压电振动器、振荡器、电子设备和电波钟以及压电振动器的制造方法

专利名称：压电振动器、振荡器、电子设备和电波钟以及压电振动器的制造方法
技术领域：
本发明涉及在接合的两个基板之间所形成的空腔内密封了压电振动片的表面安装型(SMD)的压电振动器、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。已知各式各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的压电振动器。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层构造型的压电振动器。这时，压电振动器收纳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，不仅上述的3层构造型压电振动器，还开发了 2层构造型压电振动器。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纳有压电振动片。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部件，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)。如图沈及图27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之间所形成的空腔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内通过导电粘接剂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的方式埋入有导电部件205。该导电部件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。可是，在上述的2层构造型的压电振动器中，通过将导电膏(Ag膏或Au-Sn膏等) 填充到贯通孔内而形成导电部件。这时，为了切实地堵塞贯通孔而维持空腔内的气密，并且使压电振动片与外部电极导通并确保切实导通，也需要稳定地向贯通孔内填充导电膏。为此，贯通孔的形成成为非常重要的作业。一般而言，作为形成贯通孔的方法，利用钻孔器进行机械开孔的方法、照射激光而进行开孔的方法、或者利用喷射法进行开孔的方法等被广为人知。但是，在利用钻孔器来形成贯通孔时，贯通孔的形成状况会被钻孔器的状态(快钝等)所左右，因此质量容易产生偏差。此外，内周表面容易变粗糙，难以加工成平坦的面。 因此，不仅难以稳定地填充导电膏，而且会劣化气密的可靠性。进而，贯通孔通常在圆片(wafer)的阶段形成多个，因此在利用钻孔器时非常耗时间，并无效率。此外，在利用激光形成贯通孔时，受到激光的影响而在内周表面产生加工变质层， 因此并不是理想的方法。此外，在利用喷射法形成贯通孔时，制法上内周表面怎么也容易变粗糙，难以加工成平坦的面。因此，不仅很难稳定地填充导电膏，而且会劣化气密的可靠性。在此，作为形成贯通孔的其它方法，也如专利文献1中记载的那样，边加热基底基板边利用成形模来压力成形，从而形成贯通孔的方法也被广为人知。依据该方法，不仅能一次性有效率地以均勻的质量形成贯通孔，而且能够将内周表面加工成平坦的面。因而，能够稳定地填充导电膏，并且也能确保气密的可靠性。因而，该方法与上述的其它方法相比在贯通孔的形成上优越。专利文献1 日本特开2002-1M845号公报专利文献2 日本特开2006-279872号公报

发明内容
但是，在用压力成形来形成贯通孔的方法中，还存在以下的课题。首先，在压力成形后，在使成形模与基底基板分离之际，难以拔出用于形成贯通孔的成形模的销，且销有可能会变形或折断。此外，由于难以拔出销，所以有载荷加到贯通孔侧，有可能引起贯通孔的内周表面受伤等的质量降低。此外，为了容易压力，成形模的销形成为直径朝着前端逐渐缩小的锥状，从而贯通孔也形成为锥状。因而，与笔直的情况相比，贯通孔的开口直径无论如何都容易变大。因而， 难以将贯通电极本身小型化。可是，随着近年的电子设备的小型化，对于搭载在这些各种电子设备的压电振动器，也越来越要求进一步小型化。但是，如果贯通电极本身的小型化有困难的情况下，就难以将压电振动器的尺寸更进一步小型化，因此无法满足上述需求。本发明考虑这些状况而构思，其目的在于提供一种压电振动器，能够对成形模的销不产生任何影响而通过压力成形来制造，并且具有气密性高且能实现小型化的贯通电极。此外，提供具有该压电振动器的振荡器、电子设备及电波钟和制造压电振动器的制造方法。本发明为了解决上述课题而达成相关目的，提供以下方案。