(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハから複数の圧電振動片を製造する方法であって、
前記ウエハの両面に金属膜をそれぞれ成膜する成膜工程と、
前記金属膜のうち、前記ウエハの外周端から一定距離だけ内側に入った領域を全周に亘って除去し、前記ウエハの外周端から一定距離だけ内側に入った領域を全周に亘って露出したうえで、複数の前記圧電振動片の外形形状にパターニングするパターニング工程と、
パターニングされた前記金属膜をマスクとして前記ウエハをウェットエッチング加工により選択的に除去して、前記一定距離分だけサイズが小さくなったウエハに複数の前記圧電振動片の外形を形成する外形形成工程と、
前記金属膜を除去する除去工程と、を備えてい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、
前記一定距離は、０．３ｍｍ以上、０．５ｍｍ以内に収まる距離に設定されていることを特徴とする圧電振動片の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハをエッチング加工して複数の圧電振動片を製造する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、図２２に示すように、一対の振動腕部２０１と該一対の振動腕部２０１の基端側を一体的に固定する基部２０２とから構成される音叉型の圧電振動片２００が知られている。また、この他にも、厚み滑り振動する厚み滑り振動片等も知られている。
【０００３】
ところで、この種の圧電振動片は、一般的に水晶等のウエハをフォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを利用してエッチング加工して、一度に複数製造されている（例えば、特許文献１参照）。ここで、この製造方法により、図２２に示す音叉型の圧電振動片２００を製造する場合について、図面を参照して簡単に説明する。
【０００４】
まず、原石から所定の角度で切断され、その後、所定の厚みに研磨されたウエハＳの一方の面Ｓ１上に、図２３に示すように、エッチングマスクとなる金属膜Ｍを蒸着法等により成膜する。なお、金属膜Ｍとしては、例えば、クロム（Ｃｒ）と、金（Ａｕ）とで積層された積層膜を用いる。ところで、この成膜の際、通常ウエハＳの一方の面Ｓ１だけでなくウエハＳの側面にも回り込みにより金属膜Ｍが成膜されてしまうものであった。
続いて、ウエハＳを裏返しにした後、図２４に示すように、ウエハＳの他方の面Ｓ２にも同様に金属膜Ｍを成膜する。なお、図２４では、ウエハＳの向きを図２３と同じ状態に図示している。ところで、このときもやはりウエハＳの側面にも金属膜Ｍが成膜されてしまうものであった。よって、ウエハＳの側面には、金属膜Ｍが積層された状態となってしまっている。
【０００５】
続いて、図２５に示すように、全体にフォトレジスト膜Ｆを塗布する。そして、図２６及び図２７に示すように、フォトレジスト膜Ｆを露光及び現像して、圧電振動片２００の外形形状にパターニングする。なお、図２７から図３０は、図２６に示す切断線Ｄ−Ｄに沿った断面図である。この際、圧電振動片２００の外形形状を複数パターニングする。
続いて、図２８に示すように、パターニングしたフォトレジスト膜Ｆをマスクとして金属膜Ｍをエッチング加工し、マスクされていない部分を選択的に除去する。これにより、金属膜Ｍを圧電振動片２００の外形形状にパターニングすることができる。その後、図２９に示すように、フォトレジスト膜Ｆを除去する。
【０００６】
続いて、図３０に示すように、パターニングした金属膜ＭをマスクとしてウエハＳを所定のエッチング液を利用したウェットエッチング加工し、マスクされていない部分を選択的に除去する。そして、金属膜Ｍを除去することで、ウエハＳを複数の圧電振動片２００の外形、即ち、一対の振動腕部２０１及び基部２０２の外形に形作ることができる。
その後、外形を形成した複数の圧電振動片２００に対して電極膜を形成した後、ウエハＳから切り離す切断を行うことで、１枚のウエハＳから一度に複数の圧電振動片２００を製造することができる。
【特許文献１】特開平５−３１５８８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、上述した従来の方法では、まだ以下の課題が残されている。
ウエハＳに金属膜Ｍを成膜する際、ウエハＳのいずれの面（一方の面Ｓ１或いは他方の面Ｓ２）の場合であっても、上述したようにウエハＳの側面に回り込みにより金属膜Ｍが成膜されてしまう。ところが、このときに、金属膜Ｍの一部が側面だけに留まらず反対側の面にも回り込んでしまうものであった。つまり、ウエハＳの一方の面Ｓ１に金属膜Ｍを成膜する際、図２３に示すように、金属膜Ｍの一部が他方の面Ｓ２側に回り込んでしまう。また同様に、ウエハＳの他方の面Ｓ２に金属膜Ｍに成膜する場合にも、図２４に示すように、金属膜Ｍの一部がやはりウエハＳの一方の面Ｓ１側に回り込んでしまっていた。
