(57)【要約】【課題】パッケージ内の気密を良好に維持でき、耐環境性に優れた低コストなパッケージおよび圧電振動子の提供を課題とする。【解決手段】ガラス材料からなるベース基板２に、厚さ方向に貫通する貫通孔３３，３４を形成し、この貫通孔３３，３４を塞ぐように貫通電極１３，１４を設けた圧電振動子（パッケージ）において、貫通電極１３，１４は、貫通孔３３，３４の内周面３３ａ，３４ａに形成された多層積層膜４３と、貫通孔３３，３４を塞ぐように充填されたガラス部材４６とを備え、多層積層膜４３は、ベース基板２の内外を導通させる導電層４３ｂと、導電層４３ｂの貫通孔３３，３４の内周面３３ａ，３４ａ側に形成され、ベース基板２に密着可能な第１密着層４３ａと、導電層４３ｂのガラス部材４６側に形成され、ガラス部材４６に密着可能な第２密着層４３ｃと、を有することを特徴とする。【選択図】図５
2012074640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を封入するためのキャビティを形成可能な複数の基板を有し、
これら複数の基板のうち、ガラス材料からなる第１基板に、厚さ方向に貫通する貫通孔を形成し、この貫通孔を塞ぐように貫通電極を設けたパッケージにおいて、
前記貫通電極は、前記貫通孔の内周面に形成された多層金属膜と、前記貫通孔を塞ぐように充填されたガラス部材とを備え、
前記多層金属膜は、
前記第１基板の内外を導通させる導電層と、
前記導電層の前記貫通孔の内周面側に形成され、前記第１基板に密着可能な第１密着層と、
前記導電層の前記ガラス部材側に形成され、前記ガラス部材に密着可能な第２密着層とを有することを特徴とするパッケージ。
【請求項２】
前記第２の密着層は、標準電極電位が−１．７Ｖ以上０．８Ｖ未満の金属もしくは半金属からなることを特徴とする請求項１に記載のパッケージ。
【請求項３】
前記第１の密着層は、標準電極電位が−１．７Ｖ以上０Ｖ未満の金属もしくは半金属からなることを特徴とする請求項１または２に記載のパッケージ。
【請求項４】
前記導電層は、抵抗率が１×１０−８Ω・ｍ以上５×１０−７Ω・ｍ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のパッケージ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のパッケージであって、
前記第１基板の線膨張係数をαとし、
前記ガラス部材の線膨張係数をβとしたとき、
前記第１基板の線膨張係数α、および前記ガラス部材の線膨張係数βは、
β≦α±３ｐｐｍ
を満たすように設定されていることを特徴とするパッケージ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のパッケージであって、
前記ガラス部材の縁部と前記貫通孔の内周縁とが断面略弧状に接するように、前記ガラス部材の表面に凹部を形成したことを特徴とするパッケージ。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載のパッケージを用いた圧電振動子であって、
前記パッケージにおける前記キャビティの内部に、前記電子部品として圧電振動片が封入されていることを特徴とする圧電振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、パッケージおよび圧電振動子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、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、２層構造タイプの表面実装型のパッケージが知られている。
【０００３】
このタイプの圧電振動子は、ベース基板およびリッド基板が直接接合されることでパッケージ化された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電子部品が収納されている。このような２層構造タイプのパッケージの１つとして、ベース基板に形成された貫通電極により、キャビティの内側に封入された電子部品と、ベース基板の外側に形成された外部電極とを導通させたものが知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１の圧電振動子は、ガラスもしくはセラミックスからなる基板（ベース基板）に貫通孔を設け、貫通孔の内面および貫通孔の周囲上下面もしくはそのいずれかの部分に配線用金属を形成し、その貫通孔に合金を溶着して気密端子とすることにより貫通電極を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２８３９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、基板の材料となるガラスの線膨張係数は、貫通電極を形成する金属の線膨張係数と異なっており、一般にガラスの線膨張係数よりも金属の線膨張係数のほうが大きい。このため、例えばパッケージ実装時に温度が変化すると、ガラスと金属との線膨張係数の差により、貫通電極から基板に対して応力が発生する。特に、近年の電子機器の薄型化に伴い、基板の薄型化が要求されているため、貫通電極から基板に対して応力が発生すると、基板が歪んだり損傷したりして、貫通電極の気密性が損なわれるおそれがある。
【０００７】
