JP2012205256A - パッケージの製造方法、圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計 - Google Patents

Abstract

【課題】ベース基板に形成された貫通孔の貫通電極によってキャビティの内部と外部との導通性を適切に確保する。
【解決手段】ベース基板用ウエハ４０を厚さ方向に貫通する貫通電極８，９を形成する貫通電極形成工程を有し、貫通電極形成工程は、ベース基板用ウエハ４０を厚さ方向に貫通する貫通孔２１、２２を形成する貫通孔形成工程と、貫通孔２１，２２内に金属ピン３７を挿入する金属ピン配置工程と、貫通孔２１、２２と金属ピン３７との間にガラスフリット３８を充填する充填工程と、ガラスフリット３８を焼成して、硬化させる焼成工程と、焼成工程後に、金属ピン３７に粉末７０を吸着させる粉末吸着工程と、ベース基板用ウエハ４０およびガラスフリット３８の表面に成膜材料３９を被覆する成膜工程と、金属ピン３７に吸着された粉末７０を除去して金属ピン３７を露出させる粉末除去工程とを含む。
【選択図】図１１

Description

近年、携帯電話や携帯情報端末機器には、時刻源や制御信号等のタイミング源、リファレンス信号源等として水晶等を利用した圧電振動子（パッケージ）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１つとして、表面実装（ＳＭＤ）型の圧電振動子が知られている。
この種の圧電振動子は、例えば互いに接合されたガラス材料からなるベース基板及びリッド基板と、両基板の間に形成されたキャビティと、キャビティ内に気密封止された状態で収納された圧電振動片（電子部品）とを備えている。

このような圧電振動子では、ベース基板に形成された貫通孔に貫通電極を形成し、この貫通電極によってキャビティ内の圧電振動片と、キャビティ外の外部電極とを電気的に接続している（例えば、特許文献１参照）。
具体的に、特許文献１では、まずベース基板に貫通孔を形成し、ベース基板を熱軟化させた状態で貫通孔内に金属ピンを打ち込む方法が記載されている。
しかしながら、この方法では、金属ピンと貫通孔との間隙を完全に塞ぐのが困難であり、キャビティ内の気密性を確保できないという問題がある。
また、ベース基板上の全ての貫通孔に位置決めして金属ピンを打ち込むのは煩雑である。

このような問題に対して、貫通孔と金属ピンとの間隙にガラスフリットを充填し、このガラスフリットを焼成することで、ベース基板と金属ピンとを一体化させる技術が開発されている。

特開２００２−１２４８４５号公報

ところで、金属ピン及びガラスフリットを用いて貫通電極を形成する場合、ガラスフリットは乾燥工程や焼成工程を経ることで体積が減少し、ガラスフリットに凹みが生じ、貫通電極とベース基板との間に段差が生じることから、この段差を平坦化するために研磨工程を行う。
しかしながら、この段差が大きければ大きいほど研磨での平坦化が難しくなると共に、研磨後にガラスフリットの表面が平滑でないため、貫通電極を覆う外部電極を形成するためにＡｕ／Ｎｉ／Ｃｒなどの材料によって導電用金属スパッタ膜を形成しても、これらの材料とガラスフリットとの密着性が悪く、安定して導通が取れない虞がある。

このような問題が生じることに対して、先ず、ガラスフリットの表面にのみ、ガラスフリットに比べて緻密な絶縁薄膜を形成した後に、貫通電極を覆う外部電極を形成するために導電用金属スパッタ膜を形成することによって、貫通電極と外部電極との密着性を向上させ、キャビティの内部と外部との導通性に優れたパッケージを提供することができる。
しかしながら、ガラスフリットの表面にのみ絶縁薄膜を形成するために、薄膜用マスクを用いて金属ピンのみをマスキングする必要が生じるが、ベース基板の貫通孔に挿入される金属ピンの位置精度が悪い場合には、薄膜用マスクによって金属ピンのみをマスキングすることが困難であるという問題が生じる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ベース基板に形成された貫通孔の貫通電極によってキャビティの内部と外部との導通性を適切に確保することができるパッケージの製造方法、圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計を提供することを目的としている。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の請求項１に係るパッケージの製造方法は、互いに接合された複数の基板の間に形成されたキャビティ内に、電子部品を封入可能なパッケージの製造方法であって、前記複数の基板のうち、第１基板（例えば、実施の形態でのベース基板用ウエハ４０）を厚さ方向に貫通し、前記キャビティの内部と前記複数の基板の外部とを導通させる貫通電極（例えば、実施の形態での貫通電極８，９）を形成する貫通電極形成工程を有し、前記貫通電極形成工程は、前記第１基板を厚さ方向に貫通する貫通孔（例えば、実施の形態での貫通孔２１、２２）を形成する貫通孔形成工程と、前記貫通孔内に金属ピンを挿入する金属ピン配置工程と、前記貫通孔と前記金属ピンとの間にガラスフリットを充填する充填工程と、前記貫通孔内に充填された前記ガラスフリットを焼成して、硬化させる焼成工程と、前記焼成工程後に、前記金属ピンに粉末を吸着させる粉末吸着工程と、前記第１基板および前記ガラスフリットの表面に薄膜を成膜する成膜工程と、前記金属ピンに吸着された前記粉末を除去して前記金属ピンを露出させる粉末除去工程とを含む。

