TWI577059B - Manufacturing method of piezoelectric vibrating plate - Google Patents

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TWI577059B
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有松大志
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精工電子水晶科技股份有限公司
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Description

壓電振動片之製造方法
本發明係關於壓電振動片之製造方法。
就以行動電話或行動資訊終端機器中用於時刻源或控制訊號之時序源、基準訊號源的裝置而言，所知的有具備由水晶等之壓電材料所構成之壓電振動片的壓電振動子。
就以上述壓電振動片而言，所知的有各種，但是就以其一而言，有如第27圖所示般具有平行被配設之一對振動腕部110，和懸吊支撐該些振動腕部110之基端部的基部120的音叉型壓電振動片100。於該壓電振動片100之時，藉由對形成在一對振動腕部110之表面的無圖示激振電壓施加電壓，可使一對振動腕部110以特定諧振頻率在互相接近或離開之方向(圖中之箭頭方向)振動。
然而，上述壓電振動片100一般係藉由對水晶等之晶圓基板進行蝕刻加工來進行外形形成。針對該點，簡單說明時，於晶圓基板之表面形成蝕刻保護膜之後，利用光微影技術，如第28圖所示般，將晶圓基板200上之蝕刻保護膜210圖案製作成壓電振動片100之外形。之後，將圖案製作後的蝕刻保護膜210當作遮罩，如第29圖所示般，藉由對晶圓基板200進行濕蝕刻而施予蝕刻加工，依此可以取得一對振動腕部110被懸吊支撐於基部120之第 27圖所示的壓電振動片100。
但是，於以濕蝕刻進行蝕刻加工之時，在晶圓基板200出現由於水晶等之結晶軸方向使得蝕刻速度不同的所謂蝕刻各向異性。具體而言，在水晶之各結晶軸(X軸、Y軸、Z軸)中，蝕刻速度按Z軸、+X軸、-X軸、Y軸之順序變慢。因此，於外形形成時，由於受到該蝕刻各向異性之影響，容易產生蝕刻之殘留，壓電振動片100之外形容易成為歪形狀。尤其，如第27圖及第30圖所示般，在一對振動腕部110之基端部(接根部)中的股部115容易產生蝕刻殘留116。
針對此點予以說明。
通常，於形成音叉型之壓電振動片100之時，以可以藉由蝕刻加工取得期待之外形形狀之方式，如第27圖所示般，從水晶原石切割晶圓基板200，使成為水晶結晶軸之Z軸幾乎與壓電振動片100之厚度方向(L1方向)一致，Y軸與壓電振動片100之長度方向(L2方向)一致，X軸與壓電振動片100之寬度方向(L3方向)一致。但是，無論如何由於上述蝕刻速度不同，故如第31圖所示般，容易在一對振動腕部110間之股部115產生蝕刻殘留116。
尤其，隨著進行蝕刻加工而接近於上述股部115之部分，由於蝕刻保護膜210阻礙蝕刻液之流動，蝕刻反應變鈍。因此，又助長朝向蝕刻速度最慢之Y軸方向進行蝕刻加工而變慢，容易產生上述蝕刻殘留116。
當在上述股部115產生蝕刻殘留116時，導致一對振動腕部110之振動平衡的不均衡，並導致振動特性之變化或振動洩漏所產生之CI值的增加等。
於是，所知的有事先考慮蝕刻速度之不同，在對應於股部之蝕刻保護膜之形狀加入巧思，依此調整一對振動腕部之振動平衡的技術(參照專利文獻1)。
〔先行技術文獻〕 〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕日本特開2005-167992號公報
但是，即使採用記載於上述專利文獻1的技術，依然存在許多蝕刻殘留自體。因此，於例如振動時，在蝕刻殘留之部分和振動腕部之連結部分容易集中應力，導致其應力集中部之強度下降。依此，由於外部衝擊等，其部分容易成為破損之起點，容易在振動腕部產生裂紋等。
再者，蝕刻殘留會進行使一對振動腕部之長度變化的動作，依然容易導致諧振頻率移動等之振動特性之變化。
並且，雖然考慮藉由長時間進行濕蝕刻，能夠減少蝕刻殘留，但是在蝕刻加工上增加了花費時間，導致生產性下降。並且，因浸漬於藥液之蝕刻液的時間也增大，故蝕刻保護膜腐蝕無法進行良好之蝕刻加工，導致使振動特性惡化等之不良狀況。
本發眀係鑒於如此之情形而創作出，其目的在於提供可以縮小朝位於一對振動腕部間之股部的蝕刻殘留，並具有安定之振動特性，並且難以產生由於外部衝擊所產生之振動腕部的破損的高品質之壓電振動片及該壓電振動片之製造方法。
再者，提供具備該壓電振動片之壓電振動子、具有該壓電振動子之振盪器、電子機器、電波時鐘。
本發明為了解決上述課題，提供以下之手段。