また、一般に、金属は耐環境性の面でガラスに劣る。したがって、貫通孔に合金を溶着して貫通電極を形成した場合には、基板よりも先に貫通電極の合金が腐食し、貫通電極の気密性が損なわれるおそれがある。
さらに、例えば白金（Ｐｔ）等のように、ガラスの線膨張係数に近く、耐環境性に優れた金属を使用して貫通電極を形成することも考えられるが、一般にＰｔは高価であり、パッケージ自体が高価となる。
【０００８】
そこで本発明は、パッケージ内の気密を良好に維持でき、耐環境性に優れた低コストなパッケージおよび圧電振動子の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明のパッケージは、電子部品を封入するためのキャビティを形成可能な複数の基板を有し、これら複数の基板のうち、ガラス材料からなる第１基板に、厚さ方向に貫通する貫通孔を形成し、この貫通孔を塞ぐように貫通電極を設けたパッケージにおいて、前記貫通電極は、前記貫通孔の内周面に形成された多層積層膜と、前記貫通孔を塞ぐように充填されたガラス部材とを備え、前記多層積層膜は、前記第１基板の内外を導通させる導電層と、前記導電層の前記貫通孔の内周面側に形成され、前記第１基板に密着可能な第１密着層と、前記導電層の前記ガラス部材側に形成され、前記ガラス部材に密着可能な第２密着層とを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、貫通孔を塞ぐようにガラス部材を充填しているので、貫通電極の線膨張係数を第１基板の線膨張係数に近い値に設定することができる。これにより、温度変化によって貫通電極から第１基板に対して応力が発生するのを抑制し、第１基板の損傷を防止できるので、パッケージ内の気密を良好に維持できる。また、貫通孔の表面に多層積層膜を形成しており、多層積層膜は導電層、第１密着層、および第２密着層を有しているので、多層積層膜を介して、ガラス部材と貫通孔の内周面とを密着させつつ、貫通電極の良好な導通を確保できる。これにより、パッケージ内の気密を良好に維持することができる。
また、貫通孔にガラス部材を充填しているので、貫通孔に金属を充填している場合と比較して、耐環境性に優れた低コストなパッケージを提供することができる。
【００１１】
また、前記第２の密着層は、標準電極電位が−１．７Ｖ以上０．８Ｖ未満の金属もしくは半金属からなることが望ましい。
本発明によれば、第２の密着層は標準電極電位が−１．７Ｖ以上０．８Ｖ未満の金属もしくは半金属で形成され、一例として、チタン（Ｔｉ）やクロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等の材料が選択される。したがって、第２の密着層は、ガラスとの密着性に優れた成膜し易い元素を主成分として形成されるので、パッケージ内の気密を良好に維持することができる。なお、表面酸化が進みにくい点、洗浄し易い点、もしくはガラス部材を熱処理した際に導電層との拡散が小さい点から、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）およびアルミニウム（Ａｌ）で第２の密着層を形成するのが特に好ましい。
【００１２】
また、前記第１の密着層は、標準電極電位が−１．７Ｖ以上０Ｖ未満の金属もしくは半金属からなることが望ましい。
本発明によれば、前記第１の密着層は、標準電極電位が−１．７Ｖ以上０Ｖ未満の金属もしくは半金属で形成され、一例として、チタン（Ｔｉ）やクロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）等の材料が選択される。したがって、第１の密着層は、ガラスとの密着性に優れた成膜し易い元素を主成分として形成されるので、第１基板から多層積層膜が剥離するのを防止し、パッケージ内の気密を良好に維持することができる。なお、ガラス部材を熱処理した際に導電層との拡散が小さい点、もしくは第１基板との密着性が特に良好な点から、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）およびアルミニウム（Ａｌ）で第１の密着層を形成するのが特に好ましい。
【００１３】
また、前記導電層は、抵抗率が１×１０−８Ω・ｍ以上５×１０−７Ω・ｍ以下であることが望ましい。
本発明の導電層は、一例として、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）等の導電率の高い元素を主成分として形成される。したがって、貫通電極の良好な導通を確保できる。なお、特に抵抗率が低く、薄膜であっても良好な導電を確保できる点から、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）およびアルミニウム（Ａｌ）を主成分として導電層を形成するのが特に好ましい。
【００１４】
また、前記第１基板の線膨張係数をαとし、前記ガラス部材の線膨張係数をβとしたとき、前記第１基板の線膨張係数α、および前記ガラス部材の線膨張係数βは、
β＝α±３ｐｐｍ
を満たすように設定されていることが望ましい。
本発明によれば、貫通電極の線膨張係数を第１基板の線膨張係数と略同一とすることにより、温度変化によって貫通電極から第１基板に対して応力が発生するのを抑制し、第１基板の損傷を防止できる。したがって、パッケージ内の気密を良好に維持できる。
【００１５】
また、前記ガラス部材の縁部と前記貫通孔の内周縁とが断面略弧状に接するように、前記ガラス部材の表面に凹部を形成することが望ましい。