(1)本发明的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来一次性制造多个在互相接合的基底基板与盖基板之间所形成的空腔内密封有压电振动片的压电振动器，其中包括设置(set)工序，在准备由下模和具有朝着下模突出并且锥角度落在15°以上20°以下的范围内的截面锥状的销的上模构成的成形模之后，在下模与上模之间设置所述基底基板用圆片；压力工序，在将所述基底基板用圆片加热到既定温度而软化的状态下用所述下模和所述上模来压力成形，利用所述销在基底基板用圆片形成贯通孔；烧结工序，在使所述基底基板用圆片冷却固化后，向所述贯通孔内埋入导电膏而堵塞贯通孔，然后，在既定温度下烧结导电膏而使之硬化，从而形成截面锥状的贯通电极；装配工序，在所述基底基板用圆片的上表面接合所述压电振动片，以与所述贯通电极导通；接合工序，使所述基底基板用圆片和所述盖基板用圆片叠合并接合，将所述压电振动片密封在所述空腔内；外部电极形成工序，在所述基底基板用圆片的下表面形成外部电极，以与所述贯通电极导通；以及切断工序，将已接合的所述两圆片切断，小片化为多个所述压电振动器。依据上述制造方法，首先，进行设置工序、压力工序及烧结工序，在基底基板用圆片形成贯通电极。对各工序进行详细说明。首先，准备由下模和具有朝着下侧突出的销的上模构成的成形模。这时，上模的销为其直径随着靠近前端而逐渐缩小的截面锥状，并且锥角度落在15°以上20°以下的范围内。再者，在下模与上模之间设置基底基板用圆片。在结束该设置工序之后，将基底基板用圆片加热到既定温度而使之软化的状态下，用下模和上模来压力成形基底基板用圆片。 由此，利用上模的销能够在基底基板用圆片形成截面锥状的贯通孔。在结束该压力工序之后，使基底基板用圆片冷却固化，其后，拆下下模及上模。然后，向基底基板用圆片的贯通孔内填充导电膏而堵塞贯通孔。然后，以既定的温度烧结已埋入的导电膏，使之硬化。通过进行该烧结工序，能够形成贯通基底基板用圆片的截面锥状的贯通电极。接着，在形成贯通电极之后，进行将压电振动片接合到基底基板用圆片的上表面以使与贯通电极导通的装配工序。在结束该工序之后，叠合基底基板用圆片与盖基板用圆片。由此，压电振动片成为被收纳于形成在两圆片之间的空腔内的状态。然后，将叠合的两圆片接合。通过进行该工序，两圆片牢固地密合，因此能够将压电振动片密封于空腔内。接着，进行在基底基板用圆片的下表面以与贯通电极导通的方式形成外部电极的外部电极形成工序。通过该工序，压电振动片经由贯通电极而与外部电极导通。因而，利用外部电极，能够使密封于空腔内的压电振动片动作。最后，进行切断所接合的基底基板用圆片及盖基板用圆片而小片化为多个压电振动器的切断工序。其结果，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所形成的空腔内密封有压电振动片的2层构造式表面安装型的压电振动器。特别是，利用由下模及上模构成的成形模进行压力成形，从而形成贯通孔，因此能够一次性有效率且以均勻的质量形成贯通孔。而且，能够将贯通孔的内周表面加工成平坦的面，因此不仅能稳定地填充导电膏，而且能够提高贯通电极的气密性。而且，上模的销的锥角度为15°以上，因此贯通孔也同样使锥角度成为15°以上。因而，在使基底基板用圆片冷却固化后，拆下下模及上模之际，不会挂上销而能够容易拔出。因此，能够事先防止强制性的力作用到销而变形或者折断的情况。此外，由于能够不会挂上销地拔出，所以贯通孔的内周表面难以受伤等。因而，能够提高贯通孔的质量，并且能够比以往提高气密性。因此，能够提高压电振动片的动作的可靠性。而且，上模的销的锥角度为20°以下，因此贯通孔也同样使锥角度成为20°以下。因而，能够极力减小在基底基板用圆片的上表面侧露出的开口的直径与在下表面侧露出的开口的直径之差。因而，能够谋求实现贯通电极本身的小型化。因而，能够将压电振动器本身的尺寸比以往小型化。(2)此外，本发明的压电振动器，其中包括互相接合并且在之间形成有空腔的基底基板及盖基板；在所述空腔内装配于所述基底基板上的压电振动片；形成在所述基底基板的下表面的外部电极；以及贯通电极，其以贯通所述基底基板的方式形成，维持所述空腔内的气密，并且使所述压电振动片与所述外部电极导通，所述贯通电极具备贯通孔和导电膏，该贯通孔通过具有销的成形模的压力成形而形成，且为锥角度落在15°以上20°以下的范围内的截面锥状，该导电膏在被填充到贯通孔内后被硬化。依据上述压电振动器，能够发挥与上述(1)所述的压电振动器的制造方法同样的作用效果。(3)此外，本发明的振荡器，使上述(2)所述的压电振动器，作为振子与集成电路电连接。(4)此外，本发明的电子设备，使上述(2)所述的压电振动器与计时部电连接。(5)此外，本发明的电波钟，使上述(2)所述的压电振动器与滤波部电连接。依据上述振荡器、电子设备及电波钟，由于具备提高动作的可靠性而谋求高质量化并且小型化的压电振动器，同样能谋求高质量化及小型化。(发明效果)依据本发明的压电振动器，由于具备气密性比以往高且谋求小型化的贯通电极， 所以提高动作的可靠性并能谋求高质量化，而且能够谋求小型化。此外，依据本发明的压电振动器的制造方法，对成形模的销不产生任何影响，而能够通过压力成形来一次性以均勻的质量形成贯通孔，因此能够比以往更加有效率地进行制造。因而，能与低成本化相关。此外，依据本发明的振荡器、电子设备及电波钟，同样能谋求高质量化及小型化。


