(57)【要約】本発明の圧電振動子の製造方法は、互いに接合されたベース基板とリッド基板との間に形成されたキャビティ内に圧電振動片が封止された圧電振動子の製造方法であって、板状の頭部と、該頭部の表面に直交する方向に沿って延在する芯材部と、を有する導電性の鋲体の前記芯材部を、前記ベース基板の貫通孔内に挿入し、前記ベース基板の第１面に前記鋲体の前記頭部を当接させる工程と、該頭部を覆うように弾性を有するラミネート材を前記ベース基板の第１面に貼付する工程と、前記ベース基板の第２面に、ペースト状のガラスフリットを塗布し、該ガラスフリットを前記貫通孔内に充填する工程と、前記ガラスフリットを焼成して硬化させる工程と、を有している。
2010097906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに接合されたベース基板とリッド基板との間に形成されたキャビティ内に圧電振動片が封止された圧電振動子の製造方法において、
板状の頭部と、該頭部の表面に直交する方向に沿って延在する芯材部と、を有する導電性の鋲体の前記芯材部を、前記ベース基板の貫通孔内に挿入し、前記ベース基板の第１面に前記鋲体の前記頭部を当接させる工程と、
該頭部を覆うように弾性を有するラミネート材を前記ベース基板の第１面に貼付する工程と、
前記ベース基板の第２面に、ペースト状のガラスフリットを塗布し、該ガラスフリットを前記貫通孔内に充填する工程と、
前記ガラスフリットを焼成して硬化させる工程と、を有していることを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電振動子の製造方法において、
前記圧電振動子を、ベース基板用ウエハとリッド基板用ウエハとを利用して製造する圧電振動子の製造方法において、
前記リッド基板用ウエハに、両ウエハが重ね合わされたときに前記キャビティを形成するキャビティ用の凹部を形成する凹部形成工程と、
前記ベース基板用ウエハに、前記鋲体を用いて、該ベース基板用ウエハを貫通する貫通電極を形成する貫通電極形成工程と、
前記ベース基板用ウエハの第１面に、前記貫通電極に対して電気的に接続された引き回し電極を形成する引き回し電極形成工程と、
前記圧電振動片を、前記引き回し電極を介して前記ベース基板用ウエハの第１面に接合するマウント工程と、
前記ベース基板用ウエハと前記リッド基板用ウエハとを重ね合わせて、前記凹部と両ウエハとで囲まれる前記キャビティ内に圧電振動片を収納する重ね合わせ工程と、
前記ベース基板用ウエハと前記リッド基板用ウエハとを接合し、前記圧電振動片を前記キャビティ内に封止する接合工程と、
前記ベース基板用ウエハの第２面に、前記貫通電極に電気的に接続された外部電極を形成する外部電極形成工程と、
接合された前記両ウエハを切断して、複数の圧電振動子に小片化する切断工程と、を備え、
前記貫通電極形成工程が、
前記ベース基板用ウエハに貫通電極を配置させるための貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
前記ベース基板用ウエハの貫通孔に、前記鋲体の芯材部を配置する鋲体配置工程と、
前記鋲体の頭部を覆うように弾性を有するラミネート材を前記ベース基板用ウエハの第１面に貼付するラミネート材貼付工程と、
前記貫通孔と前記鋲体の芯材部との間隙に、ペースト状のガラスフリットを充填するガラスフリット充填工程と、
前記ガラスフリットを所定の温度で焼成して、前記貫通孔と前記ガラスフリットと前記鋲体の芯材部とを一体的に固定させる焼成工程と、
前記鋲体の頭部および該頭部が配置された前記ベース基板用ウエハの第１面を研削・研磨するとともに、前記ベース基板用ウエハの第２面を研磨して、前記芯材部が露出するようにする研削・研磨工程と、を有していることを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の圧電振動子の製造方法において、
前記ラミネート材が、紙で形成されたテープ本体と、該テープ本体に塗布された熱可塑性粘着剤と、を備え、
前記ガラスフリットを焼成して硬化させる工程の後に、前記ラミネート材を剥離する剥離工程を有していることを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の圧電振動子の製造方法において、
前記ラミネート材の厚さが、５０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法で製造された圧電振動子が、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発振器。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法で製造された圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴とする電子機器。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法で製造された圧電振動子が、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電波時計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合された２枚の基板の間に形成されたキャビティ内に圧電振動片が封止された表面実装型（ＳＭＤ）の圧電振動子の製造方法、圧電振動子を有する発振器、電子機器およ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には、時刻源や制御信号などのタイミング源、リファレンス信号源などとして水晶など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いるが、その一つとして、表面実装型の圧電振動子が知られている。この種の圧電振動子としては、一般的に圧電振動片が形成された圧電基板をベース基板とリッド基板とで上下から挟み込むように接合した３層構造タイプのものが知られている。この場合、圧電振動子は、ベース基板とリッド基板との間に形成されたキャビティ（密閉室）内に収納されている。また、近年では、上述した３層構造タイプのものではなく、２層構造タイプのものも開発されている。【０００３】
このタイプの圧電振動子は、ベース基板とリッド基板とが直接接合されることで２層構造になっており、両基板の間に形成されたキャビティ内に圧電振動片が収納されている。この２層構造タイプの圧電振動子は、３層構造のものに比べて薄型化を図ることができるなどの点において優れており、好適に使用されている。このような２層構造タイプの圧電振動子の一つとして、ベース基板を貫通するように形成された導電部材を利用して、圧電振動片とベース基板に形成された外部電極とを導通させた圧電振動子が知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照)。【０００４】
この圧電振動子２００は、図２８、図２９に示すように、接合膜２０７を介して互いに陽極接合されたベース基板２０１およびリッド基板２０２と、両基板２０１、２０２の間に形成されたキャビティＣ内に封止された圧電振動片２０３と、を備えている。圧電振動片２０３は、例えば音叉型の振動片であって、キャビティＣ内においてベース基板２０１の上面に導電性接着剤Ｅを介してマウントされている。【０００５】
ベース基板２０１およびリッド基板２０２は、例えばセラミックやガラスなどからなる絶縁基板である。両基板２０１、２０２のうちベース基板２０１には、ベース基板２０１を貫通するスルーホール２０４が形成されている。そして、このスルーホール２０４内には、スルーホール２０４を塞ぐように導電部材２０５が埋め込まれている。この導電部材２０５は、ベース基板２０１の下面に形成された外部電極２０６に電気的に接続されているとともに、キャビティＣ内にマウントされている圧電振動片２０３に電気的に接続されている。
【特許文献１】特開２００１−２６７１９０号公報