本発明によれば、多層積層膜の表面に、貫通電極を形成するガラス部材がなじみ、このガラス部材と多層積層膜とを確実に密着させることができる。これにより、ガラス部材の剥離を防止し、パッケージ内の気密を良好に維持することができる。また、凹部のうち、貫通孔の内周縁と接する縁部は薄く形成されるので、簡単に貫通電極を露出させることができる。したがって、電子部品と貫通電極とを容易に接続することができる。
【００１６】
本発明のパッケージを用いた圧電振動子は、前記パッケージにおける前記キャビティの内部に、前記電子部品として圧電振動片が封入されていることを特徴とする。
本発明によれば、パッケージ内の気密を良好に維持でき、耐環境性に優れた低コストな圧電振動子を提供することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、貫通孔を塞ぐようにガラス部材を充填しているので、貫通電極の線膨張係数を第１基板の線膨張係数に近い値に設定することができる。これにより、温度変化によって貫通電極から第１基板に対して応力が発生するのを抑制し、パッケージの損傷を防止できるので、パッケージ内の気密を良好に維持できる。また、貫通孔の表面に多層積層膜を形成しており、多層積層膜は導電層、第１密着層、および第２密着層を有しているので、多層積層膜を介して、ガラス部材と貫通孔の表面とを密着させつつ、貫通電極の良好な導通を確保できる。これにより、パッケージ内の気密を良好に維持することができる。
また、貫通孔にガラス部材を充填しているので、貫通孔に金属を充填している場合と比較して、耐環境性に優れた低コストなパッケージを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】圧電振動子の外観斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】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の平面図である。
【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のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、貫通電極の拡大図である。
【図６】横軸を線膨張係数差とし、縦軸を線膨張係数差により発生する応力としたときの実験データである。
【図７】圧電振動子の製造方法のフローチャートである。
【図８】リッド基板用ウエハに複数のキャビティを形成した状態を示す図である。
【図９】ベース基板用ウエハの上面に接合膜及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１０】図９の部分拡大図である。
【図１１】ウエハ体の分解斜視図である。
【図１２】貫通電極形成工程の説明図であり、図１２（ａ）はガラス部材充填工程の説明図であり、図１２（ｂ）は焼成工程の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態に係る圧電振動子および圧電振動片を、図面を参照して説明する。図１から図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およびリッド基板３が接合膜２３を介して陽極接合され、キャビティ１６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。
【００２０】
（圧電振動片）
圧電振動片４は、水晶の圧電材料から形成されたＡＴカット型の振動片であり、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、平面視略矩形で厚さが均一の板状に加工された水晶板１７と、水晶板１７の両面に対向する位置で配置された一対の励振電極５，６と、励振電極５，６に電気的に接続された引き出し電極１９，２０と、引き出し電極１９，２０に電気的に接続されたマウント電極７，８と、を有している。
【００２１】
励振電極５，６、引き出し電極１９，２０、マウント電極７，８および側面電極１５は、例えば、金（Ａｕ）の被膜で形成されている。なお、これらの膜は、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あるいはこれら導電性膜のいくつかを組み合わせた積層膜により形成されていてもよい。
【００２２】
このように構成された圧電振動片４は、金等からなるバンプ１１，１２を利用して、ベース基板２の上面Ｕにフリップチップボンディングにより接合されている。具体的には、ベース基板２の上面Ｕにパターニングされた後述する引き回し電極９，１０上にバンプ１１，１２が形成され、そのバンプ１１，１２上に、一対のマウント電極７，８がそれぞれ接触した状態でフリップチップボンディングにより接合されている。これにより、圧電振動片４は、ベース基板２の上面Ｕからバンプ１１，１２の厚さ分、浮いた状態で支持されるとともに、マウント電極７，８と引き回し電極９，１０とがそれぞれ電気的に接続された状態となっている。
【００２３】
（圧電振動子）
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１６が形成されている。そして、リッド基板３はこのキャビティ１６をベース基板２側に対向させた状態でベース基板２に対して陽極接合されている。
