圧電振動片の製造方法、圧電振動片、ウエハ、圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計
【課題】 圧電振動片のサイズに影響されずに、周波数調整を容易且つ正確に、しかも効率良く行うと共に、低コスト化及びメンテナンス性の向上化を図る。
【解決手段】 圧電板１１と、一対の励振電極１２、１３と、一対のマウント電極１５、１６と、を有する圧電振動片を、ウエハＳを利用して製造する方法であって、ウエハにフレーム部Ｓ１を形成すると共に、該フレーム部に複数の圧電板が連結部１１ａを介して連結されるように形成する外形形成工程と、複数の圧電板に一対の励振電極及び一対のマウント電極をそれぞれ形成すると共に、フレーム部上に、連結部を通じて一対のマウント電極に対してそれぞれ電気的に接続されるように一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３を複数形成する電極形成工程と、一対の延出電極間に駆動電圧を印加して、圧電板の周波数を調整する周波数調整工程と、複数の圧電板を小片化する切断工程と、を備える圧電振動片の製造方法を提供すること。
【解決手段】 圧電板１１と、一対の励振電極１２、１３と、一対のマウント電極１５、１６と、を有する圧電振動片を、ウエハＳを利用して製造する方法であって、ウエハにフレーム部Ｓ１を形成すると共に、該フレーム部に複数の圧電板が連結部１１ａを介して連結されるように形成する外形形成工程と、複数の圧電板に一対の励振電極及び一対のマウント電極をそれぞれ形成すると共に、フレーム部上に、連結部を通じて一対のマウント電極に対してそれぞれ電気的に接続されるように一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３を複数形成する電極形成工程と、一対の延出電極間に駆動電圧を印加して、圧電板の周波数を調整する周波数調整工程と、複数の圧電板を小片化する切断工程と、を備える圧電振動片の製造方法を提供すること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動片の製造方法、該製造方法で製造された圧電振動片、該圧電振動片を製造するために用いるウエハ、該圧電振動片を有する圧電振動子、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おり、例えば音叉型の圧電振動片を有するものや、厚み滑り振動する圧電振動片を有するもの等が知られている。
【０００３】
音叉型の圧電振動片を例に挙げて説明すると、圧電振動片２０１は、図２２及び図２３に示すように、平行に配された一対の振動腕部２１０と、該一対の振動腕部２１０の基端側を一体的に固定する基部２１１と、を有する圧電板２１２と、一対の振動腕部２１０の外表面上に形成され、該一対の振動腕部２１０を振動させる一対の励振電極２１３と、該一対の励振電極２１３にそれぞれ電気的に接続されたマウント電極２１４と、を備えている。この圧電振動片２０１は、一対のマウント電極２１４を介して一対の励振電極２１３に所定の駆動電圧が印加されたときに、一対の振動腕部２１０が互いに接近又は離間する方向に振動する。なお、この際、一対の振動腕部２１０が所定の周波数で振動するように、振動腕部２１０の先端に被膜された重り金属膜２１５の重量が予め調整（周波数調整）されている。
【０００４】
この種の圧電振動片２０１は、水晶、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等の各種の圧電材料からなるウエハを利用して一度に複数製造されるのが一般的である（例えば、特許文献１）。
具体的には、図２４に示すように、圧電材料の原石を切断してウエハＳにした後、該ウエハＳを所定の厚みまで研磨加工する。そして、研磨加工されたウエハＳを洗浄、乾燥させた後、フォトリソ技術によりエッチング加工して圧電板２１２の外形を形成すると共に、所定の金属膜をパターニングして各電極及び重り金属膜２１５を形成する。その後、それぞれの圧電板２１２をウエハＳから切断して小片化することで、１枚のウエハＳから一度に複数の圧電振動片２０１を作製することができる。
【０００５】
ところで、上記製造の過程で、通常、小片化の前に圧電板２１２の周波数調整（粗調）を行っている。具体的に説明すると、まず一対のマウント電極２１４のそれぞれに、周波数調整機（例えば、発振回路やネットワークアナライザー等）の端子をコンタクトさせて駆動電圧を印加し、一対の振動腕部２１０を発振させる。そして、このときの周波数を周波数調整機にて測定しながら、周波数調整機のトリミング装置（例えば、レーザー等）によって重り金属膜２１５の重量を調整する。これにより、周波数調整を行うことができる。
【特許文献１】特開平７−２１２１６１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、上記した圧電振動片の製造方法には、以下の課題が残されている。
始めに、圧電板の周波数調整を行うためには、一対のマウント電極の両方に周波数調整機の端子をコンタクトさせる必要がある。つまり、圧電板１つに対して２つ端子をコンタクトさせる必要がある。ところが、一対のマウント電極は、幅が数百μｍ程度の大きさの圧電板の外表面上に並列に並んだ状態で形成されている。そのため、コンタクトを正確に行うためには、２つの端子をできるだけ近接させたうえ、一対のマウント電極に対して位置合わせする必要がある。よって、端子の制御が難しく、慎重にやらざるを得ない。そのため、周波数調整に時間がかかってしまい、効率の良い作業を行えなかった。
【０００７】
しかも、近年では圧電振動片のサイズが小型化されており、一対のマウント電極の間隔も狭くなっている。そのため、上述した問題が顕著になってきた。また、小型化に併せて、マウント電極自体も小さくなってしまう。このため、周波数調整の際に端子をコンタクトさせるエリアが小さくなってしまい、端子をコンタクトさせることが難しくなった。よって、この点に関しても端子の制御が難しくなり、作業効率に影響を与えていた。
【０００８】
また、この周波数調整をできるだけ効率良く行うために、圧電板を１つずつ調整するのではなく、複数の圧電板に２つの端子を同時にコンタクトさせて、周波数測定を複数同時に行う方法も従来から行われている。例えば、上記したウエハに連結されている複数の圧電板を列単位に区分けし、区分けした列毎に周波数測定を行う方法である。こうすることで、作業効率を上げることができるが、その反面、周波数調整機の端子の数を、同時に振動させる圧電板の数の２倍に増やす必要があった。そのため、事前に数多くの端子を用意する必要があり、コストダウンを図り難かった。しかも、上述したように１つの圧電板に対して２つの端子を正確にコンタクトさせるだけでも端子の制御が難しい。これに対して、周波数調整を同時に行う場合には、数多くの端子を複数の圧電板のマウント電極に対して同時且つ正確にコンタクトさせる必要があるので、より困難な作業となってしまうものであった。
【０００９】
加えて、上述したように圧電振動片のサイズの小型化を狙った場合には、隣接する圧電板間の間隔がより狭くなってしまう。そのため、複数の圧電板に対してそれぞれ２つの端子をコンタクトさせること自体が厳しい状況になってきている。
更に、周波数調整機の端子が増加するにつれて、端子のメンテナンスに費やす工数が必要となってしまう。そのため、周波数測定を複数の圧電板に対して同時に行うことで、周波数調整作業を効率良く行えるが、その反面、メンテナンス性の悪化を招いてしまうものであった。
【００１０】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、圧電振動片のサイズに影響されずに、周波数調整を容易且つ正確に、しかも効率良く行うことができると共に、低コスト化及びメンテナンス性の向上化を図ることができる圧電振動片の製造方法、該製造方法によって製造された圧電振動片及び該圧電振動片を製造するために用いるウエハを提供することである。
更に上記圧電振動片を有する圧電振動子、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】
【００１１】
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片の製造方法は、圧電板と、該圧電板の外表面上に形成され、所定の駆動電圧が印加されたときに圧電板を振動させる一対の励振電極と、圧電板の基端側に、圧電板の幅方向に沿って所定の間隔を空けて並列に並んだ状態で形成され、一対の励振電極にそれぞれ電気的に接続された一対のマウント電極と、を有する圧電振動片を、圧電材料からなるウエハを利用して一度に複数製造する方法であって、前記ウエハをフォトリソ技術によってエッチングしてフレーム部を形成すると共に、該フレーム部に複数の前記圧電板が基端側をフレーム部に向けた状態で連結部を介して片持ち状に連結されるように形成する外形形成工程と、前記ウエハに電極膜をパターニングして、前記複数の圧電板に対して前記一対の励振電極及び前記一対のマウント電極をそれぞれ形成すると共に、前記フレーム部上に、前記連結部を通じて前記一対のマウント電極に対してそれぞれ電気的に接続されるように一対の延出電極を複数形成する電極形成工程と、前記一対の延出電極間に前記駆動電圧を印加して、前記圧電板を振動させながら圧電板の周波数を調整する周波数調整工程と、前記連結部を切断して、複数の圧電板を小片化する切断工程と、を備えることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明に係る圧電振動片は、連結部を介してウエハに片持ち状に連結された状態から、連結部が切断されることで製造された圧電振動片であって、基端側が前記連結部に連結されていた圧電板と、該圧電板の外表面上に形成され、所定の駆動電圧が印加されたときに圧電板を振動させる一対の励振電極と、前記圧電板の基端側に、圧電板の幅方向に沿って所定の間隔を空けて並列に並んだ状態で形成され、前記一対の励振電極にそれぞれ電気的に接続された一対のマウント電極と、を備え、前記一対のマウント電極は、それぞれが前記圧電板の基端側の縁端に接するように形成され、前記切断前の時点で前記連結部まで延出していたこと、を特徴とするものである。
【００１３】
この発明に係る圧電振動片の製造方法及び圧電振動片においては、まず、水晶等の圧電材料からなるウエハをフォトリソ技術によりエッチングしてフレーム部を形成すると共に、該フレーム部に複数の圧電板が連結されるように形成する外形形成工程を行う。この際、複数の圧電板が基端側をフレーム部に向けた状態で連結部を介して片持ち状に連結されるようにエッチングする。次いで、ウエハに電極膜をパターニングして、複数の圧電板に対して一対の励振電極及び一対のマウント電極をそれぞれ形成すると共に、フレーム部上に一対の延出電極を複数形成する電極形成工程を行う。この際、一対の延出電極を、連結部を通じて一対のマウント電極に対してそれぞれ電気的に接続するように形成する。
【００１４】
次いで、一対の延出電極間に駆動電圧を印加して、圧電板を振動させながら圧電板の周波数を調整する周波数調整工程を行う。続いて、連結部を切断して複数の圧電板をフレーム部から切り離し、各々に小片化する切断工程を行う。これにより、１枚のウエハから、圧電板の外表面上に一対の励振電極及び一対のマウント電極が形成された圧電振動片を一度に複数製造することができる。なお、切断工程によって連結部を切断するので、連結部を通じて一対の延出電極にそれぞれ接続されていた一対のマウント電極も同時に切り離される。よって、一対のマウント電極は、それぞれが圧電板の基端側の縁端に接するように形成された形になる。
【００１５】
特に、周波数調整工程を行う際に、従来とは異なり、フレーム部上に形成された一対の延出電極間にそれぞれ周波数調整機の端子をコンタクトさせて駆動電圧を印加することで、圧電板を振動させることができる。従来の場合には、圧電板上の一対のマウント電極の両方に端子をコンタクトさせる必要があった。つまり、１つの圧電板に対して２つの端子をコンタクトさせる必要があった。そのため、コンタクトを正確に行うためには、２つの端子をできるだけ近接させた状態で、一対のマウント電極に対して正確に位置合わせする必要があった。
【００１６】
これに対して、本発明の場合には、フレーム部上の一対の延出電極の両方に端子をコンタクトさせればよい。一対の延出電極が形成されているフレーム部は、一対のマウント電極が形成されている圧電板のようにサイズが規制されていない。よって、一対の延出電極は、電極間の間隔を一対のマウント電極よりも大きく確保することができる。このため、一対の延出電極に端子をコンタクトさせる際、従来ほど２つの端子を近接させる必要がなくなる。従って、端子の制御を容易に行うことができ、よりスピーディー且つ正確に周波数調整を行うことができる。また、効率の良い作業を行うことができる。
【００１７】
また、仮に更なる小型化に併せて、端子をコンタクトさせることが難しくなるほど一対のマウント電極自体が小さくなった場合であっても、延出電極に端子をコンタクトさせればよいので、圧電振動片のサイズに影響されることがない。これにより、圧電振動片のサイズに影響されずに周波数調整を確実に行うことができる。
【００１８】
また、本発明に係る圧電振動片の製造方法は、前記電極形成工程の際、前記一対の延出電極を、前記幅方向に沿って前記間隔を空けて並列に並んだ状態で形成すると共に、該幅方向に沿った全体の長さが同方向に沿った前記一対のマウント電極の全体の長さよりも長くなるように形成すること、を特徴とするものである。
【００１９】
この発明に係る圧電振動片の製造方法においては、電極形成工程の際、一対の延出電極を、圧電板の幅方向に沿って一対のマウント電極間と同じ間隔を空けて並列に並んだ状態で形成すると共に、該幅方向に沿った全体の長さが同方向に沿った一対のマウント電極の全体の長さよりも長くなるように形成する。従って、周波数調整工程において一対の延出電極に端子をコンタクトさせる際に、一対のマウント電極が並列している方向と同方向に端子間の間隔を広げてコンタクトさせることができる。このため、端子間の間隔を広げるための制御を容易に行うことができる。これにより、周波数調整をよりスピーディー且つ正確に行うことができる。
【００２０】
また、本発明に係る圧電振動片の製造方法は、前記電極形成工程の際、複数の一方の延出電極をそれぞれ電気的に接続して共通延出電極を形成すること、を特徴とするものである。
【００２１】
この発明に係る圧電振動片の製造方法においては、電極形成工程の際に、複数の一方の延出電極をそれぞれ電気的に接続して共通延出電極を形成する。つまり、この共通延出電極は、フレーム部に連結されている複数の圧電板上にそれぞれ形成されている全ての一方のマウント電極に導通した状態で形成されることになる。従って、周波数調整工程を行う際に、フレーム部上の共通延出電極と他方の延出電極とにそれぞれ周波数調整機の端子をコンタクトさせて駆動電圧を印加することで、圧電板を振動させることができる。このため、２つの端子を近接させる必要がない。しかも、共通延出電極にコンタクトさせる端子は、振動させる圧電板の位置によらず、共通延出電極上に予め設定した所定の位置にコンタクトさせればよい。このため、端子の制御をより容易に行うことができ、よりスピーディー且つ正確に周波数調整を行うことができる。
【００２２】
また、本発明に係る圧電振動片の製造方法は、前記周波数調整工程の際、前記共通延出電極と複数の他方の延出電極との間に前記駆動電圧を印加して、前記圧電板を複数同時に振動させながら圧電板の周波数を調整すること、を特徴とするものである。
【００２３】
この発明に係る圧電振動片の製造方法においては、周波数調整工程の際、圧電板を１つずつ振動させるのではなく、共通延出電極と、複数の他方の延出電極とに端子をコンタクトして駆動電圧を印加し、圧電板を複数同時に振動させながら圧電板の周波数を調整する。これにより、周波数調整をより効率良く行うことができ、製造効率を高めることができる。
【００２４】
