(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに接合されたガラス材料からなる複数の基板と、
前記複数の基板の内側に形成された電子部品を封入可能なキャビティとを備えたパッケージの製造方法であって、
前記基板を成形型で押圧しつつ加熱して成形する成形工程を有し、
前記成形型は開気孔率が１４％以上の材料で構成されていることを特徴とするパッケージの製造方法。
【請求項２】
前記成形型は、熱膨張係数が４ｐｐｍ／℃以上の材料で構成されていることを特徴とする請求項１記載のパッケージの製造方法。
【請求項３】
前記成形工程は不活性ガス雰囲気下で行い、前記成形型はカーボンを主成分とする材料からなることを特徴とする請求項１または請求項２記載のパッケージの製造方法。
【請求項４】
前記成形工程は大気雰囲気下で行い、前記成形型はボロンナイトライドを主成分とする材料からなることを特徴とする請求項１または請求項２記載のパッケージの製造方法。
【請求項５】
前記キャビティの内部と前記複数の基板の外側とを導通させる貫通電極を形成する貫通電極形成工程を有し、
前記貫通電極形成工程は、
前記複数の基板のうち、貫通電極形成基板の厚さ方向に沿う凹部を形成する凹部形成工程と、
前記貫通電極形成基板の前記凹部内に、導電材料で形成された芯材部を挿入する芯材部配置工程とを有し、
前記成形工程は、前記凹部形成工程において、前記凹部に相当する凸部を有する前記成形型で前記貫通電極形成基板を押圧しつつ、加熱することにより前記凹部を形成する工程であることを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載のパッケージの製造方法。
【請求項６】
前記貫通電極形成工程は、前記芯材部配置工程の後段で、前記貫通電極形成基板を前記芯材部に溶着させる溶着工程を有し、
前記成形工程は、前記溶着工程において、前記貫通電極形成基板を前記成形型で押圧しつつ、加熱することにより、前記貫通電極形成基板を前記芯材部に溶着させる工程であることを特徴とする請求項５記載のパッケージの製造方法。
【請求項７】
前記複数の基板のうち、キャビティ形成基板に対して、前記キャビティを形成するキャビティ形成工程を有し、
前記成形工程は、前記キャビティ形成工程において、前記キャビティに相当する凸部を有する前記成形型で前記キャビティ形成基板を押圧しつつ、加熱することにより前記キャビティを形成する工程であることを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載のパッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッケージの製造方法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（パッケージ）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いるが、その１つとして、表面実装（ＳＭＤ）型の圧電振動子が知られている。表面実装型の圧電振動子は、例えば互いに接合されたガラス材料からなるベース基板及びリッド基板と、両基板の間に形成されたキャビティと、キャビティ内に気密封止された状態で収納された圧電振動片（電子部品）とを備えている。
【０００３】
このような圧電振動子では、ベース基板に形成された貫通孔に貫通電極を形成し、この貫通電極によってキャビティ内の圧電振動片と、キャビティ外の外部電極とを電気的に接続する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
貫通電極を形成する方法としては、金属材料からなる金属ピンを用いる方法が知られている。具体的には、まずベース基板に形成された貫通孔に金属ピンを挿通するとともに、貫通孔内にガラスフリットを充填する。その後、ガラスフリットを焼成してベース基板と金属ピンとを一体化させることで、貫通孔を塞ぐとともに、圧電振動片と外部電極とを電気的に接続できるようになっている。この場合、貫通電極に金属ピンを使用することにより、安定した導電性を確保することができると考えられる。
しかしながら、上述した方法では、ガラスフリットに含まれる有機物のバインダが焼成により除去されるので、ガラスフリットの表面には体積減少による凹部が生じることがあった。そして、このガラスフリットの凹部が、後に行う電極膜（外部電極等）を形成する工程で断線の原因となることがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１２４８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、近時では、ベース基板に形成された貫通孔に金属ピンを溶着させることで、貫通電極を形成する方法が開発されている。この方法では、まずカーボン（等方性電気黒鉛質）等からなる貫通孔形成用型でベース基板を押圧しつつ、加熱することで、金属ピンを挿通させるための貫通孔を形成する（１次成形）。その後、貫通孔内に金属ピンを挿通させた状態で、ベース基板及び金属ピンをカーボン等からなる溶着型内にセットし、押圧しつつ加熱する（２次成形）。これにより、ベース基板が溶着型内で流動して金属ピンと貫通孔との隙間を塞ぐとともに、ベース基板が金属ピンに溶着するようになっている。なお、一般的に上述した１次成形は窒素雰囲気で、２次成形は大気雰囲気で成形を行っている。
【０００６】
ここで、上述した方法を採用するにあたって、未だ以下の課題が残されている。
まず、ベース基板を加熱すると、ベース基板から型内にアウトガスが放出される。そして、アウトガスが型内に充満すると、アウトガスの逃げ場がなくなってしまう。すると、ベース基板からアウトガスが抜けきらず、ベース基板内に気泡となって残存する。その結果、ベース基板が型崩れを起こし（いわゆる、泡現象が発生する）、ベース基板を所望の形状に維持することができないという問題がある。
【０００７】
また、圧電振動子では、ベース基板に貫通電極を形成した後、貫通電極と外部とを電気的接続する外部電極や、貫通電極と圧電振動片とを電気的接続する引き回し電極等の電極膜を、フォトリソグラフィ技術やスパッタリング法等を用いて形成する。そのため、貫通電極と電極膜との導通を確保するためには、ベース基板上における貫通電極の位置精度（貫通孔や金属ピンの位置精度）を高くする必要がある。
【０００８】
そこで本発明は、基板を所望の形状に加熱成形することができるパッケージの製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明に係るパッケージの製造方法は、互いに接合されたガラス材料からなる複数の基板と、前記複数の基板の内側に形成された電子部品を封入可能なキャビティとを備えたパッケージの製造方法であって、前記基板を成形型で押圧しつつ加熱して成形する成形工程を有し、前記成形型は開気孔率が１４％以上の材料で構成されていることを特徴としている。
【００１０】
この構成によれば、開気孔率が１４％以上の材料で成形型を構成することで、加熱成形時において、基板から放出されるアウトガスが、成形型の開気孔内に入り込む。すなわち、成形型の開気孔が基板から放出されるアウトガスの逃げ場となり、基板内におけるアウトガスの残存量を低減できるので、上述した泡現象の発生を抑制できる。したがって、加熱成形による基板の型崩れを抑制し、基板を所望の形状に維持することができる。
なお、開気孔率とは、試料の外形容積を１とした場合、この中に占める開気孔部分の容積の百分比である（ＪＩＳ  Ｒ  １６３４）。
【００１１】
また、前記成形型は、熱膨張係数が４ｐｐｍ／℃以上の材料で構成されていることを特徴としている。
この構成によれば、成形型の熱膨張係数と基板（ガラス材料の場合、一般的に８．３ｐｐｍ／℃程度）の熱膨張係数との差を縮小できるので、成形工程での加熱に伴う成形型と基板との間に生じる歪等を抑制でき、成形工程時の位置精度を向上できる。この場合、例えば貫通電極の形成時において基板上の所望の位置に貫通電極を配置できる。その結果、その後に形成される外部電極や引き回し電極等の電極膜と、貫通電極との導通を確保できる。
【００１２】