【特許文献２】特開２００７−３２８９４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した２層構造タイプの圧電振動子において、導電部材２０５は、スルーホール２０４を塞いでキャビティＣ内の気密を維持するとともに、圧電振動片２０３と外部電極２０６とを導通させるという２つの大きな役割を担っている。特に、スルーホール２０４との密着が不十分であると、キャビティＣ内の気密が損なわれてしまう虞があり、また、導電性接着剤Ｅあるいは外部電極２０６との接触が不十分であると、圧電振動片２０３の作動不良を招いてしまう。したがって、このような不具合をなくすためにも、スルーホール２０４の内面に強固に密着した状態でスルーホール２０４を完全に塞ぎ、しかも、表面に凹みなどがない状態で導電部材２０５を形成する必要がある。【０００７】
しかしながら、特許文献１および特許文献２には、導電部材２０５を導電ペースト（ＡｇペーストやＡｕ−Ｓｎペーストなど）にて形成する点は記載されているものの、実際にどのように形成するかなどの具体的な製造方法については何ら記載されていない。【０００８】
一般的に導電ペーストを使用する場合には、焼成して硬化させる必要がある。つまり、スルーホール２０４内に導電ペーストを埋め込んだ後、焼成を行って硬化させる必要がある。ところが、焼成を行うと、導電ペーストに含まれる有機物が蒸発により消失してしまうため、通常、焼成後の体積が焼成前に比べて減少してしまう（例えば、導電ペーストとしてＡｇペーストを用いた場合には、体積が略２０％程度減少してしまう）。そのため、導電ペーストを利用して導電部材２０５を形成したとしても、表面に凹みが発生してしまったり、酷い場合には貫通孔が中心に開いてしまったりする虞がある。その結果、キャビティＣ内の気密が損なわれたり、圧電振動片２０３と外部電極２０６との導通性が損なわれたりする可能性があった。【０００９】
そのような問題を解消するために、スルーホール２０４に導電性の鋲体を挿入した状態で、ガラスペーストを充填し、焼成して一体化させる技術が提案されている。【００１０】
ところが、ガラスペーストを充填する際に、鋲体とベース基板２０１との接触面が十分に接触していない場合は、ガラスペーストが漏洩する問題がある。また、ガラスペーストをスルーホール２０４内に充填する際に、鋲体とベース基板２０１との接触面に負荷がかかり、ベース基板２０１に亀裂が発生する問題がある。したがって、圧電振動子を製造する際に、歩留まりが低下するという問題がある。【００１１】
そこで、本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、キャビティ内の気密を確実に維持するとともに、歩留まりを向上することができる圧電振動子の製造方法、圧電振動子を有する発振器、電子機器、電波時計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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子の製造方法は、互いに接合されたベース基板とリッド基板との間に形成されたキャビティ内に圧電振動片が封止された圧電振動子の製造方法において、板状の頭部と、該頭部の表面に直交する方向に沿って延在する芯材部と、を有する導電性の鋲体の前記芯材部を、前記ベース基板の貫通孔内に挿入し、前記ベース基板の第１面に前記鋲体の前記頭部を当接させる工程と、該頭部を覆うように弾性を有するラミネート材を前記ベース基板の第１面に貼付する工程と、前記ベース基板の第２面に、ペースト状のガラスフリットを塗布し、該ガラスフリットを前記貫通孔内に充填する工程と、前記ガラスフリットを焼成して硬化させる工程と、を有していることを特徴としている。【００１３】
本発明に係る圧電振動子の製造方法においては、ベース基板に貫通電極を形成する際に、鋲体の頭部を覆うようにラミネート材をベース基板に貼付した状態でガラスフリットを貫通孔内に充填する。したがって、鋲体とベース基板とがラミネート材で保持されているため、ガラスフリットを充填する際に、鋲体がベース基板から脱落するのを防止することができる。また、ラミネート材によりベース基板と鋲体とを隙間なく保持することができるため、ガラスフリットが漏洩するのを防止することができる。さらに、ガラスフリットを充填する際に、ベース基板と鋲体との接触面にかかる負荷をラミネート材で軽減させることができるため、ベース基板に亀裂が生じるのを防止することができる。つまり、キャビティ内の気密を確実に維持しつつ、貫通電極を形成することができるとともに、ガラスフリットの漏洩およびベース基板の亀裂の発生を防止でき、歩留まりを向上することができる。【００１４】
または、本発明に係る圧電振動子の製造方法は、前記圧電振動子を、ベース基板用ウエハとリッド基板用ウエハとを利用して製造する圧電振動子の製造方法において、前記リッド基板用ウエハに、両ウエハが重ね合わされたときに前記キャビティを形成するキャビティ用の凹部を形成する凹部形成工程と、前記ベース基板用ウエハに、前記鋲体を用いて、該ベース基板用ウエハを貫通する貫通電極を形成する貫通電極形成工程と、前記ベース基板用ウエハの第１面に、前記貫通電極に対して電気的に接続された引き回し電極を形成する引き回し電極形成工程と、前記圧電振動片を、前記引き回し電極を介して前記ベース基板用ウエハの第１面に接合するマウント工程と、前記ベース基板用ウエハと前記リッド基板用ウエハとを重ね合わせて、前記凹部と両ウエハとで囲まれる前記キャビティ内に圧電振動片を収納する重ね合わせ工程と、前記ベース基板用ウエハと前記リッド基板用ウエハとを接合し、前記圧電振動片を前記キャビティ内に封止する接合工程と、前記ベース基板用ウエハの第２面に、前記貫通電極に電気的に接続された外部電極を形成する外部電極形成工程と、接合された前記両ウエハを切断して、複数の圧電振動子に小片化する切断工程と、を備え、前記貫通電極形成工程が、前記ベース基板用ウエハに貫通電極を配置させるための貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、前記ベース基板用ウエハの貫通孔に、前記鋲体の芯材部を配置する鋲体配置工程と、前記鋲体の頭部を覆うように弾性を有するラミネート材を前記ベース基板用ウエハの第１面に貼付するラミネート材貼付工程と、前記貫通孔と前記鋲体の芯材部との間隙に、ペースト状のガラスフリットを充填するガラスフリット充填工程と、前記ガラスフリットを所定の温度で焼成して、前記貫通孔と前記ガラスフリットと前記鋲体の芯材部とを一体的に固定させる焼成工程と、前記鋲体の頭部および該頭部が配置された前記ベース基板用ウエハの第１面を研削・研磨するとともに、前記ベース基板用ウエハの第２面を研磨して、前記芯材部が露出するようにする研削・研磨工程と、を有していることを特徴としている。【００１５】
本発明に係る圧電振動子の製造方法においては、まずリッド基板用ウエハに、キャビティ用の凹部を複数形成する凹部形成工程を行う。これら凹部は、後に両ウエハを重ね合わせた際に、キャビティとなる凹部である。また、上記工程と同時或いは前後のタイミングで、ベース基板用ウエハに、鋲体およびペースト状のガラスフリットを利用して、貫通電極を複数形成する貫通電極形成工程を行う。この際、後に両ウエハを重ね合わせたときに、リッド基板用ウエハに形成した凹部内に収まるように貫通電極を複数形成する。【００１６】
この貫通電極形成工程について、詳細に説明すると、まずベース基板用ウエハにこのウエハを貫通する貫通孔を複数形成する貫通孔形成工程を行う。続いて、この貫通孔に、鋲体の芯材部を配置する鋲体配置工程を行う。このとき、ベース基板用ウエハの第1面側に鋲体の頭部が位置するようにして鋲体を配置する。次に、鋲体の頭部を覆うように、弾性を有するラミネート材をベース基板用ウエハの第１面に貼付するラミネート材貼付工程を行う。さらに、貫通孔と鋲体の芯材部との間隙に、ペースト状のガラスフリットを隙間なく充填するガラスフリット充填工程を行う。このときスキージなどを用いて貫通孔にガラスフリットを充填するため、ベース基板用ウエハの第1面と鋲体の頭部との当接箇所などに力がかかるが、ラミネート材がクッション材の役割をするため、ベース基板用ウエハに亀裂が生じるのを防止することができる。また、ベース基板用ウエハの第1面と鋲体の頭部との間はラミネート材により隙間なく保持されているため、ガラスフリットが漏洩するのを防止することができる。続いて、充填したガラスフリットを所定の温度で焼成して硬化させる焼成工程を行う。これにより、貫通孔の内面にガラスフリットが強固に固着した状態となる。そして、鋲体の頭部およびベース基板用ウエハの第１面を研削・研磨するとともに、ベース基板用ウエハの第２面を研磨して、芯材部が露出するようにする研削・研磨工程を行う。【００１７】