(1)與本發眀有關之壓電振動片之製造方法，係屬於具備：被配設成夾著中心軸而互相平行之一對振動腕部，和一體性地懸吊支撐該一對振動腕部之長度方向中之基端部的基部的該壓電振動片之製造方法，其特徵為：具備對壓電晶圓進行蝕刻加工，而從該壓電晶圓形成上述壓電振動片之外形形狀的外形形成工程，上述外形形成工程具備：在壓電晶圓之兩主面上形成蝕刻保護膜，藉由光微影技術從該蝕刻保護膜形成對應於上述壓電振動片之外形形狀的光罩圖案的光罩圖案形成工程；和將上述光罩圖案當作遮罩，將上述壓電晶圓從兩主面側進行藉由濕蝕刻之蝕刻加工的蝕刻工程，於上述光罩圖案形成工程之時，在上述光罩圖案之中，用以形成位在上述一對振動腕部之基端部間之股部的股部對應部分，形成沿著上述一對振動腕部之長度方向而朝向上述基部側延伸之縫隙狀的缺口部。
若藉由與本發明有關之壓電振動片之製造方法時，因蝕刻液與壓電晶圓中不被光罩圖案遮罩之區域接觸，故藉由化學反應進行蝕刻加工。依此，可以將壓電晶圓仿照光罩圖案之形狀進行蝕刻加工，並可以形成壓電振動片之外形形狀。
然而，藉由流動之蝕刻液陸續地與壓電晶圓接觸，流暢地進行上述蝕刻加工，壓電振動片之外形形成漸漸地進行，但是因一對振動腕部隔著窄小間隙，故在該些一對振動腕部間難流動蝕刻液。尤其，因隨著蝕刻加工之進行接近股部，對藉由在光罩圖案中對應於振動腕部之腕部對應部分和對應於股部之股部對應部分包圍三方的區域進行蝕刻加工，故可想像蝕刻液難流動。
但是，因在光罩圖案中之上述股部對應部分形成缺口部，故容易使蝕刻液沿著該缺口部在一對振動腕部之長邊方向流動。因此，可以沿著長邊方向並且加速朝接近於股部對應部分之方向的蝕刻加工的進行。因此，可以防止藉由壓電晶圓之結晶軸方向產生之蝕刻速度的差異而進行了蝕刻加工的情形，並可以積極性地朝向股部對應部分進行蝕刻加工。
其結果，即使蝕刻加工時間和以往相同，比起以往亦可以縮小朝位於一對振動腕部之基端部間的股部的蝕刻殘留。因此，可以抑制因蝕刻殘留所引起之應力集中之產生，並可以取得難以產生因外部衝擊所造成的振動腕部之破損的高品質壓電振動片。再者，由於蝕刻殘留，因難以 產生振動腕部之長度變化的不良狀態，故可以發揮安定的振動特性。
(2)在與上述本發明有關之壓電振動片之製造方法中，以上述缺口部被設成在整個缺口長度上具有一定缺口寬度為理想。
此時，可以使蝕刻液更安定並且流暢地沿著缺口部在一對振動腕部之長邊方向流動。因此，可以更積極性地朝向股部對應部分進行蝕刻加工，並可以更縮小朝股部的蝕刻殘留。
(3)在與上述本發眀有關之壓電振動片之製造方法中，以上述缺口部沿著上述中心軸而形成為理想。
此時，因沿著位於一對振動腕部之間的中心軸(即是，壓電振動片之寬度方向中之中心軸)而形成缺口部，故除了可以縮小朝股部的蝕刻殘留之外，抑可以容易防止偏於任一方的振動腕部側。
(4)與本發明有關之壓電振動片係藉由與上述本發明有關之壓電振動片之製造方法而製造出。
若藉由與本發明有關之壓電振動片時，比起以往，因縮小朝位於一對振動腕部間之股部的蝕刻殘留，故可以使成為具有安定之振動特性，並且難以產生因外部衝擊等所導致之振動腕部之破損的高品質壓電振動片。
(5)與本發明有關之壓電振動子之特徵，係具有與上述本發明有關之壓電振動片，和具有互相接合之基座基板和蓋基板，且在形成於兩基板之間的空腔內收容上述壓 電振動片的封裝體。
若藉由與本發明有關之壓電振動子時，因具備有擁有安定的振動特性，並且難以產生因外部衝擊所導致之振動腕部之破損的高品質壓電振動片，故可以成為提升作動之信賴性及耐久性的高品質的壓電振動子。
(6)與本發明有關之振盪器之特徵，係與上述本發明有關之壓電振動子作為振盪件而電性連接於積體電路。
(7)與本發明有關之電子機器之特徵，係與上述本發明有關之壓電振動子電性連接於計時部。
(8)與本發明有關之電波時鐘之特徵，係與上述本發明有關之壓電振動子電性連接於濾波器部。
若藉由與本發明有關之振盪器、電子機器及電波時鐘時，因具備有上述壓電振動子，故同樣地可以提升作動之信賴性及耐久性。
若藉由與本發明，因縮小朝位於一對振動腕部間之股部的蝕刻殘留，故可以取得具有安定之振動特性，並且難以產生因外部衝擊等所導致之振動腕部之破損的高品質壓電振動片。
(壓電振動片)
以下，針對與本發明有關之壓電振動片之一實施形態 參照圖面予以說明。
如第1圖所示般，本實施型態之壓電振動片1為由水晶、鉭酸鋰或鈮酸鋰等之壓電材料所形成之音叉型之振動片，於施加特定電壓時振動。
該壓電振動片1具備：互相被平行配設，前端部10a、11a被設為自由端之一對振動腕部10、11，和一體性地懸吊支撐該一對振動腕部10、11之基端部10b、11b側(接根側)的基部12。
一對振動腕部10、11係夾著中心軸O而線對稱地被配置，在寬度方向具有一定寬度，並且沿著中心軸O而延伸。基部12係如上述般為懸吊支撐一對振動腕部10、11之基端部10b、11b側的構件，並且當作安裝壓電振動片1之時的安裝構件而發揮功能。
位於一對振動腕部10、11之基端部10b、11b間的部分被設成股部15。在圖示之例中，因一對振動腕部10、11之基端部10b、11b和基部12之連結部分以曲率R彎曲，故股部15在厚度方向之俯視觀看下被形成U字狀。
