パッケージの製造方法、圧電振動子の製造方法、発振器、電子機器および電波時計
【課題】抵抗値が大きい接合材３５を採用する場合でも、接合材３５とベース基板用ウエハ４０との間を確実に陽極接合することが可能な、パッケージの製造方法を提供する。
【解決手段】絶縁体からなるリッド基板用ウエハ５０の内面に予め固着された接合材３５と、絶縁体からなるベース基板用ウエハ４０の内面とを陽極接合することにより、パッケージを製造する方法であって、リッド基板用ウエハ５０の外面に陽極となる接合補助材７２を配置し、ベース基板用ウエハ４０の外面に陰極７１を配置して電圧を印加する陽極接合工程を有し、接合補助材７２は、前記陽極接合工程において前記接合補助材と前記第１基板との間に陽極接合反応を発生させる材料で形成されていることを特徴とする。
【解決手段】絶縁体からなるリッド基板用ウエハ５０の内面に予め固着された接合材３５と、絶縁体からなるベース基板用ウエハ４０の内面とを陽極接合することにより、パッケージを製造する方法であって、リッド基板用ウエハ５０の外面に陽極となる接合補助材７２を配置し、ベース基板用ウエハ４０の外面に陰極７１を配置して電圧を印加する陽極接合工程を有し、接合補助材７２は、前記陽極接合工程において前記接合補助材と前記第１基板との間に陽極接合反応を発生させる材料で形成されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッケージの製造方法、圧電振動子の製造方法、圧電振動子を有する発振器、電子機器および電波時計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話や携帯情報端末には、時刻源や制御信号などのタイミング源、リファレンス信号源などとして水晶などを利用した圧電振動子が用いられている。この種の圧電振動子は、様々なものが知られているが、その一つとして、表面実装型の圧電振動子が知られている。この種の圧電振動子として、圧電振動片が形成された圧電基板をベース基板とリッド基板とで上下から挟み込むように接合した３層構造タイプのものが知られている。この場合、圧電振動子は、ベース基板とリッド基板との間に形成されたキャビティ（密閉室）内に収納されている。
【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、ベース基板とリッド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。
【０００４】
ガラス材料からなるベース基板とリッド基板とを直接接合させる方法として、陽極接合が提案されている。陽極接合は、一方の基板の内面に接合材を固着した上で、その接合材にプローブを接続して陽極とし、他方の基板の外面に陰極を配置して電圧を印加することにより、接合材と他方の基板の内面とを接合するものである（例えば、特許文献１参照）。この接合材の材料として、Ａｌが採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−７２４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、陽極接合に利用した接合材が接合後のパッケージの外側に露出すると、Ａｌで形成された接合材が腐食して、パッケージの気密性が低下するという問題がある。
そこで近時では、接合材の材料として、Ｓｉの採用が検討されている。
ところが、Ｓｉ膜はシート抵抗が大きいので、厚さが薄い接合材をＳｉで形成すると抵抗値が大きくなる。そのため、陽極接合時に接合材にプローブを接続すると、プローブ接続点からの距離に比例して電圧降下が大きくなる。これにより、接合材の電位が不均一になり、プローブ接続点の近くでは陽極接合されるものの、プローブ接続点から離れた場所では陽極接合されなくなるという問題がある。
【０００７】
なお、プローブ接続点から離れた場所でも陽極接合させるには、高電圧を印加して陽極接合を行う必要があり、エネルギー消費量が大きくなる。
また、抵抗値が低いＳｉ膜を形成するには、スパッタやＣＶＤ等によるＳｉ膜の形成を高温（８００℃以上）で行う必要がある。ところが、Ｓｉ膜を形成するガラス基板の軟化点は６００℃程度であるため、ガラス基板上に高温でＳｉ膜を形成するのは困難である。
【０００８】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、抵抗値が大きい接合材を採用する場合でも、接合材と基板との間を確実に陽極接合することが可能な、パッケージの製造方法および圧電振動子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の問題を解決するために、本発明に係るパッケージの製造方法は、絶縁体からなる第１基板の内面に予め固着された接合材と、絶縁体からなる第２基板の内面とを陽極接合することにより、パッケージを製造する方法であって、前記第１基板の外面に陽極となる接合補助材を配置し、前記第２基板の外面に陰極を配置して電圧を印加する陽極接合工程を有し、前記接合補助材は、前記陽極接合工程において前記接合補助材と前記第１基板との間に陽極接合反応を発生させる材料で形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、接合補助材と陰極との間に電圧を印加することで、接合補助材と第１基板の外面との間に陽極接合反応が発生し、これに連動して接合材と第２基板の内面との間が陽極接合される。これにより、抵抗値が大きい接合材を採用する場合でも、接合材の全面に対して均一に電圧を印加することが可能になり、接合材と第２基板の内面との間を確実に陽極接合することができる。なお接合補助材の抵抗値は任意に設定できるので、抵抗値が小さい接合補助材を採用することにより、抵抗値が小さい接合材を採用した場合と同様の条件で陽極接合を行うことができる。
【００１０】
また前記接合材は、Ａｌ、Ｓｉ膜またはＳｉバルク材で形成されていることが望ましい。特に前記接合材は、Ｓｉ膜で形成されていることが望ましい。
Ｓｉ膜はシート抵抗が大きいので、厚さが薄い接合材をＳｉで形成すると抵抗値が大きくなるが、本発明によれば接合材と第２基板の内面との間を確実に陽極接合することができる。そして、陽極接合に利用した接合材が接合後のパッケージの外側に露出する場合でも、Ｓｉで形成された接合材は腐食しないので、パッケージの気密性の低下を防止することができる。
【００１１】
また前記接合補助材は、Ａｌ、Ｓｉバルク材、ＣｒまたはＣで形成されていることが望ましい。
この構成によれば、接合補助材と第１基板の外面との間において確実に陽極接合反応を発生させることができるので、これに連動して接合材と第２基板の内面との間を確実に陽極接合することができる。
【００１２】
また前記接合補助材は、アルミ箔等の薄膜であることが望ましい。
接合補助材として、取り扱いが容易で安価なアルミ箔等の薄膜を採用することにより、製造コストの上昇を抑制することができる。またアルミ箔等の薄膜は厚さが薄いので、陽極接合工程の後に簡単に除去することができる。
【００１３】
また前記陽極接合工程の後に、前記接合補助材を除去する工程を有することが望ましい。
この構成によれば、接合補助材が残存していない従来と同様のパッケージを製造することができる。
【００１４】
本発明に係る圧電振動子の製造方法は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のパッケージの製造方法を使用して製造したパッケージの内部に、圧電振動片を真空封止することにより、圧電振動子を製造することを特徴とする。
この構成によれば、接合材と基板との間が確実に陽極接合されて気密性に優れたパッケージを備えているので、圧電振動片の真空封止の信頼性を向上させることができる。これにより、圧電振動子の直列共振抵抗値（Ｒ１）が低い状態に維持されるので、低電力で圧電振動片を振動させることが可能になり、エネルギー効率に優れた圧電振動子を製造することができる。
【００１５】
本発明に係る発振器は、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。
本発明に係る電子機器は、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。
本発明に係る電波時計は、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。
この発明によれば、エネルギー効率に優れた圧電振動子を備えているので、エネルギー効率に優れた発振器、電子機器および電波時計を製造することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のパッケージの製造方法によれば、接合補助材と陰極との間に電圧を印加することで、接合補助材と第１基板の外面との間に陽極接合反応が発生し、これに連動して接合材と第２基板の内面との間が陽極接合される。これにより、抵抗値が大きい接合材を採用する場合でも、接合材の全面に対して均一に電圧を印加することが可能になり、接合材と第２基板の内面との間を確実に陽極接合することができる。なお接合補助材の抵抗値は任意に設定できるので、抵抗値が小さい接合補助材を採用することにより、抵抗値が小さい接合材を採用した場合と同様の条件で陽極接合を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係る圧電振動子の外観斜視図である。
【図２】圧電振動子の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線に沿う側面断面図である。
【図４】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線に沿う断面図である。
【図８】実施形態に係る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】接合工程の説明図であり、図９のＣ−Ｃ線に沿う断面の部分拡大図である。
【図１１】接合反応の説明図である。
【図１２】接合補助材除去工程の説明図であり、図９のＣ−Ｃ線に沿う断面の部分拡大図である。
【図１３】実施形態に係る発振器の構成図である。
【図１４】実施形態に係る電子機器の構成図である。
【図１５】実施形態に係る電波時計の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（圧電振動子）
次に、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。図１は、実施形態に係る圧電振動子の外観斜視図である。図２は、圧電振動子の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線に沿う側面断面図である。図４は、圧電振動子の分解斜視図である。なお図４では、図面を見易くするために、後述する圧電振動片４の励振電極１５、引き出し電極１９，２０、マウント電極１６，１７及び重り金属膜２１の図示を省略している。
図１〜図４に示すように、本実施形態の圧電振動子１は、ベース基板２およびリッド基板３が接合材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。
【００１９】
