压电振动器的制造方法、压电振动器、振荡器、电子设备及电波钟的制作方法

专利名称：压电振动器的制造方法、压电振动器、振荡器、电子设备及电波钟的制作方法
技术领域：
本发明涉及在接合的两块基板之间形成的空腔内密封了压电振动片的表面安装 型(SMD)压电振动器、制造该压电振动器的压电振动器的制造方法、具有压电振动器的振 荡器、电子设备及电波钟。
背景技术：
近年来，在便携电话或便携信息终端设备上，采用利用了水晶等作为时刻源或控 制信号等的定时源、参考信号源等的压电振动器。已知多种多样的这种压电振动器，但作为 其中之一，众所周知表面安装型压电振动器。作为这种压电振动器，已知一般以由基底基板 和盖基板上下夹持形成有压电振动片的压电基板的方式进行接合的3层构造型。这时，压 电振动器收容于在基底基板和盖基板之间形成的空腔(密闭室)内。此外，在近年，不仅开 发了上述的3层构造型，而且还开发了 2层构造型。这种类型的压电振动器由于基底基板和盖基板直接接合而成为2层构造，在两基 板之间形成的空腔内收容有压电振动片。该2层构造型的压电振动器与3层构造的压电振 动器相比在可实现薄型化等的方面优越，因而适于使用。作为这种2层构造型的压电振动 器之一，众所周知利用形成为贯通基底基板的导电构件，使压电振动片与形成于基底基板 的外部电极导通的压电振动器(例如，参照专利文献1及专利文献2)。如图24及图25所示，该压电振动器200包括通过接合膜207来互相阳极接合的 基底基板201及盖基板202 ；以及密封于在两基板201、202之间形成的空腔C内的压电振 动片203。压电振动片203例如为音叉型振动片，在空腔C内通过导电粘合剂E来装配于基 底基板201的上表面。基底基板201及盖基板202是例如用陶瓷或玻璃等构成的绝缘基板。在两基板 201、202中的基底基板201，形成有贯通该基板201的贯通孔204。并且，在该贯通孔204内 以堵塞贯通孔204的方式埋入有导电构件205。该导电构件205与形成在基底基板201的 下表面的外部电极206电连接，并且与装配于空腔C内的压电振动片203电连接。专利文献1 日本特开2002-124845号公报专利文献2 日本特开2006-279872号公报

发明内容
可是，在上述的2层构造型的压电振动器中，导电构件205承担这样的两大作用 堵塞贯通孔204而维持空腔C内的气密，并使压电振动片203与外部电极206导通。特别 是，在与贯通孔204的密合不充分时，有可能会影响空腔C内的气密，此外，在与导电粘合剂 E或外部电极206的接触不充分时，会导致压电振动片203的动作不良。因而，为了消除这 种不良情况，也需要在与贯通孔204的内表面牢固地密合的状态下完全堵塞该贯通孔204， 并且在表面没有凹部等的状态下形成导电构件205。
但是，在专利文献1及专利文献2中，虽然记载了用导电膏(Ag膏或Au-Sn膏等) 形成导电构件205的特征，但几乎没有记载实际上如何形成等的具体的制造方法。一般在使用导电膏时，需要烧结而固化。即，需要在贯通孔204内埋入导电膏后， 进行烧结而固化。可是，一旦进行烧结，导电膏所包含的有机物就会被蒸发而消失，因此通 常，烧结后的体积会比烧结前减少(例如，在导电膏使用Ag膏的情况下，体积会大致减少 20%左右)。因此，即使利用导电膏形成导电构件205，也有可能会在表面发生凹部，或者在 严重的情况下可能会在中心开个贯通孔。其结果是，可能会影响空腔C内的气密，或者可能会影响压电振动片203与外部电 极206的导通性。此外，一般在导电膏中，如图26所示，包含多个形成为球形状的金属微粒210，这 些多个金属微粒210彼此接触，由此确保电导通性。此外，在金属微粒210由Ag形成时称 为Ag膏。然而，由于传统的金属微粒210为球形，即便各金属微粒210彼此完全接触，也是 点接触。因而，在金属微粒210仅仅稍微偏移的情况下，就会简单地成为绝缘状态。因而， 即使通过烧结传统的导电膏来使之固化而形成导电构件205，也难以得到稳定的导通性。本发明考虑上述的状况构思而成，其目的在于提供确实维持空腔内的气密并确保 了压电振动片与外部电极的稳定的导通性的高质量的2层构造式表面安装型的压电振动
ο此外，提供一次有效率地制造该压电振动器的压电振动器的制造方法、具有压电 振动器的振荡器、电子设备及电波钟。本发明为了解决上述课题而提供以下方案。本发明的压电振动器，其特征在于，包括基底基板，该基底基板的两面被研磨加 工；盖基板，该盖基板形成有空腔用的凹部，并且以使该凹部与所述基底基板对置的状态接 合至该基底基板；压电振动片，在收容于利用所述凹部而在所述基底基板与所述盖基板之 间形成的空腔内的状态下，接合至基底基板的上表面；一对外部电极，形成在所述基底基板 的下表面；一对贯通电极，以贯通所述基底基板的方式形成，维持所述空腔内的气密，并且 对所述一对外部电极分别电连接；以及迂回电极，形成在所述基底基板的上表面，对于接合 的所述压电振动片分别电连接所述一对贯通电极，所述贯通电极通过固化膏来形成，该膏 包含形成为非球形形状的多个金属微粒。此外，本发明的压电振动器的制造方法，利用基底基板用圆片(wafer)和盖基板 用圆片，一次性制造多个在互相接合的基底基板与盖基板之间形成的空腔内密封了压电振 动片的压电振动器，其特征在于，包括凹部形成工序，在所述盖基板用圆片形成多个在叠 合两圆片时形成所述空腔的空腔用的凹部；贯通电极形成工序，利用包含多个非球形形状 的金属微粒的膏，在所述基底基板用圆片形成多个贯通该圆片的一对贯通电极；迂回电极 形成工序，在所述基底基板用圆片的上表面形成多个对所述一对贯通电极分别电连接的迂 回电极；装配工序，通过所述迂回电极将多个所述压电振动片接合至所述基底基板用圆片 的上表面；叠合工序，叠合所述基底基板用圆片与所述盖基板用圆片，将压电振动片收容于 由所述凹部和两圆片包围的所述空腔内；接合工序，接合所述基底基板用圆片与所述盖基 板用圆片，将所述压电振动片密封于所述空腔内；外部电极形成工序，在所述基底基板用圆片的下表面形成多个分别对所述一对贯通电极电连接的一对外部电极；以及切断工序，切 断所接合的所述两圆片，小片化为多个所述压电振动器，所述贯通电极形成工序包括保持 孔形成工序，形成多个在所述基底基板用圆片保持所述膏的一对保持孔；填充工序，向这些 多个保持孔内埋入所述膏而堵塞该保持孔；烧结工序，将埋入的膏在规定温度烧结而加以 固化；以及研磨工序，在烧结后将基底基板用圆片的两面分别仅研磨规定厚度。