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】基板を損傷することなく、基板の貫通孔に対して鋲体を迅速かつ確実に挿入することができるパッケージの製造方法と、この製造方法により製造された低コストな圧電振動子、発振器、電子機器および電波時計を提供する。
【解決手段】平板状の土台部と、土台部の表面から法線方向に沿って立設される芯材部と、を有する導電性の鋲体７の芯材部を貫通孔３０，３１（凹部）に挿入する鋲体配置工程Ｓ３３を有し、鋲体配置工程Ｓ３３は、ベース基板用ウエハ４０（第１基板）の第１面Ｕ（上面）に鋲体７を載置した後、ベース基板用ウエハ４０の第２面Ｌ側（下面側）に配置した磁石部６３（磁石）とベース基板用ウエハ４０とを相対的に走査することにより行うことを特徴とする。
【解決手段】平板状の土台部と、土台部の表面から法線方向に沿って立設される芯材部と、を有する導電性の鋲体７の芯材部を貫通孔３０，３１（凹部）に挿入する鋲体配置工程Ｓ３３を有し、鋲体配置工程Ｓ３３は、ベース基板用ウエハ４０（第１基板）の第１面Ｕ（上面）に鋲体７を載置した後、ベース基板用ウエハ４０の第２面Ｌ側（下面側）に配置した磁石部６３（磁石）とベース基板用ウエハ４０とを相対的に走査することにより行うことを特徴とする。
【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、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、圧電振動片が形成された圧電基板を第１基板と第２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、圧電振動片は、第１基板と第２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。
【０００３】
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。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。このパッケージ化された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１つとして、ベース基板に形成された貫通電極により、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（特許文献１参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１２４８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１には、金属からなるピン部材（本発明の鋲体に相当）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、熱軟化状態にあるうちに、貫通孔に前記ピン部材を打ち込むことが記載されている。なお、特許文献１に記載されているように、貫通電極は、多数個取りガラス板（本願のベース基板用ウエハに相当）の状態で形成される。
【０００６】
しかしながら、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、全ての貫通孔に前記ピン部材を打ち込むのに多大な工数を要する。また、前記ピン部材を打ち込んでいる途中にベース基板用ウエハが硬化してしまった場合には、再度加熱して熱軟化状態にする必要があるため、より多大な工数を要する。さらに、貫通孔に前記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では、ピン部材と貫通孔との間隙を完全に塞ぐのが困難であり、キャビティ内の気密性を確保できない虞がある。
【０００７】
図１３は、鋲体配置工程の説明図であり、図１３（ａ）は挿入途中の説明図であり、図１３（ｂ）は挿入後の説明図である。
このような問題を解消するために、図１３に示すように、貫通孔３０内に鋲体７を挿入し、貫通孔３０と鋲体７との間にペースト材を充填する技術が開発されている。具体的には、平板状の土台部７ａと、土台部７ａの表面から法線方向に沿って立設される芯材部７ｂとを有する鋲体７を、貫通孔３０内に挿入した状態で、貫通孔３０と芯材部７ｂ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３０と芯材部７ｂとガラスフリットとを一体化させた後、鋲体７の土台部７ａを研磨して除去することにより貫通電極を形成する。これにより、貫通孔３０および芯材部７ｂとガラスフリットとが強固に密着するのでキャビティ内の気密が損なわれるのを防止する。
【０００８】
ところで、上述の貫通電極を形成する貫通電極形成工程は、鋲体の芯材部をベース基板用ウエハの第１面側から挿入し、貫通孔の内部に鋲体の芯材部を配置する鋲体配置工程を有している。
【０００９】
図１７は従来技術の鋲体配置工程の説明図であり、図１７（ａ）は平面図であり、図１７（ｂ）は図１７（ａ）のＦ−Ｆ線における断面図である。なお、図１７において、ベース基板用ウエハ４０の厚さ、貫通孔３０の大きさおよび鋲体７の大きさを誇張して表現している。
【００１０】
具体的な鋲体配置工程の内容としては、まず、ベース基板用ウエハ４０の第１面Ｕ側を上面して、ウエハ支持治具２６１にベース基板用ウエハ４０をセットする。なお、ウエハ支持治具２６１には、ベース基板用ウエハ４０の外周面を押さえる固定部２６１ａと、ベース基板用ウエハ４０をウエハ支持治具２６１にセットしたときに、貫通孔３０，３１と連通する複数の吸引孔２６１ｂとが形成されている。次に、挿入する鋲体７の鋲体群７０を第１面Ｕに載置する。続いて、ベース基板用ウエハ４０に対してＦ−Ｆ線に沿った方向に振動を加えながら、ウエハ支持治具２６１にベース基板用ウエハ４０を設置した際の中心軸Ｋを軸にして、ベース基板用ウエハ４０を周方向に揺動させる。そして、ウエハ支持治具２６１の吸引孔２６１ｂおよび貫通孔３０，３１を介して鋲体７をエアで吸引することにより、芯材部７ｂが貫通孔３０，３１に挿入される。このようにして、第１面Ｕに載置した鋲体群７０が第１面Ｕ上で拡散させて、すべての貫通孔３０，３１の内部に鋲体７の芯材部７ｂを配置することができる。
【００１１】
ここで、上記の鋲体配置工程において第１面Ｕ上で鋲体７を拡散させると、ベース基板用ウエハの外周面とウエハ支持治具２６１の固定部２６１ａとの間隙２８０に鋲体７が入り込む可能性がある。そして、鋲体７が間隙２８０に入り込んだ状態で、ベース基板用ウエハ４０に振動を加えながら揺動させると、鋲体７がベース基板用ウエハ４０の外周面に繰り返し衝突して衝撃を加える。これにより、ベース基板用ウエハ４０にマイクロクラックが発生する虞がある。そして、貫通孔３０，３１内に充填したガラスフリットを焼成する焼成工程では、温度変化によりベース基板用ウエハ４０に熱衝撃が加わる。これにより、マイクロクラックが起因となってベース基板用ウエハ４０が割れる等、ベース基板用ウエハ４０を損傷してしまう虞がある。
【００１２】
さらに、ベース基板用ウエハ４０に振動を加えながら揺動させて鋲体７を拡散させるため、鋲体７の動きの応答性が悪い。そのため、ベース基板用ウエハ４０の第１面Ｕ上を隈なく移動させて、すべての貫通孔３０，３１に鋲体７を配置するには、長時間にわたりベース基板用ウエハ４０に振動を加えながら揺動させる必要がある。したがって、貫通孔３０，３１の内部に鋲体７の芯材部７ｂを配置するのに多大な時間を要する。
【００１３】
そこで本発明は、基板を損傷することなく、基板の貫通孔に対して鋲体を迅速かつ確実に挿入することができるパッケージの製造方法と、この製造方法により製造された低コストな圧電振動子、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】
【００１４】
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基板に凹部を形成する凹部形成工程と、平板状の土台部と、前記土台部の表面から法線方向に沿って立設される芯材部と、を有する導電性の鋲体の前記芯材部を前記凹部に挿入する鋲体配置工程と、を有し、前記鋲体配置工程は、前記第１基板の上面に鋲体を載置した後、前記第１基板の下面側に配置した磁石と前記第１基板とを相対的に走査することにより行うことを特徴とする。
本発明によれば、第１基板の下面側に配置した磁石と前記第１基板とを相対的に走査することにより、鋲体は磁石に吸引されながら磁石と共に移動する。そして、鋲体が凹部の開口部を通過するときに、鋲体の芯材部は凹部を介して磁石に吸引され、凹部の内部に芯材部が挿入される。したがって、従来の、第１基板に振動を加えながら揺動させつつ凹部に鋲体を挿入する方法と比較して、迅速かつ確実に凹部に鋲体を挿入することができる。また、本発明の鋲体配置工程では、第１基板に振動を加えながら揺動させることがないので、治具で第１基板の外周面を保持する必要がなくなる。このため、治具と第１基板の外周面との間隙をなくすか、もしくは、前記間隙を大きくすることができる。したがって、鋲体が前記間隙に入り込む事象がなくなるか、もしくは、鋲体が前記間隙に入り込んでも第１基板に繰り返し衝突して衝撃を加えることがない。したがって、鋲体が基板を損傷することがなく、第１基板の歩留まりを向上することができる。
【００１５】
また、前記凹部は、貫通孔であり、前記鋲体配置工程の後に、前記貫通孔の内周面と前記芯材部の外周面との間隙にペースト材を充填して、前記間隙を封止するペースト材充填工程を有することが望ましい。
本発明によれば、凹部を貫通孔としたので、貫通孔の一方側の開口部から鋲体を挿入し、他方側の開口部からペースト材を充填することができる。また、ペースト材を充填して貫通孔を塞ぐので、貫通孔の直径を比較的大きくすることが可能になり、貫通孔に対して鋲体を迅速かつ確実に挿入することができる。また、充填したペースト材を焼成して硬化させることにより、貫通孔、第１基板および鋲体の芯材部が一体化するので、気密不良のない貫通電極を形成することができる。