【００２４】
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、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Ｕには、Ａｌやシリコン（Ｓｉ）等の導電性材料により、陽極接合用の接合膜２３がパターニングされている。接合膜２３は、リッド基板３に形成されたキャビティ１６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。
【００２５】
また、ベース基板２の上面Ｕには、一対の引き回し電極９，１０がパターニングされている。一対の引き回し電極９，１０は、後述する貫通電極１３，１４のうち、一方の貫通電極１３と圧電振動片４の一方のマウント電極７とを電気的に接続するとともに、他方の貫通電極１４と圧電振動片４の他方のマウント電極８とを電気的に接続するようにパターニングされている。具体的には、一方の引き回し電極９は、圧電振動片４のマウント電極７，８側に位置するように一方の貫通電極１３の真上に形成されている。また、他方の引き回し電極１０は、一方の引き回し電極９に隣接した位置から圧電振動片４に沿って、ベース基板２上の貫通電極１３と対向する側に引き回しされた後、他方の貫通電極１４の真上に位置するように形成されている。
【００２６】
そして、これら一対の引き回し電極９，１０上にそれぞれバンプ１１，１２が形成されており、バンプ１１，１２を利用して圧電振動片４のマウント電極７，８がフリップチップボンディングにより実装される。これにより、圧電振動片４の一方のマウント電極７が、一方の引き回し電極９を介して一方の貫通電極１３に導通し、他方のマウント電極８が、他方の引き回し電極１０を介して他方の貫通電極１４に導通するようになっている。
【００２７】
（貫通電極）
ベース基板２には、一対の貫通電極１３，１４が形成されている。貫通電極１３，１４は、圧電振動子１を形成したときにキャビティ１６内に収まるように形成される。より詳しく説明すると、一方の貫通電極１３は、マウントされた圧電振動片４のマウント電極７，８側（図２の左側）に位置するように形成されている。また、他方の貫通電極１４は、圧電振動片４のマウント電極７，８側と反対側（図２の右側）に位置するように形成されている。なお、以下には貫通電極１３を例にして説明するが、貫通電極１４についても同様である。
【００２８】
図５は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、貫通電極１３（１４）の拡大図である。
貫通電極１３は、貫通孔３３の内周面３３ａに多層積層膜４３を成膜し、貫通孔３３に成膜された多層積層膜４３の内側にガラス部材４６を充填することにより形成される。
貫通孔３３は、略円錐台形状に形成されており、ベース基板２の上面Ｕ側からベース基板２の下面Ｌ側にかけて、内形が次第に小さくなるように形成されている。なお、貫通孔３３の内周面３３ａのテーパ角度は、内周面３３ａに多層積層膜４３を成膜できるような角度に設定される。具体的には、貫通孔３３の内周面３３ａとベース基板２の下面Ｌとの間の角度が、例えば８５度程度に設定される。
【００２９】
多層積層膜４３は、ベース基板２の内外を導通させる導電層４３ｂと、貫通孔３３の内周面３３ａに形成され、ベース基板２に密着可能な第１密着層４３ａと、ガラス部材４６に密着可能な第２密着層４３ｃとを有している。多層積層膜４３の各層は、第１密着層４３ａ、導電層４３ｂ、第２密着層４３ｃの順番で形成される。
【００３０】
多層積層膜４３は、膜厚が最大で１０μｍ程度である。各層の膜厚に関し、第１密着層４３ａが例えば３ｎｍ以上５００ｎｍ以下、導電層４３ｂが例えば５０ｎｍ以上１０μｍ以下、第２密着層４３ｃが例えば１０ｎｍ以上５μｍ以下に成膜される。
【００３１】
第１の密着層４３ａは、標準電極電位が−１．７Ｖ以上０Ｖ未満の金属もしくは半金属からなり、第１密着層４３ａは、スパッタリングやＣＶＤ等の成膜方法により形成される。第１密着層４３ａを形成する材料としては、成膜し易く、ベース基板２の材料であるガラス材料に対して良好な密着性を有する材料が選択される。一例としては、チタン（Ｔｉ）やクロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）等の材料が選択される。なお、ガラス部材４６を熱処理した際に導電層４３ｂとの拡散が小さい点、もしくはベース基板２との密着性が特に良好な点から、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）およびアルミニウム（Ａｌ）で第１の密着層４３ａを形成するのが特に好ましい。
【００３２】
導電層４３ｂは、抵抗率が１×１０−８Ω・ｍ以上５×１０−７Ω・ｍ以下の材料からなり、第１密着層４３ａを成膜した後に、第１密着層４３ａに重ねてスパッタリングやＣＶＤ等の成膜方法により形成される。導電層４３ｂを形成する材料としては、第１密着層４３ａおよび第２密着層４３ｃに対して良好な密着性を有するとともに、電極として導電性に優れた材料が選択される。一例としては、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）等の材料が選択される。なお、特に抵抗率が低く、薄膜であっても良好な導電を確保できる点から、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）およびアルミニウム（Ａｌ）を主成分として導電層４３ｂを形成するのが特に好ましい。