在本发明的压电振动器及压电振动器的制造方法中，首先进行在盖基板用圆片形 成多个空腔用的凹部的凹部形成工序。这些凹部是在后面叠合两圆片时成为空腔的凹部。此外，与上述工序同时或在上述工序前后的定时，进行对基底基板用圆片形成多 个一对贯通电极的贯通电极形成工序。这时，以在后面叠合两圆片时收容于形成在盖基板 用圆片的凹部内的方式形成多个一对贯通电极。对该贯通电极形成工序进行详细说明，则首先进行在基底基板用圆片形成多个保 持膏的一对保持孔的保持孔形成工序。此外，作为保持孔，也可以为例如贯通基底基板用圆 片的贯通孔，也可以为只是凹陷的有底状的凹部。接着，进行向这些多个保持孔内无间隙地埋入包含多个金属微粒的膏而堵塞该保 持孔的填充工序。这时，使用包含形成为非球形(例如，细长的纤维状或剖面星形状)的金 属微粒的膏。接着，进行在规定温度下将填充的膏烧结而固化的烧结工序。由此，成为使膏牢固 地固接至保持孔的内表面的状态。然后，固化的膏在进行烧结时会使膏内的有机物蒸发，因 此体积会比填充工序时减少。因此在膏的表面不管怎样都会产生凹部。因此，在烧结后，进行将基底基板用圆片的两面分别只研磨规定厚度的研磨工序。 通过进行该工序，也能同时研磨因烧结而固化的膏，因此能够删除凹陷的部分的周围。艮口， 能使固化后的膏的表面平坦。因而，基底基板用圆片的表面和贯通电极的表面成为大致呈 一面的状态。通过进行该研磨工序，结束贯通电极形成工序。此外，膏所包含的多个金属微 粒互相接触，由此确保贯通电极的电导通性。接着，进行迂回电极形成工序，即在基底基板用圆片的上表面对导电材料进行构 图，形成多个对各一对贯通电极分别电连接的迂回电极。这时，迂回电极形成为在后面叠合 两圆片时，收容于形成在盖基板用圆片的凹部内。特别是贯通电极如上述那样在表面没有凹部且相对基底基板用圆片的上表面成 为大致呈一面的状态。因此，在基底基板用圆片的上表面构图的迂回电极，以在其间不发生 间隙等而对贯通电极密合的状态接触。由此，能够使迂回电极和贯通电极确实导通。接着，进行将多个压电振动片分别通过迂回电极接合至基底基板用圆片的上表面 的装配工序。由此，接合的各压电振动片成为经由迂回电极而对一对贯通电极导通的状态。 在装配结束后，进行叠合基底基板用圆片和盖基板用圆片的叠合工序。由此，接合的多个压 电振动片成为收容于由凹部和两圆片包围的空腔内的状态。接着，进行接合已叠合的两圆片的接合工序。由此，两圆片牢固地密合，因此能够 将压电振动片密封于空腔内。这时，形成在基底基板用圆片的保持孔，已经被贯通电极堵 塞，因此空腔内的气密不会受损失。特别是，构成贯通电极的膏牢固地密合于保持孔的内表 面，因此能可靠地维持空腔内的气密。接着，进行外部电极形成工序，即在基底基板用圆片的下表面对导电材料进行构图，形成多个分别与各贯通电极电连接的一对外部电极。这时也与形成迂回电极时同样，贯 通电极相对于基底基板用圆片的下表面成为大致呈一面的状态，因此已构图的外部电极， 以在其间不发生间隙等而对贯通电极密合的状态接触。由此，能够使外部电极和贯通电极 确实导通。通过该工序，利用外部电极而能够使密封于空腔内的压电振动片动作。最后，进行将已接合的基底基板用圆片及盖基板用圆片切断而小片化为多个压电 振动器的切断工序。其结果是，能够一次性制造多个在互相接合的基底基板与盖基板之间形成的空腔 内密封了压电振动片的2层构造式表面安装型的压电振动器。特别是，由于能以在表面没有凹部且对基底基板大致呈一面的状态形成贯通电 极，能够使该贯通电极确实对迂回电极及外部电极密合。其结果是，能够确保压电振动片与 外部电极的稳定的导通性，并能提高动作性能的可靠度而谋求高质量化。此外，也能可靠地 维持空腔内的气密，因此在这一点上也能谋求高质量化。进而，能够通过利用膏的简单的方 法来形成贯通电极，因此能够简化工序。而且，由于膏所包含的金属微粒形成为非球形状，在互相接触时，不像以往那样成 为点接触，而容易成为线接触。因而，能够稳定贯通电极的电导通性。此外，本发明的压电振动器的特征在于，在上述本发明的压电振动器中，所述基底 基板及所述盖基板通过以包围所述凹部的周围的方式形成在两基板之间的接合膜来阳极接合。此外，本发明的压电振动器的制造方法的特征在于，在上述本发明的压电振动器 的制造方法中，在所述装配工序前，具备接合膜形成工序，以在基底基板用圆片的上表面形 成当叠合所述基底基板用圆片与所述盖基板用圆片时包围所述凹部的周围的接合膜，在进 行所述接合工序时，通过所述接合膜来将所述两圆片阳极接合。在本发明的压电振动器及压电振动器的制造方法中，由于能够通过接合膜来阳极 接合基底基板用圆片与盖基板用圆片，能将两圆片更加牢固地接合而提高空腔内的气密 性。因而，能使压电振动片更加高精度地振动，并能谋求进一步的高质量化。此外，本发明的压电振动器的特征在于，在上述本发明的压电振动器中，所述压电 振动片通过导电性的凸点(bump)来凸点接合。此外，本发明的压电振动器的制造方法的特征在于，在上述本发明的压电振动器 的制造方法中，在进行所述装配工序时，利用导电性的凸点来将所述压电振动片凸点接合。在本发明的压电振动器及压电振动器的制造方法中，由于将压电振动片凸点接 合，能使压电振动片从基底基板的上表面仅浮上凸点的厚度。因此，能自然确保压电振动片 的振动所需的最低限的振动间隙。因而，进一步提高压电振动器的动作性能的可靠度。此外，本发明的压电振动器的制造方法的特征在于，在上述本发明的压电振动器 的制造方法中，在进行所述填充工序时，对所述膏进行了去泡处理后，将该膏埋入所述保持 孔内。在本发明的压电振动器的制造方法中，由于事先对膏进行去泡处理，能够填充尽 量不包含气泡等的膏。因而，即使进行了烧结工序，也能尽量抑制膏的体积减少。因而，能 减少其后进行的研磨工序时的研磨量，并能削减该工序所花的时间，能够更加有效率地制 造压电振动器。