图1是表示本发明的一实施方式的图，并且是压电振动器的外观斜视图。图2是图1所示的压电振动器的内部结构图，并且是在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是图5所示的剖面向视B-B图。图8是成为图3所示的贯通电极的本原的导电膏的放大图。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，并且是表示在成为盖基板的本原的盖基板用圆片形成凹部的状态的图。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，并且是表示在下模与上模之间设置成为基底基板的本原的基底基板用圆片的状态的图。图12是表示在图11所示的状态之后，用下模和上模对基底基板用圆片进行压力的状态的图。图13是表示在图12所示的状态之后，在基底基板用圆片形成一对贯通孔的状态的图。图14是图13所示的剖面向视C-C图。图15是表示在图14所示的状态之后，向贯通孔内填充导电膏，其后，进行烧结而形成贯通电极的状态的图。图16是表示因烧结而导电膏的体积减少的状态的图。图17是表示以所减少的导电膏的量对基底基板用圆片的两面进行研磨加工的状态的图。图18是表示研磨加工之后的状态的图。图19是表示在图18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20是图19所示的状态的基底基板用圆片的整体图。图21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，并且是以在空腔内收容压电振动片的状态阳极接合基底基板用圆片与盖基板用圆片的圆片体的分解斜视图。图22是表示本发明的一实施方式的图，并且是振荡器的结构图。图23是表示本发明的一实施方式的图，并且是电子设备的结构图。图M是表示本发明的一实施方式的图，并且是电波钟的结构图。图25是表示本发明的压电振动器的制造方法的变形例的工序图。图沈是现有的压电振动器的内部结构图，并且是在拆下盖基板的状态下俯视压电振动片的图。图27是图沈所示的压电振动器的剖视图。附图标记说明C空腔；P导电膏；θ锥角度；1压电振动器；2基底基板；3盖基板；4压电振动片； 20贯通孔(through hole) ；21贯通电极；24外部电极；31下模；32上模；33上模的销；30 成形模；40基底基板用圆片；50盖基板用圆片；101振荡器的集成电路；100振荡器；113电子设备的计时部；110便携信息设备(电子设备)；131电波钟的滤波部；130电波钟。
具体实施例方式以下，参照图1至图21，对本发明的一实施方式进行说明。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内收纳了压电振动片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13、引出电极16、装配电极14及重锤金属膜17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，在被施加既定电压时振动。该压电振动片4包括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振动的激振电极13 ；以及与该激振电极13电连接的装配电极14。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的两主表面上分别沿着振动腕部10、11的长度方向而形成的沟部15。该沟部15从振动腕部10、11的基端侧形成到大致中间附近。上述激振电极13是使一对振动腕部10、11以既定的谐振频率沿着互相接近或分离的方向振动的电极，在一对振动腕部10、11的外表面以分别电性切断的状态被构图而形成。具体而言，如图7所示，一个激振电极13主要形成在一个振动腕部10的沟部15上和另一振动腕部11的两侧面上，另一激振电极13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15上。如图5及图6所示，在基部12的两主面上，激振电极13分别经由引出电极16而与装配电极14电连接。而且压电振动片4成为经由该装配电极14而被施加电压。此外，上述的激振电极13、装配电极14及引出电极16，例如由铬(Cr)、镍(Ni)、铝 (Al)或钛(Ti)等的导电膜的覆膜来形成。在一对振动腕部10、11的前端部，形成有重锤金属膜17，该重锤金属膜17用于进行调整(频率调整)，以使本身的振动状态在既定频率的范围内振动。此外，该重锤金属膜 17分为对频率进行粗调时使用的粗调膜17a和微调时使用的微调膜17b。通过利用这些粗调膜17a及微调膜17b进行频率调整，能够将一对振动腕部10、11的频率收缩在器件的标称频率的范围内。这样构成的压电振动片4，如图2至图4所示，利用金等的凸点(bump)B，凸点接合到基底基板2的上表面。