さらに、本発明の請求項２に係るパッケージの製造方法では、前記粉末吸着工程は、前記金属ピンを磁化する磁化工程と、前記金属ピンに前記粉末として磁性粉末を吸着させる磁性粉末吸着工程とを含み、前記粉末除去工程は、前記金属ピンの磁化を解除することによって、前記金属ピンに吸着された前記粉末を除去する。

さらに、本発明の請求項３に係るパッケージの製造方法では、前記磁化工程は、前記薄膜が成膜される前記第１基板の前記表面に対する裏面側に配置した磁石（例えば、実施の形態での磁石７１）によって前記金属ピンを磁化する。

また、本発明の請求項４に係る圧電振動子（例えば、実施の形態での圧電振動子１）は、請求項１から請求項３の何れか１つに記載のパッケージの製造方法により製造されたパッケージと、該パッケージの前記キャビティ内に封止された圧電振動片（例えば、実施の形態での圧電振動片５）と、を備えている。

また、本発明の請求項５に係る発振器（例えば、実施の形態での発振器１００）は、請求項４に記載の圧電振動子が、発振子として集積回路に電気的に接続されている。

また、本発明の請求項６に係る電子機器（例えば、実施の形態での携帯情報機器１１０）は、請求項４に記載の圧電振動子が、計時部に電気的に接続されている。

また、本発明の請求項７に係る電波時計（例えば、実施の形態での電波時計１３０）は、請求項４に記載の圧電振動子が、フィルタ部に電気的に接続されている。

本発明の請求項１に係るパッケージの製造方法によれば、容易にガラスフリットの表面にのみ薄膜を成膜して、金属ピンを的確に露出させることができ、貫通電極の導通性を適切に確保することができる。

本発明の請求項２および請求項３に係るパッケージの製造方法によれば、複数の金属ピンに対しても、これらの複数の金属ピンを磁石によって同時に磁化することによって、容易にガラスフリットの表面にのみ薄膜を成膜して、金属ピンを的確に露出させることができる。

本発明の圧電振動子によれば、キャビティの内部と外部との導通性を適切に確保し、作動信頼性を向上させることができる。

本発明の発振器、電子機器及び電波時計によれば、作動信頼性を向上させることができる。

本発明の実施形態における圧電振動子の外観斜視図である。 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で圧電振動片を上方から見た図である。 図２に示すＡ−Ａ線に沿った圧電振動子の断面図である。 図１に示す圧電振動子の分解斜視図である。 圧電振動子の製造方法を示すフローチャートである。 圧電振動子の製造方法を説明するための工程図であって、ウエハ接合体の分解斜視図である。 ベース基板用ウエハの断面図であって、貫通孔形成工程及び金属ピン配置工程を説明するための工程図である。 金属ピンの斜視図である。 ベース基板用ウエハの断面図であって、充填工程を説明するための工程図である。 ベース基板用ウエハの断面図であって、仮乾燥工程以降の工程を説明するための工程図である。 ベース基板用ウエハの断面図であって、粉末吸着工程及び成膜工程及び粉末除去工程及び研磨工程を説明するための工程図である。 本発明に係る発振器の一実施形態を示す構成図である。 本発明に係る電子機器の一実施形態を示す構成図である。 本発明に係る電波時計の一実施形態を示す構成図である。

以下、本発明の一実施形態に係るパッケージの製造方法および該パッケージの製造方法により製造されたパッケージを備える圧電振動子および該圧電振動子を備える発振器および電子機器および電波時計について説明する。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。
（圧電振動子）
図１は、本実施形態における圧電振動子をリッド基板側から見た外観斜視図である。
また図２は圧電振動子の内部構成図であって、リッド基板を取り外した状態で圧電振動片を上方から見た図ある。
また、図３は図２に示すＡ−Ａ線に沿った圧電振動子の断面図であり、図４は圧電振動子の分解斜視図である。

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（第１基板）２及びリッド基板３が接合材２３を介して陽極接合された箱状のパッケージ１０と、パッケージ１０のキャビティＣ内に収納された圧電振動片（電子部品）５とを備えた表面実装型の圧電振動子１である。
そして、圧電振動片５と、ベース基板２の裏面２ａ（図３中下面：第１面）に設置された外部電極６，７と、がベース基板２を貫通する一対の貫通電極８，９によって電気的に接続されている。

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透明な絶縁基板で板状に形成されている。ベース基板２には、一対の貫通電極８，９が形成される一対の貫通孔（凹部）２１，２２が形成されている。
貫通孔２１，２２は、ベース基板２の裏面２ａから表面２ｂ（図３中上面）に向かって漸次径が縮径した断面テーパ形状をなしている。

