圧電振動デバイスの封止部材の製造方法および当該製造方法によって得られた封止部材を用いた圧電振動デバイス
【課題】 貫通孔の小径化を図ることができるとともに穿孔時のチッピング等を防止した圧電振動デバイスの封止部材の製造方法と当該製造方法によって得られた封止部材を用いた圧電振動デバイスを提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明は圧電振動素子の励振電極を気密に封止する圧電振動デバイスの封止部材の製造方法であって、前記封止部材の基材の両主面間を電気的に接続するための貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、貫通孔に導電性部材を形成する導電性部材形成工程とを有している。前記貫通孔形成工程は、前記基材の一主面２００における開口径より当該基材内部における開口径が小さく、かつテーパー状の内側面６１を備えた孔６０を前記主面に形成する第１工程と、内側面６１のうち、前記主面近傍から離間した位置から穿孔することによって貫通孔を形成する第２工程とから成っている。
【解決手段】 本発明は圧電振動素子の励振電極を気密に封止する圧電振動デバイスの封止部材の製造方法であって、前記封止部材の基材の両主面間を電気的に接続するための貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、貫通孔に導電性部材を形成する導電性部材形成工程とを有している。前記貫通孔形成工程は、前記基材の一主面２００における開口径より当該基材内部における開口径が小さく、かつテーパー状の内側面６１を備えた孔６０を前記主面に形成する第１工程と、内側面６１のうち、前記主面近傍から離間した位置から穿孔することによって貫通孔を形成する第２工程とから成っている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動デバイスの封止部材の製造方法と当該製造方法によって得られた封止部材を用いた圧電振動デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電振動デバイスは携帯電話等の各種通信機器等に広く使用されている。例えば圧電振動デバイスとして水晶振動子を例に挙げると、一般的な水晶振動子の主要構成部材は、励振電極が表裏主面に対向形成された略直方体状の水晶振動素子と、水晶振動素子を収容するための凹部を有するセラミック製の容器体と、当該容器体との接合により前記励振電極を気密封止する金属製の蓋体となっている。ここで前記励振電極は、引出電極を経由して水晶振動素子の一端部に形成された接続電極へ導出されている。そして前記容器体の凹部底面には前記接続電極と接合材を介して接合される搭載電極が形成されている。前記搭載電極は、容器体の基材を厚み方向に貫く貫通孔の内部に導体が充填された貫通電極（いわゆるビア）を介して、容器体の底面に形成された外部接続端子と電気的に接続されている。このような貫通電極を利用した構成の圧電振動デバイスは例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
前述の各種通信機器等の薄型化および高機能化が進むにつれ、前記機器内部基板へ実装される各種電子部品の小型化および高密度化により、圧電振動デバイスにおいても超小型で薄型の製品が求められている。前述の水晶振動子を例に挙げると、直方体状の水晶振動子の平面視外形寸法が２．０ｍｍ×１．６ｍｍ以下の超小型になってくると、前述の貫通電極が容器体に対して占める面積（貫通電極の両端の径）の割合が相対的に大きくなってしまう。貫通電極の端部周辺には各種電極パターン等が高密度で配されるため、さらなる貫通電極の小径化が必要となってくる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５２３５０２号
【特許文献２】特開２０１０−２０６３２２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のように従来の圧電振動デバイスの容器体の材料にはセラミックが使用されるのが一般的であるが、圧電振動デバイスが超小型になってくるとセラミックでは焼成精度等の点から限界に来つつあるため、水晶やガラス等の結晶性材料を容器体の材料として用いることで超小型化に対応することができる。水晶やガラス等の結晶性材料を基材とする容器体の場合、前記貫通電極の貫通孔を穿孔する方法として湿式エッチング法等の他、ビームやブラスト（サンドブラスト等）を用いることができる。
【０００６】
しかしながら湿式エッチング法による穿孔の場合、水晶のような異方性材料では結晶方位による非対称な形状が発生したり、エッチングレート（腐食速度）の差に起因するエッチング時間の適切な管理が困難となる。これにより貫通孔の両端（被加工物の表裏主面）で開口径が大きく異なった形状になってしまう。一方、ガラスのような等方性材料の場合は貫通孔の深さに比例して開口径が拡大するため、開口径の大きな貫通孔が形成されてしまう。これはエッチングマスクの直下にも腐食が進むいわゆるアンダーカットによるものである。つまり、いずれの材料においても化学的手段によって所望形状の貫通孔を高精度で形成することが困難となる。
【０００７】
一方、ビーム（レーザービーム等）やブラスト（サンドブラスト等）を穿孔に用いた場合はウエットエッチング等の化学的手段に比べ、貫通孔の両端における開口径の差が小さく、略同一径の貫通孔を形成することができる利点がある。しかしながら、これらの加工手段の場合、次のような問題が存在する。ビームを使用する場合は微細な貫通孔を形成することが可能であるものの、被加工物に対して垂直にビームが照射されるためチッピングやチッピングに起因するクラック等（以下チッピング等と略）が発生することがある。また、ブラスト（例えばサンドブラスト）であれば略同一径の貫通孔を形成することが可能であるものの、加工速度の点から実用的ではないという問題が存在する。つまり、加工時間を短縮するために粗い研磨剤を使用するとチッピング等が発生しやすくなり、チッピング等を抑制するために微細な研磨材を使用すると加工時間が長くなり生産効率の低下をもたらすという問題が存在する。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、貫通孔の小径化を図ることができるとともに穿孔時のチッピング等を防止した圧電振動デバイスの封止部材の製造方法と当該製造方法によって得られた封止部材を用いた圧電振動デバイスを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、圧電振動素子の励振電極を気密に封止する圧電振動デバイスの封止部材の製造方法であって、前記封止部材の基材の両主面間を電気的に接続するための貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、前記貫通孔に導電性部材を形成する導電性部材形成工程とを有し、前記貫通孔形成工程は、前記基材の両主面における開口径より当該基材内部における開口径が小さく、かつテーパー状の内側面を備えた孔を前記両主面に各々形成する第１工程と、前記内側面のうち、前記両主面近傍から離間した位置から穿孔することによって貫通孔を形成する第２工程と、からなる圧電振動デバイスの封止部材の製造方法となっている。
【００１０】
上記製造方法によれば、貫通孔の穿孔時のチッピング等の発生を抑制することができる。これは前記第１工程において前記基材の両主面における開口径より当該基材内部における開口径が小さく、かつテーパー状の内側面を備えた孔が前記両主面に各々形成され、前記第２工程において前記内側面のうち、前記両主面近傍から離間した位置から穿孔することによる。つまり、表面が平坦な封止部材に対して垂直にビームや研磨剤（ブラスト加工に用いられる）を照射または噴射して穿孔する場合、貫通孔の端部にチッピング等が発生することがある。これに対し、本発明の封止部材の製造方法であれば、前記内側面の途中から加工を開始するため、加工に寄与しない前記両主面近傍の領域のチッピング等の発生を防止することができる。さらに前記内側面の途中から加工を開始するため、封止部材の主面への穿孔の影響を緩和することがきる。これにより貫通孔端部周辺の封止部材の主面を良好な状態に維持できるため、圧電振動素子と接合部材を介して接合するための搭載電極や、内部配線および封止部材底面に形成される外部接続端子等の各種導体の成膜を確実に行うことができる。なお、前記第２工程の穿孔は、封止部材の一主面側からだけでなく、封止部材の他主面側からも行ってもよい。