【０００８】
これら金属膜Ｍは、ウエハＳをウェットエッチングする際のマスクとなる重要な役割を担っており、ウエハＳに対して強固に密着させた状態で成膜させる必要がある。ところが、ウエハＳの側面に成膜した金属膜Ｍや反対側の面に回り込んだ金属膜Ｍの一部は、回り込みの影響等によりウエハＳとの密着性が悪く、ポーラスな状態となってしまう。そのため、マスクとしての機能が発揮されず、ウェットエッチングの際に金属膜ＭとウエハＳとの界面へのエッチング液の侵入を許してしまうものであった。その結果、ウエハＳの外周部分に荒れが生じてしまう問題があった。そのため、この荒れた部分からウエハＳに傷やクラックが発生したり、酷い場合には割れが生じたりする可能性があった。
【０００９】
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、製造途中でウエハに傷やクラック、割れが生じてしまうことを確実に防止しながら、複数の圧電振動片を製造することができる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、該圧電振動片を有する圧電振動子、更には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】
【００１０】
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、ウエハから複数の圧電振動片を製造する方法であって、前記ウエハの両面に金属膜をそれぞれ成膜する成膜工程と、前記金属膜を、前記ウエハの外周端から一定距離だけ内側に入った領域を全周に亘って除去したうえで、複数の前記圧電振動片の外形形状にパターニングするパターニング工程と、パターニングされた前記金属膜をマスクとして前記ウエハをウェットエッチング加工により選択的に除去して、前記一定距離分だけサイズが小さくなったウエハに複数の前記圧電振動片の外形を形成する外形形成工程と、前記金属膜を除去する除去工程と、を備えていることを特徴とする。
【００１１】
この発明に係る圧電振動片の製造方法においては、まず、ウエハの一方の面及び他方の面に、エッチング加工時にマスクとなる金属膜を順次成膜し、ウエハの両面に金属膜をそれぞれ成膜する成膜工程を行う。ところで、ウエハの一方の面に金属膜を成膜する際、従来と同様に金属膜はウエハの側面及び他方の面側に回り込んでしまう。また、ウエハの他方の面に金属膜を成膜する際も同様に、金属膜はウエハの側面及び一方の面側に回り込んでしまう。
【００１２】
続いて、ウエハの両面に成膜した金属膜をフォトリソグラフィ技術により複数の圧電振動片の外形形状にパターニングするパターニング工程を行う。特に、この工程を行う際に、成膜した金属膜のうち、ウエハの外周端から一定距離だけ内側に入った領域を全周に亘って除去したうえでパターニングを行う。これにより、成膜工程時にウエハの側面及び反対側の面側に回り込んでしまった金属膜の一部分を、ウエハのエッチング加工を行う前に予め除去することができる。つまり、成膜した金属膜のうち、回り込みの影響によりウエハとの密着性が悪くポーラスとなってしまった部分を、完全に除去することができる。
そのため、ウエハは、外周端から一定距離だけ内側に入った領域が全周に亘って露出した状態となる。
【００１３】
続いて、パターニングされた金属膜をマスクとしてウエハをウェットエッチング加工して、マスクされていない部分を選択的に除去する外形形成工程を行う。これにより、一定距離分だけサイズが小さくなったウエハに、複数の圧電振動片の外形を形成することができる。そして最後に、マスクとして利用していた金属膜を除去する除去工程を行った後、圧振動片をウエハから切り離すことで、１枚のウエハから複数の圧電振動片を得ることができる。
【００１４】
特に、エッチング加工を行う前に、ウエハとの密着性の悪い金属膜を除去するので、ウェットエッチング加工時に使用するエッチング液が、従来のように金属膜とウエハとの界面に侵入して、ウエハの表面を荒らしてしまう恐れがない。その結果、製造途中で、ウエハに傷やクラックが発生したり、割れが生じてしまったりすることを防止することができる。よって、作業を途中で中断することなく効率よく圧電振動片を製造することができ、低コスト化に繋げることができるうえ、高品質な圧電振動片を製造することができる。
【００１５】
また、本発明に係る圧電振動片の製造方法は、上記本発明の圧電振動片の製造方法において、前記一定距離が、０．３ｍｍ以上、０．５ｍｍ以内に収まる距離に設定されていることを特徴とする。
【００１６】