ところで、従来、複数の圧電板を同時に振動させる場合には、各圧電板の一対のマウント電極にそれぞれ端子をコンタクトさせる必要があるので、端子の数が圧電板の数の２倍必要であった。
これに対して、共通延出電極を利用するので、共通延出電極と、複数の他方の延出電極とに端子をコンタクトさせれば良い。そのため、端子の数は、振動させる圧電板の数の２倍の数ではなく、振動させる圧電板の数と共通延出電極用の１つを合わせた数だけでよい。従って、従来に比べて端子の数を大幅に減らすことができ、コストダウンを図ることができる。更に、端子の数を大幅に減らすことができるうえ、１つの圧電板あたりに１つの端子をコンタクトさせれば良いので、やはり端子の制御が容易になる。従って、複数同時に周波数調整を行う場合であっても、周波数調整を容易に且つ正確に行うことができる。
【００２５】
また、仮に更なる小型化を図ることによって、隣り合う圧電板の間隔が狭くなった場合であっても、１つの圧電板に対して１つの端子だけをコンタクトさせればよいので、容易にコンタクトさせることができる。よって、圧電振動片のサイズに影響されずに周波数調整を確実に行うことができる。
加えて、端子の数を大幅に減らすことができるので、端子のメンテナンスに費やす工数を削減することができる。これにより、メンテナンス性の向上化を図ることができる。
【００２６】
また、本発明に係るウエハは、圧電板と、該圧電板の外表面上に形成され、所定の駆動電圧が印加されたときに圧電板を振動させる一対の励振電極と、圧電板の基端側に、圧電板の幅方向に沿って所定の間隔を空けて並列に並んだ状態で形成され、一対の励振電極にそれぞれ電気的に接続された一対のマウント電極と、を有する圧電振動片が、複数連結されたウエハであって、前記圧電板が、基端側を向けた状態で、連結部を介して片持ち状に連結されたフレーム部と、前記フレーム部上に、前記連結部を通じて前記一対のマウント電極に対してそれぞれ電気的に接続されるように形成された複数の一対の延出電極と、を備えることを特徴とするものである。
【００２７】
この発明に係るウエハにおいては、一対の延出電極間に駆動電圧を印加して、圧電板を振動させながら圧電板の周波数を調整することができる。この際、一対の延出電極を利用することで、圧電振動片のサイズに影響されずに、周波数調整を容易且つ正確に、しかも効率よく行うことができる。
そして、上述した方法によって圧電板の周波数が調整されたウエハの連結部を切断して、複数の圧電板を小片化することで、圧電振動片を一度に複数製造することができる。この圧電振動片においては、高品質化及び低コスト化が図ることができる。
【００２８】
また、本発明に係るウエハは、前記一対の延出電極が、前記幅方向に沿って前記間隔を空けて並列に並んだ状態で形成すると共に、該幅方向に沿った全体の長さが同方向に沿った前記一対のマウント電極の全体の長さよりも長くなるように形成されていること、を特徴とするものである。
【００２９】
この発明に係るウエハにおいては、一対の延出電極間に駆動電圧を印加して、圧電板を振動させながら圧電板の周波数を調整することで、周波数調整をより容易に行うことができる。
【００３０】
また、本発明に係るウエハは、複数の一方の延出電極をそれぞれ電気的に接続して形成された共通延出電極を備えること、を特徴とするものである。
【００３１】
この発明に係るウエハにおいては、共通延出電極と他方の延出電極との間に駆動電圧を印加して、圧電板を振動させながら圧電板の周波数を調整することができる。この際、共通延出電極を利用することで、周波数調整をより容易に効率よく行うことができる。更に、複数の圧電板の周波数を同時に調整する場合には、従来と比べて低コスト化及びメンテナンスの向上化を図ることができる。
【００３２】
また、本発明に係る圧電振動子は、上記本発明の圧電振動片を有することを特徴とするものである。
【００３３】
この発明に係る圧電振動子においては、上述した圧電振動片を備えているので、所定の周波数を確保することが可能であり、圧電振動子の高品質化及び低コスト化を図ることができる。
【００３４】
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ものである。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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、圧電振動子と同様に高品質化及び低コスト化を図ることができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明に係る圧電振動片の製造方法によれば、圧電振動片のサイズに影響されずに、周波数調整を容易且つ正確に、しかも効率良く行うことができると共に、低コスト化及びメンテナンス性の向上化を図ることができる。
また、本発明に係る圧電振動片によれば、上述した圧電振動片の製造方法によって製造され、周波数調整が容易且つ正確に、しかも効率良く行われるので高品質化及び低コスト化を図ることができる。
また、本発明に係るウエハによれば、上述した圧電振動片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、本発明に係る圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計によれば、上述した圧電振動片を備えているので、高品質化及び低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
〔第１実施形態〕
以下、本発明に係る第１実施形態を、図１から図１１を参照して説明する。なお、本実施形態では、圧電振動子１として、シリンダパッケージタイプの圧電振動子を例に挙げて説明する。
本実施形態の圧電振動子１は、図１から図３に示すように、圧電振動片２と、該圧電振動片２を内部に収納するケース３と、圧電振動片２をケース３内に密閉させる気密端子であるプラグ４と、を備えている。
【００４０】
圧電振動片２は、図２及び図３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２は、平行に配置された一対の振動腕部８、９と、該一対の振動腕部８、９の基端側を一体的に固定する基部１０と、を有する圧電板１１と、一対の振動腕部８、９の外表面上に形成されて一対の振動腕部８、９を振動させる第１の励振電極１２と第２の励振電極１３とからなる一対の励振電極１４と、第１の励振電極１２及び第２の励振電極１３に電気的に接続されたマウント電極１５、１６とを有している。
【００４１】
第１の励振電極１２と第２の励振電極１３とからなる一対の励振電極１４は、一対の振動腕部８、９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８、９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、第１の励振電極１２が、一方の振動腕部８上と、他方の振動腕部９の両側面上とに主に形成され、第２の励振電極１３が、一方の振動腕部８の両側面上と他方の振動腕部９上とに主に形成されている。
【００４２】
また、第１の励振電極１２及び第２の励振電極１３は、基部１０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１５、１６に電気的に接続されている。このマウント電極１５、１６は、圧電板１１の幅方向Ｗに沿って所定の間隔Ｌ１を空けて並列に並んだ状態で形成されている。更に、一対のマウント電極１５、１６は、それぞれが圧電板１１の基端側の縁部に接するように形成されている。なお、一対のマウント電極１５、１６の幅方向Ｗに沿った全体の長さをＬ２とする。
そして圧電振動片２は、このマウント電極１５、１６を介して電圧が印加されるようになっている。
【００４３】
また、一対の振動腕部８、９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８、９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。
【００４４】
ケース３は、図１に示すように、有底円筒状に形成されており、圧電振動片２を内部に収納した状態でプラグ４の後述するステム３０の外周に対して圧入されて、嵌合固定されている。なお、このケース３の圧入は、真空雰囲気下で行われており、ケース３内の圧電振動片２を囲む空間が真空に保たれた状態となっている。
【００４５】
プラグ４は、ケース３を密閉させるステム３０と、該ステム３０を貫通するように平行配置され、ステム３０を間に挟んで一端側が圧電振動片２をマウント（機械的に接合及び電気的に接続）するインナーリード３１ａとされ、他端側が外部に電気的に接続されるアウターリード３１ｂとされた２本のリード端子３１と、ステム３０の内側に充填されてステム３０とリード端子３１とを固定させる絶縁性の充填材３２とを有している。
ステム３０は、金属材料で環状に形成されたものである。また、充填材３２の材料としては、例えば、ホウ珪酸ガラスである。また、リード端子３１の表面及びステム３０の外周には、それぞれ同材料の図示しないメッキが施されている。
【００４６】
２本のリード端子３１は、ケース３内に突出している部分がインナーリード３１ａとなり、ケース３外に突出している部分がアウターリード３１ｂとなっている。そして、インナーリード３１ａとマウント電極１５、１６とが、導電性のバンプＥを介してマウントされている。即ち、バンプＥを介してインナーリード３１ａとマウント電極１５、１６とが機械的に接合されていると同時に、電気的に接続されている。その結果、圧電振動片２は、２本のリード端子３１にマウントされた状態となっている。
【００４７】
なお、上述した２本のリード端子３１は、一端側（アウターリード３１ｂ側）が外部に電気的に接続され、他端側（インナーリード３１ａ側）が圧電振動片２に対してマウントされる外部接続端子として機能する。
【００４８】
ここで、プラグ４を構成する主要部品の寸法及び材質の一例について述べる。
リード端子３１の直径は例えば約０．１２ｍｍであり、リード端子３１の母材の材質としては、コバール（ＦｅＮｉＣｏ合金）が慣用されている。また、リード端子３１の外表面及びステム３０の外周に被膜させるメッキの材質としては、下地膜としてはＣｕが用いられ、仕上膜としては、耐熱ハンダメッキ（錫と鉛の合金で、その重量比が１：９）や、銀（Ａｇ）や錫銅合金（ＳｎＣｕ）や金錫合金（ＡｕＳｎ）等が用いられる。
また、ステム３０の外周に被膜された金属膜（メッキ層）を介在させながらケース３の内周に真空中で冷間圧接させることにより、ケース３の内部を真空状態で気密封止できるようになっている。
【００４９】
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、２本のリード端子３１のアウターリード３１ｂに対して、所定の駆動電圧を印加する。これにより、インナーリード３１ａ、バンプＥ、マウント電極１５、１６及び引き出し電極１９、２０を介して、第１の励振電極１２及び第２の励振電極１３からなる一対の励振電極１４に電流を流すことができ、一対の振動腕部８、９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８、９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。
【００５０】
次に、上述した圧電振動子１を一度に複数製造する製造方法について、図４及び図５に示すフローチャートを参照して説明する。
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Ｓ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Ｓとする（Ｓ１０）。
【００５１】
次に、研磨後のウエハＳをフォトリソ技術によりエッチングして、図６に示すように、フレーム部Ｓ１を形成すると共に、該フレーム部Ｓ１に複数の圧電板１１が連結されるように形成する外形形成工程を行う（Ｓ２０）。この際、複数の圧電板１１が基端側をフレーム部Ｓ１に向けた状態で連結部１１ａを介して片持ち状に連結されるようにエッチングする。以下では、研磨後のウエハＳから図６に示すウエハＳを形成するまでの過程を、具体的に説明する。
【００５２】
始めに、ポリッシングが終了したウエハＳを準備した後、図７に示すようにウエハＳの両面にエッチング保護膜４０をそれぞれ成膜する（Ｓ２１）。このエッチング保護膜４０としては、例えば、クロム（Ｃｒ）を数μｍ成膜する。次いで、エッチング保護膜４０上に図示しないフォトレジスト膜を、フォトリソ技術によってパターニングする。この際、フレーム部Ｓ１、圧電板１１及び連結部１１ａの周囲を囲むようにパターニングする。そして、このフォトレジスト膜をマスクとしてエッチング加工を行い、マスクされていないエッチング保護膜４０を選択的に除去する。そして、エッチング加工後にフォトレジスト膜を除去する。これにより、図８及び図９に示すように、エッチング保護膜４０を上述した形状にパターニングすることができる（Ｓ２２）。つまり、複数の圧電板１１が基端側をフレーム部Ｓ１に向けた状態で連結部１１ａを介して片持ち状に連結されるような形状にパターニングすることができる。またこの際、複数の圧電板１１の数だけパターニングを行う。なお、図９及び図１０は、図８に示す切断線Ａ−Ａ線に沿った断面を示す図である。
【００５３】
次いで、パターニングされたエッチング保護膜４０をマスクとして、ウエハＳの両面をそれぞれエッチング加工する（Ｓ２３）。これにより、図６及び図１０に示すように、エッチング保護膜４０でマスクされていない領域を選択的に除去して、フレーム部Ｓ１を形成すると共に、該フレーム部Ｓ１に複数の圧電板１１が連結されるように形成することができる。この時点で、外形形成工程が終了する。
【００５４】
次いで、ウエハＳに電極膜をパターニングして、図１１に示すように、複数の圧電板１１に対して、一対の励振電極１４、一対のマウント電極１５、１６及び引き出し電極１９、２０をそれぞれ形成すると共に、フレーム部Ｓ１上に、一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３形成する電極形成工程を行う（Ｓ３０）。この際、一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３を、連結部１１ａを通じて一対のマウント電極１５、１６に対してそれぞれ電気的に接続するように形成する。加えて、一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３を、圧電板１１の幅方向Ｗに沿って一対のマウント電極１５、１６間と同じ間隔Ｌ１を空けて並列に並んだ状態で形成すると共に、該幅方向Ｗに沿った全体の長さＬ３が同方向Ｗに沿った一対のマウント電極１５、１６の全体の長さＬ２よりも長くなるように形成する。
【００５５】
これら外形形成工程及び電極形成工程を経ることで、準備された所定の厚みのウエハＳを、圧電板１１と、一対の励振電極１４と、一対のマウント電極１５、１６と、を有する圧電振動片２が、複数連結されたウエハＳであって、圧電板１１が基端側を向けた状態で、連結部１１ａを介して片持ち状に連結されたフレーム部Ｓ１と、該フレーム部Ｓ１上に、連結部１１ａを通じて一対のマウント電極１５、１６に対してそれぞれ電気的に接続されるように形成された複数の一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３と、を備えるウエハＳに加工することができる。加えて、このウエハＳは、一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３が、圧電板１１の幅方向Ｗに沿って一対のマウント電極１５、１６と同じ間隔Ｌ１を空けて並列に並んだ状態で形成すると共に、該幅方向Ｗに沿った全体の長さＬ３が同方向Ｗに沿った一対のマウント電極１５、１６の全体の長さＬ２よりも長くなるように形成されている。
【００５６】
