JP2012074641A

JP2012074641A - Package and piezoelectric transducer

Info

Publication number: JP2012074641A
Application number: JP2010220140A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sarada; 孝史皿田; Hiroshi Takahashi; 寛高橋; Ryuta Mitsusue; 竜太光末; Hisanori Hamao; 尚範濱尾
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2012-04-12

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a package and a piezoelectric transducer which can maintain through electrodes highly airtight.SOLUTION: A package comprises a plurality of substrates in each of which a cavity for encapsulating electronic components can be formed, open holes 33, 34 formed in a base substrate 2 (first substrate) of a glass material among the plurality of substrates so as to penetrate the base substrate 2 in a thickness direction, and through electrodes 13, 14 formed so as to occupy the open holes 33, 34, respectively. The through electrodes 13, 14 each includes a powder glass 45 (powder substance) and a filler metal 46 filling a clearance between the powder glass 45 and the open hole 33, 34. A linear expansion coefficient of the powder glass 45 is set smaller than a linear expansion coefficient of the filler metal 46.

Description

この発明は、パッケージおよび圧電振動子に関するものである。 The present invention relates to a package and a piezoelectric vibrator.

例えば、携帯電話や携帯情報端末には、時刻源や制御信号などのタイミング源、リファレンス信号源などとして水晶などを利用した圧電振動子が用いられている。この種の圧電振動子は、様々なものが知られているが、その一つとして、２層構造タイプの表面実装型のパッケージが知られている。 For example, a cellular phone or a portable information terminal uses a piezoelectric vibrator using crystal or the like as a time source, a timing source such as a control signal, or a reference signal source. Various types of piezoelectric vibrators of this type are known. One of them is a two-layer structure type surface-mount package.

このタイプの圧電振動子は、ベース基板およびリッド基板が直接接合されることでパッケージ化された２層構造になっており、両基板の間に形成されたキャビティ内に電子部品が収納されている。このような２層構造タイプのパッケージの１つとして、ベース基板に形成された貫通電極により、キャビティの内側に封入された電子部品と、ベース基板の外側に形成された外部電極とを導通させたものが知られている。 This type of piezoelectric vibrator has a two-layer structure packaged by directly joining a base substrate and a lid substrate, and electronic components are housed in a cavity formed between the two substrates. . As one of such two-layer structure type packages, an electronic component sealed inside the cavity and an external electrode formed outside the base substrate are made conductive by a through electrode formed on the base substrate. Things are known.

例えば、特許文献１の圧電振動子は、ガラスもしくはセラミックスからなる基板（ベース基板）に貫通穴を設け、貫通穴の内面および貫通穴の周囲上下面もしくはそのいずれかの部分に配線用金属を形成し、その貫通穴に合金を溶着して気密端子とすることにより貫通電極を形成している。 For example, the piezoelectric vibrator of Patent Document 1 is provided with a through hole in a substrate (base substrate) made of glass or ceramics, and a wiring metal is formed on the inner surface of the through hole, the upper and lower surfaces around the through hole, or any part thereof. The through electrode is formed by welding an alloy in the through hole to form an airtight terminal.

特開平６−２８３９５１号公報JP-A-6-283951

ところで、基板の材料となるガラスの線膨張係数は、貫通電極を形成する金属の線膨張係数と異なっており、一般にガラスの線膨張係数よりも金属の線膨張係数のほうが大きい。このため、例えばパッケージ実装時に温度が変化すると、ガラスと金属との線膨張係数の差により、貫通電極から基板に対して応力が発生する。特に、近年の電子機器の薄型化に伴い、基板の薄型化が要求されているため、貫通電極から基板に対して応力が発生すると、基板が歪んだり損傷したりして、貫通電極の気密性が損なわれるおそれがある。 By the way, the linear expansion coefficient of the glass used as the material of the substrate is different from the linear expansion coefficient of the metal forming the through electrode, and generally, the linear expansion coefficient of the metal is larger than the linear expansion coefficient of the glass. For this reason, for example, when the temperature changes during package mounting, a stress is generated from the through electrode to the substrate due to the difference in linear expansion coefficient between glass and metal. In particular, with the recent thinning of electronic devices, there is a demand for thinning of the substrate. When stress is generated from the through electrode to the substrate, the substrate is distorted or damaged. May be damaged.

そこで本発明は、貫通電極の気密性を良好に維持することができるパッケージおよび圧電振動子の提供を課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a package and a piezoelectric vibrator that can maintain the airtightness of the through electrode satisfactorily.

上記の課題を解決するため、本発明のパッケージは、電子部品を封入するためのキャビティを形成可能な複数の基板を有し、これら複数の基板のうち、ガラス材料からなる第１基板に、厚さ方向に貫通する貫通孔を形成し、この貫通孔を塞ぐように貫通電極を設けたパッケージにおいて、前記貫通電極は、粉末体と、この粉末体と前記貫通孔との間隙を充填する充填金属とからなり、前記粉末体の線膨張係数は、前記充填金属の線膨張係数よりも小さく設定されていることを特徴とする。
本発明によれば、粉末体と充填金属とで貫通孔を塞ぐように貫通電極を設けているので、パッケージの内外の導通を確保しつつ、貫通電極の気密性を確保できる。また、粉末体の線膨張係数は、充填金属の線膨張係数よりも小さく設定されているので、温度変化により充填金属が膨張および収縮しても、粉末体で吸収することができる。これにより、温度変化によって貫通電極から第１基板に対して応力が発生するのを抑制できるので、第１基板が歪んだり損傷したりするのを防止できる。したがって、貫通電極の気密性を良好に維持することができる。 In order to solve the above problems, the package of the present invention has a plurality of substrates capable of forming cavities for enclosing electronic components, and among these substrates, a first substrate made of a glass material has a thickness. In a package in which a through-hole penetrating in the vertical direction is formed and a through-electrode is provided so as to close the through-hole, the through-electrode fills a gap between the powder body and the powder body and the through-hole. The linear expansion coefficient of the powder body is set to be smaller than the linear expansion coefficient of the filled metal.
According to the present invention, since the through electrode is provided so as to close the through hole with the powder body and the filling metal, the airtightness of the through electrode can be ensured while ensuring the inside and outside of the package. Moreover, since the linear expansion coefficient of the powder body is set smaller than the linear expansion coefficient of the filling metal, even if the filling metal expands and contracts due to a temperature change, it can be absorbed by the powder body. Thereby, since it can suppress that a stress generate | occur | produces with respect to a 1st board | substrate from a penetration electrode by a temperature change, it can prevent that a 1st board | substrate is distorted or damaged. Therefore, the airtightness of the through electrode can be maintained satisfactorily.

また、前記粉末体は、前記ガラス材料からなる粉末ガラスであることが望ましい。
本発明によれば、貫通孔に充填される粉末体は第１基板と略同一の線膨張係数を有する粉末ガラスであるので、温度変化によって貫通電極から第１基板に対して応力が発生するのを確実に抑制できる。したがって、貫通電極の気密性をさらに良好に維持することができる。 The powder body is preferably powder glass made of the glass material.
According to the present invention, since the powder body filled in the through hole is a powder glass having substantially the same linear expansion coefficient as that of the first substrate, stress is generated from the through electrode to the first substrate due to a temperature change. Can be reliably suppressed. Therefore, the airtightness of the through electrode can be maintained better.

また、前記充填金属の融点をＸとしたとき、前記融点Ｘは、１８０℃≦Ｘ＜４５０℃ に設定されていることが望ましい。
一般に、ガラス材料の軟化点は、４５０℃以上である。本発明によれば、充填金属の融点は、ガラス材料からなる第１基板の軟化点よりも低く設定されているので、第１基板を軟化させることなく充填金属のみを溶融することができる。これにより、第１基板にダメージを与えることなく充填金属を溶融し、粉末体と貫通孔との間隙を充填金属で封止することができる。したがって、信頼性が高く気密性に優れたパッケージを提供することができる。 Further, when the melting point of the filled metal is X, the melting point X is preferably set to 180 ° C. ≦ X <450 ° C.
Generally, the softening point of a glass material is 450 degreeC or more. According to the present invention, since the melting point of the filling metal is set lower than the softening point of the first substrate made of the glass material, only the filling metal can be melted without softening the first substrate. Thereby, the filling metal can be melted without damaging the first substrate, and the gap between the powder body and the through hole can be sealed with the filling metal. Therefore, a package with high reliability and excellent airtightness can be provided.

