(57)【要約】【課題】貫通電極の気密性を良好に維持することができるパッケージおよび圧電振動子を提供する。【解決手段】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ベース基板２（第１基板）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を設けたパッケージにおいて、貫通電極１３，１４は、粉末ガラス４５（粉末体）と、この粉末ガラス４５と貫通孔３３，３４との間隙を充填する充填金属４６とからなり、粉末ガラス４５の線膨張係数は、充填金属４６の線膨張係数よりも小さく設定されていることを特徴とする。【選択図】図５
2012074641.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、粉末体と、この粉末体と前記貫通孔との間隙を充填する充填金属とからなり、
前記粉末体の線膨張係数は、前記充填金属の線膨張係数よりも小さく設定されていることを特徴とするパッケージ。
【請求項２】
請求項１に記載のパッケージであって、
前記粉末体は、前記ガラス材料からなる粉末ガラスであることを特徴とするパッケージ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のパッケージであって、
前記充填金属の融点をＸとしたとき、
前記融点Ｘは、
１８０℃≦Ｘ＜４５０℃
に設定されていることを特徴とするパッケージ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のパッケージであって、
前記貫通孔の内周面に多層積層膜を形成し、
前記多層積層膜は、少なくとも前記貫通孔の内周面に密着可能な第１密着層と、前記充填金属に密着可能な第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５】
請求項４に記載のパッケージであって、
前記第２密着層は、前記充填金属の主成分の元素と同一の元素を主成分として形成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）に貫通穴を設け、貫通穴の内面および貫通穴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、その貫通穴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】
そこで本発明は、貫通電極の気密性を良好に維持することができる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】
【０００８】
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、粉末体と、この粉末体と前記貫通孔との間隙を充填する充填金属とからなり、前記粉末体の線膨張係数は、前記充填金属の線膨張係数よりも小さく設定されていることを特徴とする。
本発明によれば、粉末体と充填金属とで貫通孔を塞ぐように貫通電極を設けているので、パッケージの内外の導通を確保しつつ、貫通電極の気密性を確保できる。また、粉末体の線膨張係数は、充填金属の線膨張係数よりも小さく設定されているので、温度変化により充填金属が膨張および収縮しても、粉末体で吸収することができる。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できるので、第１基板が歪んだり損傷したりするのを防止できる。したがって、貫通電極の気密性を良好に維持することができる。
【０００９】
また、前記粉末体は、前記ガラス材料からなる粉末ガラスであることが望ましい。
本発明によれば、貫通孔に充填される粉末体は第１基板と略同一の線膨張係数を有する粉末ガラスであるので、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確実に抑制できる。したがって、貫通電極の気密性をさらに良好に維持することができる。
【００１０】
また、前記充填金属の融点をＸとしたとき、前記融点Ｘは、１８０℃≦Ｘ＜４５０℃  に設定されていることが望ましい。
一般に、ガラス材料の軟化点は、４５０℃以上である。本発明によれば、充填金属の融点は、ガラス材料からなる第１基板の軟化点よりも低く設定されているので、第１基板を軟化させることなく充填金属のみを溶融することができる。これにより、第１基板にダメージを与えることなく充填金属を溶融し、粉末体と貫通孔との間隙を充填金属で封止することができる。したがって、信頼性が高く気密性に優れたパッケージを提供することができる。
【００１１】
また、前記貫通孔の表面に多層積層膜を形成し、前記多層積層膜は、少なくとも前記貫通孔の内周面に密着可能な第１密着層と、前記充填金属と密着可能な第２密着層とを有することが望ましい。
本発明によれば、多層積層膜は貫通孔の表面に密着する第１密着層と、充填金属と密着する第２密着層とを有しているので、多層積層膜を介して貫通孔の内周面と充填金属とをより強固に密着させることができる。これにより、信頼性が高く気密性に優れたパッケージを提供することができる。
【００１２】
また、前記第２密着層は、前記充填金属の主成分の元素と同一の元素を主成分として形成されていることが望ましい。
