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
【課題】 ベース基板用ウエハとリッド基板用ウエハとを全面に亘って均一に接合することができ、キャビティ内を確実に封止したうえで、スルーホールを利用して外部電極と圧電振動片との導通を図ることができる圧電振動子を効率良く製造すること。
【解決手段】 ベース基板用ウエハを貫通するスルーホール３５、３６をキャビティＣ用の凹部の外側に開口が開くように形成する工程と、ベース基板用ウエハの上面に、凹部の周囲を囲む接合層３０と、凹部内に収まる一対のマウント層と、接合層と一対のマウント層とを電気的に繋げる一対の引き出し電極層３３、３４と、を同一の導電性材料によりパターニングする工程と、両ウエハを陽極接合した後、スルーホール３６の開口と接合層との間における引き出し電極層３４の一部（Ｓ２領域）に対してレーザ光を照射して引き出し電極層３４を途中で分断する工程と、を備えている圧電振動子１の製造方法を提供する。
【解決手段】 ベース基板用ウエハを貫通するスルーホール３５、３６をキャビティＣ用の凹部の外側に開口が開くように形成する工程と、ベース基板用ウエハの上面に、凹部の周囲を囲む接合層３０と、凹部内に収まる一対のマウント層と、接合層と一対のマウント層とを電気的に繋げる一対の引き出し電極層３３、３４と、を同一の導電性材料によりパターニングする工程と、両ウエハを陽極接合した後、スルーホール３６の開口と接合層との間における引き出し電極層３４の一部（Ｓ２領域）に対してレーザ光を照射して引き出し電極層３４を途中で分断する工程と、を備えている圧電振動子１の製造方法を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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）の圧電振動子を製造する圧電振動子の製造方法、該製造方法で製造された圧電振動子、該圧電振動子を有する発振器、電子機器及び電波時計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。このような圧電振動子の１つとして、スルーホールを利用して、圧電振動片とベース基板に形成された外部電極とが電気的に接続された圧電振動子が知られている（特許文献１参照)。
【０００４】
この圧電振動子２００は、図２２及び図２３に示すように、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。
ベース基板２０１には、該基板２０１を貫通するスルーホール２０４が形成されており、該スルーホール２０４の内面を通じてベース基板２０１の上面及び下面に亘って導電膜２０５が形成されている。この導電膜２０５のうち、ベース基板２０１の上面に形成された部分が圧電振動片２０３に対して電気的に接続されるマウントパッド２０５ａとして機能し、ベース基板２０１の下面に形成された部分が外部に対して電気的に接続される外部電極２０５ｂとして機能している。しかも、マウントパッド２０５ａの一部は、ベース基板２０１とリッド基板２０２とを陽極接合する際の接合膜として利用されている。また、スルーホール２０４は、陽極接合されたときに、マウントパッド２０５ａが両基板２０１、２０２に密着するので、封止された状態となる。また、ベース基板２０１とリッド基板２０２との間には、キャビティＣの周囲を囲むように陽極接合用の接合膜２０６が形成されている。
【０００５】
このように構成された圧電振動子２００を製造するにあたって、ベース基板２０１とリッド基板２０２とを陽極接合する場合には、図２２に示すように、接合膜２０６及び外部電極２０５ｂとして機能する導電膜２０５と、リッド基板２０２との間に所定の電圧を印加する。すると、両基板２０１、２０２は、導電膜２０５の一部及び接合膜２０６を介して陽極接合により強固に接合される。これにより、スルーホール２０４を封止して、圧電振動片２０３をキャビティＣ内に気密封止することができる。また、導電膜２０５を通じて、圧電振動片２０３に対して外部から導通を図ることができるので、圧電振動片２０３をキャビティＣ内で確実に作動させることができる。
【特許文献１】特開平６−３４３０１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の圧電振動子２００には、まだ以下の課題が残されている。
始めに、近年の電子機器の小型化に伴って、これら各種の電子機器に搭載される圧電振動子２００のさらなる小型化が求められている。そのため、キャビティＣ内に収納される圧電振動片２０３も当然にさらなる小型化が求められており、ベース基板２０１に形成されるスルーホール２０４の径もできるだけ小さい径が望ましいとされている。ところが、スルーホール２０４の径を小さくしてしまうと、内面に導電膜２０５をムラ無く一定の厚みをもって成膜させることが難しくなってしまう。そのため、通常、スパッタ法等で成膜を行うが、図２４に示すように、導電膜２０５がスルーホール２０４の内面まで確実に回り込まず、途中で分断されてしまう可能性があった。
その結果、陽極接合が不完全になりキャビティＣ内を封止することができなかったり、導電膜２０５を介して圧電振動片２０３との導通を図ることができなかったりする等の不都合が生じる恐れがあった。
【０００７】
また、通常、陽極接合を行う場合には、両基板２０１、２０２をウエハ状態で接合している。つまり、後にベース基板２０１となるベース基板用ウエハと、後にリッド基板２０２となるリッド基板用ウエハとを陽極接合している。そして、陽極接合した両ウエハを格子状に小片化することで、複数の圧電振動子２００を製造するのが、一般的な方法である。
ところで、ベース基板用ウエハには、圧電振動片２０３の数に応じて複数のスルーホール２０４が形成されると共に、複数の導電膜２０５がパターニングされる。この際、上述した不都合が生じずに、スルーホール２０４の内面に導電膜２０５の成膜が問題なく行われたとしても、以下の不都合が生じる懸念があった。
【０００８】
即ち、陽極接合するには、ベース基板用ウエハに形成された複数の導電膜２０５に電圧を印加する必要があるので、通常は平板状の電極上にベース基板用ウエハを載置して、導電膜２０５の外部電極２０５ｂとして機能する部分を全て電極に導通させる必要がある。しかしながら、ベース基板用ウエハの若干のうねりや、該ウエハと電極との間に介在された異物等によって、実際には図２５に示すように、外部電極２０５ｂの一部が電極２０７にコンタクトせず中に浮いた状態となってしまい易かった。そのため、接合不良が部分的に生じてしまい、両ウエハを全面に亘って均一に接合することができない恐れがあった。
【０００９】
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、ベース基板用ウエハとリッド基板用ウエハとを全面に亘って均一に接合することができ、キャビティ内を確実に封止したうえで、スルーホールを利用して外部電極と圧電振動片との導通を図ることができる表面実装型の圧電振動子を、効率良く製造することができる圧電振動子の製造方法を提供することである。
また、圧電振動子の製造方法で製造された圧電振動子、該圧電振動子を有する発振器、電子機器及び電波時計を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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の製造方法は、互いに陽極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、前記ベース基板用ウエハと前記リッド基板用ウエハとのうち少なくともいずれか一方に、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を貫通する一対のスルーホールを、前記凹部外に開口が開くように形成するスルーホール形成工程と、前記ベース基板用ウエハの上面に、前記凹部の周囲を囲む接合層と、前記圧電振動片に対して電気的に接続され、前記凹部内に収まる一対のマウント層と、前記凹部外で前記開口上を通過するように凹部内から凹部外に引き出され、前記一対のマウント層を接合層に対してそれぞれ別々に電気的に繋げる一対の引き出し電極層と、を同一の導電性材料によりパターニングするパターニング工程と、前記一対のマウント層に対して前記圧電振動片をマウントさせた後、前記両ウエハ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、前記接合層と前記リッド基板用ウエハとの間に電圧を印加させて前記両ウエハを陽極接合し、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、前記一対のスルーホールの開口と前記接合層との間における前記一対の引き出し電極層に対してレーザ光を照射して、接合層から電気的に切り離されるように引き出し電極層を途中で分断する分断工程と、導電性材料により前記一対のスルーホールを塞いで、前記ベース基板用ウエハの下面側に露出する外部電極を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、前記パターニング工程の際、前記開口の周囲を覆った状態で該開口上を通過するように、前記一対の引き出し電極層をパターニングすることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明に係る圧電振動子は、接合層を介して互いに陽極接合されたベース基板及びリッド基板と、前記両基板の間に形成されたキャビティ内に封止された圧電振動片と、前記キャビティ内に収まるように前記ベース基板の上面に形成され、前記圧電振動片に対して電気的に接続される一対のマウント層と、前記ベース基板の上面に形成され、前記一対のマウント層に対してそれぞれ電気的に接続されると共に、前記キャビティ外に引き出された位置で前記リッド基板に対して密着した一対の引き出し電極層と、前記ベース基板を貫通するように形成されると共に、前記キャビティ外に引き出された前記一対の引き出し電極層の途中にそれぞれ開口が開き、且つ、開口の周囲が引き出し電極層で囲まれる大きさで形成された一対のスルーホールと、前記一対のスルーホールを塞ぐように形成され、前記ベース基板用ウエハの下面側に露出する外部電極と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１２】
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、ベース基板用ウエハとリッド基板用ウエハとのうち少なくともいずれか一方の基板に、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。
次に、ベース基板を貫通する一対のスルーホールを形成するスルーホール形成工程を行う。この際、凹部内（凹部の内側）ではなく、凹部外（凹部の外側）に開口が開くようにスルーホールを形成する。
【００１３】
次に、ベース基板用ウエハの上面に、接合層、一対のマウント層及び一対の引き出し電極層を同一の導電性材料をパターニングすることで形成するパターニング工程を行う。このうち接合層は、後に陽極接合する際に電圧を印加するためのものであって、凹部の周囲を囲むように形成する。また、一対のマウント層は、圧電振動片に対して電気的に接続され、該圧電振動片をマウントするためのものであって、凹部内に収まるように形成する。また、一対の引き出し電極層は、一対のマウント層と接合層との間にパターニングされ、一対のマウント層を接合層に対してそれぞれ別々に電気的に繋げるものである。具体的には、凹部内から凹部外に引き出すようにパターニングすると共に、凹部外において一対のスルーホールの開口上を通過するようにパターニングする。しかもこの際、開口の一部を通過するのではなく、開口の周囲を覆った状態で開口上を通過するようにパターニングする。これにより、開口の周囲が引き出し電極層で囲まれた状態となる。
このパターニング工程を行った時点で、接合層、一対のマウント層及び一対の引き出し電極層は、全て電気的に繋がった状態となっている。
【００１４】