また、前記成形工程は不活性ガス雰囲気下で行い、前記成形型はカーボンを主成分とする材料からなることを特徴としている。
この構成によれば、カーボンは一般的に熱膨張係数がガラス材料に近いため、上述したように加熱に伴う成形型と基板との間に生じる歪等を抑制でき、成形工程時の位置精度を向上できる。
しかも、不活性ガス雰囲気下で成形工程を行うことで、カーボン製の成形型を用いた場合であっても、成形型の酸化を抑制できるので、成形型の基板との濡れ性の上昇を抑制し、成形型の離型性を維持できる。また、成形型の耐久性を向上させることができる。
さらに、カーボンを主成分とする材料は、材料コストが比較的安いため、安価な成形型を作成できる。さらに、カーボンを主成分とする材料は、加工が容易であるため、ＮＣマシン等によって成形型を簡単、かつ高精度に形成できる。これにより、成形型の加工表面における平面度を確保できるため、加工表面に倣って成形される基板の平面度も確保できる。
【００１３】
また、前記成形工程は大気雰囲気下で行い、前記成形型はボロンナイトライドを主成分とする材料からなることを特徴としている。
この構成によれば、ボロンナイトライドを主成分とする材料は、耐酸化性に優れているため、大気雰囲気中で成形工程を行った場合でも、成形型の基板との濡れ性の上昇を抑制し、成形型の酸化を抑制できる。これにより、上述したように成形型の離型性を維持できる。また、成形型の耐久性を向上させるとともに、比較的高温での成形を行うことができる。
さらに、ボロンナイトライドを主成分とする材料は、機械加工性に優れているため、成形型の加工表面における平面度を確保することができ、加工表面に倣って成形される基板の平面度を確保できる。
【００１４】
また、前記キャビティの内部と前記複数の基板の外側とを導通させる貫通電極を形成する貫通電極形成工程を有し、前記貫通電極形成工程は、前記複数の基板のうち、貫通電極形成基板の厚さ方向に沿う凹部を形成する凹部形成工程と、前記貫通電極形成基板の前記凹部内に、導電材料で形成された芯材部を挿入する芯材部配置工程とを有し、前記成形工程は、前記凹部形成工程において、前記凹部に相当する凸部を有する前記成形型で前記貫通電極形成基板を押圧しつつ、加熱することにより前記凹部を形成する工程であることを特徴としている。
この構成によれば、上述したように貫通電極形成基板の泡現象等の発生を抑制できるので、加熱成形後の貫通電極形成基板を所望の形状に維持できる。
しかも、熱膨張係数が４ｐｐｍ／℃以上の材料により構成された成形型を用いた場合には、成形型と貫通電極形成基板との間の歪を抑制できるため、貫通電極形成基板をより高精度に成形できる。また、凹部を所望の位置に高精度に形成することができる。そして、このように形成された凹部内に芯材部を挿入することで、貫通電極を所望の位置に高精度に配置できる。
【００１５】
また、前記貫通電極形成工程は、前記芯材部配置工程の後段で、前記貫通電極形成基板を前記芯材部に溶着させる溶着工程を有し、前記成形工程は、前記溶着工程において、前記貫通電極形成基板を前記成形型で押圧しつつ、加熱することにより、前記貫通電極形成基板を前記芯材部に溶着させる工程であることを特徴としている。
この構成によれば、上述したように貫通電極形成基板の泡現象等の発生を抑制できるので、溶着後の貫通電極形成基板を所望の形状に形成できる。
しかも、熱膨張係数が４ｐｐｍ／℃以上の材料により構成された成形型を用いた場合には、成形型と貫通電極形成基板との間で発生する歪を抑制できる。これにより、貫通電極形成基板をさらに高精度に成形できる。また、成形型と貫通電極形成基板との間で発生する歪によって、成形型から芯材部へ作用する応力を低減できるので、貫通孔内の芯材部が成形型に引っ張られ、所望の位置から変位したり、倒れ込んだりすることを抑制できる。その結果、貫通電極形成基板上における貫通電極の位置精度を向上できるため、その後に形成される外部電極や引き回し電極等の電極膜と、貫通電極との導通を確保できる。
【００１６】
また、前記複数の基板のうち、キャビティ形成基板に対して、前記キャビティを形成するキャビティ形成工程を有し、前記成形工程は、前記キャビティ形成工程において、前記キャビティに相当する凸部を有する前記成形型で前記キャビティ形成基板を押圧しつつ、加熱することにより前記キャビティを形成する工程であることを特徴としている。
この構成によれば、上述したようにキャビティ形成基板の泡現象等の発生を抑制できるので、加熱成形後のキャビティ形成基板を所望の形状に形成できる。
しかも、熱膨張係数が４ｐｐｍ／℃以上の材料により成形型を作成した場合には、成形型とキャビティ形成基板との間の歪を抑制できるため、キャビティを所望の位置に高精度に形成することができる。そのため、気密性に優れたパッケージを提供することができる。
【００１７】
また、本発明のパッケージは、上記本発明のパッケージの製造方法により製造されたことを特徴としている。
この構成によれば、上記本発明のパッケージの製造方法を使用してパッケージを製造することで、基板内でのアウトガスの残存量を低減して、パッケージの気孔率を低減できるので、気密性に優れたパッケージを提供することができる。また、貫通電極の位置精度を向上できるので、キャビティの内部と外部との導通性に優れたパッケージを提供することができる。
【００１８】
また、本発明の圧電振動子は、上記本発明のパッケージの前記キャビティ内に、圧電振動片が気密封止されてなることを特徴としている。
この構成によれば、上記本発明の気密性に優れたパッケージを備えているので、振動特性に優れた信頼性の高い圧電振動子を製造することができる。
【００１９】
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している。
【００２０】
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している。
【００２１】
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している。
【００２２】
本発明に係る発振器、電子機器及び電波時計においては、振動特性に優れた信頼性の高い圧電振動子を備えているので、圧電振動子と同様に振動特性に優れた信頼性の高い製品を提供することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係るパッケージの製造方法及びパッケージによれば、開気孔率が１４％以上の材料で成形型を構成することで、基板を所望の形状に加熱成形することができるため、気密性に優れ、かつキャビティの内部と外部との導通性にも優れたパッケージを提供することができる。
また、本発明に係る圧電振動子によれば、上記本発明のパッケージを備えているので、振動特性に優れた信頼性の高い圧電振動子を製造することができる。
本発明に係る発振器、電子機器及び電波時計においては、上記圧電振動子を備えているので、圧電振動子と同様に振動特性に優れた信頼性の高い製品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態に係る圧電振動子の外観斜視図である。
【図２】圧電振動子のリッド基板を取り外した状態の平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う側面断面図である。
【図４】圧電振動子の分解斜視図である。
【図５】圧電振動片の平面図である。
【図６】圧電振動片の底面図である。
【図７】図５のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図８】図１に示す圧電振動子を製造する際に使用する鋲体の斜視図である。
【図９】第１実施形態に係る圧電振動子の製造方法のフローチャートである。
【図１０】ウエハ体の分解斜視図である。
【図１１】図１に示す圧電振動子に備えるベース基板の元となるベース基板用ウエハにスルーホールを形成した状態を示す斜視図である。
【図１２】第１実施形態に係るベース基板用ウエハの断面図を示しており、貫通孔形成工程を説明するための工程図である。
【図１３】第１実施形態に係るベース基板用ウエハの断面図を示しており、芯材部挿入工程、溶着工程、及び研磨工程を説明するための工程図である。