図５は圧電振動片の平面図であり、図６は底面図であり、図７は図５のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
図５〜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、ニオブ酸リチウムなどの圧電材料から形成された音叉型の振動片であり、所定の電圧が印加されたときに振動するものである。この圧電振動片４は、平行に配置された一対の振動腕部１０，１１と、該一対の振動腕部１０，１１の基端側を一体的に固定する基部１２と、一対の振動腕部１０，１１の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。
【００２０】
また、本実施形態の圧電振動片４は、一対の振動腕部１０，１１の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及び第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及び第２の励振電極１４に電気的に接続されたマウント電極１６，１７とを有している。励振電極１５、マウント電極１６，１７及び引き出し電極１９，２０は、例えば、クロム（Ｃｒ）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。
【００２１】
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及び第２の励振電極１４は、基部１２の両主面上において、それぞれ引き出し電極１９，２０を介してマウント電極１６，１７に電気的に接続されている。
【００２２】
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。
【００２３】
図１、図３及び図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、陽極接合用の接合材３５が形成されている。すなわち接合材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。本実施形態の接合材３５はＳｉ膜で形成されているが、接合材３５をＡｌで形成することも可能である。なお接合材として、ドーピング等により低抵抗化したＳｉバルク材を可能することも可能である。そして後述するように、この接合材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。
【００２４】
ベース基板２は、ガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる基板であり、図１〜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。
ベース基板２の上面２ａ側（リッド基板３との接合面側）には、図１〜図４に示すように、一対の引き回し電極３６，３７がパターニングされている。各引き回し電極３６，３７は、例えば下層のＣｒ膜及び上層のＡｕ膜の積層体によって形成されている。
そして図３、図４に示すように、引き回し電極３６，３７の表面に、金などのバンプＢを介して、上述した圧電振動片４のマウント電極１６，１７がバンプ接合されている。圧電振動片４は、ベース基板２の上面２ａから振動腕部１０，１１を浮かせた状態で接合されている。
【００２５】
またベース基板２には、該ベース基板２を貫通する一対の貫通電極３２，３３が形成されている。各貫通電極３２，３３は、ステンレスやＡｇ、Ａｌ等の導電性を有する金属材料によって形成されている。一方の貫通電極３２は、一方の引き回し電極３６の直下に形成されている。他方の貫通電極３３は、振動腕部１１の先端付近に形成され、引き回し配線を介して他方の引き回し電極３７に接続されている。
またベース基板２の下面２ｂには、図１、図３及び図４に示すように、一対の外部電極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。
【００２６】
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。すると、一方の外部電極３８から、一方の貫通電極３２及び一方の引き回し電極３６を介して、圧電振動片４の第１の励振電極１３に通電される。また他方の外部電極３９から、他方の貫通電極３３及び他方の引き回し電極３７を介して、圧電振動片４の第２の励振電極１４に通電される。これにより、圧電振動片４の第１の励振電極１３及び第２の励振電極１４からなる励振電極１５に電流を流すことができ、一対の振動腕部１０，１１を接近・離間させる方向に所定の周波数で振動させることができる。そして、この一対の振動腕部１０，１１の振動を利用して、時刻源、制御信号のタイミング源やリファレンス信号源などとして利用することができる。
【００２７】
（圧電振動子の製造方法）
次に、本実施形態に係る圧電振動子の製造方法について説明する。図８は、本実施形態に係る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。以下には、ベース基板用ウエハ４０とリッド基板用ウエハ５０との間に複数の圧電振動片４を封入してウエハ体６０を形成し、ウエハ体６０を切断することにより複数の圧電振動子を同時に製造する方法について説明する。なお、図９以下の各図に示す点線Ｍは、切断工程で切断する切断線を図示したものである。
【００２８】
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（Ｓ４０以下）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。また本実施形態に係る圧電振動子の製造方法は、リッド基板およびベース基板が接合材を介して陽極接合されてなるパッケージの製造方法を含んでいる。パッケージの製造方法は、主に、接合材形成工程（Ｓ２４）と、接合工程（Ｓ６０）と、接合補助材除去工程（Ｓ６５）とを有している。
【００２９】
圧電振動片作製工程（Ｓ１０）では、図５〜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、金属膜の成膜及びパターニングを行って、励振電極１５、引き出し電極１９，２０、マウント電極１６，１７、重り金属膜２１を形成する。これにより、複数の圧電振動片４を作製することができる。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、振動腕部の重量を変化させることで行う。
【００３０】
リッド基板用ウエハ作製工程（Ｓ２０）では、後にリッド基板３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、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（Ｓ２２）。凹部３ａの形成は、加熱プレス成形やエッチング加工などによって行う。次に、ベース基板用ウエハ４０との接合面を研磨する（Ｓ２３）。
【００３１】
次に、ベース基板用ウエハ４０との接合面に接合材３５を形成する（Ｓ２４）。接合材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、接合材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。接合材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、接合材形成工程（Ｓ２４）の前に研磨工程（Ｓ２３）を行っているので、接合材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。
【００３２】
ベース基板用ウエハ作製工程（Ｓ３０）では、後にベース基板２となるベース基板用ウエハ４０を作製する。まず、ソーダ石灰ガラスからなる円板状のベース基板用ウエハ４０を、所定の厚さまで研磨加工して洗浄した後に、エッチングなどにより最表面の加工変質層を除去する（Ｓ３１）。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を行う（Ｓ３２）。貫通電極３２，３３は、例えば、ベース基板用ウエハ４０にスルーホール３０，３１を形成し、スルーホール３０，３１内に銀ペーストなどの導電材を充填した後、焼成することで形成する。次に、一対の貫通電極３２，３３に電気的接続された引き回し電極３６，３７を形成する引き回し電極形成工程を行う（Ｓ３３）。
【００３３】
ところで、ベース基板用ウエハ４０の表面に、引き回し電極３６，３７とともに接合材３５を形成することも考えられる。しかしながら、この場合には、引き回し電極３６，３７の形成後に接合材３５を形成することになり、製造時間が長くなる。また両者間の拡散を防止するため、引き回し電極３６，３７をマスクしつつ接合材３５を形成する必要があり、製造工程が複雑化する。これに対して、本実施形態では、リッド基板用ウエハ５０に接合材３５を形成し、ベース基板用ウエハ４０に引き回し電極３６，３７を形成する。これにより、引き回し電極３６，３７の形成と接合材３５の形成とを並行して実施することが可能になり、製造時間を短縮することができる。また両者間の拡散を考慮する必要がないので、製造工程を簡略化することができる。
【００３４】
マウント工程（Ｓ４０）では、作製した複数の圧電振動片４を、ベース基板用ウエハ４０の引き回し電極３６，３７の上面に接合する。具体的には、まず一対の引き回し電極３６，３７上にそれぞれ金などのバンプＢを形成する。次に、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、圧電振動片４の振動腕部１０，１１がベース基板用ウエハ４０の上面から浮いた状態で、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。
【００３５】
重ね合わせ工程（Ｓ５０）では、圧電振動片４のマウントが終了した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。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にマウントされた圧電振動片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。
【００３６】
（接合工程）
図１０および図１１は、接合工程の説明図であって、図９のＣ−Ｃ線に沿った断面の部分拡大図である。
図１０（ａ）に示すように、接合工程（Ｓ６０）では、リッド基板用ウエハ５０の上面に接合補助材７２を配置する。接合補助材７２は、接合補助材７２とリッド基板用ウエハ５０との間に陽極接合反応を発生させる材料で形成されている。具体的には、接合補助材とガラスと電極とを重ね合わせ、加熱すると同時に、接合補助材側を陽極とし電極側を陰極として電圧を印加した場合に、ガラスに含まれるナトリウムイオンを陰極に向かって移動させ、ガラスの接合補助材側に負電荷層を発生させる材料である接合材。より具体的には、接合補助材７２の材料として、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）バルク材、クロム（Ｃｒ）、カーボン（Ｃ）等の、薄膜やバルク材を採用することができる。なおバルク材とは、相当な厚さを有する基板状の部材である。図１０（ａ）に示す本実施形態では、接合補助材７２としてアルミ箔を採用している。取り扱いが容易で安価なアルミ箔を採用することにより、製造コストの増加を抑制することができる。