【００３３】
第２密着層４３ｃは、標準電極電位が−１．７Ｖ以上０．８Ｖ未満の金属もしくは半金属からなり、第１密着層４３ａ、および導電層４３ｂを成膜した後に、導電層４３ｂに重ねてスパッタリングやＣＶＤ等の成膜方法により形成される。第２密着層４３ｃを形成する材料としては、成膜し易く、導電層４３ｂに対して良好な密着性を有するとともに、電極として導電性に優れ、表面に酸化被膜を形成しやすい材料が選択される。なお、酸化被膜は、貫通孔３３内に充填されるガラス部材４６との密着性を高める機能を有する。一例としては、チタン（Ｔｉ）やクロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等の材料が選択される。なお、表面酸化が進みにくい点、洗浄し易い点、もしくはガラス部材４６を熱処理した際に導電層４３ｂとの拡散が小さい点から、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）およびアルミニウム（Ａｌ）で第２の密着層４３ｃを形成するのが特に好ましい。
【００３４】
貫通孔３３内には、ガラス部材４６が充填されている。ガラス部材４６は、例えばペースト状のガラスフリットが焼成されたものである。なお、ガラスフリットは、主に粉末状のガラス粒子と、有機溶剤と、バインダとなるエチルセルロースとで構成される、ペースト状の部材である。焼成によりガラス粒子が溶融することでガラス部材４６が形成される。ガラス部材４６の材料としては、ベース基板２と同じ材料（本実施形態ではソーダ石灰ガラス）を採用するのが望ましい。
【００３５】
ここで、ベース基板２の線膨張係数をαとし、ガラス部材４６の線膨張係数をβとしたとき、
β≦α±３ｐｐｍ・・・（１）
を満たすように設定されていることが望ましい。
図６は、横軸をベース基板２の線膨張係数αとガラス部材４６の線膨張係数βとの線膨張係数差（ｐｐｍ）とし、縦軸を線膨張係数差により発生する応力（Ｍｐａ）としたときの実験データである。
【００３６】
実験データに示すように、ベース基板２の線膨張係数αとガラス部材４６の線膨張係数βとの線膨張係数差が±３ｐｐｍ以下のとき、すなわち（１）式を満足するとき、ベース基板２とガラス部材４６との間に発生する応力は５０ＭＰａ以下となる。一般に、ガラス破壊強度は５０ＭＰａよりも大きい値であるため、（１）式を満足する限り、ベース基板２とガラス部材４６との間に発生する応力は、ガラス破壊強度以下となる。したがって、線膨張係数差により発生する応力により、ベース基板２およびガラス部材４６が破壊されることはない。
【００３７】
また、貫通電極１３に充填されたガラス部材４６の表面に凹部３０，３１（上面Ｕ側の凹部３０および下面Ｌ側の凹部３１）を形成している。中心軸Ｏを含む凹部３０，３１の縁部３０ａ，３１ａの断面形状は、略弧状に形成されている。具体的には、上面Ｕ側の凹部３０の縁部３０ａは、貫通孔３３の上面Ｕ側の内周縁３３ｂに接するように形成されている。また、下面Ｌ側の凹部３１の縁部３１ａは、貫通孔３３の下面Ｌ側の内周縁３３ｃに接するように形成されている。
【００３８】
ベース基板２の下面Ｌには、一対の貫通電極１３，１４に対してそれぞれ電気的に接続される外部電極２１，２２が形成されている。外部電極２１，２２は、貫通電極１３，１４の中心軸Ｏ方向における多層積層膜４３の端面を覆うように形成される。つまり、一方の外部電極２１は、一方の貫通電極１３および一方の引き回し電極９を介して、圧電振動片４の第１の励振電極５に電気的に接続されている。また、他方の外部電極２２は、他方の貫通電極１４および他方の引き回し電極１０を介して、圧電振動片４の第２の励振電極６に電気的に接続されている。
【００３９】
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２１，２２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５および第２の励振電極６からなる励振電極に電流を流すことができ、所定の周波数で振動させることができる。そして、振動を利用して、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。
【００４０】
（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を、フローチャートを参照しながら説明する。
図７は、圧電振動子の製造方法のフローチャートである。
図８は、リッド基板用ウエハに複数のキャビティ１６を形成した状態を示す図である。
図９は、ベース基板用ウエハの上面に接合膜及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１０は、図９の部分拡大図である。
図１１は、ウエハ体７０の分解斜視図である。
ここで、図９から図１１に示す点線は、後に行う切断工程で切断する切断線Ｍを図示している。
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Ｓ１０と、リッド基板用ウエハ作製工程Ｓ２０と、ベース基板用ウエハ作製工程Ｓ３０と、組立工程（Ｓ５０以降）を有している。そのうち、圧電振動片作製工程Ｓ１０、リッド基板用ウエハ作製工程Ｓ２０およびベース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。