再者，在一對振動腕部10、11，在其外表面之上形成使該些一對振動腕部10、11振動的無圖示之激振電極。再者，在基部12之外表面上，以無圖示之安裝電極與激振電極導通之狀態下被形成。然後，當經安裝電極在激振電極施加特定電壓時，藉由雙方之相互作用，一對振動腕部10、11以特定之諧振頻率在互相接近或離開之方向(第1圖所示之箭頭方向)振動。
然而，本實施型態之壓電振動片1雖然係藉由對後述之壓電晶圓進行濕蝕刻的蝕刻加工而成外形形成被製造出者，如第1圖及第2圖所示般，此時之蝕刻殘留16在上述的股部15出現些許。但是，該些蝕刻殘留16比起以虛線表示之以往的蝕刻殘留16A之部分少很多，並且並非以連接一對振動腕部10、11之基端部10b、11b之方式，形成在整個股部15上，係成為在中心軸O附近分斷之狀態。
(壓電振動片之製造方法)
接著，針對上述壓電振動片1之製造方法，一面參照第3圖及第4圖所示之流程圖一面予以說明。並且，在本實施型態中，舉例說明採用水晶晶圓當作壓電晶圓之情形。
本實施型態之壓電振動片1之製造方法，具備：準備水晶晶圓20(參照第5圖)(S10)之後，對該水晶晶圓20藉由濕蝕刻進行蝕刻加工，而從水晶晶圓20形成複數壓電振動片1之外形形狀的外形形成工程(S20)，和在外形形成之各壓電振動片1形成各電極的電極形成工程(S30)，和調整各壓電振動片1之諧振頻率的頻率調整工程(S40)，和從水晶晶圓20切離各壓電振動片1之小片化工程(S50)。
針對該些各工程，以下予以詳細說明。
首先，以特定角度切割水晶之朗伯(Lambert)原石 使成為一定厚度之水晶晶圓20。此時，以水晶結晶軸之Z軸與第1圖所示之壓電振動片1之厚度方向(L1方向)幾乎一致，Y軸與壓電振動片1之長度方向(L2方向)一致，X軸與壓電振動片1之寬度方向(L3方向)一致之方式，進行上述切片而形成水晶晶圓20。
然後，對該水晶晶圓20進行摩擦及拋光，而準備高精度被精加工成特定厚度之水晶晶圓20(S10)。
接著，進行上述外形形成工程(S20)。
該外形形成工程(S20)具有在水晶晶圓20之兩主面上形成蝕刻保護膜21(參照第5圖)，藉由光微影技術從蝕刻保護膜21形成對應於壓電振動片1之外形形狀的光罩圖案22(參照第6圖)之光罩圖案形成工程(S21)，和將光罩圖案22當作遮罩，從水晶晶圓20之兩主面側藉由濕蝕刻進行蝕刻加工的蝕刻工程(S22)。
在上述光罩圖案形成工程(S21)中，如第5圖所示般，首先在水晶晶圓20之兩主面上形成蝕刻保護膜21(S21a)。就以該蝕刻保護膜21而言，可舉出疊層由例如鉻所構成之基底膜，和由金所構成之精製膜的金屬膜，藉由濺鍍法或蒸鍍法等的成膜而形成。
然後，對上述蝕刻保護膜21進行圖案製作，而形成對應於壓電振動片1之外形形狀的光罩圖案22(S21b)。
詳細而言，在蝕刻保護膜21上形成無圖示之光阻膜之後，藉由通常之光阻技術，圖案製作成例如壓電振動片1之外形形狀。然後，將該光阻膜當作光罩而執行蝕刻加 工，並選擇性除去不被遮罩之蝕刻保護膜21。然後，於蝕刻加工後除去當作遮罩使用之光阻膜。
依此，如第6圖及第7圖所示般，可以形成被圖案製作上述之壓電振動片1之外形形狀的光罩圖案22。
然而，在本實施型態中，為了形成該光罩圖案22，如第6圖所示般，在用以形成壓電振動片1之股部15的股部對應部分22a形成缺口部23。該缺口部23係沿著一對振動腕部10、11之長度方向(L2方向)而朝向基部12側延伸之縫隙狀之缺口，沿著中心軸O而被配置，並且設成在整個缺口長度上具有一定的缺口寬度。
並且，在圖示之例中，缺口部23之缺口寬度T1被設成股寬T2之大略1/3左右。
然後，在該時點，結束光罩圖案形成工程(S21)。
接著，進行上述蝕刻工程(S22)。
詳細而言，將對蝕刻保護膜21進行圖案製作之水晶晶圓20以特定時間浸漬在無圖示之蝕刻液(例如氟系)。如此一來，因蝕刻液接觸於水晶晶圓20中不被光罩圖案22遮罩之區域，故藉由化學反應進行蝕刻加工。依此，如第8圖所示般，可以將水晶晶圓20仿照光罩圖案22之形狀進行蝕刻加工，並可以形成壓電振動片1之外形形狀。
尤其，由於流動之蝕刻液陸續接觸於水晶晶圓20，上述蝕刻加工流暢地被進行，壓電振動片1之外形形成緩緩地進行，但如上述般，因水晶晶圓20被形成水晶結晶軸 之Z軸幾乎與壓電振動片1之厚度方向(L1方向)一致，Y軸與壓電振動片1之長度方向(L2方向)一致，X軸與壓電振動片1之寬度方向(L3方向)一致，故容易精度佳地進行壓電振動片1之外形形成。
在該時點，結束外形形成工程(S20)。
並且，複數之壓電振動片1至之後進行的小片化工程(S50)，成為經無圖示之連結部而與水晶晶圓20連結之狀態。
接著，對外形形成之各壓電振動片1，形成無圖示之金屬膜之後，藉由通常之光微影技術進行圖案製作，依此進行形成激振電極等之電極的上述電極形成工程(S30)。