また、上記電極形成工程と同時或いは前後のタイミングで、一対の振動腕部８、９の先端に周波数調整用の粗調膜２１ａ及び微調膜２１ｂからなる重り金属膜２１（例えば、銀や金等）を被膜させる（Ｓ４０）。
【００５７】
そして、圧電板１１の一対の振動腕部８、９を振動させながら圧電板１１の周波数を調整する粗調工程（周波数調整工程）を行う（Ｓ５０）。具体的に説明すると、まず電極膜（一対の励振電極１４、一対のマウント電極１５、１６、引き出し電極１９、２０及び一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３）及び重り金属膜２１の形成されたウエハＳを、図示しない周波数調整機（例えば発振回路やネットワークアナライザー等）にセットする。そして、周波数調整機の端子（例えば、プローブ等）を、後述する方法でウエハＳ上の電極膜にコンタクトさせ、一対の励振電極１４に所定の駆動電圧を印加する。これにより、一対の振動腕部８、９が発振する。このときの周波数を周波数調整機にて測定しながら、重り金属膜２１の粗調膜２１ａにレーザー光を照射して、一対の振動腕部８、９の先端にかかる重量を軽減させることで、周波数を調整する。なお、周波数をより高精度に調整する微調に関しては後に行う。これについては、後に説明する。
【００５８】
次いで、ウエハＳと圧電板１１とを連結していた連結部１１ａを切断して、複数の圧電板１１をフレーム部Ｓ１から切り離し、各々に小片化する切断工程を行う（Ｓ６０）。これにより、１枚のウエハＳから、圧電板１１の外表面上に一対の励振電極１４及び一対のマウント電極１５、１６が形成された圧電振動片２を一度に複数製造することができる。なお、切断工程によって連結部１１ａを切断するので、連結部１１ａを通じて一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３に接続されていた一対のマウント電極１５、１６も同時に切り離される。よって、一対のマウント電極１５、１６は、図２及び図３に示すように、それぞれが圧電板１１の基端側の縁端に接するように形成された形になる。
【００５９】
次に、プラグ４を作製する気密端子作製工程を行う（Ｓ７０）。具体的には、まず、ステム作製工程によりステム３０を作製する（Ｓ７１）。即ち、鉄ニッケルコバルト合金や鉄ニッケル合金等の導電性を有する板部材をランス加工した後、複数回の深絞り加工を行って有底の筒部材を形成する。そして、筒部材の底面に開口を形成すると共に、外形抜きを行って筒部材を板部材から切り離すことで、ステム３０を作製する。
次いで、ステム３０内に、リード端子３１及び充填材３２をそれぞれセットするセット工程を行う（Ｓ７２）。まず、作製したステム３０を、図示しない専用の治具にセットした後、予めリング状に焼結された充填材３２をステム３０の内部にセットすると共に、充填材３２を貫通するようにリード端子３１をセットする。
【００６０】
上記セット工程により、ステム３０とリード端子３１と充填材３２とを組み合わせた後、治具を加熱炉内に入れて１０００℃前後の温度雰囲気で充填材３２の焼成を行う（Ｓ７３）。これにより、充填材３２とリード端子３１との間、充填材３２とステム３０との間が完全に封着されて、気密に耐えられる構造となる。そして、治具から取り出すことで、プラグ４を得ることができる。この時点で、気密端子作製工程が終了する。
【００６１】
次に、リード端子３１の外表面及びステム３０の外周に同一材料の金属膜を湿式メッキ法で被膜させるメッキ工程を行う（Ｓ８０）。そのための前処理として、リード端子３１の外表面及びステム３０の外周を洗浄すると共に、アルカリ溶液で脱脂した後、塩酸及び硫酸の溶液にて酸洗浄を行う。この前処理が終了した後、リード端子３１の外表面及びステム３０の外周面に下地膜を形成する。例えば、Ｃｕメッキ或いはＮｉメッキを略２μｍμｍ〜５μｍの膜厚で被膜させる。続いて、下地膜上に仕上膜を形成する。例えば錫や銀等の単一材料の他、耐熱メッキや、錫銅合金、錫ビス膜合金、錫アンチモン合金等を、略８μｍ〜１５μｍの膜厚で被膜させる。
このように、下地膜及び仕上膜からなる金属膜を被膜させることで、インナーリード３１ａと圧電振動片２との接続を可能にすることができる。また、圧電振動片２の接続だけでなく、ステム３０の外周に被膜された金属膜が柔らかく弾性変形する特性を有しているので、ステム３０とケース３との冷間圧接を可能にすることができ、気密接合を行うことができる。
【００６２】
続いて、金属膜の安定化を図るため、真空雰囲気の炉中でアニーリングを行う（Ｓ９０）。例えば、１７０℃の温度で１時間の加熱を行う。これにより、下地膜の材料と仕上膜の材料との界面に形成される金属間化合物の組成を調整して、ウイスカの発生を抑制することができる。このアニーリングが終了した時点でマウント工程を行うことができる。なお、金属膜を被膜する際に、湿式メッキ法で行った場合を例にしたが、この場合に限られず、例えば、蒸着法や化学気相法等で行っても構わない。
【００６３】
なお、本実施形態では、アニーリングが終了した後、次に行うマウント工程のためにインナーリード３１ａの先端に、金等の導電性のバンプＥを形成する（Ｓ１００）。そして、圧電振動片２のマウント電極１５、１６をインナーリード３１ａに接合するマウント工程を行う（Ｓ１１０）。具体的には、バンプＥを加熱しながら、該バンプＥを間に挟んだ状態でインナーリード３１ａと圧電振動片２とを所定の圧力で重ね合わせる。これにより、バンプＥを介してインナーリード３１ａとマウント電極１５、１６とを接続することができる。その結果、圧電振動片２をマウントすることができる。即ち、圧電振動片２は、リード端子３１に機械的に支持されると共に、電気的に接続された状態となる。
なお、バンプ接続する際に、加熱・加圧を行ってマウントしたが、超音波を利用してバンプ接続を行っても構わない。
【００６４】
次に、封止工程を行う前に、上述したマウントによる歪みをなくすために、所定の温度でベーキングを行う（Ｓ１２０）。続いて、圧電振動片２の周波数の微調を行う（Ｓ１３０）。この周波数調整について、具体的に説明すると、全体を真空チャンバーに入れた状態で、アウターリード３１ｂ間に電圧を印加して圧電振動片２を振動させる。そして、周波数を計測しながら、レーザにより重り金属膜２１の微調膜２１ｂを蒸発させることで、周波数の調整を行う。なお、周波数計測を行うには、アウターリード３１ｂに図示しないプローブの先端を押し付けることで、計測を正確に行うことができる。この周波数調整を行うことで、予め決められた周波数の範囲内に圧電振動片２の周波数を調整することができる。
【００６５】
なお、上記微調及び先に行った粗調の際に、レーザの照射により重り金属膜２１を蒸発させることで、周波数調整を行ったが、レーザではなくアルゴンイオンを利用しても構わない。この場合には、アルゴンイオンの照射によりスパッタリングを行い、重り金属膜２１を除去することで周波数調整を行う。
【００６６】
最後に、マウントされた圧電振動片２を内部に収納するようにケース３をステム３０に圧入し、圧電振動片２を気密封止するケース圧入工程を行う（Ｓ１４０）。具体的に説明すると、真空中で所定の荷重を加えながらケース３をプラグ４のステム３０の外周に圧入する。すると、ステム３０の外周に形成された金属膜が弾性変形するので、冷間圧接により気密封止することができる。これにより、ケース３内に圧電振動片２を密閉して真空封止することができる。
なお、この工程を行う前に、圧電振動片２、ケース３及びプラグ４を十分に加熱して、表面吸着水分等を脱離させておくことが好ましい。
【００６７】
そして、ケース３の固定が終了した後、スクリーニングを行う（Ｓ１５０）。このスクリーニングは、周波数や共振抵抗値の安定化を図ると共に、ケース３を圧入した嵌合部に圧縮応力に起因する金属ウイスカが発生してしまうことを抑制するために行うものである。
スクリーニング終了後、内部の電気特性検査を行う（Ｓ１６０）。即ち、圧電振動片２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。この結果、図１に示す圧電振動子１を製造することができる。
【００６８】
特に、粗調工程を行う際に、従来とは異なり、フレーム部Ｓ１上に形成された一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３間にそれぞれ周波数調整機の端子をコンタクトさせて駆動電圧を印加することで、圧電板１１の一対の振動腕部８、９を振動させることができる。従来の場合には、圧電板１１上の一対のマウント電極１５、１６の両方に端子をコンタクトさせる必要があった。つまり、１つの圧電板１１に対して２つの端子をコンタクトさせる必要があった。そのため、コンタクトを正確に行うためには、２つの端子をできるだけ近接させた状態で、一対のマウント電極１５、１６に対して正確に位置合わせする必要があった。
【００６９】
これに対して、本発明の場合には、フレーム部Ｓ１上の一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３の両方に端子をコンタクトさせればよい。一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３が形成されているフレーム部Ｓ１は、一対のマウント電極１５、１６が形成されている圧電板１１のようにサイズが規制されていない。よって、一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３は、電極間の間隔を一対のマウント電極１５、１６よりも大きく確保することができる。このため、一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３に端子をコンタクトさせる際、従来ほど２つの端子を近接させる必要がなくなる。従って、端子の制御を容易に行うことができ、よりスピーディー且つ正確に周波数調整を行うことができる。また、効率の良い作業を行うことができる。
【００７０】
加えて、電極形成工程の際、一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３を、圧電板１１の幅方向Ｗに沿って一対のマウント電極１５、１６間と同じ間隔Ｌ１を空けて並列に並んだ状態で形成すると共に、該幅方向Ｗに沿った全体の長さＬ３が同方向Ｗに沿った一対のマウント電極１５、１６の全体の長さＬ２よりも長くなるように形成する。従って、粗調工程において一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３に端子をコンタクトさせる際に、一対のマウント電極１５、１６が並列している方向と同方向に端子間の間隔を広げてコンタクトさせることができる。このため、端子間の間隔を広げるための制御を容易に行うことができる。これにより、周波数調整をよりスピーディー且つ正確に行うことができる。
【００７１】
また、仮に更なる小型化に併せて、端子をコンタクトさせることが難しくなるほど一対のマウント電極１５、１６自体が小さくなった場合であっても、延出電極Ｓ２、Ｓ３に端子をコンタクトさせればよいので、圧電振動片２のサイズに影響されることがない。これにより、圧電振動片２のサイズに影響されずに周波数調整を確実に行うことができる。
【００７２】
また、本実施形態の圧電振動子１においては、上述した圧電振動片２を備えているので、所定の周波数を確保することが可能であり、圧電振動子１の高品質化及び低コスト化を図ることができる。
【００７３】
なお、周波数調整機の端子を電極膜にコンタクトさせると、通常、電極膜のコンタクト箇所に図示しない接触跡が形成される。しかしながら、上述したように一対のマウント電極１５、１６には端子をコンタクトさせていないので、接触跡が形成されることはない。
【００７４】
〔第２実施形態〕
次に、本発明に係る第２実施形態を、図１２を参照して説明する。なお、この第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第２実施形態と第１実施形態とは、電極形成工程において形成する電極が異なる。即ち、第１実施形態は、単に一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３を形成しただけであったが、第２実施形態は、一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３に加えて共通延出電極Ｓ４を形成する。
【００７５】
詳細に説明すると、本実施形態では、電極形成工程の際に、図１２に示すように、複数の一方の延出電極Ｓ２をそれぞれ電気的に接続して共通延出電極Ｓ４を形成する。つまり、この共通延出電極Ｓ４は、フレーム部Ｓ１に連結されている複数の圧電板１１上にそれぞれ形成されている全ての一方のマウント電極１５に導通した状態で形成されることになる。
この電極形成工程を経ることで、ウエハＳは、複数の一方の延出電極Ｓ２をそれぞれ電気的に接続して形成された共通延出電極Ｓ４を備えるウエハＳに加工することができる。
【００７６】
本実施形態の製造方法によれば、第１実施形態に示した作用効果を奏する上に、粗調工程を行う際に、フレーム部Ｓ１上の共通延出電極Ｓ４と他方の延出電極Ｓ３とにそれぞれ周波数調整機の端子をコンタクトさせて駆動電圧を印加することで、圧電板１１の一対の振動腕部８、９を振動させることができる。このため、２つの端子を近接させる必要がない。しかも、共通延出電極Ｓ４にコンタクトさせる端子は、振動させる圧電板１１の位置によらず、共通延出電極Ｓ４上に予め設定した所定の位置にコンタクトさせればよい。このため、端子の制御をより容易に行うことができ、よりスピーディー且つ正確に周波数調整を行うことができる。
【００７７】
また、本実施形態において、粗調工程の際には、圧電板１１の一対の振動腕部８、９を１組ずつ振動させるのではなく、共通延出電極Ｓ４と、複数の他方の延出電極Ｓ３とに端子をコンタクトして駆動電圧を印加し、圧電板１１の一対の振動腕部８、９を複数組同時に振動させながら圧電板１１の周波数を調整することが好ましい。これにより、周波数調整をより効率良く行うことができ、製造効率を高めることができる。
【００７８】
ところで、従来、複数組の圧電板１１の一対の振動腕部８、９を同時に振動させる場合には、各圧電板１１の一対のマウント電極１５、１６にそれぞれ端子をコンタクトさせる必要があるので、端子の数が圧電板１１の数の２倍必要であった。
これに対して、共通延出電極Ｓ４を利用するので、共通延出電極Ｓ４と、複数の他方の延出電極Ｓ３とに端子をコンタクトさせれば良い。そのため、端子の数は、振動させる圧電板１１の数の２倍の数ではなく、振動させる圧電板１１の数と共通延出電極Ｓ４用の１つを合わせた数だけでよい。従って、従来に比べて端子の数を大幅に減らすことができ、コストダウンを図ることができる。更に、端子の数を大幅に減らすことができるうえ、１つの圧電板１１あたりに１つの端子をコンタクトさせれば良いので、やはり端子の制御が容易になる。従って、複数同時に周波数調整を行う場合であっても、周波数調整を容易に且つ正確に行うことができる。
【００７９】
また、仮に更なる小型化を図ることによって、隣り合う圧電板１１の間隔が狭くなった場合であっても、１つの圧電板１１に対して１つの端子だけをコンタクトさせればよいので、容易にコンタクトさせることができる。よって、圧電振動片２のサイズに影響されずに周波数調整を確実に行うことができる。
加えて、端子の数を大幅に減らすことができるので、端子のメンテナンスに費やす工数を削減することができる。これにより、メンテナンス性の向上化を図ることができる。
【００８０】
なお、本実施形態では、一方の延出電極Ｓ２を、第１実施形態と同様の形状にしたが、これに限らない。例えば、図１３に示すように、一方の延出電極Ｓ２を圧電板１１の幅方向Ｗに狭めた形状にしても構わない。これにより、フレーム部Ｓ１上において、一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３の幅方向Ｗに沿った全体の長さを狭めることができる。このため、隣接する圧電板１１の間隔を狭めることができ、１枚のウエハＳから製造できる圧電板１１の総数を増加させることができる。
