パッケージの製造方法、圧電振動子、発振器、電子機器および電波時計
【課題】キャビティ内の気密を維持しつつ導通不良のない貫通電極を安価に形成することができるパッケージの製造方法、この製造方法により製造された圧電振動子、この圧電振動子を備えた発振器、電子機器および電波時計を提供する。
【解決手段】ガラスフリット塗布工程Ｓ３４では、貫通孔３０の第２面Ｕ側が閉塞された状態で、減圧下において、貫通孔の第１面Ｌ側の第１開口部３０Ｌを閉塞するように、第１面Ｌ上にガラスフリット６１を塗布し、ガラスフリット充填工程Ｓ３５では、雰囲気圧力を昇圧させることで貫通孔３０内と貫通孔３０外との間に生じた圧力差により、貫通孔３０内にガラスフリット６１を充填することを特徴とする。
【解決手段】ガラスフリット塗布工程Ｓ３４では、貫通孔３０の第２面Ｕ側が閉塞された状態で、減圧下において、貫通孔の第１面Ｌ側の第１開口部３０Ｌを閉塞するように、第１面Ｌ上にガラスフリット６１を塗布し、ガラスフリット充填工程Ｓ３５では、雰囲気圧力を昇圧させることで貫通孔３０内と貫通孔３０外との間に生じた圧力差により、貫通孔３０内にガラスフリット６１を充填することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、パッケージの製造方法、圧電振動子、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、２層構造タイプの表面実装型の圧電振動子が知られている。
【０００３】
このタイプの圧電振動子は、第１基板と第２基板と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圧電振動片が収納されている。このような２層構造タイプの圧電振動子の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圧電振動片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圧電振動子が知られている（特許文献１参照)。
【０００４】
上述した２層構造タイプの圧電振動子において、貫通電極は、圧電振動片と外部電極とを導通させるとともに、貫通孔を塞いでキャビティ内の気密を維持するという２つの大きな役割を担っている。特に、貫通電極と貫通孔との密着が不十分であると、キャビティ内の気密が損なわれてしまう虞がある。このような不具合をなくすためにも、貫通孔の内周面に強固に密着し貫通孔を完全に塞いだ状態で貫通電極を形成する必要がある。
【０００５】
ところで、特許文献１には、金属からなるピン部材（本発明の金属ピンに相当）を導電材料として用いることにより、貫通電極を形成することが記載されている。貫通電極を形成する具体的な方法としては、後にベース基板となるベース基板用ウエハを加熱した後、ベース基板用ウエハが熱軟化状態にあるうちに、貫通孔にピン部材を打ち込むことが記載されている。
【０００６】
しかし、特許文献１に記載されている、貫通孔にピン部材を打ち込むことにより貫通電極を形成する方法は、ピン部材と貫通孔との間隙を完全に塞ぐのが困難である。したがって、キャビティ内の気密性を確保できない虞がある。また、ベース基板用ウエハは多数の貫通孔を有している。したがって、ベース基板用ウエハが熱軟化状態にあるうちに、全ての貫通孔にピン部材を打ち込むのは多大な工数を要する。
【０００７】
上記の問題を解決するために、導電性の金属ピンとガラスフリットとを用いて貫通電極を形成する方法が提案されている。具体的な貫通電極の形成方法としては、まず、平板状の土台部から立設された金属ピンを貫通孔（本発明の凹部に相当）内に挿入した状態で、貫通孔と金属ピンとの間隙にガラスフリットを充填する。そして、充填したガラスフリットを焼成して貫通孔、金属ピンおよびガラスフリットを一体化させた後、土台部を研磨して除去することにより貫通電極を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【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】
【０００９】
ところで、上記の貫通電極を形成する方法において、貫通孔と金属ピンとの間隙にガラスフリットを充填するガラスフリット充填工程は、従来以下のように行われていた。
図１９は従来のガラスフリット充填工程の説明図である。
従来のガラスフリット充填工程では、まず、図１９（ａ）に示すように、ベース基板用ウエハ４０に対して小さなアタック角α（例えば１５度程度）で傾斜する第１スキージ６５０ａを第１面Ｌに沿って走査し、貫通孔３０と金属ピン７との間隙にガラスフリット６１を充填する（第１充填工程）。このとき、第１スキージの走査方向に対する金属ピン７の背面側に、ガラスフリット６１が回り込まず、窪みＤが形成される。次に、図１９（ｂ）に示すように、第２スキージ６５０ｂを第１スキージ６５０ａとは逆方向に走査して、窪みＤにガラスフリット６１を充填する（第２充填工程）。このように、従来のガラスフリット充填工程では、第１充填工程および第２充填工程を行うことにより、貫通孔３０と金属ピン７との間隙にガラスフリット６１を行き渡らせていた。
【００１０】
このように、従来のガラスフリット充填工程では、少なくとも２度スキージを走査して充填する工程が必要となるので、ガラスフリット充填工程が煩雑になっていた。
また、スキージを用いてガラスフリットを貫通孔内に押し入れるため、スキージに撓みを持たせつつアタック角度αを小さくする必要がある。そのため、従来のガラスフリット充填工程では、スキージの進行方向側の面および進行方向と反対側の面にテーパ面が形成された、特殊かつ高価なフィルスキージを用いる必要があった。
さらに、第１スキージおよび第２スキージの走査方向が異なるので、第１充填工程および第２充填工程では、それぞれ別のスキージを必要としていた。また、スクリーン印刷機内で複数のスキージの走査を実現しなければならないため、スクリーン印刷機の機構が複雑となり、スクリーン印刷機自体が高価なものになっていた。
【００１１】
そこで本発明は、貫通電極を安価に形成することができるパッケージの製造方法、この製造方法により製造された圧電振動子、この圧電振動子を備えた発振器、電子機器および電波時計の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するため、本発明のパッケージの製造方法は、互いに接合された複数の基板の間に形成されたキャビティ内に、電子部品を封入可能なパッケージの製造方法であって、前記複数の基板のうち、第１基板を厚さ方向に貫通し、前記キャビティの内側と前記パッケージの外側とを導通する貫通電極を形成する貫通電極形成工程を備え、前記貫通電極形成工程は、前記第１基板の第１面に第１開口部を有する凹部を形成する凹部形成工程と、前記凹部に金属ピンを挿入する金属ピン配置工程と、前記第１面上にガラスフリットを塗布するガラスフリット塗布工程と、前記凹部の内周面と前記金属ピンの外周面との間隙に前記ガラスフリットを充填して、前記間隙を封止するガラスフリット充填工程と、前記第１面上に残っている前記ガラスフリットを除去するガラスフリット除去工程と、前記凹部内に充填された前記ガラスフリットを焼成して硬化させる焼成工程と、少なくとも前記第１基板の第２面を研磨して前記金属ピンを前記第２面に露出させる研磨工程と、を有し、前記ガラスフリット塗布工程では、前記凹部の前記第２面側が閉塞された状態で、減圧下において、前記凹部の前記第１面側の前記第１開口部を閉塞するように、前記第１面上に前記ガラスフリットを塗布し、前記ガラスフリット充填工程では、雰囲気圧力を昇圧させることで前記凹部内と前記凹部外との間に生じた圧力差により、前記凹部内に前記ガラスフリットを充填することを特徴とする。
本発明によれば、凹部内と凹部外との間に生じた圧力差を利用してガラスフリットを充填しているので、スキージを走査せずにガラスフリットを充填することができる。これにより、凹部の内周面と金属ピンの外周面との間隙の隅々まで容易にガラスフリットを充填することができるので、貫通電極を安価に形成することができる。また、圧力差を利用してガラスフリットを充填することで貫通電極に空隙が発生するのを抑制することができるので、従来に増してキャビティ内の気密をより良好な状態に維持することができる。
【００１３】
また、前記凹部は、貫通孔であり、前記金属ピンは、平板状の土台部から法線方向に沿って立設され、前記金属ピン配置工程では、前記貫通孔の前記第２面側の第２開口部から前記金属ピンを前記貫通孔に挿入しつつ、前記第２開口部を前記土台部で閉塞することが望ましい。
本発明によれば、第２開口部を土台部で閉塞しているので、貫通孔内を密閉して減圧状態に保持することができ、貫通孔内と貫通孔外との間で圧力差を生じさせることができる。これにより、第１基板に貫通孔を形成しても、有底の凹部を形成したときと同様に、圧力差を利用してガラスフリットを貫通孔内に充填することができる。また、土台部を第２面に当接させた状態で金属ピンを配置することができるので、金属ピンが貫通孔内で傾倒するのを防止できる。
【００１４】
また、前記ガラスフリット塗布工程は、前記第１基板の周辺部を覆うとともに、前記第１基板の中央部を露出させるマスクを前記第１面上に載置し、スキージを前記マスクに当接させつつ、前記第１面に沿って前記スキージを走査することにより行うことが望ましい。
本発明によれば、スキージをマスクに当接させつつ走査してガラスフリットを塗布する。これにより、ガラスフリット塗布工程では、マスクと同じ厚さのガラスフリットの層を第１基板の中央部に形成することができる。したがって、ガラスフリットを一定の厚さに塗布することができる。また、マスクの厚さを調整することにより、ガラスフリット塗布工程のガラスフリットの層の厚さを容易に調整することができる。
【００１５】
また、前記スキージは、少なくとも前記スキージの進行方向側面が単一平面に形成されていることが望ましい。
本発明のガラスフリット塗布工程では、第１面側の第１開口部を閉塞するようにガラスフリットを塗布するだけでよく、凹部内にガラスフリットを押し込む必要がない。したがって、フィルスキージのような特殊な形状のスキージを必要とせず、スキージの進行方向側面に単一平面が形成された安価なスクライブスキージを使用することができる。このようなスクライブスキージを使用することで、貫通電極を安価に形成することができる。
【００１６】
また、前記ガラスフリット除去工程は、前記マスクをはずして前記スキージを前記第１面に当接させ、前記ガラスフリット塗布工程における前記スキージの走査方向と同一の方向に、前記第１面に沿って前記スキージを走査することにより行うことが望ましい。
本発明によれば、ガラスフリット塗布工程におけるスキージの走査方向とガラスフリット除去工程におけるスキージの走査方向とが同じなので、スクリーン印刷機の機構を簡単にすることができる。これにより、貫通電極を安価に形成することができる。
【００１７】
また、本発明の圧電振動子は、上述したパッケージ製造方法により製造した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、安価な製造方法で製造されたパッケージの内部に圧電振動子を封入しているので、安価な圧電振動子を提供することができる。
【００１８】
本発明の発振器は、上述した圧電振動子が、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。
本発明の電子機器は、上述した圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴とする。
本発明の電波時計は、上述した圧電振動子が、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。
【００１９】
本発明にかかる発振器、電子機器および電波時計によれば、安価な製造方法で製造された圧電振動子を備えているので、安価な発振器、電子機器および電波時計を提供することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、凹部内と凹部外との間に生じた圧力差を利用してガラスフリットを充填しているので、スキージを走査せずにガラスフリットを充填することができる。これにより、凹部の内周面と金属ピンの外周面との間隙の隅々まで容易にガラスフリットを充填することができるので、貫通電極を安価に形成することができる。また、圧力差を利用してガラスフリットを充填することで貫通電極に空隙が発生するのを抑制することができるので、従来に増してキャビティ内の気密をより良好な状態に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態における圧電振動子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の平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線における断面図である。
【図４】図１に示す圧電振動子の分解斜視図である。
【図５】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線における断面図である。
【図８】圧電振動子の製造方法のフローチャートである。
【図９】ウエハ体の分解斜視図である。
【図１０】貫通孔の説明図である。
【図１１】金属ピンの説明図であり、図１１（ａ）は斜視図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。
【図１２】金属ピン配置工程の説明図である。
【図１３】ガラスフリット塗布工程の説明図である。
【図１４】ガラスフリット充填工程の説明図である。
【図１５】ガラスフリット除去工程の説明図である。
【図１６】発振器の一実施形態を示す構成図である。
【図１７】電子機器の一実施形態を示す構成図である。
【図１８】電波時計の一実施形態を示す構成図である。
【図１９】従来のガラスフリット充填工程の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（第１実施形態、圧電振動子）