【００１１】
上記目的を達成するために、前記第１工程における孔を湿式エッチング法によって形成してもよい。例えば封止部材の基材に結晶性材料（水晶やガラス等）を用いることによって前記第１工程における孔のテーパー状の内側面を容易に成形することができる。この場合、基材一主面に対する前記内側面の傾斜角は、水晶の場合（軸方向によって異なる）、２０〜７０度に、ガラスであれば約４５度となる。
【００１２】
封止部材の基材に結晶性材料を用い、湿式エッチング法によって封止部材に貫通孔を形成する場合、貫通孔の深さに比例して貫通孔の開口径が拡大するため、開口径の大きな貫通孔が形成されてしまうが、本発明の前記第１工程において形成する孔が有底孔の場合、封止部材を貫通するまで湿式エッチングを行わないため、封止部材の主面における開口径の拡大を抑制することができ、貫通孔の小径化に効果的である。なお、本発明において第１工程で形成される孔は有底孔に限定されものではなく、基材の両主面における開口径より当該基材内部における開口径が小さく、かつテーパー状の内側面を備えた貫通孔であってもよい。また、湿式エッチング法によって、封止部材の両主面から当該封止部材の途中の深さまで基材を溶解させることにより、第２工程において穿孔する封止部材の残りの厚みが少なくなるため、穿孔に要する時間を短縮することができる。
【００１３】
また、前記第１工程における孔を湿式エッチング法によって形成することにより、エッチング後の孔の内壁面を、機械的加工によって形成された孔の内壁面よりも平滑にすることができる。そして第２工程では、第１工程で形成された孔の内側面の途中から加工を開始するため、加工に寄与しない封止部材の両主面近傍の領域を平滑面とすることができる。このように前記両主面近傍の領域が平滑面であるため、被加工物（封止部材）の表面（主面）へのチッピング発生領域の拡大を防止することができる。また、前記内側面の表面が湿式エッチングによって平滑な状態で形成されるため、第２工程における穿孔時のチッピング等の抑制にも効果的である。
【００１４】
また、上記目的を達成するために、前記第２工程において、前記穿孔をビームまたはブラストによって行ってもよい。これらの穿孔手段を用いて穿孔することにより、第１工程の孔の形成で残った基材部分を略同一径で穿孔することができる。なお前記ビームとしてはレーザービームや電子ビーム等のエネルギービームを用いることができる。また、ブラストとしては機械式ブラスト（ショットブラスト等）や空気式ブラスト（サンドブラスト等のエアーブラスト）あるいは、湿式ブラストが適用可能である。ブラストの場合、第１工程で形成された孔の内側面がテーパー状であるので、研磨剤が斜めに当接することによる研磨剤の整流効果が期待できる。つまり断面視長方形の孔の場合、研磨剤が孔底面の隅部に滞留して研磨剤の流れが不均一になりやすいが、内側面がテーパー状の孔であれば滞留領域が形成されにくくなるため研磨剤の入替が促進されやすくなる。これにより加工効率が向上する。
【００１５】
ブラストによって前記穿孔を行う場合、前記基材の両主面の所定パターンと前記孔の両主面近傍の領域を被覆するようにレジスト膜等でマスクした後、ブラスト加工を行ってもよい。この場合、ブラスト加工に寄与しない前記両主面近傍の領域は、前記レジスト膜等によって研磨剤から保護されるため、研磨剤の投射径を絞ることなく加工ができるのでバッチ処理に好適である。
【００１６】
また、請求項１乃至３のいずれか一つに記載の圧電振動デバイスの封止部材の製造方法によって得られた封止部材に、励振電極が形成された圧電振動素子を搭載し、前記励振電極を他の封止部材で気密に封止した圧電振動デバイスであれば、封止部材への貫通孔の穿孔時のチッピング等の発生を抑制することができる。また封止部材の主面への穿孔の影響を緩和することがきる。これにより貫通孔端部周辺の封止部材の主面を良好な状態に維持できるため、圧電振動素子と接合部材を介して接合するための搭載電極や、内部配線および封止部材底面に形成される外部接続端子等の各種導体の成膜を確実に行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、貫通孔の小径化を図ることができるとともに穿孔時のチッピング等を防止した圧電振動デバイスの封止部材の製造方法と当該製造方法によって得られた封止部材を用いた圧電振動デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態を示す水晶振動子の断面模式図。
【図２】本発明の封止部材の製造方法を示す断面模式図。
【図３】本発明の封止部材の製造方法を示す断面模式図。
【図４】本発明の封止部材の製造方法を示す断面模式図。
【図５】本発明の封止部材の製造方法を示す断面模式図。
【図６】本発明の封止部材の製造方法を示す断面模式図。
【図７】本発明の封止部材の製造方法を示す断面模式図。
【図８】図７におけるＡ部拡大図。
【図９】本発明の封止部材の製造方法を示す断面模式図。
【図１０】図９におけるＢ部拡大図。
【図１１】本発明の封止部材の製造方法を示す断面模式図。
【図１２】本発明の封止部材の製造方法を示す断面模式図。
【図１３】本発明の封止部材の製造方法を示す断面模式図。
【図１４】本発明の他の実施形態を示す貫通電極の拡大断面図。
【図１５】本発明の他の実施形態を示す貫通電極の拡大断面図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、圧電振動デバイスとして水晶振動子に本発明を適用した例を説明する。まず本発明における水晶振動子について説明した後、当該水晶振動子を構成する封止部材の製造方法について説明する。
【００２０】
本発明における水晶振動子は略長方体形状であり、外部基板と接続される外部接続端子２４が筐体の底面に設けられた表面実装型の水晶振動子である。水晶振動子１は、水晶振動素子を収容するための凹部２０を備えた水晶からなる封止部材２（容器体）と、凹部２０内に接合部材８を介して接合されるＡＴカット水晶振動素子３と、凹部２０を気密に封止するホウケイ酸ガラスからなる平板状の蓋体４が主な構成部材となっている。なお本発明の実施形態では封止部材２に水晶を使用しているが水晶に限定されるものではなく、水晶以外にホウケイ酸ガラス等の結晶性材料を使用してもよい。
【００２１】
図１において封止部材２はＺ板と呼ばれる水晶で構成されている。封止部材２には平面視略矩形状の堤部２２が形成されており、堤部２２の上面には金属ロウ材（図示省略）が周状に形成されている。堤部２２の内側の領域は凹部２０となっている。そして凹部２０の内底面２１のうち、一短辺寄りの領域には段部２３が形成されている。段部２３の上面には水晶振動素子３と接合部材８を介して片持ち接合される一対の搭載電極７，７が並列に形成されている。そして前記搭載電極７は貫通電極６および凹部２０の内底面２１に形成される図示しない内部配線等を経由して封止部材２の底面に形成された外部接続端子２４と各々電気的に接続されている。なお前述の段部２３の上方に水晶振動素子を接合部材８を介して片持ち支持することにより、内底面２１の上部に直接水晶振動素子を配する場合に比べ、水晶振動素子の自由端と内底面２１との距離をより大きく確保することができる。これにより、水晶振動子１が外部衝撃等を受けて前記自由端側が撓んだ場合であっても、当該自由端と内底面２１側との接触を防止することができる。なお、本発明の適用は前記段部を有する構造の封止部材に限定されるものではなく、段部を有しない構造の封止部材にも適用可能である。