この発明に係る圧電振動片の製造方法においては、成膜した金属膜のうち、ウエハの外周端から少なくとも０．３ｍｍ以上内側に入った領域を全周に亘って除去するので、ウエハの側面及び反対側の面に回り込んでしまった密着性の悪い部分を確実に除去することができる。従って、ウェットエッチング加工の際に、ウエハの表面に荒れが生じてしまうことをより確実になくすことができる。
しかも、ウエハを除去する領域を外周端から０．５ｍｍ以内に抑えることができるので、ウエハのサイズ減少を最少限に抑えることができる。従って、ウエハを無駄なく使用でき、圧電振動片の取り個数を極力多く確保することができる。
【００１７】
また、本発明に係る圧電振動片の製造方法は、上記本発明の圧電振動片の製造方法により製造されたことを特徴とする。
【００１８】
この発明に係る圧電振動片においては、上述した製造方法により製造されているので、低コスト化及び高品質化を図ることができる。
【００１９】
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。
【００２０】
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有しているので、同様に低コスト化及び高品質化を図ることができる。このような圧電振動子としては、例えば、シリンダパッケージタイプの圧電振動子や箱型のセラミックパッケージタイプの圧電振動子である。
【００２１】
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ことを特徴とする。
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。
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。
【００２２】
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有しているので、同様に低コスト化及び高品質化を図ることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る圧電振動片の製造方法によれば、製造途中でウエハに傷やクラック、割れが生じてしまうことを確実に防止しながら、複数の圧電振動片を効率良く製造することができる。本発明に係る圧電振動片によれば、上述した製造方法で製造されているので、低コスト化及び高品質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有しているので、同様に低コスト化及び高品質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】
【００２４】
以下、本発明に係る圧電振動片及び該圧電振動片の製造方法の一実施形態を、図１から図１５を参照して説明する。なお、本実施形態では、圧電振動片の一例として、音叉型の圧電振動片１を例に挙げて説明する。
本実施形態の圧電振動片１は、図１及び図２に示すように、平行に配置された一対の振動腕部２、３と、一対の振動腕部２、３の基端側を一体的に固定する基部４と、一対の振動腕部２、３の外表面上に形成され、一対の振動腕部２、３を振動させる第１の励振電極５と第２の励振電極６とからなる励振電極７と、両励振電極５、６にそれぞれ電気的に接続されたマウント電極８、９とを備えている。
【００２５】
第１の励振電極５と第２の励振電極６とからなる励振電極７は、一対の振動腕部２、３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２、３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、図３に示すように、第１の励振電極５が、一方の振動腕部２の両面上と、他方の振動腕部３の両側面上とに主に形成され、第２の励振電極６が、一方の振動腕部２の両側面上と他方の振動腕部３の両面上とに主に形成されている。
【００２６】
また、第１の励振電極５及び第２の励振電極６は、図１及び図２に示すように、基部４の両面において、それぞれ引き出し電極１０、１１を介してマウント電極８、９に電気的に接続されている。そして圧電振動片１は、このマウント電極８、９を介して電圧が印加されるようになっている。
なお、上述した励振電極７、引き出し電極１０、１１及びマウント電極８、９は、例えば、クロム（Ｃｒ）と金（Ａｕ）との積層膜であり、水晶と密着性の良いクロム膜を下地として成膜した後に、表面に金の薄膜を施したものである。但し、この場合に限られず、例えば、クロムとニクロム（ＮｉＣｒ）の積層膜の表面にさらに金の薄膜を積層しても構わないし、クロム、ニッケル、アルミニウム（Ａｌ）やチタン（Ｔｉ）等の単層膜でも構わない。
【００２７】