【００３７】
接合工程（Ｓ６０）では、リッド基板用ウエハ５０の上面に接合補助材７２を配置するとともに、ベース基板用ウエハ４０の下面に電極７１を配置する。電極７１は、ステンレスやカーボン（Ｃ）等で形成されている。次に、治具（不図示）を用いて接合補助材７２と電極７１との間を押圧し、ウエハ体６０に圧力をかける。次に、治具ごとウエハ体６０を陽極接合装置の内部に入れる。次に、陽極接合装置の内部を所定温度に保持して、ウエハ体６０を加熱する。同時に、接合補助材７２が陽極となり電極７１が陰極となるように直流電源７０を接続して、ウエハ体６０に電圧を印加する。本実施形態の接合補助材７２は抵抗値が小さいアルミニウムで形成されているので、接合補助材７２の内部で電圧降下が発生することはなく、リッド基板用ウエハ５０の全面に対して均一に電圧を印加することができる。
【００３８】
これにより、図１１に示すように、リッド基板用ウエハ５０のガラス材料に含まれるナトリウムイオンが接合材３５に向かって移動する。これに連動して、ベース基板用ウエハ４０のガラス材料に含まれるナトリウムイオンも電極７１に向かって移動し、電流が流れる。そのため、ベース基板用ウエハ４０の接合材３５側には、ナトリウムイオンが欠乏した負電荷層が形成される。この負電荷層と接合材３５との間に静電引力が発生して、ベース基板用ウエハ４０と接合材３５との界面Ｆ２が陽極接合される。なお、リッド基板用ウエハ５０の接合補助材７２側にも、ナトリウムイオンが欠乏した負電荷層が形成される。そのため、リッド基板用ウエハ５０と接合補助材７２との界面Ｆ１も陽極接合される。
【００３９】
一方、図１０（ｂ）に示す本実施形態の変形例では、接合補助材７６としてＳｉ膜を採用している。なお、ガラス等の絶縁材料からなる接合補助基板７７の表面にＳｉ膜を形成することで、Ｓｉ膜を接合補助材７６として取り扱うことができる。この変形例では、治具を用いて接合補助基板７７と電極７１との間を押圧し、ウエハ体６０に圧力をかける。そして、Ｓｉ膜に直流電源７０を接続し、電極７１との間に電圧を印加する。なお、Ｓｉ膜の膜厚を厚く形成すれば、Ｓｉ膜の抵抗値が小さくなるので、Ｓｉ膜内部での電圧降下を抑制することができる。この変形例でも同様に、ベース基板用ウエハ４０と接合材３５との間を陽極接合することができる。ただし変形例では、接合補助基板７７に固着した状態の接合補助材７６が、リッド基板用ウエハ５０に陽極接合されることになる。
【００４０】
（接合補助材除去工程）
図１２は、接合補助材除去工程の説明図であって、図９のＣ−Ｃ線に沿った断面の部分拡大図である。
図１２（ａ）に示すように、接合補助材除去工程（Ｓ６５）では、リッド基板用ウエハ５０に陽極接合された接合補助材７２を除去する。本実施形態では、リッド基板用ウエハ５０の上面に接合補助材７２としてアルミ箔が陽極接合されているので、このアルミ箔をエッチングによって除去する。アルミ箔は、ハロゲン系のエッチングガスを用いてエッチングすることができる。アルミ箔の厚さは数十μｍと薄いので、短時間のエッチングでアルミ箔を除去することができる。
【００４１】
一方、図１２（ｂ）に示す本実施形態の変形例では、リッド基板用ウエハ５０の上面に、接合補助材７６であるＳｉ膜に加えて、接合補助基板７７が固着されている。そこでこの変形例では、接合補助材７６および接合補助基板７７を研削によって除去する。具体的には、グラインダ装置等を使用して、破線７９で示すリッド基板用ウエハ５０の表層まで研削する。研削によれば、厚い接合補助基板７７が固着されている場合でも、接合補助材７６とともに接合補助基板７７を短時間で除去することができる。
なお図１２（ａ）に示す本実施形態でも、研削または研磨によりアルミ箔を除去することができる。
【００４２】
外部電極形成工程（Ｓ７０）では、ベース基板用ウエハの裏面に外部電極３８，３９を形成する。
ここで、ゲッタリング工程を行うことが望ましい。具体的には、予めキャビティの内面に形成しておいたゲッター材にレーザを照射する。これにより、ゲッター材が蒸発してキャビティ内の酸素と結合するので、キャビティ内の真空度を向上させることができる。ゲッター材として、クロム（Ｃｒ）やアルミニウム（Ａｌ）等を採用することができる。
【００４３】
微調工程（Ｓ８０）では、個々の圧電振動子１の周波数を微調整する。具体的には、まず外部電極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、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１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。
【００４４】
切断工程（Ｓ９０）では、接合されたウエハ体６０を切断線Ｍに沿って切断する。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。
【００４５】
電気特性検査工程（Ｓ１００）では、圧電振動子１の共振周波数や共振抵抗値、ドライブレベル特性（共振周波数及び共振抵抗値の励振電力依存性）などを測定してチェックする。また、絶縁抵抗特性なども併せてチェックする。最後に、圧電振動子１の外観検査を行って、寸法や品質などを最終的にチェックする。
以上により、圧電振動子１が完成する。
【００４６】
以上に詳述したように、本実施形態に係るパッケージの製造方法は、リッド基板用ウエハ５０の内面に接合材３５を形成した上で、リッド基板用ウエハ５０の外面に陽極となる接合補助材７２を配置し、ベース基板用ウエハ４０の外面に陰極となる電極７１を配置して電圧を印加する陽極接合工程を有し、接合補助材７２は、陽極接合工程において接合補助材７２とリッド基板用ウエハ５０との間に陽極接合反応を発生させる材料で形成されている構成とした。
この構成によれば、接合補助材７２と電極７１との間に電圧を印加することで、接合補助材７２とリッド基板用ウエハ５０の外面との間に陽極接合反応が発生し、これに連動して接合材３５とベース基板用ウエハ４０の内面との間が陽極接合される。これにより、抵抗値が大きい接合材３５を採用する場合でも、接合材３５の全面に対して均一に電圧を印加することが可能になり、接合材３５とベース基板用ウエハ４０の内面との間を確実に陽極接合することができる。なお接合補助材７２の抵抗値は任意に設定できるので、抵抗値が小さい接合補助材７２を採用することにより、抵抗値が小さい接合材を採用した場合と同様の条件で陽極接合を行うことができる。少なくとも接合材３５より抵抗値が小さい接合補助材７２を採用して接合補助材７２に直流電源７０を接続すれば、接合材３５に直流電源を接続する場合より緩やかな条件（低電圧）で陽極接合を行うことができる。
【００４７】
また本実施形態では、接合材３５がＳｉ膜で形成されている構成とした。
Ｓｉ膜はシート抵抗が大きいので、厚さが薄い接合材をＳｉで形成すると抵抗値が大きくなるが、本実施形態によれば接合材３５とベース基板用ウエハ４０の内面との間を確実に陽極接合することができる。そして図３に示すように、陽極接合に利用した接合材３５が接合後のパッケージ９の外側に露出する場合でも、Ｓｉで形成された接合材３５は腐食しないので、パッケージ９の気密性の低下を防止することができる。
【００４８】
（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１３を参照しながら説明する。
本実施形態の発振器１００は、図１３に示すように、圧電振動子１を、集積回路１０１に電気的に接続された発振子として構成したものである。この発振器１００は、コンデンサ等の電子部品１０２が実装された基板１０３を備えている。基板１０３には、発振器用の上記集積回路１０１が実装されており、この集積回路１０１の近傍に、圧電振動子１が実装されている。これら電子部品１０２、集積回路１０１及び圧電振動子１は、図示しない配線パターンによってそれぞれ電気的に接続されている。なお、各構成部品は、図示しない樹脂によりモールドされている。
【００４９】
このように構成された発振器１００において、圧電振動子１に電圧を印加すると、該圧電振動子１内の圧電振動片４が振動する。この振動は、圧電振動片４が有する圧電特性により電気信号に変換されて、集積回路１０１に電気信号として入力される。入力された電気信号は、集積回路１０１によって各種処理がなされ、周波数信号として出力される。これにより、圧電振動子１が発振子として機能する。
また、集積回路１０１の構成を、例えば、ＲＴＣ（リアルタイムクロック）モジュール等を要求に応じて選択的に設定することで、時計用単機能発振器等の他、当該機器や外部機器の動作日や時刻を制御したり、時刻やカレンダー等を提供したりする機能を付加することができる。
【００５０】
上述したように、本実施形態の発振器１００によれば、ベース基板２とリッド基板３とが確実に陽極接合され、キャビティＣ内の気密が確実に確保され、歩留まりが向上した高品質な圧電振動子１を備えているため、発振器１００自体も同様に導通性が安定して確保され、作動の信頼性を高めて高品質化を図ることができる。さらにこれに加え、長期にわたって安定した高精度な周波数信号を得ることができる。
【００５１】
（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１４を参照して説明する。なお電子機器として、上述した圧電振動子１を有する携帯情報機器１１０を例にして説明する。
始めに本実施形態の携帯情報機器１１０は、例えば、携帯電話に代表されるものであり、従来技術における腕時計を発展、改良したものである。外観は腕時計に類似し、文字盤に相当する部分に液晶ディスプレイを配し、この画面上に現在の時刻等を表示させることができるものである。また、通信機として利用する場合には、手首から外し、バンドの内側部分に内蔵されたスピーカ及びマイクロフォンによって、従来技術の携帯電話と同様の通信を行うことが可能である。しかしながら、従来の携帯電話と比較して、格段に小型化及び軽量化されている。
【００５２】
次に、本実施形態の携帯情報機器１１０の構成について説明する。この携帯情報機器１１０は、図１４に示すように、圧電振動子１と、電力を供給するための電源部１１１とを備えている。電源部１１１は、例えば、リチウム二次電池からなっている。この電源部１１１には、各種制御を行う制御部１１２と、時刻等のカウントを行う計時部１１３と、外部との通信を行う通信部１１４と、各種情報を表示する表示部１１５と、それぞれの機能部の電圧を検出する電圧検出部１１６とが並列に接続されている。そして、電源部１１１によって、各機能部に電力が供給されるようになっている。
【００５３】
制御部１１２は、各機能部を制御して音声データの送信及び受信、現在時刻の計測や表示など、システム全体の動作制御を行う。また、制御部１１２は、予めプログラムが書き込まれたＲＯＭと、該ＲＯＭに書き込まれたプログラムを読み出して実行するＣＰＵと、該ＣＰＵのワークエリアとして使用されるＲＡＭなどとを備えている。
【００５４】