本発明によれば、第２密着層および充填金属の主成分の元素はともに同一なので、充填金属を溶融した際、第２密着層と容易に合金化できる。これにより、充填金属と第２密着層とを強固に密着させることができるので、より気密性に優れたパッケージを提供することができる。
【００１３】
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、貫通電極の気密性を良好に維持することができるので、信頼性が高く気密性に優れた圧電振動子を提供することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、粉末体と充填金属とで貫通孔を塞ぐように貫通電極を設けているので、パッケージの内外の導通を確保しつつ、貫通電極の気密性を確保できる。また、粉末体の線膨張係数は、充填金属の線膨張係数よりも小さく設定されているので、温度変化により充填金属が膨張および収縮しても、粉末体で吸収することができる。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できるので、第１基板が歪んだり損傷したりするのを防止できる。したがって、貫通電極の気密性を良好に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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】圧電振動子の製造方法のフローチャートである。
【図７】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８】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９】図８の部分拡大図である。
【図１０】ウエハ体の分解斜視図である。
【図１１】貫通電極形成工程の説明図であり、図１１（ａ）は充填工程の説明図であり、図１１（ｂ）は溶融工程の説明図である。
【図１２】研磨工程の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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（請求項の「第１基板」に相当）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。なお、以下の説明では、ベース基板２におけるリッド基板３との接合面を上面Ｕとし、その反対面を下面Ｌとして説明する。
【００１７】
（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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
（圧電振動子）
図１から図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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
（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。
【００２５】
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。
図５に示すように、貫通電極１３は、ベース基板２を貫通する貫通孔３３と、貫通孔３３内に充填される粉末ガラス４５（粉末体）と、粉末ガラス４５と貫通孔３３の間隙を充填する充填金属４６と、により形成されている。さらに、貫通孔３３の内周面３３ａには多層積層膜４３が形成されている。なお、図５では、わかりやすくするために、粉末ガラス４５および多層積層膜４３を誇張して図示している。
【００２６】
貫通孔３３は、略円錐台形状となるように形成されており、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。
【００２７】
貫通孔３３の内周面３３ａには、多層積層膜４３が成膜されている。多層積層膜４３は、貫通孔３３の内周面３３ａに密着可能な第１密着層４３ａと、充填金属４６に密着可能な第２密着層４３ｂとを有している。
多層積層膜４３は、膜厚が最大で２００μｍ程度である。各層の膜厚に関し、第１密着層４３ａが例えば１００ｎｍ以上１００μｍ以下、第２密着層４３ｂが例えば１００ｎｍ以上１００μｍ以下に形成される。
【００２８】
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、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。具体的には、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。
【００２９】
第２密着層４３ｂは、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。第２密着層４３ｂを形成する材料としては、第１密着層４３ａおよび充填金属４６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。具体的には、金（Ａｕ）や銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）等の材料が選択される。なお、第２密着層４３ｂは、後述する充填金属４６の主成分の元素と同一の元素を主成分として形成されることが望ましい。
