压电振动片及其制造方法、晶圆、包括压电振动片的装置的制作方法

专利名称：压电振动片及其制造方法、晶圆、包括压电振动片的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及制造压电振动片的方法、通过该制造方法所制造的压 电振动片、用于制造该压电振动片的晶圓、具有该压电振动片的压电 振动器、振荡器、具有该压电振动器的电子装置和无线电波时计。
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背景技术：
近年来，移动电话或移动信息终端装置使用压电振动器，该压电 振动器利用石英等作为时源、控制信号等的定时源或参考信号源等。 作为此类压电振动器，已知各种振动器，例如具有音叉型压电振动片 的压电振动器，具有执行厚度滑移振动的压电振动片的压电振动器或 15 类似振动器。
如图20和图21所示，通过采用音叉型压电振动片的示例来阐述， 压电振动片201包括具有平行布置的一对振动臂部210的压电板 212， 一体地固定该对振动臂部210的底端侧的基部211,形成在该对 振动臂部210的外表面处以使该对振动臂部210振动的一对激励电极 20 213，以及分别电连接至该对激励电极213的安装电极214。根据压电 振动片201，当通过该对安装电极214将预定的驱动电压施加到该对 激励电极213上时，该对振动臂部210沿彼此靠近或远离的方向振动。 此外，在这种情况下，事先对涂覆在振动臂部210的前端处的重力金 属膜215的重量进行调节(频率调节)，以便以预定的频率来使该对振 25 动臂部210振动。
通常使用由石英、钽酸锂、铌酸锂等(例如专利参考l)的各种压电 材料制成的晶圓来同时制造多个这种类型的压电振动片2 01 。
具体而言，如图22所示，切割压电材料的荒料以构成晶圆S,然后，将晶圓S抛光到预定厚度。此外，在清洁后，干燥经抛光的晶圆 S，通过利用光刻技术进行刻蚀来形成压电板212的外形，将预定的
金属膜图案化以从而形成相应的电极和重力金属膜215。然后，通过 从晶圓S将相应的压电板212切割成片段，可以由单个晶圆同时制造 5 多个压电振动片201。
同时，在制造过程中，压电板212的频率调节(粗调节)通常在形 成片段之前进行。具体地进行阐述，首先，通过利用频率调节器(例如， 振荡电路，网络分析器等)的接触终端将驱动电压分别施加到成对的安 装电极214上使成对的振动臂部210振荡。此外，重力金属膜215的 10 重量由频率调节器的修整装置(例如，激光器等)进行调节，同时在这 种情况下由频率调节器测量频率。从而可执行频率调节。
专利参考1: JP-A-7-212161
然而，在制造压电振动片的方法中存在以下问题
首先，为了执行压电板的频率调节，必须使频率调节器的终端接 15 触到成对的安装电极两者。也就是说必须使这两个终端接触到一个压 电板。然而成对的安装电极形成为在压电板的外表面上处于平行对齐 的状态，该压电板具有宽度约为数百(mi厚度的尺寸。因此，为了精 确地执行该接触，必须在使得这两个终端尽可能接近其之后来定位该 对安装电极的终端。因此，对终端的控制是困难的且需要小心地进行。 20因此，频率调节就消耗了时间，而不能进行高效地操作。
此外，近年来，压电振动片的尺寸小型化了，并且成对安装电极 之间的间隔也变窄了。
此外，为了尽可能高效地执行频率调节，在现有技术中，还实施 了同时使两个终端接触到多个压电板的方法，以便同时由该多个压电
25 板来执行频率测量而不需要逐一调节压电板。例如，提供了使连接到 晶圓的多个压电板以行为单位进行分隔，并且对相应的行执行频率测 量的方法。虽然因此而可以提高操作效率，但相反而言，必须使频率 调节器终端的数量增加为同时振动的压电板的数量的两倍。因此，必须事先准备若干终端，且难以实现成本的降低。此外，即便是如上所 述使两个终端精确地接触到一个压电板，终端的控制也是困难的。相 反而言，当同时执行频率调节时，必须使若干终端同时且精确地接触 多个压电板的安装电极，且因此，而形成了更加困难的操作。 5 除此之外，当如上所述针对压电振动片尺寸的小型形式时，彼此
邻近的压电板之间的间隔更加狭窄。因此，造成这样一种情形其中 相应的两个终端到多个压电板的接触本质上是严格的。
此外，随着频率调节器的终端的增加，需要为了维护终端而使用 的若干步骤。因此，虽然可以通过同时执行该多个压电板的频率测量 10 来高效地进行频率调节，但相反而言，造成在维护性能方面的恶化。

发明内容
已经鉴于上述状态执行了本发明，且本发明的一个目的是提供一 种制造能够容易地、精确地且高效地执行频率调节而不受压电振动片
15 尺寸影响并且能够实现低成本构型以及维护性能的提升的压电振动 片的方法，由该制造方法制造的压电振动片，以及用于制造该压电振 动片的晶圆。
此外，本发明的一个目的是提供具有压电振动片、振荡器、具有 压电振动器的电子装置和无线电波时计的压电振动器。
20 本发明提供了用于解决该问题的以下措施
一种根据本发明的制造压电振动片的方法，其是制造多个压电振
动片的方法，该多个压电振动片均具有压电板，形成在该压电板的 外表面上以便当预定的驱动电压施加到其上时使该压电板振动的一 对激励电极，以及形成在该压电板的底端侧上并且利用由压电材料制 25 成的晶圆而同时分别电连接到该对激励电极的一对安装电极；该方法 包括通过利用光刻技术来刻蚀晶圓而形成构架部以及使所述多个压 电板通过连接部以将压电板的底端侧引导至构架部的状态而以悬臂 形状形成至该构架部的外形形成步骤；分别使成对激励电极和成对安装电极形成至该多个压电板上，以及通过使电极膜图案化到晶圆上来 形成分别在一侧上通过构架部上的连接部而电连接到该多个安装电
极的公共电极的电极形成步骤；通过在公共电极以及安装电极另一侧