【図１４】泡現象が発生した状態を示すサンプルウエハの平面写真である。
【図１５】第２実施形態に係る図２のＡ−Ａ線に相当する側面断面図である。
【図１６】第２実施形態に係る鋲体の斜視図である。
【図１７】第２実施形態に係る圧電振動子の製造方法のフローチャートである。
【図１８】第２実施形態に係るベース基板用ウエハの断面図を示しており、凹部形成工程を説明するための工程図である。
【図１９】第２実施形態に係るベース基板用ウエハの断面図を示しており、芯材部挿入工程及び溶着工程を説明するための工程図である。
【図２０】実施形態に係る発振器の構成図である。
【図２１】実施形態に係る電子機器の構成図である。
【図２２】実施形態に係る電波時計の構成図である。
【図２３】リッド基板用ウエハの断面図を示しており、キャビティ形成工程の他の方法を説明するための工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。
（第１実施形態）
（圧電振動子）
次に、本発明の実施形態に係る圧電振動子を、図面を参照して説明する。図１は、実施形態に係る圧電振動子の外観斜視図である。図２は、圧電振動子のリッド基板を取り外した状態の平面図である。図３は、図２のＡ−Ａ線に沿う側面断面図である。図４は、圧電振動子の分解斜視図である。なお図４では、図面を見易くするために、後述する圧電振動片４の励振電極１５、引き出し電極１９，２０、マウント電極１６，１７及び重り金属膜２１の図示を省略している。
図１〜図４に示すように、本実施形態の圧電振動子１は、ベース基板２及びリッド基板３が接合膜３５を介して陽極接合されたパッケージ９と、パッケージ９のキャビティＣに収納された圧電振動片４と、を備えた表面実装型の圧電振動子１である。
【００２６】
図５は圧電振動片の平面図であり、図６は底面図であり、図７は図５のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
図５〜図７に示すように、圧電振動片４は、水晶やタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料から形成された音叉型の振動片であり、所定の電圧が印加されたときに振動するものである。この圧電振動片４は、平行に配置された一対の振動腕部１０，１１と、該一対の振動腕部１０，１１の基端側を一体的に固定する基部１２と、一対の振動腕部１０，１１の両主面上に形成された溝部１８とを備えている。この溝部１８は、該振動腕部１０，１１の長手方向に沿って振動腕部１０，１１の基端側から略中間付近まで形成されている。
【００２７】
また、本実施形態の圧電振動片４は、一対の振動腕部１０，１１の外表面上に形成されて一対の振動腕部１０，１１を振動させる第１の励振電極１３及び第２の励振電極１４からなる励振電極１５と、第１の励振電極１３及び第２の励振電極１４に電気的に接続されたマウント電極１６，１７とを有している。励振電極１５、マウント電極１６，１７及び引き出し電極１９，２０は、例えば、クロム（Ｃｒ）やニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）等の導電性材料の被膜により形成されている。
【００２８】
励振電極１５は、一対の振動腕部１０，１１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る。励振電極１５を構成する第１の励振電極１３及び第２の励振電極１４は、一対の振動腕部１０，１１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、第１の励振電極１３が、一方の振動腕部１０の溝部１８上と他方の振動腕部１１の両側面上とに主に形成され、第２の励振電極１４が、一方の振動腕部１０の両側面上と他方の振動腕部１１の溝部１８上とに主に形成されている。また、第１の励振電極１３及び第２の励振電極１４は、基部１２の両主面上において、それぞれ引き出し電極１９，２０を介してマウント電極１６，１７に電気的に接続されている。
【００２９】
また、一対の振動腕部１０，１１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２１が被膜されている。この重り金属膜２１は、周波数を粗く調整する際に使用される粗調膜２１ａと、微小に調整する際に使用される微調膜２１ｂとに分かれている。
【００３０】
図１，図３及び図４に示すように、リッド基板３は、ガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる陽極接合可能な基板であり、略板状に形成されている。リッド基板３におけるベース基板２との接合面側には、圧電振動片４を収容するキャビティＣ用の凹部３ａが形成されている。
【００３１】
リッド基板３におけるベース基板２との接合面側の全体に、陽極接合用の接合膜３５が形成されている。すなわち接合膜３５は、凹部３ａの内面全体に加えて、凹部３ａの周囲の額縁領域に形成されている。本実施形態の接合膜３５はＳｉ膜で形成されているが、接合膜３５をＡｌで形成することも可能である。なお接合膜として、ドーピング等により低抵抗化したＳｉバルク材を可能することも可能である。そして後述するように、この接合膜３５とベース基板２とが陽極接合され、キャビティＣが真空封止されている。
【００３２】
ベース基板２は、ガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる基板であり、図１〜図４に示すように、リッド基板３と同等の外形で略板状に形成されている。
ベース基板２の上面２ａ側（リッド基板３との接合面側）には、図１〜図４に示すように、一対の引き回し電極３６，３７がパターニングされている。各引き回し電極３６，３７は、例えば下層のＣｒ膜及び上層のＡｕ膜の積層体によって形成されている。
そして図３，図４に示すように、引き回し電極３６，３７の表面に、金等のバンプＢを介して、上述した圧電振動片４のマウント電極１６，１７がバンプ接合されている。圧電振動片４は、ベース基板２の上面２ａから振動腕部１０，１１を浮かせた状態で接合されている。
【００３３】
またベース基板２には、該ベース基板２を貫通する一対の貫通電極３２，３３が形成されている。貫通電極３２，３３は、スルーホール３０，３１の中に導電性の金属材料からなる芯材部２８を配設して形成され、芯材部２８を通して安定した電気導通性が確保されている。一方の貫通電極３２は、一方の引き回し電極３６の直下に形成されている。他方の貫通電極３３は、振動腕部１１の先端付近に形成され、引き回し配線を介して他方の引き回し電極３７に接続されている。
【００３４】
芯材部２８は、ベース基板２との溶着によって固定されており、芯材部２８がスルーホール３０，３１を完全に塞いでキャビティＣ内の気密を維持している。芯材部２８は、例えば、コバールやＦｅ−Ｎｉ合金（４２アロイ）等の、熱膨張係数がベース基板２のガラス材料と近い（好ましくは同等か低め）材料により円柱状に形成された導電性の金属芯材で、両端が平坦で且つベース基板２の厚さと同じ厚さである。
【００３５】
図８は、鋲体の斜視図である。
なお、貫通電極３２，３３が完成品として形成された場合には、上述したように芯材部２８は、円錐台状でベース基板２の厚さと同じ厚さとなるように形成されているが、製造過程では、図８に示すように、芯材部２８の一方の端部に連結された平板状の土台部２９と共に鋲体２７を形成している。すなわち、芯材部２８は、延在方向が土台部２９の厚さ方向に一致するように支持されている。また、芯材部２８の厚さ（高さ）は、後にベース基板２となるベース基板用ウエハ４１（図１０参照）の厚さよりも薄く形成されている。
土台部２９及びベース基板用ウエハ４１から突出した芯材部２８の先端部は、製造過程において、研磨され除去されている。またベース基板２の下面２ｂには、図１，図３及び図４に示すように、一対の外部電極３８，３９が形成されている。一対の外部電極３８，３９は、ベース基板２の長手方向の両端部に形成され、一対の貫通電極３２，３３に対してそれぞれ電気的に接続されている。
【００３６】