並且，在該工程之時，與電極形成同時，在一對振動腕部10、11之前端部10a、11a形成頻率調整用之無圖示之配重金屬膜。該配重金屬膜係由粗調膜和微調膜所構成。
接著，利用配重金屬膜之粗調膜，進行粗調整諧振頻率的上述頻率調整工程(S40)。具體而言，藉由對粗調膜膜照射雷射光使一部份蒸發，並使粗調膜之重量予以變化而執行。並且，關於更高精度調整諧振頻率之微調，於當作壓電振動子被組裝於封裝體之階段執行。
最後，切斷連結部，而進行從水晶晶圓20切離各壓電振動片1而予以小片化的上述小片化工程(S50)。依此，可以從一片水晶晶圓20，一次製造複數第1圖所示之音叉型之壓電振動片1。
然而，於上述蝕刻工程(S22)之時，因一對振動腕部10、11隔著窄間隔(股寬)而被平形配置，故在該些一對振動腕部10、11間難以流動蝕刻液。尤其，因隨著蝕刻加工之進行接近股部15，如第6圖及第9圖所示般，因對藉由在光罩圖案22中對應於振動腕部10、11之腕部對應部分22b和對應於股部15之股部對應部分22a包圍三方的區域進行蝕刻加工，故可想像蝕刻液難流動。
但是，因在本實施形態之光罩圖案22中之股部對應部分22a，形成有上述缺口部23，故沿著該缺口部23使蝕刻液容易流動至一對振動腕部10、11之長度方向(L2方向)。
因此，如第9圖所示般，沿著長度方向(L2方向)，並且可以使朝接近於股部對應部分22a之方向的蝕刻加工之進行僅缺口部23之部分加速。因此，可以防止藉由水晶晶圓20之結晶軸方向產生之蝕刻速度的差異而進行了蝕刻加工的情形，並可以積極性地朝向股部對應部分22a進行蝕刻加工。因此，在股部對應部分22a難產生蝕刻殘留16。
其結果，即使蝕刻加工時間與以往相同，也如第1圖所示般，比起以往，可以縮小朝位於一對振動腕部10、11之基端部10b、11b間之股部15的蝕刻殘留16。
因此，可以抑制因蝕刻殘留16所引起之應力集中之產生，並可以取得難以產生因外部衝擊所造成的振動腕部10、11之破損的高品質壓電振動片1。再者，由於蝕刻殘 留16，因難以產生振動腕部10、11之長度變化的不良狀態，故可以發揮安定的振動特性。
如上述說明般，若藉由本實施形態之製造方法時，可以縮小朝位於一對振動腕部10、11之基端部10b、11b間的股部15的蝕刻殘留16，並具有安定的振動特性，並且可以取得難以產生由於外部衝擊等所產生之振動腕部10、11之破損的高品質之壓電振動片1。
尤其，在上述實施形態中，因缺口部23在整個缺口長度上具有一定之缺口寬度，故容易使蝕刻液沿著缺口部23更安定且流暢地在長度方向(L2方向)流動。因此，可以更積極性地朝向股部對應部分22a進行蝕刻加工，並容易縮小朝股部15的蝕刻殘留16。
除此之外，因沿著中心軸O而形成缺口部23，故容易防止蝕刻殘留16偏向於任一方的振動腕部10(或11)側。因此，可以使上述作用效果更加顯著奏效。
並且，在上述實施形態中，缺口部23之缺口長度或缺口寬度並不限定於上述之情形，即使自由設定亦可。
該些係根據股寬T2或振動腕部10、11和基部12之連結部分中之曲率R等而設定。
例如，如第10圖(a)所示般，因當股寬T2變窄時，與寬度方向(L3方向)一致之水晶結晶軸之X軸，和與長度方向(L2方向)一致之水晶結晶軸之Y軸容易被支配成蝕刻速度不同，故即使形成缺口部23，亦在股部15容易產生以往相同之蝕刻殘留16。因此，此時，藉由 如第10圖(b)所示般，增長缺口部23之缺口長度，使Y軸之蝕刻液之流動更流暢，可以促進朝其方向的蝕刻加工之進行，故難以產生蝕刻殘留16。
再者，例如第11圖(a)所示般，當振動腕部10、11和基部12之連結部分之曲率R變小時，即使形成缺口23，蝕刻殘留16容易殘留很大。因此，此時如第11圖(b)所示般增大缺口部23之缺口寬度，並且藉由縮短缺口長度，可盡可能地縮小蝕刻殘留16。
再者，壓電振動片1之形狀並不限定於上述實施形態。
例如，如第12圖所示般，在基部12中，在與振動腕部10、11之基端部10b、11b之連結部之附近，形成從寬度方向(L3方向)之兩側面各朝向寬度方向(L3方向)之中心而被切口的缺口部31(溝槽)，即使作為所謂的溝槽型之壓電振動片30亦可。
上述缺口部31係各朝向寬度方向(L3方向)之外側而開口，並且在基部12之厚度方向貫通。因此，在基部12中，振動腕部10、11之基端部10b、11b之連接部附近，成為比起其他部分寬度窄之狹幅部，構成縮頸形狀。
因藉由缺口部31而形成之上述狹幅部，可以縮窄藉由振動腕部10、11而激起之振動傳到基部12側之路線，故將該振動封閉在振動腕部10、11側，而容易抑制洩漏至基部12側。依此，可以成為可有效果地抑制振動洩漏，抑制CI值上升，可抑制輸出訊號之品質下降的壓電 振動片30。
再者，如第13圖所示般，即使在振動腕部10、11之前端部10a、11a，形成較振動腕部10、11之其他部分放大寬度的錘頭部36，作為所謂的錘頭型之壓電振動片35亦可。