また、前記貫通孔の表面に多層積層膜を形成し、前記多層積層膜は、少なくとも前記貫通孔の内周面に密着可能な第１密着層と、前記充填金属と密着可能な第２密着層とを有することが望ましい。
本発明によれば、多層積層膜は貫通孔の表面に密着する第１密着層と、充填金属と密着する第２密着層とを有しているので、多層積層膜を介して貫通孔の内周面と充填金属とをより強固に密着させることができる。これにより、信頼性が高く気密性に優れたパッケージを提供することができる。 Further, a multilayer laminated film is formed on the surface of the through hole, and the multilayer laminated film includes at least a first adhesion layer that can be in close contact with the inner peripheral surface of the through hole, and a second adhesion layer that can be in close contact with the filling metal. It is desirable to have
According to the present invention, the multilayer laminated film has the first adhesion layer that is in close contact with the surface of the through hole and the second adhesion layer that is in close contact with the filling metal. A peripheral surface and a filling metal can be stuck more firmly. Thereby, it is possible to provide a package with high reliability and excellent airtightness.

また、前記第２密着層は、前記充填金属の主成分の元素と同一の元素を主成分として形成されていることが望ましい。
本発明によれば、第２密着層および充填金属の主成分の元素はともに同一なので、充填金属を溶融した際、第２密着層と容易に合金化できる。これにより、充填金属と第２密着層とを強固に密着させることができるので、より気密性に優れたパッケージを提供することができる。 The second adhesion layer is preferably formed with the same element as the main component of the filler metal as a main component.
According to the present invention, since the elements of the main component of the second adhesion layer and the filling metal are both the same, when the filling metal is melted, it can be easily alloyed with the second adhesion layer. Thereby, since a filling metal and a 2nd contact | adherence layer can be firmly stuck, the package excellent in airtightness can be provided.

本発明のパッケージを用いた圧電振動子は、前記パッケージにおける前記キャビティの内部に、前記電子部品として圧電振動片が封入されていることを特徴とする。
本発明によれば、貫通電極の気密性を良好に維持することができるので、信頼性が高く気密性に優れた圧電振動子を提供することができる。 A piezoelectric vibrator using the package of the present invention is characterized in that a piezoelectric vibrating piece is enclosed as the electronic component inside the cavity of the package.
According to the present invention, since the airtightness of the through electrode can be maintained satisfactorily, a piezoelectric vibrator having high reliability and excellent airtightness can be provided.

本発明によれば、粉末体と充填金属とで貫通孔を塞ぐように貫通電極を設けているので、パッケージの内外の導通を確保しつつ、貫通電極の気密性を確保できる。また、粉末体の線膨張係数は、充填金属の線膨張係数よりも小さく設定されているので、温度変化により充填金属が膨張および収縮しても、粉末体で吸収することができる。これにより、温度変化によって貫通電極から第１基板に対して応力が発生するのを抑制できるので、第１基板が歪んだり損傷したりするのを防止できる。したがって、貫通電極の気密性を良好に維持することができる。 According to the present invention, since the through electrode is provided so as to close the through hole with the powder body and the filling metal, the airtightness of the through electrode can be ensured while ensuring the inside and outside of the package. Moreover, since the linear expansion coefficient of the powder body is set smaller than the linear expansion coefficient of the filling metal, even if the filling metal expands and contracts due to a temperature change, it can be absorbed by the powder body. Thereby, since it can suppress that a stress generate | occur | produces with respect to a 1st board | substrate from a penetration electrode by a temperature change, it can prevent that a 1st board | substrate is distorted or damaged. Therefore, the airtightness of the through electrode can be maintained satisfactorily.

圧電振動子の外観斜視図である。It is an external perspective view of a piezoelectric vibrator. 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the AA line of FIG. 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。FIG. 2 is an internal configuration diagram of the piezoelectric vibrator shown in FIG. 1, and is a plan view with a lid substrate removed. 図１に示す圧電振動子の分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of the piezoelectric vibrator shown in FIG. 1. 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、貫通電極の拡大図である。It is sectional drawing which follows the AA line of FIG. 1, and is an enlarged view of a penetration electrode. 圧電振動子の製造方法のフローチャートである。It is a flowchart of the manufacturing method of a piezoelectric vibrator. リッド基板用ウエハに複数のキャビティを形成した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which formed the several cavity in the wafer for lid substrates. ベース基板用ウエハの上面に接合膜及び引き回し電極をパターニングした状態を示す図である。It is a figure which shows the state which patterned the bonding film and the routing electrode on the upper surface of the wafer for base substrates. 図８の部分拡大図である。It is the elements on larger scale of FIG. ウエハ体の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of a wafer body. 貫通電極形成工程の説明図であり、図１１（ａ）は充填工程の説明図であり、図１１（ｂ）は溶融工程の説明図である。It is explanatory drawing of a penetration electrode formation process, Fig.11 (a) is explanatory drawing of a filling process, FIG.11 (b) is explanatory drawing of a fusion | melting process. 研磨工程の説明図である。It is explanatory drawing of a grinding | polishing process.

以下、本発明の実施形態に係る圧電振動子および圧電振動片を、図面を参照して説明する。
図１から図４に示すように、本実施形態の圧電振動子１は、ベース基板２（請求項の「第１基板」に相当）およびリッド基板３が接合膜２３を介して陽極接合され、キャビティ１６に収納された圧電振動片４と、を備えた表面実装型の圧電振動子１である。なお、以下の説明では、ベース基板２におけるリッド基板３との接合面を上面Ｕとし、その反対面を下面Ｌとして説明する。 Hereinafter, a piezoelectric vibrator and a piezoelectric vibrating piece according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 to 4, in the piezoelectric vibrator 1 of the present embodiment, a base substrate 2 (corresponding to “first substrate” in the claims) and a lid substrate 3 are anodically bonded via a bonding film 23. A surface-mounted piezoelectric vibrator 1 including a piezoelectric vibrating piece 4 housed in a cavity 16. In the following description, the bonding surface of the base substrate 2 with the lid substrate 3 is referred to as the upper surface U, and the opposite surface is referred to as the lower surface L.

（圧電振動片）
圧電振動片４は、水晶の圧電材料から形成されたＡＴカット型の振動片であり、所定の電圧が印加されたときに振動するものである。
この圧電振動片４は、平面視略矩形で厚さが均一の板状に加工された水晶板１７と、水晶板１７の両面に対向する位置で配置された一対の励振電極５，６と、励振電極５，６に電気的に接続された引き出し電極１９，２０と、引き出し電極１９，２０に電気的に接続されたマウント電極７，８と、を有している。 (Piezoelectric vibrating piece)
The piezoelectric vibrating piece 4 is an AT-cut type vibrating piece formed of a quartz piezoelectric material, and vibrates when a predetermined voltage is applied.
The piezoelectric vibrating reed 4 includes a quartz plate 17 processed into a plate having a substantially rectangular shape in plan view and a uniform thickness, and a pair of excitation electrodes 5 and 6 disposed at positions facing both surfaces of the quartz plate 17; There are lead electrodes 19 and 20 electrically connected to the excitation electrodes 5 and 6, and mount electrodes 7 and 8 electrically connected to the lead electrodes 19 and 20.

励振電極５，６、引き出し電極１９，２０、マウント電極７，８および側面電極１５は、例えば、金（Ａｕ）の被膜で形成されている。なお、これらの膜は、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）やチタン（Ｔｉ）などの導電性膜の被膜あるいはこれら導電性膜のいくつかを組み合わせた積層膜により形成されていてもよい。 The excitation electrodes 5 and 6, the extraction electrodes 19 and 20, the mount electrodes 7 and 8, and the side electrode 15 are formed of, for example, a gold (Au) film. Note that these films are formed of a conductive film such as chromium (Cr), nickel (Ni), aluminum (Al), or titanium (Ti), or a laminated film combining some of these conductive films. May be.

このように構成された圧電振動片４は、金等からなるバンプ１１，１２を利用して、ベース基板２の上面Ｕにフリップチップボンディングにより接合されている。具体的には、ベース基板２の上面Ｕにパターニングされた後述する引き回し電極９，１０上にバンプ１１，１２が形成され、そのバンプ１１，１２上に、一対のマウント電極７，８がそれぞれ接触した状態でフリップチップボンディングにより接合されている。これにより、圧電振動片４は、ベース基板２の上面Ｕからバンプ１１，１２の厚さ分、浮いた状態で支持されるとともに、マウント電極７，８と引き回し電極９，１０とがそれぞれ電気的に接続された状態となっている。 The thus configured piezoelectric vibrating reed 4 is bonded to the upper surface U of the base substrate 2 by flip chip bonding using bumps 11 and 12 made of gold or the like. Specifically, bumps 11 and 12 are formed on routing electrodes 9 and 10 (described later) patterned on the upper surface U of the base substrate 2, and a pair of mount electrodes 7 and 8 are in contact with the bumps 11 and 12, respectively. In this state, they are joined by flip chip bonding. As a result, the piezoelectric vibrating reed 4 is supported in a floating state by the thickness of the bumps 11 and 12 from the upper surface U of the base substrate 2, and the mount electrodes 7 and 8 and the routing electrodes 9 and 10 are electrically connected to each other. It is in a connected state.

