专利名称：压电振动片、压电振动器、振荡器、电子设备、电波钟及压电振动片的制造方法
技术领域：
本发明涉及由水晶或钽酸锂等的压电材料构成的压电振动片、具有该压电振动片 的压电振动器、具有该压电振动器的振荡器、电子设备、电波钟及压电振动片的制造方法。
背景技术：
近年来，在便携电话或便携信息终端设备上，采用利用水晶等作为时刻源或控制 信号的定时源、参考信号源等的压电振动器。已提供多种多样的这种压电振动器，作为其中 之一，众所周知具有音叉型压电振动片的压电振动器。该压电振动片是使平行排列的一对 振动腕部沿着互相接近或分离的方向以规定的谐振频率振动的振动片。可是，近年来，以便携电话机等为代表，内置压电振动器的各种电子设备的小型化 得到发展。因此，对于构成压电振动器的压电振动片也要求进一步小型化。于是，希望压电 振动片中，缩短振动腕部的长度或基部的长度，从而进一步缩短全长。其中，振动腕部的长度及宽度与压电振动片的频率相关，因此在缩短振动腕部的 长度时，需要根据缩短的长度也缩小宽度。可是，如果缩小振动腕部的宽度，就有CI值(晶 体阻抗Crystal Impedance)会上升的问题。因此，难以在确保较低的CI值的同时缩短振 动腕部的长度。因而，在谋求压电振动片的小型化时有效的做法是缩短基部的长度。但是，在装配 压电振动片时，通过该基部来装配，因此在缩短基部的长度的情况下装配性能会恶化。因 而，基部的长度通常在能确保装配性能的范围内设计成尽量短。可是，众所周知，在使压电振动片动作时，通过基部发生振动泄漏(振动能量的泄 漏)。该振动泄漏会使CI值上升，因此需要尽量抑制振动泄漏。关于这一点，通过尽量加 长基部的长度，能够使振动腕部的振动稳定，因此能有效率地抑制振动泄漏。但是，如上所 述，从小型化的方面考虑，基部的长度设计成为在能确保装配性能的范围内尽量缩短，因此 寻求在不改变该长度的情况下能够抑制振动泄漏的方案。在这样的状况的基础上，作为振动泄漏对策的有效方法，如图19所示，已知在基 部201的两侧形成缺口部202的方法(参照专利文献1)。该压电振动片200中，通过缺口部202，基部201被分为横宽不同的中间部201a和 装配部201b。装配部201b的横宽大于中间部201a的横宽，是主要在装配压电振动片200 时使用的部分。另一方面，中间部201a的横宽小于装配部201b，位于装配部201b与振动腕 部203之间，是固定该振动腕部203的基端部的部分。如此，通过形成缺口部202来连接设置于中间部201a，从而能配置宽幅的装配部 201b,因此可以有效地抑制振动泄漏。特别是，中间部201a的长度L较为重要，当该长度L 为最佳长度时可以有效地抑制振动泄漏。因而，精密设计缺口部202的形成位置，以使中间 部201a的长度L成为最佳长度。专利文献1 日本特开2007-274610号公报形成压电振动片200的外形时，通常，在水晶圆片(wafer)形成金属掩模 等的保护掩模之后，沿着压电振动片200的外形形状对该保护掩模进行构图，以该构图后 的保护掩模为掩模，对水晶圆片进行蚀刻加工，从而形成外形。但是，在进行蚀刻加工时，在中间部201a与装配部201b之间的台阶部有时会产生 如图20及图21所示的蚀刻残余部205。产生该蚀刻残余部205的主要原因在于缺口部 202与水晶圆片的结晶方向逆向地形成，所以在蚀刻时间较短的情况下如图20所示残留较 多，而在蚀刻时间较长的情况下如图21所示成为多少会残留的状态。如此，在产生蚀刻残余部205的情况下，中间部201a的长度会发生变化。即，如图 20所示，中间部201a的长度(有效值)在蚀刻时间较短时会成为长度Li，而如图21所示， 在蚀刻时间较长时会成为长度L2。特别是，蚀刻残余部205的量容易受蚀刻时间的影响，因 此其偏差容易变大，难以在每次将中间部201a的长度调整为均勻的长度。因而，存在其振动泄漏会有偏差，且振动泄漏对特性的影响不稳定的问题。
发明内容
本发明考虑这种问题构思而成，其主要目的在于提供能够极力减小蚀刻残余量的 偏差并能使振动泄漏导致的对特性的影响非常小的高质量的压电振动片。此外，其它目的在于提供制造上述压电振动片的压电振动片的制造方法、具有上 述压电振动片的压电振动器、具有该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提供以下的方案。本发明的压电振动片，其特征在于具备压电板和激振电极，该压电板包括以沿着 中心轴延伸的方式形成的振动部和支撑该振动部的基端部的基部，该激振电极形成在振动 部的外表面上，并在被施加电压时使振动部振动，所述基部包括在外表面形成有装配电极 的装配部；以及中间部，该中间部以位于该装配部与所述振动部之间的方式连接设置于两 者上，并在外表面形成有连接所述激振电极和所述装配电极的引出电极，所述装配部的横 宽大于所述中间部的横宽，从平面上看时在装配部和中间部的台阶部中，所述装配部的侧 面和所述中间部的侧面通过相对于所述中心轴倾斜的倾斜面连接设置。