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此外，本发明的振荡器，其特征在于将上述本发明的压电振动器作为振子电连接 至集成电路。此外，本发明的电子设备，其特征在于使上述本发明的压电振动器电连接至计时 部。此外，本发明的电波钟，其特征在于使上述本发明的的压电振动器电连接至滤波 部。在本发明的振荡器、电子设备及电波钟中，由于具备空腔内确实气密且提高动作 的可靠度的高质量的压电振动器，同样能提高动作的可靠度而谋求高质量化。(发明效果)依据本发明的压电振动器，能够做成能可靠地维持空腔内的气密并确保压电振动 片和外部电极的稳定的导通性的高质量的2层构造式表面安装型的压电振动器。此外，依据本发明的压电振动器的制造方法，能够一次性有效率地制造上述的压 电振动器，并能谋求低成本化。此外，依据本发明的振荡器、电子设备及电波钟，由于具备上述的压电振动器，同 样能提高动作的可靠度而谋求高质量化。


图1是表示本发明压电振动器的一个实施方式的外观斜视图。图2是图1所示的压电振动器的内部结构图，是拆下盖基板的状态下俯视压电振 动片的图。图3是沿着图2所示的A-A线的压电振动器的剖视图。图4是图1所示的压电振动器的分解斜视图。图5是构成图1所示的压电振动器的压电振动片的俯视图。图6是图5所示的压电振动片的仰视图。图7是沿图5所示的剖面箭头B-B的图。图8是图3所示的贯通电极的放大图，是表示包含多个金属微粒的膏的图。图9是表示制造图1所示的压电振动器时的流程的流程图。图10是表示沿着图9所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图，是表示在 成为盖基板的本源的盖基板用圆片形成多个凹部的状态的图。图11是表示沿着图9所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图，是表示在 成为基底基板的本源的基底基板用圆片形成一对贯通孔的状态的图。图12是从基底基板用圆片的剖面观看图11所示的状态的图。图13是表示沿着图9所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图，是表示在 图12所示的状态之后向贯通孔内填充膏的状态的图。图14是表示沿着图9所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图，是表示在 图13所示的状态之后将膏烧结而固化并形成贯通电极的状态的图。图15是表示沿着图9所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图，是表示在 图14所示的状态之后研磨基底基板用圆片的两面的状态的图。图16是表示沿着图9所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图，是表示在图15所示的状态之后，消除了凹部并对基底基板用圆片的表面成为一面的贯通电极的图。图17是表示沿着图9所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图，是表示在 图16所示的状态之后，在基底基板用圆片的上表面构图了接合膜及迂回电极的状态的图。图18是图17所示的状态的基底基板用圆片的整体图。图19是表示沿着图9所示的流程图制造压电振动器时的一个工序的图，是在空腔 内收容压电振动片的状态下阳极接合基底基板用圆片和盖基板用圆片的圆片体的分解斜 视图。图20是表示本发明的振荡器的一个实施方式的结构图。图21是表示本发明的电子设备的一个实施方式的结构图。图22是表示本发明的电波钟的一个实施方式的结构图。图23是表示图8所示的金属微粒的变形例的图，(a)表示形成为长方形的金属微 粒；(b)表示形成为波形状的金属微粒；(c)表示形成为剖面星形的金属微粒；(d)表示形 成为剖面十字形的微粒。图24是传统压电振动器的内部结构图，是在拆下盖基板的状态下俯视压电振动 片的图。图25是图24所示的压电振动器的剖视图。图26是传统导电膏的放大图。附图标记说明B...凸点；C...空腔；P...膏；Pl...金属微粒；1...压电振动器；2...基底基
板；3...盖基板；3a...空腔用的凹部；4...压电振动片；30、31...贯通孔(保持孔)； 35. · ·接合膜；36,37. · ·迂回电极；38,39. · ·外部电极；40. · ·基底基板用圆片；50. · ·盖基 板用圆片；100...振荡器；101...振荡器的集成电路；110...便携信息设备(电子设备)； 113...电子设备的计时部；130...电波钟；131...电波钟的滤波部。
具体实施例方式以下，参照图1至图19，对本发明的一个实施方式进行说明。如图1至图4所示，本实施方式的压电振动器1，形成为由基底基板2和盖基板3 层叠为2层的箱状，是在内部的空腔C内收容了压电振动片4的表面安装型压电振动器1。此外，在图4中为了方便图示而省略了后面描述的激振电极15、引出电极19、20、 装配电极16、17及重锤金属膜21的图示。如图5至图7所示，压电振动片4是由水晶、钽酸锂或铌酸锂等的压电材料形成的 音叉型振动片，在被施加规定电压时振动。该压电振动片4具有平行配置的一对振动腕部10、11 ；将该一对振动腕部10、11 的基端侧固定成一体的基部12 ；形成在一对振动腕部10、11的外表面上并使一对振动腕部 IOUl振动的由第一激振电极13和第二激振电极14构成的激振电极15 ；以及与第一激振 电极13及第二激振电极14电连接的装配电极16、17。此外，本实施方式的压电振动片4具备在一对振动腕部10、11的两主表面上沿着 该振动腕部10、11的长边方向分别形成的沟部18。该沟部18从振动腕部10、11的基端一 侧形成至大致中间附近。