【００２２】
本実施形態では前記貫通電極６はフォトリソグラフィ技術を利用してパターン形成し、湿式エッチングおよびレーザー加工を組み合わせて貫通孔を穿孔した後、シード層となる金属膜をスパッタリングによって前記貫通孔の内壁面に被着させ、電解メッキ法によって導電性部材を前記金属膜上に析出させて貫通孔内を充填している（貫通電極の形成方法の詳細は後述）。
【００２３】
水晶振動素子３は所定の角度で切断された平面視矩形のＡＴカット水晶振動板である。水晶振動素子３の表裏主面には一対の励振電極（図示省略）が対向形成されており、各励振電極からは引出電極によって水晶振動素子の一短辺端部へそれぞれ導出されている。前記水晶振動素子の一短辺端部へそれぞれ導出された終端は接続電極（図示省略）となっており、前述の搭載電極７と接合部材８を介して接合される。なお本実施形態では前記接合部材８として金からなるスタッドバンプが使用されているが、これに限定されるものではなく金以外の金属からなるスタッドバンプや、金属メッキバンプ、または導電性の接着材を用いてもよい。
【００２４】
図１において蓋体４はガラスからなる平板である。蓋体４の一主面側には、封止部材２の堤部２２の上面の金属ロウ材と対応する位置に金属膜が周状に形成されている（図示省略）。蓋体４は、搭載電極７の上に接合された水晶振動素子３の周波数調整等の所定の工程を経た後、蓋体４の一主面側の金属膜が、堤部２２の上面の金属ロウ材と当接するように蓋体４を封止部材２に位置決め載置した後、加熱雰囲気下でこれらの金属（蓋体の前記金属膜と封止部材の前記金属ロウ材）を溶融一体化させることによって封止部材２と気密に接合される。なお溶融一体化された状態が図１における金属ロウ材５となっている。以上が本発明における水晶振動子についての説明である。
【００２５】
次に前述の水晶振動子を構成する封止部材の製造方法のうち、主要工程について説明する。
（凹部形成工程）
まず図２に示すように所定の大きさの水晶ウエハＷを用意する。なお本実施形態における説明において図面中では単体の封止部材についてその製造方法を示しているが、実際には多数個の封止部材が格子状に整列した状態で一括で製造される。水晶ウエハＷはその表裏主面（一主面２００、他主面２０１）は平滑面となっており、これら表裏主面上に金属膜（本実施形態では金）がスパッタリングによって成膜される（図示省略）。そしてスパッタリングによって成膜された前記金属膜の上にレジスト膜（ポジ型）を塗布し、所定パターンにて露光・現像を行う。図３は上記方法によって凹部２０の形成領域が開口した状態で湿式エッチングを行って凹部２０を形成し、レジスト膜および金属膜を除去した状態を表している。その後さらに段部２３を形成するために、金属膜をスパッタリングによって成膜した後、前記金属膜の上にレジスト膜を塗布して所定パターンにて露光・現像を行う。そして湿式エッチングによって図４に示すように凹部２０内に段部２３を形成する。なお図４はレジスト膜および金属膜を除去した状態を表している。
【００２６】
（貫通孔形成工程）
以下、封止部材の基材の両主面間を電気的に接続するための貫通孔を形成する貫通孔形成工程について第１工程と第２工程に分けて説明する。
−第１工程−
ウエハＷの表裏主面上に前述の金属膜をスパッタリングによって再形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いて有底孔を形成する領域のレジスト膜を露光・現像処理によって除去する（図６参照）。なお図５乃至１０において前述のスパッタリングによって形成された金属膜の表示は省略している。
【００２７】
そして図６において矢印で示すように有底孔を形成する領域が開口した状態で、湿式エッチングを行う。当該湿式エッチングによって図７に示すように孔６０が形成される。ここで図８に示すように孔６０は、基材（Ｗ）の両主面における開口径より当該基材内部における開口径が小さく、かつテーパー状の内側面６１と、内側面６１と連続した孔底面６２とを有する形状となっている。孔６０は封止部材の両主面（段部２３の上面および他主面２０１）に対向して形成されている。内側面６１は封止部材２の基材が異方性結晶材料である水晶で構成されているため湿式エッチング時には水晶の結晶方位固有の角度で化学的溶解が進行し、前記形状の孔６０を容易に成形できる点から好適である。なお封止部材２の基材として水晶以外にガラスを用いてもよい。また孔６０の成形はフォトリソグラフィ技術を用いた湿式エッチング以外に、フォトリソグラフィ技術を用いた乾式エッチングによって行ってもよい。また、内側面の断面形状は直線状に傾斜したものだけに限定されるものではなく、円弧状に傾斜した状態であってもよい。
【００２８】
本発明の封止部材の製造方法であれば、封止部材の基材に結晶性材料を用い、前記第１工程における孔の形成に湿式エッチング法を用いることで、テーパー状の内側面を容易に成形することができる。なお、本発明の前記第１工程において形成する孔６０が有底孔の場合、封止部材を貫通するまで湿式エッチングを行わないため、封止部材の主面における開口径の拡大を抑制することができ、貫通孔の小径化に効果的である。また、湿式エッチング法によって、封止部材の両主面から当該封止部材の途中の深さまで基材を溶解させることにより、第２工程において穿孔する封止部材の残りの厚みが少なくなるため、穿孔に要する時間を短縮することができる。
【００２９】
また、前記第１工程における孔６０を湿式エッチング法によって形成することにより、エッチング後の孔６０の内壁面を、機械的加工によって形成された孔の内壁面よりも平滑にすることができる。そして第２工程では、第１工程で形成された孔６０の内側面６１の途中から加工を開始するため、加工に寄与しない封止部材の両主面近傍の領域を平滑面とすることができる。このように前記両主面近傍の領域が平滑面であるため、被加工物（封止部材）の表面（主面）へのチッピング発生領域の拡大を防止することができる。また、内側面６１の表面が湿式エッチングによって平滑な状態で形成されるため、第２工程における穿孔時のチッピング等の抑制にも効果的である。
【００３０】
−第２工程−
次に前述の第１工程でウエハＷの表裏主面に形成された孔６０，６０のうち、一主面側（凹部２０側）の孔６０に対して凹部２０の上方からレーザービームＬ（本実施形態ではＣＯ２レーザーを使用。波長１０６００ｎｍ）を照射する（図９参照）。これにより、第１工程での湿式エッチングで残存した有底孔下方の基材部分が加工され、他主面２０１側の孔６０まで貫通する貫通孔Ｈが穿孔される（図１１参照）。なお第２工程で穿孔される領域は断面視では略直管状となっている（図１１における符号６３）。ここで貫通孔Ｈの形成の詳細について図１０を用いて説明する。図１０は図９のＢ部を拡大したものである。図１０に示すようにレーザービームＬは、孔６０の内側面６１のうち、一主面２００（段部２３の上面）近傍から離間した位置に照射される。そしてレーザービーム径をＤ１、孔６０の一主面における開口径をＤ２とすると、Ｄ１＜Ｄ２の関係となっている。レーザービーム径よりも大きい開口径の孔６０を形成することにより、図中にＳで示す内側面６１の領域（一主面２００の近傍の領域）は穿孔に寄与しない領域となる。つまり、孔６０の内側面６１の途中から加工を開始することにより、加工に寄与しない封止部材の両主面近傍の領域を平滑面とすることができる。このように前記両主面近傍の領域が平滑面であるため、被加工物（封止部材）の表面（主面）へのチッピング発生領域の拡大を防止することができる。
【００３１】