本发明的压电振动片的制造方法，利用由压电材料构成的圆片，一次性制造多个 上述本发明的压电振动片，其特征在于包括外形形成工序，用保护掩模罩上所述圆片后， 蚀刻没有被罩上的部分，形成多个具有所述振动部和所述基部的压电板的外形形状；电极 形成工序，在多个所述压电板的外表面上对电极膜进行构图，形成所述激振电极、所述装配 电极及所述引出电极；以及切断工序，从所述圆片切断多个所述压电板而小片化，在进行所 述外形形成工序时，作为所述保护掩模，采用预先将外形仿效通过所述倾斜面连接设置所 述装配部和所述中间部的所述基部的外形形状而形成的掩模。在本发明的压电振动片及压电振动片的制造方法中，首先，进行外形形成工序， 即，用保护掩模罩上由水晶等的压电材料构成的圆片后，蚀刻没有被罩上的部分，在圆片形 成多个压电板的外形形状。这时，外形形状形成为由基部和振动部构成压电板。其次，进行电极形成工序，S卩，在多个压电板的外表面上对电极膜进行构图，分别 形成激振电极、装配电极及引出电极。其后，进行从圆片切断多个压电板而小片化的切断工 序。由此，能够从1块圆片一次性制造多个压电振动片。
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可是，在进行外形形成工序时，利用其外形预先仿效基部的外形形状的保护掩模， 该基部的外形形状是在装配部和中间部的台阶部形成有倾斜面，并且通过该倾斜面将装配 部的侧面和中间部的侧面连接设置的形状，因此通过进行蚀刻，能够得到通过倾斜面连接 设置装配部的侧面和中间部的侧面，并且装配部的横宽大于中间部的横宽的基部。特别是，不同于缺口部与圆片的结晶方向非逆向地形成的传统器件，而装配部的 侧面和中间部的侧面在两者的台阶部中用容易沿着圆片的结晶方向的倾斜面连接设置，因 此倾斜面的形成状况不容易受随着蚀刻时间的变化的影响。即，即使蚀刻时间较长或较短， 倾斜面的倾斜角度也难以发生变化。因而，能够极力减小蚀刻残余量的偏差，并能每次使 中间部的长度成为均勻的长度，并且容易调整为对振动泄漏对策理想的长度。因而，能够使 振动泄漏导致的特性的影响非常小，并能做成高质量的压电振动片。本发明的压电振动片的特征在于在上述本发明的压电振动片中，所述装配部的 侧面和所述倾斜面所成角度在30度到60度的范围内。本发明的压电振动片的制造方法的特征在于在上述本发明的压电振动片的制造 方法中，所述保护掩模的外形形成为使所述装配部的侧面和所述倾斜面所成角度在30度 到60度的范围内。在本发明的压电振动片及压电振动片的制造方法中，装配部的侧面和倾斜面所成 角度在30度到60度的范围内，因此，即便蚀刻时间发生变化，也能进一步减小蚀刻残余量 的偏差。因而，能够将中间部的长度调整为更加均勻的长度，并能进一步稳定振动泄漏对特 性的影响。本发明的压电振动片的特征在于在上述本发明的压电振动片中，所述装配部的 侧面和所述倾斜面所成角度为45度。本发明的压电振动片的制造方法的特征在于在上述本发明的压电振动片的制造 方法中，所述保护掩模的外形形成为使所述装配部的侧面和所述倾斜面所成角度为45度。在本发明的压电振动片及压电振动片的制造方法中，装配部的侧面和倾斜面所成 角度为45度，因此能够使之与圆片的结晶方向更加一致。因而，即使蚀刻时间发生变化，也 进一步减小蚀刻残余量的偏差。因而，能够进一步稳定振动泄漏对特性的影响。特别是，能 够做成适于音叉型的压电振动片。本发明的压电振动片的特征在于在上述本发明的压电振动片中，所述振动部具 备以所述中心轴为中心在左右平行配置的一对振动腕部。本发明的压电振动片的制造方法的特征在于在上述本发明的压电振动片的制造 方法中，在进行所述外形形成工序时，以具有以所述中心轴为中心在左右平行配置的一对 振动腕部的方式形成所述振动部。在本发明的压电振动片及压电振动片的制造方法中，能够做成音叉型压电振动 片，以在对激振电极施加电压时，使一对振动腕部沿着互相接近/分离的方向振动。特别 是，振动泄漏对特性的影响非常小，因此能够得到高质量的音叉型的压电振动片。本发明的压电振动器的特征在于具有上述本发明的压电振动片。在本发明的压电振动器中，由于具备振动泄漏对特性的影响非常小且高质量化的 压电振动片，能够做成提高可靠度的高质量的压电振动器。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，具备在上表面装配所述压电振动片的基底基板；以在空腔内收容所装配的所述压电振动片的状态与所 述基底基板接合的盖基板；以及形成在所述基底基板的下表面，并与装配的所述压电振动 片的所述激振电极分别电连接的一对外部电极。