【００１６】
また、本発明の圧電振動子は、上述した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。
本発明によれば、基板を損傷することなく、基板の貫通孔に対して鋲体を迅速かつ確実に挿入することができる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、低コストな圧電振動子を提供することができる。
【００１７】
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。
【００１８】
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、基板を損傷することなく、基板の貫通孔に対して鋲体を迅速かつ確実に挿入することができる製造方法で製造された低コストな圧電振動子を備えているので、低コストな発振器、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】
【００１９】
本発明によれば、第１基板の下面側に配置した磁石と前記第１基板とを相対的に走査することにより、鋲体は磁石に吸引されながら磁石と共に移動する。そして、鋲体が凹部の開口部を通過するときに、鋲体の芯材部は凹部を介して磁石に吸引され、凹部の内部に芯材部が挿入される。したがって、従来の、第１基板に振動を加えながら揺動させつつ凹部に鋲体を挿入する方法と比較して、迅速かつ確実に凹部に鋲体を挿入することができる。また、本発明の鋲体配置工程では、第１基板に振動を加えながら揺動させることがないので、治具で第１基板の外周面を保持する必要がなくなる。このため、治具と第１基板の外周面との間隙をなくすか、もしくは、前記間隙を大きくすることができる。したがって、鋲体が前記間隙に入り込む事象がなくなるか、もしくは、鋲体が前記間隙に入り込んでも第１基板に繰り返し衝突して衝撃を加えることがない。したがって、鋲体が基板を損傷することがなく、第１基板の歩留まりを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】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】鋲体の説明図であり、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】鋲体配置工程の説明図であり、図１２（ａ）は側面図であり、図１２（ｂ）は平面図である。
【図１３】鋲体配置工程の説明図であり、図１３（ａ）は挿入途中の説明図であり、図１３（ｂ）は挿入後の説明図である。
【図１４】発振器の一実施形態を示す構成図である。
【図１５】電子機器の一実施形態を示す構成図である。
【図１６】電波時計の一実施形態を示す構成図である。
【図１７】従来技術の鋲体配置工程の説明図であり、図１７（ａ）は平面図であり、図１７（ｂ）は図１７（ａ）のＦ−Ｆ線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（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、第２基板をリッド基板として説明する。さらに、ベース基板におけるリッド基板との接合面を第１面Ｕとし、その反対面を第２面Ｌとして説明する。
図１は本実施形態における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。
【００２２】
（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。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、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。
【００２３】
この圧電振動片４は、一対の振動腕部１０，１１の外表面上に形成されて一対の振動腕部１０，１１を振動させる第１の励振電極１３および第２の励振電極１４からなる励振電極１５と、第１の励振電極１３および第２の励振電極１４に電気的に接続されたマウント電極１６，１７とを有している。励振電極１５、マウント電極１６，１７および引き出し電極１９，２０は、例えば、クロム（Ｃｒ）やニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）などの導電性材料の被膜により形成されている。
【００２４】
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。具体的には、第１の励振電極１３が、一方の振動腕部１０の溝部１８上と他方の振動腕部１１の両側面上とに主に形成され、第２の励振電極１４が、一方の振動腕部１０の両側面上と他方の振動腕部１１の溝部１８上とに主に形成されている。また、第１の励振電極１３および第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。
【００２５】
また、一対の振動腕部１０，１１の先端には、自身の振動状態を所定の周波数の範囲内で振動するように調整（周波数調整）を行うための重り金属膜２１が被膜されている。この重り金属膜２１は、周波数を粗く調整する際に使用される粗調膜２１ａと、微小に調整する際に使用される微調膜２１ｂとに分かれている。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。
【００２６】
（パッケージ）
図１、図３および図４に示すように、リッド基板３は、ガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる陽極接合可能な基板であり、略板状に形成されている。リッド基板３におけるベース基板２との接合面側には、圧電振動片４を収容するキャビティＣ用の凹部３ａが形成されている。
リッド基板３におけるベース基板２との接合面側の全体に、陽極接合用の接合膜３５が形成されている。すなわち接合膜３５は、凹部３ａの内面全体に加えて、凹部３ａの周囲の額縁領域に形成されている。本実施形態の接合膜３５はＳｉ膜で形成されているが、接合膜３５をＡｌで形成することも可能である。そして後述するように、この接合膜３５とベース基板２とが陽極接合され、キャビティＣが真空封止されている。
【００２７】
ベース基板２は、ガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる基板であり、図１から図４に示すように、リッド基板３と同等の外形で略板状に形成されている。
このベース基板２には、ベース基板２を厚さ方向に貫通する一対の貫通孔３０，３１と、貫通電極３２，３３とが形成されている。
【００２８】
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、本実施形態では、第２面Ｌ側の開口部は第１面Ｕ側の開口部よりも大きく形成されており、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。また、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。
【００２９】
貫通電極３２，３３は、図３に示すように、貫通孔３０，３１の内部に配置された筒体６および鋲体の芯材部７ｂによって形成されたものである。
本実施形態では、筒体６は、ペースト状の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。そして、筒体６の中心には、芯材部７ｂが筒体６を貫通するように配されている。芯材部７ｂは、後述する鋲体の土台部を研磨することにより形成される。そして、筒体６は、芯材部７ｂおよび貫通孔３０，３１に対して強固に固着している。
筒体６および芯材部７ｂは、貫通孔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、後述する引き回し電極３６，３７と外部電極３８，３９とを導通させる役割を担っている。
【００３０】
図２から図４に示すように、ベース基板２の第１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。
【００３１】
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、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。
【００３２】
またベース基板２の第２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。
【００３３】
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。
【００３４】
（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。ここで、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。また、図９に示す破線で囲まれた領域は、後に形成する貫通孔が形成される貫通孔形成領域Ｓを図示している。
【００３５】
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。なお、パッケージの製造方法は、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、組立工程のうち接合工程Ｓ７０とを少なくとも有している。
【００３６】
（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。
【００３７】