本実施形態において孔６０は、レーザービーム径Ｄ１よりも大きい開口径Ｄ２（本実施形態では０．１０〜０．１５ｍｍ）を有している。なお図１０で示すＳは０．００５〜０．０１ｍｍ程度であり、これは孔６０の開口部分に対してレーザービームＬが略中央に位置するように照射された場合の状態を表している。なお第１工程で形成される孔６０は、レーザービーム径よりも大きい開口径（Ｄ２）を有しているが、孔６０の開口径の寸法は前記寸法に限定されるものではない。またＤ１の寸法は上記寸法に限定されるものではなく、Ｄ１はＤ２よりも小さく設定されていればよい。なおレーザーを使用する場合、レーザーの種類は本実施形態のレーザーに限定されるものではなく他の種類（波長）のレーザーを用いてもよい。例えばＹＡＧレーザーやＹＶＯ４レーザー、グリーンレーザー等も使用可能である。
【００３２】
本発明の封止部材の製造方法によれば、貫通孔Ｈの穿孔時のチッピング等の発生を抑制することができる。これは前記第１工程において封止部材の基材の両主面における開口径より当該基材内部における開口径が小さく、かつテーパー状の内側面６１を備えた孔６０が前記両主面に各々形成され、前記第２工程において内側面６１のうち、前記両主面近傍から離間した位置から穿孔することによる。表面が平坦な封止部材に対して垂直にビームや研磨剤（ブラスト加工に用いられる）を照射または噴射して穿孔する場合、貫通孔の端部にチッピング等が発生することがある。これに対し、本発明の封止部材の製造方法であれば、内側面６１の途中から加工を開始するため、加工に寄与しない前記両主面近傍の領域のチッピング等の発生を防止することができる。さらに内側面６１の途中から加工を開始するため、封止部材の主面への穿孔の影響を緩和することがきる。これにより貫通孔端部周辺の封止部材の主面を良好な状態に維持できるため、搭載電極７や内部配線および外部接続端子２４等の各種導体の成膜を確実に行うことができる。
【００３３】
なお前記第２工程において、前記穿孔をブラストによって行ってもよい。具体的にブラストとして、ショットブラスト等の機械式ブラストやサンドブラスト等の空気式ブラストあるいは、研磨剤溶液をノズルから高圧で噴射させて加工を行う湿式ブラストが適用可能である。前記穿孔をブラストによって行うことにより、高精度で微細な加工を行うことができる。これはブラスト加工であれば、各種レジスト膜を用いた露光によってパターン形成を行うので、開口部分の位置決めを高精度でできるためである。また露光によってパターン形成されたレジスト膜を保護膜としてブラスト加工を行うため、このような保護膜を形成しないビームによる加工よりも投射（照射）位置制御の点において、ビームよりも優れる。この場合、基材の両主面の所定パターンと前記孔の両主面近傍の領域を被覆するように電着レジストでレジスト膜を形成した後、ブラスト加工を行ってもよい。この場合、ブラスト加工に寄与しない前記両主面近傍の領域は、レジスト膜によって研磨剤から保護されるため、研磨剤の投射径を絞ることなく加工ができるのでバッチ処理が可能となり、生産効率に優れる。なお、超小型で微小領域への高精度な各種加工が施される圧電振動デバイスにおいては研磨剤の飛散を防止できる湿式ブラストが好適である。
【００３４】
（導電性部材形成工程）
図１１に示す貫通孔Ｈの内壁面に導電性部材（金属膜）をスパッタリングによって形成するとともに、同時にその他領域（凹部２０の内底面等）にも金属膜を形成する。そしてこれらの金属膜をフォトリソグラフィ技術によって露光・現像して所定形状に内部配線を形成する（図示省略）。本実施形態では貫通孔Ｈの内壁面に形成する導電性部材（シード層）は、ＴｉまたはＭｏのスパッタ膜の上にＣｕのスパッタ膜が積層された多層膜となっている。また前記内部配線には、とし、その上にＣｕメッキ層が積層された多層膜が用いられている。そして電解メッキ法によって貫通孔Ｈの前記シード層上に導電性部材Ｍ（本実施形態ではＣｕ）を析出させることにより貫通電極６が形成される（図１２参照。図１２では内部配線の記載は省略）。貫通電極６を形成後、図１３に示すように段部２３の上面側の貫通電極６の一端部に一対の搭載電極７，７（本実施形態ではＣｕ）を形成する。なお本発明の実施形態において導電性部材Ｍおよび内部配線や搭載電極に使用される金属は前記種類および膜構成に限定されるものではない。前記種類および膜構成以外の種類または膜構成であってもよい。
【００３５】
（外部端子形成工程）
導電性部材形成工程の後、所定の工程を経て外部接続端子２４を形成する（図１３参照）。外部接続端子２４は貫通電極６の封止部材の他主面２０１側の一端部を覆うように形成されており、これにより搭載電極７が貫通電極６（または図示しない内部配線）を経由して外部接続端子２４と電気的に接続されることになる。
【００３６】
なお、貫通孔Ｈの内部へは必ずしも導電性部材を充填する必要は無く、例えば図１４に示すように貫通孔の内壁面に導電性部材（金属膜Ｍ）を被着させることで基材の表裏主面の導通を確保し、空隙部分に樹脂材Ｐを充填することによって貫通孔を封止した構造であってもよい。あるいはまた、図１５に示すように貫通孔の内壁面に導電性部材（金属膜Ｍ）を被着させるとともに、貫通孔のうち凹部２０側の一端領域にも導電性部材（金属膜Ｍ）を部分的に充填し、貫通孔の残りの領域に樹脂材Ｐを部分的に充填した構造であってもよい。また、本発明の実施形態では平面視で外部接続端子２４に貫通電極６が重なる位置に形成されているが本発明の適用は本構成に限定されるものではなく、平面視で外部接続端子に重ならない位置、例えば外部接続端子を水晶振動子の底面周縁に配置し、その内側の領域に貫通電極６が位置するように貫通電極を形成してもよい。この場合、前記樹脂材ＰにはＰＢＯ（ポリベンズオキサゾール）等の感光性を有する樹脂材が用いられる。なお樹脂材ＰはＰＢＯに限定されず、封止部材を構成する材料との密着性が良好な樹脂材を使用することができる。
以上が本発明における水晶振動子を構成する封止部材の製造方法の主要工程に関する説明である。
【００３７】
なお、本発明の実施形態では第１工程において封止部材２の両主面（具体的には段部２３と他主面２０１）にそれぞれ有低孔６０を形成しているが、必ずしも封止部材の両主面に有低孔を形成する必要は無く、一主面側のみに有低孔を形成してもよい。この場合、水晶振動素子が搭載され水晶振動子の内部空間となる凹部２０側に有低孔を形成するのが好ましい。また、本発明において第１工程で形成される孔は有底孔に限定されものではなく、基材の両主面における開口径より当該基材内部における開口径が小さく、かつテーパー状の内側面を備えた貫通孔であってもよい。
【００３８】
本発明の実施形態では表面実装型の水晶振動子の封止部材の製造方法を例に挙げているが、水晶振動子以外に水晶フィルタ、水晶発振器などの電子機器等に用いられる他の圧電振動デバイスの封止部材の製造方法にも適用可能である。
【００３９】
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
圧電振動デバイスの量産に適用できる。
【符号の説明】
【００４１】
１ 水晶振動子
２ 封止部材
２０ 凹部
２１ 内底面（凹部）
２００ 一主面
２０１ 他主面
３ 水晶振動素子
４ 蓋体
６ 貫通電極
６０ 孔
６１ 内側面
６２ 孔底面
６３ 直管部
Ｈ 貫通孔
Ｍ 導電性部材
Ｒ レジスト膜
Ｄ１ レーザービーム径
Ｄ２ 有底孔開口径
Ｓ 一主面近傍の領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動デバイスの封止部材の製造方法と当該製造方法によって得られた封止部材を用いた圧電振動デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電振動デバイスは携帯電話等の各種通信機器等に広く使用されている。例えば圧電振動デバイスとして水晶振動子を例に挙げると、一般的な水晶振動子の主要構成部材は、励振電極が表裏主面に対向形成された略直方体状の水晶振動素子と、水晶振動素子を収容するための凹部を有するセラミック製の容器体と、当該容器体との接合により前記励振電極を気密封止する金属製の蓋体となっている。ここで前記励振電極は、引出電極を経由して水晶振動素子の一端部に形成された接続電極へ導出されている。そして前記容器体の凹部底面には前記接続電極と接合材を介して接合される搭載電極が形成されている。前記搭載電極は、容器体の基材を厚み方向に貫く貫通孔の内部に導体が充填された貫通電極（いわゆるビア）を介して、容器体の底面に形成された外部接続端子と電気的に接続されている。このような貫通電極を利用した構成の圧電振動デバイスは例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