以下、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。
なお、以下において、第１基板をベース基板とし、ベース基板に接合される基板をリッド基板として説明する。さらに、パッケージ（圧電振動子）におけるベース基板の外側の面を第１面Ｌとし、ベース基板のリッド基板との接合面を第２面Ｕとして説明する。
図１は圧電振動子の外観斜視図である。
図２は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３は図２のＡ−Ａ線における断面図である。
図４は図１に示す圧電振動子の分解斜視図である。
なお、図４においては、図面を見易くするために後述する励振電極１５、引き出し電極１９，２０、マウント電極１６，１７および重り金属膜２１の図示を省略している。
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。
【００２３】
（圧電振動片）
図５は圧電振動片の平面図である。
図６は圧電振動片の底面図である。
図７は図５のＢ−Ｂ線における断面図である。
図５から図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。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、前記一対の振動腕部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。
【００２４】
励振電極１５および引き出し電極１９，２０は、後述するマウント電極１６，１７の下地層と同じ材料のクロム（Ｃｒ）により単層膜が形成されている。これにより、マウント電極１６，１７の下地層を成膜するのと同時に、励振電極１５および引き出し電極１９，２０を成膜することができる。
【００２５】
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および第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。
【００２６】
本実施形態のマウント電極１６，１７は、Ｃｒと金（Ａｕ）との積層膜であり、水晶と密着性の良いＣｒ膜を下地層として成膜した後に、表面にＡｕの薄膜を仕上げ層として成膜することにより形成される。
【００２７】
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。これら粗調膜２１ａおよび微調膜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。
【００２８】
（パッケージ）
図１、図３および図４に示すように、ベース基板およびリッド基板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用凹部３ａが形成されている。
【００２９】
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、キャビティ用凹部３ａの内面全体に加えて、キャビティ用凹部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はシリコン膜で形成されているが、接合膜３５をアルミニウム（Ａｌ）やＣｒ等で形成することもできる。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。
【００３０】
図１、図３および図４に示すように、圧電振動子１は、ベース基板２を厚さ方向に貫通し、キャビティＣの内側と圧電振動子１の外側とを導通する貫通電極３２，３３を備えている。そして、貫通電極３２，３３は、ベース基板２を貫通する貫通孔（凹部）３０，３１内に配置され、圧電振動片４と外部とを電気的に接続する金属ピン７と、貫通孔３０，３１と金属ピン７との間に充填される筒体６と、を有している。
【００３１】
図２および図３に示すように、貫通孔３０，３１は、圧電振動子１を形成したときにキャビティＣ内に収まるように形成される。より詳しく説明すると、本実施形態の貫通孔３０，３１は、後述するマウント工程で実装される圧電振動片４の基部１２側に対応した位置に一方の貫通孔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貫通孔３１が形成される。図３に示すように、本実施形態の貫通孔３０，３１は、第２面Ｕ側から第１面Ｌ側にかけて、内形が次第に大きくなるように形成されており、貫通孔３０，３１の中心軸Ｏを含む断面形状がテーパ状となるように形成されている。なお、貫通孔３０，３１の内周面のテーパ角度は、貫通孔３０，３１の中心軸Ｏに対して１０度から２０度程度となるように形成される。また、本実施形態では、貫通孔３０，３１の中心軸Ｏに垂直な方向の断面形状は、円形状となるように形成されている。
【００３２】
以下に貫通電極の説明をする。なお、以下には貫通電極３２を例にして説明するが、貫通電極３３についても同様である。また、貫通電極３３、引き回し電極３７および外部電極３９の関係についても、貫通電極３２、引き回し電極３６および外部電極３９の関係と同様になっている。
【００３３】
貫通電極３２は、図３に示すように、貫通孔３０の内部に配置された金属ピン７および筒体６によって形成されたものである。
金属ピン７は、ベース基板２に形成された貫通孔３０の第２面Ｕ側における直径より少し小さい直径を有し、貫通孔３０の深さと略同一の長さを有する円柱状の部材である。
金属ピン７は、ステンレスや銀（Ａｇ）、Ｎｉ合金、Ａｌ等の金属材料により形成された導電性の部材であり、特に、鉄（Ｆｅ）を５８重量パーセント、Ｎｉを４２重量パーセント含有する合金（４２アロイ）で形成することが望ましい。金属ピン７は、鍛造やプレス加工により成型される。
【００３４】
本実施形態では、筒体６は、後述するガラスフリット焼成工程によりガラスフリットが焼成されたものである。筒体６は、両端が平坦で且つベース基板２と略同じ厚みに形成されている。筒体６の中心には、金属ピン７が筒体６を貫通するように配されており、筒体６は、金属ピン７および貫通孔３０に対して強固に固着している。このように、筒体６および金属ピン７は、貫通孔３０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、後述する引き回し電極３６と外部電極３８とを導通させる役割を担っている。
【００３５】
図２から図４に示すように、ベース基板２の第２面Ｕ側には、一対の引き回し電極３６，３７がパターニングされている。一対の引き回し電極３６，３７のうち、一方の引き回し電極３６は、一方の貫通電極３２の真上に位置するように形成されている。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に沿って前記振動腕部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。
【００３６】
そして、これら一対の引き回し電極３６，３７上にそれぞれＡｕ等からなる先細り形状のバンプＢが形成されており、前記バンプＢを利用して圧電振動片４の一対のマウント電極が実装されている。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。
【００３７】
またベース基板２の第１面Ｌには、図１、図３および図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。
【００３８】
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および第２の励振電極１４からなる励振電極１５に電圧を印加することができるので、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、時刻源や制御信号のタイミング源、リファレンス信号源等として利用することができる。
【００３９】
（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８は本実施形態の圧電振動子の製造方法のフローチャートである。
図９は、ウエハ体の分解斜視図である。なお、図９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できる。
【００４０】
（圧電振動片作製工程）
圧電振動片作製工程Ｓ１０では、図５から図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の外形形状にパターニングするとともに、金属膜の成膜およ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および重り金属膜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。
【００４１】
（リッド基板用ウエハ作製工程）
リッド基板用ウエハ作製工程Ｓ２０では、図１０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、キャビティ用凹部３ａを複数形成する。キャビティ用凹部３ａの形成は、加熱プレス成型やエッチング加工などによって行う。次に、接合面研磨工程Ｓ２３では、ベース基板用ウエハ４０との接合面を研磨する。
【００４２】
次に、接合膜形成工程Ｓ２４では、ベース基板用ウエハ４０との接合面に、図１、図２および図４に示す接合膜３５を形成する。接合膜３５は、ベース基板用ウエハ４０との接合面に加えて、キャビティＣの内面全体に形成してもよい。これにより、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。接合膜３５の形成は、スパッタやＣＶＤ等の成膜方法によって行うことができる。なお、接合膜形成工程Ｓ２４の前に接合面研磨工程Ｓ２３を行っているので、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４０との安定した接合を実現することができる。
【００４３】
（ベース基板用ウエハ作製工程）
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）
次に、ベース基板用ウエハ４０に、一対の貫通電極３２，３３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について説明する。なお、以下には貫通電極３２の形成工程を例にして説明するが、貫通電極３３の形成工程についても同様である。
【００４５】
図８に示すように、本実施形態の貫通電極形成工程Ｓ３０Ａは、ベース基板用ウエハ４０の第１面に第１開口部を有する貫通孔（凹部）を形成する貫通孔（凹部）形成工程Ｓ３２と、貫通孔に金属ピンを挿入する金属ピン配置工程Ｓ３３とを有している。また、第１面上にガラスフリットを塗布するガラスフリット塗布工程Ｓ３４と、貫通孔の内周面と金属ピンの外周面との間隙にガラスフリットを充填して、間隙を封止するガラスフリット充填工程Ｓ３５と、第１面上に残っているガラスフリットを除去するガラスフリット除去工程Ｓ３６とを有している。さらに、貫通孔内に充填されたガラスフリットを焼成して硬化させる焼成工程Ｓ３７と、少なくともベース基板用ウエハの第２面を研磨して金属ピンを第２面に露出させる研磨工程とを有している。
【００４６】
（貫通孔形成工程）
図１０は貫通孔の説明図である。
貫通電極形成工程Ｓ３０Ａにおいて、ベース基板用ウエハ４０に、貫通電極を配するための貫通孔３０を形成する貫通孔形成工程Ｓ３２を行う。貫通孔３０は、プレス加工やサンドブラスト法等により形成される。本実施形態では、図１０に示すように、ベース基板用ウエハ４０の第２面Ｕ側から第１面Ｌ側にかけて内形が次第に大きくなるように、貫通孔３０をプレス加工により成型している。
【００４７】
具体的な貫通孔形成工程Ｓ３２としては、まず、プレス型を加熱しながらベース基板用ウエハ４０の第１面Ｌに押圧する。ここで、プレス型に形成された円錐台状の凸部により、ベース基板用ウエハ４０にすり鉢状の凹部が形成される。その後、ベース基板用ウエハ４０の第２面Ｕを研磨して凹部の底面を除去することで、テーパ状の内面を有する貫通孔３０が形成される。以上で、貫通孔形成工程Ｓ３２が終了する。
なお、本実施形態では、中心軸Ｏに垂直な方向の断面において、貫通孔３０の形状が円形状となるように形成しているが、プレス型の凸部の形状を変更することにより、例えば断面形状が矩形状となるように形成することもできる。
【００４８】
（金属ピン配置工程）
続いて、貫通孔３０内に金属ピンを挿入する金属ピン配置工程Ｓ３３を行う。
図１１は金属ピンの説明図であり、図１１（ａ）は斜視図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。
図１２は金属ピン配置工程の説明図であり、図１２（ａ）は配置中の説明図であり、図１２（ｂ）は配置後の説明図である。
図１１に示すように、金属ピン７と土台部７ａとで鋲体を構成している。金属ピン７は、平板上の土台部７ａから法線方向に立設されている。金属ピン７および土台部７ａを形成するには、まず、金属ピン７と略同径の棒状部材を切断する。その後、棒状部材の一端側をプレス加工や鍛造により成型して土台部７ａを形成し、他端側を切断することにより金属ピン７を形成する。本実施形態では、土台部７ａは略円盤状に形成されている。また、土台部７ａの平面視における外形は、金属ピン７の平面視における外形よりも大きく、なおかつ第２開口部３０Ｕの平面視における外形よりも大きく形成されている。このようにして、金属ピン７および土台部７ａを形成する。
【００４９】