在本发明的压电振动器中，在互相接合的基底基板和盖基板之间形成的空腔内收 容压电振动片。这时，压电振动片以与一对外部电极电连接的状态，装配于基底基板的上表 面。由此，通过对一对外部电极施加电压，能够对激振电极施加电压，因此能够使振动部振动。特别是，能够做成在空腔内密封压电振动片的表面安装型的封装型的压电振动 器，因此能不受尘埃等的影响而使压电振动片振动，并能使压电振动片进一步高精度振动。 而且，由于是表面安装型，能够容易进行安装，并且安装后的稳定性优异。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，具备在内部 收容所述压电振动片的外壳；以及使所述外壳内密封的气密端子，该气密端子具有底 座，形成为环状并且压入并固定于所述外壳内；2个引线端子，以贯通该底座的状态配置， 并且夹着底座，其一端侧成为与所述激振电极分别电连接的内部引线，其另一端侧成为与 外部分别电连接的外部引线；以及填充材料，使该引线端子和所述底座固定。在本发明的压电振动器中，压电振动片收容于用气密端子密封的外壳内。这时，压 电振动片以使激振电极分别与2个引线端子的内部引线电连接的状态利用该引线端子进 行装配。由此，通过对2个引线端子的外部引线施加电压，能够对激振电极施加电压，因此 能够使振动部振动。特别是，由于能够做成在外壳内密封压电振动片的圆筒封装型的压电振动器，能 够不受尘埃等的影响而使压电振动片振动，并能使压电振动片进一步高精度振动。本发明的振荡器的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。本发明的电子设备的特征在于使上述本发明的压电振动器与计时部电连接。本发明的电波钟的特征在于使上述本发明的压电振动器与滤波部电连接。在本发明的振荡器、电子设备及电波钟中，具备上述的压电振动器，因此同样能提 高可靠度及并谋求高质量化。(发明效果)依据本发明的压电振动片及压电振动片的制造方法，能够提供能极力减小蚀刻残 余量的偏差，并能使振动泄漏对特性的影响非常小的高质量的压电振动片。此外，依据本发明的压电振动器、振荡器、电子设备及电波钟，由于具备上述的压 电振动片，同样能提高可靠度并能谋求高质量化。
图1是表示本发明的压电振动片的一个实施方式的俯视图。图2是图1所示的压电振动片的放大图，是以振动腕部的基端部为中心放大的图。图3是沿着图1所示的A-A线的压电振动片的剖视图。图4是制造图1所示的压电振动片时的流程图。图5是表示制造图1所示的压电振动片时的一个工序的图，是表示在圆片的两面形成蚀刻保护膜的状态的图。图6是表示从图5所示的状态将蚀刻保护膜构图成为压电振动片的压电板的外形 形状的状态的图。图7是沿着图6所示的剖面箭头C-C的图。图8是表示从图7所示的状态以蚀刻保护膜为掩模对圆片进行蚀刻加工的状态的 图。图9是表示从图8所示的状态对蚀刻保护膜进一步进行构图的状态的图。图10是表示从图9所示的状态以再次构图的蚀刻保护膜为掩模对圆片进行蚀刻 加工的状态的图。图11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12是图11所示的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13是沿着图12所示的C-C线的压电振动器的剖视图。图14是图11所示的压电振动器的分解斜视图。图15是表示本发明的压电振动器的变形例的图，是圆筒封装型压电振动器的俯 视图。图16是表示本发明的振荡器的一个实施方式的结构图。图17是表示本发明的电子设备的一个实施方式的结构图。图18是表示本发明的电波钟的一个实施方式的结构图。图19是表示一例传统压电振动片的俯视图。图20是表示在制造图19所示的压电振动片时，在装配部与中间部的台阶部残留 较多的蚀刻残余部的状态的图。图21是表示在制造图19所示的压电振动片时，在装配部与中间部的台阶部多少 残留蚀刻残余部的状态的图。
具体实施例方式(压电振动片)以下，参照图1至图10，对本发明的压电振动片的一个实施方式进行说明。此外， 在本实施方式中，作为压电振动片的一个例子，列举带沟部型的音叉型压电振动片进行说 明。本实施方式的压电振动片1例如组装于表面安装型的玻璃封装型压电振动器或 圆筒封装型压电振动器等，如图1及图2所示，具备用水晶、钽酸锂或铌酸锂等的压电材料 形成的音叉型压电板2。此外，图1是压电振动片1的表面侧的平面图。图2是以图1所示的振动腕部3a、 3b的基端部为中心放大的图。此外，在图2中省略了各电极的图示。压电板2具备以沿着中心轴0延伸的方式形成的振动部3和支撑该振动部3的基 端部的基部4。振动部3具有以中心轴0为中心在左右平行配置的一对振动腕部3a、3b。此外，在该一对振动腕部3a、3b的主表面(表面和背面)上，从振动腕部3a、3b的 基端部朝着前端部，以一定宽度形成纵向较长的沟部5。该沟部5从振动腕部3a、3b的基