上述した各工程が全て終了した後、重ね合わせ工程を行う。まず、複数の凹部内にそれぞれ収まるように形成された一対のマウント層に対して、圧電振動片をそれぞれ重ねるように接合してマウントする。これにより、複数の圧電振動片は、一対のマウント層に電気的に接続された状態でそれぞれ支持される。そして、圧電振動片のマウント後、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。これにより、凹部と両ウエハとで囲まれるキャビティ内に圧電振動片を収納することができる。
【００１５】
重ね合わせ工程後、接合層とリッド基板用ウエハとの間に所定の電圧を印加させて両ウエハを陽極接合する接合工程を行う。これにより、接合層とリッド基板用ウエハと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。また、上述したように、接合層と一対の引き出し電極層とは電気的に接続されているので、電圧を印加した際に一対の引き出し電極層にも電圧が印加される。よって、凹部外に引き出された一対の引き出し電極層も同様に、リッド基板用ウエハに対して強固に密着する。これにより、スルーホールの開口の周囲が確実に封止され、スルーホールを通してキャビティ内の気密が損なわれることがない。
特に、接合層と一対の引き出し電極層とがパターニング工程によって予め電気的に接続されているので、スルーホールの内面に成膜された導電膜を介して電圧を印加していた従来の方法のように、キャビティ内の封止が不確実になる恐れがない。つまり、スルーホールの存在に影響されることなく陽極接合を行えるので、接合を確実に行うことができる。しかも、接合層に電圧を印加するだけで、全ての一対の引き出し電極層にも同時に電圧を印加できるので、ウエハにうねり等があってとしても、ベース基板用ウエハとリッド基板用ウエハとを全面に亘って均一に接合することができる。そのうえ、従来に比べて電圧印加が簡単で短時間で行うことができるので、製造効率を向上することができる。
【００１６】
次いで、接合が終了した後、接合層と引き出し電極層との電気的な繋がりを途中で分断する分断工程を行う。つまり、引き出し電極層のうち、スルーホールの開口と接合層との間における領域にレーザ光を照射して、この部分の引き出し電極層を切断する。これにより、引き出し電極層は、途中で切り離され、接合層との電気的な繋がりが分断される。この工程を行うことで、一対の引き出し電極層及び一対のマウント層は、接合層から電気的に独立した状態となる。
【００１７】
次いで、導電性材料により一対のスルーホールを塞いで外部電極を形成する外部電極形成工程を行う。この際、ベース基板用ウエハの下面側に露出するように外部電極を形成する。特に、スルーホールの開口の周囲は、引き出し電極層に囲まれているので、この工程を行うことで外部電極と引き出し電極層とが電気的に接続された状態となる。よって、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。
そして、外部電極を形成した後に、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。
【００１８】
その結果、互いに陽極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、キャビティ内が確実に封止され、スルーホールを利用して外部電極と圧電振動片との導通を図ることができる圧電振動子を効率良く製造することができると共に、低コスト化を図ることができる。その結果、信頼性が高く高品質なうえ、低コスト化が図られた圧電振動子を得ることができる。
【００１９】
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、前記パターニング工程の際、前記一対のスルーホールのうち一方のスルーホールの開口の周囲を覆った状態で該開口上を通過するように前記接合層をパターニングすると共に、一対の引き出し電極層のうち一方の引き出し電極層を接合層に接続し、他方の引き出し電極層を他方のスルーホールの開口の周囲を覆った状態で該開口上を通過した後に接合層に接続するようにパターニングを行い、前記分断工程の際、前記他方のスルーホールの開口と前記接合層との間における前記引き出し電極層に対してレーザ光を照射することを特徴とするものである。
【００２０】
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、前記一対の引き出し電極のうち一方の引き出し電極層が、前記接合層に電気的に接続され、前記一対のスルーホールのうち一方のスルーホールが、前記接合層に開口が開き、且つ、開口の周囲が接合層で囲まれる大きさで形成されていることを特徴とするものである。
【００２１】
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、パターニング工程で接合層を形成する際に、凹部外に開口が開いた一対のスルーホールのうち、一方のスルーホールの開口の周囲を覆った状態で該開口上を通過するようにパターニングする。これにより、一方のスルーホールの開口の周囲は、接合層で囲まれた状態となる。
また、一対の引き出し電極層を形成する際に、一方の引き出し電極層に関してはスルーホールに関係なく直接接合層に接続し、他方の引き出し電極層に関しては他方のスルーホールの開口の周囲を覆った状態で該開口上を通過した後に接合層に接続するようにパターニングする。これにより、他方のスルーホールの開口の周囲は、他方の引き出し電極層で囲まれた状態となる。
そして、分断工程を行う際に、他方のスルーホールの開口と接合層との間における他方の引き出し電極層に対してレーザ光を照射し、スルーホールが途中で形成された他方の引き出し電極層の途中を分断する。これにより、スルーホールが形成された他方の引き出し電極層を、接合層から電気的に切り離すことができる。
【００２２】
ところで、一方のスルーホールが形成された接合層は、一方の引き出し電極層と電気的に接続されたままの状態となっている。しかしながら、接合層は、他方の引き出し電極層とは電気的に切り離されているので、外部電極が形成された後に関しては、他方の引き出し電極層と外部電極とを電気的に繋げる役割を果す。そのため、やはり外部電極を利用して、圧電振動片を作動させることができる。
特に、一方のスルーホールが接合層側に形成されているので、一方の引き出し電極層の長さを極力短くすることができる。よって、コンパクトに設計でき、圧電振動子の小型化を図ることができる。
【００２３】
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、前記パターニング工程時に前記引き出し電極層をパターニングする際、前記分断工程で分断する領域を予め他の部分よりも幅が狭くなるようにパターニングしておくことを特徴とするものである。
【００２４】
この発明に係る圧電振動子の製造方法においては、引き出し電極層をパターニングする際に、後にレーザ光を照射して分断する領域を、予め他の部分よりも幅が狭くなるようにパターニングする。そのため、短時間で確実に引き出し電極層を分断することができ、分断工程に費やす時間をさらに短くすることができる。従って、製造効率のさらなる向上化を図ることができる。
【００２５】
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。
【００２６】
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、上述した圧電振動子を備えているので、同様に信頼性が高く高品質化されているうえ、低コスト化されている。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る圧電振動子の製造方法によれば、ベース基板用ウエハとリッド基板用ウエハとを全面に亘って均一に接合することができ、キャビティ内を確実に封止したうえで、スルーホールを利用して外部電極と圧電振動片との導通を図ることができる表面実施型の圧電振動子を一度に効率良く製造することができる。
また、本発明に係る圧電振動子によれば、上述した製造方法で製造されているので、キャビティ内の封止が確実にされており、信頼性が高く高品質化が図られていると共に低コスト化が図られている。
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、同様に信頼性が高く高品質化されているうえ、低コスト化が図られている
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明に係る一実施形態を、図１から図１６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層構造の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が収納されたセラミックパッケージタイプ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。
【００２９】
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Ｘ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。
【００３０】
基部１２の両側には、基部１２の幅寸法を部分的に短縮するように切り欠き部（以下、ノッチと称する）１２ａが形成されている。このノッチ１２ａは、一対の振動腕部１０、１１から適切な範囲離れた位置に形成されている。このノッチ１２ａは、一対の振動腕部１０、１１が振動した際に、振動の垂直成分（厚み方向の成分）に起因する基部１２の撓みを抑えて、共振抵抗値のばらつきを低減するものである。このノッチ１２ａは、必須なものではないが、高性能化を図ることができる点で形成することが好ましい。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
このように構成された圧電振動片４は、図２から図４に示すように、ベース基板２の後述する一対のマウント層３１、３２に基部１２が載置された状態で図示しない導電性接着剤や金等のバンプ接続によりマウントされている。これにより、マウント電極１６、１７と一対のマウント層３１、３２とが電気的に接続されている。
【００３５】
上記リッド基板３は、ソーダ石灰ガラスからなるものであり、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である。
なお、本実施形態では、リッド基板３側にこの凹部３ａが形成されている場合を例に挙げて説明するが、ベース基板２側に形成されていても構わないし、両方の基板２、３にそれぞれ形成されていても構わない。
【００３６】
上記ベース基板２は、リッド基板３と同様にソーダ石灰ガラスからなるものであり、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の上面側（リッド基板３が接合される側）には、同一の導電性材料（例えば、アルミニウム）により接合層３０と、一対のマウント層３１、３２と、一対の引き出し電極層３３、３４とがパターニングされている。
このうち接合層３０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。一対のマウント層３１、３２は、リッド基板３に形成された凹部３ａ内に収まるように、それぞれ電気的に切り離された状態で形成されている。一対の引き出し電極層３３、３４は、一対のマウント層３１、３２と接合層３０との間に凹部３ａ内から凹部３ａ外に引き出されるように形成されており、一対のマウント層３１、３２を接合層３０に対してそれぞれ電気的に繋げている。
但し、一対の引き出し電極層３３、３４のうち、他方の引き出し電極層３４は、製造途中では接合層３０に繋がっていたが、圧電振動子１が完成した段階では途中で分断された状態となっている。
【００３７】