更具体地说，以在后述的迂回电极23上所形成的2个凸点B上分别接触一对装配电极14的状态凸点接合。由此，压电振动片4以从基底基板2的上表面浮起的状态被支撑，并且成为分别电连接装配电极14和迂回电极23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，在盖基板3的下表面侧(接合基底基板2的接合面一侧)，形成有收纳压电振动片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。而且，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，能对盖基板3叠合的大小形成为板状。在该基底基板2形成有贯通基底基板2的一对贯通孔(through hole) 20。这时， 一对贯通孔20形成为收纳于空腔C内。更详细地说，一个贯通孔20形成为位于所装配的压电振动片4的基部12 —侧，且另一贯通孔201形成为位于振动腕部11的前端一侧。本实施方式的贯通孔20通过具有后述的销33的成形模30的压力成形来形成，并且如图3所示，形成为直径朝着基底基板2的下表面而逐渐扩大的截面锥状。这时，成为锥角度θ落在15°以上20°以下的范围内的状态。在这些一对贯通孔20中，形成有以埋入贯通孔20的方式形成的一对贯通电极21。 这些贯通电极21是通过硬化包含多个金属微粒Pl的图8所示的导电膏P来形成的，完全堵塞贯通孔20而维持空腔C内的气密，并且承担使后述的外部电极M和迂回电极23导通的作用。此外，通过多个金属微粒Pl的彼此接触，导电膏P能确保电导通性。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22和一对迂回电极23。其中接合膜22 以包围形成在盖基板3的凹部3a周围的方式沿着基底基板22的周边形成。一对迂回电极23构图成为使一对贯通电极21与压电振动片4的一对装配电极14
8分别电连接。更详细地说，如图2及图4所示，一个迂回电极23以位于压电振动片4的基部12的正下方的方式形成在一个贯通电极21的正上方。此外，另一迂回电极23形成为从邻接于一个迂回电极23的位置，沿着振动腕部11而迂回至振动腕部11的前端侧后，位于另一贯通电极21的正上方。然后，在这些一对迂回电极23上形成有凸点B，利用该凸点B装配压电振动片4。 由此，压电振动片4成为经由凸点B及迂回电极23而与贯通电极21导通。此外，在基底基板2的下表面，如图1、图3及图4所示，形成有对贯通电极21分别电连接的外部电极24。其结果，压电振动片4经由贯通电极21而与外部电极M导通。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M施加既定的驱动电压。由此，能够使电流在压电振动片4的激振电极13中流过，并能使一对振动腕部10、11以既定频率沿着接近/分离的方向振动。再者，利用该一对振动腕部10、11的振动，能够作为时刻源、控制信号的定时源或参考信号源等加以利用。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来一次性制造多个上述压电振动器11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)水晶以既定角度切片而做成一定厚度的圆片。接着，研磨(lapping)该圆片而进行粗加工后，利用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，做成既定厚度的圆片。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的外形形状对圆片进行构图，并且进行金属膜的成膜及构图，从而形成激振电极13、引出电极16、装配电极14及重锤金属膜17。由此，能够制作出多个压电振动片4。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17的粗调膜17a照射激光使一部分蒸发，从而改变重量来进行的。由此，能够使频率落在比目标的标称频率稍大的范围。此外，关于更高精度地调整谐振频率并使频率最终落入标称频率的范围内的微调，在装配后进行。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既定厚度并加以清洗后，如图10所示，形成通过蚀刻等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，进行在盖基板用圆片50的接合面沿行列方向形成多个空腔C用的凹部3a 的凹部3a形成工序(S22)。这时，通过蚀刻加工盖基板用圆片50而形成凹部3a也可。此外，利用夹具，加热盖基板用圆片50并从上下进行压力，从而形成凹部3a也可。而且，通过在盖基板用圆片50 上的必要部位网版印刷玻璃膏，形成凹部3a也可。无论哪一种方法都可以。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既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，进行形成多个贯通基底基板用圆片 40的一对贯通电极21的贯通电极形成工序(S32)。