金属ピン配置工程Ｓ３３では、図１２に示すように、金属ピン７をベース基板用ウエハ４０の第２開口部３０Ｕから挿入して、貫通孔３０の内部に金属ピン７を配置する。具体的な金属ピンの配置方法としては、例えば、ベース基板用ウエハ４０の第２面Ｕに金属ピン群を載置する。そして、ベース基板用ウエハ４０を揺動させつつ、ベース基板用ウエハ４０に振動を加えて金属ピン群を拡散させて、貫通孔３０内に金属ピン７を振り込む。なお、治具を用いて複数の金属ピン７を貫通孔３０に対応した位置に配置し、第２面Ｕ側から複数の金属ピン７を挿入することにより、貫通孔３０内に金属ピン７を配置してもよい。また、土台部７ａは、図１２（ｂ）に示すように、金属ピン配置工程Ｓ３３において、第２開口部３０Ｕを土台部７ａで閉塞しつつ、土台部７ａがベース基板用ウエハ４０の第２面Ｕに当接した状態で配置される。
【００５０】
金属ピン７を貫通孔３０内に配置した後、図１２（ｂ）に示すように紙テープのラミネート材７０を第２面Ｕ側に貼付する。これにより、第２開口部３０Ｕを土台部７ａで完全に閉塞することができる。したがって、後述するガラスフリット塗布工程Ｓ３４で、第１面Ｌ上にガラスフリットを塗布した後に、雰囲気圧力を昇圧させることで、貫通孔３０内と貫通孔３０外との間に圧力差を生じさせることができる。また、金属ピン７の脱落やガラスフリットの漏洩を防止することができる。以上で、金属ピン配置工程Ｓ３３が終了する。なお、ラミネート材７０を貼付した後、ベース基板用ウエハ４０を表裏反転して第１面Ｌ側を上面にして、次に述べるガラスフリット塗布工程Ｓ３４を行う。
【００５１】
（ガラスフリット塗布工程）
次に、ガラスフリット塗布工程Ｓ３４を行う。
図１３は、ガラスフリット塗布工程Ｓ３４の説明図である。
ガラスフリット塗布工程Ｓ３４では、スキージ６５を走査することにより、貫通孔３０の第１面Ｌ側の第１開口部３０Ｌを閉塞するように、第１面Ｌ側からガラスフリットを塗布する。
【００５２】
スキージ６５は、ウレタンゴム等の軟質のゴム材料からなる板状の部材である。スキージ６５はいわゆるスクライブスキージである。スクライブスキージは、スキージの進行側面には単一面が形成され、その反対の面にはスキージが先細り形状となるように傾斜するテーパ面が形成されている。
このスキージ６５を不図示のスクリーン印刷機にセットする。ここで、スキージ６５を走査するときのベース基板用ウエハ４０とスキージ６５との角度（アタック角度）が、６０度から７０度程度になるようにスクリーン印刷機にセットする。進行方向と反対側の面にはテーパ面が形成されているので、スキージ６５の先端は自在に撓んで変形することができる。
なお、ガラスフリット塗布工程Ｓ３４では、貫通孔３０の第１開口部３０Ｌを閉塞するようにガラスフリット６１を塗布する。したがって、貫通孔３０の内部にガラスフリット６１を押し込む必要がないので、スキージのアタック角度を小さくする必要がない。これにより、ガラスフリット塗布工程Ｓ３４では、進行方向側の面および進行方向と反対側の面が共にテーパ面となっている特殊なフィルスキージ（図１９参照）を必要とせず、安価なスクライブスキージを使用することができる。
【００５３】
具体的なガラスフリット塗布工程Ｓ３４としては、まず、マスク６７を第１面Ｌ側に載置する。本実施形態のマスク６７は、０．１ｍｍから０．２ｍｍ程度の厚みを有したステンレス等の金属からなる平板状の部材であり、プレス等により成型される。マスク６７は、
ベース基板用ウエハ４０の周辺部を覆っており、ベース基板用ウエハ４０の中央部を露出させる開口部６７ａを有している。ベース基板用ウエハ４０の周辺部を覆うことで、第２面Ｕにガラスフリットが回り込んで付着するのを防止することができる。
【００５４】
次に、スクリーン印刷機のチャンバー（不図示）内に、ベース基板用ウエハ４０を搬送してセットし、チャンバー内の真空引きを行って減圧雰囲気とする。その後、減圧雰囲気下で、マスク６７の表面にスキージ６５の先端を当接させつつ、マスク６７上で第１面Ｌに沿ってスキージ６５を走査して、ベース基板用ウエハ４０の第１面Ｌ側にガラスフリット６１を塗布する。これにより、図１３に示すように、マスク６７と同じ厚み（０．１ｍｍから０．２ｍｍ程度）を有するガラスフリット６１の層を第１面Ｌ上に形成することができる。なお、マスクの厚さを変更することにより、ガラスフリット塗布工程Ｓ３４のガラスフリットの層の厚さを容易に変更することができる。以上で、ガラスフリット塗布工程Ｓ３４が終了する。
【００５５】
（ガラスフリット充填工程）
次に、ガラスフリット充填工程Ｓ３５を行う。
図１４は、ガラスフリット充填工程Ｓ３５の説明図である。
ガラスフリット塗布工程では、貫通孔３０の内周面３０ａと金属ピン７の外周面との間隙にガラスフリット６１を充填する。なお、ガラスフリット充填工程Ｓ３５は、マスクを第１面Ｌに載置したまま行ってもよいし、マスクを第１面Ｌから外した後に行ってもよい。
具体的なガラスフリット充填工程Ｓ３５としては、チャンバー内を大気開放等して、チャンバー内を昇圧する。これにより、貫通孔３０内と貫通孔３０外との間に圧力差が生じる。そして、図１４に示すように、貫通孔３０上で層を形成していたガラスフリット６１は、貫通孔３０内に押し込まれる。このように、貫通孔３０内と貫通孔３０外との間に生じた圧力差を利用してガラスフリット６１を充填しているので、貫通孔３０の内周面３０ａと金属ピン７の外周面との間隙の隅々まで確実にガラスフリット６１を充填することができる。
【００５６】
（ガラスフリット除去工程）
次に、ガラスフリット除去工程Ｓ３６を行う。
図１５は、ガラスフリット除去工程Ｓ３６の説明図である。
ガラスフリット除去工程Ｓ３６では、第１面Ｌ上に残っている余分なガラスフリット６１を除去する。なお、ガラスフリット除去工程Ｓ３６は、マスクを第１面から外した後に行う。
具体的なガラスフリット除去工程Ｓ３６としては、スキージ６５の先端をベース基板用ウエハ４０の第１面Ｌに当接させつつ、スキージ６５を第１面Ｌに沿って移動させる。これにより、スキージ６５の先端によってガラスフリット６１が押し流されるように流動して除去される。
ガラスフリット除去工程Ｓ３６では、前述のガラスフリット塗布工程Ｓ３４と同一の方向にスキージ６５を走査させている。したがって、スキージ６５を異なった方向に走査する場合と比較して、複数方向に走査しうるようにスクリーン印刷機を構成する必要がないので、スクリーン印刷機の機構を簡単にすることができる。また、ガラスフリット除去工程Ｓ３６で用いるスキージのアタック面は、ガラスフリット塗布工程Ｓ３４で用いるスキージと同様に、進行方向側に形成される。したがって、ガラスフリット除去工程Ｓ３６で用いるスキージ６５は、ガラスフリット塗布工程Ｓ３４で使用するスキージと同一の、安価なスクライブスキージを使用することができる。
【００５７】
続いて、ガラスフリット６１を仮乾燥して固化する。例えば、ベース基板用ウエハ４０を恒温槽内に搬送した後、８５℃程度の雰囲気下に３０分程度保持することでガラスフリット６１を仮乾燥する。ガラスフリット６１を仮乾燥することによりガラスフリット６１が固化し、金属ピン７および貫通孔３０とガラスフリット６１とが固着する。したがって、ラミネート材７０を第２面から除去しても金属ピン７が脱落することがない。最後に、必要に応じて、ベース基板用ウエハ４０の第１面Ｌに付着している、余分なガラスフリット６１の残渣を除去する。以上で、ガラスフリット除去工程Ｓ３６が終了する。
【００５８】
（焼成工程）
次に、貫通孔に充填したガラスフリットを焼成して硬化させる焼成工程Ｓ３７を行う。例えば、ベース基板用ウエハを焼成炉に搬送した後、６１０℃程度の雰囲気下に３０分程度保持する。その後、ベース基板用ウエハを常温雰囲気下で放置して冷却する。これにより、ガラスフリットが硬化して筒体となり、貫通孔３０、筒体６および金属ピン７が互いに固着して貫通電極３２（図３参照）を形成することができる。以上で、焼成工程Ｓ３７が終了する。
【００５９】
（研磨工程）
続いて、ベース基板用ウエハ４０の少なくとも第２面Ｕを研磨して金属ピン７を第２面Ｕに露出させる研磨工程Ｓ３９を行う。第２面Ｕを研磨することにより、土台部７ａを除去することができ、図３に示すように金属ピン７を筒体６の内部に取り残すことができる。また、第１面Ｌを研磨することにより、第１面Ｌを平坦面にすることができ、金属ピン７の先端が露出する。その結果、ベース基板用ウエハ４０の表面と金属ピン７の両端とを略面一な状態とすることができ、一対の貫通電極３２を複数得ることができる。なお、研磨工程Ｓ３９を行った時点で、貫通電極形成工程Ｓ３０Ａが終了する。
【００６０】
次に、図９に戻り、貫通電極にそれぞれ電気的に接続された引き回し電極３６，３７を第２面Ｕ上に複数形成する引き回し電極形成工程Ｓ４０を行う。さらに、引き回し電極３６，３７上に、それぞれＡｕ等からなる先細り形状のバンプを形成する。なお、図９では、図面の見易さのためバンプの図示を省略している。この時点でベース基板用ウエハ作製工程Ｓ３０が終了する。
【００６１】
（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３６，３７上に、バンプＢ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の基部１２をバンプＢ上に載置し、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に押し付けつつ超音波振動を印加する。これにより、図３に示すように、圧電振動片４の振動腕部１０，１１がベース基板用ウエハ４０の第２面Ｕから浮いた状態で、基部１２がバンプＢに機械的に固着される。また、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。
【００６２】
圧電振動片４の実装が終了した後、図９に示すように、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のキャビティ用凹部３ａとベース基板用ウエハ４０とで囲まれるキャビティＣ内に収容された状態となる。
【００６３】
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３５とベース基板用ウエハ４０との間に所定の電圧を印加する。すると、接合膜３５とベース基板用ウエハ４０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９に示すウエハ体６０を得ることができる。なお、図９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、リッド基板用ウエハ５０から接合膜３５の図示を省略している。
【００６４】
次に、ベース基板用ウエハ４０の第１面Ｌ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（図３参照）を複数形成する外部電極形成工程Ｓ８０を行う。この工程により、圧電振動片４は、貫通電極３２，３３を介して外部電極３８，３９と導通する。
【００６５】
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の周波数を微調整して所定の範囲内に収める微調工程Ｓ９０を行う。具体的には、図４に示す外部電極３８，３９から所定電圧を継続的に印加して、圧電振動片４を振動させつつ周波数を計測する。この状態で、ベース基板用ウエハ４０の外部からレーザ光を照射し、図５および図６に示す重り金属膜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の先端側の重量が低下するため、圧電振動片４の周波数が上昇する。これにより、圧電振動子の周波数を微調整して、公称周波数の範囲内に収めることができる。
【００６６】
周波数の微調が終了後、接合されたウエハ体６０を図９に示す切断線Ｍに沿って切断する切断工程Ｓ１００を行う。具体的には、まずウエハ体６０のベース基板用ウエハ４０の表面にＵＶテープを貼り付ける。次に、リッド基板用ウエハ５０側から切断線Ｍに沿ってレーザを照射する（スクライブ）。次に、ＵＶテープの表面から切断線Ｍに沿って切断刃を押し当て、ウエハ体６０を割断する（ブレーキング）。その後、ＵＶを照射してＵＶテープを剥離する。これにより、ウエハ体６０を複数の圧電振動子に分離することができる。なお、これ以外のダイシング等の方法によりウエハ体６０を切断してもよい。
【００６７】
なお、切断工程Ｓ１００を行って個々の圧電振動子にした後に、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。
【００６８】
その後、内部の電気特性検査Ｓ１１０を行う。即ち、圧電振動片４の共振周波数や共振抵抗値、ドライブレベル特性（共振周波数および共振抵抗値の励振電力依存性）等を測定してチェックする。また、絶縁抵抗特性等を併せてチェックする。そして、最後に圧電振動子の外観検査を行って、寸法や品質等を最終的にチェックする。これをもって圧電振動子の製造が終了する。
【００６９】
本実施形態によれば、図１４に示すように、貫通孔３０内と貫通孔３０外との間に生じた圧力差を利用してガラスフリット６１を充填しているので、スキージを走査せずにガラスフリット６１を充填することができる。これにより、貫通孔３０の内周面３０ａと金属ピン７の外周面との間隙の隅々まで容易にガラスフリット６１を充填することができるので、貫通電極を安価に形成することができる。また、圧力差を利用してガラスフリット６１を充填することで貫通電極に空隙が発生するのを抑制することができるので、従来に増してキャビティ内の気密をより良好な状態に維持することができる。
【００７０】
（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１６を参照しながら説明する。
本実施形態の発振器１１０は、図１６に示すように、圧電振動子１を、集積回路１１１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１１０は、コンデンサ等の電子素子部品１１２が実装された基板１１３を備えている。基板１１３には、発振器用の前記集積回路１１１が実装されており、この集積回路１１１の近傍に、圧電振動子１の圧電振動片が実装されている。これら電子素子部品１１２、集積回路１１１および圧電振動子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。
【００７１】