此時，藉由錘頭部36，可以使振動腕部10、11之前端部10a、11a更重，可以增大振動時之慣性力矩。因此，可以容易使振動腕部10、11振動，其部分可以縮短振動腕部10、11之長度，並可以成為容易謀求更小型化之壓電振動片35。
再者，如第14圖所示般，即使作為在一對振動腕部10、11之兩主面形成有溝部41之具溝部型的壓電振動片40亦可。
上述溝部41係沿著振動腕部10、11之長度方向(L2方向)，被形成在該振動腕部10、11之略中間部附近。依此，振動腕部10、11被形成剖面H形狀。
此時，因可以在溝部41之兩側使激振電極彼此對向，故可以使電場在振動腕部10、11互相接近或離開之方向更有效率地作用。因此，即使縮窄振動腕部10、11之橫寬亦可以提高電場效率，可以成為適合小型化之壓電振動片40。
並且，如第15圖所示般，即使在基部12之寬度方向(L3方向)兩側，於基部12一體性形成有沿著長度方向(L2方向)而延伸之一對側臂46，作為所謂的側臂型之 壓電振動片45亦可。
具體而言，各側臂46係從基部12朝向寬度方向(L3方向)之兩側而各自延伸，並且從其外側端部朝向長度方向(L2方向)之振動腕部10、11側延伸。即是，各側臂46位於基部12及振動腕部10、11之基端部10b、11b之寬度方向(L3方向)兩側。
此時，可以將側臂46之前端部46a當作安裝部而發揮功能，並能夠經該安裝部而安裝於例如封裝體。
於構成如此之時，在基部12中，可以確保與振動腕部10、11之連接部和安裝部(側臂46之前端部46a)之較長距離。其結果，不會增大壓電振動片45之全長，抑制振動洩漏而控制CI值上升，並能夠抑制輸出訊號之品質下降。
並且，如第12圖至第15圖所示般，壓電振動片之形狀若為音叉型，即使自由設計亦可。再者，即使為適當組合第12圖所示之溝槽型、第13圖所示之錘頭型、第14圖所示之具溝部型、第15圖所示之側臂型之各個的壓電振動片亦可。
(壓電振動子)
接著，針對具備壓電振動片之壓電振動子予以說明。
在此，就以壓電振動片而言，舉出使用組合上述溝槽型、錘頭型、側臂型之類型的壓電振動片之時為例予以說明。但是，並不限定於此時之壓電振動片，亦可使用其他 型態之壓電振動片。
並且，在本實施型態中，針對與上述說明之部分共同之構成，在圖中賦予相同符號，省略其說明。再者，在本實施型態中，省略股部15中之蝕刻殘留16之圖示。
如第16圖~第19圖所示般，本實施型態之壓電振動子50係被設為表面安裝型，具備有基座基板51和蓋基板52經例如陽極接合或無圖示之接合膜等而被接合之封裝體53，和被收納在形成於封裝體53之內部的空腔C內的壓電振動片60。
基座基板51及蓋基板52係由玻璃材料例如鈉鈣玻璃所構成之透明絕緣基板，形成略板狀。在蓋基板52，於接合基座基板51之接合面側，形成有收放壓電振動片60之矩形狀之凹部52a。該凹部52a係於重疊基座基板51及蓋基板52之時，成為收容壓電振動片60之空腔C。
在該基座基板51形成有在厚度方向貫通基座基板51之一對貫穿孔65、66。該貫通孔65、66被形成在收放在空腔C內之位置。當更詳細說明時，本實施型態之貫穿孔65、66係在被安裝之壓電振動片60之對應於基部12側的位置形成一方之貫穿孔65，在對應於振動腕部11之前端側11a的位置形成另一方之貫穿孔66。
然後，在該些一對貫穿孔65、66形成有以掩埋該貫穿孔65、66之方式形成的一對貫通電極67、68。該些貫通電極67、68為例如對貫通孔65、66一體被固定的導電性之芯材，被形成兩端平坦，並且成為與基座基板51之 厚度大略相同厚度。依此，可以邊維持空腔C內之氣密，邊在基座基板51之兩面確保電導通性。
並且，就以貫通電極67、68而言，並不限定於上述之情形，即使藉由例如在貫通孔65、66***無圖示之金屬銷之後，在貫通孔65、66和金屬銷之間填充玻璃熔料而予以燒結來形成亦可。並且，即使為被埋設在貫通孔65、66之導電性接著劑亦可。
在基座基板51之上面側(接合蓋基板52之接合面側)，藉由導電性材料，一對引繞電極70、71被圖案製作。在一對引繞電極70、71中，一方之引繞電極70在一端側覆蓋貫通電極67，並且另一端側朝向基座基板51之長度方向(L2方向)之中心部而延伸。再者，另一方之引繞電極71在一端側覆蓋貫通電極68，並且另一端側朝向基座基板51之長度方向(L2方向)之中心部而延伸。因此，各引繞電極70、71之另一端側被配置在基座基板51中之長度方向(L2方向)之相同位置，具體而言，對應於壓電振動片60中之側臂46之前端部46a的位置。
然後，在該些一對引繞電極70、71之另一端側各形成有由金等所構成之凸塊B。在該些凸塊B以基部12之安裝電極接觸之狀態下安裝有壓電振動片60。依此，壓電振動片60係在從基座基板51之上面浮起之狀態下被支撐，並且成為各電性連接於引繞電極70、71之狀態。
在本實施型態中，在側臂46之前端部46a形成有安裝電極，該安裝電極經凸塊B連接於引繞電極70、71。