また、この際、フレーム部Ｓ１上に、一方のマウント電極１５より大きいコンタクト部分Ｓ５が形成されるように共通延出電極Ｓ４を形成することが望ましい。これによれば、共通延出電極Ｓ４に端子をコンタクトさせる際、コンタクト部分Ｓ５にコンタクトさせることで、端子の制御を容易にすることができる。
【００８１】
なお、上記実施形態では、音叉型の圧電振動片２を備えた圧電振動子１を例に挙げて説明したが、この圧電振動子１に限定されるものではない。
例えば、図１４に示すように、厚み滑り振動片（圧電振動片）７１を有する厚み滑り振動子（圧電振動子）７０であっても構わない。厚み滑り振動片７１は、ウエハＳから一定の厚みで板状に形成された圧電板７２と、励振電極７３、引き出し電極７４、マウント電極７５とを備えている。圧電板７２は、例えば、外形が矩形状に形成されており、両面の略中央部分に励振電極７３が対向するように形成されている。圧電板７２の端部には、引き出し電極７４を介して励振電極７３に電気的に接続されたマウント電極７５が形成されている。なお、マウント電極７５は、一方の励振電極７３に接続されたものと、他方の励振電極７３に接続されたものとが、圧電板７２の両面にそれぞれ形成されている。この際、圧電板７２の一方の面に形成されたマウント電極７５は、他方の面に形成されたマウント電極７５に対して、圧電板７２の側面上に形成された側面電極７６を介して電気的に接続されている。
【００８２】
このように構成された厚み滑り振動子７０であっても、上述した圧電振動片の製造方法によって厚み滑り振動片７１が製造されるので、同様に厚み滑り振動子７０自体の高品質化及び低コスト化を図ることができる。
【００８３】
また、上記実施形態では、圧電振動子の一例として、シリンダパッケージタイプの圧電振動子１を例に挙げて説明したが、この圧電振動子１に限定されるものではない。例えば、図１５及び図１６に示すように、セラミックパッケージタイプの圧電振動子８０でも構わない。
この圧電振動子８０は、内部に凹部８１ａが形成されたベース８１と、該ベース８１の凹部８１ａ内に収容される圧電振動片２と、圧電振動片２を収容した状態でベース８１に固定されるリッド８２と、を備えている。
【００８４】
ベース８１には、ハーメチック封止構造を持つリード８３が配置され、その先端にバンプＥが設けられている。そして、バンプＥと圧電振動片２のマウント電極１５、１６とが機械的及び電気的に接続されている。また、リード８３はベース８１の底面に露出している。即ち、このリード８３は、一端側が外部に電気的に接続されると共に、他端側がマウント電極１５、１６に電気的に接続される外部接続端子として機能する。
また、ベース８１は、蓋となるリッド８２により、真空中で電子ビーム溶接や真空シーム溶接、或いは、低融点ガラスや共晶金属による接合等の各種手段を用いて真空気密封止されている。これにより、圧電振動片２は、内部に気密封止されている。即ち、ベース８１及びリッド８２は、圧電振動片２を気密封止する封止部材８４として機能する。
【００８５】
このように構成された圧電振動子８０であっても、上述した圧電振動片の製造方法によって圧電振動片２が製造されるので、同様に圧電振動子８０自体の高品質化及び低コスト型化を図ることができる。
【００８６】
更には、シリンダパッケージタイプの圧電振動子１を、さらにモールド樹脂部９１で固めて表面実装型振動子９０としても構わない。
この表面実装型振動子９０は、図１７及び図１８に示すように、圧電振動子１と、該圧電振動子１を所定の形状で固定するモールド樹脂部９１と、一端側がアウターリード３１ｂに電気的に接続されると共に、他端側がモールド樹脂部９１の底面に露出して外部に電気的に接続される外部接続端子９２と、を備えている。この外部接続端子９２は、銅等の金属材料で断面コ形に形成されている。このように圧電振動子１をモールド樹脂部９１で固めることで、回路基板等に安定して取り付けることができるので、より使用し易く、使い易さが向上する。特に、圧電振動子１は高品質化及び低コスト化されているので、表面実装型振動子９０自体に関しても高品質化及び低コスト化を図ることができる。
【００８７】
次に、本発明に係る発振器の一実施形態について、図１９を参照しながら説明する。
本実施形態の発振器１００は、図１９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。
【００８８】
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２が振動する。この振動は、圧電振動片２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。
【００８９】
上述したように、本実施形態の発振器１００によれば、高品質化及び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自体も同様に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。
【００９０】
次に、本発明に係る電子機器の一実施形態について、図２０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。
【００９１】
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２０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。
【００９２】
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。
【００９３】
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２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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
上述したように、本実施形態の携帯情報機器１１０によれば、高品質化及び低コスト化された圧電振動子１を備えているので、携帯情報機器自体も同様に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。
【００９９】
次に、本発明に係る電波時計の一実施形態について、図２１を参照して説明する。
本実施形態の電波時計１３０は、図２１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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
上述したように、本実施形態の電波時計１３０によれば、高品質化及び低コスト化された圧電振動子１を備えているので、電波時計自体も同様に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。
【０１０４】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、上記した発振器、携帯情報機器及び電波時計においては、圧電振動子として、音叉型の圧電振動片２を有するシリンダパッケージタイプの圧電振動子１を用いたがこれに限らない。圧電振動子として厚み滑り振動子７０や、セラミックパッケージタイプの圧電振動子８０や、表面実装型振動子９０等を用いても構わない。
【０１０５】
また、フレーム部Ｓ１に形成される一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３の形状は、上記実施形態に示したものに限られず、連結部１１ａを通じて一対のマウント電極１５、１６に対してそれぞれ電気的に接続されるように形成されていれば構わない。例えば、図２２に示すように、一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３がフレーム部Ｓ１上に、圧電板１１の幅方向Ｗと略直交する方向に並列に並ぶように形成されていても構わない。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明に係る第１実施形態の圧電振動子のケースの中身を見た図であって、圧電振動片を平面視した状態の図である。
【図２】図１に示す圧電振動片を上面から見た図である。
【図３】図１に示す圧電振動片を下面から見た図である。
【図４】図１に示す圧電振動子を製造する際のフローチャートである。
【図５】図４に示すフローチャートの続きである。
【図６】図１に示す圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、外形形成工程終了後のウエハの状態を示す図である。
【図７】図１に示す圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、ウエハの両面にエッチング保護膜を形成した状態を示す図である。
【図８】図７に示す状態から、エッチング保護膜を圧電振動片の圧電板の外形形状にパターニングした状態を示す図である。
【図９】図８に示す断面矢視Ａ−Ａ図である。
【図１０】図９に示す状態から、エッチング保護膜をマスクとしてウエハをエッチング加工した状態を示す図である。
【図１１】図１０に示す状態から、ウエハ上に電極膜及び重り金属膜を形成した状態を示す図であって、ウエハを上面の拡大図である。
【図１２】本発明に係る第２実施形態の圧電振動片の製造方法を説明するための一工程図であって、図１０に示す状態から、ウエハ上に電極膜及び重り金属膜を形成した状態のウエハの上面の拡大図である。
【図１３】本発明に係る第２実施形態の変形例であって、一方の延出電極の形状を圧電板の幅方向に狭めて形成した状態のウエハの上面の拡大図である。
【図１４】本発明に係る圧電振動片及び圧電振動子の他の例を示す図であって、厚み滑り振動する圧電振動片を有する圧電振動子の分解斜視図である。
【図１５】本発明に係る圧電振動子の他の例を示す図であって、セラミックパッケージタイプの圧電振動子の上面図である。
【図１６】図１５に示す断面矢視Ｂ−Ｂ図である。
【図１７】本発明に係る圧電振動子を有する表面実装型振動子を示す断面図である。
【図１８】図１７に示す圧電振動子と外部接続端子との取り付け関係を示す斜視図である。
【図１９】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２０】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２１】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２２】本発明の変形例を説明するための図であって、ウエハ上に電極膜及び重り金属膜を形成した状態のウエハの上面の拡大図である。
【図２３】従来の圧電振動片を上面から見た図である。
【図２４】従来の圧電振動片を下面から見た図である。
【図２５】図２３及び図２４に示す圧電振動片を製造する際の一工程を示す図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１、８０ 圧電振動子
２ 圧電振動片
１１、７２ 圧電板
１１ａ 連結部
１２、１３、７３ 励振電極
１４ 一対の励振電極
１５、１６ 一対のマウント電極
７０ 厚み滑り振動子（圧電振動子）
７１ 厚み滑り振動片（圧電振動片）
７５ マウント電極
９０ 表面実装型振動子（圧電振動子）
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
Ｓ ウエハ
Ｓ１ フレーム部
Ｓ２ 一方の延出電極
Ｓ３ 他方の延出電極
Ｓ４ 共通延出電極
Ｗ 圧電板の幅方向
Ｌ１ 一対のマウント電極の幅方向に沿った間隔
Ｌ２ 一対のマウント電極の幅方向に沿った全体の長さ
Ｌ３ 一対の延出電極の幅方向に沿った全体の長さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動片の製造方法、該製造方法で製造された圧電振動片、該圧電振動片を製造するために用いるウエハ、該圧電振動片を有する圧電振動子、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おり、例えば音叉型の圧電振動片を有するものや、厚み滑り振動する圧電振動片を有するもの等が知られている。
【０００３】
音叉型の圧電振動片を例に挙げて説明すると、圧電振動片２０１は、図２２及び図２３に示すように、平行に配された一対の振動腕部２１０と、該一対の振動腕部２１０の基端側を一体的に固定する基部２１１と、を有する圧電板２１２と、一対の振動腕部２１０の外表面上に形成され、該一対の振動腕部２１０を振動させる一対の励振電極２１３と、該一対の励振電極２１３にそれぞれ電気的に接続されたマウント電極２１４と、を備えている。この圧電振動片２０１は、一対のマウント電極２１４を介して一対の励振電極２１３に所定の駆動電圧が印加されたときに、一対の振動腕部２１０が互いに接近又は離間する方向に振動する。なお、この際、一対の振動腕部２１０が所定の周波数で振動するように、振動腕部２１０の先端に被膜された重り金属膜２１５の重量が予め調整（周波数調整）されている。
【０００４】
この種の圧電振動片２０１は、水晶、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等の各種の圧電材料からなるウエハを利用して一度に複数製造されるのが一般的である（例えば、特許文献１）。
具体的には、図２４に示すように、圧電材料の原石を切断してウエハＳにした後、該ウエハＳを所定の厚みまで研磨加工する。そして、研磨加工されたウエハＳを洗浄、乾燥させた後、フォトリソ技術によりエッチング加工して圧電板２１２の外形を形成すると共に、所定の金属膜をパターニングして各電極及び重り金属膜２１５を形成する。その後、それぞれの圧電板２１２をウエハＳから切断して小片化することで、１枚のウエハＳから一度に複数の圧電振動片２０１を作製することができる。
【０００５】
ところで、上記製造の過程で、通常、小片化の前に圧電板２１２の周波数調整（粗調）を行っている。具体的に説明すると、まず一対のマウント電極２１４のそれぞれに、周波数調整機（例えば、発振回路やネットワークアナライザー等）の端子をコンタクトさせて駆動電圧を印加し、一対の振動腕部２１０を発振させる。そして、このときの周波数を周波数調整機にて測定しながら、周波数調整機のトリミング装置（例えば、レーザー等）によって重り金属膜２１５の重量を調整する。これにより、周波数調整を行うことができる。
【特許文献１】特開平７−２１２１６１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、上記した圧電振動片の製造方法には、以下の課題が残されている。
始めに、圧電板の周波数調整を行うためには、一対のマウント電極の両方に周波数調整機の端子をコンタクトさせる必要がある。つまり、圧電板１つに対して２つ端子をコンタクトさせる必要がある。ところが、一対のマウント電極は、幅が数百μｍ程度の大きさの圧電板の外表面上に並列に並んだ状態で形成されている。そのため、コンタクトを正確に行うためには、２つの端子をできるだけ近接させたうえ、一対のマウント電極に対して位置合わせする必要がある。よって、端子の制御が難しく、慎重にやらざるを得ない。そのため、周波数調整に時間がかかってしまい、効率の良い作業を行えなかった。
【０００７】
しかも、近年では圧電振動片のサイズが小型化されており、一対のマウント電極の間隔も狭くなっている。そのため、上述した問題が顕著になってきた。また、小型化に併せて、マウント電極自体も小さくなってしまう。このため、周波数調整の際に端子をコンタクトさせるエリアが小さくなってしまい、端子をコンタクトさせることが難しくなった。よって、この点に関しても端子の制御が難しくなり、作業効率に影響を与えていた。
【０００８】