リッド基板３は、ベース基板２と同様に、ガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる透明の絶縁基板であり、ベース基板２に重ね合わせ可能な大きさの板状に形成されている。
そして、リッド基板３の内面３ｂ（図３中下面）側には、圧電振動片５が収容される矩形状の凹部３ａが形成されている。
この凹部３ａは、ベース基板２及びリッド基板３が重ね合わされたときに、圧電振動片５を収容するキャビティＣを形成する。

そして、リッド基板３は、凹部３ａをベース基板２側に対向させた状態でベース基板２に対して接合材２３を介して陽極接合されている。
すなわち、リッド基板３の内面３ｂ側は、中央部に形成された凹部３ａと、凹部３ａの周囲に形成され、ベース基板２との接合面となる額縁領域３ｃとを構成している。

圧電振動片５は、水晶、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等の圧電材料から形成された音叉型の振動片であり、所定の電圧が印加されたときに振動するものである。
この圧電振動片５は、平行に配置された一対の振動腕部２４，２５と、一対の振動腕部２４，２５の基端側を一体的に固定する基部２６とからなる音叉型である。
そして、一対の振動腕部２４，２５の外表面上には、振動腕部２４，２５を振動させる図示しない一対の第１の励振電極と第２の励振電極とからなる励振電極と、第１の励振電極及び第２の励振電極と後述する引き回し電極２７，２８とを電気的に接続する一対のマウント電極とを有している（何れも不図示）。

このように構成された圧電振動片５は、図２，図３に示すように、金等のバンプＢを利用して、ベース基板２の表面２ｂに形成された引き回し電極２７，２８上にバンプ接合されている。
より具体的には、圧電振動片５の第１の励振電極が、一方のマウント電極及びバンプＢを介して一方の引き回し電極２７上にバンプ接合され、第２の励振電極が他方のマウント電極及びバンプＢを介して他方の引き回し電極２８上にバンプ接合されている。
これにより、圧電振動片５は、ベース基板２の表面２ｂから浮いた状態で支持されるとともに、各マウント電極と引き回し電極２７，２８とがそれぞれ電気的に接続された状態となる。

外部電極６，７は、ベース基板２の裏面２ａにおける長手方向の両側に設置されており、各貫通電極８，９及び各引き回し電極２７，２８を介して圧電振動片５に電気的に接続されている。

より具体的には、一方の外部電極６は、一方の貫通電極８及び一方の引き回し電極２７を介して圧電振動片５の一方のマウント電極に電気的に接続されている。
また、他方の外部電極７は、他方の貫通電極９及び他方の引き回し電極２８を介して、圧電振動片５の他方のマウント電極に電気的に接続されている。

貫通電極８，９は、焼成によって貫通孔２１，２２に対して一体的に固定された筒体３２及び芯材部３１によって形成されたものであり、貫通孔２１，２２を完全に塞いでキャビティＣ内の気密を維持しているとともに、外部電極６，７と引き回し電極２７，２８とを導通させる役割を担っている。

具体的に、一方の貫通電極８は、外部電極６と基部２６との間で引き回し電極２７の下方に位置しており、他方の貫通電極９は、外部電極７と振動腕部２５との間で引き回し電極２８の下方に位置している。

筒体３２は、両端が平坦で且つベース基板２と略同じ厚みに形成されるとともに、貫通孔２１，２２の形状に合わせて、筒体３２の外形が円錐台状（断面テーパ状）となるように形成されている。また、本実施形態における筒体３２は、ガラス体３２ａおよび絶縁性の成膜材料３９で構成されている。

ガラス体３２ａは、ペースト状のガラスフリット３８（図９参照）が貫通孔２１，２２と芯材部３１との間に埋め込まれた状態で焼成されたものであって、これら貫通孔２１，２２に対して強固に固着されている。

具体的に、ガラス体３２ａは、ベース基板２の厚さ方向において、ほぼ全域に亘って貫通孔２１，２２を埋めるように形成されている。
この場合、ガラス体３２ａにおける厚さ方向の一端側の端面が、ベース基板２の表面２ｂと面一に形成されて、芯材部３１とともにキャビティＣ内に露出している。一方、ガラス体３２ａにおける厚さ方向の他端側の端面は、ベース基板２の裏面２ａよりも表面２ｂ側に凹面状に窪んだ凹み３２ｃを有している。

絶縁性の成膜材料３９は、ガラス体３２ａの凹み３２ｃ、貫通孔２１，２２、及び芯材部３１で囲まれた空間内を埋めるように形成されている。
この場合、成膜材料３９における厚さ方向の一端側の端面は、ガラス体３２ａに密着している。

一方、成膜材料３９における厚さ方向の他端側の端面は、ベース基板２の裏面２ａ上に形成された成膜材料３９（図示略）と面一に形成されて、芯材部３１とともに外部に露出している。
そして、筒体３２（ガラス体３２ａ及び成膜材料３９）の中心には、芯材部３１が筒体３２の中心孔を貫通するように配されている。

