JP5091261B2 - 圧電振動子の製造方法、圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計 - Google Patents
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Description
本出願は、特願2008−36718号と、特願2008−35510号と、を基礎出願とし、その内容を取り込むものとする。
この2層構造タイプの圧電振動子は、3層構造のものに比べて薄型化を図ることができる等の点において優れており、好適に使用されている。このような2層構造タイプの圧電振動子の1つとして、ベース基板を貫通するように形成された導電部材を利用して、圧電振動片とベース基板に形成された外部電極とを導通させた圧電振動子が知られている(特許文献1及び特許文献2参照)。
一般的に導電ペーストを使用する場合には、焼成して硬化させる必要がある。つまり、スルーホール604内に導電ペーストを埋め込んだ後、焼成を行って硬化させる必要がある。ところが、焼成を行うと、導電ペーストに含まれる有機物が蒸発により消失してしまうので、通常、焼成後の体積が焼成前に比べて減少してしまう(例えば、導電ペーストとしてAgペーストを用いた場合には、体積が略20%程度減少してしまう)。そのため、導電ペーストを利用して導電部材605を形成したとしても、表面に凹みが発生してしまったり、酷い場合には貫通孔が中心に開いてしまったりする恐れがある。
その結果、キャビティC内の気密が損なわれたり、圧電振動片603と外部電極606との導通性が損なわれたりする可能性があった。
(1)本発明に係る圧電振動子の製造方法は、互いに接合されたベース基板とリッド基板との間に形成されたキャビティ内に圧電振動片が封止された圧電振動子を、ベース基板用ウエハとリッド基板用ウエハとを利用して一度に複数製造する方法であって、前記リッド基板用ウエハに、両ウエハが重ね合わされたときに前記キャビティを形成するキャビティ用の凹部を複数形成する凹部形成工程と;前記ベース基板用ウエハに、このウエハを貫通する貫通電極を複数形成する貫通電極形成工程と;前記ベース基板用ウエハの上面に、前記貫通電極に対して電気的に接続された引き回し電極を複数形成する引き回し電極形成工程と;複数の前記圧電振動片を、前記引き回し電極を介して前記ベース基板用ウエハの上面に接合するマウント工程と;前記ベース基板用ウエハと前記リッド基板用ウエハとを重ね合わせて、前記凹部と両ウエハとで囲まれる前記キャビティ内に圧電振動片を収納する重ね合わせ工程と;前記ベース基板用ウエハと前記リッド基板用ウエハとを接合し、前記圧電振動片を前記キャビティ内に封止する接合工程と;前記ベース基板用ウエハの下面に、前記貫通電極に電気的に接続された外部電極を複数形成する外部電極形成工程と;接合された前記両ウエハを切断して、複数の前記圧電振動子に小片化する切断工程と;を備え、前記貫通電極形成工程が、前記ベース基板用ウエハにこのウエハを貫通する貫通孔を複数形成する貫通孔形成工程と;これら複数の貫通孔内に両端が平坦で且つベース基板用ウエハと略同じ厚みに形成された導電性の芯材を配置すると共に、芯材と貫通孔との間に連結材を配置するセット工程と;連結材を所定の温度で焼成することで、貫通孔と連結材と芯材とを一体的に固定させる焼成工程と;を備えている。
続いて、埋め込んだペーストを所定の温度で焼成して硬化させる焼成工程を行う。これにより、貫通孔の内面及び芯材にペーストが強固に固着する。その結果、貫通孔内で芯材とペーストとが一体的に硬化した貫通電極を複数得ることができる。
しかしながら、上述したように貫通孔内に芯材を配置した後、芯材と貫通孔との隙間だけにペーストを埋め込んでいる。つまり、芯材を貫通孔内で安定させるための繋ぎの役割としてペーストを利用している。そのため、ペーストだけで貫通孔を埋める場合と比べて、使用するペーストの量をできるだけ少なくすることができる。よって、焼成工程でペースト内の有機物が蒸発したとしても、ペーストの量そのものが少ないので、ペーストの体積減少は僅かである。従って、ペーストの硬化後に現れる表面の凹みは無視できるほど小さい。従って、ベース基板用ウエハの表面と、芯材の両端と、ペーストの表面とは、ほぼ面一な状態となる。つまり、ベース基板用ウエハの表面と貫通電極の表面とを、ほぼ面一な状態とすることができる。
特に、芯材及び硬化したペーストからなる貫通電極は、上述したようにベース基板用ウエハの上面に対してほぼ面一な状態となっている。そのため、ベース基板用ウエハの上面にパターニングされた引き回し電極は、間に隙間等を発生させることなく貫通電極に対して密着した状態で接する。これにより、引き回し電極と貫通電極との導通性を確実なものにすることができる。