（圧電振動子）
図１から図４に示すように、リッド基板３は、ガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる陽極接合可能な基板であり、略板状に形成されている。リッド基板３におけるベース基板２との接合面側には、圧電振動片４を収容するキャビティ１６が形成されている。そして、リッド基板３はこのキャビティ１６をベース基板２側に対向させた状態でベース基板２に対して陽極接合されている。 (Piezoelectric vibrator)
As shown in FIGS. 1 to 4, the lid substrate 3 is a substrate capable of anodic bonding made of a glass material, for example, soda-lime glass, and is formed in a substantially plate shape. A cavity 16 that accommodates the piezoelectric vibrating reed 4 is formed on the side of the lid substrate 3 that is bonded to the base substrate 2. The lid substrate 3 is anodically bonded to the base substrate 2 with the cavity 16 facing the base substrate 2 side.

ベース基板２は、ガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる基板であり、リッド基板３と同等の外形で略板状に形成されている。
ベース基板２の上面Ｕには、Ａｌやシリコン（Ｓｉ）等の導電性材料により、陽極接合用の接合膜２３がパターニングされている。接合膜２３は、リッド基板３に形成されたキャビティ１６の周囲を囲むように、ベース基板２の周縁に沿って形成されている。 The base substrate 2 is a substrate made of a glass material, for example, soda lime glass, and is formed in a substantially plate shape with the same outer shape as the lid substrate 3.
On the upper surface U of the base substrate 2, a bonding film 23 for anodic bonding is patterned by a conductive material such as Al or silicon (Si). The bonding film 23 is formed along the periphery of the base substrate 2 so as to surround the periphery of the cavity 16 formed in the lid substrate 3.

また、ベース基板２の上面Ｕには、一対の引き回し電極９，１０がパターニングされている。一対の引き回し電極９，１０は、後述する貫通電極１３，１４のうち、一方の貫通電極１３と圧電振動片４の一方のマウント電極７とを電気的に接続するとともに、他方の貫通電極１４と圧電振動片４の他方のマウント電極８とを電気的に接続するようにパターニングされている。具体的には、一方の引き回し電極９は、圧電振動片４のマウント電極７，８側に位置するように一方の貫通電極１３の真上に形成されている。また、他方の引き回し電極１０は、一方の引き回し電極９に隣接した位置から圧電振動片４に沿って、ベース基板２上の貫通電極１３と対向する側に引き回しされた後、他方の貫通電極１４の真上に位置するように形成されている。 A pair of lead-out electrodes 9 and 10 are patterned on the upper surface U of the base substrate 2. The pair of lead-out electrodes 9 and 10 electrically connect one through-electrode 13 and one mount electrode 7 of the piezoelectric vibrating reed 4 among through-electrodes 13 and 14 to be described later, The piezoelectric vibrating piece 4 is patterned so as to be electrically connected to the other mount electrode 8. Specifically, one lead-out electrode 9 is formed immediately above one through electrode 13 so as to be positioned on the mount electrodes 7 and 8 side of the piezoelectric vibrating piece 4. The other routing electrode 10 is routed along the piezoelectric vibrating reed 4 from a position adjacent to the one routing electrode 9 to the side facing the penetration electrode 13 on the base substrate 2, and then the other penetration electrode 14. It is formed so that it may be located just above.

そして、これら一対の引き回し電極９，１０上にそれぞれバンプ１１，１２が形成されており、バンプ１１，１２を利用して圧電振動片４のマウント電極７，８がフリップチップボンディングにより実装される。これにより、圧電振動片４の一方のマウント電極７が、一方の引き回し電極９を介して一方の貫通電極１３に導通し、他方のマウント電極８が、他方の引き回し電極１０を介して他方の貫通電極１４に導通するようになっている。 Bumps 11 and 12 are formed on the pair of lead-out electrodes 9 and 10, respectively, and the mount electrodes 7 and 8 of the piezoelectric vibrating piece 4 are mounted by flip chip bonding using the bumps 11 and 12, respectively. As a result, one mount electrode 7 of the piezoelectric vibrating reed 4 is electrically connected to one through electrode 13 through one routing electrode 9, and the other mount electrode 8 is passed through the other routing electrode 10 to the other penetration electrode. The electrode 14 is electrically connected.

（貫通電極）
ベース基板２には、一対の貫通電極１３，１４が形成されている。貫通電極１３，１４は、圧電振動子１を形成したときにキャビティ１６内に収まるように形成される。より詳しく説明すると、一方の貫通電極１３は、マウントされた圧電振動片４のマウント電極７，８側（図２の左側）に位置するように形成されている。また、他方の貫通電極１４は、圧電振動片４のマウント電極７，８側と反対側（図２の右側）に位置するように形成されている。なお、以下には貫通電極１３を例にして説明するが、貫通電極１４についても同様である。 (Penetration electrode)
A pair of through electrodes 13 and 14 are formed on the base substrate 2. The through electrodes 13 and 14 are formed so as to be accommodated in the cavity 16 when the piezoelectric vibrator 1 is formed. More specifically, one through electrode 13 is formed so as to be positioned on the mount electrodes 7 and 8 side (left side in FIG. 2) of the mounted piezoelectric vibrating reed 4. The other through electrode 14 is formed so as to be located on the side opposite to the mount electrodes 7 and 8 side of the piezoelectric vibrating piece 4 (the right side in FIG. 2). In the following description, the through electrode 13 is described as an example, but the same applies to the through electrode 14.

図５は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、貫通電極１３（１４）の拡大図である。
図５に示すように、貫通電極１３は、ベース基板２を貫通する貫通孔３３と、貫通孔３３内に充填される粉末ガラス４５（粉末体）と、粉末ガラス４５と貫通孔３３の間隙を充填する充填金属４６と、により形成されている。さらに、貫通孔３３の内周面３３ａには多層積層膜４３が形成されている。なお、図５では、わかりやすくするために、粉末ガラス４５および多層積層膜４３を誇張して図示している。 FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1 and is an enlarged view of the through electrode 13 (14).
As shown in FIG. 5, the through electrode 13 includes a through hole 33 that penetrates the base substrate 2, a powder glass 45 (powder body) filled in the through hole 33, and a gap between the powder glass 45 and the through hole 33. And a filling metal 46 to be filled. Furthermore, a multilayer laminated film 43 is formed on the inner peripheral surface 33 a of the through hole 33. In FIG. 5, the powder glass 45 and the multilayer laminated film 43 are exaggerated for easy understanding.

貫通孔３３は、略円錐台形状となるように形成されており、ベース基板２の上面Ｕ側からベース基板２の下面Ｌ側にかけて、内形が次第に小さくなるように形成されている。なお、貫通孔３３の内周面３３ａのテーパ角度は、内周面３３ａに多層積層膜４３を成膜できるような角度に設定される。具体的には、貫通孔３３の内周面３３ａとベース基板２の下面Ｌとの間の角度が、例えば８５度程度に設定される。 The through hole 33 is formed to have a substantially truncated cone shape, and is formed so that the inner shape gradually decreases from the upper surface U side of the base substrate 2 to the lower surface L side of the base substrate 2. The taper angle of the inner peripheral surface 33a of the through hole 33 is set to an angle at which the multilayer laminated film 43 can be formed on the inner peripheral surface 33a. Specifically, the angle between the inner peripheral surface 33a of the through hole 33 and the lower surface L of the base substrate 2 is set to about 85 degrees, for example.

貫通孔３３の内周面３３ａには、多層積層膜４３が成膜されている。多層積層膜４３は、貫通孔３３の内周面３３ａに密着可能な第１密着層４３ａと、充填金属４６に密着可能な第２密着層４３ｂとを有している。
多層積層膜４３は、膜厚が最大で２００μｍ程度である。各層の膜厚に関し、第１密着層４３ａが例えば１００ｎｍ以上１００μｍ以下、第２密着層４３ｂが例えば１００ｎｍ以上１００μｍ以下に形成される。 A multilayer laminated film 43 is formed on the inner peripheral surface 33 a of the through hole 33. The multilayer laminated film 43 includes a first adhesion layer 43 a that can be in close contact with the inner peripheral surface 33 a of the through-hole 33, and a second adhesion layer 43 b that can be in close contact with the filling metal 46.
The multilayer laminated film 43 has a maximum film thickness of about 200 μm. With respect to the film thickness of each layer, the first adhesion layer 43a is formed to be, for example, 100 nm to 100 μm, and the second adhesion layer 43b is, for example, formed to 100 nm to 100 μm.