8端部一侧形成到越过中间部的范围。由此，一对振动腕部3a、3b分别如图3所示剖面成为 H型。此外，图3是沿着图1所示的A-A线的剖视图。在这样形成的压电板2的外表面上，如图1及图3所示，形成有一对激振电极10、 11及一对装配电极12、13。其中，一对激振电极10、11是被施加电压时使一对振动腕部3a、 3b以规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3a、3b的外 表面分别以电性切断的状态进行构图而形成。具体而言，如图3所示，一个激振电极10主要形成在一个振动腕部3a的沟部5内 和另一振动腕部3b的侧面上，另一激振电极11主要形成在一个振动腕部3a的侧面上和另 一振动腕部3b的沟部5内。此外，一对装配电极12、13形成在包含基部4的主表面及侧面的外表面上，并经由 引出电极14分别与一对激振电极10、11电连接。因而，一对激振电极10、11经由该装配电 极12、13被施加电压。再者，上述的激振电极10、11、装配电极12、13及引出电极16，例如是铬(Cr)和金 (Au)的层叠膜，在以与水晶的密合性良好的铬膜为基底成膜之后，对表面实施金的薄膜。但 是，并不限于此情形，例如在铬和镍铬合金(NiCr)的层叠膜表面上再层叠金的薄膜也可， 并且也可以是铬、镍、铝(Al)或钛(Ti)等的单层膜。此外，在一对振动腕部3a、3b的前端部，如图1所示，形成有重锤金属膜15(由粗 调膜15a及微调膜15b构成)，该重锤金属膜15用于进行调整(频率调整)，以使本身的振 动状态在规定频率的范围内振动。通过利用该重锤金属膜15进行频率调整，能够将一对振 动腕部3a、3b的频率收缩在器件的标称频率的范围内。可是，本实施方式的压电振动片1的基部4如图1及图2所示，由装配部4a和中 间部4b构成，该装配部4a在外表面形成有装配电极12、13，该中间部4b以位于装配部4a 和由一对振动腕部3a、3b构成的振动部3之间的方式连接并设置于两者上，并且在其外表 面形成的引出电极14。这时，如图2所示，装配部4a的横宽Wl形成为大于中间部4b的横宽W2。此外，从 平面上看时，在装配部4a和中间部4b的台阶部中，装配部4a的侧面和中间部4b的侧面通 过相对中心轴0倾斜的倾斜面4c连接设置。在本实施方式中，装配部4a的侧面和倾斜面4c所成角度θ成为30度到60度的 范围内的45度。在使这样构成的压电振动片1动作时，对一对激振电极10、11间施加规定的驱动 电压而使电流流过，从而能够使一对振动腕部3a、3b沿着接近/分离的方向以规定频率振 动。并且，能够将该振动利用为时刻源、控制信号的定时源或参考信号源等。下面，参照图4所示的流程图，对利用由压电材料构成的圆片S —次性制造多个上 述的压电振动片1的方法进行说明。首先结束抛光(polishing)，准备以规定厚度高精度加工的圆片S(Sl)。其次，进 行外形形成工序(S2)，即利用光刻技术蚀刻该圆片S，在该圆片S形成多个压电板2的外形 形状。对于该工序做具体说明。首先，如图5所示，在圆片S的两面分别形成蚀刻保护膜(保护掩模)20(S2a)。作 为该蚀刻保护膜20，例如形成数ym的铬(Cr)膜。其次，利用光刻法技术在蚀刻保护膜20
9上对未图示的光刻胶膜进行构图。这时，以包围由振动部3和基部4构成的压电板2的周 围的方式进行构图，其中振动部3由一对振动腕部3a、3b构成，基部4通过倾斜面4c使装 配部4a的侧面和中间部4b的侧面在两者的台阶部连接设置。然后，以该光刻胶膜为掩模 进行蚀刻加工，有选择地除去没有被罩上的蚀刻保护膜20。然后，在蚀刻加工后除去光刻胶膜。由此，如图6及图7所示，能够将蚀刻保护膜20按照压电板2的外形形状，S卩，一 对振动腕部3a、3b及基部4的外形形状进行构图(S2b)。这时，只按照多个压电板2的数量 进行构图。此外，图7至图10是表示沿着图6所示的B-B线的剖面的图。其次，以如上述那样预先构图的蚀刻保护膜20为掩模，对圆片S的两面分别进行 蚀刻加工(S2c)。由此，如图8所示，选择除去没有被蚀刻保护膜20罩着的区域，能够形成 压电板2的外形形状。在该时刻结束外形形成工序。接着，进行在一对振动腕部3a、3b的主表面上形成沟部5的沟部形成工序(S3)。 具体而言，与上述的外形形成时同样，在蚀刻保护膜20上形成光刻胶膜。然后，利用光刻法 技术，以使沟部5的区域空白的方式对光刻胶膜进行构图。然后，以构图的光刻胶膜为掩模 进行蚀刻加工，有选择地除去蚀刻保护膜20。