该贯通电极形成工序是包括设置工序(S3h)、压力工序(S32b)及烧结工序 (S32c)的工序。对这些各工序做详细说明。首先，如图11所示，准备由下模31和具有朝着下模31突出的销33的上模32构成的成形模30。这时，准备上模32的销33为其直径随着靠近前端逐渐缩小的截面锥状，并且锥角度θ落在15°以上20°以下的范围的部件。此外，在上模32与销33区别地安装有进入设于下模31的定位孔31a内的定位销32a。在准备成形模30之后，在下模31与上模32之间设置基底基板用圆片40。这时， 先在基底基板用圆片40开有穿插定位销32a的穿插孔40a，使穿插孔40a设置成与定位孔 31a对置。在结束该设置工序(S32a)之后，将全体置于炉之中，将基底基板用圆片40加热至既定温度(玻璃软化点以上的温度)，使之软化，并且如图12所示，用下模31和上模32进行压力成形。由此，利用上模32的销33能够在基底基板用圆片40形成截面锥状的贯通孔 20。而且，在进行该工序之际，上模32的定位用销33穿插基底基板用圆片40的穿插孔40a 并且进入下模31的定位孔31a。因而，下模31、上模32和基底基板用圆片40被分别可靠地定位，因此能够在所希望的位置高精度地形成贯通孔20。然后，在结束上述压力工序(S32b)之后，使基底基板用圆片40冷却固化，其后，拆下下模31及上模32。由此，如图13及图14所示，能够在基底基板用圆片40形成多个一对贯通孔20。此外，图13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。此外， 在形成贯通孔20时，在后面将两圆片40、50叠合，这时形成为收纳于形成在盖基板用圆片 50的凹部3a内。而且，一个贯通孔20形成为位于压电振动片4的基部12侧，另一贯通孔 20形成为位于振动腕部11的前端侧。接着，如图15所示，向所形成的贯通孔20内无间隙地填充包含金属微粒Pl的导电膏P而堵塞贯通孔20。接着，进行在既定的温度下将所埋入的膏烧结而使之硬化的烧结工序。通过进行该烧结工序，导电膏P牢固地固接到贯通孔20的内周表面，因此能够形成截面为锥状的贯通电极21。在该时刻，结束贯通电极形成工序。此外，硬化的导电膏P，在烧结时未图示的导电膏P内的有机物会蒸发，因此如图 16所示，与填充时相比体积会有所减少。因此，在导电膏P的表面，不管怎样都会产生凹部。因此，在本实施方式中烧结后，如图17所示，进行将基底基板用圆片40的两面分别以既定的厚度进行研磨的研磨工序(S33)。通过进行该工序，也同时研磨经烧结而硬化的导电膏P的两面，因此能够削去凹下的部分的周围。S卩，能够使导电膏P的表面平坦。因而，如图18所示，能够使基底基板用圆片40的表面和贯通电极21的表面成为大致共面的状态。接着，进行在基底基板用圆片40的上表面对导电材料进行构图，而如图19及图20 所示，形成接合膜22的接合膜形成工序(S34)，并且进行形成多个与一对贯通电极21分别电连接的迂回电极23的迂回电极形成工序(S35)。此外，图19及图20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。此外，图20中省略了接合膜22的图示。通过进行该工序，一个贯通电极21与一个迂回电极23导通，并且成为另一贯通电极21和另一迂回电极23导通的状态。在该时刻结束第二圆片制作工序。可是，图9中工序顺序为在接合膜形成工序(S34)之后进行迂回电极形成工序(S35)，但与之相反地，在迂回电极形成工序(S35)之后进行接合膜形成工序(S34)也可，并且将两工序同时进行也可。不管是何种工序顺序，都能起到相同的作用效果。因而，也可以根据需要适宜变更工序顺序。接着，进行将所制作的多个压电振动片4与对贯通电极21导通的方式接合到基底基板用圆片40的上表面的装配工序(S40)。具体而言，通过迂回电极23而在基底基板用圆片40的上表面凸点接合压电振动片4。首先，在一对迂回电极23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加热到既定温度一边将压电振动片4按压到凸点B上。由此，压电振动片4成为被机械支撑于凸点B上，并且电连接装配电极14和迂回电极23的状态。因而，压电振动片4成为对贯通电极21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的上表面浮起的状态被支撑。在结束压电振动片4的装配之后，进行对基底基板用圆片40叠合盖基板用圆片50 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。