前述の各種通信機器等の薄型化および高機能化が進むにつれ、前記機器内部基板へ実装される各種電子部品の小型化および高密度化により、圧電振動デバイスにおいても超小型で薄型の製品が求められている。前述の水晶振動子を例に挙げると、直方体状の水晶振動子の平面視外形寸法が２．０ｍｍ×１．６ｍｍ以下の超小型になってくると、前述の貫通電極が容器体に対して占める面積（貫通電極の両端の径）の割合が相対的に大きくなってしまう。貫通電極の端部周辺には各種電極パターン等が高密度で配されるため、さらなる貫通電極の小径化が必要となってくる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５２３５０２号
【特許文献２】特開２０１０−２０６３２２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のように従来の圧電振動デバイスの容器体の材料にはセラミックが使用されるのが一般的であるが、圧電振動デバイスが超小型になってくるとセラミックでは焼成精度等の点から限界に来つつあるため、水晶やガラス等の結晶性材料を容器体の材料として用いることで超小型化に対応することができる。水晶やガラス等の結晶性材料を基材とする容器体の場合、前記貫通電極の貫通孔を穿孔する方法として湿式エッチング法等の他、ビームやブラスト（サンドブラスト等）を用いることができる。
【０００６】
しかしながら湿式エッチング法による穿孔の場合、水晶のような異方性材料では結晶方位による非対称な形状が発生したり、エッチングレート（腐食速度）の差に起因するエッチング時間の適切な管理が困難となる。これにより貫通孔の両端（被加工物の表裏主面）で開口径が大きく異なった形状になってしまう。一方、ガラスのような等方性材料の場合は貫通孔の深さに比例して開口径が拡大するため、開口径の大きな貫通孔が形成されてしまう。これはエッチングマスクの直下にも腐食が進むいわゆるアンダーカットによるものである。つまり、いずれの材料においても化学的手段によって所望形状の貫通孔を高精度で形成することが困難となる。
【０００７】
一方、ビーム（レーザービーム等）やブラスト（サンドブラスト等）を穿孔に用いた場合はウエットエッチング等の化学的手段に比べ、貫通孔の両端における開口径の差が小さく、略同一径の貫通孔を形成することができる利点がある。しかしながら、これらの加工手段の場合、次のような問題が存在する。ビームを使用する場合は微細な貫通孔を形成することが可能であるものの、被加工物に対して垂直にビームが照射されるためチッピングやチッピングに起因するクラック等（以下チッピング等と略）が発生することがある。また、ブラスト（例えばサンドブラスト）であれば略同一径の貫通孔を形成することが可能であるものの、加工速度の点から実用的ではないという問題が存在する。つまり、加工時間を短縮するために粗い研磨剤を使用するとチッピング等が発生しやすくなり、チッピング等を抑制するために微細な研磨材を使用すると加工時間が長くなり生産効率の低下をもたらすという問題が存在する。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、貫通孔の小径化を図ることができるとともに穿孔時のチッピング等を防止した圧電振動デバイスの封止部材の製造方法と当該製造方法によって得られた封止部材を用いた圧電振動デバイスを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、圧電振動素子の励振電極を気密に封止する圧電振動デバイスの封止部材の製造方法であって、前記封止部材の基材の両主面間を電気的に接続するための貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、前記貫通孔に導電性部材を形成する導電性部材形成工程とを有し、前記貫通孔形成工程は、前記基材の両主面における開口径より当該基材内部における開口径が小さく、かつテーパー状の内側面を備えた孔を前記両主面に各々形成する第１工程と、前記内側面のうち、前記両主面近傍から離間した位置から穿孔することによって貫通孔を形成する第２工程と、からなる圧電振動デバイスの封止部材の製造方法となっている。
【００１０】
上記製造方法によれば、貫通孔の穿孔時のチッピング等の発生を抑制することができる。これは前記第１工程において前記基材の両主面における開口径より当該基材内部における開口径が小さく、かつテーパー状の内側面を備えた孔が前記両主面に各々形成され、前記第２工程において前記内側面のうち、前記両主面近傍から離間した位置から穿孔することによる。つまり、表面が平坦な封止部材に対して垂直にビームや研磨剤（ブラスト加工に用いられる）を照射または噴射して穿孔する場合、貫通孔の端部にチッピング等が発生することがある。これに対し、本発明の封止部材の製造方法であれば、前記内側面の途中から加工を開始するため、加工に寄与しない前記両主面近傍の領域のチッピング等の発生を防止することができる。さらに前記内側面の途中から加工を開始するため、封止部材の主面への穿孔の影響を緩和することがきる。これにより貫通孔端部周辺の封止部材の主面を良好な状態に維持できるため、圧電振動素子と接合部材を介して接合するための搭載電極や、内部配線および封止部材底面に形成される外部接続端子等の各種導体の成膜を確実に行うことができる。なお、前記第２工程の穿孔は、封止部材の一主面側からだけでなく、封止部材の他主面側からも行ってもよい。
【００１１】
上記目的を達成するために、前記第１工程における孔を湿式エッチング法によって形成してもよい。例えば封止部材の基材に結晶性材料（水晶やガラス等）を用いることによって前記第１工程における孔のテーパー状の内側面を容易に成形することができる。この場合、基材一主面に対する前記内側面の傾斜角は、水晶の場合（軸方向によって異なる）、２０〜７０度に、ガラスであれば約４５度となる。
【００１２】
封止部材の基材に結晶性材料を用い、湿式エッチング法によって封止部材に貫通孔を形成する場合、貫通孔の深さに比例して貫通孔の開口径が拡大するため、開口径の大きな貫通孔が形成されてしまうが、本発明の前記第１工程において形成する孔が有底孔の場合、封止部材を貫通するまで湿式エッチングを行わないため、封止部材の主面における開口径の拡大を抑制することができ、貫通孔の小径化に効果的である。なお、本発明において第１工程で形成される孔は有底孔に限定されものではなく、基材の両主面における開口径より当該基材内部における開口径が小さく、かつテーパー状の内側面を備えた貫通孔であってもよい。また、湿式エッチング法によって、封止部材の両主面から当該封止部材の途中の深さまで基材を溶解させることにより、第２工程において穿孔する封止部材の残りの厚みが少なくなるため、穿孔に要する時間を短縮することができる。
【００１３】
また、前記第１工程における孔を湿式エッチング法によって形成することにより、エッチング後の孔の内壁面を、機械的加工によって形成された孔の内壁面よりも平滑にすることができる。そして第２工程では、第１工程で形成された孔の内側面の途中から加工を開始するため、加工に寄与しない封止部材の両主面近傍の領域を平滑面とすることができる。このように前記両主面近傍の領域が平滑面であるため、被加工物（封止部材）の表面（主面）へのチッピング発生領域の拡大を防止することができる。また、前記内側面の表面が湿式エッチングによって平滑な状態で形成されるため、第２工程における穿孔時のチッピング等の抑制にも効果的である。
【００１４】