（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９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、キャビティ用の凹部３ａを複数形成する。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。
【００３８】
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、凹部３ａ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。
【００３９】
（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）。
【００４０】
（貫通電極形成工程）
次いで、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、詳細に説明する。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。また、請求項の「凹部」には貫通孔および窪み穴が含まれるが、本実施形態では凹部として貫通孔を形成する。
【００４１】
貫通電極形成工程Ｓ３０Ａは、ベース基板用ウエハに貫通電極を配するための貫通孔（凹部）を形成する貫通孔（凹部）形成工程Ｓ３２と、貫通孔内に鋲体を挿入する鋲体配置工程Ｓ３３とを有している。また、貫通孔と芯材部との間隙にペースト材を充填するペースト材充填工程Ｓ３５と、ペースト材を焼成して硬化させる焼成工程Ｓ３７とを有している。さらに、ベース基板用ウエハの第１面Ｕを研磨して土台部を除去するとともに、第２面Ｌを研磨して芯材部を露出させる研磨工程Ｓ３９を有している。
【００４２】
（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３２（図３参照）を配するための貫通孔を形成する貫通孔形成工程Ｓ３２を行う。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Ｌから第１面Ｕにかけて開口部の外形が小さくなるように貫通孔３０を形成している。
【００４３】
具体的なプレス加工による貫通孔形成工程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の第２面Ｌに押圧する。そして、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。
【００４４】
続いて、ベース基板用ウエハ４０に凹部を形成した後、第１面Ｕを研磨して凹部の底面を除去し、貫通孔３０とする。このようにして、第２開口部３０Ｌの外形が第１開口部３０Ｕの外形よりも大きく、テーパ状の内周面を有する貫通孔３０が形成される。本実施形態の貫通孔３０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。しかし、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。
【００４５】
なお、貫通孔３０とせずに凹部の状態のままであっても、後述の鋲体配置工程Ｓ３３で鋲体の芯材部を凹部内に配置することもできる。しかし、上述のように貫通孔３０とすることにより、後述のペースト材充填工程で、貫通孔３０の第２開口部３０Ｌから、芯材部と貫通孔３０との間隙にペースト材を容易に充填することができる。
【００４６】
（鋲体配置工程、鋲体）
図１１は鋲体の説明図であり、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１１に示す鋲体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。
【００４７】
鋲体７を形成するには、まず、芯材部７ｂ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等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芯材部７ｂ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。このようにして、土台部７ａおよび芯材部７ｂを有する鋲体７を形成する。
【００４８】
土台部７ａの平面視における外形は、芯材部７ｂの平面視における外形よりも大きく、なおかつ第１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。そして、後述する鋲体配置工程では、土台部７ａがベース基板用ウエハ４０の第１面Ｕと当接した状態で鋲体７が配置される。
【００４９】
（鋲体配置工程、鋲体配置装置）
図１２は鋲体配置工程Ｓ３３の説明図であり、図１２（ａ）は側面図であり、図１２（ｂ）は平面図である。
図１２に示すように、本実施形態の鋲体配置工程Ｓ３３で使用する鋲体配置装置５は、ウエハ支持治具６１と、磁石部６３およびアーム部６４を備えた可動磁石６５と、可動磁石６５をベース基板用ウエハ４０の第２面Ｌ側で移動させる移動手段（不図示）とを主に備えている。
【００５０】
ウエハ支持治具６１は、例えば断面Ｕ字形状をしており、ベース基板用ウエハ４０を上方で支持できるように、少なくとも２箇所以上のウエハ支持部６１ａを有している。ウエハ支持部６１ａの上面には、ベース基板用ウエハ４０の水平方向の移動を規制できるように、ベース基板用ウエハ４０の外周面に沿った側面を有する位置決め凹部６１ｂが形成されている。そして、ベース基板用ウエハ４０の第１面Ｕを上にし、第２面Ｌを下にしてウエハ支持治具６１にベース基板用ウエハ４０を配置する。なお、このとき、ウエハ支持部６１ａは、上述した貫通孔形成領域Ｓの外側を支持している。これにより、後述する可動磁石６５の磁石部６３は貫通孔形成領域Ｓ内を走査することができる。
【００５１】
可動磁石６５は、磁石部６３およびアーム部６４を備えている。
磁石部６３は、例えば電磁石によって構成されており、電源（不図示）から磁石部６３内のコイル（不図示）に電流を流して励磁することにより機能する。磁石部６３は、ベース基板用ウエハ４０の第２面Ｌから所定の距離（本実施形態では数ミリ程度）離間した状態で配置される。
アーム部６４は、磁石部６３を支持しつつ、不図示の移動手段と接続されている。これにより、ベース基板用ウエハ４０の第２面Ｌから前記所定の距離を確保しつつ、第２面Ｌに沿って水平方向に自在に磁石部６３を走査することができる。
【００５２】
（鋲体配置工程、鋲体の配置手順）
鋲体配置工程Ｓ３３では、貫通孔３０に鋲体７の芯材部を配置する。なお、後述するペースト材充填工程において、大径の第２開口部からペースト材を充填できるようにするため、本実施形態の鋲体配置工程Ｓ３３では、小径の第１開口部から芯材部７ｂを挿入し、第１開口部を土台部で塞いで鋲体７を配置している。
【００５３】
鋲体配置工程Ｓ３３では、ベース基板用ウエハ４０の第１面Ｕに鋲体７を載置した後、ベース基板用ウエハ４０の第１面Ｕに鋲体７を載置する。そして、ベース基板用ウエハ４０の第２面Ｌ側に配置した磁石とベース基板用ウエハ４０とを相対的に走査することにより、鋲体７の芯材部７ｂを貫通孔３０内に挿入して配置する。以下に、鋲体７の芯材部７ｂを貫通孔３０内に配置する手順について詳述する。
【００５４】
まず、図１２（ａ）に示すように、ベース基板用ウエハ４０をウエハ支持治具６１にセットした後、鋲体群７０を第１面Ｕ上に載置する。鋲体群７０に含まれる鋲体７の個数は、貫通孔３０に挿入する鋲体７の数の２倍程度が望ましい。
【００５５】
次に、磁石部６３の内部に配置されたコイルに電流を流して励磁し、鋲体群７０ごと鋲体７を第１面Ｕに吸着する。そして、ベース基板用ウエハ４０の第２面Ｌから所定の距離を確保しつつ、第２面Ｌに沿って水平方向に磁石部６３を走査する。
具体的な走査方法としては、図１２（ｂ）に示すように、ベース基板用ウエハ４０の外側から内側に向かって、矢印Ｔのように軌跡を描きながら同心円状に磁石部６３を走査する。このとき、全ての貫通孔に鋲体が挿入されるまで繰り返し磁石部６３を走査する。
【００５６】
図１３は鋲体配置工程Ｓ３３の説明図であり、図１３（ａ）は挿入途中の説明図であり、図１３（ｂ）は挿入後の説明図である。
前述のように磁石部を走査することにより、鋲体７は電磁石に吸引されながら磁石部と共に移動する。そして、図１３（ａ）に示すように、鋲体７が貫通孔３０の第１開口部３０Ｕを通過するときに、鋲体７の芯材部７ｂは貫通孔３０を介して磁石部に吸引され、貫通孔３０の内部に芯材部７ｂが挿入される。そして、図１３（ｂ）に示すように、鋲体７の土台部７ａがベース基板用ウエハ４０の第１面Ｕに当接して配置される。
【００５７】
続いて、貫通孔３０に配置されることなく第１面Ｕ上に余った鋲体７を除去する。具体的には、ベース基板用ウエハ４０を持ち上げて傾けることにより、余った鋲体７を除去する。また、磁石や吸引ポンプ等を用いて、貫通孔３０に挿入された鋲体７が抜け出ない程度の吸引力で余った鋲体７を吸引することにより、余った鋲体７を除去してもよい。
【００５８】
最後に、全ての貫通孔３０に鋲体７が挿入されたことの確認を行う。具体的には、カメラ等を使った画像解析や目視等により確認を行う。このように、鋲体７の鋲体群を磁石部で吸引しつつ、貫通孔形成領域Ｓ内の全域に渡って磁石部６３を繰り返し走査することにより、すべての貫通孔３０に鋲体７を配置することができる。
【００５９】
なお、鋲体配置工程Ｓ３３の後、例えば紙テープのラミネート材７２を第１面Ｕ側に貼付する。これにより、次に述べるペースト材充填工程での鋲体７の脱落やペースト材の漏洩を防止することができる。そして、ベース基板用ウエハ４０を表裏反転し、第２面Ｌ側を上面にして、次に述べるペースト材充填工程を行う。
【００６０】
（ペースト材充填工程）