計時部１１３は、発振回路、レジスタ回路、カウンタ回路及びインターフェース回路等を内蔵する集積回路と、圧電振動子１とを備えている。圧電振動子１に電圧を印加すると圧電振動片４が振動し、該振動が水晶の有する圧電特性により電気信号に変換されて、発振回路に電気信号として入力される。発振回路の出力は二値化され、レジスタ回路とカウンタ回路とにより計数される。そして、インターフェース回路を介して、制御部１１２と信号の送受信が行われ、表示部１１５に、現在時刻や現在日付或いはカレンダー情報などが表示される。
【００５５】
通信部１１４は、従来の携帯電話と同様の機能を有し、無線部１１７、音声処理部１１８、切替部１１９、増幅部１２０、音声入出力部１２１、電話番号入力部１２２、着信音発生部１２３及び呼制御メモリ部１２４を備えている。
無線部１１７は、音声データなどの各種データを、アンテナ１２５を介して基地局と送受信のやりとりを行う。音声処理部１１８は、無線部１１７又は増幅部１２０から入力された音声信号を符号化及び複号化する。増幅部１２０は、音声処理部１１８又は音声入出力部１２１から入力された信号を、所定のレベルまで増幅する。音声入出力部１２１は、スピーカやマイクロフォン等からなり、着信音や受話音声を拡声したり、音声を集音したりする。
【００５６】
また、着信音発生部１２３は、基地局からの呼び出しに応じて着信音を生成する。切替部１１９は、着信時に限って、音声処理部１１８に接続されている増幅部１２０を着信音発生部１２３に切り替えることによって、着信音発生部１２３において生成された着信音が増幅部１２０を介して音声入出力部１２１に出力される。
なお、呼制御メモリ部１２４は、通信の発着呼制御に係るプログラムを格納する。また、電話番号入力部１２２は、例えば、０から９の番号キー及びその他のキーを備えており、これら番号キーなどを押下することにより、通話先の電話番号などが入力される。
【００５７】
電圧検出部１１６は、電源部１１１によって制御部１１２などの各機能部に対して加えられている電圧が、所定の値を下回った場合に、その電圧降下を検出して制御部１１２に通知する。このときの所定の電圧値は、通信部１１４を安定して動作させるために必要な最低限の電圧として予め設定されている値であり、例えば、３Ｖ程度となる。電圧検出部１１６から電圧降下の通知を受けた制御部１１２は、無線部１１７、音声処理部１１８、切替部１１９及び着信音発生部１２３の動作を禁止する。特に、消費電力の大きな無線部１１７の動作停止は、必須となる。更に、表示部１１５に、通信部１１４が電池残量の不足により使用不能になった旨が表示される。
【００５８】
即ち、電圧検出部１１６と制御部１１２とによって、通信部１１４の動作を禁止し、その旨を表示部１１５に表示することができる。この表示は、文字メッセージであっても良いが、より直感的な表示として、表示部１１５の表示面の上部に表示された電話アイコンに、×（バツ）印を付けるようにしてもよい。
なお、通信部１１４の機能に係る部分の電源を、選択的に遮断することができる電源遮断部１２６を備えることで、通信部１１４の機能をより確実に停止することができる。
【００５９】
上述したように、本実施形態の携帯情報機器１１０によれば、ベース基板２とリッド基板３とが確実に陽極接合され、キャビティＣ内の気密が確実に確保され、歩留まりが向上した高品質な圧電振動子１を備えているため、携帯情報機器自体も同様に導通性が安定して確保され、作動の信頼性を高めて高品質化を図ることができる。さらにこれに加え、長期にわたって安定した高精度な時計情報を表示することができる。
【００６０】
（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１５を参照して説明する。
本実施形態の電波時計１３０は、図１５に示すように、フィルタ部１３１に電気的に接続された圧電振動子１を備えたものであり、時計情報を含む標準の電波を受信して、正確な時刻に自動修正して表示する機能を備えた時計である。
日本国内には、福島県（４０ｋＨｚ）と佐賀県（６０ｋＨｚ）とに、標準の電波を送信する送信所（送信局）があり、それぞれ標準電波を送信している。４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚのような長波は、地表を伝播する性質と、電離層と地表とを反射しながら伝播する性質とを併せもつため、伝播範囲が広く、上述した２つの送信所で日本国内を全て網羅している。
【００６１】
以下、電波時計１３０の機能的構成について詳細に説明する。
アンテナ１３２は、４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚの長波の標準電波を受信する。長波の標準電波は、タイムコードと呼ばれる時刻情報を、４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚの搬送波にＡＭ変調をかけたものである。受信された長波の標準電波は、アンプ１３３によって増幅され、複数の圧電振動子１を有するフィルタ部１３１によって濾波、同調される。 本実施形態における圧電振動子１は、上記搬送周波数と同一の４０ｋＨｚ及び６０ｋＨｚの共振周波数を有する水晶振動子部１３８、１３９をそれぞれ備えている。
【００６２】
更に、濾波された所定周波数の信号は、検波、整流回路１３４により検波復調される。 続いて、波形整形回路１３５を介してタイムコードが取り出され、ＣＰＵ１３６でカウントされる。ＣＰＵ１３６では、現在の年、積算日、曜日、時刻等の情報を読み取る。読み取られた情報は、ＲＴＣ１３７に反映され、正確な時刻情報が表示される。
搬送波は、４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚであるから、水晶振動子部１３８、１３９は、上述した音叉型の構造を持つ振動子が好適である。
【００６３】
なお、上述の説明は、日本国内の例で示したが、長波の標準電波の周波数は、海外では異なっている。例えば、ドイツでは７７．５ＫＨｚの標準電波が用いられている。従って、海外でも対応可能な電波時計１３０を携帯機器に組み込む場合には、さらに日本の場合とは異なる周波数の圧電振動子１を必要とする。
【００６４】
上述したように、本実施形態の電波時計１３０によれば、ベース基板２とリッド基板３とが確実に陽極接合され、キャビティＣ内の気密が確実に確保され、歩留まりが向上した高品質な圧電振動子１を備えているため、電波時計自体も同様に導通性が安定して確保され、作動の信頼性を高めて高品質化を図ることができる。さらにこれに加え、長期にわたって安定して高精度に時刻をカウントすることができる。
【００６５】
なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な材料や層構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【００６６】
例えば、上記実施形態では接合材の材料としてＳｉ膜を採用したが、Ａｌを採用することも可能である。この場合でも、本発明に係るパッケージの製造方法を使用することで、接合材とベース基板用ウエハとの間を確実に陽極接合することができる。なお、接合材の材料としてＡｌを採用すれば、リッド基板の凹部の底面に配置された接合材をゲッター材として利用することができる。この場合には、接合材とは別にゲッター材を形成する必要がないので、製造コストを低減することができる。
また、上記実施形態では接合補助材としてＡｌまたはＳｉを採用したが、Ｃｒまたはカーボンを採用してもよい。Ｃｒまたはカーボンを採用した場合には、陽極接合工程において接合補助材と第１基板との間に陽極接合反応が発生しても、接合補助材と第１基板とは接合されない。そのため、接合補助材除去工程を省略することができる。
【００６７】
また上記実施形態では、リッド基板用ウエハの内面に接合材を形成した上で、リッド基板用ウエハの外面に陽極となる接合補助材を配置し、ベース基板用ウエハの外面に陰極を配置して電圧を印加することにより、接合材とベース基板用ウエハの内面との間を陽極接合したが、これとは逆に、ベース基板用ウエハの内面に接合材を形成した上で、ベース基板用ウエハの外面に陽極となる接合補助材を配置し、リッド基板用ウエハの外面に陰極を配置して電圧を印加することにより、接合材とリッド基板用ウエハの内面との間を陽極接合してもよい。
【００６８】
また上記実施形態では、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可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１…圧電振動子 ２…ベース基板（第２基板） ３…リッド基板（第１基板） ４…圧電振動片 ９…パッケージ ３５…接合材 ４０…ベース基板用ウエハ ５０…リッド基板用ウエハ ６０…ウエハ体 ７１…電極（陰極） ７２…接合補助材 １００…発振器 １０１…発振器の集積回路 １１０…携帯情報機器（電子機器） １１３…電子機器の計時部 １３０…電波時計 １３１…電波時計のフィルタ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッケージの製造方法、圧電振動子の製造方法、圧電振動子を有する発振器、電子機器および電波時計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話や携帯情報端末には、時刻源や制御信号などのタイミング源、リファレンス信号源などとして水晶などを利用した圧電振動子が用いられている。この種の圧電振動子は、様々なものが知られているが、その一つとして、表面実装型の圧電振動子が知られている。この種の圧電振動子として、圧電振動片が形成された圧電基板をベース基板とリッド基板とで上下から挟み込むように接合した３層構造タイプのものが知られている。この場合、圧電振動子は、ベース基板とリッド基板との間に形成されたキャビティ（密閉室）内に収納されている。
【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、ベース基板とリッド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。
【０００４】
ガラス材料からなるベース基板とリッド基板とを直接接合させる方法として、陽極接合が提案されている。陽極接合は、一方の基板の内面に接合材を固着した上で、その接合材にプローブを接続して陽極とし、他方の基板の外面に陰極を配置して電圧を印加することにより、接合材と他方の基板の内面とを接合するものである（例えば、特許文献１参照）。この接合材の材料として、Ａｌが採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−７２４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、陽極接合に利用した接合材が接合後のパッケージの外側に露出すると、Ａｌで形成された接合材が腐食して、パッケージの気密性が低下するという問題がある。
そこで近時では、接合材の材料として、Ｓｉの採用が検討されている。
ところが、Ｓｉ膜はシート抵抗が大きいので、厚さが薄い接合材をＳｉで形成すると抵抗値が大きくなる。そのため、陽極接合時に接合材にプローブを接続すると、プローブ接続点からの距離に比例して電圧降下が大きくなる。これにより、接合材の電位が不均一になり、プローブ接続点の近くでは陽極接合されるものの、プローブ接続点から離れた場所では陽極接合されなくなるという問題がある。