このように構成された発振器１１０において、圧電振動子１に電圧を印加すると、圧電振動子１内の圧電振動片が振動する。この振動は、圧電振動片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１１１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１１１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１１１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。
【００７２】
本実施形態の発振器１１０によれば、キャビティ内の気密を維持しつつ貫通電極の確実な導通を確保することができ、かつ安価な製造方法で製造された圧電振動子１を備えているので、性能が良好で信頼性に優れ、安価な発振器１１０を提供することができる。
【００７３】
（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１７を参照して説明する。なお電子機器として、前述した圧電振動子１を有する携帯情報機器１２０を例にして説明する。
始めに本実施形態の携帯情報機器１２０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およ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、格段に小型化および軽量化されている。
【００７４】
次に、本実施形態の携帯情報機器１２０の構成について説明する。この携帯情報機器１２０は、図１７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１２１とを備えている。電源部１２１は、例えば、リチウム二次電池からなっている。この電源部１２１には、各種制御を行う制御部１２２と、時刻等のカウントを行う計時部１２３と、外部との通信を行う通信部１２４と、各種情報を表示する表示部１２５と、それぞれの機能部の電圧を検出する電圧検出部１２６とが並列に接続されている。そして、電源部１２１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。
【００７５】
制御部１２２は、各機能部を制御して音声データの送信や受信、現在時刻の計測、表示等、システム全体の動作制御を行う。また、制御部１２２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。
【００７６】
計時部１２３は、発振回路やレジスタ回路、カウンタ回路、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１２２と信号の送受信が行われ、表示部１２５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。
【００７７】
通信部１２４は、従来の携帯電話と同様の機能を有し、無線部１２７、音声処理部１２８、切替部１２９、増幅部１３０、音声入出力部１３１、電話番号入力部１３２、着信音発生部１３３および呼制御メモリ部１３４を備えている。
無線部１２７は、音声データ等の各種データを、アンテナ１３５を介して基地局と送受信のやりとりを行う。音声処理部１２８は、無線部１２７又は増幅部１３０から入力された音声信号を符号化および複号化する。増幅部１３０は、音声処理部１２８又は音声入出力部１３１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１３１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。
【００７８】
また、着信音発生部１３３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１２９は、着信時に限って、音声処理部１２８に接続されている増幅部１３０を着信音発生部１３３に切り替えることによって、着信音発生部１３３において生成された着信音が増幅部１３０を介して音声入出力部１３１に出力される。
なお、呼制御メモリ部１３４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１３２は、例えば、０から９の番号キーおよ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。
【００７９】
電圧検出部１２６は、電源部１２１によって制御部１２２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１２２に通知する。このときの所定の電圧値は、通信部１２４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１２６から電圧降下の通知を受けた制御部１２２は、無線部１２７、音声処理部１２８、切替部１２９および着信音発生部１３３の動作を禁止する。特に、消費電力の大きな無線部１２７の動作停止は、必須となる。更に、表示部１２５に、通信部１２４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。
【００８０】
すなわち、電圧検出部１２６と制御部１２２とによって、通信部１２４の動作を禁止し、その旨を表示部１２５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１２５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良い。
なお、通信部１２４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１３６を備えることで、通信部１２４の機能をより確実に停止することができる。
【００８１】
本実施形態の携帯情報機器１２０によれば、キャビティ内の気密を維持しつつ貫通電極の確実な導通を確保することができ、かつ安価な製造方法で製造された圧電振動子１を備えているので、性能が良好で信頼性に優れ、安価な携帯情報機器１２０を提供することができる。
【００８２】
（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１８を参照して説明する。
本実施形態の電波時計１４０は、図１８に示すように、フィルタ部１４１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、前述した２つの送信所で日本国内を全て網羅している。
【００８３】
以下、電波時計１４０の機能的構成について詳細に説明する。
アンテナ１４２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１４３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１４１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、前記搬送周波数と同一の４０ｋＨｚおよび６０ｋＨｚの共振周波数を有する水晶振動子部１４８、１４９をそれぞれ備えている。
【００８４】
更に、濾波された所定周波数の信号は、検波、整流回路１４４により検波復調される。
続いて、波形整形回路１４５を介してタイムコードが取り出され、ＣＰＵ１４６でカウントされる。ＣＰＵ１４６では、現在の年や積算日、曜日、時刻等の情報を読み取る。読み取られた情報は、ＲＴＣ１４８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１４８、１４９は、前述した音叉型の構造を持つ振動子が好適である。
【００８５】
なお、前述の説明は、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１４０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。
【００８６】
本実施形態の電波時計１４０によれば、キャビティ内の気密を維持しつつ貫通電極の確実な導通を確保することができ、かつ安価な製造方法で製造された圧電振動子１を備えているので、性能が良好で信頼性に優れ、安価な電波時計１４０を提供することができる。
【００８７】
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、本発明に係るパッケージの製造方法を使用しつつ、パッケージの内部に圧電振動片を封入して圧電振動子を製造した。しかし、パッケージの内部に圧電振動片以外の電子部品を封入して、圧電振動子以外のデバイスを製造することもできる。
【００８８】
本実施形態では、本発明に係るパッケージの製造方法を使用しつつ、パッケージの内部に圧電振動片を封入して圧電振動子を製造した。しかし、パッケージの内部に圧電振動片以外の電子部品を封入して、圧電振動子以外のデバイスを製造することもできる。
本実施形態では、音叉型の圧電振動片を用いた圧電振動子を例に挙げて、本発明のパッケージの製造方法を説明した。しかし、例えばＡＴカット型の圧電振動片（厚み滑り振動片）を用いた圧電振動子に、上述した本発明のパッケージの製造方法を採用しても構わない。
【００８９】
本実施形態では、ベース基板用ウエハ４０に貫通孔を形成し、土台部から立設される金属ピンを貫通孔内に配置している。しかし、ベース基板用ウエハ４０に有底の凹部を形成し、金属ピンを凹部内に配置してもよい。これにより、土台部を除去する工程が必要無くなるので、研磨工程を軽減することができる。ただし、土台部を第２面に当接させて金属ピンを配置することにより、貫通孔内で金属ピンが傾倒することなく配置できる点で、本実施形態に優位性がある。
【符号の説明】
【００９０】
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） ７・・・金属ピン ７ａ・・・土台部 ９・・・パッケージ ３０，３１・・・貫通孔（凹部） ３０Ｌ，３１Ｌ・・・第１開口部 ３０Ｕ，３１Ｕ・・・第２開口部 ３２，３３・・・貫通電極 ６１・・・ガラスフリット １１０・・・発振器 １２０・・・携帯情報機器（電子機器） １２３・・・計時部 １４０・・・電波時計 １４１・・・フィルタ部 Ｃ・・・キャビティ Ｌ・・・第１面 Ｓ３０Ａ・・・貫通電極形成工程 Ｓ３２・・・貫通孔（凹部）形成工程 Ｓ３３・・・金属ピン配置工程 Ｓ３４・・・ガラスフリット塗布工程 Ｓ３５・・・ガラスフリット充填工程 Ｓ３６・・・ガラスフリット除去工程 Ｓ３７・・・焼成工程 Ｓ３９・・・研磨工程 Ｕ・・・第２面
【技術分野】
【０００１】
この発明は、パッケージの製造方法、圧電振動子、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、２層構造タイプの表面実装型の圧電振動子が知られている。
【０００３】
このタイプの圧電振動子は、第１基板と第２基板と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圧電振動片が収納されている。このような２層構造タイプの圧電振動子の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圧電振動片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圧電振動子が知られている（特許文献１参照)。
【０００４】
上述した２層構造タイプの圧電振動子において、貫通電極は、圧電振動片と外部電極とを導通させるとともに、貫通孔を塞いでキャビティ内の気密を維持するという２つの大きな役割を担っている。特に、貫通電極と貫通孔との密着が不十分であると、キャビティ内の気密が損なわれてしまう虞がある。このような不具合をなくすためにも、貫通孔の内周面に強固に密着し貫通孔を完全に塞いだ状態で貫通電極を形成する必要がある。
【０００５】
ところで、特許文献１には、金属からなるピン部材（本発明の金属ピンに相当）を導電材料として用いることにより、貫通電極を形成することが記載されている。貫通電極を形成する具体的な方法としては、後にベース基板となるベース基板用ウエハを加熱した後、ベース基板用ウエハが熱軟化状態にあるうちに、貫通孔にピン部材を打ち込むことが記載されている。
【０００６】
しかし、特許文献１に記載されている、貫通孔にピン部材を打ち込むことにより貫通電極を形成する方法は、ピン部材と貫通孔との間隙を完全に塞ぐのが困難である。したがって、キャビティ内の気密性を確保できない虞がある。また、ベース基板用ウエハは多数の貫通孔を有している。したがって、ベース基板用ウエハが熱軟化状態にあるうちに、全ての貫通孔にピン部材を打ち込むのは多大な工数を要する。
【０００７】
上記の問題を解決するために、導電性の金属ピンとガラスフリットとを用いて貫通電極を形成する方法が提案されている。具体的な貫通電極の形成方法としては、まず、平板状の土台部から立設された金属ピンを貫通孔（本発明の凹部に相当）内に挿入した状態で、貫通孔と金属ピンとの間隙にガラスフリットを充填する。そして、充填したガラスフリットを焼成して貫通孔、金属ピンおよびガラスフリットを一体化させた後、土台部を研磨して除去することにより貫通電極を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【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】
【０００９】
ところで、上記の貫通電極を形成する方法において、貫通孔と金属ピンとの間隙にガラスフリットを充填するガラスフリット充填工程は、従来以下のように行われていた。
図１９は従来のガラスフリット充填工程の説明図である。
従来のガラスフリット充填工程では、まず、図１９（ａ）に示すように、ベース基板用ウエハ４０に対して小さなアタック角α（例えば１５度程度）で傾斜する第１スキージ６５０ａを第１面Ｌに沿って走査し、貫通孔３０と金属ピン７との間隙にガラスフリット６１を充填する（第１充填工程）。このとき、第１スキージの走査方向に対する金属ピン７の背面側に、ガラスフリット６１が回り込まず、窪みＤが形成される。次に、図１９（ｂ）に示すように、第２スキージ６５０ｂを第１スキージ６５０ａとは逆方向に走査して、窪みＤにガラスフリット６１を充填する（第２充填工程）。このように、従来のガラスフリット充填工程では、第１充填工程および第２充填工程を行うことにより、貫通孔３０と金属ピン７との間隙にガラスフリット６１を行き渡らせていた。