次に、貫通孔３０と鋲体７との間にペースト材を充填するペースト材充填工程Ｓ３５を行う。本実施形態では、ペースト材はガラスフリットである。
ペースト材充填工程Ｓ３５では、ベース基板用ウエハ４０の第２面Ｌ側からガラスフリットを塗布することにより充填している。前述の通り、貫通孔３０はテーパ状の内周面を有しており、第２面Ｌ側の第２開口部３０Ｌの外形は、第１面Ｕ側の第１開口部３０Ｕの外形よりも大きく形成されている。したがって、芯材部７ｂと貫通孔３０との間隙にガラスフリットを容易に充填することができる。
【００６１】
（焼成工程）
続いて、貫通孔３０に充填したガラスフリットを焼成する焼成工程Ｓ３７を行う。これにより、ガラスフリットが固化し、貫通孔３０、ガラスフリットおよびガラスフリット内に配置された鋲体７が互いに固着し合う。
【００６２】
（研磨工程）
続いて、ベース基板用ウエハ４０の第１面Ｕと第２面Ｌとを研磨する研磨工程Ｓ３９を行う。第１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、芯材部７ｂを筒体６の内部に取り残すことができる。また、第２面Ｌを研磨することにより、第２面Ｌを平坦面にすることができ、芯材部７ｂの先端が露出する。その結果、ベース基板用ウエハ４０の表面と鋲体７の両端とを略面一な状態とすることができ、図３に示す貫通電極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。
【００６３】
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を複数形成する引き回し電極形成工程Ｓ４０を行う。そして、引き回し電極３６，３７上に、それぞれ金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。
【００６４】
（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１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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
次に、ベース基板用ウエハ４０の第２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。
【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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
本実施形態によれば、ベース基板用ウエハ４０の第２面Ｌ側に配置した磁石とベース基板用ウエハ４０とを相対的に走査することにより、鋲体７は磁石部６３に吸引されながら磁石部６３と共に移動する。そして、鋲体７が貫通孔３０，３１の開口部を通過するときに、鋲体７の芯材部７ｂは貫通孔３０，３１を介して磁石部６３に吸引され、貫通孔３０，３１の内部に芯材部７ｂが挿入される。したがって、従来の、ベース基板用ウエハ４０に振動を加えながら揺動させつつ貫通孔３０，３１に鋲体７を挿入する方法と比較して、迅速かつ確実に貫通孔３０，３１に鋲体７を挿入することができる。また、本実施形態の鋲体配置工程Ｓ３３では、ベース基板用ウエハ４０に振動を加えながら揺動させることがないので、ウエハ支持治具６１でベース基板用ウエハ４０の外周面を保持する必要がなくなる。このため、ウエハ支持治具６１とベース基板用ウエハ４０の外周面との間隙をなくすか、もしくは、前記間隙を大きくすることができる。したがって、鋲体７が前記間隙に入り込む事象がなくなるか、もしくは、鋲体７が前記間隙に入り込んでもベース基板用ウエハ４０に繰り返し衝突して衝撃を加えることがない。したがって、鋲体７がベース基板用ウエハ４０を損傷することがなく、ベース基板用ウエハ４０の歩留まりを向上することができる。
【００７３】
（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１４を参照しながら説明する。
本実施形態の発振器１１０は、図１４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。
【００７４】
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。
【００７５】
このような本実施形態の発振器１１０によれば、基板を損傷することなく、基板の貫通孔に対して鋲体を迅速かつ確実に挿入することができる製造方法で製造された低コストな圧電振動子１を備えているので、低コストな発振器１１０を提供することができる。
【００７６】
（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１５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。
【００７７】
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１５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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
本実施形態の携帯情報機器１２０によれば、基板を損傷することなく、基板の貫通孔に対して鋲体を迅速かつ確実に挿入することができる製造方法で製造された低コストな圧電振動子１を備えているので、低コストな携帯情報機器１２０を提供することができる。
【００８５】
（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１６を参照して説明する。
本実施形態の電波時計１４０は、図１６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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
本実施形態の電波時計１４０によれば、基板を損傷することなく、基板の貫通孔に対して鋲体を迅速かつ確実に挿入することができる製造方法で製造された低コストな圧電振動子１を備えているので、低コストな電波時計１４０を提供することができる。
【００９０】
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、音叉型の圧電振動片を封入し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。
【００９１】
本実施形態において、貫通孔の形状は、貫通孔の中心軸を含む断面において、テーパ状の内周面を有している。しかし、テーパ状ではなくストレート形状としてもよい。ただし、本実施形態の方が、貫通孔と芯材部との間隙にペースト材を充填するときに充填しやすい点で優位性がある。
【００９２】
本実施形態において、貫通電極は、貫通孔に鋲体を配置した後に貫通孔３０に充填したガラスフリットを焼成して形成している。しかし、貫通孔に鋲体を挿入した後、ガラス基板を加熱して芯材部とガラス基板とを直接溶着することにより、貫通電極を形成してもよい。ただし、本実施形態の方が、貫通孔の直径を大きく形成でき、鋲体を挿入しやすい点で優位性がある。
【００９３】
本実施形態では、鋲体の土台部および芯材部の軸直角断面形状を円形状に形成している。しかし、鋲体の土台部および芯材部のうち、いずれかまたは全部の軸直角断面形状を非円形状に形成してもよい。
【００９４】
本実施形態では、磁石に電磁石を使用しているが、例えばフェライト等からなる永久磁石を使用してもよい。ただし、本実施形態の方が、電源をオン・オフすることにより励磁状態の切り換えができる点で優位性がある。
【００９５】
本実施形態では、ベース基板用ウエハ４０の外側から内側に向かって同心円状に複数回、磁石部を走査させているが、例えば直線的に磁石部を走査させてもよい。いずれにしても、貫通孔形成領域内の全域に渡って磁石部を走査させればよい。
【００９６】
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が、パッケージの内部に圧電振動片以外の物を封入して、圧電振動子以外のデバイスを製造することもできる。
【符号の説明】
【００９７】
１・・・圧電振動子 ２・・・ベース基板（第１基板） ４・・・圧電振動片 ７・・・鋲体 ７ａ・・・土台部 ７ｂ・・・芯材部 ９・・・パッケージ ３０，３１・・・貫通孔 ３２，３３・・・貫通電極 ６３・・・磁石部（磁石） 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２面 Ｓ３０Ａ・・・貫通電極形成工程 Ｓ３２・・・凹部形成工程 Ｓ３３・・・鋲体配置工程 Ｓ３５・・・ペースト材充填工程 Ｕ・・・第１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、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、圧電振動片が形成された圧電基板を第１基板と第２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、圧電振動片は、第１基板と第２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。
【０００３】