また、上記目的を達成するために、前記第２工程において、前記穿孔をビームまたはブラストによって行ってもよい。これらの穿孔手段を用いて穿孔することにより、第１工程の孔の形成で残った基材部分を略同一径で穿孔することができる。なお前記ビームとしてはレーザービームや電子ビーム等のエネルギービームを用いることができる。また、ブラストとしては機械式ブラスト（ショットブラスト等）や空気式ブラスト（サンドブラスト等のエアーブラスト）あるいは、湿式ブラストが適用可能である。ブラストの場合、第１工程で形成された孔の内側面がテーパー状であるので、研磨剤が斜めに当接することによる研磨剤の整流効果が期待できる。つまり断面視長方形の孔の場合、研磨剤が孔底面の隅部に滞留して研磨剤の流れが不均一になりやすいが、内側面がテーパー状の孔であれば滞留領域が形成されにくくなるため研磨剤の入替が促進されやすくなる。これにより加工効率が向上する。
【００１５】
ブラストによって前記穿孔を行う場合、前記基材の両主面の所定パターンと前記孔の両主面近傍の領域を被覆するようにレジスト膜等でマスクした後、ブラスト加工を行ってもよい。この場合、ブラスト加工に寄与しない前記両主面近傍の領域は、前記レジスト膜等によって研磨剤から保護されるため、研磨剤の投射径を絞ることなく加工ができるのでバッチ処理に好適である。
【００１６】
また、請求項１乃至３のいずれか一つに記載の圧電振動デバイスの封止部材の製造方法によって得られた封止部材に、励振電極が形成された圧電振動素子を搭載し、前記励振電極を他の封止部材で気密に封止した圧電振動デバイスであれば、封止部材への貫通孔の穿孔時のチッピング等の発生を抑制することができる。また封止部材の主面への穿孔の影響を緩和することがきる。これにより貫通孔端部周辺の封止部材の主面を良好な状態に維持できるため、圧電振動素子と接合部材を介して接合するための搭載電極や、内部配線および封止部材底面に形成される外部接続端子等の各種導体の成膜を確実に行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、貫通孔の小径化を図ることができるとともに穿孔時のチッピング等を防止した圧電振動デバイスの封止部材の製造方法と当該製造方法によって得られた封止部材を用いた圧電振動デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態を示す水晶振動子の断面模式図。
【図２】本発明の封止部材の製造方法を示す断面模式図。
【図３】本発明の封止部材の製造方法を示す断面模式図。
【図４】本発明の封止部材の製造方法を示す断面模式図。
【図５】本発明の封止部材の製造方法を示す断面模式図。
【図６】本発明の封止部材の製造方法を示す断面模式図。
【図７】本発明の封止部材の製造方法を示す断面模式図。
【図８】図７におけるＡ部拡大図。
【図９】本発明の封止部材の製造方法を示す断面模式図。
【図１０】図９におけるＢ部拡大図。
【図１１】本発明の封止部材の製造方法を示す断面模式図。
【図１２】本発明の封止部材の製造方法を示す断面模式図。
【図１３】本発明の封止部材の製造方法を示す断面模式図。
【図１４】本発明の他の実施形態を示す貫通電極の拡大断面図。
【図１５】本発明の他の実施形態を示す貫通電極の拡大断面図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、圧電振動デバイスとして水晶振動子に本発明を適用した例を説明する。まず本発明における水晶振動子について説明した後、当該水晶振動子を構成する封止部材の製造方法について説明する。
【００２０】
本発明における水晶振動子は略長方体形状であり、外部基板と接続される外部接続端子２４が筐体の底面に設けられた表面実装型の水晶振動子である。水晶振動子１は、水晶振動素子を収容するための凹部２０を備えた水晶からなる封止部材２（容器体）と、凹部２０内に接合部材８を介して接合されるＡＴカット水晶振動素子３と、凹部２０を気密に封止するホウケイ酸ガラスからなる平板状の蓋体４が主な構成部材となっている。なお本発明の実施形態では封止部材２に水晶を使用しているが水晶に限定されるものではなく、水晶以外にホウケイ酸ガラス等の結晶性材料を使用してもよい。
【００２１】
図１において封止部材２はＺ板と呼ばれる水晶で構成されている。封止部材２には平面視略矩形状の堤部２２が形成されており、堤部２２の上面には金属ロウ材（図示省略）が周状に形成されている。堤部２２の内側の領域は凹部２０となっている。そして凹部２０の内底面２１のうち、一短辺寄りの領域には段部２３が形成されている。段部２３の上面には水晶振動素子３と接合部材８を介して片持ち接合される一対の搭載電極７，７が並列に形成されている。そして前記搭載電極７は貫通電極６および凹部２０の内底面２１に形成される図示しない内部配線等を経由して封止部材２の底面に形成された外部接続端子２４と各々電気的に接続されている。なお前述の段部２３の上方に水晶振動素子を接合部材８を介して片持ち支持することにより、内底面２１の上部に直接水晶振動素子を配する場合に比べ、水晶振動素子の自由端と内底面２１との距離をより大きく確保することができる。これにより、水晶振動子１が外部衝撃等を受けて前記自由端側が撓んだ場合であっても、当該自由端と内底面２１側との接触を防止することができる。なお、本発明の適用は前記段部を有する構造の封止部材に限定されるものではなく、段部を有しない構造の封止部材にも適用可能である。
【００２２】
本実施形態では前記貫通電極６はフォトリソグラフィ技術を利用してパターン形成し、湿式エッチングおよびレーザー加工を組み合わせて貫通孔を穿孔した後、シード層となる金属膜をスパッタリングによって前記貫通孔の内壁面に被着させ、電解メッキ法によって導電性部材を前記金属膜上に析出させて貫通孔内を充填している（貫通電極の形成方法の詳細は後述）。
【００２３】
水晶振動素子３は所定の角度で切断された平面視矩形のＡＴカット水晶振動板である。水晶振動素子３の表裏主面には一対の励振電極（図示省略）が対向形成されており、各励振電極からは引出電極によって水晶振動素子の一短辺端部へそれぞれ導出されている。前記水晶振動素子の一短辺端部へそれぞれ導出された終端は接続電極（図示省略）となっており、前述の搭載電極７と接合部材８を介して接合される。なお本実施形態では前記接合部材８として金からなるスタッドバンプが使用されているが、これに限定されるものではなく金以外の金属からなるスタッドバンプや、金属メッキバンプ、または導電性の接着材を用いてもよい。
【００２４】
図１において蓋体４はガラスからなる平板である。蓋体４の一主面側には、封止部材２の堤部２２の上面の金属ロウ材と対応する位置に金属膜が周状に形成されている（図示省略）。蓋体４は、搭載電極７の上に接合された水晶振動素子３の周波数調整等の所定の工程を経た後、蓋体４の一主面側の金属膜が、堤部２２の上面の金属ロウ材と当接するように蓋体４を封止部材２に位置決め載置した後、加熱雰囲気下でこれらの金属（蓋体の前記金属膜と封止部材の前記金属ロウ材）を溶融一体化させることによって封止部材２と気密に接合される。なお溶融一体化された状態が図１における金属ロウ材５となっている。以上が本発明における水晶振動子についての説明である。
【００２５】
次に前述の水晶振動子を構成する封止部材の製造方法のうち、主要工程について説明する。
（凹部形成工程）
まず図２に示すように所定の大きさの水晶ウエハＷを用意する。なお本実施形態における説明において図面中では単体の封止部材についてその製造方法を示しているが、実際には多数個の封止部材が格子状に整列した状態で一括で製造される。水晶ウエハＷはその表裏主面（一主面２００、他主面２０１）は平滑面となっており、これら表裏主面上に金属膜（本実施形態では金）がスパッタリングによって成膜される（図示省略）。そしてスパッタリングによって成膜された前記金属膜の上にレジスト膜（ポジ型）を塗布し、所定パターンにて露光・現像を行う。図３は上記方法によって凹部２０の形成領域が開口した状態で湿式エッチングを行って凹部２０を形成し、レジスト膜および金属膜を除去した状態を表している。その後さらに段部２３を形成するために、金属膜をスパッタリングによって成膜した後、前記金属膜の上にレジスト膜を塗布して所定パターンにて露光・現像を行う。そして湿式エッチングによって図４に示すように凹部２０内に段部２３を形成する。なお図４はレジスト膜および金属膜を除去した状態を表している。