【００１０】
このように、従来のガラスフリット充填工程では、少なくとも２度スキージを走査して充填する工程が必要となるので、ガラスフリット充填工程が煩雑になっていた。
また、スキージを用いてガラスフリットを貫通孔内に押し入れるため、スキージに撓みを持たせつつアタック角度αを小さくする必要がある。そのため、従来のガラスフリット充填工程では、スキージの進行方向側の面および進行方向と反対側の面にテーパ面が形成された、特殊かつ高価なフィルスキージを用いる必要があった。
さらに、第１スキージおよび第２スキージの走査方向が異なるので、第１充填工程および第２充填工程では、それぞれ別のスキージを必要としていた。また、スクリーン印刷機内で複数のスキージの走査を実現しなければならないため、スクリーン印刷機の機構が複雑となり、スクリーン印刷機自体が高価なものになっていた。
【００１１】
そこで本発明は、貫通電極を安価に形成することができるパッケージの製造方法、この製造方法により製造された圧電振動子、この圧電振動子を備えた発振器、電子機器および電波時計の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するため、本発明のパッケージの製造方法は、互いに接合された複数の基板の間に形成されたキャビティ内に、電子部品を封入可能なパッケージの製造方法であって、前記複数の基板のうち、第１基板を厚さ方向に貫通し、前記キャビティの内側と前記パッケージの外側とを導通する貫通電極を形成する貫通電極形成工程を備え、前記貫通電極形成工程は、前記第１基板の第１面に第１開口部を有する凹部を形成する凹部形成工程と、前記凹部に金属ピンを挿入する金属ピン配置工程と、前記第１面上にガラスフリットを塗布するガラスフリット塗布工程と、前記凹部の内周面と前記金属ピンの外周面との間隙に前記ガラスフリットを充填して、前記間隙を封止するガラスフリット充填工程と、前記第１面上に残っている前記ガラスフリットを除去するガラスフリット除去工程と、前記凹部内に充填された前記ガラスフリットを焼成して硬化させる焼成工程と、少なくとも前記第１基板の第２面を研磨して前記金属ピンを前記第２面に露出させる研磨工程と、を有し、前記ガラスフリット塗布工程では、前記凹部の前記第２面側が閉塞された状態で、減圧下において、前記凹部の前記第１面側の前記第１開口部を閉塞するように、前記第１面上に前記ガラスフリットを塗布し、前記ガラスフリット充填工程では、雰囲気圧力を昇圧させることで前記凹部内と前記凹部外との間に生じた圧力差により、前記凹部内に前記ガラスフリットを充填することを特徴とする。
本発明によれば、凹部内と凹部外との間に生じた圧力差を利用してガラスフリットを充填しているので、スキージを走査せずにガラスフリットを充填することができる。これにより、凹部の内周面と金属ピンの外周面との間隙の隅々まで容易にガラスフリットを充填することができるので、貫通電極を安価に形成することができる。また、圧力差を利用してガラスフリットを充填することで貫通電極に空隙が発生するのを抑制することができるので、従来に増してキャビティ内の気密をより良好な状態に維持することができる。
【００１３】
また、前記凹部は、貫通孔であり、前記金属ピンは、平板状の土台部から法線方向に沿って立設され、前記金属ピン配置工程では、前記貫通孔の前記第２面側の第２開口部から前記金属ピンを前記貫通孔に挿入しつつ、前記第２開口部を前記土台部で閉塞することが望ましい。
本発明によれば、第２開口部を土台部で閉塞しているので、貫通孔内を密閉して減圧状態に保持することができ、貫通孔内と貫通孔外との間で圧力差を生じさせることができる。これにより、第１基板に貫通孔を形成しても、有底の凹部を形成したときと同様に、圧力差を利用してガラスフリットを貫通孔内に充填することができる。また、土台部を第２面に当接させた状態で金属ピンを配置することができるので、金属ピンが貫通孔内で傾倒するのを防止できる。
【００１４】
また、前記ガラスフリット塗布工程は、前記第１基板の周辺部を覆うとともに、前記第１基板の中央部を露出させるマスクを前記第１面上に載置し、スキージを前記マスクに当接させつつ、前記第１面に沿って前記スキージを走査することにより行うことが望ましい。
本発明によれば、スキージをマスクに当接させつつ走査してガラスフリットを塗布する。これにより、ガラスフリット塗布工程では、マスクと同じ厚さのガラスフリットの層を第１基板の中央部に形成することができる。したがって、ガラスフリットを一定の厚さに塗布することができる。また、マスクの厚さを調整することにより、ガラスフリット塗布工程のガラスフリットの層の厚さを容易に調整することができる。
【００１５】
また、前記スキージは、少なくとも前記スキージの進行方向側面が単一平面に形成されていることが望ましい。
本発明のガラスフリット塗布工程では、第１面側の第１開口部を閉塞するようにガラスフリットを塗布するだけでよく、凹部内にガラスフリットを押し込む必要がない。したがって、フィルスキージのような特殊な形状のスキージを必要とせず、スキージの進行方向側面に単一平面が形成された安価なスクライブスキージを使用することができる。このようなスクライブスキージを使用することで、貫通電極を安価に形成することができる。
【００１６】
また、前記ガラスフリット除去工程は、前記マスクをはずして前記スキージを前記第１面に当接させ、前記ガラスフリット塗布工程における前記スキージの走査方向と同一の方向に、前記第１面に沿って前記スキージを走査することにより行うことが望ましい。
本発明によれば、ガラスフリット塗布工程におけるスキージの走査方向とガラスフリット除去工程におけるスキージの走査方向とが同じなので、スクリーン印刷機の機構を簡単にすることができる。これにより、貫通電極を安価に形成することができる。
【００１７】
また、本発明の圧電振動子は、上述したパッケージ製造方法により製造した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、安価な製造方法で製造されたパッケージの内部に圧電振動子を封入しているので、安価な圧電振動子を提供することができる。
【００１８】
本発明の発振器は、上述した圧電振動子が、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。
本発明の電子機器は、上述した圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴とする。
本発明の電波時計は、上述した圧電振動子が、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。
【００１９】
本発明にかかる発振器、電子機器および電波時計によれば、安価な製造方法で製造された圧電振動子を備えているので、安価な発振器、電子機器および電波時計を提供することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、凹部内と凹部外との間に生じた圧力差を利用してガラスフリットを充填しているので、スキージを走査せずにガラスフリットを充填することができる。これにより、凹部の内周面と金属ピンの外周面との間隙の隅々まで容易にガラスフリットを充填することができるので、貫通電極を安価に形成することができる。また、圧力差を利用してガラスフリットを充填することで貫通電極に空隙が発生するのを抑制することができるので、従来に増してキャビティ内の気密をより良好な状態に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態における圧電振動子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の平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線における断面図である。
【図４】図１に示す圧電振動子の分解斜視図である。
【図５】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線における断面図である。
【図８】圧電振動子の製造方法のフローチャートである。
【図９】ウエハ体の分解斜視図である。
【図１０】貫通孔の説明図である。
【図１１】金属ピンの説明図であり、図１１（ａ）は斜視図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。
【図１２】金属ピン配置工程の説明図である。
【図１３】ガラスフリット塗布工程の説明図である。
【図１４】ガラスフリット充填工程の説明図である。
【図１５】ガラスフリット除去工程の説明図である。
【図１６】発振器の一実施形態を示す構成図である。
【図１７】電子機器の一実施形態を示す構成図である。
【図１８】電波時計の一実施形態を示す構成図である。
【図１９】従来のガラスフリット充填工程の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（第１実施形態、圧電振動子）
以下、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。
なお、以下において、第１基板をベース基板とし、ベース基板に接合される基板をリッド基板として説明する。さらに、パッケージ（圧電振動子）におけるベース基板の外側の面を第１面Ｌとし、ベース基板のリッド基板との接合面を第２面Ｕとして説明する。
図１は圧電振動子の外観斜視図である。
図２は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３は図２のＡ−Ａ線における断面図である。
図４は図１に示す圧電振動子の分解斜視図である。
なお、図４においては、図面を見易くするために後述する励振電極１５、引き出し電極１９，２０、マウント電極１６，１７および重り金属膜２１の図示を省略している。
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。
【００２３】
（圧電振動片）
図５は圧電振動片の平面図である。
図６は圧電振動片の底面図である。
図７は図５のＢ−Ｂ線における断面図である。
図５から図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。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、前記一対の振動腕部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。
【００２４】
励振電極１５および引き出し電極１９，２０は、後述するマウント電極１６，１７の下地層と同じ材料のクロム（Ｃｒ）により単層膜が形成されている。これにより、マウント電極１６，１７の下地層を成膜するのと同時に、励振電極１５および引き出し電極１９，２０を成膜することができる。
【００２５】
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および第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。
【００２６】
本実施形態のマウント電極１６，１７は、Ｃｒと金（Ａｕ）との積層膜であり、水晶と密着性の良いＣｒ膜を下地層として成膜した後に、表面にＡｕの薄膜を仕上げ層として成膜することにより形成される。
【００２７】
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。これら粗調膜２１ａおよび微調膜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。
【００２８】
（パッケージ）
図１、図３および図４に示すように、ベース基板およびリッド基板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用凹部３ａが形成されている。
【００２９】
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、キャビティ用凹部３ａの内面全体に加えて、キャビティ用凹部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はシリコン膜で形成されているが、接合膜３５をアルミニウム（Ａｌ）やＣｒ等で形成することもできる。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。
【００３０】
図１、図３および図４に示すように、圧電振動子１は、ベース基板２を厚さ方向に貫通し、キャビティＣの内側と圧電振動子１の外側とを導通する貫通電極３２，３３を備えている。そして、貫通電極３２，３３は、ベース基板２を貫通する貫通孔（凹部）３０，３１内に配置され、圧電振動片４と外部とを電気的に接続する金属ピン７と、貫通孔３０，３１と金属ピン７との間に充填される筒体６と、を有している。
【００３１】
図２および図３に示すように、貫通孔３０，３１は、圧電振動子１を形成したときにキャビティＣ内に収まるように形成される。より詳しく説明すると、本実施形態の貫通孔３０，３１は、後述するマウント工程で実装される圧電振動片４の基部１２側に対応した位置に一方の貫通孔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貫通孔３１が形成される。図３に示すように、本実施形態の貫通孔３０，３１は、第２面Ｕ側から第１面Ｌ側にかけて、内形が次第に大きくなるように形成されており、貫通孔３０，３１の中心軸Ｏを含む断面形状がテーパ状となるように形成されている。なお、貫通孔３０，３１の内周面のテーパ角度は、貫通孔３０，３１の中心軸Ｏに対して１０度から２０度程度となるように形成される。また、本実施形態では、貫通孔３０，３１の中心軸Ｏに垂直な方向の断面形状は、円形状となるように形成されている。