上述した芯材部３１は、金属材料により円柱状に形成された導電性の芯材であり、筒体３２と同様に両端が平坦で、かつベース基板２の厚みと略同じ厚さとなるように形成されている。
なお、貫通電極８，９が完成品として形成された場合には、上述したように芯材部３１は、円柱状でベース基板２の厚さと同じ厚さとなるように形成されているが、製造過程では、後述する図８に示すように、芯材部３１の一方の端部に連結された平板状の土台部３６とともに鋲体型の金属ピン３７を形成している。

リッド基板３の内面３ｂ全体には、陽極接合用の接合材２３が形成されている。
具体的に、接合材２３は、額縁領域３ｃ及び凹部３ａの内面全体に亘って形成されている。
本実施形態の接合材２３はＳｉ膜で形成されているが、接合材２３をＡｌで形成することも可能である。
なお接合材２３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２３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。

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６，７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５の各励振電極に電流を流すことができ、一対の振動腕部２４，２５を接近または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２４，２５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等として利用することができる。

（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について説明する。
図５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６は、ウエハ接合体の分解斜視図である。
以下には、複数のベース基板２が連なるベース基板用ウエハ４０と、複数のリッド基板３が連なるリッド基板用ウエハ５０との間に複数の圧電振動片５を封入してウエハ接合体６０を形成し、ウエハ接合体６０を切断することにより複数の圧電振動子１を同時に製造する方法について説明する。
なお、図６に示す破線Ｍは、切断工程で切断する切断線を図示したものである。

図５に示すように、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以下）とを有している。
これらのうち、圧電振動片作製工程（Ｓ１０）、リッド基板用ウエハ作製工程（Ｓ２０）及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。

（圧電振動片作製工程）
初めに、圧電振動片作製工程を行って図１〜図４に示す圧電振動片５を作製する（Ｓ１０）。
また、圧電振動片５を作製した後、共振周波数の粗調を行っておく。
なお、共振周波数をより高精度に調整する微調に関しては、マウント後に行う。

（リッド基板用ウエハ作成工程）
次に、図５，図６に示すように、後にリッド基板３となるリッド基板用ウエハ５０を、陽極接合を行う直前の状態まで作製するリッド基板用ウエハ作製工程を行う（Ｓ２０）。
具体的には、ソーダ石灰ガラスを所定の厚さまで研磨加工して洗浄した後に、エッチング等により最表面の加工変質層を除去した円板状のリッド基板用ウエハ５０を形成する（Ｓ２１）。

次いで、リッド基板用ウエハ５０の第１面５０ａ（図６における下面）に、エッチング等により行列方向にキャビティＣ用の凹部３ａを複数形成する凹部形成工程を行う（Ｓ２２）。
次に、後述するベース基板用ウエハ４０との間の気密性を確保するために、ベース基板用ウエハ４０との接合面となるリッド基板用ウエハ５０の第１面５０ａ側を少なくとも研磨する研磨工程（Ｓ２３）を行い、第１面５０ａを鏡面加工する。

次に、リッド基板用ウエハ５０の第１面５０ａ全体（ベース基板用ウエハ４０との接合面及び凹部３ａの内面）に接合材２３を形成する接合材形成工程（Ｓ２４）を行う。
このように、接合材２３をリッド基板用ウエハ５０の第１面５０ａ全体に形成することで、接合材２３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。

なお、接合材２３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。
また、接合材形成工程（Ｓ２４）の前に接合面を研磨しているので、接合材２３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。
以上により、リッド基板用ウエハ作成工程（Ｓ２０）が終了する。

（ベース基板用ウエハ作成工程）
次に、上述した工程と同時或いは前後のタイミングで、後にベース基板２となるベース基板用ウエハ４０を、陽極接合を行う直前の状態まで作製するベース基板用ウエハ作製工程を行う（Ｓ３０）。
まず、ソーダ石灰ガラスを所定の厚さまで研磨加工して洗浄した後に、エッチング等により最表面の加工変質層を除去した円板状のベース基板用ウエハ４０を形成する（Ｓ３１）。

（貫通電極形成工程）
次いで、ベース基板用ウエハ４０を厚さ方向に貫通し、キャビティＣの内側と圧電振動子１の外側とを導通する貫通電極８，９（図３参照）を形成する貫通電極形成工程（Ｓ３２）を行う。

以下に、貫通電極形成工程（Ｓ３２）について詳細を説明する。
図７はベース基板用ウエハの断面図であって、貫通孔形成工程及び金属ピン配置工程を説明するための工程図である。
貫通電極形成工程（Ｓ３２）では、まず図７に示すように、ベース基板用ウエハ４０を貫通する一対の貫通孔２１，２２を複数形成する貫通孔形成工程（Ｓ３３）を行う。