次に、重ね合わせた両ウエハを接合する接合工程を行う。これにより、両ウエハが強固に密着するので、圧電振動片をキャビティ内に封止することができる。この際、ベース基板用ウエハに形成された貫通孔は、貫通電極によって塞がれているので、キャビティ内の気密が貫通孔を通じて損なわれることがない。特に、貫通電極を構成するペーストは、貫通孔の内面及び芯材の両方に強固に密着しているので、キャビティ内の気密を確実に維持することができる。
最後に、接合されたベース基板用ウエハ及びリッド基板用ウエハを切断して、複数の圧電振動子に小片化する切断工程を行う。
特に、ベース基板に対してほぼ面一な状態で貫通電極を形成できるので、貫通電極を、引き回し電極及び外部電極に対して確実に密着させることができる。その結果、圧電振動片と外部電極との安定した導通性を確保することができ、作動性能の信頼性を向上して、高品質化を図ることができる。しかも、導電性の芯材を利用して貫通電極を構成するので、非常に安定した導通性を得ることができる。
また、キャビティ内の気密に関しても確実に維持することができるので、この点においても高品質化を図ることができる。加えて、ペーストを利用した簡単な方法で貫通電極を形成できるので、工程の簡素化を図ることができる。
続いて、埋め込んだ筒体を所定の温度で焼成する焼成工程を行う。これにより、貫通孔と、貫通孔内に埋め込まれた筒体と、筒体に挿入された芯材と、が互いに固着し合う。その結果、筒体と芯材とが一体的に固定された貫通電極を複数得ることができる。
しかしながら、上述したようにペーストを用いずに、筒体と芯材とを利用するので、焼成後に表面に大きな凹みが現れる恐れがない。なお、焼成によって筒体は若干体積が減少する可能性があるが、ペーストとは違い、目立つ凹みとなって現れるほど顕著なものではなく無視できる範囲である。
従って、ベース基板用ウエハの表面と、筒体及び芯材の両端とは、ほぼ面一な状態となる。つまり、ベース基板用ウエハの表面と貫通電極の表面とを、ほぼ面一な状態とすることができる。
特に、筒体及び芯材からなる貫通電極は、上述したようにベース基板用ウエハの上面に対してほぼ面一な状態となっている。そのため、ベース基板用ウエハの上面にパターニングされた引き回し電極は、間に隙間等を発生させることなく貫通電極に対して密着した状態で接する。これにより、引き回し電極と貫通電極との導通性を確実なものにすることができる。
次に、重ね合わせた両ウエハを接合する接合工程を行う。これにより、両ウエハが強固に密着するので、圧電振動片をキャビティ内に封止することができる。この際、ベース基板用ウエハに形成された貫通孔は、貫通電極によって塞がれているので、キャビティ内の気密が貫通孔を通じて損なわれることがない。特に、焼成によって筒体と芯材とが一体的に固定されていると共に、これらが貫通孔に対して強固に固着されているので、キャビティ内の気密を確実に維持することができる。
最後に、接合されたベース基板用ウエハ及びリッド基板用ウエハを切断して、複数の圧電振動子に小片化する切断工程を行う。
特に、ベース基板に対してほぼ面一な状態で貫通電極を形成できるので、貫通電極を、引き回し電極及び外部電極に対して確実に密着させることができる。その結果、圧電振動片と外部電極との安定した導通性を確保することができ、作動性能の信頼性を向上して、高品質化を図ることができる。しかも、導電性の芯材を利用して貫通電極を構成するので、非常に安定した導通性を得ることができる。
また、キャビティ内の気密に関しても確実に維持することができるので、この点においても高品質化を図ることができる。
(27)本発明に係る電子機器は、上記(12)から(21)のいずれか1項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。
(28)本発明に係る電波時計は、上記(12)から(21)のいずれか1項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。
C キャビティ
P ペースト
P1 金属微粒子
1、101 圧電振動子
2、102 ベース基板
3、103 リッド基板
3a、103a キャビティ用の凹部
4、104 圧電振動片
7 芯材(連結材)
30、31、130、131 スルーホール(貫通孔)
35、135 接合膜
36、37、136、137 引き回し電極
38、39、138、139 外部電極
40、140 ベース基板用ウエハ
50、150 リッド基板用ウエハ
106 ガラスフリット(筒体、連結材)
500 発振器