【００３２】
以下に貫通電極の説明をする。なお、以下には貫通電極３２を例にして説明するが、貫通電極３３についても同様である。また、貫通電極３３、引き回し電極３７および外部電極３９の関係についても、貫通電極３２、引き回し電極３６および外部電極３９の関係と同様になっている。
【００３３】
貫通電極３２は、図３に示すように、貫通孔３０の内部に配置された金属ピン７および筒体６によって形成されたものである。
金属ピン７は、ベース基板２に形成された貫通孔３０の第２面Ｕ側における直径より少し小さい直径を有し、貫通孔３０の深さと略同一の長さを有する円柱状の部材である。
金属ピン７は、ステンレスや銀（Ａｇ）、Ｎｉ合金、Ａｌ等の金属材料により形成された導電性の部材であり、特に、鉄（Ｆｅ）を５８重量パーセント、Ｎｉを４２重量パーセント含有する合金（４２アロイ）で形成することが望ましい。金属ピン７は、鍛造やプレス加工により成型される。
【００３４】
本実施形態では、筒体６は、後述するガラスフリット焼成工程によりガラスフリットが焼成されたものである。筒体６は、両端が平坦で且つベース基板２と略同じ厚みに形成されている。筒体６の中心には、金属ピン７が筒体６を貫通するように配されており、筒体６は、金属ピン７および貫通孔３０に対して強固に固着している。このように、筒体６および金属ピン７は、貫通孔３０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、後述する引き回し電極３６と外部電極３８とを導通させる役割を担っている。
【００３５】
図２から図４に示すように、ベース基板２の第２面Ｕ側には、一対の引き回し電極３６，３７がパターニングされている。一対の引き回し電極３６，３７のうち、一方の引き回し電極３６は、一方の貫通電極３２の真上に位置するように形成されている。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に沿って前記振動腕部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。
【００３６】
そして、これら一対の引き回し電極３６，３７上にそれぞれＡｕ等からなる先細り形状のバンプＢが形成されており、前記バンプＢを利用して圧電振動片４の一対のマウント電極が実装されている。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。
【００３７】
またベース基板２の第１面Ｌには、図１、図３および図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。
【００３８】
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および第２の励振電極１４からなる励振電極１５に電圧を印加することができるので、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、時刻源や制御信号のタイミング源、リファレンス信号源等として利用することができる。
【００３９】
（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８は本実施形態の圧電振動子の製造方法のフローチャートである。
図９は、ウエハ体の分解斜視図である。なお、図９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できる。
【００４０】
（圧電振動片作製工程）
圧電振動片作製工程Ｓ１０では、図５から図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の外形形状にパターニングするとともに、金属膜の成膜およ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および重り金属膜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。
【００４１】
（リッド基板用ウエハ作製工程）
リッド基板用ウエハ作製工程Ｓ２０では、図１０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、キャビティ用凹部３ａを複数形成する。キャビティ用凹部３ａの形成は、加熱プレス成型やエッチング加工などによって行う。次に、接合面研磨工程Ｓ２３では、ベース基板用ウエハ４０との接合面を研磨する。
【００４２】
次に、接合膜形成工程Ｓ２４では、ベース基板用ウエハ４０との接合面に、図１、図２および図４に示す接合膜３５を形成する。接合膜３５は、ベース基板用ウエハ４０との接合面に加えて、キャビティＣの内面全体に形成してもよい。これにより、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。接合膜３５の形成は、スパッタやＣＶＤ等の成膜方法によって行うことができる。なお、接合膜形成工程Ｓ２４の前に接合面研磨工程Ｓ２３を行っているので、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４０との安定した接合を実現することができる。
【００４３】
（ベース基板用ウエハ作製工程）
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）
次に、ベース基板用ウエハ４０に、一対の貫通電極３２，３３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について説明する。なお、以下には貫通電極３２の形成工程を例にして説明するが、貫通電極３３の形成工程についても同様である。
【００４５】
図８に示すように、本実施形態の貫通電極形成工程Ｓ３０Ａは、ベース基板用ウエハ４０の第１面に第１開口部を有する貫通孔（凹部）を形成する貫通孔（凹部）形成工程Ｓ３２と、貫通孔に金属ピンを挿入する金属ピン配置工程Ｓ３３とを有している。また、第１面上にガラスフリットを塗布するガラスフリット塗布工程Ｓ３４と、貫通孔の内周面と金属ピンの外周面との間隙にガラスフリットを充填して、間隙を封止するガラスフリット充填工程Ｓ３５と、第１面上に残っているガラスフリットを除去するガラスフリット除去工程Ｓ３６とを有している。さらに、貫通孔内に充填されたガラスフリットを焼成して硬化させる焼成工程Ｓ３７と、少なくともベース基板用ウエハの第２面を研磨して金属ピンを第２面に露出させる研磨工程とを有している。
【００４６】
（貫通孔形成工程）
図１０は貫通孔の説明図である。
貫通電極形成工程Ｓ３０Ａにおいて、ベース基板用ウエハ４０に、貫通電極を配するための貫通孔３０を形成する貫通孔形成工程Ｓ３２を行う。貫通孔３０は、プレス加工やサンドブラスト法等により形成される。本実施形態では、図１０に示すように、ベース基板用ウエハ４０の第２面Ｕ側から第１面Ｌ側にかけて内形が次第に大きくなるように、貫通孔３０をプレス加工により成型している。
【００４７】
具体的な貫通孔形成工程Ｓ３２としては、まず、プレス型を加熱しながらベース基板用ウエハ４０の第１面Ｌに押圧する。ここで、プレス型に形成された円錐台状の凸部により、ベース基板用ウエハ４０にすり鉢状の凹部が形成される。その後、ベース基板用ウエハ４０の第２面Ｕを研磨して凹部の底面を除去することで、テーパ状の内面を有する貫通孔３０が形成される。以上で、貫通孔形成工程Ｓ３２が終了する。
なお、本実施形態では、中心軸Ｏに垂直な方向の断面において、貫通孔３０の形状が円形状となるように形成しているが、プレス型の凸部の形状を変更することにより、例えば断面形状が矩形状となるように形成することもできる。
【００４８】
（金属ピン配置工程）
続いて、貫通孔３０内に金属ピンを挿入する金属ピン配置工程Ｓ３３を行う。
図１１は金属ピンの説明図であり、図１１（ａ）は斜視図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。
図１２は金属ピン配置工程の説明図であり、図１２（ａ）は配置中の説明図であり、図１２（ｂ）は配置後の説明図である。
図１１に示すように、金属ピン７と土台部７ａとで鋲体を構成している。金属ピン７は、平板上の土台部７ａから法線方向に立設されている。金属ピン７および土台部７ａを形成するには、まず、金属ピン７と略同径の棒状部材を切断する。その後、棒状部材の一端側をプレス加工や鍛造により成型して土台部７ａを形成し、他端側を切断することにより金属ピン７を形成する。本実施形態では、土台部７ａは略円盤状に形成されている。また、土台部７ａの平面視における外形は、金属ピン７の平面視における外形よりも大きく、なおかつ第２開口部３０Ｕの平面視における外形よりも大きく形成されている。このようにして、金属ピン７および土台部７ａを形成する。
【００４９】
金属ピン配置工程Ｓ３３では、図１２に示すように、金属ピン７をベース基板用ウエハ４０の第２開口部３０Ｕから挿入して、貫通孔３０の内部に金属ピン７を配置する。具体的な金属ピンの配置方法としては、例えば、ベース基板用ウエハ４０の第２面Ｕに金属ピン群を載置する。そして、ベース基板用ウエハ４０を揺動させつつ、ベース基板用ウエハ４０に振動を加えて金属ピン群を拡散させて、貫通孔３０内に金属ピン７を振り込む。なお、治具を用いて複数の金属ピン７を貫通孔３０に対応した位置に配置し、第２面Ｕ側から複数の金属ピン７を挿入することにより、貫通孔３０内に金属ピン７を配置してもよい。また、土台部７ａは、図１２（ｂ）に示すように、金属ピン配置工程Ｓ３３において、第２開口部３０Ｕを土台部７ａで閉塞しつつ、土台部７ａがベース基板用ウエハ４０の第２面Ｕに当接した状態で配置される。
【００５０】
金属ピン７を貫通孔３０内に配置した後、図１２（ｂ）に示すように紙テープのラミネート材７０を第２面Ｕ側に貼付する。これにより、第２開口部３０Ｕを土台部７ａで完全に閉塞することができる。したがって、後述するガラスフリット塗布工程Ｓ３４で、第１面Ｌ上にガラスフリットを塗布した後に、雰囲気圧力を昇圧させることで、貫通孔３０内と貫通孔３０外との間に圧力差を生じさせることができる。また、金属ピン７の脱落やガラスフリットの漏洩を防止することができる。以上で、金属ピン配置工程Ｓ３３が終了する。なお、ラミネート材７０を貼付した後、ベース基板用ウエハ４０を表裏反転して第１面Ｌ側を上面にして、次に述べるガラスフリット塗布工程Ｓ３４を行う。
【００５１】
（ガラスフリット塗布工程）
次に、ガラスフリット塗布工程Ｓ３４を行う。
図１３は、ガラスフリット塗布工程Ｓ３４の説明図である。
ガラスフリット塗布工程Ｓ３４では、スキージ６５を走査することにより、貫通孔３０の第１面Ｌ側の第１開口部３０Ｌを閉塞するように、第１面Ｌ側からガラスフリットを塗布する。
【００５２】
スキージ６５は、ウレタンゴム等の軟質のゴム材料からなる板状の部材である。スキージ６５はいわゆるスクライブスキージである。スクライブスキージは、スキージの進行側面には単一面が形成され、その反対の面にはスキージが先細り形状となるように傾斜するテーパ面が形成されている。
このスキージ６５を不図示のスクリーン印刷機にセットする。ここで、スキージ６５を走査するときのベース基板用ウエハ４０とスキージ６５との角度（アタック角度）が、６０度から７０度程度になるようにスクリーン印刷機にセットする。進行方向と反対側の面にはテーパ面が形成されているので、スキージ６５の先端は自在に撓んで変形することができる。
なお、ガラスフリット塗布工程Ｓ３４では、貫通孔３０の第１開口部３０Ｌを閉塞するようにガラスフリット６１を塗布する。したがって、貫通孔３０の内部にガラスフリット６１を押し込む必要がないので、スキージのアタック角度を小さくする必要がない。これにより、ガラスフリット塗布工程Ｓ３４では、進行方向側の面および進行方向と反対側の面が共にテーパ面となっている特殊なフィルスキージ（図１９参照）を必要とせず、安価なスクライブスキージを使用することができる。
【００５３】
具体的なガラスフリット塗布工程Ｓ３４としては、まず、マスク６７を第１面Ｌ側に載置する。本実施形態のマスク６７は、０．１ｍｍから０．２ｍｍ程度の厚みを有したステンレス等の金属からなる平板状の部材であり、プレス等により成型される。マスク６７は、
ベース基板用ウエハ４０の周辺部を覆っており、ベース基板用ウエハ４０の中央部を露出させる開口部６７ａを有している。ベース基板用ウエハ４０の周辺部を覆うことで、第２面Ｕにガラスフリットが回り込んで付着するのを防止することができる。
【００５４】
次に、スクリーン印刷機のチャンバー（不図示）内に、ベース基板用ウエハ４０を搬送してセットし、チャンバー内の真空引きを行って減圧雰囲気とする。その後、減圧雰囲気下で、マスク６７の表面にスキージ６５の先端を当接させつつ、マスク６７上で第１面Ｌに沿ってスキージ６５を走査して、ベース基板用ウエハ４０の第１面Ｌ側にガラスフリット６１を塗布する。これにより、図１３に示すように、マスク６７と同じ厚み（０．１ｍｍから０．２ｍｍ程度）を有するガラスフリット６１の層を第１面Ｌ上に形成することができる。なお、マスクの厚さを変更することにより、ガラスフリット塗布工程Ｓ３４のガラスフリットの層の厚さを容易に変更することができる。以上で、ガラスフリット塗布工程Ｓ３４が終了する。
【００５５】
（ガラスフリット充填工程）
次に、ガラスフリット充填工程Ｓ３５を行う。
図１４は、ガラスフリット充填工程Ｓ３５の説明図である。
ガラスフリット塗布工程では、貫通孔３０の内周面３０ａと金属ピン７の外周面との間隙にガラスフリット６１を充填する。なお、ガラスフリット充填工程Ｓ３５は、マスクを第１面Ｌに載置したまま行ってもよいし、マスクを第１面Ｌから外した後に行ってもよい。
具体的なガラスフリット充填工程Ｓ３５としては、チャンバー内を大気開放等して、チャンバー内を昇圧する。これにより、貫通孔３０内と貫通孔３０外との間に圧力差が生じる。そして、図１４に示すように、貫通孔３０上で層を形成していたガラスフリット６１は、貫通孔３０内に押し込まれる。このように、貫通孔３０内と貫通孔３０外との間に生じた圧力差を利用してガラスフリット６１を充填しているので、貫通孔３０の内周面３０ａと金属ピン７の外周面との間隙の隅々まで確実にガラスフリット６１を充填することができる。