【００２６】
（貫通孔形成工程）
以下、封止部材の基材の両主面間を電気的に接続するための貫通孔を形成する貫通孔形成工程について第１工程と第２工程に分けて説明する。
−第１工程−
ウエハＷの表裏主面上に前述の金属膜をスパッタリングによって再形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いて有底孔を形成する領域のレジスト膜を露光・現像処理によって除去する（図６参照）。なお図５乃至１０において前述のスパッタリングによって形成された金属膜の表示は省略している。
【００２７】
そして図６において矢印で示すように有底孔を形成する領域が開口した状態で、湿式エッチングを行う。当該湿式エッチングによって図７に示すように孔６０が形成される。ここで図８に示すように孔６０は、基材（Ｗ）の両主面における開口径より当該基材内部における開口径が小さく、かつテーパー状の内側面６１と、内側面６１と連続した孔底面６２とを有する形状となっている。孔６０は封止部材の両主面（段部２３の上面および他主面２０１）に対向して形成されている。内側面６１は封止部材２の基材が異方性結晶材料である水晶で構成されているため湿式エッチング時には水晶の結晶方位固有の角度で化学的溶解が進行し、前記形状の孔６０を容易に成形できる点から好適である。なお封止部材２の基材として水晶以外にガラスを用いてもよい。また孔６０の成形はフォトリソグラフィ技術を用いた湿式エッチング以外に、フォトリソグラフィ技術を用いた乾式エッチングによって行ってもよい。また、内側面の断面形状は直線状に傾斜したものだけに限定されるものではなく、円弧状に傾斜した状態であってもよい。
【００２８】
本発明の封止部材の製造方法であれば、封止部材の基材に結晶性材料を用い、前記第１工程における孔の形成に湿式エッチング法を用いることで、テーパー状の内側面を容易に成形することができる。なお、本発明の前記第１工程において形成する孔６０が有底孔の場合、封止部材を貫通するまで湿式エッチングを行わないため、封止部材の主面における開口径の拡大を抑制することができ、貫通孔の小径化に効果的である。また、湿式エッチング法によって、封止部材の両主面から当該封止部材の途中の深さまで基材を溶解させることにより、第２工程において穿孔する封止部材の残りの厚みが少なくなるため、穿孔に要する時間を短縮することができる。
【００２９】
また、前記第１工程における孔６０を湿式エッチング法によって形成することにより、エッチング後の孔６０の内壁面を、機械的加工によって形成された孔の内壁面よりも平滑にすることができる。そして第２工程では、第１工程で形成された孔６０の内側面６１の途中から加工を開始するため、加工に寄与しない封止部材の両主面近傍の領域を平滑面とすることができる。このように前記両主面近傍の領域が平滑面であるため、被加工物（封止部材）の表面（主面）へのチッピング発生領域の拡大を防止することができる。また、内側面６１の表面が湿式エッチングによって平滑な状態で形成されるため、第２工程における穿孔時のチッピング等の抑制にも効果的である。
【００３０】
−第２工程−
次に前述の第１工程でウエハＷの表裏主面に形成された孔６０，６０のうち、一主面側（凹部２０側）の孔６０に対して凹部２０の上方からレーザービームＬ（本実施形態ではＣＯ２レーザーを使用。波長１０６００ｎｍ）を照射する（図９参照）。これにより、第１工程での湿式エッチングで残存した有底孔下方の基材部分が加工され、他主面２０１側の孔６０まで貫通する貫通孔Ｈが穿孔される（図１１参照）。なお第２工程で穿孔される領域は断面視では略直管状となっている（図１１における符号６３）。ここで貫通孔Ｈの形成の詳細について図１０を用いて説明する。図１０は図９のＢ部を拡大したものである。図１０に示すようにレーザービームＬは、孔６０の内側面６１のうち、一主面２００（段部２３の上面）近傍から離間した位置に照射される。そしてレーザービーム径をＤ１、孔６０の一主面における開口径をＤ２とすると、Ｄ１＜Ｄ２の関係となっている。レーザービーム径よりも大きい開口径の孔６０を形成することにより、図中にＳで示す内側面６１の領域（一主面２００の近傍の領域）は穿孔に寄与しない領域となる。つまり、孔６０の内側面６１の途中から加工を開始することにより、加工に寄与しない封止部材の両主面近傍の領域を平滑面とすることができる。このように前記両主面近傍の領域が平滑面であるため、被加工物（封止部材）の表面（主面）へのチッピング発生領域の拡大を防止することができる。
【００３１】
本実施形態において孔６０は、レーザービーム径Ｄ１よりも大きい開口径Ｄ２（本実施形態では０．１０〜０．１５ｍｍ）を有している。なお図１０で示すＳは０．００５〜０．０１ｍｍ程度であり、これは孔６０の開口部分に対してレーザービームＬが略中央に位置するように照射された場合の状態を表している。なお第１工程で形成される孔６０は、レーザービーム径よりも大きい開口径（Ｄ２）を有しているが、孔６０の開口径の寸法は前記寸法に限定されるものではない。またＤ１の寸法は上記寸法に限定されるものではなく、Ｄ１はＤ２よりも小さく設定されていればよい。なおレーザーを使用する場合、レーザーの種類は本実施形態のレーザーに限定されるものではなく他の種類（波長）のレーザーを用いてもよい。例えばＹＡＧレーザーやＹＶＯ４レーザー、グリーンレーザー等も使用可能である。
【００３２】
本発明の封止部材の製造方法によれば、貫通孔Ｈの穿孔時のチッピング等の発生を抑制することができる。これは前記第１工程において封止部材の基材の両主面における開口径より当該基材内部における開口径が小さく、かつテーパー状の内側面６１を備えた孔６０が前記両主面に各々形成され、前記第２工程において内側面６１のうち、前記両主面近傍から離間した位置から穿孔することによる。表面が平坦な封止部材に対して垂直にビームや研磨剤（ブラスト加工に用いられる）を照射または噴射して穿孔する場合、貫通孔の端部にチッピング等が発生することがある。これに対し、本発明の封止部材の製造方法であれば、内側面６１の途中から加工を開始するため、加工に寄与しない前記両主面近傍の領域のチッピング等の発生を防止することができる。さらに内側面６１の途中から加工を開始するため、封止部材の主面への穿孔の影響を緩和することがきる。これにより貫通孔端部周辺の封止部材の主面を良好な状態に維持できるため、搭載電極７や内部配線および外部接続端子２４等の各種導体の成膜を確実に行うことができる。
【００３３】
なお前記第２工程において、前記穿孔をブラストによって行ってもよい。具体的にブラストとして、ショットブラスト等の機械式ブラストやサンドブラスト等の空気式ブラストあるいは、研磨剤溶液をノズルから高圧で噴射させて加工を行う湿式ブラストが適用可能である。前記穿孔をブラストによって行うことにより、高精度で微細な加工を行うことができる。これはブラスト加工であれば、各種レジスト膜を用いた露光によってパターン形成を行うので、開口部分の位置決めを高精度でできるためである。また露光によってパターン形成されたレジスト膜を保護膜としてブラスト加工を行うため、このような保護膜を形成しないビームによる加工よりも投射（照射）位置制御の点において、ビームよりも優れる。この場合、基材の両主面の所定パターンと前記孔の両主面近傍の領域を被覆するように電着レジストでレジスト膜を形成した後、ブラスト加工を行ってもよい。この場合、ブラスト加工に寄与しない前記両主面近傍の領域は、レジスト膜によって研磨剤から保護されるため、研磨剤の投射径を絞ることなく加工ができるのでバッチ処理が可能となり、生産効率に優れる。なお、超小型で微小領域への高精度な各種加工が施される圧電振動デバイスにおいては研磨剤の飛散を防止できる湿式ブラストが好適である。
【００３４】
（導電性部材形成工程）