第１密着層４３ａは、スパッタリングやＣＶＤ等の成膜方法により形成される。第１密着層４３ａを形成する材料としては、ベース基板２の材料であるガラス材料に対して良好な密着性を有する材料が選択される。具体的には、チタン（Ｔｉ）やクロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）等の材料が選択される。 The first adhesion layer 43a is formed by a film formation method such as sputtering or CVD. As a material for forming the first adhesion layer 43a, a material having good adhesion to the glass material that is the material of the base substrate 2 is selected. Specifically, materials such as titanium (Ti), chromium (Cr), iron (Fe), nickel (Ni), molybdenum (Mo), tungsten (W), and aluminum (Al) are selected.

第２密着層４３ｂは、第１密着層４３ａを成膜した後に、第１密着層４３ａに重ねてスパッタリングやＣＶＤ等の成膜方法により形成される。第２密着層４３ｂを形成する材料としては、第１密着層４３ａおよび充填金属４６に対して良好な密着性を有するとともに、電極として導電性に優れた材料が選択される。具体的には、金（Ａｕ）や銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）等の材料が選択される。なお、第２密着層４３ｂは、後述する充填金属４６の主成分の元素と同一の元素を主成分として形成されることが望ましい。 The second adhesion layer 43b is formed by depositing the first adhesion layer 43a and then depositing the first adhesion layer 43a on the first adhesion layer 43a by a film formation method such as sputtering or CVD. As a material for forming the second adhesion layer 43b, a material having excellent adhesion to the first adhesion layer 43a and the filling metal 46 and having excellent conductivity as an electrode is selected. Specifically, materials such as gold (Au), silver (Ag), and copper (Cu) are selected. The second adhesion layer 43b is preferably formed with the same element as the main component of the filling metal 46 described later as the main component.

貫通孔３３内には、粉末ガラス４５および充填金属４６が充填されている。
粉末ガラス４５は、直径が例えば１ｎｍから５００μｍ程度のガラス材料からなる粒子である。粉末ガラス４５の材料としては、ベース基板２と同じ材料（本実施形態ではソーダ石灰ガラス）を採用するのが望ましい。 The through-hole 33 is filled with powder glass 45 and a filling metal 46.
The powder glass 45 is a particle made of a glass material having a diameter of, for example, about 1 nm to 500 μm. As the material of the powder glass 45, it is desirable to employ the same material as the base substrate 2 (soda lime glass in this embodiment).

充填金属４６は、貫通孔３３の内周面３３ａに成膜された多層積層膜４３の第２密着層４３ｂと、粉末ガラス４５との間に充填され、粉末ガラス４５と貫通孔３３との間隙を封止している。
ところで、充填金属４６を粉末ガラス４５と貫通孔３３との間隙に充填するには、粉末ガラス４５およびベース基板２を溶融させずに、充填金属４６のみを溶融させなければならない。ここで、粉末ガラス４５およびベース基板２の軟化点は、例えば４５０℃程度である。したがって、充填金属４６として選択される金属材料の融点Ｘとすると、融点Ｘは、
１８０℃≦Ｘ＜４５０℃・・・（１）
に設定される。 The filling metal 46 is filled between the second adhesion layer 43 b of the multilayer laminated film 43 formed on the inner peripheral surface 33 a of the through hole 33 and the powder glass 45, and the gap between the powder glass 45 and the through hole 33 is filled. Is sealed.
By the way, in order to fill the filling metal 46 into the gap between the powder glass 45 and the through-hole 33, it is necessary to melt only the filling metal 46 without melting the powder glass 45 and the base substrate 2. Here, the softening point of the powder glass 45 and the base substrate 2 is, for example, about 450 ° C. Therefore, when the melting point X of the metal material selected as the filling metal 46 is,
180 ° C. ≦ X <450 ° C. (1)
Set to

充填金属４６を形成する材料としては、（１）式を満たすと共に、粉末ガラス４５および第２密着層４３ｂに対し良好な密着性を有し、さらに電極としての導電性に優れた金属材料が選択される。具体的には、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）やインジウム（Ｉｎ）、鉛（Ｐｂ）等の金属材料が選択される。なお、第２密着層４３ｂの主成分の元素と同一の元素（例えばＡｕ，Ａｇ，Ｃｕ等）を主成分として形成されることが望ましい。 As a material for forming the filling metal 46, a metal material that satisfies the formula (1), has good adhesion to the powder glass 45 and the second adhesion layer 43b, and has excellent conductivity as an electrode is selected. Is done. Specifically, metal materials such as gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), tin (Sn), indium (In), and lead (Pb) are selected. In addition, it is desirable to form the same element (for example, Au, Ag, Cu, etc.) as the main component of the second adhesion layer 43b.

なお、貫通孔３３，３４に充填される粉末ガラス４５、充填金属４６および貫通孔３３，３４に成膜された多層積層膜４３のうち、粉末ガラス４５の体積充填率は、２５％以上１００％未満であることが望ましい。さらに、各工程で安定して加工するために、粉末ガラス４５の体積充填率を２５％以上９０％以下とするのが望ましい。 Of the powder glass 45 filled in the through holes 33 and 34, the filling metal 46, and the multilayer laminated film 43 formed in the through holes 33 and 34, the volume filling rate of the powder glass 45 is 25% or more and 100%. It is desirable to be less than. Furthermore, in order to process stably in each process, it is desirable that the volume filling rate of the powdered glass 45 is 25% or more and 90% or less.

また、充填金属４６の主成分を、融点の低い錫（Ｓｎ）やインジウム（Ｉｎ）、鉛（Ｐｂ）等の卑金属とした場合、後述する溶融工程Ｓ３５における溶融温度を低く設定できる。しかしながら、これら卑金属の線膨張係数は大きくなるため、粉末ガラス４５の体積充填率を、例えば６０％以上とすることが好ましい。
これに対して、充填金属４６の主成分を、融点の高い金（Ａｕ）や銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）等の貴金属とした場合、後述する溶融工程Ｓ３５における溶融温度を高く設定しなければならない。しかしながら、これら貴金属の線膨張係数は小さくなるため、粉末ガラス４５の体積充填率の下限を、例えば２５％以上とすることができる。 Further, when the main component of the filling metal 46 is a base metal such as tin (Sn), indium (In), or lead (Pb) having a low melting point, the melting temperature in the melting step S35 described later can be set low. However, since the linear expansion coefficient of these base metals becomes large, it is preferable that the volume filling rate of the powdered glass 45 is, for example, 60% or more.
On the other hand, when the main component of the filling metal 46 is a noble metal such as gold (Au), silver (Ag), or copper (Cu) having a high melting point, the melting temperature in the melting step S35 described later must be set high. I must. However, since the linear expansion coefficient of these noble metals becomes small, the lower limit of the volume filling rate of the powder glass 45 can be set to 25% or more, for example.

ベース基板２の下面Ｌには、一対の貫通電極１３，１４に対してそれぞれ電気的に接続される外部電極２１，２２が形成されている。つまり、一方の外部電極２１は、一方の貫通電極１３および一方の引き回し電極９を介して、圧電振動片４の第１の励振電極５に電気的に接続されている。また、他方の外部電極２２は、他方の貫通電極１４および他方の引き回し電極１０を介して、圧電振動片４の第２の励振電極６に電気的に接続されている。 On the lower surface L of the base substrate 2, external electrodes 21 and 22 that are electrically connected to the pair of through electrodes 13 and 14, respectively, are formed. That is, one external electrode 21 is electrically connected to the first excitation electrode 5 of the piezoelectric vibrating reed 4 via one through electrode 13 and one routing electrode 9. The other external electrode 22 is electrically connected to the second excitation electrode 6 of the piezoelectric vibrating reed 4 via the other through electrode 14 and the other routing electrode 10.

このように構成された圧電振動子１を作動させる場合には、ベース基板２に形成された外部電極２１，２２に対して、所定の駆動電圧を印加する。これにより、圧電振動片４の第１の励振電極５および第２の励振電極６からなる励振電極に電流を流すことができ、所定の周波数で振動させることができる。そして、振動を利用して、制御信号のタイミング源やリファレンス信号源などとして利用することができる。 When the piezoelectric vibrator 1 configured as described above is operated, a predetermined drive voltage is applied to the external electrodes 21 and 22 formed on the base substrate 2. As a result, a current can be passed through the excitation electrode including the first excitation electrode 5 and the second excitation electrode 6 of the piezoelectric vibrating piece 4 and can be vibrated at a predetermined frequency. The vibration can be used as a control signal timing source, a reference signal source, or the like.