なお、本実施形態では、一方の引き出し電極層３３が、凹部３ａ内に収まるように形成されている。一方、他方の引き出し電極層３４は、一部分が凹部３ａ内に収まるように形成された後、残りの部分が凹部３ａ外で両基板２、３の間に挟まれるように形成されている。そして、他方の引き出し電極層３４のうち、両基板２、３の間に挟まれた領域Ｓ１と接合層３０との間の領域Ｓ２（点線で図示している）は、製造途中では繋がっていたが、圧電振動子１が完成した時点では存在しない部分である。これにより、上述したように、他方の引き出し電極層３４は、途中で分断された状態となっている。
【００３８】
また、ベース基板２には、該ベース基板２を貫通する一対のスルーホール３５、３６が形成されている。このうち一方のスルーホール３５は、接合層３０に開口が開くように形成され、他方のスルーホール３６は、他方の引き出し電極層３４の途中に開口が開くように形成されている。
より詳細に説明すると、一方のスルーホール３５は、一方の引き出し電極層３３が繋がった付近の接合層３０に開口が開くように形成されており、開口の周囲が接合層３０で囲まれる大きさとされている。また、他方のスルーホール３６は、両基板２、３の間に挟まれた他方の引き出し電極層３４の領域Ｓ１に開口が開くように形成されており、やはり開口の周囲が引き出し電極層３４で囲まれる大きさとされている。
【００３９】
ベース基板２及びリッド基板３は、上述した接合層３０を利用した陽極接合によって接合されている。つまり、ベース基板２上に形成された接合層３０は、陽極接合によってリッド基板３に強固に密着した状態となっている。この際、両基板２、３の間に形成された他方の引き出し電極層３４の領域Ｓ１に関しても、陽極接合によってリッド基板３に強固に密着した状態となっている。そのため、一対のスルーホール３５、３６の開口の周囲は、それぞれ接合層３０及び他方の引き出し電極層３４によって、確実に封止された状態となっている。
【００４０】
また、ベース基板２には、一対のスルーホール３５、３６内に導電性材料が埋め込まれ、該ベース基板２の下面側に露出する外部電極３７、３８が形成されている。この際、一方の外部電極３７は、接合層３０に対して電気的に接続され、他方の外部電極３８は、他方の引き出し電極層３４に電気的に接続された状態となっている。その結果、一方の外部電極３７は、接合層３０、一方の引き出し電極層３３、一方のマウント層３１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３８は、他方の引き出し電極層３４及び他方のマウント層３２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。
【００４１】
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３７、３８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。
【００４２】
次に、上述した圧電振動子１を、図８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。
【００４３】
初めに、圧電振動片作製工程を行って図５から図８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。
【００４４】
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。
【００４５】
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９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。
【００４６】
次に、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、図１０に示すように、ベース基板用ウエハ４０に、例えばブラスト加工により一対のスルーホール３５、３６を複数形成するスルーホール形成工程を行う（Ｓ３２）。なお、図１０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。この際、リッド基板用ウエハ５０を重ねた際に、凹部３ａの内側ではなく、凹部３ａの外側に開口が開くようにスルーホール３５、３６を形成する。
【００４７】
次いで、ベース基板用ウエハ４０の接合面に、図１１に示すように、接合層３０と、一対のマウント層３１、３２と、一対の引き出し電極層３３、３４とを同一の導電性材料によりパターニングするパターニング工程を行う（Ｓ３３）。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。
特に、接合層３０を形成する際、一方のスルーホール３５の開口の周囲を覆った状態で該開口上を通過するように導電性材料をパターニングする。これにより、一方のスルーホール３５の開口の周囲は、接合層３０で囲まれた状態となる。しかも、スルーホール形成工程後にパターニングを行っているので、一方のスルーホール３５の内面に接合層３０が若干入り込んだ状態となっている（後述する図１４及び図１６参照）。
【００４８】
また、一方の引き出し電極層３３に関しては、スルーホールに関係なく一方のマウント層３１を接合層３０に直接電気的に繋がるようにパターニングする。そして、他方の引き出し電極層３４に関しては、他方のスルーホール３６の開口の周囲を覆った状態で該開口上を通過した後に、他方のマウント層３２と接合層３０とが電気的に繋がるようにパターニングする。つまり、上述した領域Ｓ２を介して領域Ｓ１と接合層３０とが繋がるように他方の引き出し電極層３４を形成しておく。これにより、この工程を行った時点で、接合層３０、一対のマウント層３１、３２及び一対の引き出し電極層３３、３４は、全て電気的に繋がった状態となっている。この時点で、第２のウエハ作製工程が終了する。
なお、他方のスルーホール３６の開口の周囲は、他方の引き出し電極層３４の領域Ｓ１によって囲まれた状態となる。しかも、スルーホール形成工程後にパターニングを行っているので、他方のスルーホール３６の内面に他方の引き出し電極層３４が若干入り込んだ状態となっている（後述する図１４及び図１６参照）。
【００４９】
次に、作製した複数の圧電振動片４を一対のマウント層３１、３２に対してそれぞれマウントさせた後、両ウエハ４０、５０を重ね合わせて凹部３ａと両ウエハ４０、５０とで囲まれるキャビティＣ内に圧電振動片４を収納する重ね合わせ工程を行う（Ｓ４０）。
まず、作製した複数の圧電振動片４をベース基板用ウエハ４０に形成された各凹部３ａ内に収容させた状態で、一対のマウント層３１、３２にマウントするマウント工程を行う（Ｓ４１）。具体的には、圧電振動片４の基部１２を各凹部３ａ内に形成された一対のマウント層３１、３２に載置した後、導電性接着剤やバンプ接続等によりマウントする。これにより、圧電振動片４は、一対のマウント層３１、３２に機械的に支持されると共に、マウント電極１６、１７と引き出し電極層３３、３４とが電気的に接続された状態となる。
【００５０】
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。そして、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（Ｓ４２）。これにより、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。
【００５１】
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（Ｓ５０）。具体的には、接合層３０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、接合層３０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１２に示すウエハ体６０を得ることができる。なお、図１２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いる。また、接合層３０、マウント層３１、３２、引き出し電極１９、２０の図示は、省略している。
【００５２】
ところで、陽極接合を行う際、図１３及び図１４に示すように、接合層３０と一対の引き出し電極層３３、３４とは、電気的に接続されているので、電圧を印加した際に一対の引き出し電極層３３、３４にも電圧が印加される。よって、他方の引き出し電極層３４の領域Ｓ１は、接合層３０と同様に、陽極接合によってリッド基板用ウエハ５０に対して強固に密着する。そのため、一対のスルーホール３５、３６は、共に開口の周囲が確実に封止されるので、該スルーホール３５、３６を通してキャビティＣ内の気密が損なわれることがない。
特に、接合層３０と一対の引き出し電極層３３、３４とがパターニング工程によって予め電気的に接続されているので、スルーホール３５、３６の内面に成膜された導電膜を介して電圧を印加していた従来の方法のように、キャビティＣ内の封止が不確実になる恐れがない。つまり、スルーホール３５、３６の存在に影響されることなく陽極接合を行えるので、接合を確実に行うことができる。
しかも、接合層３０に電圧を印加するだけで、ベース基板用ウエハ４０に形成された全ての一対の引き出し電極層３３、３４に電圧を印加できるので、ウエハにうねり等があったとしても、ベース基板用ウエハ４０とリッド基板用ウエハ５０とを全面に亘って均一に接合することができる。そのうえ、従来に比べて電圧印加が簡単で短時間で行うことができるので、製造効率を向上することができる。
【００５３】
上述した陽極接合が終了した後、接合層３０と他方の引き出し電極層３４との電気的な繋がりを途中で分断する分断工程を行う（Ｓ５１）。つまり、図１５及び図１６に示すように、他方の引き出し電極層３４のうち、他方のスルーホール３６の開口と接合層３０との間における領域Ｓ２にレーザ光Ｌを照射して、この領域Ｓ２の部分を切断する。これにより、他方の引き出し電極層３４は、途中で切り離され、接合層３０との電気的な繋がりが分断される。この工程を行うことで、他方の引き出し電極層３４及び他方のマウント層３２は、接合層３０から電気的に独立した状態となる。
なお、レーザ光Ｌを照射した際、領域Ｓ２が蒸発することで分断が行われるが、蒸発した成分は図１５に示す矢印のように、両ウエハ４０、５０の間に形成された微小な隙間に拡散する。これにより、分断を確実且つスムーズに行うことができる。
【００５４】
次いで、導電性材料により一対のスルーホール３５、３６を塞いで外部電極３７、３８を形成する外部電極形成工程を行う（Ｓ５２）。具体的には、スパッタ法により導電性材料をスルーホール３５、３６内に成膜させた後、メッキ法により成膜した導電性材料を成長させる。この際、ベース基板用ウエハ４０の下面側に露出するように外部電極３７、３８を形成する。特に、スルーホール３５、３６の開口は、それぞれ接合層３０及び他方の引き出し電極層３４に囲まれているので、この工程を行うことで、外部電極３７、３８をそれぞれ接合層３０と他方の引き出し電極層３４とに電気的に接続されることができる。
しかも、図１６に示すように、一方のスルーホール３５内に接合層３０の一部が入り込み、他方のスルーホール３６内に他方の引き出し電極層３４の一部が入り込んでいる。そのため、外部電極３７と接合層３０、外部電極３８と他方の引き出し電極層３４との導通をより確実にすることができる。
【００５５】
次いで、接合されたウエハ体６０を図１０及び図１１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（Ｓ５３）。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。
その後、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（Ｓ５４）。具体的に説明すると、両外部電極３７、３８に電圧を印加して圧電振動片４を振動させる。そして、周波数を計測しながらリッド基板３を通して外部からレーザ光を照射し、重り金属膜２１の微調膜２１ｂを蒸発させる。これにより、一対の振動腕部１０、１１の先端側の重量が変化するので、圧電振動片４の周波数を、公称周波数の所定範囲内に収まるように微調整することができる。
【００５６】
続いて、内部の電気特性検査を行う（Ｓ５５）。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。