図１１に示す貫通孔Ｈの内壁面に導電性部材（金属膜）をスパッタリングによって形成するとともに、同時にその他領域（凹部２０の内底面等）にも金属膜を形成する。そしてこれらの金属膜をフォトリソグラフィ技術によって露光・現像して所定形状に内部配線を形成する（図示省略）。本実施形態では貫通孔Ｈの内壁面に形成する導電性部材（シード層）は、ＴｉまたはＭｏのスパッタ膜の上にＣｕのスパッタ膜が積層された多層膜となっている。また前記内部配線には、とし、その上にＣｕメッキ層が積層された多層膜が用いられている。そして電解メッキ法によって貫通孔Ｈの前記シード層上に導電性部材Ｍ（本実施形態ではＣｕ）を析出させることにより貫通電極６が形成される（図１２参照。図１２では内部配線の記載は省略）。貫通電極６を形成後、図１３に示すように段部２３の上面側の貫通電極６の一端部に一対の搭載電極７，７（本実施形態ではＣｕ）を形成する。なお本発明の実施形態において導電性部材Ｍおよび内部配線や搭載電極に使用される金属は前記種類および膜構成に限定されるものではない。前記種類および膜構成以外の種類または膜構成であってもよい。
【００３５】
（外部端子形成工程）
導電性部材形成工程の後、所定の工程を経て外部接続端子２４を形成する（図１３参照）。外部接続端子２４は貫通電極６の封止部材の他主面２０１側の一端部を覆うように形成されており、これにより搭載電極７が貫通電極６（または図示しない内部配線）を経由して外部接続端子２４と電気的に接続されることになる。
【００３６】
なお、貫通孔Ｈの内部へは必ずしも導電性部材を充填する必要は無く、例えば図１４に示すように貫通孔の内壁面に導電性部材（金属膜Ｍ）を被着させることで基材の表裏主面の導通を確保し、空隙部分に樹脂材Ｐを充填することによって貫通孔を封止した構造であってもよい。あるいはまた、図１５に示すように貫通孔の内壁面に導電性部材（金属膜Ｍ）を被着させるとともに、貫通孔のうち凹部２０側の一端領域にも導電性部材（金属膜Ｍ）を部分的に充填し、貫通孔の残りの領域に樹脂材Ｐを部分的に充填した構造であってもよい。また、本発明の実施形態では平面視で外部接続端子２４に貫通電極６が重なる位置に形成されているが本発明の適用は本構成に限定されるものではなく、平面視で外部接続端子に重ならない位置、例えば外部接続端子を水晶振動子の底面周縁に配置し、その内側の領域に貫通電極６が位置するように貫通電極を形成してもよい。この場合、前記樹脂材ＰにはＰＢＯ（ポリベンズオキサゾール）等の感光性を有する樹脂材が用いられる。なお樹脂材ＰはＰＢＯに限定されず、封止部材を構成する材料との密着性が良好な樹脂材を使用することができる。
以上が本発明における水晶振動子を構成する封止部材の製造方法の主要工程に関する説明である。
【００３７】
なお、本発明の実施形態では第１工程において封止部材２の両主面（具体的には段部２３と他主面２０１）にそれぞれ有低孔６０を形成しているが、必ずしも封止部材の両主面に有低孔を形成する必要は無く、一主面側のみに有低孔を形成してもよい。この場合、水晶振動素子が搭載され水晶振動子の内部空間となる凹部２０側に有低孔を形成するのが好ましい。また、本発明において第１工程で形成される孔は有底孔に限定されものではなく、基材の両主面における開口径より当該基材内部における開口径が小さく、かつテーパー状の内側面を備えた貫通孔であってもよい。
【００３８】
本発明の実施形態では表面実装型の水晶振動子の封止部材の製造方法を例に挙げているが、水晶振動子以外に水晶フィルタ、水晶発振器などの電子機器等に用いられる他の圧電振動デバイスの封止部材の製造方法にも適用可能である。
【００３９】
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
圧電振動デバイスの量産に適用できる。
【符号の説明】
【００４１】
１ 水晶振動子
２ 封止部材
２０ 凹部
２１ 内底面（凹部）
２００ 一主面
２０１ 他主面
３ 水晶振動素子
４ 蓋体
６ 貫通電極
６０ 孔
６１ 内側面
６２ 孔底面
６３ 直管部
Ｈ 貫通孔
Ｍ 導電性部材
Ｒ レジスト膜
Ｄ１ レーザービーム径
Ｄ２ 有底孔開口径
Ｓ 一主面近傍の領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動素子の励振電極を気密に封止する圧電振動デバイスの封止部材の製造方法であって、
前記封止部材の基材の両主面間を電気的に接続するための貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、前記貫通孔に導電性部材を形成する導電性部材形成工程とを有し、
前記貫通孔形成工程は、前記基材の両主面における開口径より当該基材内部における開口径が小さく、かつテーパー状の内側面を備えた孔を前記両主面に各々形成する第１工程と、
前記内側面のうち、前記両主面近傍から離間した位置から穿孔することによって貫通孔を形成する第２工程と、
からなることを特徴とする圧電振動デバイスの封止部材の製造方法。
【請求項２】
前記第１工程における前記孔を湿式エッチング法によって形成することを特徴とする請求項１に記載の圧電振動デバイスの封止部材の製造方法。
【請求項３】
前記第２工程において、前記穿孔をビームまたはブラストによって行うことを特徴とする請求項１乃至２に記載の圧電振動デバイスの封止部材の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つに記載の圧電振動デバイスの封止部材の製造方法によって得られた封止部材に、励振電極が形成された圧電振動素子を搭載し、前記励振電極を他の封止部材で気密に封止した圧電振動デバイス。
【請求項１】
圧電振動素子の励振電極を気密に封止する圧電振動デバイスの封止部材の製造方法であって、
前記封止部材の基材の両主面間を電気的に接続するための貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、前記貫通孔に導電性部材を形成する導電性部材形成工程とを有し、
前記貫通孔形成工程は、前記基材の両主面における開口径より当該基材内部における開口径が小さく、かつテーパー状の内側面を備えた孔を前記両主面に各々形成する第１工程と、
前記内側面のうち、前記両主面近傍から離間した位置から穿孔することによって貫通孔を形成する第２工程と、
からなることを特徴とする圧電振動デバイスの封止部材の製造方法。
【請求項２】
前記第１工程における前記孔を湿式エッチング法によって形成することを特徴とする請求項１に記載の圧電振動デバイスの封止部材の製造方法。
【請求項３】
前記第２工程において、前記穿孔をビームまたはブラストによって行うことを特徴とする請求項１乃至２に記載の圧電振動デバイスの封止部材の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つに記載の圧電振動デバイスの封止部材の製造方法によって得られた封止部材に、励振電極が形成された圧電振動素子を搭載し、前記励振電極を他の封止部材で気密に封止した圧電振動デバイス。
【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】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−５１５１０（Ｐ２０１３−５１５１０Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８７６２３（Ｐ２０１１−１８７６２３）
【出願日】平成２３年８月３０日（２０１１．８．３０）
【出願人】（０００１４９７３４）株式会社大真空 (312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３０日（２０１１．８．３０）
【出願人】（０００１４９７３４）株式会社大真空 (312)
【Ｆターム（参考）】
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