具体的には、プレス加工等によりベース基板用ウエハ４０の第１面４０ａから凹部を形成した後、少なくともベース基板用ウエハ４０の第２面４０ｂ側から破線部Ｔ１まで研磨することで、凹部を貫通させ、貫通孔２１，２２を形成することができる。
これにより、ベース基板用ウエハ４０（ベース基板２）の第２面４０ｂ側から第１面４０ａ側に向かって漸次内径が大きくなるように貫通孔２１，２２を形成することができる。

続いて、貫通孔形成工程（Ｓ３３）で形成された複数の貫通孔２１，２２内に、金属ピンの芯材部３１を配置する金属ピン配置工程を行う（Ｓ３４）。
図８は金属ピンの斜視図である。
図８に示すように、金属ピン３７は、平板状の土台部３６と、土台部３６上から土台部３６の表面に略直交する方向に沿って形成されるとともに、先端が平坦に形成された芯材部３１と、を有している。

そして、図７（ｂ）に示すように、貫通孔２１，２２の小径側（ベース基板用ウエハ４０の第２面４０ｂ側）から金属ピン３７の芯材部３１を挿入する。
この時、上述した金属ピン３７の土台部３６の表面がベース基板用ウエハ４０の第２面４０ｂに接触するまで、芯材部３１を挿入する。

ここで、芯材部３１の軸方向と貫通孔２１，２２の軸方向とを略一致するように金属ピン３７を配置する必要がある。
しかしながら、土台部３６上に芯材部３１が形成された金属ピン３７を利用するため、土台部３６をベース基板用ウエハ４０に接触させるまで押し込むだけの簡単な作業で、芯材部３１の軸方向と貫通孔２１，２２の軸方向とを略一致させることができる。
したがって、金属ピン配置工程（Ｓ３４）時における作業性を向上することができる。

（ガラスフリット充填工程）
図９はベース基板用ウエハの断面図であって、充填工程を説明するための工程図である。
図９（ａ）に示すように、金属ピン３７がセットされたベース基板用ウエハ４０を真空印刷装置内に搬送し、貫通孔２１，２２内にペースト状のガラスフリット３８を充填する充填工程（Ｓ３５）を行う。

本実施形態の充填工程（Ｓ３５）では、真空印刷装置の図示しないチャンバー内において、ベース基板用ウエハ４０の第１面４０ａに沿ってスキージ（第１スキージ４５及び第２スキージ４６）を走査することにより、貫通孔２１，２２の大径側（ベース基板用ウエハ４０の第１面４０ａ側）からガラスフリット３８を充填する。

本実施形態の真空印刷装置は、ベース基板用ウエハ４０を保持する図示しない治具と、図示しない移動機構により、ベース基板用ウエハ４０の第１面４０ａに沿って互いに逆方向に走査可能に保持された第１スキージ４５（図９（ａ）参照）及び第２スキージ４６（図９（ｃ）参照）とを備えている。
なお、本実施形態で用いるガラスフリット３８は、粉末状のガラス粒子と、有機溶剤とエチルセルロース等からなるバインダとが主に配合されてなるペースト材である。

充填工程（Ｓ３５）を開始するにあたって、まずベース基板用ウエハ４０を、第１面４０ａ（貫通孔２１，２２の大径側）を上方に向けた状態で真空印刷装置の図示しない治具にセットするとともに、ベース基板用ウエハ４０の第１面４０ａに図示しないメタルマスクを配置する。

メタルマスクは、ベース基板用ウエハ４０の第２面４０ｂへのガラスフリット３８の回り込みを防止するためのものであり、ベース基板用ウエハ４０の周縁部を覆うとともに、中央部には開口部が形成されている。
次に、真空印刷装置のチャンバー内の真空引きを行ってチャンバー内を減圧雰囲気（例えば、０．５〜１ｔｏｒｒ程度）とする。

そして、第１スキージ４５の走査方向手前側のメタルマスク上にガラスフリット３８を供給する。
続いて、第１スキージ４５の先端をメタルマスク（ベース基板用ウエハ４０の第１面４０ａ）に当接させた状態で、第１スキージ４５をベース基板用ウエハ４０の第１面４０ａに沿って走査する。
この際、ベース基板用ウエハ４０の第１面４０ａと第１スキージ４５の走査面とが平行となるように、例えばベース基板用ウエハ４０の径方向一端側から他端側に向けて第１スキージ４５を走査する（図９（ａ）矢印参照）。

第１スキージ４５を走査すると、第１スキージ４５の先端により第１スキージ４５の走査方向に沿って押し流されるようにガラスフリット３８が流動する。
これにより、ベース基板用ウエハ４０上に沿ってガラスフリット３８が均される。
そして、貫通孔２１，２２の開口縁に沿って第１スキージ４５を走査する際に、第１スキージ４５の先端によって開口縁近傍のガラスフリット３８が、貫通孔２１，２２内に押し流されるように流動する。
この結果、貫通孔２１，２２内にガラスフリット３８が充填される（図９（ｂ）参照）。