【００５７】
特に、上述した製造方法によれば、キャビティＣ内が確実に封止され、スルーホール３５、３６を利用して外部電極３７、３８と圧電振動片４との導通を図ることができる圧電振動子１を効率良く製造することができる。従って、信頼性が高く高品質化な圧電振動子１を製造することができるうえ、低コスト化を図ることができる。
【００５８】
次に、本発明に係る発振器の一実施形態について、図１７を参照しながら説明する。
本実施形態の発振器１００は、図１７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の圧電振動片４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。
【００５９】
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。
【００６０】
上述したように、本実施形態の発振器１００によれば、信頼性が高く高品質化されていると共に低コスト化された圧電振動子１を備えているので、発振器１００自体の高品質化及び低コスト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。
【００６１】
次に、本発明に係る電子機器の一実施形態について、図１８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。
【００６２】
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１８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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
上述したように、本実施形態の携帯情報機器１１０によれば、信頼性が高く高品質化されていると共に低コスト化された圧電振動子１を備えているので、携帯情報機器１１０自体の高品質化及び低コスト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。
【００７０】
次に、本発明に係る電波時計の一実施形態について、図１９を参照して説明する。
本実施形態の電波時計１３０は、図１９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。
【００７１】
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。
【００７２】
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、ＲＴＣ１３８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。
【００７３】
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。
【００７４】
上述したように、本実施形態の電波時計１３０によれば、信頼性が高く高品質化されていると共に低コスト化された圧電振動子１を備えているので、電波時計１３０自体の高品質化及び低コスト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。
【００７５】
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。
【００７６】
例えば、上記実施形態では、一方のスルーホール３５を開口が接合層３０に開くように形成したが、図２０及び図２１に示すように、他方のスルーホール３６と同様に、開口が一方の引き出し電極層３３の途中に開くように一方のスルーホール３５を形成しても構わない。この場合には、分断工程の際に、他方の引き出し電極層３４と同様に、スルーホール３５の開口が形成されている領域Ｓ１と接合層３０との間の領域Ｓ２にレーザ光Ｌを照射して、この領域Ｓ２の部分を切断すれば良い。この場合であっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
但し、上述した実施形態のように、一方のスルーホール３５を接合層３０側に形成することで、一方の引き出し電極層３３の長さを極力短くすることができる。よって、コンパクトに設計でき、圧電振動子１の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】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２】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３】図１に示す断面矢視Ａ−Ａ図である。
【図４】図１に示す圧電振動子の分解斜視図である。
【図５】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６】図５に示す圧電振動片の下面図である。
【図７】図５に示す断面矢視Ｂ−Ｂ図である。
【図８】図１に示す圧電振動片を製造する際の流れを示すフローチャートである。
【図９】図８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１０】図８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接合層、マウント層及び引き出し電極層をパターニングした状態を示す図である。
【図１１】図８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複数のスルーホールを形成した状態を示す図である。
【図１２】図８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。
【図１３】図８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、陽極接合時における、接合層とマウント層と引き出し電極層とのパターニングを示す図である。
【図１４】図１３に示す断面矢視Ｃ−Ｃ図である。
【図１５】図８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、引き出し電極層の一部にレーザ光を照射して、引き出し電極層の分断を行っている状態を示す図である。
【図１６】図１５に示す断面矢視Ｄ−Ｄ図である。
【図１７】本発明に係る発振器の一実施形態を示す構成図である。
【図１８】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。
【図１９】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２０】本発明に係る圧電振動子の変形例を示す図であって、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２１】図２０に示す断面矢視Ｅ−Ｅ図である。
【図２２】従来の圧電振動子の一例を示す断面図である。
【図２３】図２２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２４】図２２に示す圧電振動子の部分拡大図であって、スルーホールの内面に成膜された導電膜の状態を示す図である。
【図２５】図２２に示す圧電振動子を製造する際の一工程図であって、ベース基板の元となるベース基板用ウエアに複数の外部電極を形成した後、該ウエハを平板状の電極上に載置した状態を示す図である。
【符号の説明】
【００７８】
Ｃ…キャビティ
Ｌ…レーザ光
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…接合層
３１、３２…マウント層
３３、３４…引き出し電極層
３５、３６…スルーホール
３７、３８…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
【技術分野】
【０００１】
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）の圧電振動子を製造する圧電振動子の製造方法、該製造方法で製造された圧電振動子、該圧電振動子を有する発振器、電子機器及び電波時計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。このような圧電振動子の１つとして、スルーホールを利用して、圧電振動片とベース基板に形成された外部電極とが電気的に接続された圧電振動子が知られている（特許文献１参照)。
【０００４】
この圧電振動子２００は、図２２及び図２３に示すように、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。
ベース基板２０１には、該基板２０１を貫通するスルーホール２０４が形成されており、該スルーホール２０４の内面を通じてベース基板２０１の上面及び下面に亘って導電膜２０５が形成されている。この導電膜２０５のうち、ベース基板２０１の上面に形成された部分が圧電振動片２０３に対して電気的に接続されるマウントパッド２０５ａとして機能し、ベース基板２０１の下面に形成された部分が外部に対して電気的に接続される外部電極２０５ｂとして機能している。しかも、マウントパッド２０５ａの一部は、ベース基板２０１とリッド基板２０２とを陽極接合する際の接合膜として利用されている。また、スルーホール２０４は、陽極接合されたときに、マウントパッド２０５ａが両基板２０１、２０２に密着するので、封止された状態となる。また、ベース基板２０１とリッド基板２０２との間には、キャビティＣの周囲を囲むように陽極接合用の接合膜２０６が形成されている。
【０００５】
このように構成された圧電振動子２００を製造するにあたって、ベース基板２０１とリッド基板２０２とを陽極接合する場合には、図２２に示すように、接合膜２０６及び外部電極２０５ｂとして機能する導電膜２０５と、リッド基板２０２との間に所定の電圧を印加する。すると、両基板２０１、２０２は、導電膜２０５の一部及び接合膜２０６を介して陽極接合により強固に接合される。これにより、スルーホール２０４を封止して、圧電振動片２０３をキャビティＣ内に気密封止することができる。また、導電膜２０５を通じて、圧電振動片２０３に対して外部から導通を図ることができるので、圧電振動片２０３をキャビティＣ内で確実に作動させることができる。
【特許文献１】特開平６−３４３０１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の圧電振動子２００には、まだ以下の課題が残されている。
始めに、近年の電子機器の小型化に伴って、これら各種の電子機器に搭載される圧電振動子２００のさらなる小型化が求められている。そのため、キャビティＣ内に収納される圧電振動片２０３も当然にさらなる小型化が求められており、ベース基板２０１に形成されるスルーホール２０４の径もできるだけ小さい径が望ましいとされている。ところが、スルーホール２０４の径を小さくしてしまうと、内面に導電膜２０５をムラ無く一定の厚みをもって成膜させることが難しくなってしまう。そのため、通常、スパッタ法等で成膜を行うが、図２４に示すように、導電膜２０５がスルーホール２０４の内面まで確実に回り込まず、途中で分断されてしまう可能性があった。
その結果、陽極接合が不完全になりキャビティＣ内を封止することができなかったり、導電膜２０５を介して圧電振動片２０３との導通を図ることができなかったりする等の不都合が生じる恐れがあった。
【０００７】
また、通常、陽極接合を行う場合には、両基板２０１、２０２をウエハ状態で接合している。つまり、後にベース基板２０１となるベース基板用ウエハと、後にリッド基板２０２となるリッド基板用ウエハとを陽極接合している。そして、陽極接合した両ウエハを格子状に小片化することで、複数の圧電振動子２００を製造するのが、一般的な方法である。
ところで、ベース基板用ウエハには、圧電振動片２０３の数に応じて複数のスルーホール２０４が形成されると共に、複数の導電膜２０５がパターニングされる。この際、上述した不都合が生じずに、スルーホール２０４の内面に導電膜２０５の成膜が問題なく行われたとしても、以下の不都合が生じる懸念があった。