然后，进行将叠合后的两个圆片40、50置于未图示的阳极接合装置，并在既定温度气氛下施加既定电压而阳极接合的接合工序(S60)。具体而言，对接合膜22和盖基板用圆片50之间施加既定电压。这样，在接合膜22与盖基板用圆片50的界面发生电化学反应， 使两者分别牢固地密合而阳极接合。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21所示的圆片体60。再者，图21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22的图示。此外，图21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，在进行阳极接合之际，形成在基底基板用圆片40的贯通孔20被贯通电极21 完全堵塞，因此空腔C内的气密不会通过贯通孔20而受损失。然后，在结束阳极接合之后，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，形成多个与一对贯通电极21分别电连接的一对外部电极对。通过该工序，压电振动片4经由贯通电极21而与外部电极M导通。因而，能够利用外部电极M使密封于空腔C内的压电振动片4动作。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的频率而使之落入既定范围内的微调工序(S80)。具体说明，则对外部电极M施加电压而使压电振动片4振动。然后，一边测量频率一边通过盖基板用圆片50而从外部照射激光，使重锤金属膜17的微调膜17b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既定范围内。在频率的微调结束后，进行沿着图21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。而且，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，依据本实施方式，通过由下模31及上模32构成的成形模30进行的压力成形来形成贯通孔20，因此能够一次性有效率地以均勻的质量形成贯通孔20。而且，能够将贯通孔20的内周表面加工成平坦的面，因此不仅稳定地填充导电膏P，而且能够提高贯通电极21的气密性。进而，上模32的销33的锥角度θ为15°以上，因此贯通孔20也同样锥角度θ 成为15°以上。因而，在使基底基板用圆片40冷却固化后，拆下下模31及上模32之际，不会挂到销33而能够容易拔出。因此，能够事先防止有力无谓地作用到销33而使之变形或折断的情况。此外，由于能够不会挂到销33地拔出，所以很难使贯通孔20的内周表面受伤等。因而，能够提高贯通孔20的质量，并且比以往更能提高气密性。因此，能够提高压电振动片4的动作的可靠性。而且，上模32的销33中，锥角度θ为20°以下，因此贯通孔20也同样锥角度θ 成为20°以下。因而，如图3所示，能够极力减小在基底基板用圆片40的上表面侧露出的开口的直径ΦΑ与在下表面侧露出的开口的直径ΦΒ之差。因此，能够谋求贯通电极21本身的小型化。因而，能够将压电振动器1本身的尺寸比以往小型化。如上所述，依据本实施方式的压电振动器1，由于具有比以往气密性高且谋求小型化的贯通电极21，不仅能提高动作的可靠性而谋求高质量化，而且能谋求小型化。此外，依据压电振动器1的制造方法，能够在对成形模30的销33不产生任何影响的情况下，通过压力成形来一次性以均勻的质量形成贯通孔20，因此能够比以往更加有效率地制造。接着，参照图23，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23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的压电振动片4。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，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，由于具备高质量化及小型化的压电振动器1，所以振荡器100本身也同样能高质量化及小型化。而且除此以外，能够长期得到稳定的高精度的频率信号。接着，参照图23，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，与现有的便携电话相比，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23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具有与现有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输入的信号放大到既定电平。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IM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既定值时，检测其电压降后通知控制部112。