この研削・研磨工程を行うことで、貫通電極形成工程が終了する。なお、鋲体の芯材部により貫通電極の電気導通性が確保されている。【００１８】
次に、ベース基板用ウエハの第１面に導電性材料をパターニングして、各貫通電極に対してそれぞれ電気的に接続された引き回し電極を複数形成する引き回し電極形成工程を行う。この際、後に両ウエハを重ね合わせたときに、リッド基板用ウエハに形成した凹部内に収まるように引き回し電極を形成する。
特に貫通電極は、上述したように、ベース基板用ウエハの第１面に対してほぼ面一な状態となっている。そのため、ベース基板用ウエハの第１面にパターニングされた引き回し電極は、間に隙間等を発生させることなく貫通電極に対して密着した状態で接する。これにより、引き回し電極と貫通電極との導通性を確実なものにすることができる。【００１９】
次に、複数の圧電振動片を、それぞれ引き回し電極を介してベース基板用ウエハの第1面に接合するマウント工程を行う。これにより、接合された各圧電振動片は、引き回し電極を介して貫通電極に対して導通した状態となる。マウント終了後、ベース基板用ウエハとリッド基板用ウエハとを重ね合わせる重ね合わせ工程を行う。これにより、接合された複数の圧電振動片は、凹部と両ウエハとで囲まれるキャビティ内に収納された状態となる。【００２０】
次に、重ね合わせた両ウエハを接合する接合工程を行う。これにより、両ウエハが強固に密着するので、圧電振動片をキャビティ内に封止することができる。この際、ベース基板用ウエハに形成された貫通孔は、貫通電極によって塞がれているので、キャビティ内の気密が貫通孔を通じて損なわれることがない。特に、貫通電極を構成するガラスフリットは、貫通孔の内面に強固に密着しているため、キャビティ内の気密を確実に維持することができる。【００２１】
次に、ベース基板用ウエハの第２面に導電性材料をパターニングして、各貫通電極にそれぞれ電気的に接続された外部電極を複数形成する外部電極形成工程を行う。
この場合も引き回し電極の形成時と同様に、ベース基板用ウエハの第２面に対して貫通電極がほぼ面一な状態となっているため、パターニングされた外部電極は、間に隙間などを発生させることなく貫通電極に対して密着した状態で接する。これにより、外部電極と貫通電極との導通性を確実なものにすることができる。この工程により、外部電極を利用して、キャビティ内に封止された圧電振動片を作動させることができる。
最後に、接合されたベース基板用ウエハおよびリッド基板用ウエハを切断して、複数の圧電振動子に小片化する切断工程を行う。【００２２】
その結果、互いに接合されたベース基板とリッド基板との間に形成されたキャビティ内に圧電振動片が封止された２層構造式表面実装型の圧電振動子を一度に複数製造することができる。
特に、ベース基板に対してほぼ面一な状態で貫通電極を形成できるので、この貫通電極を、引き回し電極および外部電極に対して確実に密着させることができる。その結果、圧電振動片と外部電極との安定した導通性を確保することができ、作動性能の信頼性を向上して、高品質化を図ることができる。また、キャビティ内の気密に関しても確実に維持することができるので、この点においても高品質化を図ることができる。加えて、鋲体およびガラスフリットを利用した簡単な方法で貫通電極を形成できるとともに、ラミネート材を貼着する工程を追加するだけで歩留まりを向上することができる。つまり、工程の簡素化を図ることができる。【００２３】
また、本発明に係る圧電振動子の製造方法は、前記ラミネート材が、紙で形成されたテープ本体と、該テープ本体に塗布された熱可塑性粘着剤と、を備え、前記ガラスフリットを焼成して硬化させる工程の後に、前記ラミネート材を剥離する剥離工程を有していることを特徴としている。【００２４】
本発明に係る圧電振動子の製造方法においては、ラミネート材に塗布した粘着剤を熱可塑性粘着剤としたため、ガラスフリットを焼成して硬化させると同時に熱可塑性粘着剤の粘着力が低下する。したがって、ガラスフリットの焼成工程の後にラミネート材の剥離を行うと、容易にベース基板の第１面および鋲体の頭部から剥離させることができ、生産効率を向上することができる。また、ラミネート材を確実に剥離させることができる。【００２５】
また、本発明に係る圧電振動子の製造方法は、前記ラミネート材の厚さが、５０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴としている。【００２６】
本発明に係る圧電振動子の製造方法においては、ラミネート材の厚さを適切な範囲に設定することで、ラミネート材に適度なクッション性が得られ、ガラスフリットを貫通孔に充填する際に、ベース基板に亀裂が生じるのを防止することができる。なお、ラミネート材が薄すぎると適度なクッション性が得られないため、ベース基板に亀裂が生じる虞がある。逆に、ラミネート材が厚すぎるとクッション性が大きくなりすぎるため、ベース基板と鋲体との当接箇所に力がかかり、ベース基板に亀裂が生じる虞がある。【００２７】
また、本発明に係る発振器は、上述した製造方法により製造された圧電振動子が、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。
さらに、本発明に係る電子機器は、上述した製造方法により製造された圧電振動子が、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。
そして、本発明に係る電波時計は、上述した製造方法により製造された圧電振動子が、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。【００２８】
本発明に係る発振器、電子機器および電波時計においては、キャビティ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を備えているため、同様に作動の信頼性を高めて高品質化を図ることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係る圧電振動子の製造方法によれば、ベース基板に貫通電極を形成する際に、鋲体の頭部を覆うようにラミネート材をベース基板に貼付した状態でガラスフリットを貫通孔内に充填する。したがって、鋲体とベース基板とがラミネート材で保持されているため、ガラスフリットを充填する際に、鋲体がベース基板から脱落するのを防止することができる。また、ラミネート材によりベース基板と鋲体とを隙間なく保持することができるため、ガラスフリットが漏洩するのを防止することができる。さらに、ガラスフリットを充填する際に、ベース基板と鋲体との接触面にかかる負荷をラミネート材で軽減させることができるため、ベース基板に亀裂が生じるのを防止することができる。つまり、キャビティ内の気密を確実に維持しつつ、貫通電極を形成することができるとともに、ガラスフリットの漏洩およびベース基板の亀裂の発生を防止でき、歩留まりを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る圧電振動子の一実施形態を示す外観斜視図である。
【図２】図１に示す圧電振動子の内部構成図であって、リッド基板を取り外した状態で圧電振動片を上方から見た図である。
【図３】本発明の実施形態における圧電振動子の断面図（図２のＡ−Ａ線に沿う断面図）である。
【図４】図１に示す圧電振動子の分解斜視図である。
【図５】図１に示す圧電振動子を構成する圧電振動片の上面図である。
【図６】図５に示す圧電振動片の下面図である。