また、この周波数調整をできるだけ効率良く行うために、圧電板を１つずつ調整するのではなく、複数の圧電板に２つの端子を同時にコンタクトさせて、周波数測定を複数同時に行う方法も従来から行われている。例えば、上記したウエハに連結されている複数の圧電板を列単位に区分けし、区分けした列毎に周波数測定を行う方法である。こうすることで、作業効率を上げることができるが、その反面、周波数調整機の端子の数を、同時に振動させる圧電板の数の２倍に増やす必要があった。そのため、事前に数多くの端子を用意する必要があり、コストダウンを図り難かった。しかも、上述したように１つの圧電板に対して２つの端子を正確にコンタクトさせるだけでも端子の制御が難しい。これに対して、周波数調整を同時に行う場合には、数多くの端子を複数の圧電板のマウント電極に対して同時且つ正確にコンタクトさせる必要があるので、より困難な作業となってしまうものであった。
【０００９】
加えて、上述したように圧電振動片のサイズの小型化を狙った場合には、隣接する圧電板間の間隔がより狭くなってしまう。そのため、複数の圧電板に対してそれぞれ２つの端子をコンタクトさせること自体が厳しい状況になってきている。
更に、周波数調整機の端子が増加するにつれて、端子のメンテナンスに費やす工数が必要となってしまう。そのため、周波数測定を複数の圧電板に対して同時に行うことで、周波数調整作業を効率良く行えるが、その反面、メンテナンス性の悪化を招いてしまうものであった。
【００１０】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、圧電振動片のサイズに影響されずに、周波数調整を容易且つ正確に、しかも効率良く行うことができると共に、低コスト化及びメンテナンス性の向上化を図ることができる圧電振動片の製造方法、該製造方法によって製造された圧電振動片及び該圧電振動片を製造するために用いるウエハを提供することである。
更に上記圧電振動片を有する圧電振動子、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】
【００１１】
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片の製造方法は、圧電板と、該圧電板の外表面上に形成され、所定の駆動電圧が印加されたときに圧電板を振動させる一対の励振電極と、圧電板の基端側に、圧電板の幅方向に沿って所定の間隔を空けて並列に並んだ状態で形成され、一対の励振電極にそれぞれ電気的に接続された一対のマウント電極と、を有する圧電振動片を、圧電材料からなるウエハを利用して一度に複数製造する方法であって、前記ウエハをフォトリソ技術によってエッチングしてフレーム部を形成すると共に、該フレーム部に複数の前記圧電板が基端側をフレーム部に向けた状態で連結部を介して片持ち状に連結されるように形成する外形形成工程と、前記ウエハに電極膜をパターニングして、前記複数の圧電板に対して前記一対の励振電極及び前記一対のマウント電極をそれぞれ形成すると共に、前記フレーム部上に、前記連結部を通じて前記一対のマウント電極に対してそれぞれ電気的に接続されるように一対の延出電極を複数形成する電極形成工程と、前記一対の延出電極間に前記駆動電圧を印加して、前記圧電板を振動させながら圧電板の周波数を調整する周波数調整工程と、前記連結部を切断して、複数の圧電板を小片化する切断工程と、を備えることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明に係る圧電振動片は、連結部を介してウエハに片持ち状に連結された状態から、連結部が切断されることで製造された圧電振動片であって、基端側が前記連結部に連結されていた圧電板と、該圧電板の外表面上に形成され、所定の駆動電圧が印加されたときに圧電板を振動させる一対の励振電極と、前記圧電板の基端側に、圧電板の幅方向に沿って所定の間隔を空けて並列に並んだ状態で形成され、前記一対の励振電極にそれぞれ電気的に接続された一対のマウント電極と、を備え、前記一対のマウント電極は、それぞれが前記圧電板の基端側の縁端に接するように形成され、前記切断前の時点で前記連結部まで延出していたこと、を特徴とするものである。
【００１３】
この発明に係る圧電振動片の製造方法及び圧電振動片においては、まず、水晶等の圧電材料からなるウエハをフォトリソ技術によりエッチングしてフレーム部を形成すると共に、該フレーム部に複数の圧電板が連結されるように形成する外形形成工程を行う。この際、複数の圧電板が基端側をフレーム部に向けた状態で連結部を介して片持ち状に連結されるようにエッチングする。次いで、ウエハに電極膜をパターニングして、複数の圧電板に対して一対の励振電極及び一対のマウント電極をそれぞれ形成すると共に、フレーム部上に一対の延出電極を複数形成する電極形成工程を行う。この際、一対の延出電極を、連結部を通じて一対のマウント電極に対してそれぞれ電気的に接続するように形成する。
【００１４】
次いで、一対の延出電極間に駆動電圧を印加して、圧電板を振動させながら圧電板の周波数を調整する周波数調整工程を行う。続いて、連結部を切断して複数の圧電板をフレーム部から切り離し、各々に小片化する切断工程を行う。これにより、１枚のウエハから、圧電板の外表面上に一対の励振電極及び一対のマウント電極が形成された圧電振動片を一度に複数製造することができる。なお、切断工程によって連結部を切断するので、連結部を通じて一対の延出電極にそれぞれ接続されていた一対のマウント電極も同時に切り離される。よって、一対のマウント電極は、それぞれが圧電板の基端側の縁端に接するように形成された形になる。
【００１５】
特に、周波数調整工程を行う際に、従来とは異なり、フレーム部上に形成された一対の延出電極間にそれぞれ周波数調整機の端子をコンタクトさせて駆動電圧を印加することで、圧電板を振動させることができる。従来の場合には、圧電板上の一対のマウント電極の両方に端子をコンタクトさせる必要があった。つまり、１つの圧電板に対して２つの端子をコンタクトさせる必要があった。そのため、コンタクトを正確に行うためには、２つの端子をできるだけ近接させた状態で、一対のマウント電極に対して正確に位置合わせする必要があった。
【００１６】
これに対して、本発明の場合には、フレーム部上の一対の延出電極の両方に端子をコンタクトさせればよい。一対の延出電極が形成されているフレーム部は、一対のマウント電極が形成されている圧電板のようにサイズが規制されていない。よって、一対の延出電極は、電極間の間隔を一対のマウント電極よりも大きく確保することができる。このため、一対の延出電極に端子をコンタクトさせる際、従来ほど２つの端子を近接させる必要がなくなる。従って、端子の制御を容易に行うことができ、よりスピーディー且つ正確に周波数調整を行うことができる。また、効率の良い作業を行うことができる。
【００１７】
また、仮に更なる小型化に併せて、端子をコンタクトさせることが難しくなるほど一対のマウント電極自体が小さくなった場合であっても、延出電極に端子をコンタクトさせればよいので、圧電振動片のサイズに影響されることがない。これにより、圧電振動片のサイズに影響されずに周波数調整を確実に行うことができる。
【００１８】
また、本発明に係る圧電振動片の製造方法は、前記電極形成工程の際、前記一対の延出電極を、前記幅方向に沿って前記間隔を空けて並列に並んだ状態で形成すると共に、該幅方向に沿った全体の長さが同方向に沿った前記一対のマウント電極の全体の長さよりも長くなるように形成すること、を特徴とするものである。
【００１９】
この発明に係る圧電振動片の製造方法においては、電極形成工程の際、一対の延出電極を、圧電板の幅方向に沿って一対のマウント電極間と同じ間隔を空けて並列に並んだ状態で形成すると共に、該幅方向に沿った全体の長さが同方向に沿った一対のマウント電極の全体の長さよりも長くなるように形成する。従って、周波数調整工程において一対の延出電極に端子をコンタクトさせる際に、一対のマウント電極が並列している方向と同方向に端子間の間隔を広げてコンタクトさせることができる。このため、端子間の間隔を広げるための制御を容易に行うことができる。これにより、周波数調整をよりスピーディー且つ正確に行うことができる。
【００２０】
また、本発明に係る圧電振動片の製造方法は、前記電極形成工程の際、複数の一方の延出電極をそれぞれ電気的に接続して共通延出電極を形成すること、を特徴とするものである。
【００２１】
この発明に係る圧電振動片の製造方法においては、電極形成工程の際に、複数の一方の延出電極をそれぞれ電気的に接続して共通延出電極を形成する。つまり、この共通延出電極は、フレーム部に連結されている複数の圧電板上にそれぞれ形成されている全ての一方のマウント電極に導通した状態で形成されることになる。従って、周波数調整工程を行う際に、フレーム部上の共通延出電極と他方の延出電極とにそれぞれ周波数調整機の端子をコンタクトさせて駆動電圧を印加することで、圧電板を振動させることができる。このため、２つの端子を近接させる必要がない。しかも、共通延出電極にコンタクトさせる端子は、振動させる圧電板の位置によらず、共通延出電極上に予め設定した所定の位置にコンタクトさせればよい。このため、端子の制御をより容易に行うことができ、よりスピーディー且つ正確に周波数調整を行うことができる。
【００２２】
また、本発明に係る圧電振動片の製造方法は、前記周波数調整工程の際、前記共通延出電極と複数の他方の延出電極との間に前記駆動電圧を印加して、前記圧電板を複数同時に振動させながら圧電板の周波数を調整すること、を特徴とするものである。
【００２３】
この発明に係る圧電振動片の製造方法においては、周波数調整工程の際、圧電板を１つずつ振動させるのではなく、共通延出電極と、複数の他方の延出電極とに端子をコンタクトして駆動電圧を印加し、圧電板を複数同時に振動させながら圧電板の周波数を調整する。これにより、周波数調整をより効率良く行うことができ、製造効率を高めることができる。
【００２４】
ところで、従来、複数の圧電板を同時に振動させる場合には、各圧電板の一対のマウント電極にそれぞれ端子をコンタクトさせる必要があるので、端子の数が圧電板の数の２倍必要であった。
これに対して、共通延出電極を利用するので、共通延出電極と、複数の他方の延出電極とに端子をコンタクトさせれば良い。そのため、端子の数は、振動させる圧電板の数の２倍の数ではなく、振動させる圧電板の数と共通延出電極用の１つを合わせた数だけでよい。従って、従来に比べて端子の数を大幅に減らすことができ、コストダウンを図ることができる。更に、端子の数を大幅に減らすことができるうえ、１つの圧電板あたりに１つの端子をコンタクトさせれば良いので、やはり端子の制御が容易になる。従って、複数同時に周波数調整を行う場合であっても、周波数調整を容易に且つ正確に行うことができる。
【００２５】
また、仮に更なる小型化を図ることによって、隣り合う圧電板の間隔が狭くなった場合であっても、１つの圧電板に対して１つの端子だけをコンタクトさせればよいので、容易にコンタクトさせることができる。よって、圧電振動片のサイズに影響されずに周波数調整を確実に行うことができる。
加えて、端子の数を大幅に減らすことができるので、端子のメンテナンスに費やす工数を削減することができる。これにより、メンテナンス性の向上化を図ることができる。
【００２６】
また、本発明に係るウエハは、圧電板と、該圧電板の外表面上に形成され、所定の駆動電圧が印加されたときに圧電板を振動させる一対の励振電極と、圧電板の基端側に、圧電板の幅方向に沿って所定の間隔を空けて並列に並んだ状態で形成され、一対の励振電極にそれぞれ電気的に接続された一対のマウント電極と、を有する圧電振動片が、複数連結されたウエハであって、前記圧電板が、基端側を向けた状態で、連結部を介して片持ち状に連結されたフレーム部と、前記フレーム部上に、前記連結部を通じて前記一対のマウント電極に対してそれぞれ電気的に接続されるように形成された複数の一対の延出電極と、を備えることを特徴とするものである。
【００２７】
この発明に係るウエハにおいては、一対の延出電極間に駆動電圧を印加して、圧電板を振動させながら圧電板の周波数を調整することができる。この際、一対の延出電極を利用することで、圧電振動片のサイズに影響されずに、周波数調整を容易且つ正確に、しかも効率よく行うことができる。
そして、上述した方法によって圧電板の周波数が調整されたウエハの連結部を切断して、複数の圧電板を小片化することで、圧電振動片を一度に複数製造することができる。この圧電振動片においては、高品質化及び低コスト化が図ることができる。
【００２８】
また、本発明に係るウエハは、前記一対の延出電極が、前記幅方向に沿って前記間隔を空けて並列に並んだ状態で形成すると共に、該幅方向に沿った全体の長さが同方向に沿った前記一対のマウント電極の全体の長さよりも長くなるように形成されていること、を特徴とするものである。
【００２９】
この発明に係るウエハにおいては、一対の延出電極間に駆動電圧を印加して、圧電板を振動させながら圧電板の周波数を調整することで、周波数調整をより容易に行うことができる。
【００３０】
また、本発明に係るウエハは、複数の一方の延出電極をそれぞれ電気的に接続して形成された共通延出電極を備えること、を特徴とするものである。
【００３１】
この発明に係るウエハにおいては、共通延出電極と他方の延出電極との間に駆動電圧を印加して、圧電板を振動させながら圧電板の周波数を調整することができる。この際、共通延出電極を利用することで、周波数調整をより容易に効率よく行うことができる。更に、複数の圧電板の周波数を同時に調整する場合には、従来と比べて低コスト化及びメンテナンスの向上化を図ることができる。
【００３２】
また、本発明に係る圧電振動子は、上記本発明の圧電振動片を有することを特徴とするものである。
【００３３】
この発明に係る圧電振動子においては、上述した圧電振動片を備えているので、所定の周波数を確保することが可能であり、圧電振動子の高品質化及び低コスト化を図ることができる。
【００３４】
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ものである。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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、圧電振動子と同様に高品質化及び低コスト化を図ることができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明に係る圧電振動片の製造方法によれば、圧電振動片のサイズに影響されずに、周波数調整を容易且つ正確に、しかも効率良く行うことができると共に、低コスト化及びメンテナンス性の向上化を図ることができる。
また、本発明に係る圧電振動片によれば、上述した圧電振動片の製造方法によって製造され、周波数調整が容易且つ正確に、しかも効率良く行われるので高品質化及び低コスト化を図ることができる。
また、本発明に係るウエハによれば、上述した圧電振動片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、本発明に係る圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計によれば、上述した圧電振動片を備えているので、高品質化及び低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
〔第１実施形態〕
以下、本発明に係る第１実施形態を、図１から図１１を参照して説明する。なお、本実施形態では、圧電振動子１として、シリンダパッケージタイプの圧電振動子を例に挙げて説明する。
本実施形態の圧電振動子１は、図１から図３に示すように、圧電振動片２と、該圧電振動片２を内部に収納するケース３と、圧電振動片２をケース３内に密閉させる気密端子であるプラグ４と、を備えている。
【００４０】