再者，在基座基板51之下面形成有各電性連接於一對貫通電極67、68的外部電極72、73。
於使構成如此之壓電振動子50作動之時，對形成在基座基板51之外部電極72、73，施加特定驅動電壓。依此，可以使電流流通於壓電振動片60之激振電極，可以利用特定頻率在使一對振動腕部10、11互相接近或間隔開之方向振動。然後，利用該一對振動腕部10、11之振動，當作時刻源、控制訊號之時序源或基準訊號源等而可以利用壓電振動子50。
若藉由本實施型態之壓電振動子50時，因具備有擁有安定的振動特性，並且難以產生因外部衝擊所導致之振動腕部10、11之破損的高品質壓電振動片60，故可以成為提升作動之信賴性及耐久性的高品質的壓電振動子50。
(振盪器)
接著，針對本發明所涉及之振盪器之一實施型態，一面參照第20圖一面予以說明。
本實施型態之振盪器100係如第20圖所示般，將壓電振動子50當作電性連接於積體電路101之振盪子而予以構成者。該振盪器100具備有安裝電容器等之電子零件102之基板103。在基板103安裝有振盪器用之上述積體電路101，在該積體電路101之附近，安裝有壓電振動子50。該些電子零件102、積體電路101及壓電振動子50係藉由無圖示之配線圖案分別被電性連接。並且，各構成零 件係藉由無圖示之樹脂而被模製。
在如此構成之振盪器100中，當對壓電振動子50施加電壓時，該壓電振動子50內之壓電振動片60則振動。該振動係藉由壓電振動片60具有之壓電特性變換成電訊號，當作電訊號被輸入至積體電路101。被輸入之電訊號藉由積體電路101被施予各種處理，當作頻率訊號被輸出。依此，壓電振動子50當作振盪子而發揮功能。
再者，可以將積體電路101之構成，藉由因應要求選擇性設定例如RTC(即時鐘)模組等，附加除控制時鐘用單功能振盪器等之外，亦可以控制該機器或外部機器之動作日或時刻，或提供時刻或日曆等之功能。
如上述般，若藉由上述實施型態之振盪器100時，因具備有上述壓電振動子50，故可以成為同樣作動之信賴性及耐久性提升的振盪器100。
(電子機器)
接著，針對與本發明有關之電子機器之一實施型態，一面參照第21圖一面予以說明。並且，作為電子機器，以具有上述壓電振動子50之行動資訊機器(電子機器)110為例予以說明。
在此，本實施型態之行動資訊機器110代表的有例如行動電話，為發展、改良以往技術的手錶。外觀類似手錶，於相當於文字盤之部分配置液晶顯示器，在該畫面上可以顯示現在之時刻等。再者，於當作通訊機利用之時， 從手腕拆下，藉由內藏在錶帶之內側部分的揚聲器及送話器，可執行與以往技術之行動電話相同的通訊。但是，比起以往之行動電話，格外小型化及輕量化。
接著，針對本實施型態之行動資訊機器110之構成予以說明。該行動資訊機器110係如第21圖所示般，具備有壓電振動子50，和用以供給電力之電源部111。電源部111係由例如鋰二次電池所構成。在該電源部111並列連接有執行各種控制之控制部112、執行時刻等之計數的計時部113、執行與外部通訊之通訊部114、顯示各種資訊之顯示部115，和檢測出各個的功能部之電壓的電壓檢測部116。然後，成為藉由電源部111對各功能部供給電力。
控制部112控制各功能部而執行聲音資料之發送及接收、現在時刻之測量或顯示等之系統全體的動作控制。再者，控制部112具備有事先寫入程式之ROM，和讀出被寫入該ROM之程式而加以實行之CPU，和當作該CPU之工作區域使用之RAM等。
計時部113具備有內藏振盪電路、暫存器電路、計數器電路及介面電路等之積體電路，和壓電振動子50。當對壓電振動子50施加電壓時，壓電振動片60振動，該振動藉由水晶具有之壓電特性變換成電訊號，當作電訊號被輸入至振盪電路。振盪電路之輸出被二值化，藉由暫存器電路和計數器電路而被計數。然後，經介面電路，而執行控制部112和訊號之收發訊，在顯示部115顯示現在時刻或 現在日期或日曆資訊等。
通訊部114具有與以往之行動電路相同之功能，具備有無線部117、聲音處理部118、切換部119、放大部120、聲音輸入輸出部121、電話號碼輸入部122、來電鈴產生部123及呼叫控制記憶部124。
無線部117係將聲音資料等之各種資料，經天線125執行基地局和收發訊的處理。聲音處理部118係將自無線部117或放大部120所輸入之聲音訊號予以編碼化及解碼化。放大部120係將聲音處理部118或聲音輸入輸出部121所輸入之訊號放大至規定位準。聲音輸入輸出部121係由揚聲器或送話器等所構成，擴音來電鈴或通話聲音，或使聲音集中。
再者，來電鈴產生部123係因應來自基地台之呼叫而產生來電鈴。切換部119限於來電時，藉由將連接於聲音處理部118之放大部120切換成來電鈴產生部123，在來電鈴產生部123產生之來電鈴經放大部120而被輸出至聲音輸入輸出部121。
並且，呼叫控制記憶部124儲存與通訊之發送呼叫控制有關之程式。再者，電話號碼輸入部122具備有例如從0至9之號碼按鍵及其他按鍵，藉由按下該些號碼鍵等，輸入連絡人之電話號碼等。