【００５６】
（ガラスフリット除去工程）
次に、ガラスフリット除去工程Ｓ３６を行う。
図１５は、ガラスフリット除去工程Ｓ３６の説明図である。
ガラスフリット除去工程Ｓ３６では、第１面Ｌ上に残っている余分なガラスフリット６１を除去する。なお、ガラスフリット除去工程Ｓ３６は、マスクを第１面から外した後に行う。
具体的なガラスフリット除去工程Ｓ３６としては、スキージ６５の先端をベース基板用ウエハ４０の第１面Ｌに当接させつつ、スキージ６５を第１面Ｌに沿って移動させる。これにより、スキージ６５の先端によってガラスフリット６１が押し流されるように流動して除去される。
ガラスフリット除去工程Ｓ３６では、前述のガラスフリット塗布工程Ｓ３４と同一の方向にスキージ６５を走査させている。したがって、スキージ６５を異なった方向に走査する場合と比較して、複数方向に走査しうるようにスクリーン印刷機を構成する必要がないので、スクリーン印刷機の機構を簡単にすることができる。また、ガラスフリット除去工程Ｓ３６で用いるスキージのアタック面は、ガラスフリット塗布工程Ｓ３４で用いるスキージと同様に、進行方向側に形成される。したがって、ガラスフリット除去工程Ｓ３６で用いるスキージ６５は、ガラスフリット塗布工程Ｓ３４で使用するスキージと同一の、安価なスクライブスキージを使用することができる。
【００５７】
続いて、ガラスフリット６１を仮乾燥して固化する。例えば、ベース基板用ウエハ４０を恒温槽内に搬送した後、８５℃程度の雰囲気下に３０分程度保持することでガラスフリット６１を仮乾燥する。ガラスフリット６１を仮乾燥することによりガラスフリット６１が固化し、金属ピン７および貫通孔３０とガラスフリット６１とが固着する。したがって、ラミネート材７０を第２面から除去しても金属ピン７が脱落することがない。最後に、必要に応じて、ベース基板用ウエハ４０の第１面Ｌに付着している、余分なガラスフリット６１の残渣を除去する。以上で、ガラスフリット除去工程Ｓ３６が終了する。
【００５８】
（焼成工程）
次に、貫通孔に充填したガラスフリットを焼成して硬化させる焼成工程Ｓ３７を行う。例えば、ベース基板用ウエハを焼成炉に搬送した後、６１０℃程度の雰囲気下に３０分程度保持する。その後、ベース基板用ウエハを常温雰囲気下で放置して冷却する。これにより、ガラスフリットが硬化して筒体となり、貫通孔３０、筒体６および金属ピン７が互いに固着して貫通電極３２（図３参照）を形成することができる。以上で、焼成工程Ｓ３７が終了する。
【００５９】
（研磨工程）
続いて、ベース基板用ウエハ４０の少なくとも第２面Ｕを研磨して金属ピン７を第２面Ｕに露出させる研磨工程Ｓ３９を行う。第２面Ｕを研磨することにより、土台部７ａを除去することができ、図３に示すように金属ピン７を筒体６の内部に取り残すことができる。また、第１面Ｌを研磨することにより、第１面Ｌを平坦面にすることができ、金属ピン７の先端が露出する。その結果、ベース基板用ウエハ４０の表面と金属ピン７の両端とを略面一な状態とすることができ、一対の貫通電極３２を複数得ることができる。なお、研磨工程Ｓ３９を行った時点で、貫通電極形成工程Ｓ３０Ａが終了する。
【００６０】
次に、図９に戻り、貫通電極にそれぞれ電気的に接続された引き回し電極３６，３７を第２面Ｕ上に複数形成する引き回し電極形成工程Ｓ４０を行う。さらに、引き回し電極３６，３７上に、それぞれＡｕ等からなる先細り形状のバンプを形成する。なお、図９では、図面の見易さのためバンプの図示を省略している。この時点でベース基板用ウエハ作製工程Ｓ３０が終了する。
【００６１】
（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３６，３７上に、バンプＢ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の基部１２をバンプＢ上に載置し、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に押し付けつつ超音波振動を印加する。これにより、図３に示すように、圧電振動片４の振動腕部１０，１１がベース基板用ウエハ４０の第２面Ｕから浮いた状態で、基部１２がバンプＢに機械的に固着される。また、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。
【００６２】
圧電振動片４の実装が終了した後、図９に示すように、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のキャビティ用凹部３ａとベース基板用ウエハ４０とで囲まれるキャビティＣ内に収容された状態となる。
【００６３】
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３５とベース基板用ウエハ４０との間に所定の電圧を印加する。すると、接合膜３５とベース基板用ウエハ４０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９に示すウエハ体６０を得ることができる。なお、図９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、リッド基板用ウエハ５０から接合膜３５の図示を省略している。
【００６４】
次に、ベース基板用ウエハ４０の第１面Ｌ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（図３参照）を複数形成する外部電極形成工程Ｓ８０を行う。この工程により、圧電振動片４は、貫通電極３２，３３を介して外部電極３８，３９と導通する。
【００６５】
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の周波数を微調整して所定の範囲内に収める微調工程Ｓ９０を行う。具体的には、図４に示す外部電極３８，３９から所定電圧を継続的に印加して、圧電振動片４を振動させつつ周波数を計測する。この状態で、ベース基板用ウエハ４０の外部からレーザ光を照射し、図５および図６に示す重り金属膜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の先端側の重量が低下するため、圧電振動片４の周波数が上昇する。これにより、圧電振動子の周波数を微調整して、公称周波数の範囲内に収めることができる。
【００６６】
周波数の微調が終了後、接合されたウエハ体６０を図９に示す切断線Ｍに沿って切断する切断工程Ｓ１００を行う。具体的には、まずウエハ体６０のベース基板用ウエハ４０の表面にＵＶテープを貼り付ける。次に、リッド基板用ウエハ５０側から切断線Ｍに沿ってレーザを照射する（スクライブ）。次に、ＵＶテープの表面から切断線Ｍに沿って切断刃を押し当て、ウエハ体６０を割断する（ブレーキング）。その後、ＵＶを照射してＵＶテープを剥離する。これにより、ウエハ体６０を複数の圧電振動子に分離することができる。なお、これ以外のダイシング等の方法によりウエハ体６０を切断してもよい。
【００６７】
なお、切断工程Ｓ１００を行って個々の圧電振動子にした後に、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。
【００６８】
その後、内部の電気特性検査Ｓ１１０を行う。即ち、圧電振動片４の共振周波数や共振抵抗値、ドライブレベル特性（共振周波数および共振抵抗値の励振電力依存性）等を測定してチェックする。また、絶縁抵抗特性等を併せてチェックする。そして、最後に圧電振動子の外観検査を行って、寸法や品質等を最終的にチェックする。これをもって圧電振動子の製造が終了する。
【００６９】
本実施形態によれば、図１４に示すように、貫通孔３０内と貫通孔３０外との間に生じた圧力差を利用してガラスフリット６１を充填しているので、スキージを走査せずにガラスフリット６１を充填することができる。これにより、貫通孔３０の内周面３０ａと金属ピン７の外周面との間隙の隅々まで容易にガラスフリット６１を充填することができるので、貫通電極を安価に形成することができる。また、圧力差を利用してガラスフリット６１を充填することで貫通電極に空隙が発生するのを抑制することができるので、従来に増してキャビティ内の気密をより良好な状態に維持することができる。
【００７０】
（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１６を参照しながら説明する。
本実施形態の発振器１１０は、図１６に示すように、圧電振動子１を、集積回路１１１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１１０は、コンデンサ等の電子素子部品１１２が実装された基板１１３を備えている。基板１１３には、発振器用の前記集積回路１１１が実装されており、この集積回路１１１の近傍に、圧電振動子１の圧電振動片が実装されている。これら電子素子部品１１２、集積回路１１１および圧電振動子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。
【００７１】
このように構成された発振器１１０において、圧電振動子１に電圧を印加すると、圧電振動子１内の圧電振動片が振動する。この振動は、圧電振動片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１１１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１１１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１１１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。
【００７２】
本実施形態の発振器１１０によれば、キャビティ内の気密を維持しつつ貫通電極の確実な導通を確保することができ、かつ安価な製造方法で製造された圧電振動子１を備えているので、性能が良好で信頼性に優れ、安価な発振器１１０を提供することができる。
【００７３】
（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１７を参照して説明する。なお電子機器として、前述した圧電振動子１を有する携帯情報機器１２０を例にして説明する。
始めに本実施形態の携帯情報機器１２０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およ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、格段に小型化および軽量化されている。
【００７４】
次に、本実施形態の携帯情報機器１２０の構成について説明する。この携帯情報機器１２０は、図１７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１２１とを備えている。電源部１２１は、例えば、リチウム二次電池からなっている。この電源部１２１には、各種制御を行う制御部１２２と、時刻等のカウントを行う計時部１２３と、外部との通信を行う通信部１２４と、各種情報を表示する表示部１２５と、それぞれの機能部の電圧を検出する電圧検出部１２６とが並列に接続されている。そして、電源部１２１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。
【００７５】
制御部１２２は、各機能部を制御して音声データの送信や受信、現在時刻の計測、表示等、システム全体の動作制御を行う。また、制御部１２２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。
【００７６】
計時部１２３は、発振回路やレジスタ回路、カウンタ回路、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１２２と信号の送受信が行われ、表示部１２５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。
【００７７】
通信部１２４は、従来の携帯電話と同様の機能を有し、無線部１２７、音声処理部１２８、切替部１２９、増幅部１３０、音声入出力部１３１、電話番号入力部１３２、着信音発生部１３３および呼制御メモリ部１３４を備えている。
無線部１２７は、音声データ等の各種データを、アンテナ１３５を介して基地局と送受信のやりとりを行う。音声処理部１２８は、無線部１２７又は増幅部１３０から入力された音声信号を符号化および複号化する。増幅部１３０は、音声処理部１２８又は音声入出力部１３１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１３１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。
【００７８】
また、着信音発生部１３３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１２９は、着信時に限って、音声処理部１２８に接続されている増幅部１３０を着信音発生部１３３に切り替えることによって、着信音発生部１３３において生成された着信音が増幅部１３０を介して音声入出力部１３１に出力される。
なお、呼制御メモリ部１３４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１３２は、例えば、０から９の番号キーおよ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。
【００７９】
電圧検出部１２６は、電源部１２１によって制御部１２２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１２２に通知する。このときの所定の電圧値は、通信部１２４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１２６から電圧降下の通知を受けた制御部１２２は、無線部１２７、音声処理部１２８、切替部１２９および着信音発生部１３３の動作を禁止する。特に、消費電力の大きな無線部１２７の動作停止は、必須となる。更に、表示部１２５に、通信部１２４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。