圧電振動片２は、図２及び図３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２は、平行に配置された一対の振動腕部８、９と、該一対の振動腕部８、９の基端側を一体的に固定する基部１０と、を有する圧電板１１と、一対の振動腕部８、９の外表面上に形成されて一対の振動腕部８、９を振動させる第１の励振電極１２と第２の励振電極１３とからなる一対の励振電極１４と、第１の励振電極１２及び第２の励振電極１３に電気的に接続されたマウント電極１５、１６とを有している。
【００４１】
第１の励振電極１２と第２の励振電極１３とからなる一対の励振電極１４は、一対の振動腕部８、９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８、９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、第１の励振電極１２が、一方の振動腕部８上と、他方の振動腕部９の両側面上とに主に形成され、第２の励振電極１３が、一方の振動腕部８の両側面上と他方の振動腕部９上とに主に形成されている。
【００４２】
また、第１の励振電極１２及び第２の励振電極１３は、基部１０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１５、１６に電気的に接続されている。このマウント電極１５、１６は、圧電板１１の幅方向Ｗに沿って所定の間隔Ｌ１を空けて並列に並んだ状態で形成されている。更に、一対のマウント電極１５、１６は、それぞれが圧電板１１の基端側の縁部に接するように形成されている。なお、一対のマウント電極１５、１６の幅方向Ｗに沿った全体の長さをＬ２とする。
そして圧電振動片２は、このマウント電極１５、１６を介して電圧が印加されるようになっている。
【００４３】
また、一対の振動腕部８、９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８、９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。
【００４４】
ケース３は、図１に示すように、有底円筒状に形成されており、圧電振動片２を内部に収納した状態でプラグ４の後述するステム３０の外周に対して圧入されて、嵌合固定されている。なお、このケース３の圧入は、真空雰囲気下で行われており、ケース３内の圧電振動片２を囲む空間が真空に保たれた状態となっている。
【００４５】
プラグ４は、ケース３を密閉させるステム３０と、該ステム３０を貫通するように平行配置され、ステム３０を間に挟んで一端側が圧電振動片２をマウント（機械的に接合及び電気的に接続）するインナーリード３１ａとされ、他端側が外部に電気的に接続されるアウターリード３１ｂとされた２本のリード端子３１と、ステム３０の内側に充填されてステム３０とリード端子３１とを固定させる絶縁性の充填材３２とを有している。
ステム３０は、金属材料で環状に形成されたものである。また、充填材３２の材料としては、例えば、ホウ珪酸ガラスである。また、リード端子３１の表面及びステム３０の外周には、それぞれ同材料の図示しないメッキが施されている。
【００４６】
２本のリード端子３１は、ケース３内に突出している部分がインナーリード３１ａとなり、ケース３外に突出している部分がアウターリード３１ｂとなっている。そして、インナーリード３１ａとマウント電極１５、１６とが、導電性のバンプＥを介してマウントされている。即ち、バンプＥを介してインナーリード３１ａとマウント電極１５、１６とが機械的に接合されていると同時に、電気的に接続されている。その結果、圧電振動片２は、２本のリード端子３１にマウントされた状態となっている。
【００４７】
なお、上述した２本のリード端子３１は、一端側（アウターリード３１ｂ側）が外部に電気的に接続され、他端側（インナーリード３１ａ側）が圧電振動片２に対してマウントされる外部接続端子として機能する。
【００４８】
ここで、プラグ４を構成する主要部品の寸法及び材質の一例について述べる。
リード端子３１の直径は例えば約０．１２ｍｍであり、リード端子３１の母材の材質としては、コバール（ＦｅＮｉＣｏ合金）が慣用されている。また、リード端子３１の外表面及びステム３０の外周に被膜させるメッキの材質としては、下地膜としてはＣｕが用いられ、仕上膜としては、耐熱ハンダメッキ（錫と鉛の合金で、その重量比が１：９）や、銀（Ａｇ）や錫銅合金（ＳｎＣｕ）や金錫合金（ＡｕＳｎ）等が用いられる。
また、ステム３０の外周に被膜された金属膜（メッキ層）を介在させながらケース３の内周に真空中で冷間圧接させることにより、ケース３の内部を真空状態で気密封止できるようになっている。
【００４９】
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、２本のリード端子３１のアウターリード３１ｂに対して、所定の駆動電圧を印加する。これにより、インナーリード３１ａ、バンプＥ、マウント電極１５、１６及び引き出し電極１９、２０を介して、第１の励振電極１２及び第２の励振電極１３からなる一対の励振電極１４に電流を流すことができ、一対の振動腕部８、９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８、９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。
【００５０】
次に、上述した圧電振動子１を一度に複数製造する製造方法について、図４及び図５に示すフローチャートを参照して説明する。
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Ｓ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Ｓとする（Ｓ１０）。
【００５１】
次に、研磨後のウエハＳをフォトリソ技術によりエッチングして、図６に示すように、フレーム部Ｓ１を形成すると共に、該フレーム部Ｓ１に複数の圧電板１１が連結されるように形成する外形形成工程を行う（Ｓ２０）。この際、複数の圧電板１１が基端側をフレーム部Ｓ１に向けた状態で連結部１１ａを介して片持ち状に連結されるようにエッチングする。以下では、研磨後のウエハＳから図６に示すウエハＳを形成するまでの過程を、具体的に説明する。
【００５２】
始めに、ポリッシングが終了したウエハＳを準備した後、図７に示すようにウエハＳの両面にエッチング保護膜４０をそれぞれ成膜する（Ｓ２１）。このエッチング保護膜４０としては、例えば、クロム（Ｃｒ）を数μｍ成膜する。次いで、エッチング保護膜４０上に図示しないフォトレジスト膜を、フォトリソ技術によってパターニングする。この際、フレーム部Ｓ１、圧電板１１及び連結部１１ａの周囲を囲むようにパターニングする。そして、このフォトレジスト膜をマスクとしてエッチング加工を行い、マスクされていないエッチング保護膜４０を選択的に除去する。そして、エッチング加工後にフォトレジスト膜を除去する。これにより、図８及び図９に示すように、エッチング保護膜４０を上述した形状にパターニングすることができる（Ｓ２２）。つまり、複数の圧電板１１が基端側をフレーム部Ｓ１に向けた状態で連結部１１ａを介して片持ち状に連結されるような形状にパターニングすることができる。またこの際、複数の圧電板１１の数だけパターニングを行う。なお、図９及び図１０は、図８に示す切断線Ａ−Ａ線に沿った断面を示す図である。
【００５３】
次いで、パターニングされたエッチング保護膜４０をマスクとして、ウエハＳの両面をそれぞれエッチング加工する（Ｓ２３）。これにより、図６及び図１０に示すように、エッチング保護膜４０でマスクされていない領域を選択的に除去して、フレーム部Ｓ１を形成すると共に、該フレーム部Ｓ１に複数の圧電板１１が連結されるように形成することができる。この時点で、外形形成工程が終了する。
【００５４】
次いで、ウエハＳに電極膜をパターニングして、図１１に示すように、複数の圧電板１１に対して、一対の励振電極１４、一対のマウント電極１５、１６及び引き出し電極１９、２０をそれぞれ形成すると共に、フレーム部Ｓ１上に、一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３形成する電極形成工程を行う（Ｓ３０）。この際、一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３を、連結部１１ａを通じて一対のマウント電極１５、１６に対してそれぞれ電気的に接続するように形成する。加えて、一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３を、圧電板１１の幅方向Ｗに沿って一対のマウント電極１５、１６間と同じ間隔Ｌ１を空けて並列に並んだ状態で形成すると共に、該幅方向Ｗに沿った全体の長さＬ３が同方向Ｗに沿った一対のマウント電極１５、１６の全体の長さＬ２よりも長くなるように形成する。
【００５５】
これら外形形成工程及び電極形成工程を経ることで、準備された所定の厚みのウエハＳを、圧電板１１と、一対の励振電極１４と、一対のマウント電極１５、１６と、を有する圧電振動片２が、複数連結されたウエハＳであって、圧電板１１が基端側を向けた状態で、連結部１１ａを介して片持ち状に連結されたフレーム部Ｓ１と、該フレーム部Ｓ１上に、連結部１１ａを通じて一対のマウント電極１５、１６に対してそれぞれ電気的に接続されるように形成された複数の一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３と、を備えるウエハＳに加工することができる。加えて、このウエハＳは、一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３が、圧電板１１の幅方向Ｗに沿って一対のマウント電極１５、１６と同じ間隔Ｌ１を空けて並列に並んだ状態で形成すると共に、該幅方向Ｗに沿った全体の長さＬ３が同方向Ｗに沿った一対のマウント電極１５、１６の全体の長さＬ２よりも長くなるように形成されている。
【００５６】
また、上記電極形成工程と同時或いは前後のタイミングで、一対の振動腕部８、９の先端に周波数調整用の粗調膜２１ａ及び微調膜２１ｂからなる重り金属膜２１（例えば、銀や金等）を被膜させる（Ｓ４０）。
【００５７】
そして、圧電板１１の一対の振動腕部８、９を振動させながら圧電板１１の周波数を調整する粗調工程（周波数調整工程）を行う（Ｓ５０）。具体的に説明すると、まず電極膜（一対の励振電極１４、一対のマウント電極１５、１６、引き出し電極１９、２０及び一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３）及び重り金属膜２１の形成されたウエハＳを、図示しない周波数調整機（例えば発振回路やネットワークアナライザー等）にセットする。そして、周波数調整機の端子（例えば、プローブ等）を、後述する方法でウエハＳ上の電極膜にコンタクトさせ、一対の励振電極１４に所定の駆動電圧を印加する。これにより、一対の振動腕部８、９が発振する。このときの周波数を周波数調整機にて測定しながら、重り金属膜２１の粗調膜２１ａにレーザー光を照射して、一対の振動腕部８、９の先端にかかる重量を軽減させることで、周波数を調整する。なお、周波数をより高精度に調整する微調に関しては後に行う。これについては、後に説明する。
【００５８】
次いで、ウエハＳと圧電板１１とを連結していた連結部１１ａを切断して、複数の圧電板１１をフレーム部Ｓ１から切り離し、各々に小片化する切断工程を行う（Ｓ６０）。これにより、１枚のウエハＳから、圧電板１１の外表面上に一対の励振電極１４及び一対のマウント電極１５、１６が形成された圧電振動片２を一度に複数製造することができる。なお、切断工程によって連結部１１ａを切断するので、連結部１１ａを通じて一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３に接続されていた一対のマウント電極１５、１６も同時に切り離される。よって、一対のマウント電極１５、１６は、図２及び図３に示すように、それぞれが圧電板１１の基端側の縁端に接するように形成された形になる。
【００５９】
次に、プラグ４を作製する気密端子作製工程を行う（Ｓ７０）。具体的には、まず、ステム作製工程によりステム３０を作製する（Ｓ７１）。即ち、鉄ニッケルコバルト合金や鉄ニッケル合金等の導電性を有する板部材をランス加工した後、複数回の深絞り加工を行って有底の筒部材を形成する。そして、筒部材の底面に開口を形成すると共に、外形抜きを行って筒部材を板部材から切り離すことで、ステム３０を作製する。
次いで、ステム３０内に、リード端子３１及び充填材３２をそれぞれセットするセット工程を行う（Ｓ７２）。まず、作製したステム３０を、図示しない専用の治具にセットした後、予めリング状に焼結された充填材３２をステム３０の内部にセットすると共に、充填材３２を貫通するようにリード端子３１をセットする。
【００６０】
上記セット工程により、ステム３０とリード端子３１と充填材３２とを組み合わせた後、治具を加熱炉内に入れて１０００℃前後の温度雰囲気で充填材３２の焼成を行う（Ｓ７３）。これにより、充填材３２とリード端子３１との間、充填材３２とステム３０との間が完全に封着されて、気密に耐えられる構造となる。そして、治具から取り出すことで、プラグ４を得ることができる。この時点で、気密端子作製工程が終了する。
【００６１】
次に、リード端子３１の外表面及びステム３０の外周に同一材料の金属膜を湿式メッキ法で被膜させるメッキ工程を行う（Ｓ８０）。そのための前処理として、リード端子３１の外表面及びステム３０の外周を洗浄すると共に、アルカリ溶液で脱脂した後、塩酸及び硫酸の溶液にて酸洗浄を行う。この前処理が終了した後、リード端子３１の外表面及びステム３０の外周面に下地膜を形成する。例えば、Ｃｕメッキ或いはＮｉメッキを略２μｍμｍ〜５μｍの膜厚で被膜させる。続いて、下地膜上に仕上膜を形成する。例えば錫や銀等の単一材料の他、耐熱メッキや、錫銅合金、錫ビス膜合金、錫アンチモン合金等を、略８μｍ〜１５μｍの膜厚で被膜させる。
このように、下地膜及び仕上膜からなる金属膜を被膜させることで、インナーリード３１ａと圧電振動片２との接続を可能にすることができる。また、圧電振動片２の接続だけでなく、ステム３０の外周に被膜された金属膜が柔らかく弾性変形する特性を有しているので、ステム３０とケース３との冷間圧接を可能にすることができ、気密接合を行うことができる。
【００６２】
続いて、金属膜の安定化を図るため、真空雰囲気の炉中でアニーリングを行う（Ｓ９０）。例えば、１７０℃の温度で１時間の加熱を行う。これにより、下地膜の材料と仕上膜の材料との界面に形成される金属間化合物の組成を調整して、ウイスカの発生を抑制することができる。このアニーリングが終了した時点でマウント工程を行うことができる。なお、金属膜を被膜する際に、湿式メッキ法で行った場合を例にしたが、この場合に限られず、例えば、蒸着法や化学気相法等で行っても構わない。
【００６３】
なお、本実施形態では、アニーリングが終了した後、次に行うマウント工程のためにインナーリード３１ａの先端に、金等の導電性のバンプＥを形成する（Ｓ１００）。そして、圧電振動片２のマウント電極１５、１６をインナーリード３１ａに接合するマウント工程を行う（Ｓ１１０）。具体的には、バンプＥを加熱しながら、該バンプＥを間に挟んだ状態でインナーリード３１ａと圧電振動片２とを所定の圧力で重ね合わせる。これにより、バンプＥを介してインナーリード３１ａとマウント電極１５、１６とを接続することができる。その結果、圧電振動片２をマウントすることができる。即ち、圧電振動片２は、リード端子３１に機械的に支持されると共に、電気的に接続された状態となる。
なお、バンプ接続する際に、加熱・加圧を行ってマウントしたが、超音波を利用してバンプ接続を行っても構わない。
【００６４】