このように構成された圧電振動子１を作動させる場合には、ベース基板２に形成された外部電極３８，３９に対して、所定の駆動電圧を印加する。すると、一方の外部電極３８から、一方の貫通電極３２及び一方の引き回し電極３６を介して、圧電振動片４の第１の励振電極１３に通電される。また他方の外部電極３９から、他方の貫通電極３３及び他方の引き回し電極３７を介して、圧電振動片４の第２の励振電極１４に通電される。これにより、圧電振動片４の第１の励振電極１３及び第２の励振電極１４からなる励振電極１５に電流を流すことができ、一対の振動腕部１０，１１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１０，１１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。
【００３７】
（圧電振動子の製造方法）
次に上述した圧電振動子の製造方法について説明する。図９は、本実施形態に係る圧電振動子の製造方法のフローチャートである。図１０はウエハ体の分解斜視図である。以下には、ベース基板用ウエハ（貫通電極形成基板）４１とリッド基板用ウエハ（キャビティ形成基板）４２との間に複数の圧電振動片４を封入してウエハ体４３を形成し、ウエハ体４３を切断することにより複数の圧電振動子１を同時に製造する方法について説明する。なお、図１０以下の各図に示す破線Ｍは、切断工程で切断する切断線を図示したものである。
【００３８】
本実施形態に係る圧電振動子の製造方法は、主に、圧電振動片作製工程（Ｓ１）と、ベース基板用ウエハ作製工程（Ｓ１０）と、リッド基板用ウエハ作製工程（Ｓ３０）とを主に有している。そのうち、圧電振動片作製工程（Ｓ１）、ベース基板用ウエハ作製工程（Ｓ２０）及びリッド基板用ウエハ作製工程（Ｓ３０）は、並行して実施することが可能である。
【００３９】
圧電振動片作製工程（Ｓ１）では、図５〜図７に示す圧電振動片４を作製する。具体的には、まず水晶のランバート原石を所定の角度でスライスして一定の厚みのウエハとする。続いて、このウエハをラッピングして粗加工した後、加工変質層をエッチングで取り除き、その後ポリッシュ等の鏡面研磨加工を行って、所定の厚みのウエハとする。続いて、ウエハに洗浄等の適切な処理を施した後、ウエハをフォトリソグラフィ技術によって圧電振動片４の外形形状にパターニングするとともに、金属膜の成膜及びパターニングを行って、励振電極１５、引き出し電極１９，２０、マウント電極１６，１７、重り金属膜２１を形成する。これにより、複数の圧電振動片４を作製することができる。次に、圧電振動片４の共振周波数の粗調を行う。これは、重り金属膜２１の粗調膜２１ａにレーザ光を照射して一部を蒸発させ、振動腕部１０，１１の重量を変化させることで行う。
【００４０】
次に、後にベース基板２となるベース基板用ウエハ４１を製作する工程を行う（Ｓ１０）。まず、図１０，図１１に示すようなベース基板用ウエハ４１を形成する。具体的には、ソーダ石灰ガラスを所定の厚さまで研磨加工して洗浄した後に、エッチング等により最表面の加工変質層を除去する（Ｓ１１）。なお、図１１は、ベース基板用ウエハ４１の一部分を示す斜視図であり、実際にはベース基板用ウエハ４１は略円板状である（図１０参照）。また、図１１中のスルーホール３０，３１は、後述するベース基板用ウエハ４１に貫通電極３２，３３を形成する工程にて形成される。
【００４１】
（貫通電極形成工程）
続いて、ベース基板用ウエハ４１に貫通電極３２，３３を形成する貫通電極形成工程を行う（Ｓ１０Ａ）。
（貫通孔形成工程）
まず、ベース基板用ウエハ４１を貫通するスルーホール（凹部）３０，３１を形成する（Ｓ１２）。図１２はベース基板用ウエハの断面図を示しており、貫通孔形成工程（凹部形成工程）を説明するための工程図である。なお、本明細書では、スルーホール３０，３１等、ベース基板用ウエハ４１を厚さ方向に貫通する場合も含めて、ベース基板用ウエハ４１の表面から窪んだ部位は凹部に含んでいる。
スルーホール３０，３１の形成は、図１２に示すように、平板部５２と平板部５２の片面に形成された凸部５３とを備えたカーボン材料からなるスルーホール形成用型（成形型）５１で、ベース基板用ウエハ４１を押圧しつつ加熱して行う。
【００４２】
平板部５２は、ベース基板用ウエハ４１を押圧する時に、ベース基板用ウエハ４１の表面に接するフラットな部材である。
凸部５３は、ベース基板用ウエハ４１を押圧する時に、ベース基板用ウエハ４１を貫通してスルーホール３０，３１を形成する部材である。凸部５３の側面には型抜き用のテーパーが形成され、凸部５３の形状がスルーホール３０，３１に転写される。このとき、スルーホール３０，３１は、芯材部２８の径よりも２０〜３０μｍ程大きい内径となるように形成される。なお、後の製造工程でベース基板用ウエハ４１が芯材部２８に溶着することで、スルーホール３０，３１は芯材部２８に塞がれる。
【００４３】
貫通孔形成工程（Ｓ１２）では、まず図１２（ａ）に示すように、スルーホール形成用型５１を凸部５３が上側（図１２中上側）となるように設置し、その上にベース基板用ウエハ４１を設置する。そして、不活性ガス雰囲気（窒素雰囲気）下に保持された加熱炉内に配置し、約９００℃程の高温状態で圧力をかけることで、ベース基板用ウエハ４１に凸部５３を貫通させる。
その後、ベース基板用ウエハ４１を徐々に温度を下げながら冷却する。
【００４４】
上述したように貫通孔形成工程（Ｓ１２）では、カーボン製のスルーホール形成用型５１を使用しているが、加熱炉内が不活性ガス雰囲気（窒素雰囲気）下に保持されているので、スルーホール形成用型５１の酸化を抑制でき、スルーホール形成用型５１の耐久性を向上できる。この場合、加熱炉の温度は最高１０００℃程度まで加熱することができる。また、スルーホール形成用型５１の酸化に伴う濡れ性の増加も抑制できるので、ベース基板用ウエハ４１からのスルーホール形成用型５１の離型性も維持できる。なお、図示しないが、ベース基板用ウエハ４１の上側には、スルーホール形成用型５１とでベース基板用ウエハ４１を挟み込み、スルーホール形成用型５１から作用する圧力を支持する受型が配置されている。
【００４５】
ここで、本実施形態のスルーホール形成用型５１は、開気孔率が１４％以上で、かつ熱膨張係数が４ｐｐｍ／℃以上の材料を用いて作成することが好ましい。
スルーホール形成用型５１の開気孔率を１４％以上にすることで、加熱成形時にベース基板用ウエハ４１から放出されるアウトガスが、スルーホール形成用型５１の開気孔内に入り込む。すなわち、スルーホール形成用型５１の開気孔がベース基板用ウエハ４１から放出されるアウトガスの逃げ場となり、ベース基板用ウエハ４１内でのアウトガスの残存量を低減して、上述した泡現象の発生を抑制できる。したがって、加熱成形後のベース基板用ウエハ４１の型崩れを抑制し、ベース基板用ウエハ４１を所望の円板形状に維持することができる。
また、離型時にはスルーホール形成用型５１の気孔内に存在するガスが、スルーホール形成用型５１とベース基板用ウエハ４１との間に入り込むため、加熱成形後のベース基板用ウエハ４１がスルーホール形成用型５１に接着し難くなり、スルーホール形成用型５１の離型性を向上させることができる。そのため、ベース基板用ウエハ４１の割れ等を防ぐとともに、製造効率を向上できる。なお、開気孔率とは、試料（スルーホール形成用型５１）の外形容積を１とした場合、この中に占める開気孔部分の容積の百分比である（ＪＩＳ  Ｒ  １６３４）。
【００４６】
さらに、スルーホール形成用型５１の熱膨張係数を４ｐｐｍ／℃以上にすることで、スルーホール形成用型５１の熱膨張係数とベース基板用ウエハ（一般的に８．３ｐｐｍ／℃程度）の熱膨張係数との差を縮小できるので、加熱に伴うスルーホール形成用型５１とベース基板用ウエハ４１との間に生じる歪を抑制できる。これにより、ベース基板用ウエハ４１を所望の厚みや外径に高精度に形成できる。また、ベース基板用ウエハ４１上において凸部５３を所望の位置に配することができるので、スルーホール３０，３１の位置精度を確保することができる。
このような条件を満たす材料として、本実施形態のスルーホール形成用型５１は、上述したようにカーボンを用いている。カーボンを主成分とする材料は、材料コストが比較的安いため、安価なスルーホール形成用型５１を作成できる。さらに、カーボンを主成分とする材料は、加工が容易であるため、ＮＣマシン等によってスルーホール形成用型５１を簡単、かつ高精度形成できる。また、スルーホール形成用型５１の加工表面における平面度（例えば、３０μｍ以内）を確保できるため、加工表面に倣って成形されるベース基板用ウエハ４１の平面度も確保することができる。