また、一対の振動腕部２、３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１２が被膜されている。なお、この重り金属膜１２は、周波数を粗く調整する際に使用される粗調膜１２ａと、微小に調整する際に使用される微調膜１２ｂとに分かれている。これら粗調膜１２ａ及び微調膜１２ｂを利用して周波数調整を行うことで、一対の振動腕部２、３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。
【００２８】
このように構成された圧電振動片１を作動させる場合には、マウント電極８、９に所定の駆動電圧を印加する。これにより、引き出し電極１０、１１を介して、第１の励振電極５と第２の励振電極６とからなる励振電極７に電流を流すことができ、一対の振動腕部２、３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２、３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。
【００２９】
次に、上述した圧電振動片１の製造方法について、図４に示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。
本実施形態の製造方法は、成膜工程と、パターニング工程と、外形形成工程と、除去工程と、を順番に行って、１枚のウエハＳから一度に複数の圧電振動片１を製造する方法である。これら各工程について、以下に詳細に説明する。
【００３０】
まず、図５に示すように、両面が研磨加工され、所定の厚みに調整されたウエハＳを準備する（Ｓ１）。この際、ウエハＳは、図６（ａ）に示すように矩形状のウエハＳでも構わないし、図６（ｂ）に示すように円形状のウエハＳでも構わない。
次いで、ウエハＳの両面にエッチング加工時にマスクとなる金属膜Ｍをそれぞれ成膜する成膜工程を行う（Ｓ２）。なお、本実施形態では、クロム（Ｃｒ）と金（Ａｕ）とを積層したものを金属膜Ｍとして用いる場合を例に挙げて説明する。但し、金属膜Ｍの種類は、このような組み合わせに限られるものではなく、自由に設定して構わない。また、単層膜でも構わない。
【００３１】
ここで、成膜工程について、詳細に説明する。
まず、ウエハＳを図示しない治具にセットした後、図７に示すように、先に一方の面Ｓ１に金属膜Ｍを蒸着等により成膜する。この際、従来と同様に、金属膜Ｍの一部は、ウエハＳの側面及び他方の面Ｓ２側にも回り込んでしまう。続いて、ウエハＳを裏返しにして再度治具にセットした後、図８に示すように、同様に他方の面Ｓ２に金属膜Ｍを蒸着等により成膜する。このときも同様に、金属膜Ｍの一部は、ウエハＳの側面及び一方の面Ｓ１側にも回り込んでしまう。なお、図８では、ウエハＳの向きを図７と同じ状態に図示している。
このように、２回の成膜を行うことで、ウエハＳの両面に金属膜Ｍを成膜することができる。この時点で、成膜工程が終了する。特に、図８に示すように、ウエハＳの外周端付近では、上述した回り込みの影響を受けて金属膜Ｍが何層にも複雑に重なり合った状態となっている。
【００３２】
続いて、ウエハＳの両面に成膜した金属膜Ｍをフォトリソグラフィ技術により、複数の圧電振動片１の外形形状にパターニングするパターニング工程を行う（Ｓ３）。この工程について、詳細に説明する。
まず、図９に示すように、全体にフォトレジスト膜Ｆを塗布して、ウエハＳの両面に成膜した金属膜Ｍ上をフォトレジスト膜Ｆで覆う（Ｓ３ａ）。続いて、このフォトレジスト膜Ｆを露光及び現像して、図１０及び図１１に示すように、ウエハＳの外周端から一定距離Ｈだけ内側に入った領域をウエハＳの全周に亘って除去したうえで、圧電振動片１の外形形状に沿ってパターニングする（Ｓ３ｂ）。なお、図１１から図１４は、図１０に示す断面矢視Ｂ−Ｂ図である。
【００３３】
続いて、図１２に示すように、このパターニングされたフォトレジスト膜Ｆをマスクとしてエッチング加工を行って、マスクされていない金属膜Ｍを選択的に除去して、該金属膜Ｍをフォトレジスト膜Ｆと同様にパターニングする（Ｓ３ｃ）。これにより、ウエハＳの両面に成膜した金属膜Ｍのうち、ウエハＳの外周端から一定距離Ｈだけ内側に入った領域をウエハＳの全周に亘って除去したうえで、圧電振動片１の外形形状、即ち、一対の振動腕部２、３及び基部４の外形形状に沿ってパターニングすることができる。この際、複数の圧電振動片１の数だけパターニングしておく。
【００３４】
特に、金属膜Ｍのうち、ウエハＳの外周端から一定距離Ｈだけ内側に入った領域をウエハＳの全周に亘って除去するので、成膜工程時にウエハＳの側面及び反対側の面側に回り込んでしまった部分をウエハＳのエッチング加工を行う前に予め除去することができる。つまり、成膜した金属膜Ｍのうち、回り込みの影響により何層にも複雑に重なり合った部分を除去することができる。この部分は、ウエハＳとの密着性が悪くポーラスとなってしまった部分であるが、このようなマスクとしては粗悪な部分を完全に除去することができる。
この時点で、パターニング工程が終了する。なお、この工程が終了した時点で、ウエハＳは、外周端から一定距離Ｈだけ内側に入った領域が全周に亘って露出した状態となる。