其后，通过除去光刻胶膜，如图9所示，能够将 已经构图的蚀刻保护膜20以使沟部5的区域空白的状态进一步构图。其次，以该再次构图的蚀刻保护膜20为掩模，对圆片S进行蚀刻加工之后，除去作 为掩模的蚀刻保护膜20。由此，如图10所示，能够在一对振动腕部3a、3b的两主表面上分 别形成沟部5。此外，多个压电板2直至进行后面的切断工序，成为经由未图示的连接部连接至 圆片S的状态。其次，进行电极形成工序(S4)，即通过进行穿过未图示的掩模的曝光，在多个压电 板2的外表面上对电极膜进行构图，分别形成激振电极10、11、引出电极14、装配电极12、 13。并且，在结束该工序之后，在一对振动腕部3a、3b的前端形成由频率调整用的粗 调膜15a及微调膜15b构成的重锤金属膜15 (例如，银或金等)(S5)。然后，对于形成在圆 片的所有振动腕部3a、3b，进行粗调整谐振频率的粗调工序(S6)。这是这样进行的对重锤 金属膜15的粗调膜15a照射激光使一部分蒸发，改变重量。此外，关于以更高精度调整谐 振频率的微调，是在制造压电振动器时进行的。并且，最后进行切断工序(S7)，即，将连接圆片S和压电板2的连接部切断，从圆 片S切断多个压电板2而小片化。由此，能够从1块圆片S —次性制造多个音叉型压电振 动片1。在该时刻，结束压电振动片1的制造工序，能够得到图1所示的压电振动片1。可是，在进行上述的外形形成工序时，利用其外形预先仿效基部4的外形形状而 形成的蚀刻保护膜20，其中基部4的外形形状是在装配部4a和中间部4b的台阶部形成倾 斜面4c，并且通过该倾斜面4c使装配部4a的侧面和中间部4b的侧面连接设置的形状，因 此通过进行蚀刻，能够得到通过倾斜面4c连接设置装配部4a的侧面和中间部4b的侧面， 并且装配部4a的横宽Wl大于中间部4b的横宽W2的基部4。特别是，不同于缺口部与圆片的结晶方向逆向地形成的传统器件，而装配部4a的 侧面和中间部4b的侧面通过两者的台阶部用容易沿着圆片S的结晶方向的倾斜面4c连接设置，因此倾斜面4c的形成状况不容易受随着蚀刻时间的变化的影响。即，即使蚀刻时间 较长或较短，倾斜面4c的倾斜角度θ也难以发生变化。因而，能够极力减小蚀刻残余量的 偏差，并能每次使图2所示的中间部4b的长度L成为均勻的长度，并且容易调整为对振动 泄漏对策理想的长度。即，不受蚀刻时间的变化的影响而能够形成中间部4b的外形，并能 使中间部4b的长度(有效值)L非常接近设计值。因而，能够有效地进行振动泄漏对策。其结果是，能够使振动泄漏对特性的影响非常小，并能做成高质量的压电振动片 1。而且，在本实施方式中，装配部4a的侧面和倾斜面4c所成角度θ为30度到60 度的范围内的45度，因此能够使倾斜面4c与圆片S的结晶方向更加一致。因而，即使蚀刻 时间发生变化，也能将蚀刻残余量的偏差抑制到最少限度，并能使振动泄漏对特性的影响
非常稳定。(玻璃封装型压电振动器)接着，参照图11至图14，对本发明的压电振动器的一个实施方式进行说明。此外， 在本实施方式中，作为压电振动器的一个例子，列举表面安装型的玻璃封装型压电振动器 进行说明。本实施方式的压电振动器30，如图11至图14所示，是由基底基板31和引线基板 32形成为2层层叠的箱状，并在内部的空腔C内收容上述的音叉型压电振动片1的压电振 动器40。再者，图11是压电振动器30的外观斜视图。图12是图11所示的压电振动器30 的内部结构图，是拆下引线基板32后的状态的俯视图。图13是沿着图12所示的C-C线的 压电振动器30的剖视图。图14是压电振动器30的分解斜视图。此外，在图14中从压电 振动片1省略了各电极的图示。压电振动片1利用金等的凸点(bump)B，在基底基板31的上表面通过凸点接合来 进行装配。更具体地说，在基底基板31的上表面构图的后面描述的迂回电极38、39上形成 的2个凸点B上，一对装配电极12、13以分别接触的状态进行凸点接合。由此，压电振动片 1以从基底基板31的上表面浮置的状态被支撑，并且成为装配电极12、13和迂回电极38、 39分别电连接的状态。引线基板32是用玻璃材料例如碱石灰玻璃构成的透明的绝缘基板，如图11、图13 及图14所示，形成为板状。然后，在接合基底基板31的接合面一侧，形成有收容压电振动 片1的矩形状的凹部32a。该凹部32a是在两基板31、32叠合时，成为收容压电振动片1的 空腔C的空腔用的凹部。然后，引线基板32以使该凹部32a与基底基板31侧对置的状态 与该基底基板31阳极接合。与引线基板32同样地，基底基板31是用玻璃材料例如碱石灰玻璃构成的透明的 绝缘基板，如图11至图14所示，以能与引线基板32叠合的大小形成为板状。在该基底基板31形成有贯通该基底基板31的一对贯通孔33、34。这时，一对贯通 孔33、34形成为收容于空腔C内。