【００４７】
（芯材部挿入工程）
続いて、スルーホール３０，３１内に芯材部２８を挿入する工程を行う（Ｓ１３）。図１３はベース基板用ウエハの断面図を示しており、芯材部挿入工程、溶着工程、及び研磨工程を説明するための工程図である。
図１３（ａ）に示すように、ベース基板用ウエハ４１を後述する溶着型６１の加圧型６３の上に設置して、スルーホール３０，３１内に鋲体２７の芯材部２８を上側から挿入し、鋲体２７の土台部２９とベース基板用ウエハ４１とを接触させて、加圧型６３と後述する溶着型６１の受型６２とでベース基板用ウエハ４１及び鋲体２７を挟み、図１３（ｂ）に示すように、上下反転させる。なお、芯材部２８をスルーホール３０，３１に挿入する工程は、振り込み機を使用して行う。
このとき、土台部２９は、スルーホール３０，３１の開口よりも大きく、開口を塞ぐことができる平面形状とする。芯材部２８は土台部２９と連結した鋲体２７なので、スルーホール３０，３１に挿入しやすく作業性がよい。
【００４８】
（溶着工程）
続いて、ベース基板用ウエハ４１を加熱し、芯材部２８にベース基板用ウエハ４１を溶着させる工程を行う（Ｓ１４）。
溶着工程は、ベース基板用ウエハ４１の下側に設置される受型６２と、ベース基板用ウエハ４１の上側に設置される加圧型６３と、受型６２と加圧型６３の側方に設置される側板６４と、を備えたカーボン材料からなる溶着型６１にベース基板用ウエハ４１を１枚ずつ設置し、ベース基板用ウエハ４１を押圧しつつ加熱して行う。
【００４９】
受型６２は、ベース基板用ウエハ４１の下側を及び鋲体２７を保持する型で、ベース基板用ウエハ４１の平面形状よりも大きく、スルーホール３０，３１に鋲体２７の芯材部２８が挿通されて、ベース基板用ウエハ４１から土台部２９が突出するベース基板用ウエハ４１の下側（図１３（ｂ）中下側）に沿った形状をしている。
受型６２は、ベース基板用ウエハ４１を保持する時にベース基板用ウエハ４１の表面に接する受型平板部６５と、土台部２９に接して土台部２９に相当する凹部の受型凹部６６とを備えている。
受型凹部６６は、ベース基板用ウエハ４１に設置された鋲体２７の土台部２９の位置に合わせて形成されている。受型凹部６６に土台部２９がはめ込まれることで、受型６２は鋲体２７を保持できて、鋲体２７が外れたり、芯材部２８がずれたりすることを防ぐことができる。
【００５０】
加圧型６３は、ベース基板用ウエハ４１を押圧する型で、受型６２と同じ平面形状で、スルーホール３０，３１に鋲体２７の芯材部２８が挿通されて、ベース基板用ウエハ４１から芯材部２８の先端部が突出するベース基板用ウエハ４１の上側（図１３（ｂ）中上側）に沿った形状をしている。
加圧型６３は、ベース基板用ウエハ４１の上側を押圧する時に、ベース基板用ウエハ４１に接する加圧型平板部６７と、芯材部２８の先端部が挿入される加圧型凹部６８とを備えている。
【００５１】
加圧型凹部６８は、ベース基板用ウエハ４１から突出する芯材部２８の高さよりも約０．２ｍｍ深さのある凹部で、芯材部２８の先端部と加圧型凹部６８の底部との間には隙間６９を備えている。
芯材部２８の先端部と加圧型凹部６８の底部との間に隙間６９があることにより、加熱による芯材部２８の膨張を逃がすことができる。また、加圧型６３でベース基板用ウエハ４１押圧する時に、加圧型６３から芯材部２８へ圧力がかからず、芯材部２８の変形や変位を防ぐことができる。
加圧型凹部６８は、ベース基板用ウエハ４１から突出する芯材部２８の位置に合わせて形成されている。
【００５２】
また、加圧型６３は、端部に加圧型６３を貫通するスリット７０を備えている。スリット７０は、ベース基板用ウエハ４１を加熱し押圧した時の空気やベース基板用ウエハ４１の余剰なガラス材料の逃げ穴とすることができる。
【００５３】
溶着工程は、まず、溶着型６１にセットされたベース基板用ウエハ４１及び鋲体２７を金属製のメッシュベルトの上に乗せた状態で大気雰囲気下に保持された加熱炉内に入れて加熱する。そして、加熱炉内に配置されたプレス機等を利用して、加圧型６３によって、ベース基板用ウエハ４１を例えば３０〜５０ｇ／ｃｍ2の圧力で加圧する。なお、加熱温度は、ベース基板用ウエハ４１の７３０℃以上（ソーダ石灰ガラスの軟化点温度前後）に設定する。
【００５４】
そして、ベース基板用ウエハ４１を高温状態で加圧することによって、ベース基板用ウエハ４１が流動して芯材部２８とスルーホール３０，３１との隙間を塞ぎ、ベース基板用ウエハ４１が芯材部２８に溶着して、芯材部２８がスルーホール３０，３１を塞ぐ状態となる。なお、溶着型６１に他の凸部や凹部を形成しておくことにより、ベース基板用ウエハ４１を芯材部２８に溶着させると共にベース基板用ウエハ４１に凹部や凸部を形成することも可能である。
【００５５】
次に、溶着工程の加熱時の７３０℃から徐々に温度を下げ、ベース基板用ウエハ４１を冷却する（Ｓ１５）。これにより、図１３（ｃ）に示すような、鋲体２７の芯材部２８がスルーホール３０，３１を塞いだ状態のベース基板用ウエハ４１が形成される。
【００５６】
ここで、本実施形態の溶着型６１は、上述したスルーホール形成用型５１と同様に、開気孔率が１４％以上で、かつ熱膨張係数が４ｐｐｍ／℃以上の材料を用いて作成することが好ましい。
溶着型６１の開気孔率を１４％以上にすることで、上述した泡現象の発生を抑制して、ベース基板用ウエハ４１を所望の円板形状に維持することができるとともに、溶着型６１の離型性を向上させることができる。
さらに、溶着型６１の熱膨張係数を４ｐｐｍ／℃以上にすることで、加熱に伴う溶着型６１とベース基板用ウエハ４１との間に生じる歪を抑制できる。これにより、ベース基板用ウエハ４１を所望の厚みや外径に高精度に形成できる。また、溶着型６１とベース基板用ウエハ４１との間に生じる歪によって、溶着型６１から鋲体２７へ作用する応力を低減できるため、溶着型６１の受型凹部６６内にはめ込まれた土台部２９が溶着型６１に引っ張られ、鋲体２７が所望の位置から変位したり、倒れ込んだりすることを抑制できる。これにより、ベース基板用ウエハ４１上における貫通電極３２，３３の位置精度を向上できるため、貫通電極３２，３３に接続される外部電極３８，３９や引き回し電極３６，３７との導通性を確保することができる。
【００５７】
このような条件を満たす材料として、本実施形態の溶着型６１はボロンナイトライド等を主成分とする材料により構成されている。ボロンナイトライドを主成分とする材料は、耐酸化性に優れているため、大気雰囲気中で溶着工程を行った場合でも溶着型６１の酸化を抑制できる。これにより、溶着型６１の濡れ性の上昇を抑制し、離型性を維持できる。また、溶着型６１の耐久性を向上させるとともに、比較的高温での成形を行うことができる。さらに、ボロンナイトライドは、機械加工性に優れているため、溶着型６１の加工表面における平面度（例えば、３０μｍ以内）を確保でき、加工表面に倣って成形されるベース基板用ウエハ４１の平面度も確保することができる。
【００５８】
（研磨工程）
続いて、鋲体２７の土台部２９及び芯材部２８の突出部分を研磨して除去する（Ｓ１６）。
鋲体２７の土台部２９及び芯材部２８の研磨は公知の方法で行う。そして、図１３（ｄ）に示すように、ベース基板用ウエハ４１の表面と貫通電極３２，３３（芯材部２８）の表面とが、略面一な状態となる。このようにして、ベース基板用ウエハ４１に貫通電極３２，３３が形成される。なお、土台部２９や芯材部２８の突出した部分は除去せずに、そのまま使用してもよい。例えば、土台部２９や芯材部２８の突出した部分は放熱板などとして使用することができる。
【００５９】
このように、ベース基板用ウエハ４１及び鋲体２７を溶着型６１で押圧しつつ加熱することで、ベース基板用ウエハ４１を芯材部２８に溶着させているので、有機物のバインダを含まない材料で貫通電極３２，３３を形成することができる。そのため、スルーホール３０，３１と芯材部２８との間をガラスフリットで埋める場合と異なり、有機物の除去に伴う体積減少がなく、貫通電極３２，３３周囲に凹部が生じることを防ぐことができる。
【００６０】