501 発振器の集積回路
510 携帯情報機器(電子機器)
513 電子機器の計時部
530 電波時計
531 電波時計のフィルタ部
以下、本発明に係る第1実施形態を、図1から図16を参照して説明する。
本実施形態の圧電振動子1は、図1から図4に示すように、ベース基板2とリッド基板3とで2層に積層された箱状に形成されており、内部のキャビティC内に圧電振動片4が収納された表面実装型の圧電振動子である。
なお、図4においては、図面を見易くするために後述する励振電極15、引き出し電極19、20、マウント電極16、17及び重り金属膜21の図示を省略している。
この圧電振動片4は、平行に配置された一対の振動腕部10、11と、一対の振動腕部10、11の基端側を一体的に固定する基部12と、一対の振動腕部10、11の外表面上に形成されて一対の振動腕部10、11を振動させる第1の励振電極13と第2の励振電極14とからなる励振電極15と、第1の励振電極13及び第2の励振電極14に電気的に接続されたマウント電極16、17とを有している。
また、本実施形態の圧電振動片4は、一対の振動腕部10、11の両主面上に、振動腕部10、11の長手方向に沿ってそれぞれ形成された溝部18を備えている。この溝部18は、振動腕部10、11の基端側から略中間付近まで形成されている。
なお、上述した励振電極15、マウント電極16、17及び引き出し電極19、20は、例えば、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、アルミニウム(Al)やチタン(Ti)等の導電性膜の被膜により形成されたものである。
ベース基板2には、ベース基板2を貫通する一対のスルーホール(貫通孔)30、31が形成されている。この際、一対のスルーホール30、31は、キャビティC内に収まるように形成されている。より詳しく説明すると、本実施形態のスルーホール30、31は、マウントされた圧電振動片4の基部12側に一方のスルーホール30が位置し、振動腕部10、11の先端側に他方のスルーホール31が位置するように形成されている。
なお、この導電性の芯材7を通して、貫通電極32、33としての電気導通性が確保されている。
より詳しく説明すると、一方の引き回し電極36は、圧電振動片4の基部12の真下に位置するように一方の貫通電極32の真上に形成されている。また、他方の引き回し電極37は、一方の引き回し電極36に隣接した位置から、振動腕部10、11に沿って振動腕部10、11の先端側に引き回しされた後、他方の貫通電極33の真上に位置するように形成されている。
そして、これら一対の引き回し電極36、37上にそれぞれバンプBが形成されており、このバンプBを利用して圧電振動片4がマウントされている。これにより、圧電振動片4の一方のマウント電極16が、一方の引き回し電極36を介して一方の貫通電極32に導通し、他方のマウント電極17が、他方の引き回し電極37を介して他方の貫通電極33に導通するようになっている。
続いて、埋め込んだペーストPを所定の温度で焼成して、硬化させる焼成工程を行う(S35)。これにより、スルーホール30、31の内面及び芯材7にペーストPが強固に固着した状態となる。その結果、スルーホール30、31内で芯材7とペーストPとが、一体的に硬化した一対の貫通電極32、33を複数得ることができる。
しかしながら、本実施形態では上述したように、スルーホール30、31内に芯材7を配置した後、芯材7とスルーホール30、31との隙間だけにペーストPを埋め込んでいる。つまり、芯材7をスルーホール30、31内で安定させるための繋ぎの役割としてペーストPを利用している。そのため、ペーストPだけでスルーホール30、31を埋める場合に比べて、使用するペーストPの量をできるだけ少なくすることができる。よって、焼成工程でペーストP内の有機物が蒸発したとしても、ペーストPの量そのものが少ないので、ペーストPの体積減少は僅かである。
特に、貫通電極32、33は上述したように、表面に凹みがなく、ベース基板用ウエハ40の上面に対してほぼ面一な状態となっている。そのため、ベース基板用ウエハ40の上面にパターニングされた引き回し電極36、37は、間に隙間等を発生させることなく貫通電極32、33に対して密着した状態で接する。これにより、一方の引き回し電極36と一方の貫通電極32との導通性、並びに、他方の引き回し電極37と他方の貫通電極33との導通性を確実なものにすることができる。この時点で第2のウエハ作製工程が終了する。
特に、圧電振動片4は、バンプ接合されるので、ベース基板用ウエハ40の上面から浮いた状態で支持される。