5 调节步骤；以及通过切割连接部而使该多个压电板分段的切割步骤。 此外，根据本发明的压电振动片是从以悬臂形状由连接部连接到 晶圆的状态下通过切割该连接部而制造的压电振动片，该压电振动片 包括压电板，其底端侧连接到连接部； 一对激励电极，其形成在压 电板的外表面上，以便当预定的驱动电压施加到其上时使该压电板振 10 动；以及一对安装电极，其形成在该压电板的底端侧上并且分别电连 接至成对激励电极上，其中，该对安装电极的一侧上的安装电极形成 为以便与压电板的底端侧的缘边端进入接触，并且在被切割前时延伸 到连接部。
在根据本发明的制造该压电振动片的方法中，首先，执行形成连 15 接部并且形成有待通过利用光刻技术来刻蚀由石英等的压电材料制 成的晶圓而连接到连接部的多个压电板的外形形成步骤。在这种情况 下，执行刻蚀以使得该多个压电板以使底端侧引导至连接部的状态经 由该连接部以悬臂形状进行连接。
接着，执行分别使成对的振动电极和成对的安装电极形成到该多
20 个压电板、以及通过将电极膜图案化到晶圆上以在该连接部上形成公 共电极的电极形成步骤。在这种情况下，公共电极形成为以便通过该 连接部而在一侧上分别电连接到该多个安装电极。由此，在一侧上分 别形成在连接至该构架部的多个压电板上的所有安装电极与公共电 极进入导通的状态。
25 接着，执行调节压电板的频率同时使该压电板振动的频率调节步
骤，接着，执行切割步骤，其切割连接部以进行切割，以便将该多个 压电板和连接部分割为相应的分段。由此，形成为在压电板的外表面 上带有成对的激励电极和成对的安装电极的该多个压电振动板可以由单个晶圆来一次性地制造。
此外，连接部在切割步骤中被切割，且因此同时切割通过连接部 而连接到公共电极的一侧上的安装电极，以便分离。因此，在一侧上 的安装电极构造成形成为以便压电板的底端侧上的缘边侧进入接触 5 的形状。
具体而言， 一侧上的安装电极连接到形成在构架部上的公共电 极，且因此，与背景技术不同，在执行频率调节步骤时，可以通过使 频率调节器的终端分别接触到公共电极以及另一侧上的安装电极以 施加驱动电压来使压电板振动。在背景技术的情况下，必须使终端接
10 触到成对安装电极的两个电极。也就是说，必须使该两个终端接触到 该一个压电板。因此，为了精确地进行接触，必须以使得这两个终端 尽可能接近的状态使这些终端精确地定位到该对安装电极上。
与此相比，当使用公共电极时， 一侧上的终端可接触到形成与连 接部处的公共电极，另一侧上的终端可接触到另一侧上的安装电^L,
15 因此，必须4吏两个终端彼此接近。也就是说， 一个终端可以接触到一
个压电板。因此，可以容易地进行对终端的控制，且可以进一步迅速 地且精确地进行频率调节。此外，可以进行高效的运行。
此外，假设即便当成对安装电极的间隔变窄，通过实现小型构型， 不必使得两个终端彼此接近，且因此可继续获得上述效应。因此，可
20稳固地进行频率调节而不受压电振动片尺寸的影响。
此外，在根据本发明的制造压电振动片的方法中，在频率调节步 骤中，通过将驱动电压施加到公共电极和另一侧上的安装电极之间来 同时调节压电板的频率且使该多个压电板振动。
在根据本发明的制造压电振动片的方法中，在频率调节步骤中， 25 通过使终端接触到该多个压电板的另一侧上的安装电极以施加驱动 电压来同时调节压电板的频率且使该多个压电板振动，而无需逐个振 动压电板。从而可进一步高效地进行频率调节，且可以提高制造效率。 同时，当在背景技术中使该多个压电板同时振动时，必须将终端分别接触到相应的压电板的成对的安装电极，因此，终端的数量需要 是压电板数量的两倍。
与此相比， -使用7>共电4及，/人而终端可4妄触到7>共电极和相应压 电板的另一侧上的安装电极。因此，终端的数量不是待振动的压电板 数量的两倍，而可以是待振动的压电板的数量与公共电极的数量相加 的数量。因此，与背景技术相比，终端的数量可大幅减少，并且可以 实现成本的降低。此外，终端的数量可大幅减少，此外，该一个终端 可接触到该一个压电板，因此，终端的控制变得总是很容易。因此，
即便当同时对该多个压电板进行频率调节时，也可以容易地且精确地 10 进行频率调节。
此外，假设即便当彼此邻近的压电板的间隔变窄时，通过实现更 加小型的构型，仅一个终端可接触到一个压电板，从而可容易地实现 该接触。因此，可稳固地执行频率调节而不受压电振动片尺寸的影响。 除此之外，终端的数量可大幅减少，且因此，可以减少在终端的 15 维护中所使用的步骤的数量。由此，可以获得对维护性能的提升。
此外，根据本发明的晶圆是多个压电振动片、 一对激励电极以及
一对安装电极连接到其上的晶圆，该多个压电振动片均具有压电板； 该一对激励电极形成在压电板的外表面上，以用于当对其施加预定驱 动电压来使该压电板振动；该对安装电极形成在压电板的底端侧上并 20 且分别电连接到成对的激励电极上；该晶圓包括构架部和公共电极，
板以悬臂形状相连接，该公共电极形成为经由连接部在一侧分别电连 接到该多个压电振动片的安装电极上。
在根据本发明的晶圆中，可以通过在公共电极和另一侧上的安装 25 电极之间施加驱动电压来调节压电板频率同时使该压电板振动。在这 种情况下，通过使用公共电极，可以容易地、精确地且高效地执行频 率调节而不受压电振动片的尺寸的影响。此外，当同时调节该多个压 电板的频率时，与背景技术相比，可以获得低成本的构型和维护性的提升。
此外，可以通过切割晶圆的连接部而使该多个压电板形成分段来 同时制造该多个压电振动片，其中压电板的频率通过上述方法进行调 节。根据压电振动片，可以获得高质量构型和低成本构型。 5 此外，提供了根据本发明的压电振动器，其中该压电振动器包括
本发明的压电振动片。在根据本发明的压电振动器中，提供了上述压 电振动片，且因此可确保预定频率，并且可以获得压电振动器的高质 量构型和低成本构型。