【０００７】
なお、プローブ接続点から離れた場所でも陽極接合させるには、高電圧を印加して陽極接合を行う必要があり、エネルギー消費量が大きくなる。
また、抵抗値が低いＳｉ膜を形成するには、スパッタやＣＶＤ等によるＳｉ膜の形成を高温（８００℃以上）で行う必要がある。ところが、Ｓｉ膜を形成するガラス基板の軟化点は６００℃程度であるため、ガラス基板上に高温でＳｉ膜を形成するのは困難である。
【０００８】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、抵抗値が大きい接合材を採用する場合でも、接合材と基板との間を確実に陽極接合することが可能な、パッケージの製造方法および圧電振動子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の問題を解決するために、本発明に係るパッケージの製造方法は、絶縁体からなる第１基板の内面に予め固着された接合材と、絶縁体からなる第２基板の内面とを陽極接合することにより、パッケージを製造する方法であって、前記第１基板の外面に陽極となる接合補助材を配置し、前記第２基板の外面に陰極を配置して電圧を印加する陽極接合工程を有し、前記接合補助材は、前記陽極接合工程において前記接合補助材と前記第１基板との間に陽極接合反応を発生させる材料で形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、接合補助材と陰極との間に電圧を印加することで、接合補助材と第１基板の外面との間に陽極接合反応が発生し、これに連動して接合材と第２基板の内面との間が陽極接合される。これにより、抵抗値が大きい接合材を採用する場合でも、接合材の全面に対して均一に電圧を印加することが可能になり、接合材と第２基板の内面との間を確実に陽極接合することができる。なお接合補助材の抵抗値は任意に設定できるので、抵抗値が小さい接合補助材を採用することにより、抵抗値が小さい接合材を採用した場合と同様の条件で陽極接合を行うことができる。
【００１０】
また前記接合材は、Ａｌ、Ｓｉ膜またはＳｉバルク材で形成されていることが望ましい。特に前記接合材は、Ｓｉ膜で形成されていることが望ましい。
Ｓｉ膜はシート抵抗が大きいので、厚さが薄い接合材をＳｉで形成すると抵抗値が大きくなるが、本発明によれば接合材と第２基板の内面との間を確実に陽極接合することができる。そして、陽極接合に利用した接合材が接合後のパッケージの外側に露出する場合でも、Ｓｉで形成された接合材は腐食しないので、パッケージの気密性の低下を防止することができる。
【００１１】
また前記接合補助材は、Ａｌ、Ｓｉバルク材、ＣｒまたはＣで形成されていることが望ましい。
この構成によれば、接合補助材と第１基板の外面との間において確実に陽極接合反応を発生させることができるので、これに連動して接合材と第２基板の内面との間を確実に陽極接合することができる。
【００１２】
また前記接合補助材は、アルミ箔等の薄膜であることが望ましい。
接合補助材として、取り扱いが容易で安価なアルミ箔等の薄膜を採用することにより、製造コストの上昇を抑制することができる。またアルミ箔等の薄膜は厚さが薄いので、陽極接合工程の後に簡単に除去することができる。
【００１３】
また前記陽極接合工程の後に、前記接合補助材を除去する工程を有することが望ましい。
この構成によれば、接合補助材が残存していない従来と同様のパッケージを製造することができる。
【００１４】
本発明に係る圧電振動子の製造方法は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のパッケージの製造方法を使用して製造したパッケージの内部に、圧電振動片を真空封止することにより、圧電振動子を製造することを特徴とする。
この構成によれば、接合材と基板との間が確実に陽極接合されて気密性に優れたパッケージを備えているので、圧電振動片の真空封止の信頼性を向上させることができる。これにより、圧電振動子の直列共振抵抗値（Ｒ１）が低い状態に維持されるので、低電力で圧電振動片を振動させることが可能になり、エネルギー効率に優れた圧電振動子を製造することができる。
【００１５】
本発明に係る発振器は、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。
本発明に係る電子機器は、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。
本発明に係る電波時計は、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。
この発明によれば、エネルギー効率に優れた圧電振動子を備えているので、エネルギー効率に優れた発振器、電子機器および電波時計を製造することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のパッケージの製造方法によれば、接合補助材と陰極との間に電圧を印加することで、接合補助材と第１基板の外面との間に陽極接合反応が発生し、これに連動して接合材と第２基板の内面との間が陽極接合される。これにより、抵抗値が大きい接合材を採用する場合でも、接合材の全面に対して均一に電圧を印加することが可能になり、接合材と第２基板の内面との間を確実に陽極接合することができる。なお接合補助材の抵抗値は任意に設定できるので、抵抗値が小さい接合補助材を採用することにより、抵抗値が小さい接合材を採用した場合と同様の条件で陽極接合を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係る圧電振動子の外観斜視図である。
【図２】圧電振動子の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線に沿う側面断面図である。
【図４】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線に沿う断面図である。
【図８】実施形態に係る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】接合工程の説明図であり、図９のＣ−Ｃ線に沿う断面の部分拡大図である。
【図１１】接合反応の説明図である。
【図１２】接合補助材除去工程の説明図であり、図９のＣ−Ｃ線に沿う断面の部分拡大図である。
【図１３】実施形態に係る発振器の構成図である。
【図１４】実施形態に係る電子機器の構成図である。
【図１５】実施形態に係る電波時計の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（圧電振動子）
次に、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。図１は、実施形態に係る圧電振動子の外観斜視図である。図２は、圧電振動子の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線に沿う側面断面図である。図４は、圧電振動子の分解斜視図である。なお図４では、図面を見易くするために、後述する圧電振動片４の励振電極１５、引き出し電極１９，２０、マウント電極１６，１７及び重り金属膜２１の図示を省略している。
図１〜図４に示すように、本実施形態の圧電振動子１は、ベース基板２およびリッド基板３が接合材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。
【００１９】
図５は圧電振動片の平面図であり、図６は底面図であり、図７は図５のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
図５〜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、ニオブ酸リチウムなどの圧電材料から形成された音叉型の振動片であり、所定の電圧が印加されたときに振動するものである。この圧電振動片４は、平行に配置された一対の振動腕部１０，１１と、該一対の振動腕部１０，１１の基端側を一体的に固定する基部１２と、一対の振動腕部１０，１１の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。
【００２０】
また、本実施形態の圧電振動片４は、一対の振動腕部１０，１１の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及び第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及び第２の励振電極１４に電気的に接続されたマウント電極１６，１７とを有している。励振電極１５、マウント電極１６，１７及び引き出し電極１９，２０は、例えば、クロム（Ｃｒ）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。
【００２１】
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及び第２の励振電極１４は、基部１２の両主面上において、それぞれ引き出し電極１９，２０を介してマウント電極１６，１７に電気的に接続されている。
【００２２】
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。
【００２３】
図１、図３及び図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、陽極接合用の接合材３５が形成されている。すなわち接合材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。本実施形態の接合材３５はＳｉ膜で形成されているが、接合材３５をＡｌで形成することも可能である。なお接合材として、ドーピング等により低抵抗化したＳｉバルク材を可能することも可能である。そして後述するように、この接合材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。
【００２４】
ベース基板２は、ガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる基板であり、図１〜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。
ベース基板２の上面２ａ側（リッド基板３との接合面側）には、図１〜図４に示すように、一対の引き回し電極３６，３７がパターニングされている。各引き回し電極３６，３７は、例えば下層のＣｒ膜及び上層のＡｕ膜の積層体によって形成されている。
そして図３、図４に示すように、引き回し電極３６，３７の表面に、金などのバンプＢを介して、上述した圧電振動片４のマウント電極１６，１７がバンプ接合されている。圧電振動片４は、ベース基板２の上面２ａから振動腕部１０，１１を浮かせた状態で接合されている。
【００２５】
またベース基板２には、該ベース基板２を貫通する一対の貫通電極３２，３３が形成されている。各貫通電極３２，３３は、ステンレスやＡｇ、Ａｌ等の導電性を有する金属材料によって形成されている。一方の貫通電極３２は、一方の引き回し電極３６の直下に形成されている。他方の貫通電極３３は、振動腕部１１の先端付近に形成され、引き回し配線を介して他方の引き回し電極３７に接続されている。