次に、封止工程を行う前に、上述したマウントによる歪みをなくすために、所定の温度でベーキングを行う（Ｓ１２０）。続いて、圧電振動片２の周波数の微調を行う（Ｓ１３０）。この周波数調整について、具体的に説明すると、全体を真空チャンバーに入れた状態で、アウターリード３１ｂ間に電圧を印加して圧電振動片２を振動させる。そして、周波数を計測しながら、レーザにより重り金属膜２１の微調膜２１ｂを蒸発させることで、周波数の調整を行う。なお、周波数計測を行うには、アウターリード３１ｂに図示しないプローブの先端を押し付けることで、計測を正確に行うことができる。この周波数調整を行うことで、予め決められた周波数の範囲内に圧電振動片２の周波数を調整することができる。
【００６５】
なお、上記微調及び先に行った粗調の際に、レーザの照射により重り金属膜２１を蒸発させることで、周波数調整を行ったが、レーザではなくアルゴンイオンを利用しても構わない。この場合には、アルゴンイオンの照射によりスパッタリングを行い、重り金属膜２１を除去することで周波数調整を行う。
【００６６】
最後に、マウントされた圧電振動片２を内部に収納するようにケース３をステム３０に圧入し、圧電振動片２を気密封止するケース圧入工程を行う（Ｓ１４０）。具体的に説明すると、真空中で所定の荷重を加えながらケース３をプラグ４のステム３０の外周に圧入する。すると、ステム３０の外周に形成された金属膜が弾性変形するので、冷間圧接により気密封止することができる。これにより、ケース３内に圧電振動片２を密閉して真空封止することができる。
なお、この工程を行う前に、圧電振動片２、ケース３及びプラグ４を十分に加熱して、表面吸着水分等を脱離させておくことが好ましい。
【００６７】
そして、ケース３の固定が終了した後、スクリーニングを行う（Ｓ１５０）。このスクリーニングは、周波数や共振抵抗値の安定化を図ると共に、ケース３を圧入した嵌合部に圧縮応力に起因する金属ウイスカが発生してしまうことを抑制するために行うものである。
スクリーニング終了後、内部の電気特性検査を行う（Ｓ１６０）。即ち、圧電振動片２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。この結果、図１に示す圧電振動子１を製造することができる。
【００６８】
特に、粗調工程を行う際に、従来とは異なり、フレーム部Ｓ１上に形成された一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３間にそれぞれ周波数調整機の端子をコンタクトさせて駆動電圧を印加することで、圧電板１１の一対の振動腕部８、９を振動させることができる。従来の場合には、圧電板１１上の一対のマウント電極１５、１６の両方に端子をコンタクトさせる必要があった。つまり、１つの圧電板１１に対して２つの端子をコンタクトさせる必要があった。そのため、コンタクトを正確に行うためには、２つの端子をできるだけ近接させた状態で、一対のマウント電極１５、１６に対して正確に位置合わせする必要があった。
【００６９】
これに対して、本発明の場合には、フレーム部Ｓ１上の一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３の両方に端子をコンタクトさせればよい。一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３が形成されているフレーム部Ｓ１は、一対のマウント電極１５、１６が形成されている圧電板１１のようにサイズが規制されていない。よって、一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３は、電極間の間隔を一対のマウント電極１５、１６よりも大きく確保することができる。このため、一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３に端子をコンタクトさせる際、従来ほど２つの端子を近接させる必要がなくなる。従って、端子の制御を容易に行うことができ、よりスピーディー且つ正確に周波数調整を行うことができる。また、効率の良い作業を行うことができる。
【００７０】
加えて、電極形成工程の際、一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３を、圧電板１１の幅方向Ｗに沿って一対のマウント電極１５、１６間と同じ間隔Ｌ１を空けて並列に並んだ状態で形成すると共に、該幅方向Ｗに沿った全体の長さＬ３が同方向Ｗに沿った一対のマウント電極１５、１６の全体の長さＬ２よりも長くなるように形成する。従って、粗調工程において一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３に端子をコンタクトさせる際に、一対のマウント電極１５、１６が並列している方向と同方向に端子間の間隔を広げてコンタクトさせることができる。このため、端子間の間隔を広げるための制御を容易に行うことができる。これにより、周波数調整をよりスピーディー且つ正確に行うことができる。
【００７１】
また、仮に更なる小型化に併せて、端子をコンタクトさせることが難しくなるほど一対のマウント電極１５、１６自体が小さくなった場合であっても、延出電極Ｓ２、Ｓ３に端子をコンタクトさせればよいので、圧電振動片２のサイズに影響されることがない。これにより、圧電振動片２のサイズに影響されずに周波数調整を確実に行うことができる。
【００７２】
また、本実施形態の圧電振動子１においては、上述した圧電振動片２を備えているので、所定の周波数を確保することが可能であり、圧電振動子１の高品質化及び低コスト化を図ることができる。
【００７３】
なお、周波数調整機の端子を電極膜にコンタクトさせると、通常、電極膜のコンタクト箇所に図示しない接触跡が形成される。しかしながら、上述したように一対のマウント電極１５、１６には端子をコンタクトさせていないので、接触跡が形成されることはない。
【００７４】
〔第２実施形態〕
次に、本発明に係る第２実施形態を、図１２を参照して説明する。なお、この第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第２実施形態と第１実施形態とは、電極形成工程において形成する電極が異なる。即ち、第１実施形態は、単に一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３を形成しただけであったが、第２実施形態は、一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３に加えて共通延出電極Ｓ４を形成する。
【００７５】
詳細に説明すると、本実施形態では、電極形成工程の際に、図１２に示すように、複数の一方の延出電極Ｓ２をそれぞれ電気的に接続して共通延出電極Ｓ４を形成する。つまり、この共通延出電極Ｓ４は、フレーム部Ｓ１に連結されている複数の圧電板１１上にそれぞれ形成されている全ての一方のマウント電極１５に導通した状態で形成されることになる。
この電極形成工程を経ることで、ウエハＳは、複数の一方の延出電極Ｓ２をそれぞれ電気的に接続して形成された共通延出電極Ｓ４を備えるウエハＳに加工することができる。
【００７６】
本実施形態の製造方法によれば、第１実施形態に示した作用効果を奏する上に、粗調工程を行う際に、フレーム部Ｓ１上の共通延出電極Ｓ４と他方の延出電極Ｓ３とにそれぞれ周波数調整機の端子をコンタクトさせて駆動電圧を印加することで、圧電板１１の一対の振動腕部８、９を振動させることができる。このため、２つの端子を近接させる必要がない。しかも、共通延出電極Ｓ４にコンタクトさせる端子は、振動させる圧電板１１の位置によらず、共通延出電極Ｓ４上に予め設定した所定の位置にコンタクトさせればよい。このため、端子の制御をより容易に行うことができ、よりスピーディー且つ正確に周波数調整を行うことができる。
【００７７】
また、本実施形態において、粗調工程の際には、圧電板１１の一対の振動腕部８、９を１組ずつ振動させるのではなく、共通延出電極Ｓ４と、複数の他方の延出電極Ｓ３とに端子をコンタクトして駆動電圧を印加し、圧電板１１の一対の振動腕部８、９を複数組同時に振動させながら圧電板１１の周波数を調整することが好ましい。これにより、周波数調整をより効率良く行うことができ、製造効率を高めることができる。
【００７８】
ところで、従来、複数組の圧電板１１の一対の振動腕部８、９を同時に振動させる場合には、各圧電板１１の一対のマウント電極１５、１６にそれぞれ端子をコンタクトさせる必要があるので、端子の数が圧電板１１の数の２倍必要であった。
これに対して、共通延出電極Ｓ４を利用するので、共通延出電極Ｓ４と、複数の他方の延出電極Ｓ３とに端子をコンタクトさせれば良い。そのため、端子の数は、振動させる圧電板１１の数の２倍の数ではなく、振動させる圧電板１１の数と共通延出電極Ｓ４用の１つを合わせた数だけでよい。従って、従来に比べて端子の数を大幅に減らすことができ、コストダウンを図ることができる。更に、端子の数を大幅に減らすことができるうえ、１つの圧電板１１あたりに１つの端子をコンタクトさせれば良いので、やはり端子の制御が容易になる。従って、複数同時に周波数調整を行う場合であっても、周波数調整を容易に且つ正確に行うことができる。
【００７９】
また、仮に更なる小型化を図ることによって、隣り合う圧電板１１の間隔が狭くなった場合であっても、１つの圧電板１１に対して１つの端子だけをコンタクトさせればよいので、容易にコンタクトさせることができる。よって、圧電振動片２のサイズに影響されずに周波数調整を確実に行うことができる。
加えて、端子の数を大幅に減らすことができるので、端子のメンテナンスに費やす工数を削減することができる。これにより、メンテナンス性の向上化を図ることができる。
【００８０】
なお、本実施形態では、一方の延出電極Ｓ２を、第１実施形態と同様の形状にしたが、これに限らない。例えば、図１３に示すように、一方の延出電極Ｓ２を圧電板１１の幅方向Ｗに狭めた形状にしても構わない。これにより、フレーム部Ｓ１上において、一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３の幅方向Ｗに沿った全体の長さを狭めることができる。このため、隣接する圧電板１１の間隔を狭めることができ、１枚のウエハＳから製造できる圧電板１１の総数を増加させることができる。
また、この際、フレーム部Ｓ１上に、一方のマウント電極１５より大きいコンタクト部分Ｓ５が形成されるように共通延出電極Ｓ４を形成することが望ましい。これによれば、共通延出電極Ｓ４に端子をコンタクトさせる際、コンタクト部分Ｓ５にコンタクトさせることで、端子の制御を容易にすることができる。
【００８１】
なお、上記実施形態では、音叉型の圧電振動片２を備えた圧電振動子１を例に挙げて説明したが、この圧電振動子１に限定されるものではない。
例えば、図１４に示すように、厚み滑り振動片（圧電振動片）７１を有する厚み滑り振動子（圧電振動子）７０であっても構わない。厚み滑り振動片７１は、ウエハＳから一定の厚みで板状に形成された圧電板７２と、励振電極７３、引き出し電極７４、マウント電極７５とを備えている。圧電板７２は、例えば、外形が矩形状に形成されており、両面の略中央部分に励振電極７３が対向するように形成されている。圧電板７２の端部には、引き出し電極７４を介して励振電極７３に電気的に接続されたマウント電極７５が形成されている。なお、マウント電極７５は、一方の励振電極７３に接続されたものと、他方の励振電極７３に接続されたものとが、圧電板７２の両面にそれぞれ形成されている。この際、圧電板７２の一方の面に形成されたマウント電極７５は、他方の面に形成されたマウント電極７５に対して、圧電板７２の側面上に形成された側面電極７６を介して電気的に接続されている。
【００８２】
このように構成された厚み滑り振動子７０であっても、上述した圧電振動片の製造方法によって厚み滑り振動片７１が製造されるので、同様に厚み滑り振動子７０自体の高品質化及び低コスト化を図ることができる。
【００８３】
また、上記実施形態では、圧電振動子の一例として、シリンダパッケージタイプの圧電振動子１を例に挙げて説明したが、この圧電振動子１に限定されるものではない。例えば、図１５及び図１６に示すように、セラミックパッケージタイプの圧電振動子８０でも構わない。
この圧電振動子８０は、内部に凹部８１ａが形成されたベース８１と、該ベース８１の凹部８１ａ内に収容される圧電振動片２と、圧電振動片２を収容した状態でベース８１に固定されるリッド８２と、を備えている。
【００８４】
ベース８１には、ハーメチック封止構造を持つリード８３が配置され、その先端にバンプＥが設けられている。そして、バンプＥと圧電振動片２のマウント電極１５、１６とが機械的及び電気的に接続されている。また、リード８３はベース８１の底面に露出している。即ち、このリード８３は、一端側が外部に電気的に接続されると共に、他端側がマウント電極１５、１６に電気的に接続される外部接続端子として機能する。
また、ベース８１は、蓋となるリッド８２により、真空中で電子ビーム溶接や真空シーム溶接、或いは、低融点ガラスや共晶金属による接合等の各種手段を用いて真空気密封止されている。これにより、圧電振動片２は、内部に気密封止されている。即ち、ベース８１及びリッド８２は、圧電振動片２を気密封止する封止部材８４として機能する。
【００８５】
このように構成された圧電振動子８０であっても、上述した圧電振動片の製造方法によって圧電振動片２が製造されるので、同様に圧電振動子８０自体の高品質化及び低コスト型化を図ることができる。
【００８６】
更には、シリンダパッケージタイプの圧電振動子１を、さらにモールド樹脂部９１で固めて表面実装型振動子９０としても構わない。
この表面実装型振動子９０は、図１７及び図１８に示すように、圧電振動子１と、該圧電振動子１を所定の形状で固定するモールド樹脂部９１と、一端側がアウターリード３１ｂに電気的に接続されると共に、他端側がモールド樹脂部９１の底面に露出して外部に電気的に接続される外部接続端子９２と、を備えている。この外部接続端子９２は、銅等の金属材料で断面コ形に形成されている。このように圧電振動子１をモールド樹脂部９１で固めることで、回路基板等に安定して取り付けることができるので、より使用し易く、使い易さが向上する。特に、圧電振動子１は高品質化及び低コスト化されているので、表面実装型振動子９０自体に関しても高品質化及び低コスト化を図ることができる。
【００８７】
次に、本発明に係る発振器の一実施形態について、図１９を参照しながら説明する。
本実施形態の発振器１００は、図１９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。
【００８８】
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２が振動する。この振動は、圧電振動片２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。
【００８９】
上述したように、本実施形態の発振器１００によれば、高品質化及び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自体も同様に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。
【００９０】
次に、本発明に係る電子機器の一実施形態について、図２０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。
【００９１】
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２０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。
【００９２】
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。
【００９３】
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２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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