次に、図１０に示すように、ベース基板用ウエハ４１の上面に導電性材料をパターニングして、引き回し電極形成工程を行う（Ｓ１７）。このようにして、ベース基板用ウエハ４１の製作工程が終了する。
【００６１】
次に、ベース基板２の製作と同時または前後のタイミングで、後にリッド基板３となるリッド基板用ウエハ４２を製作する（Ｓ３０）。リッド基板３を製作する工程では、まず、後にリッド基板３となる円板状のリッド基板用ウエハ４２を形成する。具体的には、ソーダ石灰ガラスを所定の厚さまで研磨加工して洗浄した後に、エッチング等により最表面の加工変質層を除去する（Ｓ３１）。次いで、リッド基板用ウエハ４２にエッチングやプレス加工等によりキャビティＣ用の凹部３ａを形成する（Ｓ３２）。次に、ベース基板用ウエハ４１との接合面を研磨する。
【００６２】
次に、リッド基板用ウエハ４２におけるベース基板用ウエハ４１との接合面及び凹部３ａの内面にスパッタ等により接合膜３５を形成する（Ｓ３３）。このように、接合膜３５をリッド基板用ウエハ４２の内面全体に形成することで、接合膜３５のパターニングが不要になり、製造コストを低減することができる。なお、接合膜３５は、成膜後にパターニングすることで、リッド基板用ウエハ４２におけるベース基板用ウエハ４１との接合面のみに形成する構成でも構わない。また、接合膜形成工程（Ｓ３３）の前に接合面を研磨しているので、接合膜３５の表面の平面度が確保され、ベース基板用ウエハ４１との安定した接合を実現することができる。
【００６３】
そして、上述した圧電振動片作製工程（Ｓ１）で作製した複数の圧電振動片４を、ベース基板用ウエハ４１の各引き回し電極３６，３７上に、それぞれ金等のバンプＢを介してマウントする。そして、上述した各ウエハ４１，４２の作成工程で作成されたベース基板用ウエハ４１及びリッド基板用ウエハ４２を重ね合わせる。これにより、マウントされた圧電振動片４が、リッド基板用ウエハ４２に形成された凹部３ａとベース基板用ウエハ４１とで囲まれるキャビティＣ内に収納された状態となる。
【００６４】
両基板用ウエハ４１，４２の重ね合わせ後、重ね合わせた２枚のウエハ４１，４２を図示しない陽極接合装置に入れ、図示しない保持機構によりウエハの外周部分をクランプした状態で、所定の温度雰囲気で所定の電圧を印加して陽極接合する。これにより、圧電振動片４をキャビティＣ内に封止することができ、ベース基板用ウエハ４１とリッド基板用ウエハ４２とが接合したウエハ体４３を得ることができる。
その後、一対の貫通電極３２，３３にそれぞれ電気的に接続された一対の外部電極３８，３９を形成し、圧電振動子１の周波数を微調整する。そして、ウエハ体４３を切断線Ｍに沿って個片化する切断工程を行い、内部の電気特性検査を行うことで圧電振動片４を収容した圧電振動子１が形成される。
【００６５】
このように、本実施形態では、開気孔率が１４％以上で、かつ熱膨張係数が４ｐｐｍ／℃以上の材料からなるスルーホール形成用型５１及び溶着型６１を用いてベース基板用ウエハ４１を加熱成形する構成とした。
この構成によれば、上述したように開気孔率を１４％以上に設定することで、上述したようにベース基板用ウエハ４１の泡現象の発生を抑制できるとともに、加熱成形後のスルーホール形成用型５１及び溶着型６１の離型性を向上できる。これにより、圧電振動子１の歩留まりを向上できる。また、ベース基板用ウエハ４１でのアウトガスの残存量を低減して、ベース基板用ウエハ４１の気孔率を下げることができるので、ベース基板用ウエハ４１とリッド基板用ウエハ４２の凹部３ａが陽極接合されてなる圧電振動子１のキャビティＣの気密性を確保することができる。よって、気密性に優れたパッケージ９を製造することができるので、振動特性に優れた信頼性の高い圧電振動子１を製造することができる。
【００６６】
さらに、熱膨張係数を４ｐｐｍ／℃以上に設定することで、加熱に伴うスルーホール形成用型５１及び溶着型６１とベース基板用ウエハ４１との間に生じる歪等を抑制して、ベース基板用ウエハ４１を所望の形状に形成できるとともに、貫通電極３２，３３を所望の位置精度で形成できる。これにより、後に形成される引き回し電極３６，３７や外部電極３８，３９と、貫通電極３２，３３との導通を確保できるので、キャビティＣの内部と外部との導通性に優れたパッケージ９を提供することができる。
【００６７】
（実施例）
ここで、本発明を、実施例を挙げて説明する。
本願発明者は、上述した凹部形成用型や溶着型に使用する材料を選定するために、組成の異なるカーボン（黒鉛）及びボロンナイトライド（ＢＮ）を複数種類類ずつ用意し、これら複数種類の材料毎にサンプル型を作成して、各サンプル型を用いてサンプルウエハに加熱成形を行った。なお、図示しないが、サンプルウエハには、上述したベース基板用ウエハと同様にソーダ石灰ガラスからなる円板状のウエハを用いている。また、サンプル型は、上述したスルーホール形成用型５１と同様の構成からなり、サンプルウエハの一方の面側に配置されてサンプルウエハを保持する受型と、サンプルウエハの他方の面側に配置されてサンプルウエハにスルーホールを形成するための複数の凸部を有する押圧型とを有している。また、本試験の試験条件は、上述した貫通孔形成工程と同様に設定した。
【００６８】
表１は、本試験に用いた型の材料と、それら材料の組成、熱膨張係数、気孔率（開気孔率及び閉気孔率）、及び加工結果をまとめた表である。すなわち、本試験では３種類のカーボン材料、及び４種類のボロンナイトライドを用いた。
【００６９】
【表１】
0005468940.tif 000002
【００７０】
表１に示すように、実施例１，２の条件では、サンプルウエハを良好な状態に成形することができた。具体的には、泡現象の発生がなく、サンプルウエハを円板形状に維持できるとともに、スルーホールを所望の位置精度（ピッチ）で配列することができた。さらに、サンプルウエハからサンプル型を取り外す際の離型性も良好であった。
一方、比較例１では、図１４に示すように、サンプルウエハに泡現象が発生して、サンプルウエハを円板形状に維持することができなかった。これは、成形時の加熱によってサンプルウエハから放出されるアウトガスが型内に充満して、アウトガスの逃げ場がなくなりサンプルウエハ内に気泡となって残存したためと考えられる。
【００７１】
また、実施例３の条件では、実施例１，２と同様に、サンプルウエハを良好な状態に成形することができた。
一方、比較例３，４では、比較例１と同様に、サンプルウエハを所望の形状に維持することができなかった（図１４参照）。
【００７２】
このような結果から、本実施形態のサンプル型（スルーホール形成用型５１及び溶着型６１）の開気孔率は１４％以上必要であることが分かる。
【００７３】
これに対して実施例４では、サンプルウエハに泡現象の発生はなく、サンプルウエハを円板形状に維持できたものの、サンプルウエハとサンプル型との間の歪によって、サンプルウエハの厚さや外径が僅かにずれたり、サンプルウエハ上でのスルーホールの位置精度が低下したりする結果となった。
このような結果から、サンプルウエハの外形寸法や、スルーホールの位置精度を向上させるためには、熱膨張係数がガラス材料に近い材料によりサンプル型を作成することが好ましく、具体的には熱膨張係数が４ｐｐｍ／℃以上の材料を用いて作成することが好ましい。
【００７４】
ところで、黒鉛製のサンプル型を用い、大気雰囲気下で加熱成形を行うと、加熱炉内の空気とサンプル型とが酸化反応を起こし、サンプル型の耐久性が低下するという問題がある。また、ベース基板とサンプル型との濡れ性が高くなり、サンプル型の離型性が低下するという問題もある。なお、不活性ガス雰囲気中であっても、加熱炉の搬入口及び搬出口から空気や水蒸気が流入してくる場合があり、この場合には上述した大気雰囲気下の場合と同様の問題が生じる虞がある。
表２は成形雰囲気または反応対象物の違いによる黒鉛の酸化反応開始温度を表している。
【００７５】
【表２】
0005468940.tif 000003
【００７６】
表２に示すように、黒鉛製のサンプル型は、大気雰囲気下において４００℃で酸化反応が開始し、水蒸気雰囲気下において７００℃で酸化反応が開始した。
