一対の外部電極に対してそれぞれ電気的に接続された一対の貫通電極と、
    　前記ベース基板の上面に形成され、接合された前記圧電振動片に対して前記一対の貫通電極をそれぞれ電気的に接続させる引き回し電極と、を備え、
    　前記貫通電極は、非球形形状に形成された複数の金属微粒子を含んだペーストの硬化により形成されていることを特徴とする圧電振動子。
  2. 　請求項１に記載の圧電振動子において、
    　前記ベース基板及び前記リッド基板は、前記凹部の周囲を囲むように両基板の間に形成された接合膜を介して陽極接合されていることを特徴とする圧電振動子。
  3. 　請求項１又は２に記載の圧電振動子において、
    　前記圧電振動片は、導電性のバンプによりバンプ接合されていることを特徴とする圧電振動子。
  4. 　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を、ベース基板用ウエハとリッド基板用ウエハとを利用して一度に複数製造する方法であって、
    　前記リッド基板用ウエハに、両ウエハが重ね合わされたときに前記キャビティを形成するキャビティ用の凹部を複数形成する凹部形成工程と、
    　前記ベース基板用ウエハに、複数の非球形形状の金属微粒子を含んだペーストを利用して、該ウエハを貫通する一対の貫通電極を複数形成する貫通電極形成工程と、
    　前記ベース基板用ウエハの上面に、前記一対の貫通電極に対してそれぞれ電気的に接続された引き回し電極を複数形成する引き回し電極形成工程と、
    　複数の前記圧電振動片を、前記引き回し電極を介して前記ベース基板用ウエハの上面に接合するマウント工程と、
    　前記ベース基板用ウエハと前記リッド基板用ウエハとを重ね合わせて、前記凹部と両ウエハとで囲まれる前記キャビティ内に圧電振動片を収納する重ね合わせ工程と、
    　前記ベース基板用ウエハと前記リッド基板用ウエハとを接合し、前記圧電振動片を前記キャビティ内に封止する接合工程と、
    　前記ベース基板用ウエハの下面に、前記一対の貫通電極にそれぞれ電気的に接続された一対の外部電極を複数形成する外部電極形成工程と、
    　接合された前記両ウエハを切断して、複数の前記圧電振動子に小片化する切断工程と、を備え、
    　前記貫通電極形成工程は、前記ベース基板用ウエハに前記ペーストを保持する一対の保持孔を複数形成する保持孔形成工程と、これら複数の保持孔内に前記ペーストを埋め込んで該保持孔を塞ぐ充填工程と、埋め込んだペーストを所定の温度で焼成して硬化させる焼成工程と、焼成後にベース基板用ウエハの両面をそれぞれ所定の厚みだけ研磨する研磨工程と、を備えていることを特徴とする圧電振動子の製造方法。
  5. 　請求項４に記載の圧電振動子の製造方法において、
    　前記マウント工程前に、前記ベース基板用ウエハと前記リッド基板用ウエハとを重ね合わせたときに、前記凹部の周囲を囲む接合膜をベース基板用ウエハの上面に形成する接合膜形成工程を備え、
    　前記接合工程の際、前記接合膜を介して前記両ウエハを陽極接合することを特徴とする圧電振動子の製造方法。
  6. 　請求項４又は５に記載の圧電振動子の製造方法において、
    　前記マウント工程の際、導電性のバンプを利用して前記圧電振動片をバンプ接合することを特徴とする圧電振動子の製造方法。
  7. 　請求項４から６のいずれか１項に記載の圧電振動子の製造方法において、
    　前記充填工程の際、前記ペーストを脱泡処理した後に、該ペーストを前記保持孔内に埋め込むことを特徴とする圧電振動子の製造方法。
  8. 　請求項１から３のいずれか１項に記載の圧電振動子が、発振子として集積回路に電気的に接続されていることを特徴とする発振器。
  9. 　請求項１から３のいずれか１項に記載の圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴とする電子機器。
  10. 　請求項１から３のいずれか１項に記載の圧電振動子が、フィルタ部に電気的に接続されていることを特徴とする電波時計。
PCT/JP2008/072621 2008-02-18 2008-12-12 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 WO2009104328A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008801273668A CN101946404A (zh) 2008-02-18 2008-12-12 压电振动器的制造方法、压电振动器、振荡器、电子设备及电波钟
US12/855,288 US7872401B2 (en) 2008-02-18 2010-08-12 Piezoelectric vibrator with hermetically closed casing and filler comprising non-spherical conductive particles

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008035512 2008-02-18
JP2008-035512 2008-02-18

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US12/855,288 Continuation US7872401B2 (en) 2008-02-18 2010-08-12 Piezoelectric vibrator with hermetically closed casing and filler comprising non-spherical conductive particles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009104328A1 true WO2009104328A1 (ja) 2009-08-27

Family

ID=40985220

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2008/072621 WO2009104328A1 (ja) 2008-02-18 2008-12-12 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

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7872401B2 (ja)
CN (1) CN101946404A (ja)
TW (1) TW200943704A (ja)
WO (1) WO2009104328A1 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5447379B2 (ja) * 2008-08-05 2014-03-19 株式会社大真空 圧電振動デバイスの封止部材、及びその製造方法
JP4647677B2 (ja) * 2008-08-11 2011-03-09 日本電波工業株式会社 圧電デバイス
JP5476964B2 (ja) * 2009-12-09 2014-04-23 セイコーエプソン株式会社 振動子、発振器、ジャイロ及び電子機器
JP5296113B2 (ja) * 2010-02-25 2013-09-25 日本電波工業株式会社 圧電振動片の製造方法、圧電振動片及び圧電デバイス
JP6635605B2 (ja) * 2017-10-11 2020-01-29 国立研究開発法人理化学研究所 電流導入端子並びにそれを備えた圧力保持装置及びｘ線撮像装置
CN115917786A (zh) * 2020-03-07 2023-04-04 S·彼得罗维奇 插入式空腔电极锂电池