此外，在根据本发明的振荡器中，本发明的压电振动器作为振荡 10 片电连接到集成电路上。此外，在根据本发明的电子装置中，本发明 的压电振动器电连接到计时部分上。
此外，在根据本发明的无线电波时计中，本发明的压电振动器电 连接到滤波部分上。
在根据本发明的振荡器，电子装置和无线电波时计中提供了上述 15 压电振动器，且因此可以获得类似于压电振动器的高质量构型和低成 本构型。
根据本发明的制造压电振动片的方法，可以容易地、精确地且高
效地进行频率调节而不受压电振动片尺寸的影响，并且可以获得低成
本构型以及维护性能的提升。 20 此外，根据本发明的压电振动片，通过该制造压电振动片的方法
来制造压电振动片，可以容易地、精确地且高效地执行频率调节，且
因此，可以获得高质量的构型和低成本的构型。
此外，可以同时且高效地制造根据本发明的晶圆、压电振动片，
并且可以获得低成本的构型。 25 此外，才艮据压电振动器，振荡器，电子装置以及无线电波时计而
提供了压电振动片，且因此可以获得高质量的构型和低成本的构型。


图1是观察根据本发明的实施例的压电振动器外壳的内含物的视
图，并且是平面地观察压电振动片的状态的视图2是从上面观察图1中所示的压电振动片的视图； 图3是从下面观察图1中所示的压电振动片的视图； 5 图4制造图1所示的压电振动器的流程图5是图4所示的流程图的延续；
图6是显示制造图1所示的压电振动器的一个步骤的视图，并且 是晶圓在完成外形形成步骤之后的状态的视图7是显示制造图1所示的压电振动器的一个步骤、并且显示了 10 在晶圓的两面上形成了刻蚀保护膜的状态的视图8是显示了从图7所示的状态将刻蚀保护膜图案化到压电振动 片的压电板上的状态的视图9是沿图8所示的线A-A截取的截面视图IO是显示了从图9所示的状态通过刻蚀保护膜而构成掩模来 15 刻蚀晶圆的状态的^L图ll是显示了从图IO所示的状态在晶圓上形成电极膜和重力金 属膜的状态的一见图，并且是放大了晶圓的上面的一见图12是显示根据本发明的压电振动片和压电振动器的其它实例 的视图，并且是具有执行厚度滑移振动的压电振动片的压电振动器的 20 分解透视视图13是显示根据本发明的压电振动器的其它实例的视图，并且 是陶瓷封装型压电振动器的顶视图14是沿图13中所示的线B-B截取的截面视图15是显示具有根据本发明的压电振动器的表面安装型振动器 25 的截面视图16是显示图15所示的压电振动器和外部部分连接终端的附接 关系的透一见图17是显示根据本发明的振荡器的一个实施例的结构视图；图18是显示根据本发明的电子装置的一个实施例的结构视图； 图19是显示根据本发明的无线电波时计的一个实施例的结构—见
图20是从上面观察背景技术的压电振动片的视图； 5 图21是从下面观察背景技术的压电振动片的视图；以及
图22是显示了制造图21和图22中所示的压电振动片的其中一 个步骤的视图
具体实施例方式
10 将参考如下的图1到图11解释根据本发明的一个实施例。此外，
根据该实施例，将采用如压电振动器1的圆柱体封装型压电振动器的 一个实例进行解释。
如图1到图3所示，该实施例的压电振动器1包括压电振动片2、 在其内容纳压电振动片2的外壳3以及构成气密终端的塞子4，该气 15密终端密封地将压电部件2封闭在外壳3的内部。
如图2和图3所示，压电振动片2是音叉型振动片，其由石英、 钽酸锂、铌酸锂等压电材料形成，并且当向其施加预定电压时振动。
该压电振动片2包括具有平行布置的一对振动臂部8,9的压电板 11; 一体地固定该对振动臂部8,9的底端侧的基部10;以及一对激励 20电极14，其包括形成在该对振动臂部8，9的外表面上的第一激励电极 12和第二激励电极13,以用于使该对振动臂部8,9振动；以及电连接 到第一激励电极12和第二激励电极13上的安装电极15,16。
包括第一激励电极12和第二激励电极13的成对激励电极14是 沿彼此靠近和远离的方向使成对振动臂部8，9振动的电极，并且通过 25 在成对振动臂部8,9的外表面上形成图案而形成，成对的振动臂部8，9 处于分别电分割成分离的状态。具体而言，第一激励电极12在一侧 主要地形成在振动臂部8上而在另一侧形成在振动臂部9的两个侧面 上，而第二激励电极13在一侧主要地形成在振动臂部8的两个侧面上而在另一侧形成在振动臂部9上。
此外，在基部10的两个主面上，第一激励电极12和第二激励电 极13分别通过引出电极19,20而电连接到安装电极15，16上。安装电 极15,16形成在压电板11的底端侧上。此外，安装电极15在一侧形 5成为与压电板11的底端侧上的缘边部相接触。
此外，电压通过安装电极15，16而施加到压电振动片2上。
此外，成对振动臂部8,9的前端覆有重力金属膜21，以将它们自 身的振动状态调节(频率调节)成在预定的频率范围内振动。此外，重 力金属膜21分成为用于粗略地调节频率的粗调膜21a和用于精细地调 10节频率的微调膜21b。通过利用粗调膜21a和微调膜21b来进行频率 调节，可以将成对振动臂部8，9的频率限制在器件的标称频率内。
如图1所示，外壳3形成为底部为圆形圆柱体的形状、压配合以 安装并固定到稍后提及的塞子4的芯柱30的外周边上，外壳3处于 将压电振动片2容纳在其内部的状态。此外，外壳3在真空气氛下压 15配合，且该外壳3内环绕压电振动片2的空间达到保持真空的状态。
塞子4包括用于密封地封闭外壳3的芯柱30;两个引线终端 31,其一端侧形成为构成平行地布置以穿透芯柱30的内引线31a，通 过将芯柱30置于其间来安装(机械结合和电气连接)压电振动片2,而 其另一端侧构成电连接到外侧的外引线31b;以及绝缘填充部件32, 20 其填充到芯柱30的内部，以固定芯柱30和引线终端31。
芯柱30由金属材料形成环状形状。此外，填充部件32的材料例 如是硼硅酸盐玻璃。此外，分别将由相同材料制成的未示出的镀层涂 覆到引线终端31的表面和芯柱30的外周边上。