【図７】図５のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図８】図３に示す貫通電極を構成する筒体の斜視図である。
【図９】図１に示す圧電振動子を製造する際の流れを示すフローチャートである。
【図１０】図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、リッド基板の元となるリッド基板用ウエハに複数の凹部を形成した状態を示す図である。
【図１１】図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、ベース基板の元となるベース基板用ウエハに複数のスルーホールを形成した状態を示す図である。
【図１２】図１１に示す状態をベース基板用ウエハの断面から見た図である。
【図１３】本発明の実施形態における鋲体の斜視図である。
【図１４】図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図１２に示す状態の後、スルーホール内に鋲体を配置した状態を示す図である。
【図１５】図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図１４に示す状態の後、ラミネート材を貼付した状態を示す図である。
【図１６】図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図１５に示す状態の後、スルーホール内にガラスフリットを充填させた状態を示す図である。
【図１７】図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図１６に示す状態の後、余分なガラスフリットを除去する過程を示す図である。
【図１８】図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図１７に示す状態の後、ペーストを焼成して硬化させた状態を示す図である。
【図１９】図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図１８に示す状態の後、ラミネート材を剥離する過程を示す図である。
【図２０】図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図１９に示す状態の後、鋲体の頭部およびベース基板用ウエハの表面を研磨する過程を示す図である。
【図２１】図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、貫通電極形成工程が完了した状態を示す図である。
【図２２】図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図２１に示す状態の後、ベース基板用ウエハの上面に接合膜および引き回し電極をパターニングした状態を示す図である。
【図２３】図２２に示す状態のベース基板用ウエハの全体図である。
【図２４】図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、圧電振動片をキャビティ内に収容した状態でベース基板用ウエハとリッド基板用ウエハとが陽極接合されたウエハ体の分解斜視図である。
【図２５】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２６】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２７】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２８】従来の圧電振動子の内部構造図であって、リッド基板を取り外した状態で圧電振動片を上方から見た図である。
【図２９】図２８に示す圧電振動子の断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  圧電振動子
２  ベース基板
２ａ  上面（第１面）
２ｂ  下面（第２面）
３  リッド基板
３ａ  キャビティ用の凹部
４  圧電振動片
６ａ  ガラスフリット
７  芯材部
８  頭部
９  鋲体
３０  スルーホール（貫通孔）
３１  スルーホール（貫通孔）
３５  接合膜
３６  引き回し電極
３７  引き回し電極
３８  外部電極
３９  外部電極
４０  ベース基板用ウエハ
４０ａ  上面（第１面）
４０ｂ  下面（第２面）
５０  リッド基板用ウエハ
７０  ラミネート材
１００  発振器
１０１  発振器の集積回路
１１０  携帯情報機器（電子機器）
１１３  電子機器の計時部
１３０  電波時計
１３１  電波時計のフィルタ部
Ｃ  キャビティ
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
次に、本発明に係る実施形態を、図１〜図２７を参照して説明する。
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とリッド基板３とで２層に積層された箱状に形成されており、内部のキャビティＣ内に圧電振動片４が収納された表面実装型の圧電振動子である。なお、図４においては、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。【００３３】
図５〜図７に示すように、圧電振動片４は、水晶、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウムなど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と第２の励振電極１４とからなる励振電極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。
また、本実施形態の圧電振動片４は、一対の振動腕部１０，１１の両主面上に、該振動腕部１０，１１の長手方向に沿ってそれぞれ形成された溝部１８を備えている。この溝部１８は、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。【００３４】
第１の励振電極１３と第２の励振電極１４とからなる励振電極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り、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。【００３５】
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。そして圧電振動片４は、このマウント電極１６，１７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）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）やチタン（Ｔｉ）などの導電性膜の被膜により形成されたものである。【００３６】
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。なお、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。これら粗調膜２１ａ及び微調膜２１ｂを利用して周波数調整を行うことで、一対の振動腕部１０，１１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。【００３７】
このように構成された圧電振動片４は、図３、図４に示すように、金などのバンプＢを利用して、ベース基板２の上面２ａにバンプ接合されている。より具体的には、ベース基板２の上面２ａにパターニングされた後述する引き回し電極３６，３７上に形成された２つのバンプＢ上に、一対のマウント電極１６，１７がそれぞれ接触した状態でバンプ接合されている。これにより、圧電振動片４は、ベース基板２の上面２ａから浮いた状態で支持されるとともに、マウント電極１６，１７と引き回し電極３６，３７とがそれぞれ電気的に接続された状態となっている。【００３８】