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。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。このパッケージ化された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１つとして、ベース基板に形成された貫通電極により、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（特許文献１参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１２４８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１には、金属からなるピン部材（本発明の鋲体に相当）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、熱軟化状態にあるうちに、貫通孔に前記ピン部材を打ち込むことが記載されている。なお、特許文献１に記載されているように、貫通電極は、多数個取りガラス板（本願のベース基板用ウエハに相当）の状態で形成される。
【０００６】
しかしながら、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、全ての貫通孔に前記ピン部材を打ち込むのに多大な工数を要する。また、前記ピン部材を打ち込んでいる途中にベース基板用ウエハが硬化してしまった場合には、再度加熱して熱軟化状態にする必要があるため、より多大な工数を要する。さらに、貫通孔に前記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では、ピン部材と貫通孔との間隙を完全に塞ぐのが困難であり、キャビティ内の気密性を確保できない虞がある。
【０００７】
図１３は、鋲体配置工程の説明図であり、図１３（ａ）は挿入途中の説明図であり、図１３（ｂ）は挿入後の説明図である。
このような問題を解消するために、図１３に示すように、貫通孔３０内に鋲体７を挿入し、貫通孔３０と鋲体７との間にペースト材を充填する技術が開発されている。具体的には、平板状の土台部７ａと、土台部７ａの表面から法線方向に沿って立設される芯材部７ｂとを有する鋲体７を、貫通孔３０内に挿入した状態で、貫通孔３０と芯材部７ｂ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３０と芯材部７ｂとガラスフリットとを一体化させた後、鋲体７の土台部７ａを研磨して除去することにより貫通電極を形成する。これにより、貫通孔３０および芯材部７ｂとガラスフリットとが強固に密着するのでキャビティ内の気密が損なわれるのを防止する。
【０００８】
ところで、上述の貫通電極を形成する貫通電極形成工程は、鋲体の芯材部をベース基板用ウエハの第１面側から挿入し、貫通孔の内部に鋲体の芯材部を配置する鋲体配置工程を有している。
【０００９】
図１７は従来技術の鋲体配置工程の説明図であり、図１７（ａ）は平面図であり、図１７（ｂ）は図１７（ａ）のＦ−Ｆ線における断面図である。なお、図１７において、ベース基板用ウエハ４０の厚さ、貫通孔３０の大きさおよび鋲体７の大きさを誇張して表現している。
【００１０】
具体的な鋲体配置工程の内容としては、まず、ベース基板用ウエハ４０の第１面Ｕ側を上面して、ウエハ支持治具２６１にベース基板用ウエハ４０をセットする。なお、ウエハ支持治具２６１には、ベース基板用ウエハ４０の外周面を押さえる固定部２６１ａと、ベース基板用ウエハ４０をウエハ支持治具２６１にセットしたときに、貫通孔３０，３１と連通する複数の吸引孔２６１ｂとが形成されている。次に、挿入する鋲体７の鋲体群７０を第１面Ｕに載置する。続いて、ベース基板用ウエハ４０に対してＦ−Ｆ線に沿った方向に振動を加えながら、ウエハ支持治具２６１にベース基板用ウエハ４０を設置した際の中心軸Ｋを軸にして、ベース基板用ウエハ４０を周方向に揺動させる。そして、ウエハ支持治具２６１の吸引孔２６１ｂおよび貫通孔３０，３１を介して鋲体７をエアで吸引することにより、芯材部７ｂが貫通孔３０，３１に挿入される。このようにして、第１面Ｕに載置した鋲体群７０が第１面Ｕ上で拡散させて、すべての貫通孔３０，３１の内部に鋲体７の芯材部７ｂを配置することができる。
【００１１】
ここで、上記の鋲体配置工程において第１面Ｕ上で鋲体７を拡散させると、ベース基板用ウエハの外周面とウエハ支持治具２６１の固定部２６１ａとの間隙２８０に鋲体７が入り込む可能性がある。そして、鋲体７が間隙２８０に入り込んだ状態で、ベース基板用ウエハ４０に振動を加えながら揺動させると、鋲体７がベース基板用ウエハ４０の外周面に繰り返し衝突して衝撃を加える。これにより、ベース基板用ウエハ４０にマイクロクラックが発生する虞がある。そして、貫通孔３０，３１内に充填したガラスフリットを焼成する焼成工程では、温度変化によりベース基板用ウエハ４０に熱衝撃が加わる。これにより、マイクロクラックが起因となってベース基板用ウエハ４０が割れる等、ベース基板用ウエハ４０を損傷してしまう虞がある。
【００１２】
さらに、ベース基板用ウエハ４０に振動を加えながら揺動させて鋲体７を拡散させるため、鋲体７の動きの応答性が悪い。そのため、ベース基板用ウエハ４０の第１面Ｕ上を隈なく移動させて、すべての貫通孔３０，３１に鋲体７を配置するには、長時間にわたりベース基板用ウエハ４０に振動を加えながら揺動させる必要がある。したがって、貫通孔３０，３１の内部に鋲体７の芯材部７ｂを配置するのに多大な時間を要する。
【００１３】
そこで本発明は、基板を損傷することなく、基板の貫通孔に対して鋲体を迅速かつ確実に挿入することができるパッケージの製造方法と、この製造方法により製造された低コストな圧電振動子、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】
【００１４】
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基板に凹部を形成する凹部形成工程と、平板状の土台部と、前記土台部の表面から法線方向に沿って立設される芯材部と、を有する導電性の鋲体の前記芯材部を前記凹部に挿入する鋲体配置工程と、を有し、前記鋲体配置工程は、前記第１基板の上面に鋲体を載置した後、前記第１基板の下面側に配置した磁石と前記第１基板とを相対的に走査することにより行うことを特徴とする。
本発明によれば、第１基板の下面側に配置した磁石と前記第１基板とを相対的に走査することにより、鋲体は磁石に吸引されながら磁石と共に移動する。そして、鋲体が凹部の開口部を通過するときに、鋲体の芯材部は凹部を介して磁石に吸引され、凹部の内部に芯材部が挿入される。したがって、従来の、第１基板に振動を加えながら揺動させつつ凹部に鋲体を挿入する方法と比較して、迅速かつ確実に凹部に鋲体を挿入することができる。また、本発明の鋲体配置工程では、第１基板に振動を加えながら揺動させることがないので、治具で第１基板の外周面を保持する必要がなくなる。このため、治具と第１基板の外周面との間隙をなくすか、もしくは、前記間隙を大きくすることができる。したがって、鋲体が前記間隙に入り込む事象がなくなるか、もしくは、鋲体が前記間隙に入り込んでも第１基板に繰り返し衝突して衝撃を加えることがない。したがって、鋲体が基板を損傷することがなく、第１基板の歩留まりを向上することができる。
【００１５】
また、前記凹部は、貫通孔であり、前記鋲体配置工程の後に、前記貫通孔の内周面と前記芯材部の外周面との間隙にペースト材を充填して、前記間隙を封止するペースト材充填工程を有することが望ましい。
本発明によれば、凹部を貫通孔としたので、貫通孔の一方側の開口部から鋲体を挿入し、他方側の開口部からペースト材を充填することができる。また、ペースト材を充填して貫通孔を塞ぐので、貫通孔の直径を比較的大きくすることが可能になり、貫通孔に対して鋲体を迅速かつ確実に挿入することができる。また、充填したペースト材を焼成して硬化させることにより、貫通孔、第１基板および鋲体の芯材部が一体化するので、気密不良のない貫通電極を形成することができる。
【００１６】
また、本発明の圧電振動子は、上述した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。
本発明によれば、基板を損傷することなく、基板の貫通孔に対して鋲体を迅速かつ確実に挿入することができる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、低コストな圧電振動子を提供することができる。
【００１７】
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。
【００１８】
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、基板を損傷することなく、基板の貫通孔に対して鋲体を迅速かつ確実に挿入することができる製造方法で製造された低コストな圧電振動子を備えているので、低コストな発振器、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】
【００１９】
本発明によれば、第１基板の下面側に配置した磁石と前記第１基板とを相対的に走査することにより、鋲体は磁石に吸引されながら磁石と共に移動する。そして、鋲体が凹部の開口部を通過するときに、鋲体の芯材部は凹部を介して磁石に吸引され、凹部の内部に芯材部が挿入される。したがって、従来の、第１基板に振動を加えながら揺動させつつ凹部に鋲体を挿入する方法と比較して、迅速かつ確実に凹部に鋲体を挿入することができる。また、本発明の鋲体配置工程では、第１基板に振動を加えながら揺動させることがないので、治具で第１基板の外周面を保持する必要がなくなる。このため、治具と第１基板の外周面との間隙をなくすか、もしくは、前記間隙を大きくすることができる。したがって、鋲体が前記間隙に入り込む事象がなくなるか、もしくは、鋲体が前記間隙に入り込んでも第１基板に繰り返し衝突して衝撃を加えることがない。したがって、鋲体が基板を損傷することがなく、第１基板の歩留まりを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】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】鋲体の説明図であり、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】鋲体配置工程の説明図であり、図１２（ａ）は側面図であり、図１２（ｂ）は平面図である。