突入外壳3内部的两个引线终端31的部分构成内引线31a，且突 25出外壳3外部的部分构成外引线31b。此外，内引线31a和安装电极 15,16经由传导性隆起E安装。也就是说，内引线31a和安装电极15,16 机械地结合，同时通过隆起E电连接。结果，压电振动片2达到安装 到两个引线终端31上的状态。此外，以上提及的两个引线终端31用作外部连接终端，其一端
侧(外引线31b侧)电连接到外部，而另一侧(内引线31a侧)安装到压电 振动片2上。
这里，将描述构成塞子4的主要部件的尺寸和材料的实例。
5 引线终端31的直径例如是0.12mm，而科瓦铁镍钴合金(FeNiCo
合金)通常用作引线终端31的基部部件的材料。此外，作为镀层涂覆 在引线终端31的外表面和芯柱30的外周边上的材料，Cu用作基质膜， 而作为表面涂层膜，使用了耐热的镀焊料(solder plating)(锡和铅的合 金，其重量比是1: 9)、银(Ag)、锡铜合金(SnCu)、金锡合金(AuSn) 10 等。
此外，通过在外壳3的内周边处执行在真空中的冷压焊接，同时 在芯柱30的外周边处置入涂覆的金属膜(镀层)，可以在真空状态下气 密地密封外壳3的内部。
当操作以这种方式构成的压电振动器1时，向两个引线终端31 15 的外引线31b施加预定的驱动电压。因此，可以通过内引线31a、隆 起E、安装电极15,16和引出电极19,20使电流流向包括第一激励电极 12和第二激励电极13的成对激励电极14，并且可以使振动臂部对8,9 在彼此靠近和彼此远离的方向上以预定的频率振动。此外，通过利用 该对振动臂部8,9的振动，此振动可用作计时源、控制信号的时源、 20 参考信号源等。
接下来，将参考图4和图5中所示的流程图来阐述同时制造多个 上述压电振动器1的方法。
具体而言，首先，以预定角度对兰伯特(Lamburt)荒料进行切片， 以构成具有恒定厚度的晶圓S。接着，通过研磨(lapping)来粗加工该 25晶圆，然后，通过刻蚀来去除工作变性层，然后，经受抛光等的镜面 抛光，以构成预定厚度的晶圆S(SIO)。
接着，如图6所示，通过刻蚀由光刻技术而抛光的晶圓S，执行 形成构架部Sl且形成待连接到该构架部Sl上的多个压电板11的外形形成步骤(S20)。在这种情况下，进行刻蚀，使得该多个压电板11 通过连接部lla以悬臂形状连接，处于使压电板11的底端侧引导至构 架部Sl的状态。在下文中，将特别对由经抛光的晶圆S起直到形成 如图6所示的晶圆S的过程进行阐述。 5 首先，准备好通过抛光而表面处理的晶圆S，然后，如图7所示，
分别在晶圆S的两面上形成刻蚀保护膜40(S21)。作为刻蚀保护膜40， 例如，铬(Cr)形成为若干ium。接下来，在刻蚀保护膜40上通过光刻 技术形成未示出的光致抗蚀膜的图案。在这种情况下，围绕压电板11、 连接部lla以及构架部1的周围进行图案化。此外，用光致抗蚀膜通
10过构成掩模来进行刻蚀，而没有被掩盖的刻蚀保护膜40则选4奪性地 去除。此外，在刻蚀后去除光致抗蚀膜。由此，如图8和图9所示， 可以将刻蚀保护膜40图案化为上述形状(S22)。也就是说，可以使图 案形成为某种形状，其中多个压电板11以悬臂的形状通过连接部lla 连接到其上，该连接部lla处于将底端侧引导至构架部Sl的状态。
15此外，在这种情况下，对该多个压电板中的若干压电板执行图案化。 此外，图9和图IO是显示了沿切割线A-A所截取的截面。
接着，晶圓S的两面分别通过由形成有图案的刻蚀保护膜40构 成掩模来进行刻蚀(S23)。由此，如图10所示，可以通过选择性地去 除刻蚀保护膜40的未掩模区域来形成构架部Sl,且该多个压电板11
20 可以形成为以便连接到构架部Sl上。在此，外形形成步骤完成。
接着，执行电极形成步骤，其通过在晶圆S处使电极膜图案化并 且在构架部Sl上形成7>共电极S2而分别^f吏一对激励电才及14、成对的 安装电极15,16以及引出电极19,20形成到该多个压电板11上(S30)， 如图ll所示。在这种情况下，公共电极S2在一侧形成为通过连接部
25 lla而分别电连接到该多个安装电极15上。由此，在一侧分别形成在 连接到构架部Sl上的多个压电板11上的所有安装电极15达到与7> 共电极S2导通的状态。
通过由外形形成步骤和电极形成步骤进行处理，可以将所准备的具有预定厚度的晶圆S加工成与多个压电振动片2相连接的晶圆S, 该多个压电振动片2均具有压电板11、成对的激励电极14以及成对 的安装电极15,16，且该晶圓S包括通过连^^妄部lla以悬臂形状连4妻 到其上的构架部Sl,以及公共电极S2，其形成为在该多个压电振动 5 板2的一侧通过构架部Sl上的连接部lla以引导底端侧的状态而电 连接到安装电极15上。
此外，在电极形成步骤的同时或之前或之后的时间，成对的振动 臂部8，9的前端涂覆有重力金属膜21(例如，银、金等)，其均包括用 于频率调节的粗调膜21 a和微调膜21 b(S40)。
10 此外，执行粗调步骤(频率调节步骤)，即调节压电板ll的频率同
时使压电板11的成对振动臂部8,9振动(S50)。特别地阐述，首先， 将形成有电极膜(一对激励电极14、 一对安装电极15，16、引出电极 19,20和公共电极S2)和重力金属膜21的晶圆S安置到未示出的频率 调节器(例如，振荡电路，网络分析器等)上。此外，通过以下所述的
15方法使频率调节器的终端(例如，探针等)接触到晶圆S上的电极膜， 且将预定驱动电压施加到成对的激励电极14上。由此，使得成对的 振动臂部8，9振荡。通过经由对重力金属膜21的粗调膜21a照射激光 来减少施加到成对振动臂部8,9的前端上的重量来调节频率，同时在 这种情况下由频率调节器来测量频率。此外，此后将执行更加精确地
20 调节频率的微调。下文将对其进行阐述。