またベース基板２の下面２ｂには、図１、図３及び図４に示すように、一対の外部電極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。
【００２６】
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。すると、一方の外部電極３８から、一方の貫通電極３２及び一方の引き回し電極３６を介して、圧電振動片４の第１の励振電極１３に通電される。また他方の外部電極３９から、他方の貫通電極３３及び他方の引き回し電極３７を介して、圧電振動片４の第２の励振電極１４に通電される。これにより、圧電振動片４の第１の励振電極１３及び第２の励振電極１４からなる励振電極１５に電流を流すことができ、一対の振動腕部１０，１１を接近・離間させる方向に所定の周波数で振動させることができる。そして、この一対の振動腕部１０，１１の振動を利用して、時刻源、制御信号のタイミング源やリファレンス信号源などとして利用することができる。
【００２７】
（圧電振動子の製造方法）
次に、本実施形態に係る圧電振動子の製造方法について説明する。図８は、本実施形態に係る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。以下には、ベース基板用ウエハ４０とリッド基板用ウエハ５０との間に複数の圧電振動片４を封入してウエハ体６０を形成し、ウエハ体６０を切断することにより複数の圧電振動子を同時に製造する方法について説明する。なお、図９以下の各図に示す点線Ｍは、切断工程で切断する切断線を図示したものである。
【００２８】
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（Ｓ４０以下）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。また本実施形態に係る圧電振動子の製造方法は、リッド基板およびベース基板が接合材を介して陽極接合されてなるパッケージの製造方法を含んでいる。パッケージの製造方法は、主に、接合材形成工程（Ｓ２４）と、接合工程（Ｓ６０）と、接合補助材除去工程（Ｓ６５）とを有している。
【００２９】
圧電振動片作製工程（Ｓ１０）では、図５〜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、金属膜の成膜及びパターニングを行って、励振電極１５、引き出し電極１９，２０、マウント電極１６，１７、重り金属膜２１を形成する。これにより、複数の圧電振動片４を作製することができる。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、振動腕部の重量を変化させることで行う。
【００３０】
リッド基板用ウエハ作製工程（Ｓ２０）では、後にリッド基板３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、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（Ｓ２２）。凹部３ａの形成は、加熱プレス成形やエッチング加工などによって行う。次に、ベース基板用ウエハ４０との接合面を研磨する（Ｓ２３）。
【００３１】
次に、ベース基板用ウエハ４０との接合面に接合材３５を形成する（Ｓ２４）。接合材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、接合材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。接合材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、接合材形成工程（Ｓ２４）の前に研磨工程（Ｓ２３）を行っているので、接合材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。
【００３２】
ベース基板用ウエハ作製工程（Ｓ３０）では、後にベース基板２となるベース基板用ウエハ４０を作製する。まず、ソーダ石灰ガラスからなる円板状のベース基板用ウエハ４０を、所定の厚さまで研磨加工して洗浄した後に、エッチングなどにより最表面の加工変質層を除去する（Ｓ３１）。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を行う（Ｓ３２）。貫通電極３２，３３は、例えば、ベース基板用ウエハ４０にスルーホール３０，３１を形成し、スルーホール３０，３１内に銀ペーストなどの導電材を充填した後、焼成することで形成する。次に、一対の貫通電極３２，３３に電気的接続された引き回し電極３６，３７を形成する引き回し電極形成工程を行う（Ｓ３３）。
【００３３】
ところで、ベース基板用ウエハ４０の表面に、引き回し電極３６，３７とともに接合材３５を形成することも考えられる。しかしながら、この場合には、引き回し電極３６，３７の形成後に接合材３５を形成することになり、製造時間が長くなる。また両者間の拡散を防止するため、引き回し電極３６，３７をマスクしつつ接合材３５を形成する必要があり、製造工程が複雑化する。これに対して、本実施形態では、リッド基板用ウエハ５０に接合材３５を形成し、ベース基板用ウエハ４０に引き回し電極３６，３７を形成する。これにより、引き回し電極３６，３７の形成と接合材３５の形成とを並行して実施することが可能になり、製造時間を短縮することができる。また両者間の拡散を考慮する必要がないので、製造工程を簡略化することができる。
【００３４】
マウント工程（Ｓ４０）では、作製した複数の圧電振動片４を、ベース基板用ウエハ４０の引き回し電極３６，３７の上面に接合する。具体的には、まず一対の引き回し電極３６，３７上にそれぞれ金などのバンプＢを形成する。次に、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、圧電振動片４の振動腕部１０，１１がベース基板用ウエハ４０の上面から浮いた状態で、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。
【００３５】
重ね合わせ工程（Ｓ５０）では、圧電振動片４のマウントが終了した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。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にマウントされた圧電振動片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。
【００３６】
（接合工程）
図１０および図１１は、接合工程の説明図であって、図９のＣ−Ｃ線に沿った断面の部分拡大図である。
図１０（ａ）に示すように、接合工程（Ｓ６０）では、リッド基板用ウエハ５０の上面に接合補助材７２を配置する。接合補助材７２は、接合補助材７２とリッド基板用ウエハ５０との間に陽極接合反応を発生させる材料で形成されている。具体的には、接合補助材とガラスと電極とを重ね合わせ、加熱すると同時に、接合補助材側を陽極とし電極側を陰極として電圧を印加した場合に、ガラスに含まれるナトリウムイオンを陰極に向かって移動させ、ガラスの接合補助材側に負電荷層を発生させる材料である接合材。より具体的には、接合補助材７２の材料として、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）バルク材、クロム（Ｃｒ）、カーボン（Ｃ）等の、薄膜やバルク材を採用することができる。なおバルク材とは、相当な厚さを有する基板状の部材である。図１０（ａ）に示す本実施形態では、接合補助材７２としてアルミ箔を採用している。取り扱いが容易で安価なアルミ箔を採用することにより、製造コストの増加を抑制することができる。
【００３７】
接合工程（Ｓ６０）では、リッド基板用ウエハ５０の上面に接合補助材７２を配置するとともに、ベース基板用ウエハ４０の下面に電極７１を配置する。電極７１は、ステンレスやカーボン（Ｃ）等で形成されている。次に、治具（不図示）を用いて接合補助材７２と電極７１との間を押圧し、ウエハ体６０に圧力をかける。次に、治具ごとウエハ体６０を陽極接合装置の内部に入れる。次に、陽極接合装置の内部を所定温度に保持して、ウエハ体６０を加熱する。同時に、接合補助材７２が陽極となり電極７１が陰極となるように直流電源７０を接続して、ウエハ体６０に電圧を印加する。本実施形態の接合補助材７２は抵抗値が小さいアルミニウムで形成されているので、接合補助材７２の内部で電圧降下が発生することはなく、リッド基板用ウエハ５０の全面に対して均一に電圧を印加することができる。
【００３８】
これにより、図１１に示すように、リッド基板用ウエハ５０のガラス材料に含まれるナトリウムイオンが接合材３５に向かって移動する。これに連動して、ベース基板用ウエハ４０のガラス材料に含まれるナトリウムイオンも電極７１に向かって移動し、電流が流れる。そのため、ベース基板用ウエハ４０の接合材３５側には、ナトリウムイオンが欠乏した負電荷層が形成される。この負電荷層と接合材３５との間に静電引力が発生して、ベース基板用ウエハ４０と接合材３５との界面Ｆ２が陽極接合される。なお、リッド基板用ウエハ５０の接合補助材７２側にも、ナトリウムイオンが欠乏した負電荷層が形成される。そのため、リッド基板用ウエハ５０と接合補助材７２との界面Ｆ１も陽極接合される。
【００３９】
一方、図１０（ｂ）に示す本実施形態の変形例では、接合補助材７６としてＳｉ膜を採用している。なお、ガラス等の絶縁材料からなる接合補助基板７７の表面にＳｉ膜を形成することで、Ｓｉ膜を接合補助材７６として取り扱うことができる。この変形例では、治具を用いて接合補助基板７７と電極７１との間を押圧し、ウエハ体６０に圧力をかける。そして、Ｓｉ膜に直流電源７０を接続し、電極７１との間に電圧を印加する。なお、Ｓｉ膜の膜厚を厚く形成すれば、Ｓｉ膜の抵抗値が小さくなるので、Ｓｉ膜内部での電圧降下を抑制することができる。この変形例でも同様に、ベース基板用ウエハ４０と接合材３５との間を陽極接合することができる。ただし変形例では、接合補助基板７７に固着した状態の接合補助材７６が、リッド基板用ウエハ５０に陽極接合されることになる。
【００４０】
（接合補助材除去工程）
図１２は、接合補助材除去工程の説明図であって、図９のＣ−Ｃ線に沿った断面の部分拡大図である。
図１２（ａ）に示すように、接合補助材除去工程（Ｓ６５）では、リッド基板用ウエハ５０に陽極接合された接合補助材７２を除去する。本実施形態では、リッド基板用ウエハ５０の上面に接合補助材７２としてアルミ箔が陽極接合されているので、このアルミ箔をエッチングによって除去する。アルミ箔は、ハロゲン系のエッチングガスを用いてエッチングすることができる。アルミ箔の厚さは数十μｍと薄いので、短時間のエッチングでアルミ箔を除去することができる。
【００４１】
一方、図１２（ｂ）に示す本実施形態の変形例では、リッド基板用ウエハ５０の上面に、接合補助材７６であるＳｉ膜に加えて、接合補助基板７７が固着されている。そこでこの変形例では、接合補助材７６および接合補助基板７７を研削によって除去する。具体的には、グラインダ装置等を使用して、破線７９で示すリッド基板用ウエハ５０の表層まで研削する。研削によれば、厚い接合補助基板７７が固着されている場合でも、接合補助材７６とともに接合補助基板７７を短時間で除去することができる。