（圧電振動子の製造方法）
次に、上述した圧電振動子の製造方法を、フローチャートを参照しながら説明する。
図６は、圧電振動子の製造方法のフローチャートである。
図７は、リッド基板用ウエハに複数のキャビティ１６を形成した状態を示す図である。
図８は、ベース基板用ウエハの上面に接合膜及び引き回し電極をパターニングした状態を示す図である。
図９は、図８の部分拡大図である。
図１０は、ウエハ体の分解斜視図である。
ここで、図８から図１０に示す点線は、後に行う切断工程で切断する切断線Ｍを図示している。
本実施形態に係る圧電振動子の製造方法は、主に、圧電振動片作製工程Ｓ１０と、リッド基板用ウエハ作製工程Ｓ２０と、ベース基板用ウエハ作製工程Ｓ３０と、組立工程（Ｓ５０以降）を有している。そのうち、圧電振動片作製工程Ｓ１０、リッド基板用ウエハ作製工程Ｓ２０およびベース基板用ウエハ作製工程Ｓ３０は、並行して実施することが可能である。 (Piezoelectric vibrator manufacturing method)
Next, a method for manufacturing the above-described piezoelectric vibrator will be described with reference to a flowchart.
FIG. 6 is a flowchart of a method for manufacturing a piezoelectric vibrator.
FIG. 7 is a view showing a state in which a plurality of cavities 16 are formed in the lid substrate wafer.
FIG. 8 is a diagram showing a state where the bonding film and the routing electrode are patterned on the upper surface of the base substrate wafer.
FIG. 9 is a partially enlarged view of FIG.
FIG. 10 is an exploded perspective view of the wafer body.
Here, the dotted lines shown in FIG. 8 to FIG. 10 illustrate the cutting line M to be cut in the cutting process to be performed later.
The piezoelectric vibrator manufacturing method according to the present embodiment mainly includes a piezoelectric vibrating piece manufacturing step S10, a lid substrate wafer manufacturing step S20, a base substrate wafer manufacturing step S30, and an assembly step (S50 and subsequent steps). is doing. Among them, the piezoelectric vibrating piece producing step S10, the lid substrate wafer producing step S20, and the base substrate wafer producing step S30 can be performed in parallel.

（圧電振動片作製工程Ｓ１０）
圧電振動片作製工程Ｓ１０では、図２から図４に示す圧電振動片４を作製する。具体的には、まず水晶のランバート原石を所定の角度でスライスして一定の厚みのウエハとする。続いて、このウエハをラッピングして粗加工した後、ポリッシュなどの鏡面研磨加工を行って、一定の厚みのウエハとする。続いて、ウエハに洗浄などの適切な処理を施した後、該ウエハをフォトリソグラフィ技術によって、金属膜の成膜及びパターニングを行って、励振電極５，６、引き出し電極１９，２０、マウント電極７，８および側面電極１５を形成する。これにより、複数の圧電振動片４を作製する。 (Piezoelectric vibrating piece manufacturing step S10)
In the piezoelectric vibrating piece producing step S10, the piezoelectric vibrating piece 4 shown in FIGS. 2 to 4 is produced. Specifically, a quartz Lambert rough is first sliced at a predetermined angle to obtain a wafer having a constant thickness. Subsequently, the wafer is lapped and rough processed, and then mirror polishing such as polishing is performed to obtain a wafer having a constant thickness. Subsequently, after appropriate processing such as cleaning is performed on the wafer, a metal film is formed and patterned by photolithography, and the excitation electrodes 5 and 6, the extraction electrodes 19 and 20, and the mount electrode 7 are formed. , 8 and the side electrode 15 are formed. Thereby, a plurality of piezoelectric vibrating reeds 4 are produced.

（リッド基板用ウエハ作製工程Ｓ２０）
リッド基板用ウエハ作製工程Ｓ２０では、図７に示すように、後にリッド基板となるリッド基板用ウエハ５０を作製する。まず、ソーダ石灰ガラスからなる円板状のリッド基板用ウエハ５０を、所定の厚さまで研磨加工して洗浄した後に、エッチングなどにより最表面の加工変質層を除去する（Ｓ２１）。次いで、キャビティ形成工程Ｓ２２では、リッド基板用ウエハ５０におけるベース基板用ウエハ４０との接合面に、キャビティ１６を複数形成する。キャビティ１６の形成は、加熱プレス成型やエッチング加工等によって行う。 (Lid substrate wafer manufacturing step S20)
In the lid substrate wafer manufacturing step S20, as shown in FIG. 7, a lid substrate wafer 50 to be a lid substrate later is manufactured. First, the disc-shaped lid substrate wafer 50 made of soda-lime glass is polished and washed to a predetermined thickness, and then the outermost work-affected layer is removed by etching or the like (S21). Next, in the cavity forming step S <b> 22, a plurality of cavities 16 are formed on the bonding surface of the lid substrate wafer 50 with the base substrate wafer 40. The cavity 16 is formed by hot press molding or etching.

（ベース基板用ウエハ作製工程Ｓ３０）
ベース基板用ウエハ作製工程Ｓ３０では、図８に示すように、後にベース基板２となるベース基板用ウエハ４０を作製する。まず、ソーダ石灰ガラスからなる円板状のベース基板用ウエハ４０を、所定の厚さまで研磨加工して洗浄した後に、エッチングなどにより最表面の加工変質層を除去する（Ｓ３１）。 (Base substrate wafer manufacturing step S30)
In the base substrate wafer manufacturing step S30, as shown in FIG. 8, a base substrate wafer 40 to be the base substrate 2 later is manufactured. First, the disc-shaped base substrate wafer 40 made of soda-lime glass is polished and washed to a predetermined thickness, and then the work-affected layer on the outermost surface is removed by etching or the like (S31).

（貫通電極形成工程Ｓ３０Ａ）
次いで、ベース基板用ウエハ４０に、一対の貫通電極１３，１４を形成する貫通電極形成工程Ｓ３０Ａを行う。以下に、この貫通電極形成工程Ｓ３０Ａについて、詳細に説明する。以下には貫通電極１３の形成工程を例にして説明するが、貫通電極１４の形成工程についても同様である。 (Penetration electrode forming step S30A)
Next, a through electrode forming step S30A for forming the pair of through electrodes 13 and 14 on the base substrate wafer 40 is performed. Below, this penetration electrode formation process S30A is demonstrated in detail. Hereinafter, the process of forming the through electrode 13 will be described as an example, but the process of forming the through electrode 14 is the same.

図１１は貫通電極形成工程Ｓ３０Ａの説明図であり、図１１（ａ）は充填工程Ｓ３４の説明図であり、図１１（ｂ）は溶融工程Ｓ３５の説明図である。
貫通電極形成工程Ｓ３０Ａは、ベース基板用ウエハ４０に凹部３３ｂ（後の貫通孔３３、図５参照）を形成する貫通孔形成工程Ｓ３２と、凹部３３ｂの内周面３３ａに多層積層膜４３を形成する多層積層膜形成工程Ｓ３３と、凹部３３ｂ内に粉末ガラス４５および充填金属４６を充填する充填工程Ｓ３４とを有している。また、充填金属４６を溶融する溶融工程Ｓ３５と、充填金属４６を硬化させる硬化工程Ｓ３６とを有している。さらに、ベース基板用ウエハを研磨して凹部３３ｂの底部３３ｃを除去するとともに、充填金属４６および多層積層膜４３を露出させる研磨工程Ｓ３７を有している。 FIG. 11 is an explanatory view of the through electrode forming step S30A, FIG. 11 (a) is an explanatory view of the filling step S34, and FIG. 11 (b) is an explanatory view of the melting step S35.
In the through electrode forming step S30A, a through hole forming step S32 for forming a recess 33b (the subsequent through hole 33, see FIG. 5) in the base substrate wafer 40, and a multilayer laminated film 43 is formed on the inner peripheral surface 33a of the recess 33b. A multilayer laminated film forming step S33, and a filling step S34 for filling the powder glass 45 and the filling metal 46 in the recess 33b. Further, it includes a melting step S35 for melting the filled metal 46 and a curing step S36 for curing the filled metal 46. Furthermore, the base substrate wafer is polished to remove the bottom 33c of the recess 33b, and the polishing step S37 is performed to expose the filling metal 46 and the multilayer laminated film 43.

（貫通孔形成工程Ｓ３２）
貫通孔形成工程Ｓ３２では、ベース基板用ウエハ４０に、後の貫通孔３３となる凹部３３ｂを形成する。本実施形態では、図１１に示すように、ベース基板用ウエハ４０の上面Ｕから下面Ｌにかけて、開口部の外形が小さくなるようにプレス加工で凹部３３ｂを成型する。具体的な貫通孔形成工程Ｓ３２としては、プレス型を加熱しながらベース基板用ウエハ４０の上面Ｕに押圧する。これにより、ベース基板用ウエハ４０に、すり鉢状の凹部３３ｂが形成される。なお、サンドブラストやエッチング等により凹部３３ｂを形成してもよい。 (Through hole forming step S32)
In the through-hole forming step S <b> 32, a recess 33 b to be the subsequent through-hole 33 is formed in the base substrate wafer 40. In the present embodiment, as shown in FIG. 11, the concave portion 33 b is formed by pressing so that the outer shape of the opening portion becomes smaller from the upper surface U to the lower surface L of the base substrate wafer 40. As a specific through hole forming step S32, the upper surface U of the base substrate wafer 40 is pressed while heating the press die. As a result, a mortar-shaped recess 33 b is formed in the base substrate wafer 40. Note that the recess 33b may be formed by sandblasting, etching, or the like.