電壓檢測部116係當藉由電源部111對控制部112等之各功能部施加之電壓低於特定值時，檢測出其電壓下降而通知至控制部112。此時之規定電壓值係當作為了使通 訊部114安定動作所需之最低限的電壓而事先設定之值，例如3V左右。從電壓檢測部116接收到電壓下降之通知的控制部112係禁止無線部117、聲音處理部118、切換部119及來電鈴產生部123之動作。尤其，必須停止消耗電力大的無線部117之動作。並且，在顯示部115顯示由於電池殘量不足，通訊部114不能使用之訊息。
即是，藉由電壓檢測部116和控制部112，禁止通訊部114之動作，可以將其訊息顯示於顯示部115。該顯示即使為文字簡訊亦可，即使在顯示部115之顯示面上部所顯示的電話圖示上劃上×(叉號)以作為更直覺性之顯示亦可。
並且，具備有電源阻斷部126，該電源阻斷部126係可以選擇性阻斷與通訊部114之功能有關之部分的電源，依此可以更確實停止通訊部114之功能。
如上述般，若藉由上述實施型態之行動資訊機器110時，因具備有上述壓電振動子50，故可以成為同樣作動之信賴性及耐久性提升的行動資訊機器110。
(電波時鐘)
接著，針對本發明所涉及之電波時鐘之一實施型態，一面參照第22圖一面予以說明。
本實施型態之電波時鐘130係如第22圖所示般，具備有電性連接於濾波器部131之壓電振動子50，接收含時鐘資訊之標準之電波，具有自動修正成正確時刻而予以顯 示之功能的時鐘。
在日本國內在福島縣(40kHz)和佐賀縣(60kHz)有發送標準電波之發送所(發送局)，分別發送標準電波。因40kHz或60kHz般之長波合併傳播地表之性質，和一面反射電離層和地表一面予以傳播之性質，故傳播範圍變寬，以上述兩個發送所網羅全日本國內。
以下，針對電波時鐘130之功能性構成予以詳細說明。
天線132接收40kHz或60kHz之長波之標準電波。長波之標準電波係將被稱為時間碼之時刻資訊AM調制為40kHz或60kHz之載波。所接收到之長波的標準電波，藉由放大器133被放大，並藉由具有複數壓電振動子50之濾波器部131被濾波、調諧。本實施形態中之壓電振動子50分別具備有具有與上述搬運頻率相同之40kHz及60kHz之諧振頻率的水晶振動子部138、139。
並且，被濾波之特定頻率之訊號藉由檢波、整流電路134被檢波解調。接著，經波形整形電路135取出時間碼，藉由CPU136計數。在CPU136中係讀取現在之年、積算日、星期、時刻等之資訊。讀取之資訊反映在RTC137，顯示正確之時刻資訊。
載波由於為40kHz或60kHz，故水晶振動子部138、139以持有上述音叉型之構造的振動子為佳。
並且，上述說明係表示日本國內之例，長波之標準電波之頻率在海外則不同。例如，德國係使用77.5kHz之標 準電波。因此，於將即使在海外亦可以對應之電波時鐘130組裝於攜帶機器之時，則又需要與日本之情形不同之頻率的壓電振動子50。
如上述般，若藉由上述實施型態之電波時鐘130時，因具備有上述壓電振動子50，故可以成為同樣作動之信賴性及耐久性提升的電波時鐘130。
以上，雖然參照圖面對本發明之實施型態予以詳細敘述，但是具體性之構成並不限定於該實施型態，也包含不脫離本發明之主旨之範圍的設計變更等。
例如，在上述實施型態中，表面安裝型之壓電振動子50採用本發明之壓電振動片，但是並不限定於此，即使汽缸封裝型之壓電振動子採用本發明之壓電振動片亦可。
除此之外，在不脫離本發明之主旨的範圍下，可以取捨選擇在上述實施型態中所舉出的構成，或適當變更成其他構成。
(實施例)
在此，針對使第1圖所示之上述實施型態之壓電振動片1，和以往之壓電振動片從200cm之高處落下，在其前後，實際確認諧振頻率F移動怎樣的程度，或是否有產生破損之實施例予以說明。
並且，在此所稱的破損係指包含因蝕刻殘留16所引起之應力集中而造成的振動腕部10、11之裂紋或破裂等的破損。
並且，與本發明有關之壓電振動片1和以往之壓電振動片皆由水晶晶圓20製造出，其尺寸、形狀皆為相同。但是，於與本發明有關之壓電振動片1之時，藉由利用形成有缺口部23的光罩圖案22而進行濕蝕刻的蝕刻加工來進行外形形成之點，與以往不同。
針對與本發明有關之壓電振動片1與以往之壓電振動片以相同條件進行上述落下試驗，各以22個樣品來進行。此時，針對一個樣品，重複三次落下試驗。
其結果，如第23圖~第26圖所示般，於與本發明有關之壓電振動片1之時，不確認破損，破損率為0%。對此，於以往之壓電振動片之時，22個之樣品中7個破損，其破損率為31.8%。
再者，針對諧振頻率之移動量(ppm)，確認出以往之壓電振動片較與本發明有關之壓電振動片1，明顯地移動量大。
由此可知，以實際確認出若藉由本發明時，能夠取得股部15中之蝕刻殘留16比起以往少，依此具有更安定之振動特性，並且難產生外部衝擊所造成之振動腕部10、11之破損的壓電振動片1之作用效果。
O‧‧‧中心軸