特に、この工程を行う場合も引き回し電極36、37の形成時と同様に、ベース基板用ウエハ40の下面に対して貫通電極32、33がほぼ面一な状態となっているので、パターニングされた外部電極38、39は、間に隙間等を発生させることなく貫通電極32、33に対して密着した状態で接する。これにより、外部電極38、39と貫通電極32、33との導通性を確実なものにすることができる。
なお、切断工程(S90)を行って個々の圧電振動子1に小片化した後に、微調工程(S80)を行う工程順序でも構わない。但し、上述したように、微調工程(S80)を先に行うことで、ウエハ体60の状態で微調を行うことができるので、複数の圧電振動子1をより効率良く微調することができる。よって、スループットの向上化を図ることができるので好ましい。
以下、本発明に係る第2実施形態を、図17から図33を参照して説明する。
本実施形態の圧電振動子101は、図17から図20に示すように、ベース基板102とリッド基板103とで2層に積層された箱状に形成されており、内部のキャビティC内に圧電振動片104が収納された表面実装型の圧電振動子である。
なお、図20においては、図面を見易くするために後述する励振電極115、引き出し電極119、120、マウント電極116、117及び重り金属膜121の図示を省略している。
この圧電振動片104は、平行に配置された一対の振動腕部110、111と、一対の振動腕部110、111の基端側を一体的に固定する基部112と、一対の振動腕部110、111の外表面上に形成されて一対の振動腕部110、111を振動させる第1の励振電極113と第2の励振電極114とからなる励振電極115と、第1の励振電極113及び第2の励振電極114に電気的に接続されたマウント電極116、117とを有している。
また、本実施形態の圧電振動片104は、一対の振動腕部110、111の両主面上に、振動腕部110、111の長手方向に沿ってそれぞれ形成された溝部118を備えている。この溝部118は、振動腕部110、111の基端側から略中間付近まで形成されている。
なお、上述した励振電極115、マウント電極116、117及び引き出し電極119、120は、例えば、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、アルミニウム(Al)やチタン(Ti)等の導電性膜の被膜により形成されたものである。
このベース基板102には、ベース基板102を貫通する一対のスルーホール(貫通孔)130、131が形成されている。この際、一対のスルーホール130、131は、キャビティC内に収まるように形成されている。より詳しく説明すると、本実施形態のスルーホール130、131は、マウントされた圧電振動片104の基部112側に一方のスルーホール130が位置し、振動腕部110、111の先端側に他方のスルーホール131が位置するように形成されている。
なお、貫通電極132、133は、導電性の芯材107を通して電気導通性が確保されている。
より詳しく説明すると、一方の引き回し電極136は、圧電振動片104の基部112の真下に位置するように一方の貫通電極132の真上に形成されている。また、他方の引き回し電極137は、一方の引き回し電極136に隣接した位置から、振動腕部110、111に沿って振動腕部110、111の先端側に引き回しされた後、他方の貫通電極133の真上に位置するように形成されている。
そして、これら一対の引き回し電極136、137上にそれぞれバンプBが形成されており、このバンプBを利用して圧電振動片104がマウントされている。これにより、圧電振動片104の一方のマウント電極116が、一方の引き回し電極136を介して一方の貫通電極132に導通し、他方のマウント電極117が、他方の引き回し電極137を介して他方の貫通電極133に導通するようになっている。
特に、貫通電極132、133は上述したように、上述したようにベース基板用ウエハ140の上面に対してほぼ面一な状態となっている。そのため、ベース基板用ウエハ140の上面にパターニングされた引き回し電極136、137は、間に隙間等を発生させることなく貫通電極132、133に対して密着した状態で接する。これにより、一方の引き回し電極136と一方の貫通電極132との導通性、並びに、他方の引き回し電極137と他方の貫通電極133との導通性を確実なものにすることができる。この時点で第2のウエハ作製工程が終了する。
特に、圧電振動片104は、バンプ接合されるので、ベース基板用ウエハ140の上面から浮いた状態で支持される。
なお、図33においては、図面を見易くするために、ウエハ体160を分解した状態を図示しており、ベース基板用ウエハ140から接合膜135の図示を省略している。また、図33に示す点線Mは、後に行う切断工程で切断する切断線を図示している。