【０００８】
即ち、陽極接合するには、ベース基板用ウエハに形成された複数の導電膜２０５に電圧を印加する必要があるので、通常は平板状の電極上にベース基板用ウエハを載置して、導電膜２０５の外部電極２０５ｂとして機能する部分を全て電極に導通させる必要がある。しかしながら、ベース基板用ウエハの若干のうねりや、該ウエハと電極との間に介在された異物等によって、実際には図２５に示すように、外部電極２０５ｂの一部が電極２０７にコンタクトせず中に浮いた状態となってしまい易かった。そのため、接合不良が部分的に生じてしまい、両ウエハを全面に亘って均一に接合することができない恐れがあった。
【０００９】
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、ベース基板用ウエハとリッド基板用ウエハとを全面に亘って均一に接合することができ、キャビティ内を確実に封止したうえで、スルーホールを利用して外部電極と圧電振動片との導通を図ることができる表面実装型の圧電振動子を、効率良く製造することができる圧電振動子の製造方法を提供することである。
また、圧電振動子の製造方法で製造された圧電振動子、該圧電振動子を有する発振器、電子機器及び電波時計を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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の製造方法は、互いに陽極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、前記ベース基板用ウエハと前記リッド基板用ウエハとのうち少なくともいずれか一方に、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を貫通する一対のスルーホールを、前記凹部外に開口が開くように形成するスルーホール形成工程と、前記ベース基板用ウエハの上面に、前記凹部の周囲を囲む接合層と、前記圧電振動片に対して電気的に接続され、前記凹部内に収まる一対のマウント層と、前記凹部外で前記開口上を通過するように凹部内から凹部外に引き出され、前記一対のマウント層を接合層に対してそれぞれ別々に電気的に繋げる一対の引き出し電極層と、を同一の導電性材料によりパターニングするパターニング工程と、前記一対のマウント層に対して前記圧電振動片をマウントさせた後、前記両ウエハ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、前記接合層と前記リッド基板用ウエハとの間に電圧を印加させて前記両ウエハを陽極接合し、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、前記一対のスルーホールの開口と前記接合層との間における前記一対の引き出し電極層に対してレーザ光を照射して、接合層から電気的に切り離されるように引き出し電極層を途中で分断する分断工程と、導電性材料により前記一対のスルーホールを塞いで、前記ベース基板用ウエハの下面側に露出する外部電極を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、前記パターニング工程の際、前記開口の周囲を覆った状態で該開口上を通過するように、前記一対の引き出し電極層をパターニングすることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明に係る圧電振動子は、接合層を介して互いに陽極接合されたベース基板及びリッド基板と、前記両基板の間に形成されたキャビティ内に封止された圧電振動片と、前記キャビティ内に収まるように前記ベース基板の上面に形成され、前記圧電振動片に対して電気的に接続される一対のマウント層と、前記ベース基板の上面に形成され、前記一対のマウント層に対してそれぞれ電気的に接続されると共に、前記キャビティ外に引き出された位置で前記リッド基板に対して密着した一対の引き出し電極層と、前記ベース基板を貫通するように形成されると共に、前記キャビティ外に引き出された前記一対の引き出し電極層の途中にそれぞれ開口が開き、且つ、開口の周囲が引き出し電極層で囲まれる大きさで形成された一対のスルーホールと、前記一対のスルーホールを塞ぐように形成され、前記ベース基板用ウエハの下面側に露出する外部電極と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１２】
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、ベース基板用ウエハとリッド基板用ウエハとのうち少なくともいずれか一方の基板に、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。
次に、ベース基板を貫通する一対のスルーホールを形成するスルーホール形成工程を行う。この際、凹部内（凹部の内側）ではなく、凹部外（凹部の外側）に開口が開くようにスルーホールを形成する。
【００１３】
次に、ベース基板用ウエハの上面に、接合層、一対のマウント層及び一対の引き出し電極層を同一の導電性材料をパターニングすることで形成するパターニング工程を行う。このうち接合層は、後に陽極接合する際に電圧を印加するためのものであって、凹部の周囲を囲むように形成する。また、一対のマウント層は、圧電振動片に対して電気的に接続され、該圧電振動片をマウントするためのものであって、凹部内に収まるように形成する。また、一対の引き出し電極層は、一対のマウント層と接合層との間にパターニングされ、一対のマウント層を接合層に対してそれぞれ別々に電気的に繋げるものである。具体的には、凹部内から凹部外に引き出すようにパターニングすると共に、凹部外において一対のスルーホールの開口上を通過するようにパターニングする。しかもこの際、開口の一部を通過するのではなく、開口の周囲を覆った状態で開口上を通過するようにパターニングする。これにより、開口の周囲が引き出し電極層で囲まれた状態となる。
このパターニング工程を行った時点で、接合層、一対のマウント層及び一対の引き出し電極層は、全て電気的に繋がった状態となっている。
【００１４】
上述した各工程が全て終了した後、重ね合わせ工程を行う。まず、複数の凹部内にそれぞれ収まるように形成された一対のマウント層に対して、圧電振動片をそれぞれ重ねるように接合してマウントする。これにより、複数の圧電振動片は、一対のマウント層に電気的に接続された状態でそれぞれ支持される。そして、圧電振動片のマウント後、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。これにより、凹部と両ウエハとで囲まれるキャビティ内に圧電振動片を収納することができる。
【００１５】
重ね合わせ工程後、接合層とリッド基板用ウエハとの間に所定の電圧を印加させて両ウエハを陽極接合する接合工程を行う。これにより、接合層とリッド基板用ウエハと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。また、上述したように、接合層と一対の引き出し電極層とは電気的に接続されているので、電圧を印加した際に一対の引き出し電極層にも電圧が印加される。よって、凹部外に引き出された一対の引き出し電極層も同様に、リッド基板用ウエハに対して強固に密着する。これにより、スルーホールの開口の周囲が確実に封止され、スルーホールを通してキャビティ内の気密が損なわれることがない。
特に、接合層と一対の引き出し電極層とがパターニング工程によって予め電気的に接続されているので、スルーホールの内面に成膜された導電膜を介して電圧を印加していた従来の方法のように、キャビティ内の封止が不確実になる恐れがない。つまり、スルーホールの存在に影響されることなく陽極接合を行えるので、接合を確実に行うことができる。しかも、接合層に電圧を印加するだけで、全ての一対の引き出し電極層にも同時に電圧を印加できるので、ウエハにうねり等があってとしても、ベース基板用ウエハとリッド基板用ウエハとを全面に亘って均一に接合することができる。そのうえ、従来に比べて電圧印加が簡単で短時間で行うことができるので、製造効率を向上することができる。
【００１６】
次いで、接合が終了した後、接合層と引き出し電極層との電気的な繋がりを途中で分断する分断工程を行う。つまり、引き出し電極層のうち、スルーホールの開口と接合層との間における領域にレーザ光を照射して、この部分の引き出し電極層を切断する。これにより、引き出し電極層は、途中で切り離され、接合層との電気的な繋がりが分断される。この工程を行うことで、一対の引き出し電極層及び一対のマウント層は、接合層から電気的に独立した状態となる。
【００１７】
次いで、導電性材料により一対のスルーホールを塞いで外部電極を形成する外部電極形成工程を行う。この際、ベース基板用ウエハの下面側に露出するように外部電極を形成する。特に、スルーホールの開口の周囲は、引き出し電極層に囲まれているので、この工程を行うことで外部電極と引き出し電極層とが電気的に接続された状態となる。よって、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。
そして、外部電極を形成した後に、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。
【００１８】
その結果、互いに陽極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、キャビティ内が確実に封止され、スルーホールを利用して外部電極と圧電振動片との導通を図ることができる圧電振動子を効率良く製造することができると共に、低コスト化を図ることができる。その結果、信頼性が高く高品質なうえ、低コスト化が図られた圧電振動子を得ることができる。
【００１９】
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、前記パターニング工程の際、前記一対のスルーホールのうち一方のスルーホールの開口の周囲を覆った状態で該開口上を通過するように前記接合層をパターニングすると共に、一対の引き出し電極層のうち一方の引き出し電極層を接合層に接続し、他方の引き出し電極層を他方のスルーホールの開口の周囲を覆った状態で該開口上を通過した後に接合層に接続するようにパターニングを行い、前記分断工程の際、前記他方のスルーホールの開口と前記接合層との間における前記引き出し電極層に対してレーザ光を照射することを特徴とするものである。
【００２０】
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、前記一対の引き出し電極のうち一方の引き出し電極層が、前記接合層に電気的に接続され、前記一対のスルーホールのうち一方のスルーホールが、前記接合層に開口が開き、且つ、開口の周囲が接合層で囲まれる大きさで形成されていることを特徴とするものである。
【００２１】
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、パターニング工程で接合層を形成する際に、凹部外に開口が開いた一対のスルーホールのうち、一方のスルーホールの開口の周囲を覆った状態で該開口上を通過するようにパターニングする。これにより、一方のスルーホールの開口の周囲は、接合層で囲まれた状態となる。
また、一対の引き出し電極層を形成する際に、一方の引き出し電極層に関してはスルーホールに関係なく直接接合層に接続し、他方の引き出し電極層に関しては他方のスルーホールの開口の周囲を覆った状態で該開口上を通過した後に接合層に接続するようにパターニングする。これにより、他方のスルーホールの開口の周囲は、他方の引き出し電極層で囲まれた状態となる。
そして、分断工程を行う際に、他方のスルーホールの開口と接合層との間における他方の引き出し電極層に対してレーザ光を照射し、スルーホールが途中で形成された他方の引き出し電極層の途中を分断する。これにより、スルーホールが形成された他方の引き出し電極層を、接合層から電気的に切り離すことができる。
【００２２】