由第一激振电极13和第二激振电极14构成的激振电极15是使一对振动腕部10、 11以规定的谐振频率在彼此接近或分离的方向上振动的电极，在一对振动腕部10、11的外 表面，以分别电性切断的状态构图而形成。具体而言，如图7所示，第一激振电极13主要形 成在一个振动腕部10的沟部18上和另一振动腕部11的两侧面上，第二激振电极14主要 形成在一个振动腕部10的两侧面上和另一振动腕部11的沟部18上。此外，第一激振电极13及第二激振电极14，如图5及图6所示，在基部12的两主 表面上，分别经由引出电极19、20电连接至装配电极16、17。再者压电振动片4成为经由该 装配电极16、17被施加电压。此外，上述的激振电极15、装配电极16、17及引出电极19、20，通过覆盖例如铬 (Cr)、镍(Ni)、铝(Al)或钛(Ti)等的导电膜来形成。此外，在一对振动腕部10、11的前端覆盖了用于进行调整(频率调整)的重锤金 属膜21，以使本身的振动状态在规定频率的范围内振动。再者，该重锤金属膜21分为在粗 调频率时使用的粗调膜21a和在微调时使用的微调膜21b。利用该粗调膜21a及微调膜21b 进行频率调整，从而能够将一对振动腕部10、11的频率收缩在器件的标称频率范围内。这样构成的压电振动片4，如图3及图4所示，利用金等的凸点B，凸点接合至基底 基板2的上表面。更具体地说，以在基底基板2的上表面构图的后面描述的迂回电极36、37 上形成的2个凸点B上分别接触的状态凸点接合一对装配电极16、17。由此，压电振动片4 以从基底基板2的上表面浮置的状态被支撑，并且成为分别电连接有装配电极16、17和迂 回电极36、37的状态。上述盖基板3是用玻璃材料例如碱石灰玻璃构成的透明绝缘基板，如图1、图3及 图4所示，形成为板状。并且，在接合基底基板2的接合面一侧，形成有收容压电振动片4 的矩形状的凹部3a。该凹部3a是叠合两基板2、3时成为收容压电振动片4的空腔C的空 腔用的凹部3a。再者，盖基板3以使该凹部3a与基底基板2 —侧对置的状态对该基底基板 2阳极接合。上述基底基板2是用与盖基板3相同的玻璃材料例如碱石灰玻璃构成的透明绝缘 基板，如图1至图4所示，可对盖基板3叠合的大小形成为板状。该基底基板2形成有后面描述的保持膏P的一对保持孔30、31。在本实施方式中， 作为保持孔30、31的一例，举例说明贯通基底基板2的贯通孔。因而，以下将一对保持孔 30,31称为一对贯通孔30、31并加以说明。该一对贯通孔30、31形成为收容于空腔C内。更详细地说，本实施方式的贯通孔 30,31中，一个贯通孔30形成在所装配的压电振动片4的基部12 —侧的位置，另一贯通孔 31形成在振动腕部10、11的前端侧的位置。此外，在本实施方式中，举例说明了朝着基底基 板2的下表面，直径逐渐缩小的剖面锥(taper)状的贯通孔，但并不限于此，笔直地贯通基 底基板2的贯通孔也可。再者，在该一对贯通孔30、31形成有以埋入该贯通孔30、31的方式形成的一对贯 通电极32、33。这些贯通电极32、33如图8所示，通过包含多个金属微粒Pl的膏P的固化 而形成，完全堵塞贯通孔30、31而维持空腔C内的气密，并且承担使后面描述的外部电极 38,39与迂回电极36、37导通的作用。此外，贯通电极32、33通过使膏P所包含的多个金属微粒Pl彼此接触来确保电导
10通性。此外，该金属微粒Pl用铜等来形成为细长的纤维状(非球形形状)。在基底基板2的上表面侧(接合盖基板3的接合面一侧)，如图1至图4所示，利 用导电材料(例如，铝)构图阳极接合用的接合膜35和一对迂回电极36、37。其中接合膜 35以包围形成在盖基板3的凹部3a的周围的方式沿着基底基板2的周边而形成。此外，一对迂回电极36、37构图成为使一对贯通电极32、33中的一个贯通电极32 与压电振动片4的一个装配电极16电连接，并且使另一贯通电极33与压电振动片4的另 一装配电极17电连接。更详细地说，一个迂回电极36形成在一个贯通电极32的正上方， 以使该迂回电极36位于压电振动片4的基部12的正下方。此外，另一迂回电极37形成为 从邻接于一个迂回电极36的位置沿着振动腕部10、11迂回到该振动腕部10、11的前端侧 后，位于另一贯通电极33的正上方。并且，在该一对迂回电极36、37上分别形成有凸点B，利用该凸点B装配压电振动 片4。由此，压电振动片4的一个装配电极16经由一个迂回电极36与一个贯通电极32导 通，另一装配电极17经由另一迂回电极37与另一贯通电极33导通。此外，在基底基板2的下表面，如图1、图3及图4所示，形成有与一对贯通电极32、 33分别电连接的外部电极38、39。即，一个外部电极38经由一个贯通电极32及一个迂回 电极36电连接至压电振动片4的第一激振电极13。此外，另一外部电极39经由另一贯通 电极33及另一迂回电极37电连接至压电振动片4的第二激振电极14。在使这样构成的压电振动器1动作时，对形成在基底基板2的外部电极38、39施 加规定的驱动电压。由此，能够使电流在压电振动片4的由第一激振电极13及第二激振电 极14构成的激振电极15中流过，并能使一对振动腕部10、11以规定频率沿着接近/分离 的方向振动。再者，利用该一对振动腕部10、11的振动，能够用作时刻源、控制信号的定时 源或参考信号源等。接着，参照图9所示的流程图，对利用基底基板用圆片40和盖基板用圆片50 —次 性制造多个上述压电振动器1的制造方法进行说明。最先，进行压电振动片制作工序，制作图5至图7所示的压电振动片4(S10)。