【００４１】
（圧電振動片作製工程Ｓ１０）
圧電振動片作製工程Ｓ１０では、図２から図４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、ポリッシュなどの鏡面研磨加工を行って、一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、金属膜の成膜及びパターニングを行って、励振電極５，６、引き出し電極１９，２０、マウント電極７，８および側面電極１５を形成する。これにより、複数の圧電振動片４を作製する。
【００４２】
（リッド基板用ウエハ作製工程Ｓ２０）
リッド基板用ウエハ作製工程Ｓ２０では、図８に示すように、後にリッド基板となるリッド基板用ウエハ５０を作製する。まず、ソーダ石灰ガラスからなる円板状のリッド基板用ウエハ５０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する（Ｓ２１）。次いで、キャビティ形成工程Ｓ２２では、リッド基板用ウエハ５０におけるベース基板用ウエハ４０との接合面に、キャビティ１６を複数形成する。キャビティ１６の形成は、加熱プレス成型やエッチング加工等によって行う。
【００４３】
（ベース基板用ウエハ作製工程Ｓ３０）
ベース基板用ウエハ作製工程Ｓ３０では、図９に示すように、後にベース基板となるベース基板用ウエハ４０を作製する。まず、ソーダ石灰ガラスからなる円板状のベース基板用ウエハ４０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する（Ｓ３１）。
【００４４】
（貫通電極形成工程Ｓ３０Ａ）
次いで、ベース基板用ウエハ４０に、一対の貫通電極１３，１４を形成する貫通電極形成工程Ｓ３０Ａを行う。以下に、この貫通電極形成工程Ｓ３０Ａについて、詳細に説明する。以下には貫通電極１３の形成工程を例にして説明するが、貫通電極１４の形成工程についても同様である。
【００４５】
図１２は貫通電極形成工程Ｓ３０Ａの説明図であり、図１２（ａ）はガラス部材充填工程Ｓ３４の説明図であり、図１２（ｂ）は焼成工程Ｓ３５の説明図である。
貫通電極形成工程Ｓ３０Ａは、ベース基板用ウエハ４０に貫通孔３３を形成する貫通孔形成工程Ｓ３２と、貫通孔３３の内周面３３ａに多層積層膜４３を形成する多層積層膜形成工程Ｓ３３と、貫通孔３３内にガラス部材４６を充填するガラス部材充填工程Ｓ３４と、ガラス部材４６を焼成して硬化させる焼成工程Ｓ３５を有している。さらに、ベース基板用ウエハを研磨して多層積層膜４３を露出させる研磨工程Ｓ３６を有している。
【００４６】
（貫通孔形成工程Ｓ３２）
貫通孔形成工程Ｓ３２では、ベース基板用ウエハ４０に、後の貫通電極１３を構成する貫通孔３３を形成する。本実施形態では、図１２に示すように、ベース基板用ウエハ４０の上面Ｕから下面Ｌにかけて、開口部の外形が小さくなるようにプレス加工で貫通孔３３を成型する。具体的な貫通孔形成工程Ｓ３２としては、プレス型を加熱しながらベース基板用ウエハ４０の上面Ｕに押圧する。これにより、ベース基板用ウエハ４０に、断面略テーパ状の貫通孔３３が形成される。なお、上述のホットプレスの他、サンドブラストやエッチング等により貫通孔３３を形成してもよい。
【００４７】
（多層積層膜形成工程Ｓ３３）
多層積層膜形成工程Ｓ３３では、ベース基板用ウエハ４０に形成された貫通孔３３の内周面３３ａに、第１密着層４３ａ、導電層４３ｂ、第２密着層４３ｃの順に各膜を成膜し、３層の多層積層膜４３を形成している。まず、ベース基板用ウエハ４０の上面Ｕから、例えばスパッタリングにより、貫通孔３３に向かってクロム（Ｃｒ）等の材料を塗布し、第１密着層４３ａを形成する。続いて、ベース基板用ウエハ４０の上面Ｕから同様に、金（Ａｕ）等の材料を塗布し、導電層４３ｂを形成する。最後に、ベース基板用ウエハ４０の上面Ｕから同様に、銅（Ｃｕ）等の材料を塗布し、第２密着層４３ｃを形成する。
【００４８】
（ガラス部材充填工程Ｓ３４）
続いて、貫通孔３３内にガラス部材４６を充填するガラス部材充填工程Ｓ３４を行う。具体的には、図１２（ａ）に示すように、ガラス基板用ウエハ４０の上面Ｕでスキージ８０を走査し、ガラス部材４６の粒子と、有機溶剤と、バインダとで構成されたガラスフリット４６ａを貫通孔３３内に充填している。なお、ガラス基板用ウエハ４０の下面Ｌには、不図示のフィルムが貼り付けられており、ガラスフリット４６ａがガラス基板用ウエハ４０の下面Ｌから漏洩するのを防止している。ガラスフリット４６ａを充填した直後は、図１２（ａ）に示すように、ガラス基板用ウエハ４０の上面Ｕと、充填されたガラスフリット４６ａとは、略面一の状態となる。
【００４９】
（焼成工程Ｓ３５）
次に、貫通孔３３内に充填したガラスフリット４６ａを焼成して硬化させる焼成工程Ｓ３５を行う。例えば、貫通孔３３内にガラスフリット４６ａが充填された状態で、ベース基板用ウエハ４０を焼成炉に搬送する。そして、焼成炉内を６００℃程度の温度雰囲気下とし、貫通孔３３内のガラスフリット４６ａを焼成する。
【００５０】