次に、ベース基板用ウエハ４０の第１面４０ａ上に残存している余分なガラスフリット３８を除去する。
具体的には、図９（ｃ）に示すように、第２スキージ４６の先端をベース基板用ウエハ４０の第１面４０ａに接触させた状態で、上述した第１スキージ４５の走査条件と同様の条件によって第１スキージ４５の走査方向とは逆方向（例えば、ベース基板用ウエハ４０の径方向他端側から一端側）に沿って走査する（図９（ｃ）中矢印参照）。
これにより、図９（ｄ）に示すように、貫通孔２１，２２の外部（ベース基板用ウエハ４０の第１面４０ａ上）に存在するにガラスフリット３８を除去できる。

図１０は、ベース基板用ウエハの断面図であって、仮乾燥工程以降を説明するための工程図である。
次に、図１０（ａ）に示すように、充填工程（Ｓ３５）で埋め込んだガラスフリット３８を仮乾燥させる（Ｓ３６：仮乾燥工程）。
具体的には、ガラスフリット３８が充填されたベース基板用ウエハ４０を、乾燥炉内に搬送する。
そして、乾燥炉内を例えば大気圧雰囲気下で８０℃程度に保持し、ベース基板用ウエハ４０を３０分程度乾燥させる。

ここで、ガラスフリット３８に配合されている有機溶剤の沸点は８５℃より低い。したがって、仮乾燥工程（Ｓ３６）において、ガラスフリット３８に配合される有機溶剤が蒸発して除去される。
一方、ガラスフリット３８に含まれるガラス粒子の融点は、一般的に約５００℃〜６００℃程度であり、仮乾燥工程（Ｓ３６）の温度である８５℃よりもはるかに高い。
このため、仮乾燥工程（Ｓ３６）ではガラスフリット３８は溶融しない。
また、ガラスフリット３８に配合されたバインダ（エチルセルロース）の沸点は約３５０℃程度と仮乾燥工程（Ｓ３６）での温度よりもはるかに高い。
このため、仮乾燥工程（Ｓ３６）においてバインダが蒸発することもない。

上述したように、この時点では、ガラスフリット３８のガラス粒子は溶融していないので、ガラス粒子間には間隙が存在している。
このため、有機溶剤が蒸発することにより発生したガスは、ガラス粒子間の間隙を流通してガラスフリット３８外へ放出されることになる（図１０（ａ）中矢印参照）。
よって、焼成工程（Ｓ３８）前に有機溶剤を効果的に除去できるため、焼成工程（Ｓ３８）時に有機溶剤が蒸発して発生するガスを抑制できる。

次に、図１０（ｂ）に示すように、ガラスフリット３８内に含まれるバインダを除去する脱バインダ工程を行う（Ｓ３７）。
具体的には、仮乾燥工程（Ｓ３６）を終えたベース基板用ウエハ４０を加熱炉のチャンバー内に移し、加熱炉内を例えば大気雰囲気下で４２０℃程度に保持し、ベース基板用ウエハ４０を１時間程度加熱する。

このように、脱バインダ工程（Ｓ３７）において、加熱炉内の温度をバインダの沸点よりも高く、ガラス粒子の融点よりも低く設定することで、ガラス粒子を溶融させずにバインダを蒸発させることができる。
これにより、バインダが蒸発して発生するガスが、ガラス粒子間の間隙を流通してガラスフリット３８外へ効率的に放出される（図１０（ｂ）中矢印参照）。
焼成工程時（Ｓ３８）前にバインダを効果的に除去できるため、焼成工程（Ｓ３８）時にバインダが蒸発して発生するガスを抑制できる。

次に、貫通孔２１，２２に充填したガラスフリット３８を焼成して硬化させる焼成工程（Ｓ３８）を行う。
例えば、ベース基板用ウエハ４０を焼成炉のチャンバー内に搬送した後、６１０℃程度の雰囲気下に３０分程度保持することで、ガラスフリットの焼成が完了する。
焼成が完了した後、ベース基板用ウエハ４０を常温雰囲気下で放置して冷却する。
これにより、ガラスフリット３８が固化し、上述した第１ガラス体３２ａを形成することができる。

（粉末吸着工程）
焼成工程（Ｓ３８）後のガラスフリット３８は体積が減少するため、ガラスフリット３８上に凹み（図１０（ｃ）の中凹み３２ｃに相当）が生じる。
この凹みを埋めるとともに、ガラスフリット３８およびベース基板用ウエハ４０の表面を絶縁性の成膜材料３９で被覆する成膜工程に先立って、焼成後のベース基板用ウエハ４０の第１面４０ａ側において、金属ピン３７の芯材部３１の表面に粉末７０を吸着させてマスキングする粉末吸着工程（Ｓ３９）を実行する。

具体的には、先ず、例えば金属ピン３７の土台部３６に磁石７１を接触させることで芯材部３１を磁化する磁化工程（Ｓ３９ａ）を実行する。
次に、例えば図１１（ａ）に示すベース基板用ウエハの断面図のように、芯材部３１の表面に磁性粉末である粉末７０を吸着させる磁性粉末吸着工程（Ｓ３９ｂ）を実行する。