上記リッド基板３は、ガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる透明の絶縁基板であり、図１、図３及び図４に示すように、略板状に形成されている。そして、ベース基板２が接合される接合面側には、圧電振動片４が収まる矩形状の凹部３ａが形成されている。
この凹部３ａは、両基板２，３が重ね合わされたときに、圧電振動片４を収容するキャビティＣとなるキャビティ用の凹部である。そして、リッド基板３は、この凹部３ａをベース基板２側に対向させた状態で該ベース基板２に対して陽極接合されている。【００３９】
上記ベース基板２は、リッド基板３と同様にガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる透明な絶縁基板であり、図１〜図４に示すように、リッド基板３に対して重ね合わせ可能な大きさで略板状に形成されている。
このベース基板２には、該ベース基板２を貫通する一対のスルーホール（貫通孔）３０，３１が形成されている。この際、一対のスルーホール３０，３１は、キャビティＣ内に収まるように形成されている。より詳しく説明すると、本実施形態のスルーホール３０，３１は、マウントされた圧電振動片４の基部１２側に対応した位置に一方のスルーホール３０が形成され、振動腕部１０，１１の先端側に対応した位置に他方のスルーホール３１が形成されている。また、本実施形態では、ベース基板２の下面２ｂから上面２ａに向かって漸次径が縮径した断面テーパ状のスルーホールを例に挙げて説明するが、この場合に限られず、ベース基板２を真っ直ぐに貫通するスルーホールでも構わない。いずれにしても、ベース基板２を貫通していればよい。【００４０】
そして、これら一対のスルーホール３０，３１には、該スルーホール３０，３１を埋めるように形成された一対の貫通電極３２，３３が形成されている。これら貫通電極３２，３３は、図３に示すように、焼成によってスルーホール３０，３１に対して一体的に固定された筒体６及び芯材部７によって形成されたものであり、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とともに、後述する外部電極３８，３９と引き回し電極３６，３７とを導通させる役割を担っている。【００４１】
図８に示すように、上記筒体６は、ペースト状のガラスフリット６ａが焼成されたものである。なお、図８はスルーホール内で焼成された筒体６のみを抜き出して図示したものである。筒体６は、両端が平坦で且つベース基板２と略同じ厚みの円筒状に形成されている。そして、筒体６の中心には、芯材部７が筒体６を貫通するように配されている。また、本実施形態ではスルーホール３０，３１の形状に合わせて、筒体６の外形が円錐状（断面テーパ状）となるように形成されている。そして、この筒体６は、図３に示すように、スルーホール３０，３１内に埋め込まれた状態で焼成されており、該スルーホール３０，３１に対して強固に固着されている。【００４２】
上記芯材部７は、金属材料により円柱状に形成された導電性の芯材であり、筒体６と同様に両端が平坦で且つベース基板２の厚みと略同じ厚さとなるように形成されている。なお、図３に示すように、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７は、ベース基板２の厚みと略同じ厚さとなるように形成されているが、製造過程では、芯材部７の長さは、例えば製造過程の当初のベース基板２の厚さよりも０．０２ｍｍだけ短い長さのものを採用している。そして、この芯材部７は、筒体６の中心孔６ｃに位置しており、筒体６の焼成によって該筒体６に対して強固に固着されている。
なお、貫通電極３２，３３は、導電性の芯材部７を通して電気導通性が確保されている。【００４３】
ベース基板２の上面２ａ側（リッド基板３が接合される接合面側）には、図１〜図４に示すように、例えばアルミニウムなどの導電性材料により、陽極接合用の接合膜３５と、一対の引き回し電極３６，３７とがパターニングされている。このうち接合膜３５は、リッド基板３に形成された凹部３ａの周囲を囲むようにベース基板２の周縁に沿って形成されている。【００４４】
また、一対の引き回し電極３６，３７は、一対の貫通電極３２，３３のうち、一方の貫通電極３２と圧電振動片４の一方のマウント電極１６とを電気的に接続するとともに、他方の貫通電極３３と圧電振動片４の他方のマウント電極１７とを電気的に接続するようにパターニングされている。
より詳しく説明すると、一方の引き回し電極３６は、圧電振動片４の基部１２の真下に位置するように一方の貫通電極３２の真上に形成されている。また、他方の引き回し電極３７は、一方の引き回し電極３６に隣接した位置から、振動腕部１０，１１に沿って該振動腕部１０，１１の先端側に引き回しされた後、他方の貫通電極３３の真上に位置するように形成されている。
そして、これら一対の引き回し電極３６，３７上にそれぞれバンプＢが形成されており、該バンプＢを利用して圧電振動片４がマウントされている。これにより、圧電振動片４の一方のマウント電極１６が、一方の引き回し電極３６を介して一方の貫通電極３２に導通し、他方のマウント電極１７が、他方の引き回し電極３７を介して他方の貫通電極３３に導通するようになっている。【００４５】
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、一対の貫通電極３２，３３に対してそれぞれ電気的に接続される外部電極３８，３９が形成されている。つまり、一方の外部電極３８は、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に電気的に接続されている。また、他方の外部電極３９は、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に電気的に接続されている。【００４６】
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。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などとして利用することができる。【００４７】
次に、上述した圧電振動子１を、図９に示すフローチャートを参照しながら、ベース基板用ウエハ４０とリッド基板用ウエハ５０とを利用して一度に複数製造する製造方法について以下に説明する。【００４８】
初めに、圧電振動片作製工程を行って図５〜図７に示す圧電振動片４を作製する（Ｓ１０）。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、その後ポリッシュなど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、ウエハに洗浄などの適切な処理を施した後、該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の外形形状で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。【００４９】
また、圧電振動片４を作製した後、共振周波数の粗調を行っておく。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、重量を変化させることで行う。なお、共振周波数をより高精度に調整する微調に関しては、マウント後に行う。これについては、後に説明する。【００５０】
次に、後にリッド基板３となるリッド基板用ウエハ５０を、陽極接合を行う直前の状態まで作製する第１のウエハ作製工程を行う（Ｓ２０）。まず、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、図１０に示すように、エッチングなどにより最表面の加工変質層を除去した円板状のリッド基板用ウエハ５０を形成する（Ｓ２１）。次いで、リッド基板用ウエハ５０の接合面に、プレス加工やエッチング加工などの方法により行列方向にキャビティ用の凹部３ａを複数形成する凹部形成工程を行う（Ｓ２２）。この時点で、第１のウエハ作製工程が終了する。【００５１】