接着，执行切割步骤，即通过切割连接晶圓S与压电板11的连 接部lla来进行切割，以便将多个压电板11自构架部Sl分离成相应 的片段(S60)。由此，各自在压电板11的外表面上形成有成对激励电 极14和成对安装电极15,16的多个压电振动片2可以由单个晶圆S同
25时制造。此外，连接部lla由切割步骤进行切割，因此，在一侧经由 连接部lla连接到公共电极S2的安装电极15也同时被切割以分离。 因此，安装电极15在一侧构成形成为以便与压电板11的底端的缘边 侧相接触的形状，如图2和图3所示。接下来，执行制造塞子4的气密终端制造步骤(S70)。具体而言， 首先，通过芯柱制造步骤制造芯柱30(S71)。也就是说，通过将铁镍 钴合金、铁镍合金或类似材料制成的具有传导性的板部件加工成管而 形成底部为圓柱体的部件，之后，多次执行深沖压。此外，通过在圆 5 柱体部件的底面上形成开口并切割以将该圆柱体部件通过执行外部 形状沖压而从板部件分离，从而形成芯柱30。
接下来，执行安置步骤，以分别将引线终端31和填充部件32安 置在芯柱30的内部(S72)。首先，将制造的芯柱30安置到未示出的专 用夹具上，之后，将预先烧结成环形形状的填充部件32安置在芯柱 1030内部，并且将引线终端31安置成穿透填充部件32。
在通过该安置步骤组合芯柱30、引线终端31和填充部件32后， 将夹具放入加热炉，在IOO(TC左右的温度气氛中烧结填充部件32。 因此，填充部件32和引线终端31之间的间隙以及填充部件32和芯 柱30之间的间隙被完全密封，且构成了承受密闭性的结构。此外， 15可以通过从该夹具取出来提供塞子4。此时，完成了气密终端制造步 骤。
接下来，执行通过湿镀法在引线终端31和芯柱30外周边的外表 面上涂覆相同材料的金属膜的镀覆步骤(S80)。作为对此的预处理，对 引线终端31和芯柱30的外周边的外表面进行清洁，用碱性溶液去脂，
20 之后，用盐酸和硫酸溶液通过酸来清洁。在完成该预处理后，在引线 终端31和芯柱的外周边面的外表面上形成基质膜。例如，涂覆膜厚 为2pm到5|tim的铜镀层或镍镀层。接下来，在该基质膜上形成表面 涂层膜。例如，除了单一的金属锡、银等之外，还可涂覆膜厚大致为 8pm到15pm的耐热镀层、锡铜合金、锡铋薄膜合金、锡锑合金等。
25 通过以此方式涂覆包括基质膜和表面涂层膜的金属膜，可以连接
内引线31a和压电振动片2。此外，不仅是压电振动片2的连接，而 且芯柱30和外壳3也可以进行冷压焊接，因为涂覆在芯柱30的外周 边上的金属膜具有柔软和弹性变形的特性，因而可以执行气密结合。接下来，在真空气氛的炉中执行退火以使该金属膜稳定(S90)。例
如，以no。c的温度执行一个小时的加热。因此，通过调节形成在基 质膜和表面涂层膜材料的界面处的金属间化合物成分而可以限制形 成金属须。在完成退火的时间点可以执行安装步骤。此外，尽管采用
5 了当涂覆金属膜时通过湿镀法涂覆该金属膜的情况的实例，但本发明
不限于此，而是例如该涂覆可以通过蒸镀法、化学气相法等执行。
此外，根据该实施例，在完成退火后，在内引线31a的前端处形 成金或其它材料的传导性隆起E,以便随后执行安装步骤(SIOO)。进 一步而言，执行使压电振动片2的安装电极15，16与内引线31a结合
10 的安装步骤(SllO)。具体而言，在内引线31a和压电振动片2之间置 入隆起E的状态下，以预定的压力将内引线31a和压电振动片2搭接。 因此，可以通过传导性隆起E连接内引线31a和安装电极15,16。结 果，可以安装压电振动片2。也就是说，压电振动片2达到由引线终 端31机械地支承并电连接到该引线终端31上的状态。
15 此外，尽管在执行隆起连接中，通过执行加热和加压来执行安装，
但也可以通过利用超声波来执行隆起连接。
接下来，在执行密封步骤之前，为了消除安装应变，在预定的温 度下执行烘烤(S120)。接下来，对压电振动片2的频率进行微调(S130)。 具体地解释该频率调节，通过在将整体放至真空室的状态下，在外引
20 线31b之间施加电压而使压电振动片2振动。此外，用激光通过蒸发 重力金属膜21的微调膜21b来调节频率，同时测量该频率。此外， 为了测量该频率，可以通过将未示出的探针的前端压在外引线31b上 而可以精确地执行该测量。通过执行频率调节，可以将压电振动片2 的频率调节到预先确定的频率范围内。
25 此外，尽管在之前执行的微调和粗调中，通过照射激光而蒸发重
力金属膜21来执行调节，但是也可利用氩离子而不是激光来执行频 率调节。在这种情况下，通过喷射氩离子而溅射来执行去除重力金属 膜21，以执行频率调节。最后，通过将外壳3压配合到在其内容纳了安装的压电振动片2
的芯柱3上，执行气密地密封压电振动片2的外壳压配步骤(S140)。 具体地解释，在真空中将外壳3压配合到芯柱30的外周边上，同时 施加预定的负荷。然后，使形成在芯柱30的外周边上的金属膜弹性 5地变形，并且因此，可以通过冷压焊接执行气密密封。因此，可以将 压电振动片2密封在真空中。
此外，在执行该步骤前，优选通过充分地加热压电振动片2、外 壳3和塞子4来去除吸收到表面上的湿气等。
此外，在完成安装到外壳3上后，执行屏蔽(screening)(S150)。执 10 行屏蔽以稳定频率和共振频率值，并且防止在压配外壳3的配合部分 上形成因压力引起的金属须。
在完成该屏蔽后，执行内部部分的电气特性检查(S160)。也就是 说，测量并^r查共振频率、共振电阻值、驱动电平特性(共振频率和共 振电阻值的激励功率相依性)等。此外，与之一起还检查绝缘电阻特性 15等。此外，最后通过执行压电振动器1的外观检查来最终检查尺寸、 质量等。结果，可以制造图1中所示的压电振动器1。
具体而言，安装电极15在一侧与形成在构架部Sl上的公共电极 S2导通，并且因此在另一侧，当执行不同于背景技术的粗调步骤时， 可以通过使频率调节器的终端分别接触到公共电极S2和安装电极16 20 而施加电压来使压电板11的成对振动臂部8,9振动。在背景技术的情 况下，必须使终端接触到成对的安装电极15,16两者。也就是说，必 须使两个终端接触到一个压电板11。因此，为了精确地执行接触，必 须将两个终端以尽可能接近的状态精确地定位到成对的安装电极 15,16上。