【００３０】
貫通孔３３内には、粉末ガラス４５および充填金属４６が充填されている。
粉末ガラス４５は、直径が例えば１ｎｍから５００μｍ程度のガラス材料からなる粒子である。粉末ガラス４５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。
【００３１】
充填金属４６は、貫通孔３３の内周面３３ａに成膜された多層積層膜４３の第２密着層４３ｂと、粉末ガラス４５との間に充填され、粉末ガラス４５と貫通孔３３との間隙を封止している。
ところで、充填金属４６を粉末ガラス４５と貫通孔３３との間隙に充填するには、粉末ガラス４５およびベース基板２を溶融させずに、充填金属４６のみを溶融させなければならない。ここで、粉末ガラス４５およびベース基板２の軟化点は、例えば４５０℃程度である。したがって、充填金属４６として選択される金属材料の融点Ｘとすると、融点Ｘは、
１８０℃≦Ｘ＜４５０℃・・・（１）
に設定される。
【００３２】
充填金属４６を形成する材料としては、（１）式を満たすと共に、粉末ガラス４５および第２密着層４３ｂに対し良好な密着性を有し、さらに電極としての導電性に優れた金属材料が選択される。具体的には、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）やインジウム（Ｉｎ）、鉛（Ｐｂ）等の金属材料が選択される。なお、第２密着層４３ｂの主成分の元素と同一の元素（例えばＡｕ，Ａｇ，Ｃｕ等）を主成分として形成されることが望ましい。
【００３３】
なお、貫通孔３３，３４に充填される粉末ガラス４５、充填金属４６および貫通孔３３，３４に成膜された多層積層膜４３のうち、粉末ガラス４５の体積充填率は、２５％以上１００％未満であることが望ましい。さらに、各工程で安定して加工するために、粉末ガラス４５の体積充填率を２５％以上９０％以下とするのが望ましい。
【００３４】
また、充填金属４６の主成分を、融点の低い錫（Ｓｎ）やインジウム（Ｉｎ）、鉛（Ｐｂ）等の卑金属とした場合、後述する溶融工程Ｓ３５における溶融温度を低く設定できる。しかしながら、これら卑金属の線膨張係数は大きくなるため、粉末ガラス４５の体積充填率を、例えば６０％以上とすることが好ましい。
これに対して、充填金属４６の主成分を、融点の高い金（Ａｕ）や銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）等の貴金属とした場合、後述する溶融工程Ｓ３５における溶融温度を高く設定しなければならない。しかしながら、これら貴金属の線膨張係数は小さくなるため、粉末ガラス４５の体積充填率の下限を、例えば２５％以上とすることができる。
【００３５】
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。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。
【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。
【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を、フローチャートを参照しながら説明する。
図６は、圧電振動子の製造方法のフローチャートである。
図７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８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９は、図８の部分拡大図である。
図１０は、ウエハ体の分解斜視図である。
ここで、図８から図１０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。
【００３８】
（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。
【００３９】
（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７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。
【００４０】
（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８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）。
【００４１】
（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。
【００４２】
図１１は貫通電極形成工程Ｓ３０Ａの説明図であり、図１１（ａ）は充填工程Ｓ３４の説明図であり、図１１（ｂ）は溶融工程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に凹部３３ｂ（後の貫通孔３３、図５参照）を形成する貫通孔形成工程Ｓ３２と、凹部３３ｂ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、凹部３３ｂ内に粉末ガラス４５および充填金属４６を充填する充填工程Ｓ３４とを有している。また、充填金属４６を溶融する溶融工程Ｓ３５と、充填金属４６を硬化させる硬化工程Ｓ３６とを有している。さらに、ベース基板用ウエハを研磨して凹部３３ｂの底部３３ｃを除去するとともに、充填金属４６および多層積層膜４３を露出させる研磨工程Ｓ３７を有している。