【００３５】
続いて、図１３に示すようにフォトレジスト膜Ｆを除去する（Ｓ４）。そして、図１４に示すように、パターニングされた金属膜ＭをマスクとしてウエハＳをウェットエッチング加工して、マスクされていない部分を選択的に除去する外形形成工程を行う（Ｓ５）。
この工程を行った時点で、ウエハＳは、図１５（ａ）又は図１５（ｂ）に示すように、一定距離Ｈ分だけサイズが小さくなる。また、このサイズが小さくなったウエハＳに、複数の圧電振動片１の外形、即ち、一対の振動腕部２、３及び基部４の外形を形成することができる。なお、この時点では、複数の圧電振動片１は、図示しない連結部を介してウエハＳに連結された状態となっている。
【００３６】
続いて、マスクとしていた金属膜Ｍを除去する除去工程を行う（Ｓ６）。続いて、複数の圧電振動片１の外表面上に図示しない電極膜を成膜すると共にパターニングを行って、励振電極７、引き出し電極１０、１１、マウント電極８、９をそれぞれ形成する電極形成工程を行う（Ｓ７）。また、これと同時に同様の方法により、重り金属膜１２を形成する（Ｓ８）。そして、最後に連結部を切断して、ウエハＳから複数の圧電振動片１を切り離して小片化する切断工程を行う（Ｓ９）。これにより、１枚のウエハＳから複数の圧電振動片１を一度に複数製造することができる。
【００３７】
特に、この製造方法によれば、エッチング加工を行う前にウエハＳとの密着性の悪い金属膜Ｍを除去するので、ウェットエッチング加工時に使用するエッチング液が、従来のように金属膜ＭとウエハＳとの界面に侵入して、ウエハＳの表面を荒らしてしまう恐れがない。その結果、製造途中で、ウエハＳに傷やクラックが発生したり、割れが生じてしまったりすることを防止することができる。よって、作業を途中で中断することなく効率良く圧電振動片１を製造することができ、低コスト化に繋げることができるうえ、高品質な圧電振動片１を製造することができる。
【００３８】
また、上述した製造の際、一定距離Ｈとして、０．３ｍｍ以上、０．５ｍｍ以内に収まる距離に設定することが好ましい。
この場合には、ウエハＳの両面に成膜した金属膜Ｍのうち、ウエハＳの外周端から少なくとも０．３ｍｍ以上内側に入った領域をウエハＳの全周に亘って除去するので、ウエハＳの側面及び反対側の面に回り込んでしまった密着性の悪い部分を確実に除去することができる。従って、ウェットエッチング加工の際に、ウエハＳの表面に荒れが生じてしまうことをより確実になくすことができる。
しかも、ウエハＳを除去する領域を外周端から０．５ｍｍ以内に抑えることができるので、ウエハＳのサイズ減少を最少限に抑えることができる。従って、ウエハＳを無駄なく使用でき、圧電振動片１の取り個数を極力多く確保することができる。
【００３９】
次に、本発明に係る圧電振動片を有する圧電振動子の一実施形態について、図１６を参照して説明する。なお、本実施形態では、圧電振動子として、シリンダパッケージタイプの圧電振動子を例にして説明する。
本実施形態の圧電振動子２０は、図１６に示すように、圧電振動片１と、気密端子２１と、圧電振動片１を内部に封止した状態で気密端子２１に接合されたケース２２とを備えている。
【００４０】
気密端子２１は、環状のステム２５と、該ステム２５を貫くように配され、圧電振動片１の両マウント電極８、９にバンプＢを介して電気的及び機械的にそれぞれ接続された２本のリード端子２６と、該リード端子２６とステム２５とを絶縁状態で一体的に固定すると共にケース２２内を密封させる充填材２７とで構成されている。
【００４１】
ステム２５は、金属材料（例えば、低炭素鋼（Ｆｅ）、鉄ニッケル合金（Ｆｅ−Ｎｉ）、鉄ニッケルコバルト合金（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ））で環状に形成されたものである。なお、ステム２５の外周には、耐熱ハンダメッキや、錫銅合金や金錫合金等の図示しない金属膜が被膜されている。また、充填材２７の材料としては、例えば、ホウ珪酸ガラスである。また、２本のリード端子２６は、ケース２２内に突出している部分がインナーリード２６ａとなり、ケース２２外に突出している部分がアウターリード２６ｂとなっている。そして、このアウターリード２６ｂが、外部接続端子として機能するようになっている。
【００４２】
ケース２２は、ステム２５の外周に対して圧入されて、嵌合固定されている。具体的には、ステム２５の外周に被膜された金属膜を介在させて、ケース２２とステム２５とが冷間圧接により固定されている。このケース２２の圧入は、真空雰囲気下で行われているため、ケース２２内の圧電振動片１を囲む空間は、真空に保たれた状態で密閉されている。
【００４３】