このことから、上述した貫通孔形成工程のように比較的高温で黒鉛製の型（スルーホール形成用型５１）を用いる場合には、窒素等の不活性ガス雰囲気下で加工を行なうことが好ましい。一方、溶着工程のようにＢＮ製の型（溶着型６１）を用いる場合には、大気雰囲気下で加工を行なうことが可能である。一般的には、大気雰囲気下において６００℃以上で加熱成形を行う場合に、ＢＮ製の型を使用することが好ましい。
【００７７】
但し、生産数量が大規模になった場合等には、耐久性を確保する必要があるため、黒鉛に代わり耐磨耗性に優れたＢＮによりスルーホール形成用型５１を作成し、上述した貫通孔形成工程を行っても構わない。
一方、生産数量が小規模の場合等には、ＢＮに代わり黒鉛により溶着型６１を作成しても構わない。この場合、上述したように黒鉛は大気雰囲気中で酸化反応を起こす虞もあるが、ＢＮに比べて材料コストが安いため、黒鉛製の溶着型６１を用いて作成した圧電振動子の単価を、ＢＮ製の溶着型６１を用いて作成した圧電振動子１の単価と同等に抑えることができる。
【００７８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明では、上述した第１実施形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第１実施形態と異なる構成について説明する。
図１５に示すように、第２実施形態による圧電振動子２０１は、貫通電極３２，３３となる芯材部２２８が円錐台状に形成されていて、スルーホール２３０，２３１は、内周面がテーパー面である。
【００７９】
図１６は、第２実施形態に係る鋲体の斜視図である。
図１６に示すように、芯材部２２８は、第１実施形態と同様に製造過程において土台部２２９と共に鋲体２２７を構成している。
また、スルーホール２３０，２３１は、製造工程においてまずベース基板用ウエハ４１に凹部２３０ａ，２３１ａ（図１８（ｂ）参照）として形成される。そして、後の工程で凹部２３０ａ，２３１ａの底部側のベース基板用ウエハ４１が研磨されて除去され、図１５に示すようにスルーホール２３０，２３１はベース基板用ウエハ４１を貫通する貫通孔となる。
【００８０】
次に、第２実施形態の圧電振動子の製造方法について、図１７に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、上述した第１実施形態と同様の工程については、説明を省略する。
まず、図１７に示すように、後にベース基板２となるベース基板用ウエハ４１を製作する工程を行う（Ｓ２０）。具体的に、第１実施形態と同様にベース基板用ウエハ４１を製作し（Ｓ２１）、続いてベース基板用ウエハ４１に貫通電極３２，３３を形成する貫通電極形成工程を行う（Ｓ２０Ａ）。
【００８１】
（凹部形成工程）
次に、ベース基板用ウエハ４１に凹部２３０ａ，２３１ａを形成する。図１８はベース基板用ウエハの断面図を示しており、凹部形成工程を説明するための工程図である。
凹部２３０ａ，２３１ａの形成は、図１８に示すように、カーボンを主成分とする材料等からなる凹部形成用型（成形型）２５１でベース基板用ウエハ４１を押圧しつつ加熱して行う。
【００８２】
凹部形成用型２５１は、第１実施形態によるスルーホール形成用型５１（図１８参照）と同様に平板部２５２と凸部２５３とを備える構成であるが、凸部２５３は、スルーホール２３０，２３１に相当する円錐台状で、その高さがベース基板用ウエハ４１の厚さよりも低く形成されている。
【００８３】
図１８（ｂ）に示すように、凹部形成工程では、第１実施形態の貫通孔形成工程と同様に、凹部形成用型２５１の上にベース基板用ウエハ４１を設置する。そして、ベース基板用ウエハ４１及び凹部形成用型２５１を窒素等の不活性ガス雰囲気下に保持された加熱炉内に配置し、約９００℃程の高温状態で圧力をかけて行う。このとき、凹部形成用型２５１の凸部２５３はベース基板用ウエハ４１を貫通せず、ベース基板用ウエハ４１には凹部形成用型２５１の凸部２５３の形状に倣った凹部２３０ａ，２３１ａが形成される。凹部２３０ａ，２３１ａは、芯材部２２８の外形よりも、例えば２０〜３０μｍ程大きく形成される。次に、ベース基板用ウエハ４１を徐々に温度を下げながら冷却する。
【００８４】
第２実施形態では、円錐台状の背低の凸部２５３を備えた凹部形成用型２５１を使用するので、第１実施形態における円柱状の背高の凸部５３を備えたスルーホール形成用型５１に比べて、型もちがよい。なお、凹部２３０ａ，２３１ａは、テーパーが形成された形状なので、凹部形成工程において凹部形成用型２５１の離型性がよい。
凹部形成工程は、第１実施形態のようにベース基板用ウエハ４１貫通するスルーホール３０，３１（図１２（ｂ）参照）を形成しなくてよいので、第１実施形態による貫通孔形成工程と比べて容易に行うことができる。
【００８５】
（芯材部挿入工程）
続いて、凹部２３０ａ，２３１ａに芯材部２２８を挿入する工程を行う（Ｓ２３）。図１９は、ベース基板用ウエハの断面図を示しており、芯材部挿入工程及び後述する溶着工程を説明するための工程図である。
図１９に示すように、凹部２３０ａ，２３１ａが上面となるようにベース基板用ウエハ４１を設置し、上方から芯材部２２８を挿入し、土台部２２９とベース基板用ウエハ４１とを接触させる。このとき、芯材部２２８が円錐台状であると共に、凹部２３０ａ，２３１ａにテーパー面が形成されているので、芯材部２２８の挿入が行いやすい。
【００８６】
（溶着工程、冷却工程）
続いて、側板６４、加圧型２６３及び受型２６２を有する溶着型２６１を用いて、ベース基板用ウエハ４１を芯材部２２８に溶着させる工程を行う（Ｓ２４）。具体的には、鋲体２２７が挿入されたベース基板用ウエハ４１の上側に加圧型２６３を設置する。加圧型２６３には、鋲体２２７の土台部２２９に相当する加圧型凹部２６８が形成されていて、この加圧型凹部２６８に土台部２２９が挿入される。土台部２２９と加圧型凹部２６８の底部とは離間しておらず、溶着工程の加圧時に土台部２２９は加圧型２６３から押圧される。
そして、ベース基板用ウエハ４１の下側に、平板状の受型２６２を設置し、ベース基板用ウエハ４１を保持する。溶着型２６１は、第１実施形態による溶着型６１（図１３参照）と同様にボロンナイトライドを主成分とする材料等で形成されている。
【００８７】
そして、図１９（ｂ）に示すように、第１実施形態と同様にベース基板用ウエハ４１を高温状態で加圧することで、ベース基板用ウエハ４１が流動して、芯材部２２８と凹部２３０ａ，２３１ａとの隙間を塞ぎ、ベース基板用ウエハ４１が芯材部２２８に溶着する。芯材部２２８は一方の端部が加圧型２６３側から押圧されても、他方の端部がベース基板用ウエハ４１の凹部２３０ａ，２３１ａに挿入されていることにより押圧されることが無いので、加熱による芯材部２２８の膨張を逃がすことが可能であり、芯材部２２８の変形や損傷を防ぐことができる。また、芯材部２２８の変形や変位によりベース基板用ウエハ４１にクラックや欠けが生じることを防ぐことができる。続いて、第１実施形態と同様にベース基板用ウエハ４１を冷却する工程を行う（Ｓ２５）。
【００８８】
（土台部研磨工程、ベース基板用ウエハ研磨工程）
続いて、第２実施形態と同様に、図１９（ｃ）に示す鋲体２２７の土台部２２９を研磨して除去する（Ｓ２６）。
また、土台部研磨工程と前後して、ベース基板用ウエハ４１を研磨して凹部２３０ａ，２３１ａを貫通孔にする（Ｓ２７）。ベース基板用ウエハ研磨工程では、凹部２３０ａ，２３１ａの底部側のベース基板用ウエハ４１を公知の方法で研磨する。そして、図１８（ｄ）に示すように、凹部２３０ａ，２３１ａを貫通させスルーホール２３０，２３１とし、ベース基板用ウエハ４１から芯材部２２８の端部を露出させる。
【００８９】
続いて、土台部研磨工程、ベース基板用ウエハ研磨工程後の工程を第一の実施の形態と同様に行い、パッケージ（圧電振動子２０１）が製造される。
【００９０】
このように、第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。そして、溶着工程では、芯材部２２８を凹部２３０ａ，２３１ａに挿入した状態でベース基板用ウエハ４１を加圧することにより、芯材部２２８は加圧型２６３側の端部から加圧されるが、他方の端部からは加圧されないので、芯材部２２８の損傷を防ぐことができる。