ところで、一方のスルーホールが形成された接合層は、一方の引き出し電極層と電気的に接続されたままの状態となっている。しかしながら、接合層は、他方の引き出し電極層とは電気的に切り離されているので、外部電極が形成された後に関しては、他方の引き出し電極層と外部電極とを電気的に繋げる役割を果す。そのため、やはり外部電極を利用して、圧電振動片を作動させることができる。
特に、一方のスルーホールが接合層側に形成されているので、一方の引き出し電極層の長さを極力短くすることができる。よって、コンパクトに設計でき、圧電振動子の小型化を図ることができる。
【００２３】
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、前記パターニング工程時に前記引き出し電極層をパターニングする際、前記分断工程で分断する領域を予め他の部分よりも幅が狭くなるようにパターニングしておくことを特徴とするものである。
【００２４】
この発明に係る圧電振動子の製造方法においては、引き出し電極層をパターニングする際に、後にレーザ光を照射して分断する領域を、予め他の部分よりも幅が狭くなるようにパターニングする。そのため、短時間で確実に引き出し電極層を分断することができ、分断工程に費やす時間をさらに短くすることができる。従って、製造効率のさらなる向上化を図ることができる。
【００２５】
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。
【００２６】
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、上述した圧電振動子を備えているので、同様に信頼性が高く高品質化されているうえ、低コスト化されている。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る圧電振動子の製造方法によれば、ベース基板用ウエハとリッド基板用ウエハとを全面に亘って均一に接合することができ、キャビティ内を確実に封止したうえで、スルーホールを利用して外部電極と圧電振動片との導通を図ることができる表面実施型の圧電振動子を一度に効率良く製造することができる。
また、本発明に係る圧電振動子によれば、上述した製造方法で製造されているので、キャビティ内の封止が確実にされており、信頼性が高く高品質化が図られていると共に低コスト化が図られている。
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、同様に信頼性が高く高品質化されているうえ、低コスト化が図られている
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明に係る一実施形態を、図１から図１６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層構造の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が収納されたセラミックパッケージタイプ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。
【００２９】
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Ｘ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。
【００３０】
基部１２の両側には、基部１２の幅寸法を部分的に短縮するように切り欠き部（以下、ノッチと称する）１２ａが形成されている。このノッチ１２ａは、一対の振動腕部１０、１１から適切な範囲離れた位置に形成されている。このノッチ１２ａは、一対の振動腕部１０、１１が振動した際に、振動の垂直成分（厚み方向の成分）に起因する基部１２の撓みを抑えて、共振抵抗値のばらつきを低減するものである。このノッチ１２ａは、必須なものではないが、高性能化を図ることができる点で形成することが好ましい。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
このように構成された圧電振動片４は、図２から図４に示すように、ベース基板２の後述する一対のマウント層３１、３２に基部１２が載置された状態で図示しない導電性接着剤や金等のバンプ接続によりマウントされている。これにより、マウント電極１６、１７と一対のマウント層３１、３２とが電気的に接続されている。
【００３５】
上記リッド基板３は、ソーダ石灰ガラスからなるものであり、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である。
なお、本実施形態では、リッド基板３側にこの凹部３ａが形成されている場合を例に挙げて説明するが、ベース基板２側に形成されていても構わないし、両方の基板２、３にそれぞれ形成されていても構わない。
【００３６】
上記ベース基板２は、リッド基板３と同様にソーダ石灰ガラスからなるものであり、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の上面側（リッド基板３が接合される側）には、同一の導電性材料（例えば、アルミニウム）により接合層３０と、一対のマウント層３１、３２と、一対の引き出し電極層３３、３４とがパターニングされている。
このうち接合層３０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。一対のマウント層３１、３２は、リッド基板３に形成された凹部３ａ内に収まるように、それぞれ電気的に切り離された状態で形成されている。一対の引き出し電極層３３、３４は、一対のマウント層３１、３２と接合層３０との間に凹部３ａ内から凹部３ａ外に引き出されるように形成されており、一対のマウント層３１、３２を接合層３０に対してそれぞれ電気的に繋げている。
但し、一対の引き出し電極層３３、３４のうち、他方の引き出し電極層３４は、製造途中では接合層３０に繋がっていたが、圧電振動子１が完成した段階では途中で分断された状態となっている。
【００３７】
なお、本実施形態では、一方の引き出し電極層３３が、凹部３ａ内に収まるように形成されている。一方、他方の引き出し電極層３４は、一部分が凹部３ａ内に収まるように形成された後、残りの部分が凹部３ａ外で両基板２、３の間に挟まれるように形成されている。そして、他方の引き出し電極層３４のうち、両基板２、３の間に挟まれた領域Ｓ１と接合層３０との間の領域Ｓ２（点線で図示している）は、製造途中では繋がっていたが、圧電振動子１が完成した時点では存在しない部分である。これにより、上述したように、他方の引き出し電極層３４は、途中で分断された状態となっている。
【００３８】
また、ベース基板２には、該ベース基板２を貫通する一対のスルーホール３５、３６が形成されている。このうち一方のスルーホール３５は、接合層３０に開口が開くように形成され、他方のスルーホール３６は、他方の引き出し電極層３４の途中に開口が開くように形成されている。
より詳細に説明すると、一方のスルーホール３５は、一方の引き出し電極層３３が繋がった付近の接合層３０に開口が開くように形成されており、開口の周囲が接合層３０で囲まれる大きさとされている。また、他方のスルーホール３６は、両基板２、３の間に挟まれた他方の引き出し電極層３４の領域Ｓ１に開口が開くように形成されており、やはり開口の周囲が引き出し電極層３４で囲まれる大きさとされている。
【００３９】
ベース基板２及びリッド基板３は、上述した接合層３０を利用した陽極接合によって接合されている。つまり、ベース基板２上に形成された接合層３０は、陽極接合によってリッド基板３に強固に密着した状態となっている。この際、両基板２、３の間に形成された他方の引き出し電極層３４の領域Ｓ１に関しても、陽極接合によってリッド基板３に強固に密着した状態となっている。そのため、一対のスルーホール３５、３６の開口の周囲は、それぞれ接合層３０及び他方の引き出し電極層３４によって、確実に封止された状態となっている。
【００４０】
また、ベース基板２には、一対のスルーホール３５、３６内に導電性材料が埋め込まれ、該ベース基板２の下面側に露出する外部電極３７、３８が形成されている。この際、一方の外部電極３７は、接合層３０に対して電気的に接続され、他方の外部電極３８は、他方の引き出し電極層３４に電気的に接続された状態となっている。その結果、一方の外部電極３７は、接合層３０、一方の引き出し電極層３３、一方のマウント層３１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３８は、他方の引き出し電極層３４及び他方のマウント層３２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。
【００４１】
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３７、３８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。
【００４２】
次に、上述した圧電振動子１を、図８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。
【００４３】
初めに、圧電振動片作製工程を行って図５から図８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。
【００４４】
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。
【００４５】
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９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。
【００４６】
次に、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、図１０に示すように、ベース基板用ウエハ４０に、例えばブラスト加工により一対のスルーホール３５、３６を複数形成するスルーホール形成工程を行う（Ｓ３２）。なお、図１０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。この際、リッド基板用ウエハ５０を重ねた際に、凹部３ａの内側ではなく、凹部３ａの外側に開口が開くようにスルーホール３５、３６を形成する。
【００４７】
次いで、ベース基板用ウエハ４０の接合面に、図１１に示すように、接合層３０と、一対のマウント層３１、３２と、一対の引き出し電極層３３、３４とを同一の導電性材料によりパターニングするパターニング工程を行う（Ｓ３３）。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。
特に、接合層３０を形成する際、一方のスルーホール３５の開口の周囲を覆った状態で該開口上を通過するように導電性材料をパターニングする。これにより、一方のスルーホール３５の開口の周囲は、接合層３０で囲まれた状態となる。しかも、スルーホール形成工程後にパターニングを行っているので、一方のスルーホール３５の内面に接合層３０が若干入り込んだ状態となっている（後述する図１４及び図１６参照）。
【００４８】
また、一方の引き出し電極層３３に関しては、スルーホールに関係なく一方のマウント層３１を接合層３０に直接電気的に繋がるようにパターニングする。そして、他方の引き出し電極層３４に関しては、他方のスルーホール３６の開口の周囲を覆った状態で該開口上を通過した後に、他方のマウント層３２と接合層３０とが電気的に繋がるようにパターニングする。つまり、上述した領域Ｓ２を介して領域Ｓ１と接合層３０とが繋がるように他方の引き出し電極層３４を形成しておく。これにより、この工程を行った時点で、接合層３０、一対のマウント層３１、３２及び一対の引き出し電極層３３、３４は、全て電気的に繋がった状態となっている。この時点で、第２のウエハ作製工程が終了する。
なお、他方のスルーホール３６の開口の周囲は、他方の引き出し電極層３４の領域Ｓ１によって囲まれた状態となる。しかも、スルーホール形成工程後にパターニングを行っているので、他方のスルーホール３６の内面に他方の引き出し電極層３４が若干入り込んだ状態となっている（後述する図１４及び図１６参照）。