このように構成されたシリンダパッケージタイプの圧電振動子２０によれば、低コスト化及び高品質化された圧電振動片１を有しているので、圧電振動子２０自体についても同様に低コスト化及び高性能化を図ることができる。特に、ケース２２内を真空状態にすることができるので、一対の振動腕部２、３の振動効率を向上することができる。
【００４４】
なお、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２０を例に挙げて説明したが、この圧電振動子２０に限定されるものではない。例えば、図１７及び図１８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でも構わない。
この圧電振動子３０は、内部に凹部３１ａが形成されたベース基板３１と、該ベース基板３１の凹部３１ａ内に収容される圧電振動片１と、圧電振動片１を収容した状態でベース基板３１に固定されるリッド基板３２と、を備えている。
【００４５】
ベース基板３１には、ハーメチック封止構造を持つリード３３が配置され、その先端にバンプＢが設けられている。そして、バンプＢと圧電振動片１のマウント電極８、９とが機械的及び電気的に接続されている。また、リード３３はベース基板３１の底面に露出している。即ち、このリード３３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８、９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、ベース基板３１は、蓋となるリッド基板３２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１は、内部に気密封止されている。
【００４６】
このように構成された圧電振動子３０であっても、同様に低コスト化及び高性能化を図ることができる。特に、ベース基板３１とリッド基板３２とで囲まれた空間を真空状態にすることができるので同様に一対の振動腕部２、３の振動効率を向上することができる。
【００４７】
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２０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２０の圧電振動片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２０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。
【００４８】
このように構成された発振器１００において、圧電振動子２０に電圧を印加すると、該圧電振動子２０内の圧電振動片１が振動する。この振動は、圧電振動片１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２０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。
【００４９】
上述したように、本実施形態の発振器１００によれば、低コスト化及び高品質化された圧電振動子２０を備えているので、発振器１００自体も同様に低コスト化及び高品質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。
【００５０】
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２０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。
【００５１】
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２０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。
【００５２】
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。
【００５３】
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２０とを備えている。圧電振動子２０に電圧を印加すると圧電振動片１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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
上述したように、本実施形態の携帯情報機器１１０によれば、低コスト化及び高品質化された圧電振動子２０を備えているので、携帯情報機器１１０自体も同様に低コスト化及び高品質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。
【００５９】
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２０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。