このとき、貫通孔３３内に充填されたガラスフリット４６ａは外側から内側に向かって温度が上昇し、外側から内部に向かって焼成が進行していく。そして、図１２（ｂ）に示すとおり、焼成によりガラスフリット４６ａに含有される有機溶剤が蒸発してガラスフリット４６ａの体積が減少すると、ガラスフリット４６ａの縁部が貫通孔３３の内周縁３３ｂ，３３ｃになじみつつ、貫通孔３３の表面に凹部３０，３１が形成される。焼成工程Ｓ３５により、ガラスフリット４６ａが焼成されてガラス部材４６となって、ベース基板用ウエハ４０と一体化して貫通孔３３を封止している。なお、本工程でガラスフリット４６ａの縁部が、貫通孔３３の内周縁３３ｂ，３３ｃになじまない場合には、ガラスフリット４６ａの密着性が悪いと判断し、その後の組立工程で用いないようにしている。
【００５１】
（研磨工程Ｓ３６）
続いて、ベース基板用ウエハ４０の上面Ｕと下面Ｌとを研磨する研磨工程Ｓ３６を行う。上面Ｕおよび下面Ｌを研磨することにより、多層積層膜４３が上面Ｕおよび下面Ｌに確実に露出する。露出した多層積層膜４３が、貫通電極１３，１４の導通路を形成する。研磨工程Ｓ３６を行った時点で、貫通電極形成工程Ｓ３０Ａが終了する。
【００５２】
（接合膜形成工程Ｓ３７、引き回し電極形成工程Ｓ３８）
次に、ベース基板用ウエハ４０の上面Ｕに導電性材料をパターニングして、接合膜２３（図１０参照）を形成する接合膜形成工程Ｓ３７を行う。また、貫通電極１３，１４にそれぞれ電気的に接続された引き回し電極９，１０（図１０参照）を複数形成する引き回し電極形成工程Ｓ３８を行う。そして、引き回し電極９，１０上に、それぞれ金等からなるバンプ１１，１２（図４参照）を形成する。なお、図９から図１１では、図面の見易さのためバンプの図示を省略している。
【００５３】
（外部電極形成工程Ｓ４０）
次に、ベース基板用ウエハ４０の下面Ｌに導電性材料をパターニングして、一対の貫通電極１３，１４にそれぞれ電気的に接続された一対の外部電極２１，２２（図１参照）を形成する外部電極形成工程Ｓ４０を行う。この工程により、圧電振動片４は、貫通電極１３，１４の多層積層膜４３を介して、外部電極２１，２２と導通する。
外部電極２１，２２を形成した時点でベース基板用ウエハ作製工程Ｓ３０が終了する。
【００５４】
（マウント工程Ｓ５０以降の圧電振動子組立工程）
次に、ベース基板用ウエハ４０の引き回し電極９，１０上に、バンプ１１，１２を介して圧電振動片４を接合するマウント工程Ｓ５０を行う。具体的には、圧電振動片４をフリップチップボンダの接合ヘッド（不図示）でピックし、バンプ１１，１２を所定温度に加熱しながら接合ヘッドを振動させ、圧電振動片４をバンプ１１，１２に押し付ける。これにより、圧電振動片４の水晶板１７がベース基板用ウエハ４０の上面Ｕから浮いた状態で、マウント電極７，８がバンプ１１，１２にフリップチップボンディングされる。
【００５５】
圧電振動片４の実装が終了した後、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Ｓ６０を行う。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、ベース基板用ウエハ４０に実装された圧電振動片４が、リッド基板用ウエハ５０のキャビティ１６とベース基板用ウエハ４０とに収容された状態となる。
【００５６】
重ね合わせ工程Ｓ６０の後、重ね合わせた両ウエハ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Ｓ７０を行う。具体的には、接合膜２３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２３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。
【００５７】
次に、接合されたウエハ体７０を切断線Ｍ（図１１参照）に沿って切断して小片化する切断工程Ｓ８０を行う。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１６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。
【００５８】
その後、内部の電気特性検査Ｓ９０を行う。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、圧電振動子１の外観検査を行って、寸法や品質などをチェックする。全てのチェックが完了した時点で、圧電振動子１の製造が終了する。
【００５９】
（実施形態の変形例、座繰り孔を形成する貫通電極形成工程）
以下に実施形態の変形例について述べる。
上述の実施形態の貫通電極形成工程Ｓ３０Ａでは、貫通孔形成工程Ｓ３２で貫通孔３３を形成し、貫通孔３３の内周面３３ａに多層積層膜４３を成膜していた。しかし、本変形例では、ベース基板用ウエハ４０に有底の孔（以下「座繰り孔」という。）を形成し、座繰り孔の内周面に多層積層膜を成膜する点で異なっている。なお、実施形態と同様の部分については、詳細な説明を省略している。
【００６０】
変形例の貫通電極は、以下の手順で形成される。
まず、ベース基板用ウエハ４０に、後の貫通電極１３となる有底の座繰り孔を形成する。座繰り孔は、実施形態と同様に、ホットプレスやサンドブラスト、エッチング等により形成される。次に、ベース基板用ウエハ４０に形成された座繰り孔の内周面に、第１密着層４３ａ、導電層４３ｂ、第２密着層４３ｃの順に各積層膜を成膜する。このとき、座繰り孔の底部にも多層積層膜４３が成膜される。続いて、実施形態と同様に、座繰り孔内にガラスフリットを充填し、焼成等を行って固着させる。最後に、ベース基板用ウエハ４０の上面および下面を研磨し、座繰り孔の底部を除去すると共に、ベース基板用ウエハ４０の上面および下面に多層積層膜４３を露出させる。以上により、ベース基板用ウエハ４０の上面および下面を導通する貫通電極が形成される。