具体 而言，首先将未加工的朗伯(Lambert)水晶以规定角度切片而做成一定厚度的圆片。接着， 磨擦该圆片而进行粗加工后，通过蚀刻来除去加工变质层，其后进行抛光(polish)等的镜 面研磨加工，做成规定厚度的圆片。接着，对圆片进行清洗等的适当的处理后，利用光刻技 术，以压电振动片4的外形形状对该圆片进行构图，并且进行金属膜的成膜及构图，形成激 振电极15、引出电极19、20、装配电极16、17及重锤金属膜21。由此，能够制作出多个压电 振动片4。此外，在制作出压电振动片4后，进行谐振频率的粗调。这是通过对重锤金属膜21 的粗调膜21a照射激光使一部分蒸发，从而改变重量来进行的。此外，更加高精度地调整谐 振频率的微调是在装配后进行的。对此，将在后面进行说明。接着，进行将后面成为盖基板3的盖基板用圆片50制作到刚要进行阳极接合之前 的状态的第一圆片制作工序(S20)。首先，将碱石灰玻璃研磨加工至规定厚度并加以清洗 后，如图10所示，形成通过蚀刻等来除去了最表面的加工变质层的圆板状的盖基板用圆片 50(S21)。接着，进行凹部形成工序(S22)，即通过蚀刻等来在盖基板用圆片50的接合面沿 行列方向形成多个空腔用的凹部3a。在该时刻，结束第一圆片制作工序。
接着，与上述工序同时或者在上述工序前后的定时，进行将后面成为基底基板2 的基底基板用圆片40制作到刚要进行阳极接合之前的状态的第二圆片制作工序(S30)。首 先，将碱石灰玻璃研磨加工至规定厚度并加以清洗后，形成经蚀刻等而除去了最表面的加 工变质层的圆板状的基底基板用圆片40(S31)。接着，进行对基底基板用圆片40形成多个 一对贯通电极32、33的贯通电极形成工序(S32)。在此，对该贯通电极形成工序进行详细说 明。首先，如图11所示，进行对基底基板用圆片40形成多个保持膏P的一对保持孔， 即，贯通基底基板用圆片40的一对贯通孔30、31的保持孔形成工序(S33)。此外，图11所 示的虚线M示出在后面进行的切断工序中切断的切断线。在进行该工序时，例如用喷砂法 从基底基板用圆片40的上表面一侧开始进行。由此，如图12所示，能够形成朝着基底基板 用圆片40的下表面，直径逐渐缩小的剖面锥状的贯通孔30、31。此外，以在后面叠合两圆 片40、50时收容于形成在盖基板用圆片50的凹部3a内的方式形成多个一对贯通孔30、31。 而且，形成为使一个贯通孔30位于压电振动片4的基部12 —侧，并使另一贯通孔31位于 振动腕部10、11的前端侧。接着，如图13所示，进行填充工序(S34)，即在这些多个贯通孔30、31内无间隙地 埋入包含形成为非球形形状的金属微粒Pl的膏P而堵塞该贯通孔30、31。此外，在图13至 图16中，省略了金属微粒Pl的图示。接着，进行将填充的膏P在规定温度下烧结而固化的烧结工序(S35)。由此，成为 膏P牢固地固接到贯通孔30、31的内表面的状态。可是，固化的膏P由于在烧结时会蒸发 未图示的膏P内的有机物，因而，所以如图14所示，体积会比填充工序时减少。因此，在膏 P的表面，不管怎样都会产生凹部。于是，在烧结后，如图15所示，进行将基底基板用圆片40的两面分别只研磨规定 厚度的研磨工序(S36)。通过进行该工序，也能同时研磨因烧结而固化的膏P的两面，因此 能够删除凹陷的部分的周围。即，能够使膏P的表面平坦。因而，如图16所示，能使基底基板用圆片40的表面与贯通电极32、33的表面成为 大致呈一面的状态。通过进行该研磨工序，结束贯通电极形成工序。接着，如图17及图18所示，进行在基底基板用圆片40的上表面构图导电材料而 形成接合膜35的接合膜形成工序(S37)，并且进行形成多个与各一对贯通电极32、33分别 电连接的迂回电极36、37的迂回电极形成工序(S38)。此外，图17及图18所示的虚线M示 出在后面进行的切断工序中切断的切断线。特别是，如上所述，贯通电极32、33成为在表面没有凹部且相对于基底基板用圆 片40的上表面大致呈一面的状态。因此，在基底基板用圆片40的上表面构图的迂回电极 36,37以在其间不发生间隙等而对贯通电极32、33密合的状态接触。由此，能够使一个迂回 电极36与一个贯通电极32确实导通，并能使另一迂回电极37与另一贯通电极33确实导 通。在该时刻结束第二圆片制作工序。可是，在图9中，设工序顺序为接合膜形成工序(S37)之后进行迂回电极形成工序 (S38)，但与此相反地，在进行迂回电极形成工序(S38)之后进行接合膜形成工序(S37)也 可，此外将两工序同时进行也可。不管是何种工序顺序，都能得到相同的作用效果。因而， 根据需要适宜变更工序顺序也可。
接着，进行将制作的多个压电振动片4分别经由迂回电极36、37接合至基底基板 用圆片40的上表面的装配工序(S40)。首先在一对迂回电极36、37上分别形成金等的凸点 B。然后，将压电振动片4的基部12承载于凸点B上后，一边将凸点B加热至规定温度一边 将压电振动片4按压在凸点B。由此，压电振动片4被机械支撑于凸点B，并且装配电极16、 17和迂回电极36、37成为电连接的状态。因而，在该时刻压电振动片4的一对激振电极15 成为分别对一对贯通电极32、33导通的状态。特别是，压电振动片4被凸点接合，因此以从基底基板用圆片40的上表面浮置的 状态被支撑。在压电振动片4的装配结束后，进行将盖基板用圆片50对基底基板用圆片40叠 合的叠合工序(S50)。具体而言，以未图示的基准标记等为标志，将两圆片40、50对准到正 确的位置。由此，所装配的压电振动片4成为被收容于由形成在基底基板用圆片40的凹部 3a和两圆片40、50包围的空腔C内的状态。在叠合工序后，进行将叠合后的两块圆片40、50置于未图示的阳极接合装置，并 在规定温度气氛下施加规定电压而阳极接合的接合工序(S60)。具体而言，对接合膜35和 盖基板用圆片50之间施加规定电压。这样，在接合膜35与盖基板用圆片50的界面发生电 化学反应，使两者分别牢固密合而阳极接合。从而，能够将压电振动片4密封于空腔C内， 并能得到基底基板用圆片40和盖基板用圆片50接合的图19所示的圆片体60。再者，图 19中，为了方便观看图面，图示了分解圆片体60的状态，并从基底基板用圆片40省略了接 合膜35的图示。此外，图19所示的虚线M示出在后面进行的切断工序中切断的切断线。可是，在进行阳极接合时，形成在基底基板用圆片40的贯通孔30、31被贯通电极 32,33完全堵塞，因此空腔C内的气密不会通过贯通孔30、31而受损失。特别是，构成贯通 电极32、33的膏P牢固地密合到贯通孔30、31的内表面，因此能确实地维持空腔C内的气