【００６０】
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２０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２０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。
【００６１】
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。
【００６２】
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を必要とする。
【００６３】
上述したように、本実施形態の電波時計１３０によれば、低コスト化及び高品質化された圧電振動子２０を備えているので、電波時計自体も同様に低コスト化及び高品質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。
【００６４】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００６５】
例えば、上記実施形態では、圧電振動片の一例として、音叉型の圧電振動片を例に挙げて説明したが、音叉型に限られるものではない。例えば、厚み滑り振動片としても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係る圧電振動片の一実施形態を示す図であって、圧電振動片を上面から見た図である。
【図２】図１に示す圧電振動片を下面から見た図である。
【図３】図１に示す切断線Ａ−Ａでの断面図である。
【図４】図１に示す圧電振動片の製造方法のフローチャートである。
【図５】図１に示す圧電振動片を製造する際の一工程図であって、ウエハの断面図である。
【図６】図５に示すウエハの一例を示す図であって、（ａ）は矩形状のウエハを示し、（ｂ）は円形状のウエハを示す図である。
【図７】図１に示す圧電振動片を製造する際の一工程図であって、図５に示す状態からウエハの一方の面に金属膜を成膜した状態を示す図である。
【図８】図７に示す状態からウエハの他方の面に金属膜を成膜した状態を示す図である。
【図９】図８に示す状態からフォトレジスト膜を全体に塗布した状態を示す図である。
【図１０】図９に示す状態からフォトレジスト膜をパターニングした状態を示す図である。
【図１１】図１０に示す切断線Ｂ−Ｂでの断面図である。
【図１２】図１１に示す状態からフォトレジスト膜をマスクとして金属膜をパターニングした状態を示す図である。
【図１３】図１２に示す状態からフォトレジスト膜を除去した状態を示す図である。
【図１４】図１３に示す状態から金属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１５】図１４に示す状態のときのウエハの全体図であって、（ａ）は矩形状のウエハの場合を示し、（ｂ）は円形状のウエハの場合を示す図である。
【図１６】本発明に係る圧電振動片を有するシリンダ型パッケージタイプの圧電振動子の一実施形態を示す図である。
【図１７】本発明に係る圧電振動片を有するセラミックパッケージタイプの圧電振動子の一実施形態を示す断面図である。
【図１８】図１７に示す切断線Ｃ−Ｃでの断面図である。
【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】従来の音叉型の圧電振動片を示す斜視図である。
【図２３】図２２に示す圧電振動片を製造する際の一工程図であって、ウエハの一方の面に金属膜を成膜した状態を示す図である。
【図２４】図２３に示す状態からウエハの他方の面に金属膜を成膜した状態を示す図である。
【図２５】図２４に示す状態からフォトレジスト膜を全体に塗布した状態を示す図である。
【図２６】図２５に示す状態からフォトレジスト膜をパターニングした状態を示す図である。
【図２７】図２６に示す切断線Ｄ−Ｄでの断面図である。
【図２８】図２７に示す状態からフォトレジスト膜をマスクとして金属膜をパターニングした状態を示す図である。
【図２９】図２８に示す状態からフォトレジスト膜を除去した状態を示す図である。
【図３０】図２９に示す状態から金属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。
【符号の説明】
【００６７】
Ｈ…一定距離
Ｍ…金属膜
Ｓ…ウエハ
１…圧電振動片
２０、３０…圧電振動子
１００…発振器
１０１…集積回路
１１０…電子機器（携帯情報機器）
１１３…計時部
１３０…電波時計
１３１…フィルタ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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