25 与此相比，当使用公共电极S2时， 一个终端可接触到形成在构
架部Sl处的公共电极S2，且在另一侧，另一终端可接触到安装电极 16，且因此，不必使得两个终端彼此接近。也就是说安装终端可接触 到一个压电板ll。因此，可容易地执行终端的控制，可以更快速地且精确地执行频率调节。此外，可以进行高效的操作。
此外，在粗调节步骤中，优选压电板11的成对的振动臂部8,9不
通过设定来振动，而是通过使终端接触到该多个压电板11的另一侧
上的安装电极16而施加驱动电压来使压电板11的多组成对的振动臂 5 部8,9同时振动，从而调节压电板11的频率。具体而言，例如，图6 中所示的连接到晶圆S上的多个压电板11以行为单位进行分隔，针 对相应的分隔出来的行来调节压电板11的频率。由此，可以更高效 地进行频率调节，且可以提高制造效率。
同时，当在背景技术中使压电板11的该多组成对的振动臂部8，9
10 振动时，必须使终端分别接触到相应的压电板11的成对安装电极 15,16，且因此，终端的数量需要是压电板11的数量的两倍。
与此相比，使用公共电极S2，且因此，终端可4妄触到公共电极 S2以及相应的压电板11的另一侧上的安装电极16。因此，终端的数 量不必是待振动的压电板11的数量的两倍，但可能是待振动压电板
1511的数量与公共电极S2数量的和。因此，与背景技术的数量相比， 终端的数量可以大幅减少，并且可以实现成本的降低。此外，终端的 数量可以大幅减少， 一个终端可接触到一个压电板11,且因此，终端 的控制变得总是简单。因此，即便是在同时对该多个压电板11进行 频率调节的情况下，也可以容易地且精确地执行频率调节。
20 此外，即便当彼此邻近的压电板之间的间隔变窄，可以假设，通
过实现另外的小型构型，仅一个终端可接触到一个压电板11，且因此， 可以容易地执行接触。因此，可以稳固地频率调节，而不受压电振动 片2的尺寸的影响。
除此之外，终端的数量可大幅减少，且因此，可以减少用于维护 25终端所使用的步骤的数量。由此，可以实现维护性能的提升。
此外，当频率调节器的终端接触到电极膜时，通常在电极膜的接 触部处形成接触标记(未示出)。然而，如上所述，终端在一侧未接触 到安装电极15，且因此未形成接触标记。此外，根据该实施例的压电振动器1提供了上述压电振动片2, 且因此可确保预定频率，并且可实现高质量构型、低成本构型以及压 电振动器1。
此外，虽然根据本实施例，已经通过采用包括音叉型压电振动片
52的压电振动器1的实例而进行了阐述，但是本发明并不局限于压电 振动器1。
例如，将采用具有厚度滑移振动片(压电振动片)71的厚度滑移振 动器(压电振动器)70。厚度滑移振动片71包括由板状形状的晶圓S形 成的压电振动板72，其具有恒定的厚度、激励电极73、引出电极74
10以及安装电极75。压电振动板72的外部形状形成为例如矩形形状， 并且形成为使得大致在两面的中心部分处激励电极73彼此相对。压 电板72的末端部分形成有通过引出电极74电连接到激励电极73上 的安装电极75。此外，在一侧上连接到激励电极73上的安装电极75 和在另 一侧上连接到激励电极73上的安装电极75分别形成在压电板
1572的两侧上。在这种情况下，形成在压电板72的一面上的安装电极
另一面上的安装电极75上。
即使以此方式构成的厚度滑移振动器70也可以类似地获得该厚 度滑移振动器70自身的高质量构型和低成本构型，因为厚度滑移振 20动片71是由制造压电振动片的上述方法制造的。
此外，尽管在该实施例中，作为压电振动器的实例，通过采取圆 柱体封装类型的压电振动器1的实例给出了解释，但本发明并不限于 该压电振动器l。例如，如图13和图14所示，将采用陶瓷封装型的 压电振动器80。
25 压电振动器80包括在其内部形成有凹陷部分81a的基部81，压
电振动片2容纳在基部81的凹陷部分81a内，而盖子82在容纳压电 振动片2的状态下固定在基部81上。
基部81布置有具有密封结构的引线83，且其前端设有隆起E。此外，压电振动片2的隆起和安装电极15，16机械地且电气地连接。 此外，引线83暴露在基部81的底面处。也就是说，引线83起到外 部连接终端的作用，其一个末端侧电连接到外部，而另一个末端侧电 连接到安装电极15,16上。 5 此外，通过使用各种真空电子束焊接、真空线焊、或通过低熔点
玻璃或低共熔合金等，使基部81在真空中气密地密封。因此，将压 电振动片2气密地密封在其内部。也就是说，基部81和盖子82起到 用来气密地密封压电振动片2的密封部件84的作用。
即使是以此方式构成的压电振动器80也可以类似地获得该压电 10 振动器80自身的高质量构型和低成本构型，因为压电振动片2是由 上述制造压电振动片的方法制造的。
此外，可通过将圆柱体封装型的压电振动器1用模制树脂部件91 固定来构成表面安装型振动器90。
如图15和图16所示，表面安装型振动器90包括压电振动器1， 15 以预定形状固定压电振动器1的模制树脂部分91，以及外部部分连接 终端92,通过暴露在模制树脂部分91的底面上，该连接终端92的一 个末端侧电连接到外引线31b上，而另一个末端侧电连接到外侧。外 部连接终端92由铜等金属材料在其截面上形成为通道状形状。通过 用模制树脂部分91以此方式固定压电振动器1,可以将压电振动器1 20 稳定地附接到电路板等上面，并且因此，压电振动器l形成高质量构 型和低成本构型，且因此，关于表面安装型振动器90本身，同样可 以获得高质量构型和低成本构型。
接下来，将参考图17对根据本发明的振荡器的一个实施例进行 解释。