这时的既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)”标记也可。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，由于具备高质量化及小型化的压电振动器1，便携信息设备本身也同样能高质量化及小型化。而且除此以外，能够长期显示稳定的高精度的时钟信息。接着，参照图M，就本发明的电波钟的一个实施方式进行说明。如图M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，滤波后的既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，由于具备高质量化及小型化的压电振动器1，所以电波钟本身也同样能高质量化及小型化。而且除此以外，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，形成贯通孔20之际，如图25所示利用压力成形暂且在基底基板用圆片40形成凹部70，其后，对基底基板用圆片40的两面进行研磨加工，从而形成贯通孔20也可。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15的带沟的压电振动片4，但没有沟部15的类型的压电振动片也可。但是，通过形成沟部15，能够在对一对激振电极13施加既定电压时，提高一对激振电极13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15。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22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， 用导电粘接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的上表面浮起，并能自然确保振动所需的最低限的振动间隙。因而，在这方面优选凸点接合。
权利要求
1.一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来一次性制造多个在互相接合的基底基板与盖基板之间所形成的空腔内密封有压电振动片的压电振动器， 其特征在于，包括设置工序，在准备由下模和具有朝着下模突出并且锥角度落在15°以上20°以下的范围内的截面锥状的销的上模构成的成形模之后，在下模与上模之间设置所述基底基板用圆片；压力工序，在将所述基底基板用圆片加热到既定温度而软化的状态下用所述下模和所述上模来压力成形，利用所述销在基底基板用圆片形成贯通孔；烧结工序，在使所述基底基板用圆片冷却固化后，向所述贯通孔内埋入导电膏而堵塞贯通孔，然后，在既定温度下烧结导电膏而使之硬化，从而形成截面锥状的贯通电极；装配工序，在所述基底基板用圆片的上表面接合所述压电振动片，以与所述贯通电极导通；接合工序，使所述基底基板用圆片和所述盖基板用圆片叠合并接合，将所述压电振动片密封在所述空腔内；外部电极形成工序，在所述基底基板用圆片的下表面形成外部电极，以与所述贯通电极导通；以及切断工序，将已接合的所述两圆片切断，小片化为多个所述压电振动器。
2.一种压电振动器，其特征在于，包括基底基板及盖基板，它们互相接合并且在它们之间形成有空腔；压电振动片，在所述空腔内装配于所述基底基板上；外部电极，形成在所述基底基板的下表面；以及贯通电极，其以贯通所述基底基板的方式形成，维持所述空腔内的气密，并且使所述压电振动片与所述外部电极导通，所述贯通电极具备贯通孔和导电膏，该贯通孔通过具有销的成形模的压力成形而形成，且为锥角度落在15°以上20°以下的范围内的截面锥状，该导电膏在被填充到贯通孔内后被硬化。
3.一种振荡器，其特征在于，使权利要求1所述的压电振动器，作为振子与集成电路电连接。
4.一种电子设备，其特征在于，使权利要求1所述的压电振动器与计时部电连接。
5.一种电波钟，其特征在于，使权利要求1所述的压电振动器与滤波部电连接。
全文摘要
本发明的压电振动器，其中包括基底基板及盖基板，它们互相接合并且在它们之间形成有空腔；压电振动片，在所述空腔内装配在所述基底基板上；外部电极，形成在所述基底基板的下表面；以及贯通电极，形成为贯通所述基底基板，并维持所述空腔内的气密，并且使所述压电振动片和所述外部电极导通。所述贯通电极具备贯通孔和导电膏，该贯通孔通过具有销的成形模进行的压力成形来形成，且为锥角度落在15°以上20°以下的范围内的截面锥状，该导电膏在填充到所述贯通孔内后被硬化。
文档编号H03H3/02GK102197588SQ20088013183
公开日2011年9月21日 申请日期2008年8月27日 优先权日2008年8月27日
发明者沼田理志, 荒武洁, 须釜一义 申请人:精工电子有限公司