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03276790A (ja) * 1990-03-27 1991-12-06 Mitsubishi Materials Corp スルーホールを有する回路基板
JPH07328315A (ja) * 1994-06-06 1995-12-19 Murata Mfg Co Ltd 脱泡装置
JP2005353784A (ja) * 2004-06-10 2005-12-22 Mitsubishi Plastics Ind Ltd 多層配線基板用導電性ペースト組成物
JP2007013628A (ja) * 2005-06-30 2007-01-18 Kyocera Kinseki Corp 圧電振動子の製造方法及び圧電振動子

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3261923B2 (ja) * 1995-04-13 2002-03-04 株式会社村田製作所 容量内蔵型圧電振動子の製造方法
JP2002124845A (ja) 2000-08-07 2002-04-26 Nippon Sheet Glass Co Ltd 水晶振動子パッケージ及びその製造方法
JP3438709B2 (ja) * 2000-08-31 2003-08-18 セイコーエプソン株式会社 圧電デバイス及びその製造方法と圧電発振器の製造方法
JP4033100B2 (ja) * 2003-09-29 2008-01-16 セイコーエプソン株式会社 圧電デバイスと圧電デバイスを利用した携帯電話装置および圧電デバイスを利用した電子機器
EP1744166A1 (en) * 2004-04-27 2007-01-17 JSR Corporation Sheet-like probe, method of producing the probe, and application of the probe
JP4634165B2 (ja) * 2005-01-31 2011-02-16 セイコーインスツル株式会社 気密端子の製造方法
JP2006279872A (ja) 2005-03-30 2006-10-12 Kyocera Kinseki Corp 圧電振動子及びその製造方法並びにその圧電振動子を用いた圧電発振器の製造方法
EP1883673A2 (en) * 2005-05-27 2008-02-06 E.I. Dupont De Nemours And Company Resin compositions with a low coefficient of thermal expansion and articles therefrom
JP2007019132A (ja) * 2005-07-06 2007-01-25 Seiko Epson Corp 圧電振動装置の製造方法
EP1981035A4 (en) * 2005-12-01 2010-03-24 Kojima Press Kogyo Kk FIBER NANO CARBON CONTAINING CONDUCTIVE CONDUCTIVE AND CONTACT DEVICE WITH SUCH A CONDUCTIVE CONDUCTIVE LINK
CN101047364A (zh) * 2006-03-30 2007-10-03 株式会社大真空 压电振动器件
US7579748B2 (en) * 2006-08-18 2009-08-25 Epson Toyocom Corporation Piezoelectric device and method for manufacturing thereof
US20080211350A1 (en) * 2006-08-18 2008-09-04 Epson Toyocom Corporation Piezoelectric resonator element and piezoelectric device
JP4952787B2 (ja) * 2007-03-30 2012-06-13 Ｊｓｒ株式会社 異方導電性コネクター、プローブ部材およびウエハ検査装置
US8106119B2 (en) * 2007-12-04 2012-01-31 Sea-Fue Wang Thermally conductive silicone composition
JP4843012B2 (ja) * 2008-11-17 2011-12-21 日本電波工業株式会社 圧電デバイスとその製造方法
JP2010171536A (ja) * 2009-01-20 2010-08-05 Seiko Instruments Inc 圧電振動子

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03276790A (ja) * 1990-03-27 1991-12-06 Mitsubishi Materials Corp スルーホールを有する回路基板
JPH07328315A (ja) * 1994-06-06 1995-12-19 Murata Mfg Co Ltd 脱泡装置
JP2005353784A (ja) * 2004-06-10 2005-12-22 Mitsubishi Plastics Ind Ltd 多層配線基板用導電性ペースト組成物
JP2007013628A (ja) * 2005-06-30 2007-01-18 Kyocera Kinseki Corp 圧電振動子の製造方法及び圧電振動子

Also Published As

Publication number Publication date
US7872401B2 (en) 2011-01-18
CN101946404A (zh) 2011-01-12
TW200943704A (en) 2009-10-16
US20100301709A1 (en) 2010-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
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
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
JP5103297B2 (ja) 圧電振動子の製造方法
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
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
JP5147868B2 (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
JP5258958B2 (ja) 圧電振動子の製造方法及び基板の製造方法
JP2011190509A (ja) マスク材、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
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
JP2012199735A (ja) 圧電振動子の製造方法、圧電振動子、該圧電振動子を有する発振器、電子機器及び電波時計
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
WO2009104314A1 (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
JP2012169865A (ja) 圧電振動片、圧電振動子、発振器、電子機器、及び電波時計
WO2010097901A1 (ja) 陽極接合方法、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
JP5258957B2 (ja) 圧電振動子の製造方法及び基板の製造方法
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
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
WO2010061469A1 (ja) 圧電振動子の製造方法、並びに圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計
JP2014179706A (ja) 圧電振動子、発振器、電子機器、及び電波時計
JP5200257B2 (ja) 圧電振動片、圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計
JP2011049993A (ja) パッケージの製造方法、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
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
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

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200880127366.8

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08872518

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08872518

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1