【図１３】鋲体配置工程の説明図であり、図１３（ａ）は挿入途中の説明図であり、図１３（ｂ）は挿入後の説明図である。
【図１４】発振器の一実施形態を示す構成図である。
【図１５】電子機器の一実施形態を示す構成図である。
【図１６】電波時計の一実施形態を示す構成図である。
【図１７】従来技術の鋲体配置工程の説明図であり、図１７（ａ）は平面図であり、図１７（ｂ）は図１７（ａ）のＦ−Ｆ線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（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、第２基板をリッド基板として説明する。さらに、ベース基板におけるリッド基板との接合面を第１面Ｕとし、その反対面を第２面Ｌとして説明する。
図１は本実施形態における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。
【００２２】
（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。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、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。
【００２３】
この圧電振動片４は、一対の振動腕部１０，１１の外表面上に形成されて一対の振動腕部１０，１１を振動させる第１の励振電極１３および第２の励振電極１４からなる励振電極１５と、第１の励振電極１３および第２の励振電極１４に電気的に接続されたマウント電極１６，１７とを有している。励振電極１５、マウント電極１６，１７および引き出し電極１９，２０は、例えば、クロム（Ｃｒ）やニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）などの導電性材料の被膜により形成されている。
【００２４】
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。具体的には、第１の励振電極１３が、一方の振動腕部１０の溝部１８上と他方の振動腕部１１の両側面上とに主に形成され、第２の励振電極１４が、一方の振動腕部１０の両側面上と他方の振動腕部１１の溝部１８上とに主に形成されている。また、第１の励振電極１３および第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。
【００２５】
また、一対の振動腕部１０，１１の先端には、自身の振動状態を所定の周波数の範囲内で振動するように調整（周波数調整）を行うための重り金属膜２１が被膜されている。この重り金属膜２１は、周波数を粗く調整する際に使用される粗調膜２１ａと、微小に調整する際に使用される微調膜２１ｂとに分かれている。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。
【００２６】
（パッケージ）
図１、図３および図４に示すように、リッド基板３は、ガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる陽極接合可能な基板であり、略板状に形成されている。リッド基板３におけるベース基板２との接合面側には、圧電振動片４を収容するキャビティＣ用の凹部３ａが形成されている。
リッド基板３におけるベース基板２との接合面側の全体に、陽極接合用の接合膜３５が形成されている。すなわち接合膜３５は、凹部３ａの内面全体に加えて、凹部３ａの周囲の額縁領域に形成されている。本実施形態の接合膜３５はＳｉ膜で形成されているが、接合膜３５をＡｌで形成することも可能である。そして後述するように、この接合膜３５とベース基板２とが陽極接合され、キャビティＣが真空封止されている。
【００２７】
ベース基板２は、ガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる基板であり、図１から図４に示すように、リッド基板３と同等の外形で略板状に形成されている。
このベース基板２には、ベース基板２を厚さ方向に貫通する一対の貫通孔３０，３１と、貫通電極３２，３３とが形成されている。
【００２８】
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、本実施形態では、第２面Ｌ側の開口部は第１面Ｕ側の開口部よりも大きく形成されており、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。また、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。
【００２９】
貫通電極３２，３３は、図３に示すように、貫通孔３０，３１の内部に配置された筒体６および鋲体の芯材部７ｂによって形成されたものである。
本実施形態では、筒体６は、ペースト状の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。そして、筒体６の中心には、芯材部７ｂが筒体６を貫通するように配されている。芯材部７ｂは、後述する鋲体の土台部を研磨することにより形成される。そして、筒体６は、芯材部７ｂおよび貫通孔３０，３１に対して強固に固着している。
筒体６および芯材部７ｂは、貫通孔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、後述する引き回し電極３６，３７と外部電極３８，３９とを導通させる役割を担っている。
【００３０】
図２から図４に示すように、ベース基板２の第１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。
【００３１】
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、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。
【００３２】
またベース基板２の第２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。
【００３３】
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。
【００３４】
（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。ここで、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。また、図９に示す破線で囲まれた領域は、後に形成する貫通孔が形成される貫通孔形成領域Ｓを図示している。
【００３５】
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。なお、パッケージの製造方法は、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、組立工程のうち接合工程Ｓ７０とを少なくとも有している。
【００３６】
（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。
【００３７】
（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９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、キャビティ用の凹部３ａを複数形成する。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。
【００３８】
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、凹部３ａ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。
【００３９】
（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）。
【００４０】
（貫通電極形成工程）
次いで、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、詳細に説明する。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。また、請求項の「凹部」には貫通孔および窪み穴が含まれるが、本実施形態では凹部として貫通孔を形成する。
【００４１】
貫通電極形成工程Ｓ３０Ａは、ベース基板用ウエハに貫通電極を配するための貫通孔（凹部）を形成する貫通孔（凹部）形成工程Ｓ３２と、貫通孔内に鋲体を挿入する鋲体配置工程Ｓ３３とを有している。また、貫通孔と芯材部との間隙にペースト材を充填するペースト材充填工程Ｓ３５と、ペースト材を焼成して硬化させる焼成工程Ｓ３７とを有している。さらに、ベース基板用ウエハの第１面Ｕを研磨して土台部を除去するとともに、第２面Ｌを研磨して芯材部を露出させる研磨工程Ｓ３９を有している。
【００４２】
（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３２（図３参照）を配するための貫通孔を形成する貫通孔形成工程Ｓ３２を行う。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Ｌから第１面Ｕにかけて開口部の外形が小さくなるように貫通孔３０を形成している。
【００４３】