更详细地说明，则形成为使一个贯通孔33位于装配的压 电振动片1的基部4侧，使另一贯通孔34位于振动腕部3b的前端部一侧。此外，在本实施方式中，列举直直地贯通基底基板31的贯通孔33、34进行说明，但 并不限于此情形，例如朝着基底基板31的下表面形成为直径逐渐缩小的锥(taper)状也可。不管怎样，只要贯通基底基板31即可。再者，在该一对贯通孔33、34形成有以埋入该贯通孔33、34的方式形成的一对贯 通电极35、36。该贯通电极35、36完全塞住贯通孔33、34而维持空腔C内的气密，并且承担 使后面描述的外部电极40、41和迂回电极38、39导通的作用。通过导电材料(例如，铝)，在基底基板31的上表面侧(引线基板32接合的接合 面一侧)，构图阳极接合用的接合膜37和一对迂回电极38、39。其中接合膜37沿着基底基 板31的周缘形成，以包围形成在引线基板32的凹部32a的周围。此外，一对迂回电极38、39构图成使一对贯通电极35、36中的一个贯通电极35与 压电振动片1的一个装配电极12电连接，并且使另一贯通电极36与压电振动片1的另一 装配电极13电连接。更详细地说明，则如图12至图14所示，一个迂回电极38以位于压电振动片1的 基部4的正下方的方式形成在一个贯通电极35的正上方。此外，另一迂回电极39形成为 从与一个迂回电极38邻接的位置沿着振动腕部3b迂回至该振动腕部3b的前端部一侧之 后，位于另一贯通电极36的正上方。然后，在该一对迂回电极38、39上形成凸点B，利用该凸点B装配压电振动片1。由 此，压电振动片1的一个装配电极12经由一个迂回电极38导通至一个贯通电极35，另一装 配电极13经由另一迂回电极39导通至另一贯通电极36。此外，在基底基板31的下表面，如图11、图13及图14所示，形成有与一对贯通电 极35、36分别电连接的外部电极40、41。S卩，一对外部电极40、41经由一对贯通电极35、36 及一对迂回电极38、39电连接至压电振动片1的一对激振电极10、11。在使这样构成的压电振动器30动作时，在一对外部电极40、41间施加规定的驱动 电压。由此，能够使电流在压电振动片1的激振电极10、11中流过，并能使一对振动腕部3a、 3b沿着接近/分离的方向以规定频率振动。再者，利用该振动，能够用作时刻源、控制信号 的定时源或参考信号源等。依据本实施方式的压电振动器30，具备振动泄漏对特性的影响非常小且高质量化 的压电振动片1，因此能够做成提高可靠度的高质量的压电振动器30。此外，该压电振动器30为在空腔C内密封压电振动片1的表面安装型的玻璃封装 型，因此能够不受尘埃等的影响而使压电振动片1振动，并能实现高质量化。进而，由于是 表面安装型，不仅能容易进行安装，而且使安装后的稳定性优异。(圆筒封装型压电振动器)下面，参照图15，对本发明的压电振动器的实施方式进行说明。此外，在本实施方 式中，作为压电振动器的一个例子，列举圆筒封装型压电振动器进行说明。本实施方式的压电振动器50具备压电振动片1 ；在内部收容该压电振动片1的 外壳51 ；以及将压电振动片1密封于外壳51内的气密端子52。此外，图15是压电振动器 50的俯视图。压电振动片1以在外壳51内收容的状态装配于构成气密端子52的引线端子53 的内部引线53a。外壳51形成为有底圆筒状，对气密端子52的后面描述的底座54的外周压入，并 嵌合固定。此外，该外壳51的压入是在真空中进行的，并且包围外壳51内的压电振动片1的空间成为保持真空的状态。气密端子52用于密封外壳51内，包括在外壳51内压入并固定的底座54 ;2个引 线端子53，以贯通该底座54的状态配置，在其间夹着底座54而其一端侧成为与压电振动片 1的一对装配电极12、13电连接的内部引线53a，其另一端侧成为与外部电连接的外部引线 53b ；以及使该引线端子53和底座54固定的填充材料55。底座54用金属材料(例如，低碳钢(Fe)、铁镍合金(Fe-Ni)、铁镍钴合金 (Fe-Ni-Co))等形成为环状。此外，作为填充材料55的材料，例如为硼硅酸玻璃。此外，在 该底座54的外周覆盖了与引线端子53相同的材料的镀层(金属膜)。引线端子53例如用与底座54相同的材料即导电材料形成，在外壳51内突出的部 分成为内部引线53a，且在外壳51外突出的部分成为外部引线53b。再者，压电振动片1在 承载于内部引线53a的前端的状态，通过金等的导电性的凸点B来机械装配。S卩，经由凸点 B，内部引线53a和装配电极12、13机械接合，并且电连接。其结果是，压电振动片1成为装 配于2个引线端子53的状态。此外，作为底座54及引线端子53的镀层材料，采用耐热焊锡镀层、锡铜合金或金 锡合金等。此外，隔着底座54的外周的镀层，使外壳51在真空中冷压接，从而能够将外壳 51的内部以真空状态进行气密封装。