次に、上記工程と同時或いは前後のタイミングで、後にベース基板２となるベース基板用ウエハ４０を、陽極接合を行う直前の状態まで作製する第２のウエハ作製工程を行う（Ｓ３０）。まず、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、エッチングなどにより最表面の加工変質層を除去した円板状のベース基板用ウエハ４０を形成する（Ｓ３１）。次いで、ベース基板用ウエハ４０に一対の貫通電極３２，３３を複数形成する貫通電極形成工程を行う（Ｓ３０Ａ）。ここで、この貫通電極形成工程３０Ａについて、詳細に説明する。【００５２】
まず、図１１に示すように、ベース基板用ウエハ４０を貫通する一対のスルーホール３０，３１を複数形成する貫通孔形成工程（Ｓ３２）を行う。なお、図１１に示す点線Ｍは、後に行う切断工程で切断する切断線を図示している。この工程を行う際、ベース基板用ウエハ４０の下面４０ｂ側から、例えばサンドブラスト法で行う。これにより、図１２に示すように、ベース基板用ウエハ４０の下面４０ｂから上面４０ａに向かって漸次径が縮径する断面テーパ状のスルーホール３０，３１を形成することができる。また、後に両ウエハ４０、５０を重ね合わせたときに、リッド基板用ウエハ５０に形成された凹部３ａ内に収まるように一対のスルーホール３０，３１を複数形成する。しかも、一方のスルーホール３０が圧電振動片４の基部１２側に位置し、他方のスルーホール３１が振動腕部１０，１１の先端側に位置するように形成する。【００５３】
続いて、これら複数のスルーホール３０，３１内に、鋲体９の芯材部７を配置する鋲体配置工程（Ｓ３３）を行う。この際、鋲体９として、図１３に示すように、平板状の頭部８と、該頭部８上から該頭部８の表面に略直交する方向に沿ってベース基板用ウエハ４０の厚さよりも０．０２ｍｍだけ短い長さで形成されるとともに、先端が平坦に形成された芯材部７と、を有する導電性の鋲体９を用いる。さらに、図１４に示すように、この鋲体９の頭部８がベース基板用ウエハ４０の上面４０ａに接触するまで、芯材部７を挿入する。ここで、芯材部７の軸方向とスルーホール３０，３１の軸方向とを略一致するように鋲体９を配置する必要がある。しかしながら、頭部８上に芯材部７が形成された鋲体９を利用するため、頭部８をベース基板用ウエハ４０の上面４０ａに接触させるまで押し込むだけの簡単な作業で、芯材部７の軸方向とスルーホール３０，３１の軸方向とを略一致させることができる。したがって、セット工程時における作業性を向上することができる。なお、頭部８を平板状に形成することで、後に行う焼成工程までの間に、ベース基板用ウエハ４０を机上などの平面上に載置したとしても、がたつきなどが生じることがなく安定する。この点においても、作業性の向上を図ることができる。【００５４】
次に、図１５に示すように、ベース基板用ウエハ４０の上面４０ａに、鋲体９の頭部８を覆うようにラミネート材７０を貼付するラミネート材貼付工程（Ｓ３４）を行う。ラミネート材７０はベース基板用ウエハ４０の上面４０ａの略全面に亘って貼付する。ここで使用するラミネート材７０は、例えば、紙製のテープ本体にアクリル系などの熱可塑性粘着剤が塗布されたものであり、厚さが５０μｍ以上２００μｍ以下のものである。このラミネート材７０により、ベース基板用ウエハ４０の上面４０ａと鋲体９の頭部８との間を隙間無く保持することができる。つまり、頭部８をベース基板用ウエハ４０の上面４０ａに当接させることで、ペースト状のガラスフリット６ａを確実にスルーホール３０，３１内に充填させることができる。【００５５】
次に、図１６に示すように、ベース基板用ウエハ４０の上面４０ａにラミネート材７０を貼付した状態で、スルーホール３０，３１内にガラス材料からなるペースト状のガラスフリット６ａを充填するガラスフリット充填工程を行う（Ｓ３５）。なお、ガラスフリット６ａをスルーホール３０，３１内に充填する際には、スルーホール３０，３１におけるベース基板用ウエハ４０の下面４０ｂ側からガラスフリット６ａを充填する。このとき、スルーホール３０，３１内に確実にガラスフリット６ａが充填されるように、ガラスフリット６ａを多めに塗布する。したがって、ベース基板用ウエハ４０の下面４０ｂにもガラスフリット６ａが塗布されている。この状態でガラスフリット６ａを焼成すると、後の研磨工程に要する時間が多くなるため、焼成前に余分なガラスフリット６ａを除去するガラスフリット除去工程を行う（Ｓ３６）。【００５６】
図１７に示すように、このガラスフリット除去工程では、例えば樹脂製のスキージ４５を用い、スキージ４５の先端４５ａをベース基板用ウエハ４０の表面に当接して、該表面に沿って移動させることによりスルーホール３０，３１からはみ出ているガラスフリット６ａを除去する。このようにすることで、図１８に示すように、簡易な作業で確実に余分なガラスフリット６ａを除去することができる。そして、本実施形態では鋲体９の芯材部７の長さをベース基板用ウエハ４０の厚さよりも０．０２ｍｍ短くしたため、スキージ４５がスルーホール３０，３１の上部を通過する際に、スキージ４５の先端４５ａと芯材部７の先端とが接触することがなくなり、芯材部７が傾いてしまうことを抑制することができる。【００５７】
続いて、スルーホール３０，３１に充填したガラスフリット６ａを所定の温度で焼成する焼成工程（Ｓ３７）を行う。これにより、スルーホール３０，３１と、該スルーホール３０，３１内に埋め込まれたガラスフリット６ａと、ガラスフリット６ａ内に配置された鋲体９と、が互いに固着し合う。この焼成を行う際に、頭部８ごと焼成するため、芯材部７の軸方向とスルーホール３０，３１の軸方向とを略一致させた状態にしたまま、両者を一体的に固定することができる。ガラスフリット６ａが焼成されると筒体６として固化する。また同時に、ラミネート材７０を貼付した状態で焼成を行うため、ラミネート材７０に塗布されている熱可塑性粘着剤の粘着力が低下する。【００５８】
続いて、図１９に示すように、ベース基板ウエハ４０の上面４０ａからラミネート材７０を剥離するラミネート材剥離工程（Ｓ３８）を行う。上記のように、Ｓ３７の焼成工程においてラミネート材７０に塗布された熱可塑性粘着剤の粘着力は低下しているため、容易にラミネート材７０を剥離することができる。【００５９】
続いて、図２０に示すように、鋲体９の頭部８を研磨して除去する研磨工程を行う（Ｓ３９）。これにより、筒体６及び芯材部７を位置決めさせる役割を果たしていた頭部８を除去することができ、芯材部７のみを筒体６の内部に取り残すことができる。
また、同時にベース基板用ウエハ４０の下面４０ｂを研磨して平坦面になるようにする。そして、芯材部７の先端が露出するまで研磨する。その結果、図２１に示すように、筒体６と芯材部７とが一体的に固定された一対の貫通電極３２，３３を複数得ることができる。【００６０】
上述したように、ベース基板用ウエハ４０の表面（上面４０ａおよび下面４０ｂ）と、筒体６および芯材部７の両端とは、略面一な状態となる。つまり、ベース基板用ウエハ４０の表面と貫通電極３２，３３の表面とを、略面一な状態とすることができる。なお、研磨工程を行った時点で、貫通電極形成工程Ｓ３０Ａが終了する。【００６１】
次に、ベース基板用ウエハ４０の上面４０ａに導電性材料をパターニングして、図２２、図２３に示すように、接合膜３５を形成する接合膜形成工程を行う（Ｓ４０）とともに、各一対の貫通電極３２，３３にそれぞれ電気的に接続された引き回し電極３６，３７を複数形成する引き回し電極形成工程を行う（Ｓ４１）。なお、図２２、図２３に示す点線Ｍは、後に行う切断工程で切断する切断線を図示している。
特に、貫通電極３２，３３は、上述したようにベース基板用ウエハ４０の上面４０ａに対して略面一な状態となっている。そのため、ベース基板用ウエハ４０の上面にパターニングされた引き回し電極３６，３７は、間に隙間などを発生させることなく貫通電極３２，３３に対して密着した状態で接する。これにより、一方の引き回し電極３６と一方の貫通電極３２との導通性、並びに、他方の引き回し電極３７と他方の貫通電極３３との導通性を確実なものにすることができる。この時点で第２のウエハ作製工程が終了する。【００６２】