（多層積層膜形成工程Ｓ３３）
多層積層膜形成工程Ｓ３３では、ベース基板用ウエハ４０に形成された凹部３３ｂの内周面３３ａに、第１密着層４３ａと第２密着層４３ｂとからなる多層積層膜を４３形成する。まず、ベース基板用ウエハ４０の上面Ｕから、例えばスパッタリングにより、凹部３３ｂに向かってクロム（Ｃｒ）等の材料を塗布し、第１密着層４３ａを形成する。続いて、ベース基板用ウエハ４０の上面Ｕから同様に、金（Ａｕ）等の材料を塗布し、第２密着層４３ｂを形成する。 (Multilayer laminated film forming step S33)
In the multilayer laminated film forming step S33, a multilayer laminated film 43 composed of the first adhesion layer 43a and the second adhesion layer 43b is formed on the inner peripheral surface 33a of the recess 33b formed in the base substrate wafer 40. First, a material such as chromium (Cr) is applied from the upper surface U of the base substrate wafer 40 toward the concave portion 33b by, for example, sputtering to form the first adhesion layer 43a. Subsequently, similarly, a material such as gold (Au) is applied from the upper surface U of the base substrate wafer 40 to form the second adhesion layer 43b.

（充填工程Ｓ３４）
続いて、凹部３３ｂ内に粉末ガラス４５および充填金属４６を充填する充填工程Ｓ３４を行う。本実施形態では、粉末ガラス４５の表面に充填金属４６がメッキされたメッキガラス粒子４８を用いる。なお、メッキガラス粒子４８は市販品を用いてもよい。凹部３３ｂ内に、粉末状のメッキガラス粒子４８を充填することにより、凹部３３ｂ内に粉末ガラス４５および充填金属４６を充填している。 (Filling step S34)
Subsequently, a filling step S <b> 34 in which the powder glass 45 and the filling metal 46 are filled in the concave portion 33 b is performed. In the present embodiment, plated glass particles 48 in which a filling metal 46 is plated on the surface of the powder glass 45 are used. A commercially available product may be used for the plated glass particles 48. By filling the recess 33b with the powdered plated glass particles 48, the recess 33b is filled with the powder glass 45 and the filling metal 46.

（溶融工程Ｓ３５）
溶融工程Ｓ３５では、凹部３３ｂ内に充填されたメッキガラス粒子４８のうち、粉末ガラス４５の表面にメッキされた充填金属４６のみを溶融して、凹部３３ｂを封止する。
具体的には、まず、不図示の治具にベース基板用ウエハ４０をセットした後、メッキガラス粒子４８が充填されたベース基板用ウエハ４０を加熱炉（不図示）に配置する。 (Melting step S35)
In the melting step S35, only the filled metal 46 plated on the surface of the powder glass 45 among the plated glass particles 48 filled in the recess 33b is melted to seal the recess 33b.
Specifically, first, the base substrate wafer 40 is set on a jig (not shown), and then the base substrate wafer 40 filled with the plated glass particles 48 is placed in a heating furnace (not shown).

続いて、所定温度になるように加熱炉を加熱する。ここで、所定温度は、メッキガラス粒子４８のうち、メッキ部分である充填金属４６のみを溶融し、メッキガラス粒子４８内の粉末ガラス４５およびベース基板用ウエハ４０を軟化させない温度である。前述のとおり、粉末ガラス４５およびベース基板２の軟化点は例えば４５０℃以上であり、充填金属４６の融点は、（１）式に設定される。したがって、加熱炉の所定温度は、充填金属４６の材料の融点に合わせて、１８０℃以上４５０℃未満の間で設定される。
そして、加熱炉を所定温度に加熱すると、図１１（ｂ）に示すように、メッキガラス粒子４８の充填金属４６のみが溶融し、粉末ガラス４５と、多層積層膜４３との間の間隙に、充填金属４６が充填される。 Subsequently, the heating furnace is heated to a predetermined temperature. Here, the predetermined temperature is a temperature that does not soften the powder glass 45 and the base substrate wafer 40 in the plated glass particles 48 by melting only the filling metal 46 that is the plated portion of the plated glass particles 48. As described above, the softening point of the powder glass 45 and the base substrate 2 is, for example, 450 ° C. or higher, and the melting point of the filling metal 46 is set to the formula (1). Therefore, the predetermined temperature of the heating furnace is set between 180 ° C. and less than 450 ° C. according to the melting point of the material of the filling metal 46.
When the heating furnace is heated to a predetermined temperature, as shown in FIG. 11B, only the filling metal 46 of the plated glass particles 48 is melted, and in the gap between the powder glass 45 and the multilayer laminated film 43, Filling metal 46 is filled.

（硬化工程Ｓ３６）
硬化工程Ｓ３６では、ベース基板用ウエハ４０を加熱炉から取り出し、溶融した充填金属４６を自然冷却する。硬化工程Ｓ３６により、ベース基板用ウエハ４０、充填金属４６および粉末ガラスが一体的に固定し、凹部３３ｂを封止する。 (Curing step S36)
In the curing step S36, the base substrate wafer 40 is taken out of the heating furnace, and the molten filling metal 46 is naturally cooled. By the curing step S36, the base substrate wafer 40, the filling metal 46, and the powder glass are integrally fixed, and the recess 33b is sealed.

（研磨工程Ｓ３７）
図１２は研磨工程Ｓ３７の説明図である。
続いて、ベース基板用ウエハ４０の少なくとも下面Ｌを研磨して、凹部３３ｂの底部３３ｃ（図１１参照）を除去する研磨工程Ｓ３７を行う。下面Ｌを研磨することにより、充填金属４６および多層積層膜４３が下面Ｌに露出する。また、必要に応じて上面Ｕを研磨することにより、上面Ｕの研磨も行う。これにより、充填金属４６および多層積層膜４３を上面Ｕに確実に露出させることができる。そして、露出した充填金属４６および多層積層膜４３が、貫通電極１３，１４の導通路を形成する。研磨工程Ｓ３７を行った時点で、貫通電極形成工程Ｓ３０Ａが終了する。 (Polishing step S37)
FIG. 12 is an explanatory diagram of the polishing step S37.
Subsequently, a polishing step S37 is performed in which at least the lower surface L of the base substrate wafer 40 is polished to remove the bottom 33c (see FIG. 11) of the recess 33b. By polishing the lower surface L, the filling metal 46 and the multilayer laminated film 43 are exposed to the lower surface L. Moreover, the upper surface U is also polished by polishing the upper surface U as necessary. Thereby, the filling metal 46 and the multilayer laminated film 43 can be reliably exposed to the upper surface U. The exposed filling metal 46 and multilayer laminated film 43 form a conduction path for the through electrodes 13 and 14. When the polishing step S37 is performed, the through electrode forming step S30A is completed.

（接合膜形成工程Ｓ３８、引き回し電極形成工程Ｓ３９）
次に、ベース基板用ウエハ４０の上面Ｕに導電性材料をパターニングして、接合膜２３（図９参照）を形成する接合膜形成工程Ｓ３８を行う。また、貫通電極１３，１４にそれぞれ電気的に接続された引き回し電極９，１０（図９参照）を複数形成する引き回し電極形成工程Ｓ３９を行う。そして、引き回し電極９，１０上に、それぞれ金等からなるバンプ１１，１２（図４参照）を形成する。なお、図８から図１０では、図面の見易さのためバンプの図示を省略している。 (Junction film forming step S38, routing electrode forming step S39)
Next, a bonding film forming step S38 for patterning a conductive material on the upper surface U of the base substrate wafer 40 to form the bonding film 23 (see FIG. 9) is performed. Further, a routing electrode forming step S39 for forming a plurality of routing electrodes 9, 10 (see FIG. 9) electrically connected to the through electrodes 13, 14 respectively is performed. Then, bumps 11 and 12 (see FIG. 4) made of gold or the like are formed on the routing electrodes 9 and 10, respectively. In FIG. 8 to FIG. 10, the illustration of the bumps is omitted for easy viewing of the drawings.