特に、この工程を行う場合も引き回し電極136、137の形成時と同様に、ベース基板用ウエハ140の下面に対して貫通電極132、133がほぼ面一な状態となっているので、パターニングされた外部電極138、139は、間に隙間等を発生させることなく貫通電極132、133に対して密着した状態で接する。これにより、外部電極138、139と貫通電極132、133との導通性を確実なものにすることができる。
なお、切断工程(S190)を行って個々の圧電振動子101に小片化した後に、微調工程(S180)を行う工程順序でも構わない。但し、上述したように、微調工程(S180)を先に行うことで、ウエハ体160の状態で微調を行うことができるので、複数の圧電振動子101をより効率良く微調することができる。よって、スループットの向上化を図ることができるので好ましい。
また、本実施形態の製造方法によれば、上記圧電振動子101を一度に複数製造することができるので、低コスト化を図ることができる。
本実施形態の発振器500は、図34に示すように、圧電振動子1を、集積回路501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500は、コンデンサ等の電子部品502が実装された基板503を備えている。基板503には、発振器用の上記集積回路501が実装されており、この集積回路501の近傍に、圧電振動子1が実装されている。これら電子部品502、集積回路501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。
また、集積回路501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。
なお、第1実施形態の圧電振動子1を備えている場合を例に挙げて説明したが、その他の実施形態の圧電振動子であっても同様の作用効果を奏することができる。
はじめに、本実施形態の携帯情報機器510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。
無線部517は、音声データ等の各種データを、アンテナ525を介して基地局と送受信のやりとりを行う。音声処理部518は、無線部517又は増幅部520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520は、音声処理部518又は音声入出力部521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521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。
なお、呼制御メモリ部524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522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。
なお、通信部514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526を備えることで、通信部514の機能をより確実に停止することができる。
なお、第1実施形態の圧電振動子1を備えている場合を例に挙げて説明したが、その他の実施形態の圧電振動子であっても同様の作用効果を奏することができる。
本実施形態の電波時計530は、図36に示すように、フィルタ部531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。
アンテナ532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533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531によって濾波、同調される。
本実施形態における圧電振動子1は、上記搬送周波数と同一の40kHz及び60kHzの共振周波数を有する水晶振動子部538、539をそれぞれ備えている。
搬送波は、40kHz若しくは60kHzであるから、水晶振動子部538、539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、第1実施形態の圧電振動子1を備えている場合を例に挙げて説明したが、その他の実施形態の圧電振動子であっても同様の作用効果を奏することができる。
また、上記各実施形態では、音叉型の圧電振動片を例に挙げて説明したが、音叉型に限られるものではない。例えば、厚み滑り振動片としても構わない。