25 如图17所示，该实施例的振荡器110包括作为电连接到集成电
路101上的振荡片的压电振动器1。该振荡器100包括安装有电容器 等的电子部件102的板件103。板件103安装有用于振荡器的集成电 路IOI，且集成电路IOI的附近安装有压电振动器1。电子部件102、集成电路101和压电振动器1分别电连接到未示出的布线图上。此外， 各种不同的构成部分由未示出的树脂模制。
在以此方式构成的振荡器100中，当向压电振动器1施加电压时， 该压电振动器1内的压电振动片2振动。该振动通过提供给该压电振 5动片2的压电特性转换成电信号，并且作为电信号输入至集成电路 101。输入的电信号由集成电路101不同地处理并作为频率信号输出。 由此，使压电振动器l起到振荡片的作用。
此外，根据需要，通过选择例如RTC(实时时钟)模块等，集成电 路101的构造可以加入控制操作该装置或外部装置的日期或时间的功 10能，提供除了用于时计等的单一的功能振荡器之外的时间、日历等功 能。
如上所述，根据该实施例的振荡器100,提供了具有高质量构型 和低成本构型的压电振动器1,且因此，振荡器IOO本身也类似地获
得了高质量构型和低成本构型，且除此之外，可以提供历经长时期而
15稳定的高度精确的频率信号。
接下来，将参考图18对根据本发明的电子装置的一个实施例给 出解释。此外，作为电子装置，将采用具有压电振动器1的移动信息 装置110的实例给出解释。首先，该实施例的移动信息装置110由例 如根据背景技术开发并改进的移动电话和手表代表。其外观类似手 20 表，在其对应于表盘的一部分上布置有液晶显示屏，当前时间等显示 在该屏幕上。此外，当用作通信机械时，该电子装置从手腕上取下， 并且可以通过包括在皮带内的扬声器和麦克风执行类似于背景技术 的移动电话的通信。然而，该电子装置与背景技术的移动电话相比尺 寸非常小且重量非常轻。
25 接下来，将解释该实施例的移动信息装置110的构造。如图18
所示，移动信息装置110包括压电振动器1和用来供应电力的电源部
分lll。电源部分111由锂蓄电池构成。电源部分111执行各种控制
的控制部分112、计算时间等的计时部分113、用来执行与外界的通信的通信部分114、用于显示各种信息的显示部分115以及检测相应 功能部分的电压的电压检测部分116并联。此外，由电源部分111向
各个功能部分提供电力。
通过控制各个功能部分，控制部分112执行操作整个系统的传输 5和接收声音数据、测量或显示当前时间等的控制。此外，控制部分112 包括预先写入程序的ROM、读取并执行写入ROM的程序的CPU以 及用作CPU的工作区域的RAM等。
计时部分113包括集成电路，该集成电路包括振荡电路、寄存器 电路、计数电路和接口电路等以及压电振动器1。当向压电振动器1
10 施加电压时，压电振动片2振动，该振动通过提供给石英的压电电气 特性被转换成电信号，并且作为电信号输入至振荡电路。振荡电路的 输出通过寄存器电路和计数电路被二进制化并计数。此外，通过接口 电路从控制电路112传输并接收信号，而当前时间或当前日期或日历 信息等显示在显示部分115上。
15 通信部分114提供有类似于背景技术的移动电话的功能，并且包
括无线部分117、声音处理部分118、切换部分119、放大部分120、 声音输入和输出部分121、电话号码输入部分122、来电声音生成部 分123以及呼叫控制存储部分124。
无线部分117通过天线125从/向基站交换以传输并接收各种声音
20 数据等的各种数据。声音处理部分118将从无线部分117或放大部分 120输入的声音信号编码和解码。放大部分120将从声音处理部分118 或声音输入和输出部分121输入的信号放大至预定水平。声音输入和 输出部分121包括扬声器，麦克风等，用于使到达的声音或语音变高 或采集声音。
25 此外，来电声音生成部分123根据来自基站的呼叫产生来电声音。
切换部分119只有在信号到达时才将连接到声音处理部分U8上的放 大部分120切换到来电声音生成部分123，由来电声音生成部分123 产生的来电声音通过放大部分120输出到声音输入和输出部分121。此外，呼叫控制存储部分124包含涉及通信的呼叫和来电控制的
程序。此外，电话号码输入部分122包括0到9的数字键以及其它键， 且通过按下数字键等输入通话目的地的电话号码等。
当由电源部分111向控制部分112等的各个功能部分施加的电压 5 变得低于预定值时，电压检测部分116检测该压降以通知控制部分 112。在这种情况下预定的电压值是预先设定为稳定的操作通信部分 114必须的最小电压值，并成为例如大约3V。从电压检测部分116通 知该压降的控制部分112停止无线部分117、声音处理部分118、切 换部分119和来电声音生成部分123的操作。具体而言，必需停止操 10 作具有大功率消耗的无线部分117。此外，显示部分115显示一条记 录，即通信部分114由于电池剩余电量不足而不能使用。
也就是说，通信部分114的操作可^皮禁止，并且该记录可以通过 电压纟企测部分116和控制部分U2显示在显示部分115上。尽管该显 示可由字符信息构成，作为更直观的显示，可在显示部分115的显示 15 面上部显示的电话图标旁边显示x(中断)标记。
此外，通过提供电源切断部分126(该部分能够选择性地切断涉及 通信部分124的功能的部分的电源)，可以进一步稳固地停止通信部分 114的功能。
如上所述，根据该实施例的移动信息装置110，提供了具有高质 20量构型和低成本构型的压电振动器1，并且因此，该移动信息装置自 身也可以类似地获得高质量构型和低成本构型。除此之外，可以显示 历经长时间而稳定的高度精确的时计信息。
接下来，将参考图19对根据本发明的无线电波时计的一个实施 例进行解释。
25 如图19所示，该实施例的无线电波时计130包括电连接到滤波