【００４９】
次に、作製した複数の圧電振動片４を一対のマウント層３１、３２に対してそれぞれマウントさせた後、両ウエハ４０、５０を重ね合わせて凹部３ａと両ウエハ４０、５０とで囲まれるキャビティＣ内に圧電振動片４を収納する重ね合わせ工程を行う（Ｓ４０）。
まず、作製した複数の圧電振動片４をベース基板用ウエハ４０に形成された各凹部３ａ内に収容させた状態で、一対のマウント層３１、３２にマウントするマウント工程を行う（Ｓ４１）。具体的には、圧電振動片４の基部１２を各凹部３ａ内に形成された一対のマウント層３１、３２に載置した後、導電性接着剤やバンプ接続等によりマウントする。これにより、圧電振動片４は、一対のマウント層３１、３２に機械的に支持されると共に、マウント電極１６、１７と引き出し電極層３３、３４とが電気的に接続された状態となる。
【００５０】
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。そして、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（Ｓ４２）。これにより、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。
【００５１】
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（Ｓ５０）。具体的には、接合層３０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、接合層３０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１２に示すウエハ体６０を得ることができる。なお、図１２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いる。また、接合層３０、マウント層３１、３２、引き出し電極１９、２０の図示は、省略している。
【００５２】
ところで、陽極接合を行う際、図１３及び図１４に示すように、接合層３０と一対の引き出し電極層３３、３４とは、電気的に接続されているので、電圧を印加した際に一対の引き出し電極層３３、３４にも電圧が印加される。よって、他方の引き出し電極層３４の領域Ｓ１は、接合層３０と同様に、陽極接合によってリッド基板用ウエハ５０に対して強固に密着する。そのため、一対のスルーホール３５、３６は、共に開口の周囲が確実に封止されるので、該スルーホール３５、３６を通してキャビティＣ内の気密が損なわれることがない。
特に、接合層３０と一対の引き出し電極層３３、３４とがパターニング工程によって予め電気的に接続されているので、スルーホール３５、３６の内面に成膜された導電膜を介して電圧を印加していた従来の方法のように、キャビティＣ内の封止が不確実になる恐れがない。つまり、スルーホール３５、３６の存在に影響されることなく陽極接合を行えるので、接合を確実に行うことができる。
しかも、接合層３０に電圧を印加するだけで、ベース基板用ウエハ４０に形成された全ての一対の引き出し電極層３３、３４に電圧を印加できるので、ウエハにうねり等があったとしても、ベース基板用ウエハ４０とリッド基板用ウエハ５０とを全面に亘って均一に接合することができる。そのうえ、従来に比べて電圧印加が簡単で短時間で行うことができるので、製造効率を向上することができる。
【００５３】
上述した陽極接合が終了した後、接合層３０と他方の引き出し電極層３４との電気的な繋がりを途中で分断する分断工程を行う（Ｓ５１）。つまり、図１５及び図１６に示すように、他方の引き出し電極層３４のうち、他方のスルーホール３６の開口と接合層３０との間における領域Ｓ２にレーザ光Ｌを照射して、この領域Ｓ２の部分を切断する。これにより、他方の引き出し電極層３４は、途中で切り離され、接合層３０との電気的な繋がりが分断される。この工程を行うことで、他方の引き出し電極層３４及び他方のマウント層３２は、接合層３０から電気的に独立した状態となる。
なお、レーザ光Ｌを照射した際、領域Ｓ２が蒸発することで分断が行われるが、蒸発した成分は図１５に示す矢印のように、両ウエハ４０、５０の間に形成された微小な隙間に拡散する。これにより、分断を確実且つスムーズに行うことができる。
【００５４】
次いで、導電性材料により一対のスルーホール３５、３６を塞いで外部電極３７、３８を形成する外部電極形成工程を行う（Ｓ５２）。具体的には、スパッタ法により導電性材料をスルーホール３５、３６内に成膜させた後、メッキ法により成膜した導電性材料を成長させる。この際、ベース基板用ウエハ４０の下面側に露出するように外部電極３７、３８を形成する。特に、スルーホール３５、３６の開口は、それぞれ接合層３０及び他方の引き出し電極層３４に囲まれているので、この工程を行うことで、外部電極３７、３８をそれぞれ接合層３０と他方の引き出し電極層３４とに電気的に接続されることができる。
しかも、図１６に示すように、一方のスルーホール３５内に接合層３０の一部が入り込み、他方のスルーホール３６内に他方の引き出し電極層３４の一部が入り込んでいる。そのため、外部電極３７と接合層３０、外部電極３８と他方の引き出し電極層３４との導通をより確実にすることができる。
【００５５】
次いで、接合されたウエハ体６０を図１０及び図１１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（Ｓ５３）。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。
その後、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（Ｓ５４）。具体的に説明すると、両外部電極３７、３８に電圧を印加して圧電振動片４を振動させる。そして、周波数を計測しながらリッド基板３を通して外部からレーザ光を照射し、重り金属膜２１の微調膜２１ｂを蒸発させる。これにより、一対の振動腕部１０、１１の先端側の重量が変化するので、圧電振動片４の周波数を、公称周波数の所定範囲内に収まるように微調整することができる。
【００５６】
続いて、内部の電気特性検査を行う（Ｓ５５）。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。
【００５７】
特に、上述した製造方法によれば、キャビティＣ内が確実に封止され、スルーホール３５、３６を利用して外部電極３７、３８と圧電振動片４との導通を図ることができる圧電振動子１を効率良く製造することができる。従って、信頼性が高く高品質化な圧電振動子１を製造することができるうえ、低コスト化を図ることができる。
【００５８】
次に、本発明に係る発振器の一実施形態について、図１７を参照しながら説明する。
本実施形態の発振器１００は、図１７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の圧電振動片４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。
【００５９】
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。
【００６０】
上述したように、本実施形態の発振器１００によれば、信頼性が高く高品質化されていると共に低コスト化された圧電振動子１を備えているので、発振器１００自体の高品質化及び低コスト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。
【００６１】
次に、本発明に係る電子機器の一実施形態について、図１８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。
【００６２】
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１８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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
上述したように、本実施形態の携帯情報機器１１０によれば、信頼性が高く高品質化されていると共に低コスト化された圧電振動子１を備えているので、携帯情報機器１１０自体の高品質化及び低コスト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。
【００７０】
次に、本発明に係る電波時計の一実施形態について、図１９を参照して説明する。
本実施形態の電波時計１３０は、図１９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。
【００７１】
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。
【００７２】
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、ＲＴＣ１３８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。
【００７３】
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。
【００７４】
上述したように、本実施形態の電波時計１３０によれば、信頼性が高く高品質化されていると共に低コスト化された圧電振動子１を備えているので、電波時計１３０自体の高品質化及び低コスト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。
【００７５】
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。
【００７６】
例えば、上記実施形態では、一方のスルーホール３５を開口が接合層３０に開くように形成したが、図２０及び図２１に示すように、他方のスルーホール３６と同様に、開口が一方の引き出し電極層３３の途中に開くように一方のスルーホール３５を形成しても構わない。この場合には、分断工程の際に、他方の引き出し電極層３４と同様に、スルーホール３５の開口が形成されている領域Ｓ１と接合層３０との間の領域Ｓ２にレーザ光Ｌを照射して、この領域Ｓ２の部分を切断すれば良い。この場合であっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
但し、上述した実施形態のように、一方のスルーホール３５を接合層３０側に形成することで、一方の引き出し電極層３３の長さを極力短くすることができる。よって、コンパクトに設計でき、圧電振動子１の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】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２】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３】図１に示す断面矢視Ａ−Ａ図である。
【図４】図１に示す圧電振動子の分解斜視図である。
【図５】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６】図５に示す圧電振動片の下面図である。
【図７】図５に示す断面矢視Ｂ−Ｂ図である。
【図８】図１に示す圧電振動片を製造する際の流れを示すフローチャートである。
【図９】図８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１０】図８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接合層、マウント層及び引き出し電極層をパターニングした状態を示す図である。
【図１１】図８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複数のスルーホールを形成した状態を示す図である。
【図１２】図８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。
【図１３】図８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、陽極接合時における、接合層とマウント層と引き出し電極層とのパターニングを示す図である。