即便这样构成的压电振动器50，也具备振动泄漏对特性的影响非常小且高质量化 的压电振动片1，因此能够同样地做成提高可靠度的高质量的压电振动器。此外，该压电振动器50是将压电振动片1密封于外壳51内的圆筒封装型，因此不 会受尘埃等的影响而能使压电振动片1振动，并能谋求高质量化。(振荡器)下面，参照图16，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16所示，构成为将上述的压电振动器30电连接至 集成电路101的振子。此外，也可以内置压电振动器50。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30的压电振 动片1。这些电子部件102、集成电路101及压电振动器40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30施加电压时，该压电振动器30内的 压电振动片1振动。通过压电振动片1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30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。依据本实施方式的振荡器100，由于具备上述的压电振动器30，能够提高振荡器 100本身的可靠度并能谋求高质量化。除此以外，能够长期得到稳定的高精度频率信号。(电子设备)
接着，参照图17，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的压电振动器30的便携信息设备110。此外，也可以内置压电振动 器60。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。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17所示，该便携信息设备110具备压电振动器30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 H1^ ο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54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30。对压电振动器30施加电压时压电振动片1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。依据本实施方式的便携信息设备110，由于具备上述的压电振动器30，能够提高 便携信息设备本身的可靠度并能谋求高质量化。除此以外，还能够长期显示稳定的高精度 的时钟信息。(电波钟)接着，参照图18，就本发明的电波钟130的一个实施方式进行说明。如图18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30，是接收包含时钟信息 的标准电波，并具有自动修正为正确的时刻并加以显示的功能的钟表。此外，也可以内置压 电振动器60。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40的滤波部131来滤波并调谐。本实施方式中的压电振动器30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，显示出正确的时刻信息。载波为40kHz或60kHz，因此水晶振动器部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30。依据本实施方式的电波钟130，由于具备上述的压电振动器30，能够提高电波钟 本身的可靠度并能谋求高质量化。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，作为压电振动片1的一个例子，列举带沟部5的音叉型 压电振动片进行了说明，但没有沟部5也可。此外，并不限于音叉型，也可以为间隙滑移型振动片。在这种情况下，能够使做间隙滑移的振动的振动部的振动泄漏非常小，能够做成振 动泄漏对特性的影响非常小的高质量的间隙滑移型振动片。此外，在上述实施方式中，将倾斜面4c形成为装配部4a的侧面和倾斜面4c所成 角度θ为45度，但并不限定于该角度θ，也可以自由设计。但是，优选在30度到60度的 范围内。附图标记说明C...空腔；S2...外形形成工序；S4...电极形成工序；S7...切断工序；1...压电 振动片；2...压电板；3...振动部；3a、3b...振动腕部；4...基部；5...沟部；10、11...激 振电极；20...蚀刻保护膜(保护掩模)；30、50...压电振动器；31...基底基板；32...引 线基板；40、41...外部电极；51...外壳；52...气密端子；53...引线端子；53a...内部 引线；53b...外部引线；54...底座；55...填充材料；100...振荡器；101...集成电路； 110...便携信息设备(电子设备)；113...计时部；130...电波钟；131...滤波部。