滋
Γ t [ O并且，在结束上述的阳极接合后，进行外部电极形成工序(S70)，即在基底基板用 圆片40的下表面对导电材料进行构图，形成多个分别与一对贯通电极32、33电连接的一对 外部电极38、39。通过该工序，能够利用外部电极38、39使密封于空腔C内的压电振动片4动作。特别是，在进行该工序时也与形成迂回电极36、37时同样，贯通电极32、33相对于 基底基板用圆片40的下表面大致呈一面的状态，因此构图的外部电极38、39以不会在其间 发生间隙等而对贯通电极32、33密合的状态接触。由此，能使外部电极38、39和贯通电极 32,33确实导通。接着，在圆片体60的状态下，进行微调密封于空腔C内的各个压电振动器1的频 率而使之落入规定范围内的微调工序(S80)。具体说明，则对形成在基底基板用圆片40的 下表面的一对外部电极38、39施加电压而使压电振动片4振动。然后，一边测量频率一边 从外部通过盖基板用圆片50而照射激光，使重锤金属膜21的微调膜21b蒸发。由此，一对 振动腕部10、11的前端侧的重量发生变化，因此能够对压电振动片4的频率进行微调，以使 该频率落入标称频率的规定范围内。在频率的微调结束后，进行沿着图19所示的切断线M切断已接合的圆片体60而 进行小片化的切断工序(S90)。其结果是，能够一次性制造多个在互相阳极接合的基底基板2与盖基板3之间形成的空腔C内密封了压电振动片4的图1所示的2层构造式表面安装 型的压电振动器1。再者，在进行切断工序(S90)而小片化为各个压电振动器1后，进行微调工序 (S80)的工序顺序也可。但是，如上所述，通过先进行微调工序(S80)，能在圆片体60的状 态下进行微调，因此能更加有效率地微调多个压电振动器1。因而，能够提高生产率，因此是 优选的。其后，进行内部的电特性检查(S100)。即，测定压电振动片4的谐振频率、谐振电 阻值、驱动电平特性(谐振频率及谐振电阻值的激振电力依赖性)等并加以核对。此外，将 绝缘电阻特性等一并核对。并且，最后进行压电振动器1的外观检查，对尺寸或质量等进行 最终核对。由此结束压电振动器1的制造。特别是，在本实施方式的压电振动器1中，能以在表面没有凹部且相对于基底基 板2大致呈一面的状态形成贯通电极32、33，因此能够对迂回电极36、37及外部电极38、39 确实地密合该贯通电极32、33。其结果是，能够确保压电振动片4与外部电极38、39稳定导 通，并能提高动作性能的可靠度而谋求高性能化。此外，也能确实地维持空腔C内的气密， 因此在这一点上也能谋求高质量化。进而，能够通过利用膏P的简单的方法来形成贯通电 极32、33，因此能简化工序。而且，由于膏P所包含的金属微粒Pl形成为非球形状，在互相接触时，不像以往那 样成为点接触，而容易成为线接触。因而，能使贯通电极32、33的电导通性稳定。此外，依据本实施方式的制造方法，能够一次性制造多个上述压电振动器1，并能 谋求低成本化。接着，参照图20，对本发明的振荡器的一个实施方式进行说明。本实施方式的振荡器100如图20所示，构成为将压电振动器1电连接至集成电路 101的振子。该振荡器100具备安装了电容器等的电子部件102的基板103。在基板103 安装有振荡器用的上述集成电路101，在该集成电路101的附近安装有压电振动器1。这些 电子部件102、集成电路101及压电振动器1通过未图示的布线图案分别电连接。此外，各 构成部件通过未图示的树脂来模制(mould)。在这样构成的振荡器100中，对压电振动器1施加电压时，该压电振动器1内的压 电振动片4振动。通过压电振动片4所具有的压电特性，将该振动转换为电信号，以电信号 方式输入至集成电路101。通过集成电路101对输入的电信号进行各种处理，以频率信号的 方式输出。从而，压电振动器1作为振子起作用。此外，根据需求有选择地设定集成电路101的结构，例如RTC(实时时钟)模块等， 能够附加钟表用单功能振荡器等的功能之外，还能附加控制该设备或外部设备的工作日期 或时刻，或者提供时刻或日历等的功能。如上所述，依据本实施方式的振荡器100，由于具备使空腔C内确实气密且提高了 动作的可靠度的高质量的压电振动器1，振荡器100本身也同样能提高动作的可靠度而谋 求高质量化。而且，能够长期得到稳定的高精度的频率信号。接着，参照图21，就本发明的电子设备的一个实施方式进行说明。此外作为电子设 备，举例说明了具有上述压电振动器1的便携信息设备110。最初本实施方式的便携信息 设备110为例如以便携电话为首的，发展并改良了传统技术中的手表的设备。它是这样的设备外观类似于手表，在相当于文字盘的部分配置液晶显示器，能够在该画面上显示当前 的时刻等。此外，在用作通信机时，从手腕取下，通过内置于带的内侧部分的扬声器及麦克 风，可进行与传统技术的便携电话同样的通信。但是，与传统的便携电话相比，明显小型且轻量。下面，对本实施方式的便携信息设备110的结构进行说明。如图21所示，该便携 信息设备110具备压电振动器1和供电用的电源部111。电源部111例如由锂二次电池构 成。该电源部111上并联连接有进行各种控制的控制部112、进行时刻等的计数的计时部 113、与外部进行通信的通信部114、显示各种信息的显示部115、和检测各功能部的电压的 电压检测部116。