また、芯材部２２８が円錐台状であり、凹部２３０ａ，２３１ａにテーパー面が形成されているので、凹部２３０ａ，２３１ａに芯材部２２８を挿入しやすい。
また、凹部２３０ａ，２３１ａは、テーパーが形成された形状なので、凹部形成工程において凹部形成用型２５１の型離れがよい。
【００９１】
（発振器）
次に、本発明に係る発振器の一実施形態について、図２０を参照しながら説明する。
本実施形態の発振器１００は、図２０に示すように、圧電振動子１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１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。
【００９２】
このように構成された発振器１００において、圧電振動子１に電圧を印加すると、該圧電振動子１内の圧電振動片４が振動する。この振動は、圧電振動片４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１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。
【００９３】
上述したように、本実施形態の発振器１００によれば、ベース基板２とリッド基板３とが確実に陽極接合され、キャビティＣ内の気密が確実に確保された圧電振動子１を備えているため、発振器１００自体も同様に導通性が安定して確保され、作動の信頼性を高めて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。
【００９４】
（電子機器）
次に、本発明に係る電子機器の一実施形態について、図２１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１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。
【００９５】
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２１に示すように、圧電振動子１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。
【００９６】
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。
【００９７】
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１とを備えている。圧電振動子１に電圧を印加すると圧電振動片４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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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よい。
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。
【０１０２】
上述したように、本実施形態の携帯情報機器１１０によれば、ベース基板２とリッド基板３とが確実に陽極接合され、キャビティＣ内の気密が確実に確保され、歩留まりが向上した高品質な圧電振動子１を備えているため、携帯情報機器自体も同様に導通性が安定して確保され、作動の信頼性を高めて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。
【０１０３】
（電波時計）
次に、本発明に係る電波時計の一実施形態について、図２２を参照して説明する。
本実施形態の電波時計１３０は、図２２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１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。
【０１０４】
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１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１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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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１を必要とする。
【０１０７】
上述したように、本実施形態の電波時計１３０によれば、ベース基板２とリッド基板３とが確実に陽極接合され、キャビティＣ内の気密が確実に確保され、歩留まりが向上した高品質な圧電振動子１を備えているため、電波時計自体も同様に導通性が安定して確保され、作動の信頼性を高めて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。
【０１０８】
なお、本発明の技術範囲は、上述した実施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、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な材料や層構成等はほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
上述した実施形態では、スルーホール形成用型５１によりベース基板用ウエハ４１を加熱成形することでスルーホール３０，３１を形成しているが、他にサンドブラスト法などでベース基板用ウエハ４１にスルーホール３０，３１を形成してもよい。
また、スルーホール３０，３１内に芯材部２８を挿入した後、ガラスフリットを充填し、ガラスフリットを焼成することで貫通電極を形成しても構わない。
【０１０９】
また、本実施形態では、上述した貫通電極３２，３３の形成工程の他に、リッド基板用ウエハ４２にキャビティＣ用の凹部３ａを形成する場合にも適用できる。
具体的には、図２３（ａ）に示すように、リッド基板用ウエハ４２を上下（図２３中上下方向）から挟み込むように、キャビティ形成用型（成形型）１５１を配置する。キャビティ形成用型１５１は、リッド基板用ウエハ４２の下側に配置された平板部１５２、及び平板部１５２の片面に形成されて凹部３ａに相当する凸部１５３を備えた押圧型１５４と、リッド基板用ウエハ４２の上側に配置された受型１５５とを備えている。なお、キャビティ形成用型１５１は、開気孔率が１４％以上のカーボンやボロンナイトライド等により構成されている。
【０１１０】
そして、図２３（ｂ）に示すように、キャビティ形成用型１５１の押圧型１５４を凸部１５３が上側となるように設置し、その上にリッド基板用ウエハ４２を設置する。そして、不活性ガス雰囲気下に保持された加熱炉内に配置し、押圧型１５４により押圧しつつ加熱することで、リッド基板用ウエハ４２にキャビティ形成用型１５１の凸部１５３の形状に倣った凹部３ａを形成することができる。
【０１１１】
また、上述した実施形態では、ソーダ石灰ガラスからなる基板用ウエハ４１，４２に対して加熱成形する場合について説明したが、これに限らず、ホウケイ酸ガラス（軟化点温度は８２０℃程度）を加熱成形しても構わない。
【符号の説明】
【０１１２】
１…圧電振動子  ２…ベース基板（基板）  ３…リッド基板（基板）  ４…圧電振動片  ９…パッケージ  ２８，２２８…芯材部  ３０，３１…スルーホール（凹部）  ３２，３３…貫通電極  ４１…ベース基板用ウエハ（貫通電極形成基板）  ４２…リッド基板用ウエハ（キャビティ形成基板）  ５１…スルーホール形成用型（成形型）  ５３，１５３，２５３…凸部  ６１，２６１…溶着型（成形型）  １００…発振器  １０１…集積回路  １１０…携帯情報機器（電子機器）  １１３…計時部  １３０…電波時計  １３１…フィルタ部  １５１…キャビティ形成用型（成形型）  ２３０ａ，２３１ａ…凹部  ２５１…凹部形成用型（成形型）
【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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