1、30、35、40、45、60‧‧‧壓電振動片
10、11‧‧‧振動腕部
10b、11b‧‧‧振動腕部之基端部
12‧‧‧基部
20‧‧‧水晶晶圓(壓電晶圓)
21‧‧‧蝕刻保護膜
22‧‧‧光罩圖案
22a‧‧‧光罩圖案之股部對應部分
23‧‧‧缺口部
50‧‧‧壓電振動子
51‧‧‧基座基板
52‧‧‧蓋基板
53‧‧‧封裝體
100‧‧‧振盪器
101‧‧‧積體電路
110‧‧‧行動資訊機器(電子機器)
113‧‧‧計時部
130‧‧‧電波時鐘
131‧‧‧濾波器部
第1圖為表示與本發明有關之壓電振動片之實施型態的俯視圖。
第2圖為第1圖所示之壓電振動片中之股部的放大 圖。
第3圖為表示製造第1圖所示之壓電振動片之時之流程的流程圖。
第4圖為表示製造第1圖所示之壓電振動片之時之流程的流程圖。
第5圖為表示製造壓電振動片之時之一工程的圖式，表示在水晶晶圓之兩主面上形成蝕刻保護膜之狀態的圖式。
第6圖係表示對第5圖所示之蝕刻保護膜進行圖案製作而形成光罩圖案之狀態的圖式。
第7圖為第6圖所示之剖面向視A-A圖。
第8圖係表示將第6圖所示之光罩圖案當作遮罩而對水晶晶圓進行蝕刻加工之狀態的圖式。
第9圖為光罩圖案中之股部對應部分之放大圖，表示蝕刻之進行狀況的圖示。
第10圖為光罩圖案中之股部對應部分之放大圖，表示缺口部之變形例的圖示。
第11圖為光罩圖案中之股部對應部分之放大圖，表示缺口部之另外的變形例的圖示。
第12圖為與本發明有關之壓電振動片之變形例，為溝槽型之壓電振動片之俯視圖。
第13圖為與本發明有關之壓電振動片之變形例，為錘頭型之壓電振動片之俯視圖。
第14圖為與本發明有關之壓電振動片之變形例，為 具溝部型之壓電振動片之俯視圖。
第15圖為與本發明有關之壓電振動片之變形例，為側臂型之壓電振動片之俯視圖。
第16圖為表示與本發明有關之壓電振動子之一實施型態的外觀斜視圖。
第17圖為表示第16圖所示之壓電振動子之內部構成圖，在取下蓋基板之狀態下，由上方觀看壓電振動片之圖式。
第18圖為沿著第17圖所示之B-B線之壓電振動子的剖面圖。
第19圖為第16圖所示之壓電振動子之分解斜視圖。
第20圖為表示與本發明有關之振盪器之一實施型態的構成圖。
第21圖為表示與本發明有關之電子機器之一實施型態的構成圖。
第22圖為表示與本發明有關之電波時鐘之一實施型態的構成圖。
第23圖為表示與本發明有關之壓電振動片之實施例對應的試驗結果之圖示。
第24圖為表示與本發明有關之壓電振動片之實施例對應的試驗結果之圖示。
第25圖為表示與本發明有關之壓電振動片之實施例對應的試驗結果之圖示。
第26圖為表示與本發明有關之壓電振動片之實施例 對應的試驗結果之圖示。
第27圖為以往之壓電振動片之一例的俯視圖。
第28圖為表示製造第27圖所示之壓電振動片之時之一工程的圖式，表示在水晶晶圓之兩主面形成蝕刻保護膜之後，對該蝕刻保護膜進行圖案製作之狀態的圖式。
第29圖係表示將第28圖所示之蝕刻保護膜當作遮罩而對水晶晶圓進行蝕刻加工之狀態的圖式。
第30圖為第27圖所示之壓電振動片之股部附近之放大斜視圖。
第31圖為第28圖所示之蝕刻保護膜中之股部對應部分之放大圖，表示蝕刻之進行狀況的圖示。
20‧‧‧水晶晶圓(壓電晶圓)
22‧‧‧光罩圖案
22a‧‧‧光罩圖案之股部對應部分
22b‧‧‧腕部對應部分
23‧‧‧缺口部

Claims (3)

  1. 一種壓電振動片之製造方法，該壓電振動片具備：被配設成夾著中心軸而互相平行之一對振動腕部；一體性地懸吊支撐該一對振動腕部之長度方向中之基端部的基部；被形成在上述振動腕部之外表面上的激振電極；及被形成在上述基部之外表面上，與上述激振電極導通的安裝電極，該壓電振動片之製造方法之特徵為具備：對壓電晶圓進行蝕刻加工，而從該壓電晶圓形成上述壓電振動片之外形形狀的外形形成工程；和形成上述激振電極及上述安裝電極之各電極的電極形成工程，上述外形形成工程具備：在壓電晶圓之兩主面上形成蝕刻保護膜，藉由光微影技術從該蝕刻保護膜形成對應於上述壓電振動片之外形形狀的光罩圖案的光罩圖案形成工程；和將上述光罩圖案當作遮罩，將上述壓電晶圓從兩主面側進行藉由濕蝕刻之蝕刻加工的蝕刻工程，於上述光罩圖案形成工程之時，在上述光罩圖案之中，僅於用以形成位在上述一對振動腕部之基端部間之股部的股部對應部分，形成沿著上述一對振動腕部之長度方向而朝向上述基部側延伸之縫隙狀的缺口部。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之壓電振動片之製造方法，其中上述缺口部被設成在整個缺口長度上具有一定的缺口 寬度。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所記載之壓電振動片之製造方法，其中上述缺口部係沿著上述中心軸而被形成。
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