【００８０】
すなわち、電圧検出部１２６と制御部１２２とによって、通信部１２４の動作を禁止し、その旨を表示部１２５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１２５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良い。
なお、通信部１２４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１３６を備えることで、通信部１２４の機能をより確実に停止することができる。
【００８１】
本実施形態の携帯情報機器１２０によれば、キャビティ内の気密を維持しつつ貫通電極の確実な導通を確保することができ、かつ安価な製造方法で製造された圧電振動子１を備えているので、性能が良好で信頼性に優れ、安価な携帯情報機器１２０を提供することができる。
【００８２】
（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１８を参照して説明する。
本実施形態の電波時計１４０は、図１８に示すように、フィルタ部１４１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、前述した２つの送信所で日本国内を全て網羅している。
【００８３】
以下、電波時計１４０の機能的構成について詳細に説明する。
アンテナ１４２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１４３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１４１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、前記搬送周波数と同一の４０ｋＨｚおよび６０ｋＨｚの共振周波数を有する水晶振動子部１４８、１４９をそれぞれ備えている。
【００８４】
更に、濾波された所定周波数の信号は、検波、整流回路１４４により検波復調される。
続いて、波形整形回路１４５を介してタイムコードが取り出され、ＣＰＵ１４６でカウントされる。ＣＰＵ１４６では、現在の年や積算日、曜日、時刻等の情報を読み取る。読み取られた情報は、ＲＴＣ１４８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１４８、１４９は、前述した音叉型の構造を持つ振動子が好適である。
【００８５】
なお、前述の説明は、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１４０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。
【００８６】
本実施形態の電波時計１４０によれば、キャビティ内の気密を維持しつつ貫通電極の確実な導通を確保することができ、かつ安価な製造方法で製造された圧電振動子１を備えているので、性能が良好で信頼性に優れ、安価な電波時計１４０を提供することができる。
【００８７】
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、本発明に係るパッケージの製造方法を使用しつつ、パッケージの内部に圧電振動片を封入して圧電振動子を製造した。しかし、パッケージの内部に圧電振動片以外の電子部品を封入して、圧電振動子以外のデバイスを製造することもできる。
【００８８】
本実施形態では、本発明に係るパッケージの製造方法を使用しつつ、パッケージの内部に圧電振動片を封入して圧電振動子を製造した。しかし、パッケージの内部に圧電振動片以外の電子部品を封入して、圧電振動子以外のデバイスを製造することもできる。
本実施形態では、音叉型の圧電振動片を用いた圧電振動子を例に挙げて、本発明のパッケージの製造方法を説明した。しかし、例えばＡＴカット型の圧電振動片（厚み滑り振動片）を用いた圧電振動子に、上述した本発明のパッケージの製造方法を採用しても構わない。
【００８９】
本実施形態では、ベース基板用ウエハ４０に貫通孔を形成し、土台部から立設される金属ピンを貫通孔内に配置している。しかし、ベース基板用ウエハ４０に有底の凹部を形成し、金属ピンを凹部内に配置してもよい。これにより、土台部を除去する工程が必要無くなるので、研磨工程を軽減することができる。ただし、土台部を第２面に当接させて金属ピンを配置することにより、貫通孔内で金属ピンが傾倒することなく配置できる点で、本実施形態に優位性がある。
【符号の説明】
【００９０】
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） ７・・・金属ピン ７ａ・・・土台部 ９・・・パッケージ ３０，３１・・・貫通孔（凹部） ３０Ｌ，３１Ｌ・・・第１開口部 ３０Ｕ，３１Ｕ・・・第２開口部 ３２，３３・・・貫通電極 ６１・・・ガラスフリット １１０・・・発振器 １２０・・・携帯情報機器（電子機器） １２３・・・計時部 １４０・・・電波時計 １４１・・・フィルタ部 Ｃ・・・キャビティ Ｌ・・・第１面 Ｓ３０Ａ・・・貫通電極形成工程 Ｓ３２・・・貫通孔（凹部）形成工程 Ｓ３３・・・金属ピン配置工程 Ｓ３４・・・ガラスフリット塗布工程 Ｓ３５・・・ガラスフリット充填工程 Ｓ３６・・・ガラスフリット除去工程 Ｓ３７・・・焼成工程 Ｓ３９・・・研磨工程 Ｕ・・・第２面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに接合された複数の基板の間に形成されたキャビティ内に、電子部品を封入可能なパッケージの製造方法であって、
前記複数の基板のうち、第１基板を厚さ方向に貫通し、前記キャビティの内側と前記パッケージの外側とを導通する貫通電極を形成する貫通電極形成工程を備え、
前記貫通電極形成工程は、
前記第１基板の第１面に第１開口部を有する凹部を形成する凹部形成工程と、
前記凹部に金属ピンを挿入する金属ピン配置工程と、
前記第１面上にガラスフリットを塗布するガラスフリット塗布工程と、
前記凹部の内周面と前記金属ピンの外周面との間隙に前記ガラスフリットを充填して 、前記間隙を封止するガラスフリット充填工程と、
前記第１面上に残っている前記ガラスフリットを除去するガラスフリット除去工程と 、
前記凹部内に充填された前記ガラスフリットを焼成して硬化させる焼成工程と、
少なくとも前記第１基板の第２面を研磨して前記金属ピンを前記第２面に露出させる 研磨工程と、
を有し、
前記ガラスフリット塗布工程では、前記凹部の前記第２面側が閉塞された状態で、減圧下において、前記凹部の前記第１面側の前記第１開口部を閉塞するように、前記第１面上に前記ガラスフリットを塗布し、
前記ガラスフリット充填工程では、雰囲気圧力を昇圧させることで前記凹部内と前記凹部外との間に生じた圧力差により、前記凹部内に前記ガラスフリットを充填することを特徴とするパッケージの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のパッケージの製造方法において、
前記凹部は、貫通孔であり、
前記金属ピンは、平板状の土台部から法線方向に沿って立設され、
前記金属ピン配置工程では、前記貫通孔の前記第２面側の第２開口部から前記金属ピンを前記貫通孔に挿入しつつ、前記第２開口部を前記土台部で閉塞することを特徴とするパッケージの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のパッケージの製造方法において、
前記ガラスフリット塗布工程は、
前記第１基板の周辺部を覆うとともに、前記第１基板の中央部を露出させるマスクを 前記第１面上に載置し、
スキージを前記マスクに当接させつつ、前記第１面に沿って前記スキージを走査する ことにより行う、
ことを特徴とするパッケージの製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載のパッケージの製造方法において、
前記スキージは、少なくとも前記スキージの進行方向側面が単一平面に形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５】
請求項３または４に記載のパッケージの製造方法において、
前記ガラスフリット除去工程は、前記マスクをはずして前記スキージを前記第１面に当接させ、前記ガラスフリット塗布工程における前記スキージの走査方向と同一の方向に、前記第１面に沿って前記スキージを走査することにより行う、
ことを特徴とするパッケージの製造方法。
【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の製造方法により製造した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。
【請求項７】
請求項６に記載の圧電振動子が、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する発振器。
【請求項８】
請求項６に記載の圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴とする電子機器。
【請求項９】
請求項６に記載の圧電振動子が、フィルタ部に電気的に接続されていることを特徴とする電波時計。
【請求項１】
互いに接合された複数の基板の間に形成されたキャビティ内に、電子部品を封入可能なパッケージの製造方法であって、
前記複数の基板のうち、第１基板を厚さ方向に貫通し、前記キャビティの内側と前記パッケージの外側とを導通する貫通電極を形成する貫通電極形成工程を備え、
前記貫通電極形成工程は、
前記第１基板の第１面に第１開口部を有する凹部を形成する凹部形成工程と、
前記凹部に金属ピンを挿入する金属ピン配置工程と、
前記第１面上にガラスフリットを塗布するガラスフリット塗布工程と、
前記凹部の内周面と前記金属ピンの外周面との間隙に前記ガラスフリットを充填して 、前記間隙を封止するガラスフリット充填工程と、
前記第１面上に残っている前記ガラスフリットを除去するガラスフリット除去工程と 、
前記凹部内に充填された前記ガラスフリットを焼成して硬化させる焼成工程と、
少なくとも前記第１基板の第２面を研磨して前記金属ピンを前記第２面に露出させる 研磨工程と、
を有し、
前記ガラスフリット塗布工程では、前記凹部の前記第２面側が閉塞された状態で、減圧下において、前記凹部の前記第１面側の前記第１開口部を閉塞するように、前記第１面上に前記ガラスフリットを塗布し、
前記ガラスフリット充填工程では、雰囲気圧力を昇圧させることで前記凹部内と前記凹部外との間に生じた圧力差により、前記凹部内に前記ガラスフリットを充填することを特徴とするパッケージの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のパッケージの製造方法において、
前記凹部は、貫通孔であり、
前記金属ピンは、平板状の土台部から法線方向に沿って立設され、
前記金属ピン配置工程では、前記貫通孔の前記第２面側の第２開口部から前記金属ピンを前記貫通孔に挿入しつつ、前記第２開口部を前記土台部で閉塞することを特徴とするパッケージの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のパッケージの製造方法において、
前記ガラスフリット塗布工程は、
前記第１基板の周辺部を覆うとともに、前記第１基板の中央部を露出させるマスクを 前記第１面上に載置し、
スキージを前記マスクに当接させつつ、前記第１面に沿って前記スキージを走査する ことにより行う、
ことを特徴とするパッケージの製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載のパッケージの製造方法において、
前記スキージは、少なくとも前記スキージの進行方向側面が単一平面に形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５】
請求項３または４に記載のパッケージの製造方法において、
前記ガラスフリット除去工程は、前記マスクをはずして前記スキージを前記第１面に当接させ、前記ガラスフリット塗布工程における前記スキージの走査方向と同一の方向に、前記第１面に沿って前記スキージを走査することにより行う、
ことを特徴とするパッケージの製造方法。
【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の製造方法により製造した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。
【請求項７】
請求項６に記載の圧電振動子が、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する発振器。
【請求項８】
請求項６に記載の圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴とする電子機器。
【請求項９】
請求項６に記載の圧電振動子が、フィルタ部に電気的に接続されていることを特徴とする電波時計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１１−１７６５０１（Ｐ２０１１−１７６５０１Ａ）
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３７９８５（Ｐ２０１０−３７９８５）
【出願日】平成２２年２月２３日（２０１０．２．２３）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２３日（２０１０．２．２３）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
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