1权利要求
一种压电振动片，其特征在于，包括压电板和激振电极，该压电板包括以沿着中心轴延伸的方式形成的振动部和支撑该振动部的基端部的基部，该激振电极形成在振动部的外表面上，并在被施加电压时使振动部振动，所述基部包括在外表面形成有装配电极的装配部；以及中间部，该中间部以位于该装配部与所述振动部之间的方式连接设置于两者上，并在外表面形成有连接所述激振电极和所述装配电极的引出电极，所述装配部的横宽大于所述中间部的横宽，从平面上看时在装配部和中间部的台阶部中，所述装配部的侧面和所述中间部的侧面通过相对于所述中心轴倾斜的倾斜面连接设置。
2.如权利要求1所述的压电振动片，其特征在于所述装配部的侧面和所述倾斜面所 成角度在30度到60度的范围内。
3.如权利要求2所述的压电振动片，其特征在于所述装配部的侧面和所述倾斜面所 成角度为45度。
4.如权利要求1至3中任一项所述的压电振动片，其特征在于所述振动部具备以所 述中心轴为中心在左右平行配置的一对振动腕部。
5.一种压电振动片的制造方法，利用由压电材料构成的圆片，一次性制造多个权利要 求1所述的压电振动片，其特征在于，包括外形形成工序，用保护掩模罩上所述圆片后，蚀刻没有被罩上的部分，形成多个具有所 述振动部和所述基部的压电板的外形形状；电极形成工序，在多个所述压电板的外表面上对电极膜进行构图，形成所述激振电极、 所述装配电极及所述引出电极；以及切断工序，从所述圆片切断多个所述压电板而小片化，在进行所述外形形成工序时，作为所述保护掩模，采用预先将外形仿效通过所述倾斜 面连接设置所述装配部和所述中间部的所述基部的外形形状而形成的掩模。
6.如权利要求5所述的压电振动片的制造方法，其特征在于所述保护掩模的外形形 成为使所述装配部的侧面和所述倾斜面所成角度在30度到60度的范围内。
7.如权利要求6所述的压电振动片的制造方法，其特征在于所述保护掩模的外形形 成为使所述装配部的侧面和所述倾斜面所成角度为45度。
8.如权利要求5至7中任一项所述的压电振动片的制造方法，其特征在于在进行所 述外形形成工序时，以具有以所述中心轴为中心在左右平行配置的一对振动腕部的方式形 成所述振动部。
9.一种压电振动器，其特征在于具有权利要求1至4中任一项所述的压电振动片。
10.如权利要求9所述的压电振动器，其特征在于具备在上表面装配所述压电振动片的基底基板；以在空腔内收容所装配的所述压电振动片的状态与所述基底基板接合的盖基板；以及形成所述基底基板的下表面，并与装配的所述压电振动片的所述激振电极分别电连接 的一对外部电极。
11.如权利要求9所述的压电振动器，其特征在于具备在内部收容所述压电振动片的外壳；以及使所述外壳内密封的气密端子，该气密端子具有底座，形成为环状并且压入并固定于 所述外壳内；2个引线端子，以贯通该底座的状态配置，并且夹着底座，其一端侧成为与所 述激振电极分别电连接的内部引线，其另一端侧成为与外部分别电连接的外部引线；以及 填充材料，使该引线端子和所述底座固定。
12.一种振荡器，其特征在于将权利要求9至11中任一项所述的压电振动器作为振 子电连接至集成电路。
13.一种电子设备，其特征在于使权利要求9至11中任一项所述的压电振动器与计 时部电连接。
14.一种电波钟，其特征在于使权利要求9至11中任一项所述的压电振动器与滤波 部电连接。
全文摘要
本发明提供可极力减小蚀刻残余量的偏差并能使振动泄漏对特性的影响非常小的高质量的压电振动片。提供一种压电振动片(1)，其中包括压电板(2)和激振电极(10、11)，该压电板(2)具有以沿着中心轴(C)延伸的方式形成的振动部(3)和支撑该振动部的基端部的基部(4)，该激振电极(10、11)形成在振动部的外表面上，在被施加电压时使振动部振动，基部包括形成有装配电极(12、13)的装配部(4a)，以及中间部(4b)，以位于该装配部和振动部之间的方式连接设置于两者上，并形成有连接激振电极和装配电极的引出电极(14)，装配部的横宽大于中间部的横宽，从平面上看时在装配部和中间部的台阶部中，装配部的侧面和中间部的侧面通过相对于中心轴倾斜的倾斜面(4c)连接设置。
文档编号H03H9/02GK101964637SQ20101024119
公开日2011年2月2日 申请日期2010年7月21日 优先权日2009年7月21日
发明者小林高志 申请人:精工电子有限公司