【００４３】
（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、後の貫通孔３３となる凹部３３ｂを形成する。本実施形態では、図１１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凹部３３ｂ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、すり鉢状の凹部３３ｂが形成される。なお、サンドブラストやエッチング等により凹部３３ｂを形成してもよい。
【００４４】
（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に形成された凹部３３ｂの内周面３３ａに、第１密着層４３ａと第２密着層４３ｂとからなる多層積層膜を４３形成する。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、凹部３３ｂ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、第２密着層４３ｂを形成する。
【００４５】
（充填工程Ｓ３４）
続いて、凹部３３ｂ内に粉末ガラス４５および充填金属４６を充填する充填工程Ｓ３４を行う。本実施形態では、粉末ガラス４５の表面に充填金属４６がメッキされたメッキガラス粒子４８を用いる。なお、メッキガラス粒子４８は市販品を用いてもよい。凹部３３ｂ内に、粉末状のメッキガラス粒子４８を充填することにより、凹部３３ｂ内に粉末ガラス４５および充填金属４６を充填している。
【００４６】
（溶融工程Ｓ３５）
溶融工程Ｓ３５では、凹部３３ｂ内に充填されたメッキガラス粒子４８のうち、粉末ガラス４５の表面にメッキされた充填金属４６のみを溶融して、凹部３３ｂを封止する。
具体的には、まず、不図示の治具にベース基板用ウエハ４０をセットした後、メッキガラス粒子４８が充填されたベース基板用ウエハ４０を加熱炉（不図示）に配置する。
【００４７】
続いて、所定温度になるように加熱炉を加熱する。ここで、所定温度は、メッキガラス粒子４８のうち、メッキ部分である充填金属４６のみを溶融し、メッキガラス粒子４８内の粉末ガラス４５およびベース基板用ウエハ４０を軟化させない温度である。前述のとおり、粉末ガラス４５およびベース基板２の軟化点は例えば４５０℃以上であり、充填金属４６の融点は、（１）式に設定される。したがって、加熱炉の所定温度は、充填金属４６の材料の融点に合わせて、１８０℃以上４５０℃未満の間で設定される。
そして、加熱炉を所定温度に加熱すると、図１１（ｂ）に示すように、メッキガラス粒子４８の充填金属４６のみが溶融し、粉末ガラス４５と、多層積層膜４３との間の間隙に、充填金属４６が充填される。
【００４８】
（硬化工程Ｓ３６）
硬化工程Ｓ３６では、ベース基板用ウエハ４０を加熱炉から取り出し、溶融した充填金属４６を自然冷却する。硬化工程Ｓ３６により、ベース基板用ウエハ４０、充填金属４６および粉末ガラスが一体的に固定し、凹部３３ｂを封止する。
【００４９】
（研磨工程Ｓ３７）
図１２は研磨工程Ｓ３７の説明図である。
続いて、ベース基板用ウエハ４０の少なくとも下面Ｌを研磨して、凹部３３ｂの底部３３ｃ（図１１参照）を除去する研磨工程Ｓ３７を行う。下面Ｌを研磨することにより、充填金属４６および多層積層膜４３が下面Ｌに露出する。また、必要に応じて上面Ｕを研磨することにより、上面Ｕの研磨も行う。これにより、充填金属４６および多層積層膜４３を上面Ｕに確実に露出させることができる。そして、露出した充填金属４６および多層積層膜４３が、貫通電極１３，１４の導通路を形成する。研磨工程Ｓ３７を行った時点で、貫通電極形成工程Ｓ３０Ａが終了する。
【００５０】
（接合膜形成工程Ｓ３８、引き回し電極形成工程Ｓ３９）
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９参照）を形成する接合膜形成工程Ｓ３８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９参照）を複数形成する引き回し電極形成工程Ｓ３９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８から図１０では、図面の見易さのためバンプの図示を省略している。
【００５１】
（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の充填金属４６および多層積層膜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。
【００５２】
（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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
次に、接合されたウエハ体７０を切断線Ｍ（図１０参照）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。
【００５６】