なお図１２（ａ）に示す本実施形態でも、研削または研磨によりアルミ箔を除去することができる。
【００４２】
外部電極形成工程（Ｓ７０）では、ベース基板用ウエハの裏面に外部電極３８，３９を形成する。
ここで、ゲッタリング工程を行うことが望ましい。具体的には、予めキャビティの内面に形成しておいたゲッター材にレーザを照射する。これにより、ゲッター材が蒸発してキャビティ内の酸素と結合するので、キャビティ内の真空度を向上させることができる。ゲッター材として、クロム（Ｃｒ）やアルミニウム（Ａｌ）等を採用することができる。
【００４３】
微調工程（Ｓ８０）では、個々の圧電振動子１の周波数を微調整する。具体的には、まず外部電極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、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１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。
【００４４】
切断工程（Ｓ９０）では、接合されたウエハ体６０を切断線Ｍに沿って切断する。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。
【００４５】
電気特性検査工程（Ｓ１００）では、圧電振動子１の共振周波数や共振抵抗値、ドライブレベル特性（共振周波数及び共振抵抗値の励振電力依存性）などを測定してチェックする。また、絶縁抵抗特性なども併せてチェックする。最後に、圧電振動子１の外観検査を行って、寸法や品質などを最終的にチェックする。
以上により、圧電振動子１が完成する。
【００４６】
以上に詳述したように、本実施形態に係るパッケージの製造方法は、リッド基板用ウエハ５０の内面に接合材３５を形成した上で、リッド基板用ウエハ５０の外面に陽極となる接合補助材７２を配置し、ベース基板用ウエハ４０の外面に陰極となる電極７１を配置して電圧を印加する陽極接合工程を有し、接合補助材７２は、陽極接合工程において接合補助材７２とリッド基板用ウエハ５０との間に陽極接合反応を発生させる材料で形成されている構成とした。
この構成によれば、接合補助材７２と電極７１との間に電圧を印加することで、接合補助材７２とリッド基板用ウエハ５０の外面との間に陽極接合反応が発生し、これに連動して接合材３５とベース基板用ウエハ４０の内面との間が陽極接合される。これにより、抵抗値が大きい接合材３５を採用する場合でも、接合材３５の全面に対して均一に電圧を印加することが可能になり、接合材３５とベース基板用ウエハ４０の内面との間を確実に陽極接合することができる。なお接合補助材７２の抵抗値は任意に設定できるので、抵抗値が小さい接合補助材７２を採用することにより、抵抗値が小さい接合材を採用した場合と同様の条件で陽極接合を行うことができる。少なくとも接合材３５より抵抗値が小さい接合補助材７２を採用して接合補助材７２に直流電源７０を接続すれば、接合材３５に直流電源を接続する場合より緩やかな条件（低電圧）で陽極接合を行うことができる。
【００４７】
また本実施形態では、接合材３５がＳｉ膜で形成されている構成とした。
Ｓｉ膜はシート抵抗が大きいので、厚さが薄い接合材をＳｉで形成すると抵抗値が大きくなるが、本実施形態によれば接合材３５とベース基板用ウエハ４０の内面との間を確実に陽極接合することができる。そして図３に示すように、陽極接合に利用した接合材３５が接合後のパッケージ９の外側に露出する場合でも、Ｓｉで形成された接合材３５は腐食しないので、パッケージ９の気密性の低下を防止することができる。
【００４８】
（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１３を参照しながら説明する。
本実施形態の発振器１００は、図１３に示すように、圧電振動子１を、集積回路１０１に電気的に接続された発振子として構成したものである。この発振器１００は、コンデンサ等の電子部品１０２が実装された基板１０３を備えている。基板１０３には、発振器用の上記集積回路１０１が実装されており、この集積回路１０１の近傍に、圧電振動子１が実装されている。これら電子部品１０２、集積回路１０１及び圧電振動子１は、図示しない配線パターンによってそれぞれ電気的に接続されている。なお、各構成部品は、図示しない樹脂によりモールドされている。
【００４９】
このように構成された発振器１００において、圧電振動子１に電圧を印加すると、該圧電振動子１内の圧電振動片４が振動する。この振動は、圧電振動片４が有する圧電特性により電気信号に変換されて、集積回路１０１に電気信号として入力される。入力された電気信号は、集積回路１０１によって各種処理がなされ、周波数信号として出力される。これにより、圧電振動子１が発振子として機能する。
また、集積回路１０１の構成を、例えば、ＲＴＣ（リアルタイムクロック）モジュール等を要求に応じて選択的に設定することで、時計用単機能発振器等の他、当該機器や外部機器の動作日や時刻を制御したり、時刻やカレンダー等を提供したりする機能を付加することができる。
【００５０】
上述したように、本実施形態の発振器１００によれば、ベース基板２とリッド基板３とが確実に陽極接合され、キャビティＣ内の気密が確実に確保され、歩留まりが向上した高品質な圧電振動子１を備えているため、発振器１００自体も同様に導通性が安定して確保され、作動の信頼性を高めて高品質化を図ることができる。さらにこれに加え、長期にわたって安定した高精度な周波数信号を得ることができる。
【００５１】
（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１４を参照して説明する。なお電子機器として、上述した圧電振動子１を有する携帯情報機器１１０を例にして説明する。
始めに本実施形態の携帯情報機器１１０は、例えば、携帯電話に代表されるものであり、従来技術における腕時計を発展、改良したものである。外観は腕時計に類似し、文字盤に相当する部分に液晶ディスプレイを配し、この画面上に現在の時刻等を表示させることができるものである。また、通信機として利用する場合には、手首から外し、バンドの内側部分に内蔵されたスピーカ及びマイクロフォンによって、従来技術の携帯電話と同様の通信を行うことが可能である。しかしながら、従来の携帯電話と比較して、格段に小型化及び軽量化されている。
【００５２】
次に、本実施形態の携帯情報機器１１０の構成について説明する。この携帯情報機器１１０は、図１４に示すように、圧電振動子１と、電力を供給するための電源部１１１とを備えている。電源部１１１は、例えば、リチウム二次電池からなっている。この電源部１１１には、各種制御を行う制御部１１２と、時刻等のカウントを行う計時部１１３と、外部との通信を行う通信部１１４と、各種情報を表示する表示部１１５と、それぞれの機能部の電圧を検出する電圧検出部１１６とが並列に接続されている。そして、電源部１１１によって、各機能部に電力が供給されるようになっている。
【００５３】
制御部１１２は、各機能部を制御して音声データの送信及び受信、現在時刻の計測や表示など、システム全体の動作制御を行う。また、制御部１１２は、予めプログラムが書き込まれたＲＯＭと、該ＲＯＭに書き込まれたプログラムを読み出して実行するＣＰＵと、該ＣＰＵのワークエリアとして使用されるＲＡＭなどとを備えている。
【００５４】
計時部１１３は、発振回路、レジスタ回路、カウンタ回路及びインターフェース回路等を内蔵する集積回路と、圧電振動子１とを備えている。圧電振動子１に電圧を印加すると圧電振動片４が振動し、該振動が水晶の有する圧電特性により電気信号に変換されて、発振回路に電気信号として入力される。発振回路の出力は二値化され、レジスタ回路とカウンタ回路とにより計数される。そして、インターフェース回路を介して、制御部１１２と信号の送受信が行われ、表示部１１５に、現在時刻や現在日付或いはカレンダー情報などが表示される。
【００５５】
通信部１１４は、従来の携帯電話と同様の機能を有し、無線部１１７、音声処理部１１８、切替部１１９、増幅部１２０、音声入出力部１２１、電話番号入力部１２２、着信音発生部１２３及び呼制御メモリ部１２４を備えている。
無線部１１７は、音声データなどの各種データを、アンテナ１２５を介して基地局と送受信のやりとりを行う。音声処理部１１８は、無線部１１７又は増幅部１２０から入力された音声信号を符号化及び複号化する。増幅部１２０は、音声処理部１１８又は音声入出力部１２１から入力された信号を、所定のレベルまで増幅する。音声入出力部１２１は、スピーカやマイクロフォン等からなり、着信音や受話音声を拡声したり、音声を集音したりする。
【００５６】
また、着信音発生部１２３は、基地局からの呼び出しに応じて着信音を生成する。切替部１１９は、着信時に限って、音声処理部１１８に接続されている増幅部１２０を着信音発生部１２３に切り替えることによって、着信音発生部１２３において生成された着信音が増幅部１２０を介して音声入出力部１２１に出力される。
なお、呼制御メモリ部１２４は、通信の発着呼制御に係るプログラムを格納する。また、電話番号入力部１２２は、例えば、０から９の番号キー及びその他のキーを備えており、これら番号キーなどを押下することにより、通話先の電話番号などが入力される。
【００５７】
電圧検出部１１６は、電源部１１１によって制御部１１２などの各機能部に対して加えられている電圧が、所定の値を下回った場合に、その電圧降下を検出して制御部１１２に通知する。このときの所定の電圧値は、通信部１１４を安定して動作させるために必要な最低限の電圧として予め設定されている値であり、例えば、３Ｖ程度となる。電圧検出部１１６から電圧降下の通知を受けた制御部１１２は、無線部１１７、音声処理部１１８、切替部１１９及び着信音発生部１２３の動作を禁止する。特に、消費電力の大きな無線部１１７の動作停止は、必須となる。更に、表示部１１５に、通信部１１４が電池残量の不足により使用不能になった旨が表示される。
【００５８】
即ち、電圧検出部１１６と制御部１１２とによって、通信部１１４の動作を禁止し、その旨を表示部１１５に表示することができる。この表示は、文字メッセージであっても良いが、より直感的な表示として、表示部１１５の表示面の上部に表示された電話アイコンに、×（バツ）印を付けるようにしてもよい。
なお、通信部１１４の機能に係る部分の電源を、選択的に遮断することができる電源遮断部１２６を備えることで、通信部１１４の機能をより確実に停止することができる。
【００５９】
上述したように、本実施形態の携帯情報機器１１０によれば、ベース基板２とリッド基板３とが確実に陽極接合され、キャビティＣ内の気密が確実に確保され、歩留まりが向上した高品質な圧電振動子１を備えているため、携帯情報機器自体も同様に導通性が安定して確保され、作動の信頼性を高めて高品質化を図ることができる。さらにこれに加え、長期にわたって安定した高精度な時計情報を表示することができる。
【００６０】
（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１５を参照して説明する。