而且，通过电源部111来对各功能部供电。控制部112控制各功能部，进行声音数据的发送及接收、当前时刻的测量或显示 等的整个系统的动作控制。此外，控制部112具备预先写入程序的ROM、读取写入到该ROM 的程序并执行的CPU、和作为该CPU的工作区使用的RAM等。计时部113具备内置了振荡电路、寄存器电路、计数器电路及接口电路等的集成 电路和压电振动器1。对压电振动器1施加电压时压电振动片4振动，通过水晶所具有的 压电特性，该振动转换为电信号，以电信号的方式输入到振荡电路。振荡电路的输出被二值 化，通过寄存器电路和计数器电路来计数。然后，通过接口电路，与控制部112进行信号的 发送与接收，在显示部115显示当前时刻或当前日期或者日历信息等。通信部114具有与传统的便携电话相同的功能，具备无线电部117、声音处理部 118、切换部119、放大部120、声音输入/输出部121、电话号码输入部122、来电音发生部 123及呼叫控制存储器部124。通过天线125，无线电部117与基站进行收发信息的声音数据等各种数据的交换。 声音处理部118对从无线电部117或放大部120输入的声音信号进行编码及解码。放大部 120将从声音处理部118或声音输入/输出部121输入的信号放大到规定电平。声音输入 /输出部121由扬声器或麦克风等构成，扩大来电音或受话声音，或者将声音集音。此外，来电音发生部123响应来自基站的呼叫而生成来电音。切换部119仅在来 电时，通过将连接在声音处理部118的放大部120切换到来电音发生部123，在来电音发生 部123中生成的来电音经由放大部120输出至声音输入/输出部121。此外，呼叫控制存储器部124存放与通信的呼叫及来电控制相关的程序。此外，电 话号码输入部122具备例如0至9的号码键及其它键，通过按压这些号码键等，输入通话目 的地的电话号码等。电压检测部116在通过电源部111对控制部112等的各功能部施加的电压小于规 定值时，检测其电压降后通知控制部112。这时的规定电压值是作为使通信部114稳定动作 所需的最低限的电压而预先设定的值，例如，3V左右。从电压检测部116收到电压降的通知 的控制部112禁止无线电部117、声音处理部118、切换部119及来电音发生部123的动作。 特别是，停止耗电较大的无线电部117的动作是必需的。而且，显示部115显示通信部114 由于电池余量的不足而不能使用的提示。S卩，通过电压检测部116和控制部112，能够禁止通信部114的动作，并在显示部 115做提示。该提示可为文字消息，但作为更加直接的提示，在显示部115的显示画面的顶 部显示的电话图像上打“ X (叉)”也可。
此外，通过具备能够有选择地截断与通信部114的功能相关的部分的电源的电源 截断部126，能够更加可靠地停止通信部114的功能。如上所述，依据本实施方式的便携信息设备110，由于具备使空腔C内确实气密且 提高了动作的可靠度的高质量的压电振动器1，便携信息设备本身也同样能提高动作的可 靠度并能实现高质量化。而且，能够长期显示稳定的高精度的时钟信息。接着，参照图22，就本发明的电波钟的一个实施方式进行说明。如图22所示，本实施方式的电波钟130具备电连接到滤波部131的压电振动器 1，是接收包含时钟信息的标准电波，并具有自动修正为准确的时刻并加以显示的功能的钟 表。在日本国内，在福岛县(40kHz)和佐贺县(60kHz)有发送标准电波的发送站(发 送局)，分别发送标准电波。40kHz或60kHz这样的长波兼有沿地表传播的性质和在电离层 和地表边反射边传播的性质，因此其传播范围宽，且由上述的两个发送站覆盖整个日本国 内。以下，对电波钟130的功能性结构进行详细说明。天线132接收40kHz或60kHz长波的标准电波。长波的标准电波是将称为定时码 的时刻信息AM调制为40kHz或60kHz的载波的电波。接收的长波的标准电波通过放大器 133放大，通过具有多个压电振动器1的滤波部131来滤波并调谐。本实施方式中的压电振动器1分别具备与上述载波频率相同的40kHz及60kHz的 谐振频率的水晶振动器部138、139。而且，滤波后的规定频率的信号通过检波、整流电路134来检波并解调。接着，经 由波形整形电路135而抽出定时码，由CPU136计数。在CPU136中，读取当前的年、累积日、 星期、时刻等的信息。被读取的信息反映于RTC137，显示出准确的时刻信息。由于载波为40kHz或60kHz，所以水晶振动器部138、139优选具有上述的音叉型结 构的振动器。再者，以上以日本国内为例进行了说明，但长波的标准电波的频率在海外是不同 的。例如，在德国使用77. 5KHz的标准电波。因而，在便携设备组装也可以应对海外的电波 钟130的情况下，还需要不同于日本的频率的压电振动器1。如上所述，依据本实施方式的电波钟130，由于具备使空腔C内确实气密且提高了 动作的可靠度的高质量的压电振动器1，电波钟本身也同样能提高动作的可靠度而谋求高 质量化。而且，能够长期稳定地高精度计数时刻。此外，本发明的技术范围并不局限于上述实施的方式，在不超出本发明的宗旨的 范围内可做各种变更。例如，在上述实施方式中，举例了使用包含细长的纤维状的金属微粒Pl的膏P的 情况，但金属微粒Pl的形状为非球形形状的情况下也可为其它形状。例如，可为图23(a) 所示的长方形，或者图23 (b)所示的波形状，也可为图23 (c)所示的剖面星形，或者图23 (d) 所示的剖面十字形。在这种情况下，也能得到同样的作用效果。此外，在上述实施方式中，作为保持膏P的保持孔的一例，举例说明了贯通孔30、 31，但并不限于贯通孔。例如，将仅仅凹陷的有底状的凹部形成在基底基板用圆片40的上 表面作为保持孔也可。在这种情况下，进行研磨工序时，考虑基底基板用圆片40的厚度与