具体的なプレス加工による貫通孔形成工程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の第２面Ｌに押圧する。そして、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。
【００４４】
続いて、ベース基板用ウエハ４０に凹部を形成した後、第１面Ｕを研磨して凹部の底面を除去し、貫通孔３０とする。このようにして、第２開口部３０Ｌの外形が第１開口部３０Ｕの外形よりも大きく、テーパ状の内周面を有する貫通孔３０が形成される。本実施形態の貫通孔３０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。しかし、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。
【００４５】
なお、貫通孔３０とせずに凹部の状態のままであっても、後述の鋲体配置工程Ｓ３３で鋲体の芯材部を凹部内に配置することもできる。しかし、上述のように貫通孔３０とすることにより、後述のペースト材充填工程で、貫通孔３０の第２開口部３０Ｌから、芯材部と貫通孔３０との間隙にペースト材を容易に充填することができる。
【００４６】
（鋲体配置工程、鋲体）
図１１は鋲体の説明図であり、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１１に示す鋲体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。
【００４７】
鋲体７を形成するには、まず、芯材部７ｂ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等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芯材部７ｂ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。このようにして、土台部７ａおよび芯材部７ｂを有する鋲体７を形成する。
【００４８】
土台部７ａの平面視における外形は、芯材部７ｂの平面視における外形よりも大きく、なおかつ第１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。そして、後述する鋲体配置工程では、土台部７ａがベース基板用ウエハ４０の第１面Ｕと当接した状態で鋲体７が配置される。
【００４９】
（鋲体配置工程、鋲体配置装置）
図１２は鋲体配置工程Ｓ３３の説明図であり、図１２（ａ）は側面図であり、図１２（ｂ）は平面図である。
図１２に示すように、本実施形態の鋲体配置工程Ｓ３３で使用する鋲体配置装置５は、ウエハ支持治具６１と、磁石部６３およびアーム部６４を備えた可動磁石６５と、可動磁石６５をベース基板用ウエハ４０の第２面Ｌ側で移動させる移動手段（不図示）とを主に備えている。
【００５０】
ウエハ支持治具６１は、例えば断面Ｕ字形状をしており、ベース基板用ウエハ４０を上方で支持できるように、少なくとも２箇所以上のウエハ支持部６１ａを有している。ウエハ支持部６１ａの上面には、ベース基板用ウエハ４０の水平方向の移動を規制できるように、ベース基板用ウエハ４０の外周面に沿った側面を有する位置決め凹部６１ｂが形成されている。そして、ベース基板用ウエハ４０の第１面Ｕを上にし、第２面Ｌを下にしてウエハ支持治具６１にベース基板用ウエハ４０を配置する。なお、このとき、ウエハ支持部６１ａは、上述した貫通孔形成領域Ｓの外側を支持している。これにより、後述する可動磁石６５の磁石部６３は貫通孔形成領域Ｓ内を走査することができる。
【００５１】
可動磁石６５は、磁石部６３およびアーム部６４を備えている。
磁石部６３は、例えば電磁石によって構成されており、電源（不図示）から磁石部６３内のコイル（不図示）に電流を流して励磁することにより機能する。磁石部６３は、ベース基板用ウエハ４０の第２面Ｌから所定の距離（本実施形態では数ミリ程度）離間した状態で配置される。
アーム部６４は、磁石部６３を支持しつつ、不図示の移動手段と接続されている。これにより、ベース基板用ウエハ４０の第２面Ｌから前記所定の距離を確保しつつ、第２面Ｌに沿って水平方向に自在に磁石部６３を走査することができる。
【００５２】
（鋲体配置工程、鋲体の配置手順）
鋲体配置工程Ｓ３３では、貫通孔３０に鋲体７の芯材部を配置する。なお、後述するペースト材充填工程において、大径の第２開口部からペースト材を充填できるようにするため、本実施形態の鋲体配置工程Ｓ３３では、小径の第１開口部から芯材部７ｂを挿入し、第１開口部を土台部で塞いで鋲体７を配置している。
【００５３】
鋲体配置工程Ｓ３３では、ベース基板用ウエハ４０の第１面Ｕに鋲体７を載置した後、ベース基板用ウエハ４０の第１面Ｕに鋲体７を載置する。そして、ベース基板用ウエハ４０の第２面Ｌ側に配置した磁石とベース基板用ウエハ４０とを相対的に走査することにより、鋲体７の芯材部７ｂを貫通孔３０内に挿入して配置する。以下に、鋲体７の芯材部７ｂを貫通孔３０内に配置する手順について詳述する。
【００５４】
まず、図１２（ａ）に示すように、ベース基板用ウエハ４０をウエハ支持治具６１にセットした後、鋲体群７０を第１面Ｕ上に載置する。鋲体群７０に含まれる鋲体７の個数は、貫通孔３０に挿入する鋲体７の数の２倍程度が望ましい。
【００５５】
次に、磁石部６３の内部に配置されたコイルに電流を流して励磁し、鋲体群７０ごと鋲体７を第１面Ｕに吸着する。そして、ベース基板用ウエハ４０の第２面Ｌから所定の距離を確保しつつ、第２面Ｌに沿って水平方向に磁石部６３を走査する。
具体的な走査方法としては、図１２（ｂ）に示すように、ベース基板用ウエハ４０の外側から内側に向かって、矢印Ｔのように軌跡を描きながら同心円状に磁石部６３を走査する。このとき、全ての貫通孔に鋲体が挿入されるまで繰り返し磁石部６３を走査する。
【００５６】
図１３は鋲体配置工程Ｓ３３の説明図であり、図１３（ａ）は挿入途中の説明図であり、図１３（ｂ）は挿入後の説明図である。
前述のように磁石部を走査することにより、鋲体７は電磁石に吸引されながら磁石部と共に移動する。そして、図１３（ａ）に示すように、鋲体７が貫通孔３０の第１開口部３０Ｕを通過するときに、鋲体７の芯材部７ｂは貫通孔３０を介して磁石部に吸引され、貫通孔３０の内部に芯材部７ｂが挿入される。そして、図１３（ｂ）に示すように、鋲体７の土台部７ａがベース基板用ウエハ４０の第１面Ｕに当接して配置される。
【００５７】
続いて、貫通孔３０に配置されることなく第１面Ｕ上に余った鋲体７を除去する。具体的には、ベース基板用ウエハ４０を持ち上げて傾けることにより、余った鋲体７を除去する。また、磁石や吸引ポンプ等を用いて、貫通孔３０に挿入された鋲体７が抜け出ない程度の吸引力で余った鋲体７を吸引することにより、余った鋲体７を除去してもよい。
【００５８】
最後に、全ての貫通孔３０に鋲体７が挿入されたことの確認を行う。具体的には、カメラ等を使った画像解析や目視等により確認を行う。このように、鋲体７の鋲体群を磁石部で吸引しつつ、貫通孔形成領域Ｓ内の全域に渡って磁石部６３を繰り返し走査することにより、すべての貫通孔３０に鋲体７を配置することができる。
【００５９】
なお、鋲体配置工程Ｓ３３の後、例えば紙テープのラミネート材７２を第１面Ｕ側に貼付する。これにより、次に述べるペースト材充填工程での鋲体７の脱落やペースト材の漏洩を防止することができる。そして、ベース基板用ウエハ４０を表裏反転し、第２面Ｌ側を上面にして、次に述べるペースト材充填工程を行う。
【００６０】
（ペースト材充填工程）
次に、貫通孔３０と鋲体７との間にペースト材を充填するペースト材充填工程Ｓ３５を行う。本実施形態では、ペースト材はガラスフリットである。
ペースト材充填工程Ｓ３５では、ベース基板用ウエハ４０の第２面Ｌ側からガラスフリットを塗布することにより充填している。前述の通り、貫通孔３０はテーパ状の内周面を有しており、第２面Ｌ側の第２開口部３０Ｌの外形は、第１面Ｕ側の第１開口部３０Ｕの外形よりも大きく形成されている。したがって、芯材部７ｂと貫通孔３０との間隙にガラスフリットを容易に充填することができる。
【００６１】
（焼成工程）
続いて、貫通孔３０に充填したガラスフリットを焼成する焼成工程Ｓ３７を行う。これにより、ガラスフリットが固化し、貫通孔３０、ガラスフリットおよびガラスフリット内に配置された鋲体７が互いに固着し合う。
【００６２】
（研磨工程）
続いて、ベース基板用ウエハ４０の第１面Ｕと第２面Ｌとを研磨する研磨工程Ｓ３９を行う。第１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、芯材部７ｂを筒体６の内部に取り残すことができる。また、第２面Ｌを研磨することにより、第２面Ｌを平坦面にすることができ、芯材部７ｂの先端が露出する。その結果、ベース基板用ウエハ４０の表面と鋲体７の両端とを略面一な状態とすることができ、図３に示す貫通電極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。
【００６３】
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を複数形成する引き回し電極形成工程Ｓ４０を行う。そして、引き回し電極３６，３７上に、それぞれ金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。
【００６４】
（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１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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
次に、ベース基板用ウエハ４０の第２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。