本実施形態の電波時計１３０は、図１５に示すように、フィルタ部１３１に電気的に接続された圧電振動子１を備えたものであり、時計情報を含む標準の電波を受信して、正確な時刻に自動修正して表示する機能を備えた時計である。
日本国内には、福島県（４０ｋＨｚ）と佐賀県（６０ｋＨｚ）とに、標準の電波を送信する送信所（送信局）があり、それぞれ標準電波を送信している。４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚのような長波は、地表を伝播する性質と、電離層と地表とを反射しながら伝播する性質とを併せもつため、伝播範囲が広く、上述した２つの送信所で日本国内を全て網羅している。
【００６１】
以下、電波時計１３０の機能的構成について詳細に説明する。
アンテナ１３２は、４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚの長波の標準電波を受信する。長波の標準電波は、タイムコードと呼ばれる時刻情報を、４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚの搬送波にＡＭ変調をかけたものである。受信された長波の標準電波は、アンプ１３３によって増幅され、複数の圧電振動子１を有するフィルタ部１３１によって濾波、同調される。 本実施形態における圧電振動子１は、上記搬送周波数と同一の４０ｋＨｚ及び６０ｋＨｚの共振周波数を有する水晶振動子部１３８、１３９をそれぞれ備えている。
【００６２】
更に、濾波された所定周波数の信号は、検波、整流回路１３４により検波復調される。 続いて、波形整形回路１３５を介してタイムコードが取り出され、ＣＰＵ１３６でカウントされる。ＣＰＵ１３６では、現在の年、積算日、曜日、時刻等の情報を読み取る。読み取られた情報は、ＲＴＣ１３７に反映され、正確な時刻情報が表示される。
搬送波は、４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚであるから、水晶振動子部１３８、１３９は、上述した音叉型の構造を持つ振動子が好適である。
【００６３】
なお、上述の説明は、日本国内の例で示したが、長波の標準電波の周波数は、海外では異なっている。例えば、ドイツでは７７．５ＫＨｚの標準電波が用いられている。従って、海外でも対応可能な電波時計１３０を携帯機器に組み込む場合には、さらに日本の場合とは異なる周波数の圧電振動子１を必要とする。
【００６４】
上述したように、本実施形態の電波時計１３０によれば、ベース基板２とリッド基板３とが確実に陽極接合され、キャビティＣ内の気密が確実に確保され、歩留まりが向上した高品質な圧電振動子１を備えているため、電波時計自体も同様に導通性が安定して確保され、作動の信頼性を高めて高品質化を図ることができる。さらにこれに加え、長期にわたって安定して高精度に時刻をカウントすることができる。
【００６５】
なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な材料や層構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【００６６】
例えば、上記実施形態では接合材の材料としてＳｉ膜を採用したが、Ａｌを採用することも可能である。この場合でも、本発明に係るパッケージの製造方法を使用することで、接合材とベース基板用ウエハとの間を確実に陽極接合することができる。なお、接合材の材料としてＡｌを採用すれば、リッド基板の凹部の底面に配置された接合材をゲッター材として利用することができる。この場合には、接合材とは別にゲッター材を形成する必要がないので、製造コストを低減することができる。
また、上記実施形態では接合補助材としてＡｌまたはＳｉを採用したが、Ｃｒまたはカーボンを採用してもよい。Ｃｒまたはカーボンを採用した場合には、陽極接合工程において接合補助材と第１基板との間に陽極接合反応が発生しても、接合補助材と第１基板とは接合されない。そのため、接合補助材除去工程を省略することができる。
【００６７】
また上記実施形態では、リッド基板用ウエハの内面に接合材を形成した上で、リッド基板用ウエハの外面に陽極となる接合補助材を配置し、ベース基板用ウエハの外面に陰極を配置して電圧を印加することにより、接合材とベース基板用ウエハの内面との間を陽極接合したが、これとは逆に、ベース基板用ウエハの内面に接合材を形成した上で、ベース基板用ウエハの外面に陽極となる接合補助材を配置し、リッド基板用ウエハの外面に陰極を配置して電圧を印加することにより、接合材とリッド基板用ウエハの内面との間を陽極接合してもよい。
【００６８】
また上記実施形態では、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可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１…圧電振動子 ２…ベース基板（第２基板） ３…リッド基板（第１基板） ４…圧電振動片 ９…パッケージ ３５…接合材 ４０…ベース基板用ウエハ ５０…リッド基板用ウエハ ６０…ウエハ体 ７１…電極（陰極） ７２…接合補助材 １００…発振器 １０１…発振器の集積回路 １１０…携帯情報機器（電子機器） １１３…電子機器の計時部 １３０…電波時計 １３１…電波時計のフィルタ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁体からなる第１基板の内面に予め固着された接合材と、絶縁体からなる第２基板の内面とを陽極接合することにより、パッケージを製造する方法であって、
前記第１基板の外面に陽極となる接合補助材を配置し、前記第２基板の外面に陰極を配置して電圧を印加する陽極接合工程を有し、
前記接合補助材は、前記陽極接合工程において前記接合補助材と前記第１基板との間に陽極接合反応を発生させる材料で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２】
前記接合材は、Ａｌ、Ｓｉ膜またはＳｉバルク材で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のパッケージの製造方法。
【請求項３】
前記接合材は、Ｓｉ膜で形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパッケージの製造方法。
【請求項４】
前記接合補助材は、Ａｌ、Ｓｉバルク材、ＣｒまたはＣで形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のパッケージの製造方法。
【請求項５】
前記接合補助材は、アルミ箔であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のパッケージの製造方法。
【請求項６】
前記陽極接合工程の後に、前記接合補助材を除去する工程を有することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のパッケージの製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のパッケージの製造方法を使用して製造した前記パッケージの内部に、圧電振動片を真空封止することにより、圧電振動子を製造することを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の製造方法で製造された圧電振動子が、発振子として集積回路に電気的に接続されていることを特徴とする発振器。
【請求項９】
請求項７に記載の製造方法で製造された圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
請求項７に記載の製造方法で製造された圧電振動子が、フィルタ部に電気的に接続されていることを特徴とする電波時計。
【請求項１】
絶縁体からなる第１基板の内面に予め固着された接合材と、絶縁体からなる第２基板の内面とを陽極接合することにより、パッケージを製造する方法であって、
前記第１基板の外面に陽極となる接合補助材を配置し、前記第２基板の外面に陰極を配置して電圧を印加する陽極接合工程を有し、
前記接合補助材は、前記陽極接合工程において前記接合補助材と前記第１基板との間に陽極接合反応を発生させる材料で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２】
前記接合材は、Ａｌ、Ｓｉ膜またはＳｉバルク材で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のパッケージの製造方法。
【請求項３】
前記接合材は、Ｓｉ膜で形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパッケージの製造方法。
【請求項４】
前記接合補助材は、Ａｌ、Ｓｉバルク材、ＣｒまたはＣで形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のパッケージの製造方法。
【請求項５】
前記接合補助材は、アルミ箔であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のパッケージの製造方法。
【請求項６】
前記陽極接合工程の後に、前記接合補助材を除去する工程を有することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のパッケージの製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のパッケージの製造方法を使用して製造した前記パッケージの内部に、圧電振動片を真空封止することにより、圧電振動子を製造することを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の製造方法で製造された圧電振動子が、発振子として集積回路に電気的に接続されていることを特徴とする発振器。
【請求項９】
請求項７に記載の製造方法で製造された圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
請求項７に記載の製造方法で製造された圧電振動子が、フィルタ部に電気的に接続されていることを特徴とする電波時計。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
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【公開番号】特開２０１１−４９６６３（Ｐ２０１１−４９６６３Ａ）
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９４４６８（Ｐ２００９−１９４４６８）
【出願日】平成２１年８月２５日（２００９．８．２５）
【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３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２５日（２００９．８．２５）
【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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