（成膜工程）
次に、ベース基板用ウエハ４０の第１面４０ａ上を、例えば絶縁性の成膜材料３９で被覆する成膜工程を行う（Ｓ４０）。
具体的に、スパッタ法（高周波スパッタ法）や化学気相成長法（ＣＶＤ）等の成膜法を用いて、ベース基板用ウエハ４０の第１面４０ａ全体を被覆するように、成膜材料３９を成膜する。
これにより、例えば図１１（ｂ）に示すように、ガラスフリット３８（第１ガラス体３２ａ）に生じる凹み３２ｃを埋めるとともに、粉末７０を吸着した芯材部３１の先端部分を覆うように成膜材料３９が形成される。

図１１（ｃ）及び（ｄ）は、ベース基板用ウエハの断面図であって、粉末除去工程および研磨工程を説明するための工程図である。
次に、図１１（ｃ）に示すように、成膜材料３９の成膜後に金属ピン３７の土台部３６に接触させていた磁石７１を取り除き、金属ピン３７の磁化を解除することによって、金属ピン３７の芯材部３１の表面に吸着されていた粉末（磁性粉末）７０を除去する粉末除去工程（Ｓ４１）を実行する。
これにより、金属ピン３７の芯材部３１の表面付近の成膜材料３９が、金属ピン３７の芯材部３１の表面に吸着されていた粉末（磁性粉末）７０と共に除去され、金属ピン３７の芯材部３１の表面が露出する。

次に、ベース基板用ウエハ４０の第１面４０ａ側を破線部Ｐ１まで研磨する研磨工程を行う（Ｓ４２）。
これにより、ガラスフリット３８（第１ガラス体３２ａ）の凹み３２ｃを埋めるとともに、ベース基板用ウエハ４０の第１面４０ａを覆う成膜材料３９による平坦な表面３９ａを得ることができる。

また、同時にベース基板用ウエハ４０の第２面４０ｂ側を破線部Ｐ２まで研磨して金属ピン３７の土台部３６を除去する。
これにより、筒体３２及び芯材部３１を位置決めさせる役割を果たしていた土台部３６を除去することができ、芯材部３１のみを筒体３２の内部に取り残すことができる。
この結果、筒体３２と芯材部３１とが一体的に固定された一対の貫通電極８，９を複数得ることができる。

次に、ベース基板用ウエハ４０の第２面４０ｂに導電性材料をパターニングして、引き回し電極形成工程を行う（Ｓ４３）。このようにして、ベース基板用ウエハ製作工程（Ｓ３０）が終了する。

（組立工程）
次に、ベース基板用ウエハ作成工程（Ｓ３０）で作成されたベース基板用ウエハ４０の各引き回し電極２７，２８上に、圧電振動片作成工程（Ｓ１０）で作成された圧電振動片５を、それぞれ金等のバンプＢを介してマウントする（Ｓ５０）。
そして、上述した各ウエハ４０，５０の作成工程で作成されたベース基板用ウエハ４０及びリッド基板用ウエハ５０を重ね合わせる、重ね合わせ工程を行う（Ｓ６０）。

具体的には、図示しない基準マーク等を指標としながら、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、マウントされた圧電振動片５が、リッド基板用ウエハ５０に形成された凹部３ａとベース基板用ウエハ４０とで囲まれるキャビティＣ内に収納された状態となる。

重ね合わせ工程（Ｓ６０）後、重ね合わせた２枚のウエハ４０，５０を図示しない陽極接合装置に入れ、図示しない保持機構によりウエハの外周部分をクランプした状態で、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を行う（Ｓ７０）。

具体的には、接合材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、接合材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。
これにより、圧電振動片５をキャビティＣ内に封止することができ、ベース基板用ウエハ４０とリッド基板用ウエハ５０とが接合されたウエハ接合体６０を得ることができる。

そして、本実施形態のように両ウエハ４０，５０同士を陽極接合することで、接着剤等で両ウエハ４０，５０を接合した場合に比べて、経時劣化や衝撃等によるずれ、ウエハ接合体６０の反り等を防ぎ、両ウエハ４０，５０をより強固に接合することができる。

この後、一対の貫通電極８，９にそれぞれ電気的に接続された一対の外部電極６，７を形成し（Ｓ８０）、圧電振動子１の周波数を微調整する（Ｓ９０）。
そして、接合されたウエハ接合体６０を切断線Ｍに沿って切断する個片化工程（Ｓ１００）を行う。

そして、電気特性検査工程（Ｓ１１０）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）等を測定してチェックする。また、絶縁抵抗特性等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、寸法や品質等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。

上述した本実施の形態によるパッケージの製造方法によれば、容易にガラスフリット３８およびベース基板用ウエハ４０の表面のみを絶縁性の成膜材料３９で被覆することができ、金属ピン３７の芯材部３１の表面を的確に露出させることができ、貫通電極８，９の導通性を適切に確保することができる。