【図１４】図１３に示す断面矢視Ｃ−Ｃ図である。
【図１５】図８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、引き出し電極層の一部にレーザ光を照射して、引き出し電極層の分断を行っている状態を示す図である。
【図１６】図１５に示す断面矢視Ｄ−Ｄ図である。
【図１７】本発明に係る発振器の一実施形態を示す構成図である。
【図１８】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。
【図１９】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２０】本発明に係る圧電振動子の変形例を示す図であって、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２１】図２０に示す断面矢視Ｅ−Ｅ図である。
【図２２】従来の圧電振動子の一例を示す断面図である。
【図２３】図２２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２４】図２２に示す圧電振動子の部分拡大図であって、スルーホールの内面に成膜された導電膜の状態を示す図である。
【図２５】図２２に示す圧電振動子を製造する際の一工程図であって、ベース基板の元となるベース基板用ウエアに複数の外部電極を形成した後、該ウエハを平板状の電極上に載置した状態を示す図である。
【符号の説明】
【００７８】
Ｃ…キャビティ
Ｌ…レーザ光
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…接合層
３１、３２…マウント層
３３、３４…引き出し電極層
３５、３６…スルーホール
３７、３８…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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに陽極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、
前記ベース基板用ウエハと前記リッド基板用ウエハとのうち少なくともいずれか一方に、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を貫通する一対のスルーホールを、前記凹部外に開口が開くように形成するスルーホール形成工程と、
前記ベース基板用ウエハの上面に、前記凹部の周囲を囲む接合層と、前記圧電振動片に対して電気的に接続され、前記凹部内に収まる一対のマウント層と、前記凹部外で前記開口上を通過するように凹部内から凹部外に引き出され、前記一対のマウント層を接合層に対してそれぞれ別々に電気的に繋げる一対の引き出し電極層と、を同一の導電性材料によりパターニングするパターニング工程と、
前記一対のマウント層に対して前記圧電振動片をマウントさせた後、前記両ウエハ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、
前記接合層と前記リッド基板用ウエハとの間に電圧を印加させて前記両ウエハを陽極接合し、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、
前記一対のスルーホールの開口と前記接合層との間における前記一対の引き出し電極層に対してレーザ光を照射して、接合層から電気的に切り離されるように引き出し電極層を途中で分断する分断工程と、
導電性材料により前記一対のスルーホールを塞いで、前記ベース基板用ウエハの下面側に露出する外部電極を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、
前記パターニング工程の際、前記開口の周囲を覆った状態で該開口上を通過するように、前記一対の引き出し電極層をパターニングすることを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電振動子の製造方法において、
前記パターニング工程の際、前記一対のスルーホールのうち一方のスルーホールの開口の周囲を覆った状態で該開口上を通過するように前記接合層をパターニングすると共に、一対の引き出し電極層のうち一方の引き出し電極層を接合層に接続し、他方の引き出し電極層を他方のスルーホールの開口の周囲を覆った状態で該開口上を通過した後に接合層に接続するようにパターニングを行い、
前記分断工程の際、前記他方のスルーホールの開口と前記接合層との間における前記引き出し電極層に対してレーザ光を照射することを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の圧電振動子の製造方法において、
前記パターニング工程時に前記引き出し電極層をパターニングする際、前記分断工程で分断する領域を予め他の部分よりも幅が狭くなるようにパターニングしておくことを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項４】
接合層を介して互いに陽極接合されたベース基板及びリッド基板と、
前記両基板の間に形成されたキャビティ内に封止された圧電振動片と、
前記キャビティ内に収まるように前記ベース基板の上面に形成され、前記圧電振動片に対して電気的に接続される一対のマウント層と、
前記ベース基板の上面に形成され、前記一対のマウント層に対してそれぞれ電気的に接続されると共に、前記キャビティ外に引き出された位置で前記リッド基板に対して密着した一対の引き出し電極層と、
前記ベース基板を貫通するように形成されると共に、前記キャビティ外に引き出された前記一対の引き出し電極層の途中にそれぞれ開口が開き、且つ、開口の周囲が引き出し電極層で囲まれる大きさで形成された一対のスルーホールと、
前記一対のスルーホールを塞ぐように形成され、前記ベース基板用ウエハの下面側に露出する外部電極と、を備えていることを特徴とする圧電振動子。
【請求項５】
請求項４に記載の圧電振動子において、
前記一対の引き出し電極のうち一方の引き出し電極層が、前記接合層に電気的に接続され、
前記一対のスルーホールのうち一方のスルーホールが、前記接合層に開口が開き、且つ、開口の周囲が接合層で囲まれる大きさで形成されていることを特徴とする圧電振動子。
【請求項６】
請求項４又は５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。
【請求項７】
請求項４又は５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。
【請求項８】
請求項４又は５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。
【請求項１】
互いに陽極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、
前記ベース基板用ウエハと前記リッド基板用ウエハとのうち少なくともいずれか一方に、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を貫通する一対のスルーホールを、前記凹部外に開口が開くように形成するスルーホール形成工程と、
前記ベース基板用ウエハの上面に、前記凹部の周囲を囲む接合層と、前記圧電振動片に対して電気的に接続され、前記凹部内に収まる一対のマウント層と、前記凹部外で前記開口上を通過するように凹部内から凹部外に引き出され、前記一対のマウント層を接合層に対してそれぞれ別々に電気的に繋げる一対の引き出し電極層と、を同一の導電性材料によりパターニングするパターニング工程と、
前記一対のマウント層に対して前記圧電振動片をマウントさせた後、前記両ウエハ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、
前記接合層と前記リッド基板用ウエハとの間に電圧を印加させて前記両ウエハを陽極接合し、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、
前記一対のスルーホールの開口と前記接合層との間における前記一対の引き出し電極層に対してレーザ光を照射して、接合層から電気的に切り離されるように引き出し電極層を途中で分断する分断工程と、
導電性材料により前記一対のスルーホールを塞いで、前記ベース基板用ウエハの下面側に露出する外部電極を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、
前記パターニング工程の際、前記開口の周囲を覆った状態で該開口上を通過するように、前記一対の引き出し電極層をパターニングすることを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電振動子の製造方法において、
前記パターニング工程の際、前記一対のスルーホールのうち一方のスルーホールの開口の周囲を覆った状態で該開口上を通過するように前記接合層をパターニングすると共に、一対の引き出し電極層のうち一方の引き出し電極層を接合層に接続し、他方の引き出し電極層を他方のスルーホールの開口の周囲を覆った状態で該開口上を通過した後に接合層に接続するようにパターニングを行い、
前記分断工程の際、前記他方のスルーホールの開口と前記接合層との間における前記引き出し電極層に対してレーザ光を照射することを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の圧電振動子の製造方法において、
前記パターニング工程時に前記引き出し電極層をパターニングする際、前記分断工程で分断する領域を予め他の部分よりも幅が狭くなるようにパターニングしておくことを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項４】
接合層を介して互いに陽極接合されたベース基板及びリッド基板と、
前記両基板の間に形成されたキャビティ内に封止された圧電振動片と、
前記キャビティ内に収まるように前記ベース基板の上面に形成され、前記圧電振動片に対して電気的に接続される一対のマウント層と、
前記ベース基板の上面に形成され、前記一対のマウント層に対してそれぞれ電気的に接続されると共に、前記キャビティ外に引き出された位置で前記リッド基板に対して密着した一対の引き出し電極層と、
前記ベース基板を貫通するように形成されると共に、前記キャビティ外に引き出された前記一対の引き出し電極層の途中にそれぞれ開口が開き、且つ、開口の周囲が引き出し電極層で囲まれる大きさで形成された一対のスルーホールと、
前記一対のスルーホールを塞ぐように形成され、前記ベース基板用ウエハの下面側に露出する外部電極と、を備えていることを特徴とする圧電振動子。
【請求項５】
請求項４に記載の圧電振動子において、
前記一対の引き出し電極のうち一方の引き出し電極層が、前記接合層に電気的に接続され、
前記一対のスルーホールのうち一方のスルーホールが、前記接合層に開口が開き、且つ、開口の周囲が接合層で囲まれる大きさで形成されていることを特徴とする圧電振動子。
【請求項６】
請求項４又は５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。
【請求項７】
請求項４又は５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。
【請求項８】
請求項４又は５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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２００９−１５２８２４（Ｐ２００９−１５２８２４Ａ）
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２８４１６（Ｐ２００７−３２８４１６）
【出願日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
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