ところで、図９では、接合膜形成工程（Ｓ４０）の後に、引き回し電極形成工程（Ｓ４１）を行う工程順序としているが、これとは逆に、引き回し電極形成工程（Ｓ４１）の後に、接合膜形成工程（Ｓ４０）を行っても構わないし、両工程を同時に行っても構わない。いずれの工程順序であっても、同一の作用効果を奏することができる。よって、必要に応じて適宜、工程順序を変更して構わない。【００６３】
次に、作製した複数の圧電振動片４を、それぞれ引き回し電極３６，３７を介してベース基板用ウエハ４０の上面４０ａに接合するマウント工程を行う（Ｓ５０）。まず、一対の引き回し電極３６，３７上にそれぞれ金などのバンプＢを形成する。そして、圧電振動片４の基部１２をバンプＢ上に載置した後、バンプＢを所定温度に加熱しながら圧電振動片４をバンプＢに押し付ける。これにより、圧電振動片４は、バンプＢに機械的に支持されるとともに、マウント電極１６，１７と引き回し電極３６，３７とが電気的に接続された状態となる。よって、この時点で圧電振動片４の一対の励振電極１５は、一対の貫通電極３２，３３に対してそれぞれ導通した状態となる。
特に、圧電振動片４は、バンプ接合されるため、ベース基板用ウエハ４０の上面４０ａから浮いた状態で支持される。【００６４】
圧電振動片４のマウントが終了した後、ベース基板用ウエハ４０に対してリッド基板用ウエハ５０を重ね合わせる重ね合わせ工程を行う（Ｓ６０）。具体的には、図示しない基準マークなどを指標としながら、両ウエハ４０、５０を正しい位置にアライメントする。これにより、マウントされた圧電振動片４が、ベース基板用ウエハ４０に形成された凹部３ａと両ウエハ４０、５０とで囲まれるキャビティＣ内に収容された状態となる。【００６５】
重ね合わせ工程後、重ね合わせた２枚のウエハ４０、５０を図示しない陽極接合装置に入れ、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接合工程を行う（Ｓ７０）。具体的には、接合膜３５とリッド基板用ウエハ５０との間に所定の電圧を印加する。すると、接合膜３５とリッド基板用ウエハ５０との界面に電気化学的な反応が生じ、両者がそれぞれ強固に密着して陽極接合される。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４０とリッド基板用ウエハ５０とが接合した図２４に示すウエハ体６０を得ることができる。なお、図２４においては、図面を見易くするために、ウエハ体６０を分解した状態を図示しており、ベース基板用ウエハ４０から接合膜３５の図示を省略している。なお、図２４に示す点線Ｍは、後に行う切断工程で切断する切断線を図示している。【００６６】
ところで、陽極接合を行う際、ベース基板用ウエハ４０に形成されたスルーホール３０，３１は、貫通電極３２，３３によって完全に塞がれているため、キャビティＣ内の気密がスルーホール３０，３１を通じて損なわれることがない。特に、焼成によって筒体６と芯材部７とが一定的に固定されているとともに、これらがスルーホール３０，３１に対して強固に固着されているため、キャビティＣ内の気密を確実に維持することができる。【００６７】
そして、上述した陽極接合が終了した後、ベース基板用ウエハ４０の下面４０ｂに導電性材料をパターニングして、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を複数形成する外部電極形成工程を行う（Ｓ８０）。この工程により、外部電極３８，３９を利用してキャビティＣ内に封止された圧電振動片４を作動させることができる。
特に、この工程を行う場合も引き回し電極３６，３７の形成時と同様に、ベース基板用ウエハ４０の下面４０ｂに対して貫通電極３２，３３が略面一な状態となっているため、パターニングされた外部電極３８，３９は、間に隙間などを発生させることなく貫通電極３２，３３に対して密着した状態で接する。これにより、外部電極３８，３９と貫通電極３２，３３との導通性を確実なものにすることができる。【００６８】
次に、ウエハ体６０の状態で、キャビティＣ内に封止された個々の圧電振動子１の周波数を微調整して所定の範囲内に収める微調工程を行う（Ｓ９０）。具体的に説明すると、ベース基板用ウエハ４０の下面４０ｂに形成された一対の外部電極３８，３９に電圧を印加して圧電振動片４を振動させる。そして、周波数を計測しながらリッド基板用ウエハ５０を通して外部からレーザ光を照射し、重り金属膜２１の微調膜２１ｂを蒸発させる。これにより、一対の振動腕部１０，１１の先端側の重量が変化するため、圧電振動片４の周波数を、公称周波数の所定範囲内に収まるように微調整することができる。【００６９】
周波数の微調が終了後、接合されたウエハ体６０を図２４に示す切断線Ｍに沿って切断して小片化する切断工程を行う（Ｓ１００）。その結果、互いに陽極接合されたベース基板２とリッド基板３との間に形成されたキャビティＣ内に圧電振動片４が封止された、図１に示す２層構造式表面実装型の圧電振動子１を一度に複数製造することができる。
なお、切断工程（Ｓ１００）を行って個々の圧電振動子１に小片化した後に、微調工程（Ｓ９０）を行う工程順序でも構わない。但し、上述したように、微調工程（Ｓ９０）を先に行うことで、ウエハ体６０の状態で微調を行うことができるため、複数の圧電振動子１をより効率良く微調することができる。よって、スループットの向上化を図ることができるため好ましい。【００７０】
その後、内部の電気特性検査を行う（Ｓ１１０）。即ち、圧電振動片４の共振周波数、共振抵抗値、ドライブレベル特性（共振周波数及び共振抵抗値の励振電力依存性）などを測定してチェックする。また、絶縁抵抗特性などを併せてチェックする。そして、最後に圧電振動子１の外観検査を行って、寸法や品質などを最終的にチェックする。これをもって圧電振動子１の製造が終了する。【００７１】
本実施形態によれば、ベース基板用ウエハ４０（ベース基板２）に貫通電極３２，３３を形成する際に、鋲体９の頭部８を覆うようにラミネート材７０をベース基板用ウエハ４０に貼付した状態でガラスフリット６ａをスルーホール３０，３１内に充填したため、鋲体９とベース基板用ウエハ４０とがラミネート材７０で保持され、ガラスフリット６ａを充填する際に、鋲体９がベース基板用ウエハ４０から脱落するのを防止することができる。また、ラミネート材７０によりベース基板用ウエハ４０と鋲体９とを隙間なく保持することができるため、ガラスフリット６ａが漏洩するのを防止することができる。さらに、ガラスフリット６ａを充填する際に、ベース基板用ウエハ４０と鋲体９との接触面にかかる負荷をラミネート材７０で吸収して軽減させることができるため、ベース基板用ウエハ４０に亀裂が生じるのを防止することができる。つまり、キャビティＣ内の気密を確実に維持しつつ、貫通電極３２，３３を形成することができるとともに、ガラスフリット６ａの漏洩およびベース基板用ウエハ４０の亀裂の発生を防止でき、歩留まりを向上することができる。【００７２】
また、ラミネート材７０が、紙で形成されたテープ本体と、該テープ本体に塗布された熱可塑性粘着剤と、を備え、ガラスフリット６ａを焼成して硬化させた工程の後に、ラミネート材７０を剥離するようにしたため、ガラスフリット６ａを焼成して硬化させると同時に熱可塑性粘着剤の粘着力を低下させることができる。したがって、ガラスフリット６ａの焼成工程の後にラミネート材７０の剥離を行うと、容易にベース基板用ウエハ４０の上面４０ａおよび鋲体９の頭部８から剥離させることができ、生産効率を向上することができる。また、ラミネート材７０を確実に剥離させることができる。【００７３】
また、ラミネート材７０の厚さを５０μｍ以上２００μｍ以下としたため、ラミネート材７０に適度なクッション性が得られ、ガラスフリット６ａをスルーホール３０，３１に充填する際に、ベース基板用ウエハ４０に亀裂が生じるのを防止することができる。なお、ラミネート材７０が薄すぎると適度なクッション性が得られないため、ベース基板用ウエハ４０に亀裂が生じる虞がある。逆に、ラミネート材７０が厚すぎるとクッション性が大きくなりすぎるため、ベース基板用ウエハ４０と鋲体９との当接箇所に負荷がかかり、ベース基板用ウエハ４０に亀裂が生じる虞がある。【００７４】