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。
【００５７】
（効果）
本実施形態によれば、粉末ガラス４５と充填金属４６とで貫通孔３３，３４を塞ぐように貫通電極１３，１４を設けているので、圧電振動子１の内外の導通を確保しつつ、貫通電極１３，１４の気密性を確保できる。また、粉末ガラス４５の線膨張係数は、充填金属４６の線膨張係数よりも小さく設定されているので、温度変化により充填金属４６が膨張および収縮しても、粉末ガラス４５で吸収することができる。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できるので、ベース基板２が歪んだり損傷したりするのを防止できる。したがって、貫通電極１３，１４の気密性を良好に維持することができる。
【００５８】
また、本実施形態によれば、貫通孔３３，３４に充填される粉末体は、ベース基板２と略同一の線膨張係数を有する粉末ガラス４５であるので、温度変化によって貫通電極からベース基板に対して応力が発生するのを確実に抑制できる。したがって、貫通電極１３，１４の気密性をさらに良好に維持することができる。
【００５９】
また、一般に、ガラス材料の軟化点は、４５０℃以上である。本実施形態によれば、充填金属４６の融点は、ガラス材料からなるベース基板２の軟化点よりも低く設定されているので、ベース基板２を軟化させることなく充填金属４６のみを溶融することができる。これにより、ベース基板２にダメージを与えることなく充填金属４６を溶融し、粉末ガラス４５と貫通孔３３，３４との間隙を充填金属４６で封止することができる。したがって、信頼性が高く気密性に優れた圧電振動子１を提供することができる。
【００６０】
また、本実施形態によれば、多層積層膜４３は貫通孔３３，３４の表面に密着する第１密着層４３ａと、充填金属４６と密着する第２密着層４３ｂとを有しているので、多層積層膜４３を介して貫通孔３３，３４の内周面と充填金属４６とを、より強固に密着させることができる。これにより、信頼性が高く気密性に優れた圧電振動子１を提供することができる。
【００６１】
また、本実施形態によれば、第２密着層４３ｂおよび充填金属４６の主成分の元素はともに同一なので、充填金属４６を溶融した際、第２密着層４３ｂと容易に合金化できる。これにより、充填金属４６と第２密着層４３ｂとを強固に密着させることができるので、より気密性に優れた圧電振動子１を提供することができる。
【００６２】
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。
【００６３】
本実施形態では、貫通孔３３，３４内に、粉末体として粉末ガラス４５を充填している。しかし、これに限られることはなく、充填金属４６よりも線膨張係数が小さい部材であればよく、例えば、セラミック等でもよい。ただし、ベース基板２と同じ材質からなる粉末ガラス４５を使用することで、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できる点で、本実施形態に優位性がある。
【００６４】
本実施形態では、ベース基板用ウエハ４０に凹部３３ｂ，３４ｂを形成し、粉末ガラス４５および充填金属４６を凹部３３ｂ，３４ｂに充填して硬化させた後、凹部３３ｂ，３４ｂの底部３３ｃ，３４ｃを研削して除去することにより、貫通電極１３，１４を形成している。しかし、例えば、ベース基板用ウエハ４０に貫通孔を形成し、粉末ガラス４５および充填金属４６を貫通孔に充填して硬化させることにより、貫通電極１３，１４を形成してもよい。ただし、ベース基板用ウエハ４０の下面Ｌから粉末ガラス４５および充填金属４６が漏洩するのを防止できる点で本実施形態に優位性がある。
【００６５】
本実施形態の多層積層膜４３は、貫通孔３３，３４の内周面３３ａ，３４ａに密着可能な第１密着層４３ａと、充填金属４６に密着可能な第２密着層４３ｂとを有している。しかし、例えば、第２密着層４３ｂの外側に、さらに充填金属４６と同じ材質からなる金属の最外層を形成してもよい。これにより、多層積層膜４３と充填金属４６との密着性をさらに高めることができる。
【００６６】
また、本実施形態では、メッキガラス粒子４８を用い、粉末ガラス４５の表面にメッキされた充填金属４６のみを溶融して、貫通孔３３，３４内に粉末ガラス４５および充填金属４６を充填している。しかし、例えば、貫通孔３３，３４内に粉末ガラス４５のみを充填し、その後、貫通孔３３，３４内に溶融した充填金属４６を充填してもよい。ただし、貫通孔３３，３４内の全体に粉末ガラス４５を分布させることができる点で本実施形態に優位性がある。
【符号の説明】
【００６７】
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  ３３，３４・・・貫通孔  ４３・・・多層積層膜  ４３ａ・・・第１密着層  ４３ｂ・・・第２密着層  ４５・・・粉末ガラス（粉末体）  ４６・・・充填金属
【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】
2012074641.tif 000009
【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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