16凹部的深度而决定研磨量，以使因烧结而固化在凹部内的膏P也露出于基底基板用圆片40 的下表面一侧也可。在这种情况下，也能得到同样的作用效果。进而，在填充膏P时，膏P不会穿过相 反侧，因此能容易地进行填充工序，并且不会浪费使用膏P。此外，在上述实施方式中，作为压电振动片4的一个例子，举例说明了在振动腕部 IOUl的两面形成沟部18的带沟的压电振动片4，但没有沟部18的类型的压电振动片也 可。但是，通过形成沟部18，能够在对一对激振电极15施加规定电压时，提高一对激振电 极15间的电场效率，因此能够进一步抑制振动损耗而进一步改善振动特性。即，能够进一 步降低CI值(Crystal Impedance)，并能将压电振动片4进一步高性能化。在这一点上，优 选形成沟部18。此外，在上述实施方式中，举例说明了音叉型压电振动片4，但并不限于音叉型。例 如，间隙滑移型振动片也可。此外，在上述实施方式中，通过接合膜35来阳极接合了基底基板2与盖基板3，但 并不限于阳极接合。但是，通过进行阳极接合，能够将两基板2、3牢固地接合，因此是优选 的。此外，在上述实施方式中，凸点接合了压电振动片4，但并不限于凸点接合。例如， 用导电粘合剂来接合压电振动片4也可。但是，通过凸点接合，能够使压电振动片4从基底 基板2的上表面浮置，并能自然确保振动所需的最低限的振动间隙。因而，优选凸点接合。此外，在上述实施方式中进行填充工序时，对膏P进行去泡处理(例如，离心去泡 或抽真空等)后，将该膏P埋入贯通孔30、31内也可。如此，通过事先对膏P进行去泡处理， 能够填充尽量不包含气泡等的膏P。因而，即使进行了烧结工序，也能尽量抑制膏P的体积 减少。因而，能减少其后进行的研磨工序时的研磨量，能够削减该工序所花费的时间，并能 更加有效率地制造压电振动器1。
权利要求
一种压电振动器，其特征在于，包括基底基板，该基底基板的两面被研磨加工；盖基板，该盖基板形成有空腔用的凹部，并且以使该凹部与所述基底基板对置的状态接合至该基底基板；压电振动片，在收容于利用所述凹部而在所述基底基板与所述盖基板之间形成的空腔内的状态下，接合至基底基板的上表面；一对外部电极，形成在所述基底基板的下表面；一对贯通电极，以贯通所述基底基板的方式形成，维持所述空腔内的气密，并且对所述一对外部电极分别电连接；以及迂回电极，形成在所述基底基板的上表面，对于接合的所述压电振动片分别电连接所述一对贯通电极，所述贯通电极通过固化膏来形成，该膏包含形成为非球形形状的多个金属微粒。
2.如权利要求1所述的压电振动器，其特征在于所述基底基板及所述盖基板通过以 包围所述凹部的周围的方式形成在两基板之间的接合膜来阳极接合。
3.如权利要求1或2所述的压电振动器，其特征在于所述压电振动片通过导电性的 凸点来凸点接合。
4.一种压电振动器的制造方法，利用基底基板用圆片和盖基板用圆片，一次性制造多 个在互相接合的基底基板与盖基板之间形成的空腔内密封了压电振动片的压电振动器，其 特征在于，包括凹部形成工序，在所述盖基板用圆片形成多个在叠合两圆片时形成所述空腔的空腔用 的凹部；贯通电极形成工序，利用包含多个非球形形状的金属微粒的膏，在所述基底基板用圆 片形成多个贯通该圆片的一对贯通电极；迂回电极形成工序，在所述基底基板用圆片的上表面形成多个对所述一对贯通电极分 别电连接的迂回电极；装配工序，通过所述迂回电极将多个所述压电振动片接合至所述基底基板用圆片的上 表面；叠合工序，叠合所述基底基板用圆片与所述盖基板用圆片，将压电振动片收容于由所 述凹部和两圆片包围的所述空腔内；接合工序，接合所述基底基板用圆片与所述盖基板用圆片，将所述压电振动片密封于 所述空腔内；外部电极形成工序，在所述基底基板用圆片的下表面形成多个分别对所述一对贯通电 极电连接的一对外部电极；以及切断工序，切断所接合的所述两圆片，小片化为多个所述压电振动器， 所述贯通电极形成工序包括保持孔形成工序，形成多个在所述基底基板用圆片保持 所述膏的一对保持孔；填充工序，向这些多个保持孔内埋入所述膏而堵塞该保持孔；烧结 工序，将埋入的膏在规定温度烧结而加以固化；以及研磨工序，在烧结后将基底基板用圆片 的两面分别仅研磨规定厚度。
5.如权利要求4所述的压电振动器的制造方法，其特征在于在所述装配工序前，具备接合膜形成工序，以在基底基板用圆片的上表面形成当叠合 所述基底基板用圆片与所述盖基板用圆片时包围所述凹部的周围的接合膜，在进行所述接合工序时，通过所述接合膜来将所述两圆片阳极接合。
6.如权利要求4或5所述的压电振动器的制造方法，其特征在于在进行所述装配工 序时，利用导电性的凸点来将所述压电振动片凸点接合。
7.如权利要求4至6中任一项所述的压电振动器的制造方法，其特征在于在进行所 述填充工序时，对所述膏进行了去泡处理后，将该膏埋入所述保持孔内。
8.一种振荡器，其特征在于将权利要求1至3中任一项所述的压电振动器作为振子 电连接至集成电路。
9.一种电子设备，其特征在于使权利要求1至3中任一项所述的压电振动器与计时 部电连接。
10.一种电波钟，其特征在于使权利要求1至3中任一项所述的压电振动器与滤波部 电连接。
全文摘要
本发明提供一种压电振动器(1)，其中包括两面被研磨加工的基底基板(2)；形成有空腔(C)用的凹部(3a)并与基底基板接合的盖基板(3)；以收容于在两基板之间形成的空腔内的状态接合至基底基板的上表面的压电振动片(4)；形成在基底基板的下表面的一对外部电极(38、39)；以贯通基底基板的方式形成且维持空腔内的气密的同时对一对外部电极分别电连接的一对贯通电极(32、33)；以及形成在基底基板的上表面并对接合的压电振动片分别电连接一对贯通电极的迂回电极(36、37)，贯通电极通过包含形成为非球形形状的多个金属微粒的膏的固化来形成。
文档编号H03B5/32GK101946404SQ20088012736
公开日2011年1月12日 申请日期2008年12月12日 优先权日2008年2月18日
发明者栗田澄彦, 须釜一义, 鬼塚修 申请人:精工电子有限公司