（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２５を参照しながら説明する。
本実施形態の発振器１００は、図２５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。【００７５】
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。【００７６】
上述したように、本実施形態の発振器１００によれば、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、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。【００７７】
（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２６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。【００７８】
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２６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。【００７９】
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など、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などとを備えている。【００８０】
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などが表示される。【００８１】
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、音声データなどの各種データを、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。【００８２】
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、これら番号キーなどを押下することにより、通話先の電話番号などが入力される。【００８３】
電圧検出部１１６は、電源部１１１によって制御部１１２など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。【００８４】
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。【００８５】
上述したように、本実施形態の携帯情報機器１１０によれば、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。【００８６】
（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２７を参照して説明する。
本実施形態の電波時計１３０は、図２７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。【００８７】
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。【００８８】
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。【００８９】
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。【００９０】
上述したように、本実施形態の電波時計１３０によれば、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。【００９１】
なお、本発明は上記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種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、スルーホール３０，３１の形状を断面テーパ状の円錐形状に形成したが、断面テーパ状ではなくストレート形状の円柱形状にしてもよい。
また、芯材部７の形状を円柱状で形成した場合の説明をしたが、角柱にしてもよい。この場合であっても、やはり同様の作用効果を奏することができる。【００９２】
また、上記実施形態において、芯材部７として、熱膨張係数がベース基板２（ベース基板用ウエハ４０）及び筒体６と略等しいものを用いることが好ましい。
この場合には、焼成を行う際に、ベース基板用ウエハ４０、筒体６及び芯材部７の３つが、それぞれ同じように熱膨張する。従って、熱膨張係数の違いによって、ベース基板用ウエハ４０や筒体６に過度に圧力を作用させてクラックなどを発生させたり、筒体６とスルーホール３０，３１との間、或いは、筒体６と芯材部７との間に隙間が開いてしまったりすることがない。そのため、より高品質な貫通電極を形成することができ、その結果、圧電振動子１のさらなる高品質化を図ることができる。【００９３】
また、上記実施形態では、圧電振動片４の一例として振動腕部１０，１１の両面に溝部１８が形成された溝付きの圧電振動片４を例に挙げて説明したが、溝部１８がないタイプの圧電振動片でも構わない。但し、溝部１８を形成することで、一対の励振電極１５に所定の電圧を印加させたときに、一対の励振電極１５間における電界効率を上げることができるため、振動損失をより抑えて振動特性をさらに向上することができる。つまり、ＣＩ値（Crystal Impedance）をさらに低くすることができ、圧電振動片４のさらなる高性能化を図ることができる。この点において、溝部１８を形成する方が好ましい。
また、上記実施形態では、音叉型の圧電振動片４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。【００９４】
また、上記実施形態では、ベース基板２とリッド基板３とを接合膜３５を介して陽極接合したが、陽極接合に限定されるものではない。但し、陽極接合することで、両基板２、３を強固に接合できるため好ましい。
また、上記実施形態では、圧電振動片４をバンプ接合したが、バンプ接合に限定されるものではない。例えば、導電性接着剤により圧電振動片４を接合しても構わない。但し、バンプ接合することで、圧電振動片４をベース基板２の上面から浮かすことができ、振動に必要な最低限の振動ギャップを自然と確保することができる。よって、バンプ接合することが好ましい。
また、上記実施形態では、芯材部７の長さをベース基板用ウエハ４０の厚さより０．０２ｍｍ短い長さで設定した場合の説明をしたが、長さは自在に設定可能であり、スキージ４５で余分なガラスペースト６ａを除去する際にスキージ４５と芯材部７とが接触しない構成であればよい。
さらに、本実施形態では研磨工程前の芯材部７の先端が平坦面で形成された鋲体９を用いて説明をしたが、先端は平坦面でなくてもよく、鋲体９をスルーホール３０，３１に配置したときに芯材部７の長さがベース基板用ウエハ４０の厚さよりも短ければよい。
そして、上記実施形態では、ラミネート材７０をベース基板用ウエハの上面４０ａを全て覆うような大きさのものを採用した場合で説明したが、ラミネート材７０で鋲体９の頭部８を覆うとともに、該頭部８とベース基板用ウエハ４０の上面４０ａとの間に隙間ができないように貼付することができればラミネート材７０の大きさは拘らない。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明に係る圧電振動子の製造方法は、接合された２枚の基板の間に形成されたキャビティ内に圧電振動片が封止された表面実装型（ＳＭＤ）の圧電振動子の製造方法に適用できる。
【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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【国際調査報告】
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