（外部電極形成工程Ｓ４０）
次に、ベース基板用ウエハ４０の下面Ｌに導電性材料をパターニングして、一対の貫通電極１３，１４にそれぞれ電気的に接続された一対の外部電極２１，２２（図１参照）を形成する外部電極形成工程Ｓ４０を行う。この工程により、圧電振動片４は、貫通電極１３，１４の充填金属４６および多層積層膜４３を介して、外部電極２１，２２と導通する。
外部電極２１，２２を形成した時点でベース基板用ウエハ作製工程Ｓ３０が終了する。 (External electrode forming step S40)
Next, a conductive material is patterned on the lower surface L of the base substrate wafer 40 to form a pair of external electrodes 21 and 22 (see FIG. 1) electrically connected to the pair of through electrodes 13 and 14, respectively. An external electrode forming step S40 is performed. Through this process, the piezoelectric vibrating reed 4 is electrically connected to the external electrodes 21 and 22 through the filling metal 46 of the through electrodes 13 and 14 and the multilayer laminated film 43.
When the external electrodes 21 and 22 are formed, the base substrate wafer manufacturing step S30 ends.

（マウント工程Ｓ５０以降の圧電振動子組立工程）
次に、ベース基板用ウエハ４０の引き回し電極９，１０上に、バンプ１１，１２を介して圧電振動片４を接合するマウント工程Ｓ５０を行う。具体的には、圧電振動片４をフリップチップボンダの接合ヘッド（不図示）でピックし、バンプ１１，１２を所定温度に加熱しながら接合ヘッドを振動させ、圧電振動片４をバンプ１１，１２に押し付ける。これにより、圧電振動片４の水晶板１７がベース基板用ウエハ４０の上面Ｕから浮いた状態で、マウント電極７，８がバンプ１１，１２にフリップチップボンディングされる。 (Piezoelectric vibrator assembly process after mounting process S50)
Next, a mounting step S50 is performed in which the piezoelectric vibrating reed 4 is bonded onto the routing electrodes 9 and 10 of the base substrate wafer 40 via the bumps 11 and 12. Specifically, the piezoelectric vibrating reed 4 is picked by a bonding head (not shown) of a flip chip bonder, the bonding head is vibrated while heating the bumps 11 and 12 to a predetermined temperature, and the piezoelectric vibrating reed 4 is bumped by the bumps 11 and 12. Press on. As a result, the mount electrodes 7 and 8 are flip-chip bonded to the bumps 11 and 12 with the crystal plate 17 of the piezoelectric vibrating reed 4 floating from the upper surface U of the base substrate wafer 40.

圧電振動片４の実装が終了した後、ベース基板用ウエハ４０に対してリッド基板用ウエハ５０を重ね合わせる重ね合わせ工程Ｓ６０を行う。具体的には、図示しない基準マークなどを指標としながら、両ウエハ４０、５０を正しい位置にアライメントする。これにより、ベース基板用ウエハ４０に実装された圧電振動片４が、リッド基板用ウエハ５０のキャビティ１６とベース基板用ウエハ４０とに収容された状態となる。 After the mounting of the piezoelectric vibrating reed 4 is completed, an overlaying step S60 for overlaying the lid substrate wafer 50 on the base substrate wafer 40 is performed. Specifically, both wafers 40 and 50 are aligned at the correct position while using a reference mark (not shown) as an index. As a result, the piezoelectric vibrating reed 4 mounted on the base substrate wafer 40 is accommodated in the cavity 16 of the lid substrate wafer 50 and the base substrate wafer 40.

重ね合わせ工程Ｓ６０の後、重ね合わせた両ウエハ４０，５０を図示しない陽極接合装置に入れ、所定の温度雰囲気で所定の電圧を印加して陽極接合する接合工程Ｓ７０を行う。具体的には、接合膜２３とリッド基板用ウエハ５０との間に所定の電圧を印加する。すると、接合膜２３とリッド基板用ウエハ５０との界面に電気化学的な反応が生じ、両者がそれぞれ強固に密着して陽極接合される。 After the superposition step S60, the superposed wafers 40 and 50 are put into an anodic bonding apparatus (not shown), and a bonding step S70 is performed in which a predetermined voltage is applied in a predetermined temperature atmosphere to perform anodic bonding. Specifically, a predetermined voltage is applied between the bonding film 23 and the lid substrate wafer 50. As a result, an electrochemical reaction occurs at the interface between the bonding film 23 and the lid substrate wafer 50, and the two are firmly bonded and anodically bonded.

次に、接合されたウエハ体７０を切断線Ｍ（図１０参照）に沿って切断して小片化する切断工程Ｓ８０を行う。その結果、互いに陽極接合されたベース基板２とリッド基板３との間に形成されたキャビティ１６内に圧電振動片４が封止された、図１に示す２層構造式表面実装型の圧電振動子１を一度に複数製造することができる。 Next, a cutting process S80 is performed in which the bonded wafer body 70 is cut along the cutting line M (see FIG. 10) to make pieces. As a result, the piezoelectric vibrating reed 4 is sealed in the cavity 16 formed between the base substrate 2 and the lid substrate 3 that are anodically bonded to each other, and the two-layer structure surface mount type piezoelectric vibration shown in FIG. A plurality of children 1 can be manufactured at a time.

その後、内部の電気特性検査Ｓ９０を行う。即ち、圧電振動片４の共振周波数、共振抵抗値、ドライブレベル特性（共振周波数及び共振抵抗値の励振電力依存性）などを測定してチェックする。また、絶縁抵抗特性などを併せてチェックする。そして、圧電振動子１の外観検査を行って、寸法や品質などをチェックする。全てのチェックが完了した時点で、圧電振動子１の製造が終了する。 Thereafter, an internal electrical characteristic inspection S90 is performed. That is, the resonance frequency, resonance resistance value, drive level characteristic (excitation power dependence of resonance frequency and resonance resistance value), etc. of the piezoelectric vibrating reed 4 are measured and checked. Also check the insulation resistance characteristics. Then, an external appearance inspection of the piezoelectric vibrator 1 is performed to check dimensions and quality. When all the checks are completed, the manufacture of the piezoelectric vibrator 1 is finished.

（効果）
本実施形態によれば、粉末ガラス４５と充填金属４６とで貫通孔３３，３４を塞ぐように貫通電極１３，１４を設けているので、圧電振動子１の内外の導通を確保しつつ、貫通電極１３，１４の気密性を確保できる。また、粉末ガラス４５の線膨張係数は、充填金属４６の線膨張係数よりも小さく設定されているので、温度変化により充填金属４６が膨張および収縮しても、粉末ガラス４５で吸収することができる。これにより、温度変化によって貫通電極１３，１４からベース基板２に対して応力が発生するのを抑制できるので、ベース基板２が歪んだり損傷したりするのを防止できる。したがって、貫通電極１３，１４の気密性を良好に維持することができる。 (effect)
According to the present embodiment, since the through electrodes 13 and 14 are provided so as to close the through holes 33 and 34 with the powder glass 45 and the filling metal 46, the through-holes are ensured while ensuring the conduction inside and outside the piezoelectric vibrator 1. The airtightness of the electrodes 13 and 14 can be ensured. Further, since the linear expansion coefficient of the powder glass 45 is set smaller than the linear expansion coefficient of the filling metal 46, even if the filling metal 46 expands and contracts due to a temperature change, it can be absorbed by the powder glass 45. . Thereby, since it can suppress that a stress generate | occur | produces with respect to the base substrate 2 from the penetration electrodes 13 and 14 by a temperature change, it can prevent that the base substrate 2 is distorted or damaged. Therefore, the airtightness of the through electrodes 13 and 14 can be maintained well.

また、本実施形態によれば、貫通孔３３，３４に充填される粉末体は、ベース基板２と略同一の線膨張係数を有する粉末ガラス４５であるので、温度変化によって貫通電極からベース基板に対して応力が発生するのを確実に抑制できる。したがって、貫通電極１３，１４の気密性をさらに良好に維持することができる。 Further, according to the present embodiment, the powder body filled in the through holes 33 and 34 is the powder glass 45 having substantially the same linear expansion coefficient as that of the base substrate 2, so that the through electrode is changed from the through electrode to the base substrate due to temperature change. In contrast, the generation of stress can be reliably suppressed. Therefore, the airtightness of the through electrodes 13 and 14 can be maintained better.

また、一般に、ガラス材料の軟化点は、４５０℃以上である。本実施形態によれば、充填金属４６の融点は、ガラス材料からなるベース基板２の軟化点よりも低く設定されているので、ベース基板２を軟化させることなく充填金属４６のみを溶融することができる。これにより、ベース基板２にダメージを与えることなく充填金属４６を溶融し、粉末ガラス４５と貫通孔３３，３４との間隙を充填金属４６で封止することができる。したがって、信頼性が高く気密性に優れた圧電振動子１を提供することができる。 Moreover, generally the softening point of glass material is 450 degreeC or more. According to the present embodiment, since the melting point of the filling metal 46 is set lower than the softening point of the base substrate 2 made of a glass material, only the filling metal 46 can be melted without softening the base substrate 2. it can. Thereby, the filling metal 46 can be melted without damaging the base substrate 2, and the gap between the powder glass 45 and the through holes 33 and 34 can be sealed with the filling metal 46. Therefore, the piezoelectric vibrator 1 having high reliability and excellent airtightness can be provided.