【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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
本実施形態によれば、ベース基板用ウエハ４０の第２面Ｌ側に配置した磁石とベース基板用ウエハ４０とを相対的に走査することにより、鋲体７は磁石部６３に吸引されながら磁石部６３と共に移動する。そして、鋲体７が貫通孔３０，３１の開口部を通過するときに、鋲体７の芯材部７ｂは貫通孔３０，３１を介して磁石部６３に吸引され、貫通孔３０，３１の内部に芯材部７ｂが挿入される。したがって、従来の、ベース基板用ウエハ４０に振動を加えながら揺動させつつ貫通孔３０，３１に鋲体７を挿入する方法と比較して、迅速かつ確実に貫通孔３０，３１に鋲体７を挿入することができる。また、本実施形態の鋲体配置工程Ｓ３３では、ベース基板用ウエハ４０に振動を加えながら揺動させることがないので、ウエハ支持治具６１でベース基板用ウエハ４０の外周面を保持する必要がなくなる。このため、ウエハ支持治具６１とベース基板用ウエハ４０の外周面との間隙をなくすか、もしくは、前記間隙を大きくすることができる。したがって、鋲体７が前記間隙に入り込む事象がなくなるか、もしくは、鋲体７が前記間隙に入り込んでもベース基板用ウエハ４０に繰り返し衝突して衝撃を加えることがない。したがって、鋲体７がベース基板用ウエハ４０を損傷することがなく、ベース基板用ウエハ４０の歩留まりを向上することができる。
【００７３】
（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１４を参照しながら説明する。
本実施形態の発振器１１０は、図１４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。
【００７４】
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。
【００７５】
このような本実施形態の発振器１１０によれば、基板を損傷することなく、基板の貫通孔に対して鋲体を迅速かつ確実に挿入することができる製造方法で製造された低コストな圧電振動子１を備えているので、低コストな発振器１１０を提供することができる。
【００７６】
（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１５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。
【００７７】
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１５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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
本実施形態の携帯情報機器１２０によれば、基板を損傷することなく、基板の貫通孔に対して鋲体を迅速かつ確実に挿入することができる製造方法で製造された低コストな圧電振動子１を備えているので、低コストな携帯情報機器１２０を提供することができる。
【００８５】
（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１６を参照して説明する。
本実施形態の電波時計１４０は、図１６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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
本実施形態の電波時計１４０によれば、基板を損傷することなく、基板の貫通孔に対して鋲体を迅速かつ確実に挿入することができる製造方法で製造された低コストな圧電振動子１を備えているので、低コストな電波時計１４０を提供することができる。
【００９０】
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、音叉型の圧電振動片を封入し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。
【００９１】
本実施形態において、貫通孔の形状は、貫通孔の中心軸を含む断面において、テーパ状の内周面を有している。しかし、テーパ状ではなくストレート形状としてもよい。ただし、本実施形態の方が、貫通孔と芯材部との間隙にペースト材を充填するときに充填しやすい点で優位性がある。
【００９２】
本実施形態において、貫通電極は、貫通孔に鋲体を配置した後に貫通孔３０に充填したガラスフリットを焼成して形成している。しかし、貫通孔に鋲体を挿入した後、ガラス基板を加熱して芯材部とガラス基板とを直接溶着することにより、貫通電極を形成してもよい。ただし、本実施形態の方が、貫通孔の直径を大きく形成でき、鋲体を挿入しやすい点で優位性がある。
【００９３】
本実施形態では、鋲体の土台部および芯材部の軸直角断面形状を円形状に形成している。しかし、鋲体の土台部および芯材部のうち、いずれかまたは全部の軸直角断面形状を非円形状に形成してもよい。
【００９４】
本実施形態では、磁石に電磁石を使用しているが、例えばフェライト等からなる永久磁石を使用してもよい。ただし、本実施形態の方が、電源をオン・オフすることにより励磁状態の切り換えができる点で優位性がある。
【００９５】
本実施形態では、ベース基板用ウエハ４０の外側から内側に向かって同心円状に複数回、磁石部を走査させているが、例えば直線的に磁石部を走査させてもよい。いずれにしても、貫通孔形成領域内の全域に渡って磁石部を走査させればよい。
【００９６】
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が、パッケージの内部に圧電振動片以外の物を封入して、圧電振動子以外のデバイスを製造することもできる。
【符号の説明】
【００９７】
１・・・圧電振動子 ２・・・ベース基板（第１基板） ４・・・圧電振動片 ７・・・鋲体 ７ａ・・・土台部 ７ｂ・・・芯材部 ９・・・パッケージ ３０，３１・・・貫通孔 ３２，３３・・・貫通電極 ６３・・・磁石部（磁石） 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２面 Ｓ３０Ａ・・・貫通電極形成工程 Ｓ３２・・・凹部形成工程 Ｓ３３・・・鋲体配置工程 Ｓ３５・・・ペースト材充填工程 Ｕ・・・第１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基板に凹部を形成する凹部形成工程と、
平板状の土台部と、前記土台部の表面から法線方向に沿って立設される芯材部と、を 有する導電性の鋲体の前記芯材部を前記凹部に挿入する鋲体配置工程と、
を有し、
前記鋲体配置工程は、前記第１基板の第１面に鋲体を載置した後、前記第１基板の第２面側に配置した磁石と前記第１基板とを相対的に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２】
請求項１に記載のパッケージの製造方法であって、
前記凹部は、貫通孔であり、
前記鋲体配置工程の後に、前記貫通孔の内周面と前記芯材部の外周面との間隙にペースト材を充填して、前記間隙を封止するペースト材充填工程を有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４】
請求項３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５】
請求項３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６】
請求項３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基板に凹部を形成する凹部形成工程と、
平板状の土台部と、前記土台部の表面から法線方向に沿って立設される芯材部と、を 有する導電性の鋲体の前記芯材部を前記凹部に挿入する鋲体配置工程と、
を有し、
前記鋲体配置工程は、前記第１基板の第１面に鋲体を載置した後、前記第１基板の第２面側に配置した磁石と前記第１基板とを相対的に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２】
請求項１に記載のパッケージの製造方法であって、
前記凹部は、貫通孔であり、
前記鋲体配置工程の後に、前記貫通孔の内周面と前記芯材部の外周面との間隙にペースト材を充填して、前記間隙を封止するペースト材充填工程を有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４】
請求項３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５】
請求項３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６】
請求項３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】
【公開番号】特開２０１１−１９３２８９（Ｐ２０１１−１９３２８９Ａ）
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５８４３１（Ｐ２０１０−５８４３１）
【出願日】平成２２年３月１５日（２０１０．３．１５）
【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２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１５日（２０１０．３．１５）
【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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