部分131上的压电振动器1，并且是设有通过接收包括时间信息的标 准无线电波来自动校准时间以显示精确的时间的功能的时计。
在日本，用于发射标准无线电波的发射处(发射站)位于福岛县(40kHz)和佐贺县(60kHz)，其分别发射标准无线电波。40kHz或60kHz 的长波既具有在地面上传播的特性，又具有被电离层和地面反射而传 播的特性，因此，传播范围广，整个日本都被上述两个发射处所覆盖。 以下将详细解释无线电波时计130的功能性构造。 5 天线132接收长波40kHz或60kHz的标准无线电波。该长波标准
无线电波-使称为时间码的时间信息经AM调制为40kHz或60kHz的载 波。接收到的标准无线电波被放大器133放大，并被具有多个压电振 动器1的滤波部分131滤波和调谐。
根据本发明的压电振动器1分别具有石英振动器部分138,139， 10它们具有和载波频率相同的共振频率40kHz和60kHz。
此外，具有预定频率的滤波后的信号被检测和整流电路134检测 并解码。接下来，由波形成形电路135取出时间码，并由CPU136计 数。CPU136读出当前年、累积日期、星期几、时间等信息。读取信 息反映至RTC 137且显示出精确的时间信息。 15 载波具有40kHz或60kHz,并且因此，具有音叉型结构的振动器
优选地用于振动器部分138,139。
此外，尽管上述解释显示了在日本的实例，但长波的标准无线电 波的频率在国外是不同的。例如，在德国，使用77.5kHz的标准无线 电波。因此，当把能够处理国外电波的无线电波时计130集成到移动 20装置中时，需要具有不同于日本的情况下的频率的压电振动器1。
如上所述，根据本实施例的无线电波时计130，提供了具有高质 量构型和低成本构型的压电振动器1,且无线电波时计130自身也可 类似地获得高质量构型和低成本构型。另外，除此之外，可以高度精 确地且历经长时间而稳定地进行计时。 25 虽然已经如上所述参照附图对本发明的实施例进行了详细描述， 但是特定的构造不局限于该实施例，而是包括处于不脱离本发明的主 旨的范围内的设计改变等。例如，虽然根据振荡器、上述移动电话信 息装置以及无线电波时计(如压电振动器)，而使用了具有音叉型压电振动片2的圓柱体封装型压电振动器1，但是本发明并不局限于此。 至于压电振动器，可以使用厚度滑移振动器70、陶瓷封装型压电振动
器80、表面安装型振动器卯等。
权利要求
1. 一种制造多个压电振动片的方法，所述多个压电振动片均具有压电板，形成在所述压电板的外表面上以用于当对其施加预定驱动电压时使所述压电板振动的一对激励电极，以及形成在所述压电板的底端侧上并且使用由压电材料制成的晶圆同时分别电连接到所述一对激励电极上的一对安装电极，所述方法包括外形形成步骤，其通过利用光刻技术刻蚀所述晶圆而形成构架部并且使多个所述压电板通过连接部以将所述压电板的底端侧引导至所述构架部的状态而以悬臂形状形成到所述构架部上，电极形成步骤，其通过将电极膜图案化到所述晶圆上而分别将成对的激励电极和成对的安装电极形成到多个所述压电板上并且形成通过所述构架部上的连接部而在一侧分别电连接到多个所述安装电极上的公共电极；频率调节步骤，其通过在所述公共电极和另一侧上的所述安装电极之间施加驱动电压来调节所述压电板的频率同时使所述压电板振动；和切割步骤，其通过切割所述连接部来使多个所述压电板形成片段。
2.根据权利要求1所述的制造压电振动片的方法，其特征在于，在所述频率调节步骤中，通过在所述^^共电极和另一侧上的所述安装 电极之间施加驱动电压来调节所述压电板的频率，同时使多个所述压 电板同时振动。
3. —种通过从经由连接部以悬臂形状连接到晶圆的状态来切割 25所述连接部而制造压电振动片的方法，所述压电振动片包括 压电板，其底端侧连接至所述连接部；一对激励电极，其形成在所述压电板的外表面上，用于当对其施 加预定驱动电压时使所述压电板振动；以及一对安装电极，其形成在所述压电板的底端侧上并且分别电连接至所述一对激励电极；其中，位于所述一对安装电极的一侧上的安装电极形成为^t妻触到 所述压电板的底端侧的缘边端，并且在被切割前的某时间点延伸到所 述连接部。
4. 一种晶圆，其上连接了多个压电振动片，所述多个压电振动片 均具有压电板， 一对激励电极和一对安装电极，所述一对激励电极形 成在所述压电板的外表面上，用于当对其施加预定驱动电压时使所述 压电板振动，所述一对安装电极形成在所述压电板的底端侧上并且分 10别电连接到所述一对激励电极上，所述晶圓包括构架部，其经由连接部以引导所述底端侧的状态而以悬臂形状与所述压电振动片的压电板相连接；公共电极，其形成为经由所述连接部在一侧分别电连接至所述多 个压电振动片的安装电极上。
5. —种压电振动器，包括根据权利要求3所述的压电振动板。
6. —种振荡器，包括作为振荡片而电连接到集成电路上的根据权 利要求5所述的压电振动器。
7. —种电子装置，包括电连接到计时部分上的根据权利要求5所 述的压电振动器。
8. —种无线电波时计，包括电连接到滤波部分上的根据权利要求5所述的压电振动器。
全文摘要
本发明涉及压电振动片及其制造方法、晶圆、包括压电振动片的装置。具体而言，提供了一种制造压电振动片的方法，其包括外形形成步骤，其在晶圆处形成构架部S1并且在该构架部形成有待通过连接部(11a)连接到其上的多个压电板；电极形成步骤，其分别在该多个压电板处形成成对的激励电极和成对的安装电极，并且在一侧形成通过连接部而分别电连接到多个成对的安装电极(15)上的公共电极S2；频率调节步骤，其通过将驱动电压施加到公共电极和另一侧的安装电极(16)之间而调节压电板的频率；以及切割步骤，其使该多个压电板分成片段。
文档编号H03H3/02GK101510766SQ20091000825
公开日2009年8月19日 申请日期2009年2月16日 优先权日2008年2月14日
发明者小林高志 申请人:精工电子有限公司