また、複数の金属ピン３７に対しても、これらの複数の金属ピン３７を磁石７１によって同時に磁化することによって、容易にガラスフリット３８およびベース基板用ウエハ４０の表面のみを絶縁性の成膜材料３９で被覆して、金属ピン３７の芯材部３１の表面を的確に露出させることができる。

また、上述した本実施の形態による圧電振動子１によれば、キャビティの内部と外部との導通性に優れたパッケージ１０を備えているので、キャビティＣの内部と外部との導通性に優れた圧電振動子１を提供することができ、作動性能の信頼性を向上して高性能化を図ることができる。

（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１２を参照しながら説明する。
本実施形態の発振器１００は、図１２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、発振器用の上述した集積回路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の圧電振動片５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。

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、この圧電振動子１内の圧電振動片５が振動する。
この振動は、圧電振動片５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。

上述したように、本実施形態の発振器１００によれば、上述した圧電振動子１を備えているので、特性及び信頼性に優れた発振器１００を提供できる。

（電子機器）
次に、本発明の一実施形態に係る電子機器について、図１３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。

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１３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。

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等、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、この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、このＣＰＵのワークエリアとして使用されるＲＡＭ等とを備えている。

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５が振動し、この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等が表示される。

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、音声データ等の各種データを、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。

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、これら番号キー等を押下することにより、通話先の電話番号等が入力される。

電圧検出部１１６は、電源部１１１によって制御部１１２等の各機能部に対して加えられている電圧が、所定の値を下回った場合に、その電圧降下を検出して制御部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。さらに、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。

すなわち、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良い。
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。

上述したように、本実施形態の携帯情報機器１１０によれば、上述した圧電振動子１を備えているので、特性及び信頼性に優れた携帯情報機器１１０を提供できる。

（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１４を参照して説明する。
本実施形態の電波時計１３０は、図１４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。

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、上述した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。

さらに、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。

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。

上述したように、本実施形態の電波時計１３０によれば、上述した圧電振動子１を備えているので、特性及び信頼性に優れた電波時計１３０を提供できる。

なお、本発明の技術範囲は上述した実施の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種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上述した実施形態では、金属ピン３７の土台部３６に磁石７１を接触させることで芯材部３１を磁化するとしたが、これに限定されず、例えば電磁石を用いるなどの他の方法により金属ピン３７の芯材部３１を磁化してもよい。

また、上述した実施形態では、金属ピン３７の芯材部３１の表面に吸着される粉末７０を磁性粉末としたが、これに限定されず、他の粉末、例えば帯電性粉末などであってもよい。
この場合には、磁石７１による磁化の代わりに金属ピン３７の土台部３６を帯電させればよい。

１ 圧電振動子
５ 圧電振動片
８ 貫通電極
９ 貫通電極
２１ 貫通孔
２２ 貫通孔
３７ 金属ピン
４０ ベース基板用ウエハ（第１基板）
７１ 磁石

Claims (7)

1. 互いに接合された複数の基板の間に形成されたキャビティ内に、電子部品を封入可能なパッケージの製造方法であって、
   前記複数の基板のうち、第１基板を厚さ方向に貫通し、前記キャビティの内部と前記複数の基板の外部とを導通させる貫通電極を形成する貫通電極形成工程を有し、
   前記貫通電極形成工程は、
   前記第１基板を厚さ方向に貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
   前記貫通孔内に金属ピンを挿入する金属ピン配置工程と、
   前記貫通孔と前記金属ピンとの間にガラスフリットを充填する充填工程と、
   前記貫通孔内に充填された前記ガラスフリットを焼成して、硬化させる焼成工程と、
   前記焼成工程後に、前記金属ピンに粉末を吸着させる粉末吸着工程と、
   前記第１基板および前記ガラスフリットの表面に薄膜を成膜する成膜工程と、
   前記金属ピンに吸着された前記粉末を除去して前記金属ピンを露出させる粉末除去工程とを含む
   ことを特徴とするパッケージの製造方法。
2. 前記粉末吸着工程は、
   前記金属ピンを磁化する磁化工程と、
   前記金属ピンに前記粉末として磁性粉末を吸着させる磁性粉末吸着工程とを含み、
   前記粉末除去工程は、前記金属ピンの磁化を解除することによって、前記金属ピンに吸着された前記粉末を除去す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。
3. 前記磁化工程は、前記薄膜が成膜される前記第１基板の前記表面に対する裏面側に配置した磁石によって前記金属ピンを磁化することを特徴とする請求項２に記載のパッケージの製造方法。
4. 請求項１から請求項３の何れか１つに記載のパッケージの製造方法により製造されたパッケージと、
   該パッケージの前記キャビティ内に封止された圧電振動片と、
   を備えていることを特徴とする圧電振動子。
5. 請求項４に記載の圧電振動子が、発振子として集積回路に電気的に接続されていることを特徴とする発振器。
6. 請求項４に記載の圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴とする電子機器。
7. 請求項４に記載の圧電振動子が、フィルタ部に電気的に接続されていることを特徴とする電波時計。

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