【００６１】
なお、座繰り孔の底部は、前述の研磨以外に、ベース基板用ウエハ４０の下面における座繰り孔の底部に対応した位置をエッチングやサンドブラスト等により除去することができる。この場合、ベース基板用ウエハ４０の下面から再度多層積層膜の成膜を行い、ベース基板用ウエハ４０の上面および下面を多層積層膜により導通できるようにしている。
【００６２】
（効果）
本実施形態および実施形態の変形例によれば、貫通孔３３，３４を塞ぐようにガラス部材４６を充填しているので、貫通電極１３，１４の線膨張係数をベース基板２の線膨張係数に近い値に設定することができる。これにより、温度変化によって貫通電極１３，１４からベース基板２に対して応力が発生するのを抑制し、ベース基板２の損傷を防止できるので、圧電振動子１内の気密を良好に維持できる。
また、貫通孔３３，３４の表面に多層積層膜４３を形成しており、多層積層膜４３は導電層４３ｂ、第１密着層４３ａ、および第２密着層４３ｃを有しているので、多層積層膜４３を介して、ガラス部材４６と貫通孔３３，３４の内周面３３ａ，３４ａとを密着させつつ、貫通電極１３，１４の良好な導通を確保できる。これにより、圧電振動子１内の気密を良好に維持することができる。
また、貫通孔３３，３４にガラス部材４６を充填しているので、貫通孔３３，３４に金属を充填している場合と比較して、耐環境性に優れた低コストなパッケージを提供することができる。
【００６３】
また、本実施形態および実施形態の変形例によれば、導電層４３ｂは導電率の高い材料（例えばＣｕ等）を主成分として形成されるので、貫通電極１３，１４の良好な導通を確保できる。また、第１密着層４３ａはガラスとの密着性に優れた材料（例えばＣｒ等）を主成分として形成されるので、ベース基板２から多層積層膜４３が剥離するのを防止し、圧電振動子１内の気密を良好に維持することができる。さらに、第２密着層４３ｃはガラスとの密着性に優れ、かつ酸化被膜を形成しやすい元素（例えばＣｕ等）を主成分として形成されるので、貫通孔３３，３４に充填されるガラス部材４６に酸化被膜を介して良好に密着することができ、圧電振動子１内の気密を良好に維持することができる。
【００６４】
また、本実施形態および実施形態の変形例によれば、ベース基板２の線膨張係数αと、貫通電極１３，１４を形成するガラス部材４６の線膨張係数βは（１）式の関係を有するので、貫通電極１３，１４の線膨張係数をベース基板２の線膨張係数と略同一とすることができる。これにより、温度変化によって貫通電極１３，１４からベース基板２に対して応力が発生するのを抑制し、ベース基板２の損傷を防止できるので、圧電振動子１内の気密を良好に維持できる。
【００６５】
また、本実施形態によれば、断面略弧状の凹部３０，３１が貫通孔３３の内周縁３３ｂ，３３ｃに接することで、多層積層膜４３の表面に貫通電極１３を形成するガラス部材４６がなじみ、ガラス部材４６と多層積層膜４３とを確実に密着させることができる。これにより、ガラス部材４６の剥離を防止し、圧電振動子１内の気密を良好に維持することができる。また、凹部３０，３１のうち、貫通孔３３，３４の内周縁３３ｂ，３３ｃと接する縁部３０ａ，３１ａは薄く形成されるので、簡単に貫通電極１３を露出させることができる。したがって、電子部品と貫通電極とを容易に接続することができる。
【００６６】
なお、この発明は上述した実施の形態に限られるものではない。
本実施形態では、パッケージの内部にＡＴカット型の圧電振動片４を封入した圧電振動子１を例にして説明をした。しかし、これに限られることはなく、パッケージの内部に例えば音叉型の圧電振動片を封入してもよい。また、圧電振動片以外の素子を封入してもよい。
【００６７】
本実施形態では、貫通孔３３内にガラスフリット４６ａを充填した後、焼成して固着させている。しかし、例えば、貫通孔３３内にガラスフリット４６ａを充填した後、プレス型でベース基板用ウエハ４０およびガラスフリット４６ａ加圧しつつ加熱して、ガラスフリット４６ａを固着させてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１・・・圧電振動子（パッケージ）  ２・・・ベース基板（第１基板）  ４・・・圧電振動片（電子部品）  １３，１４・・・貫通電極  １６・・・キャビティ  ３０，３１・・・凹部  ３０ａ，３１ａ・・・縁部  ３３，３４・・・貫通孔  ３３ｂ，３３ｃ，３４ｂ，３４ｃ・・・内周縁  ４３・・・多層積層膜  ４３ａ・・・第１密着層  ４３ｂ・・・導電層  ４３ｃ・・・第２密着層  ４６・・・ガラス部材
【図１】
2012074640.tif 000003
【図２】
2012074640.tif 000004
【図３】
2012074640.tif 000005
【図４】
2012074640.tif 000006
【図５】
2012074640.tif 000007
【図６】
2012074640.tif 000008
【図７】
2012074640.tif 000009
【図８】
2012074640.tif 000010
【図９】
2012074640.tif 000011
【図１０】
2012074640.tif 000012
【図１１】
2012074640.tif 000013
【図１２】
2012074640.tif 000014