上述したように、本実施形態の携帯情報機器１１０によれば、高品質化及び低コスト化された圧電振動子１を備えているので、携帯情報機器自体も同様に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。
【００９９】
次に、本発明に係る電波時計の一実施形態について、図２１を参照して説明する。
本実施形態の電波時計１３０は、図２１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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
上述したように、本実施形態の電波時計１３０によれば、高品質化及び低コスト化された圧電振動子１を備えているので、電波時計自体も同様に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。
【０１０４】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、上記した発振器、携帯情報機器及び電波時計においては、圧電振動子として、音叉型の圧電振動片２を有するシリンダパッケージタイプの圧電振動子１を用いたがこれに限らない。圧電振動子として厚み滑り振動子７０や、セラミックパッケージタイプの圧電振動子８０や、表面実装型振動子９０等を用いても構わない。
【０１０５】
また、フレーム部Ｓ１に形成される一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３の形状は、上記実施形態に示したものに限られず、連結部１１ａを通じて一対のマウント電極１５、１６に対してそれぞれ電気的に接続されるように形成されていれば構わない。例えば、図２２に示すように、一対の延出電極Ｓ２、Ｓ３がフレーム部Ｓ１上に、圧電板１１の幅方向Ｗと略直交する方向に並列に並ぶように形成されていても構わない。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明に係る第１実施形態の圧電振動子のケースの中身を見た図であって、圧電振動片を平面視した状態の図である。
【図２】図１に示す圧電振動片を上面から見た図である。
【図３】図１に示す圧電振動片を下面から見た図である。
【図４】図１に示す圧電振動子を製造する際のフローチャートである。
【図５】図４に示すフローチャートの続きである。
【図６】図１に示す圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、外形形成工程終了後のウエハの状態を示す図である。
【図７】図１に示す圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、ウエハの両面にエッチング保護膜を形成した状態を示す図である。
【図８】図７に示す状態から、エッチング保護膜を圧電振動片の圧電板の外形形状にパターニングした状態を示す図である。
【図９】図８に示す断面矢視Ａ−Ａ図である。
【図１０】図９に示す状態から、エッチング保護膜をマスクとしてウエハをエッチング加工した状態を示す図である。
【図１１】図１０に示す状態から、ウエハ上に電極膜及び重り金属膜を形成した状態を示す図であって、ウエハを上面の拡大図である。
【図１２】本発明に係る第２実施形態の圧電振動片の製造方法を説明するための一工程図であって、図１０に示す状態から、ウエハ上に電極膜及び重り金属膜を形成した状態のウエハの上面の拡大図である。
【図１３】本発明に係る第２実施形態の変形例であって、一方の延出電極の形状を圧電板の幅方向に狭めて形成した状態のウエハの上面の拡大図である。
【図１４】本発明に係る圧電振動片及び圧電振動子の他の例を示す図であって、厚み滑り振動する圧電振動片を有する圧電振動子の分解斜視図である。
【図１５】本発明に係る圧電振動子の他の例を示す図であって、セラミックパッケージタイプの圧電振動子の上面図である。
【図１６】図１５に示す断面矢視Ｂ−Ｂ図である。
【図１７】本発明に係る圧電振動子を有する表面実装型振動子を示す断面図である。
【図１８】図１７に示す圧電振動子と外部接続端子との取り付け関係を示す斜視図である。
【図１９】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２０】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２１】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２２】本発明の変形例を説明するための図であって、ウエハ上に電極膜及び重り金属膜を形成した状態のウエハの上面の拡大図である。
【図２３】従来の圧電振動片を上面から見た図である。
【図２４】従来の圧電振動片を下面から見た図である。
【図２５】図２３及び図２４に示す圧電振動片を製造する際の一工程を示す図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１、８０ 圧電振動子
２ 圧電振動片
１１、７２ 圧電板
１１ａ 連結部
１２、１３、７３ 励振電極
１４ 一対の励振電極
１５、１６ 一対のマウント電極
７０ 厚み滑り振動子（圧電振動子）
７１ 厚み滑り振動片（圧電振動片）
７５ マウント電極
９０ 表面実装型振動子（圧電振動子）
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
Ｓ ウエハ
Ｓ１ フレーム部
Ｓ２ 一方の延出電極
Ｓ３ 他方の延出電極
Ｓ４ 共通延出電極
Ｗ 圧電板の幅方向
Ｌ１ 一対のマウント電極の幅方向に沿った間隔
Ｌ２ 一対のマウント電極の幅方向に沿った全体の長さ
Ｌ３ 一対の延出電極の幅方向に沿った全体の長さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電板と、該圧電板の外表面上に形成され、所定の駆動電圧が印加されたときに圧電板を振動させる一対の励振電極と、圧電板の基端側に、圧電板の幅方向に沿って所定の間隔を空けて並列に並んだ状態で形成され、一対の励振電極にそれぞれ電気的に接続された一対のマウント電極と、を有する圧電振動片を、圧電材料からなるウエハを利用して一度に複数製造する方法であって、
前記ウエハをフォトリソ技術によってエッチングしてフレーム部を形成すると共に、該フレーム部に複数の前記圧電板が基端側をフレーム部に向けた状態で連結部を介して片持ち状に連結されるように形成する外形形成工程と、
前記ウエハに電極膜をパターニングして、前記複数の圧電板に対して前記一対の励振電極及び前記一対のマウント電極をそれぞれ形成すると共に、前記フレーム部上に、前記連結部を通じて前記一対のマウント電極に対してそれぞれ電気的に接続されるように一対の延出電極を複数形成する電極形成工程と、
前記一対の延出電極間に前記駆動電圧を印加して、前記圧電板を振動させながら圧電板の周波数を調整する周波数調整工程と、
前記連結部を切断して、複数の圧電板を小片化する切断工程と、
を備えることを特徴とする圧電振動片の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電振動片の製造方法において、
前記電極形成工程の際、前記一対の延出電極を、前記幅方向に沿って前記間隔を空けて並列に並んだ状態で形成すると共に、該幅方向に沿った全体の長さが同方向に沿った前記一対のマウント電極の全体の長さよりも長くなるように形成すること、
を特徴とする圧電振動片の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の圧電振動片の製造方法において、
前記電極形成工程の際、複数の一方の延出電極をそれぞれ電気的に接続して共通延出電極を形成すること、
を特徴とする圧電振動片の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の圧電振動片の製造方法において、
前記周波数調整工程の際、前記共通延出電極と複数の他方の延出電極との間に前記駆動電圧を印加して、前記圧電板を複数同時に振動させながら圧電板の周波数を調整すること、
を特徴とする圧電振動片の製造方法。
【請求項５】
連結部を介してウエハに片持ち状に連結された状態から、連結部が切断されることで製造された圧電振動片であって、
基端側が前記連結部に連結されていた圧電板と、
該圧電板の外表面上に形成され、所定の駆動電圧が印加されたときに圧電板を振動させる一対の励振電極と、
前記圧電板の基端側に、圧電板の幅方向に沿って所定の間隔を空けて並列に並んだ状態で形成され、前記一対の励振電極にそれぞれ電気的に接続された一対のマウント電極と、を備え、
前記一対のマウント電極は、それぞれが前記圧電板の基端側の縁端に接するように形成され、前記切断前の時点で前記連結部まで延出していたこと、
を特徴とする圧電振動片。
【請求項６】
圧電板と、該圧電板の外表面上に形成され、所定の駆動電圧が印加されたときに圧電板を振動させる一対の励振電極と、圧電板の基端側に、圧電板の幅方向に沿って所定の間隔を空けて並列に並んだ状態で形成され、一対の励振電極にそれぞれ電気的に接続された一対のマウント電極と、を有する圧電振動片が、複数連結されたウエハであって、
前記圧電板が、基端側を向けた状態で、連結部を介して片持ち状に連結されたフレーム部と、
前記フレーム部上に、前記連結部を通じて前記一対のマウント電極に対してそれぞれ電気的に接続されるように形成された複数の一対の延出電極と、
を備えることを特徴とするウエハ。
【請求項７】
請求項６に記載のウエハにおいて、
前記一対の延出電極は、前記幅方向に沿って前記間隔を空けて並列に並んだ状態で形成すると共に、該幅方向に沿った全体の長さが同方向に沿った前記一対のマウント電極の全体の長さよりも長くなるように形成されていること、
を特徴とするウエハ。
【請求項８】
請求項６又は７に記載のウエハにおいて、
複数の一方の延出電極をそれぞれ電気的に接続して形成された共通延出電極を備えること、
を特徴とするウエハ。
【請求項９】
請求項５に記載の圧電振動片を有することを特徴とする圧電振動子。
【請求項１０】
請求項９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１１】
請求項９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１２】
請求項９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】
圧電板と、該圧電板の外表面上に形成され、所定の駆動電圧が印加されたときに圧電板を振動させる一対の励振電極と、圧電板の基端側に、圧電板の幅方向に沿って所定の間隔を空けて並列に並んだ状態で形成され、一対の励振電極にそれぞれ電気的に接続された一対のマウント電極と、を有する圧電振動片を、圧電材料からなるウエハを利用して一度に複数製造する方法であって、
前記ウエハをフォトリソ技術によってエッチングしてフレーム部を形成すると共に、該フレーム部に複数の前記圧電板が基端側をフレーム部に向けた状態で連結部を介して片持ち状に連結されるように形成する外形形成工程と、
前記ウエハに電極膜をパターニングして、前記複数の圧電板に対して前記一対の励振電極及び前記一対のマウント電極をそれぞれ形成すると共に、前記フレーム部上に、前記連結部を通じて前記一対のマウント電極に対してそれぞれ電気的に接続されるように一対の延出電極を複数形成する電極形成工程と、
前記一対の延出電極間に前記駆動電圧を印加して、前記圧電板を振動させながら圧電板の周波数を調整する周波数調整工程と、
前記連結部を切断して、複数の圧電板を小片化する切断工程と、
を備えることを特徴とする圧電振動片の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電振動片の製造方法において、
前記電極形成工程の際、前記一対の延出電極を、前記幅方向に沿って前記間隔を空けて並列に並んだ状態で形成すると共に、該幅方向に沿った全体の長さが同方向に沿った前記一対のマウント電極の全体の長さよりも長くなるように形成すること、
を特徴とする圧電振動片の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の圧電振動片の製造方法において、
前記電極形成工程の際、複数の一方の延出電極をそれぞれ電気的に接続して共通延出電極を形成すること、
を特徴とする圧電振動片の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の圧電振動片の製造方法において、
前記周波数調整工程の際、前記共通延出電極と複数の他方の延出電極との間に前記駆動電圧を印加して、前記圧電板を複数同時に振動させながら圧電板の周波数を調整すること、
を特徴とする圧電振動片の製造方法。
【請求項５】
連結部を介してウエハに片持ち状に連結された状態から、連結部が切断されることで製造された圧電振動片であって、
基端側が前記連結部に連結されていた圧電板と、
該圧電板の外表面上に形成され、所定の駆動電圧が印加されたときに圧電板を振動させる一対の励振電極と、
前記圧電板の基端側に、圧電板の幅方向に沿って所定の間隔を空けて並列に並んだ状態で形成され、前記一対の励振電極にそれぞれ電気的に接続された一対のマウント電極と、を備え、
前記一対のマウント電極は、それぞれが前記圧電板の基端側の縁端に接するように形成され、前記切断前の時点で前記連結部まで延出していたこと、
を特徴とする圧電振動片。
【請求項６】
圧電板と、該圧電板の外表面上に形成され、所定の駆動電圧が印加されたときに圧電板を振動させる一対の励振電極と、圧電板の基端側に、圧電板の幅方向に沿って所定の間隔を空けて並列に並んだ状態で形成され、一対の励振電極にそれぞれ電気的に接続された一対のマウント電極と、を有する圧電振動片が、複数連結されたウエハであって、
前記圧電板が、基端側を向けた状態で、連結部を介して片持ち状に連結されたフレーム部と、
前記フレーム部上に、前記連結部を通じて前記一対のマウント電極に対してそれぞれ電気的に接続されるように形成された複数の一対の延出電極と、
を備えることを特徴とするウエハ。
【請求項７】
請求項６に記載のウエハにおいて、
前記一対の延出電極は、前記幅方向に沿って前記間隔を空けて並列に並んだ状態で形成すると共に、該幅方向に沿った全体の長さが同方向に沿った前記一対のマウント電極の全体の長さよりも長くなるように形成されていること、
を特徴とするウエハ。
【請求項８】
請求項６又は７に記載のウエハにおいて、
複数の一方の延出電極をそれぞれ電気的に接続して形成された共通延出電極を備えること、
を特徴とするウエハ。
【請求項９】
請求項５に記載の圧電振動片を有することを特徴とする圧電振動子。
【請求項１０】
請求項９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１１】
請求項９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１２】
請求項９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２００９−１９４６３０（Ｐ２００９−１９４６３０Ａ）
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３０６９（Ｐ２００８−３３０６９）
【出願日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【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８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【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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