また、本実施形態によれば、多層積層膜４３は貫通孔３３，３４の表面に密着する第１密着層４３ａと、充填金属４６と密着する第２密着層４３ｂとを有しているので、多層積層膜４３を介して貫通孔３３，３４の内周面と充填金属４６とを、より強固に密着させることができる。これにより、信頼性が高く気密性に優れた圧電振動子１を提供することができる。 In addition, according to the present embodiment, the multilayer laminated film 43 includes the first adhesion layer 43a that is in close contact with the surface of the through holes 33 and 34, and the second adhesion layer 43b that is in close contact with the filling metal 46. The inner peripheral surfaces of the through holes 33 and 34 and the filling metal 46 can be more firmly adhered to each other through the multilayer laminated film 43. Thereby, the piezoelectric vibrator 1 having high reliability and excellent airtightness can be provided.

また、本実施形態によれば、第２密着層４３ｂおよび充填金属４６の主成分の元素はともに同一なので、充填金属４６を溶融した際、第２密着層４３ｂと容易に合金化できる。これにより、充填金属４６と第２密着層４３ｂとを強固に密着させることができるので、より気密性に優れた圧電振動子１を提供することができる。 Further, according to the present embodiment, since the main component elements of the second adhesion layer 43b and the filling metal 46 are the same, when the filling metal 46 is melted, it can be easily alloyed with the second adhesion layer 43b. Thereby, since the filling metal 46 and the 2nd contact | adherence layer 43b can be stuck firmly, the piezoelectric vibrator 1 excellent in airtightness can be provided.

なお、この発明は上述した実施の形態に限られるものではない。
本実施形態では、パッケージの内部にＡＴカット型の圧電振動片４を封入した圧電振動子１を例にして説明をした。しかし、これに限られることはなく、パッケージの内部に例えば音叉型の圧電振動片を封入してもよい。また、圧電振動片以外の素子を封入してもよい。 The present invention is not limited to the embodiment described above.
In the present embodiment, the piezoelectric vibrator 1 in which the AT-cut type piezoelectric vibrating piece 4 is enclosed in the package has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, a tuning fork type piezoelectric vibrating piece may be enclosed in the package. Further, an element other than the piezoelectric vibrating piece may be enclosed.

本実施形態では、貫通孔３３，３４内に、粉末体として粉末ガラス４５を充填している。しかし、これに限られることはなく、充填金属４６よりも線膨張係数が小さい部材であればよく、例えば、セラミック等でもよい。ただし、ベース基板２と同じ材質からなる粉末ガラス４５を使用することで、温度変化によって貫通電極１３，１４からベース基板２に対して応力が発生するのを抑制できる点で、本実施形態に優位性がある。 In the present embodiment, powder glass 45 is filled in the through holes 33 and 34 as a powder body. However, the present invention is not limited to this, and any member having a linear expansion coefficient smaller than that of the filling metal 46 may be used. For example, ceramic may be used. However, the use of the powder glass 45 made of the same material as that of the base substrate 2 is superior to the present embodiment in that stress can be prevented from being generated from the through electrodes 13 and 14 to the base substrate 2 due to temperature changes. There is sex.

本実施形態では、ベース基板用ウエハ４０に凹部３３ｂ，３４ｂを形成し、粉末ガラス４５および充填金属４６を凹部３３ｂ，３４ｂに充填して硬化させた後、凹部３３ｂ，３４ｂの底部３３ｃ，３４ｃを研削して除去することにより、貫通電極１３，１４を形成している。しかし、例えば、ベース基板用ウエハ４０に貫通孔を形成し、粉末ガラス４５および充填金属４６を貫通孔に充填して硬化させることにより、貫通電極１３，１４を形成してもよい。ただし、ベース基板用ウエハ４０の下面Ｌから粉末ガラス４５および充填金属４６が漏洩するのを防止できる点で本実施形態に優位性がある。 In the present embodiment, the recesses 33b and 34b are formed in the base substrate wafer 40, the powder glass 45 and the filling metal 46 are filled in the recesses 33b and 34b and cured, and then the bottoms 33c and 34c of the recesses 33b and 34b are formed. The through electrodes 13 and 14 are formed by grinding and removing. However, for example, the through electrodes 13 and 14 may be formed by forming through holes in the base substrate wafer 40, filling the through holes with the glass powder 45 and the filling metal 46, and curing them. However, this embodiment is advantageous in that the powder glass 45 and the filling metal 46 can be prevented from leaking from the lower surface L of the base substrate wafer 40.

本実施形態の多層積層膜４３は、貫通孔３３，３４の内周面３３ａ，３４ａに密着可能な第１密着層４３ａと、充填金属４６に密着可能な第２密着層４３ｂとを有している。しかし、例えば、第２密着層４３ｂの外側に、さらに充填金属４６と同じ材質からなる金属の最外層を形成してもよい。これにより、多層積層膜４３と充填金属４６との密着性をさらに高めることができる。 The multilayer laminated film 43 of the present embodiment has a first adhesion layer 43 a that can be in close contact with the inner peripheral surfaces 33 a and 34 a of the through holes 33 and 34, and a second adhesion layer 43 b that can be in close contact with the filling metal 46. Yes. However, for example, a metal outermost layer made of the same material as the filling metal 46 may be formed outside the second adhesion layer 43b. Thereby, the adhesiveness of the multilayer laminated film 43 and the filling metal 46 can be further enhanced.

また、本実施形態では、メッキガラス粒子４８を用い、粉末ガラス４５の表面にメッキされた充填金属４６のみを溶融して、貫通孔３３，３４内に粉末ガラス４５および充填金属４６を充填している。しかし、例えば、貫通孔３３，３４内に粉末ガラス４５のみを充填し、その後、貫通孔３３，３４内に溶融した充填金属４６を充填してもよい。ただし、貫通孔３３，３４内の全体に粉末ガラス４５を分布させることができる点で本実施形態に優位性がある。 In this embodiment, the plated glass particles 48 are used, only the filling metal 46 plated on the surface of the powder glass 45 is melted, and the powder glass 45 and the filling metal 46 are filled in the through holes 33 and 34. Yes. However, for example, only the glass powder 45 may be filled in the through holes 33 and 34, and then the molten metal 46 may be filled in the through holes 33 and 34. However, the present embodiment is advantageous in that the powder glass 45 can be distributed throughout the through holes 33 and 34.

１・・・圧電振動子（パッケージ）２・・・ベース基板（第１基板）４・・・圧電振動片（電子部品）１３，１４・・・貫通電極１６・・・キャビティ３３，３４・・・貫通孔４３・・・多層積層膜４３ａ・・・第１密着層４３ｂ・・・第２密着層４５・・・粉末ガラス（粉末体）４６・・・充填金属 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Piezoelectric vibrator (package) 2 ... Base board | substrate (1st board | substrate) 4 ... Piezoelectric vibration piece (electronic component) 13, 14 ... Through-electrode 16 ... Cavity 33, 34 ... -Through-hole 43 ... Multilayer laminated film 43a ... 1st adhesion layer 43b ... 2nd adhesion layer 45 ... Powder glass (powder body) 46 ... Filling metal

Claims

A plurality of substrates capable of forming cavities for enclosing electronic components;
Among the plurality of substrates, in a package in which a through-hole penetrating in the thickness direction is formed in a first substrate made of a glass material, and a through-electrode is provided so as to close the through-hole,
The through electrode is composed of a powder body and a filling metal filling a gap between the powder body and the through hole,
The package characterized in that a linear expansion coefficient of the powder body is set smaller than a linear expansion coefficient of the filling metal.

The package of claim 1,
The package, wherein the powder body is powder glass made of the glass material.

A package according to claim 1 or claim 2, wherein
When the melting point of the filling metal is X,
The melting point X is
180 ° C ≦ X <450 ° C
Package characterized by being set to.

The package according to any one of claims 1 to 3,
Forming a multilayer laminated film on the inner peripheral surface of the through-hole,
The multilayer laminated film includes a first adhesion layer that can be in close contact with at least an inner peripheral surface of the through-hole, and a second adhesion layer that can be in close contact with the filling metal.

The package according to claim 4,
The package, wherein the second adhesion layer is formed with the same element as the main component of the filling metal as a main component.

6. A piezoelectric vibrator using the package according to claim 1, wherein a piezoelectric vibrating piece is enclosed as the electronic component inside the cavity of the package. Piezoelectric vibrator.