また、上記各実施形態では、圧電振動片をバンプ接合したが、バンプ接合に限定されるものではない。例えば、導電性接着剤により圧電振動片を接合しても構わない。但し、バンプ接合することで、圧電振動片をベース基板の上面から浮かすことができ、振動に必要な最低限の振動ギャップを自然と確保することができる。よって、バンプ接合することが好ましい。
また、上記各実施形態では、断面テーパ状にスルーホールを形成したが、ストレート状に形成しても構わない。但し、テーパ状に形成する場合には、サンドブラスト法等の一般的な方法を利用できるので、貫通孔形成工程を容易に行える。従って、製造効率のさらなる向上化に貢献することができ、より好ましい。また、テーパ状に形成した場合には、ペーストやガラスフリット等の連結材が抜け落ち難くなるので、この点においてもより好ましい。
また、上記各実施形態では、貫通電極を一対として説明したが、1つでも構わないし、3つ以上設けても構わない。
この際、図37に示すように、複数の金属微粒子P1を含んだペーストPを用いても構わない。なお、図37では、銅等により細長い繊維状(非球形形状)に形成されている金属微粒子P1を図示している。このように、金属微粒子P1を含むペーストPを利用することで、芯材に加え、これら複数の金属微粒子P1同士の接触によっても電気導通性を確保することができる。よって、貫通電極の導通性能をより高めることができ、さらなる高品質化を図ることができる。
なお、金属微粒子P1を非球形とする場合には、例えば、図36Aに示す短冊状や、図36Bに示す波型状にしても構わないし、図38Cに示す断面星型や、図38Dに示す断面十字型でも構わない。
この場合には、焼成を行う際に、ベース基板と芯材とが同じように熱膨張する。従って、スルーホール内に配置した芯材が、熱膨張の違いにより、ベース基板用ウエハに過度に圧力を作用させてクラック等を発生させたり、芯材とスルーホールとの隙間がより開いてしまったりすることがない。そのため、圧電振動子の高品質化を図ることができる。
なお、ベース基板(ベース基板用ウエハ)をガラス材料で形成した場合には、熱膨張係数が略等しい、コバール、Fe−Ni、ジュメット線等を芯材の材料として用いることが好ましい。
また、ガラスフリットの中心孔は、ストレートではなく断面角状に形成されていても構わないし、断面テーパ状に形成されていても構わない。この場合には、芯材の形状を円柱状ではなく、角柱やテーパ状にすれば良い。この場合であっても、やはり同様の作用効果を奏することができる。
この場合には、焼成を行う際に、ベース基板用ウエハ、ガラスフリット及び芯材の3つが、それぞれ同じように熱膨張する。従って、熱膨張係数の違いによって、ベース基板用ウエハやガラスフリットに過度に圧力を作用させてクラック等を発生させたり、ガラスフリットとスルーホールとの間、或いは、ガラスフリットと芯材との間に隙間が開いてしまったりすることがない。そのため、より高品質な貫通電極を形成することができ、その結果、圧電振動子のさらなる高品質化を図ることができる。
なお、ベース基板(ベース基板用ウエハ)をガラスフリットと同じガラス材料で形成した場合には、熱膨張係数が略等しい、コバール、Fe−Ni、ジュメット線等を芯材の材料として用いることが好ましい。
Claims (28)
- 互いに接合されたベース基板とリッド基板との間に形成されたキャビティ内に圧電振動片が封止された圧電振動子を、ベース基板用ウエハとリッド基板用ウエハとを利用して一度に複数製造する方法であって、
前記リッド基板用ウエハに、両ウエハが重ね合わされたときに前記キャビティを形成するキャビティ用の凹部を複数形成する凹部形成工程と;
前記ベース基板用ウエハに、このウエハを貫通する貫通電極を複数形成する貫通電極形成工程と;
前記ベース基板用ウエハの上面に、前記貫通電極に対して電気的に接続された引き回し電極を複数形成する引き回し電極形成工程と;
複数の前記圧電振動片を、前記引き回し電極を介して前記ベース基板用ウエハの上面に接合するマウント工程と;
前記ベース基板用ウエハと前記リッド基板用ウエハとを重ね合わせて、前記凹部と両ウエハとで囲まれる前記キャビティ内に圧電振動片を収納する重ね合わせ工程と;
前記ベース基板用ウエハと前記リッド基板用ウエハとを接合し、前記圧電振動片を前記キャビティ内に封止する接合工程と;
前記ベース基板用ウエハの下面に、前記貫通電極に電気的に接続された外部電極を複数形成する外部電極形成工程と;
接合された前記両ウエハを切断して、複数の前記圧電振動子に小片化する切断工程と;を備え、
前記貫通電極形成工程は、前記ベース基板用ウエハにこのウエハを貫通する貫通孔を複数形成する貫通孔形成工程と;これら複数の貫通孔内に両端が平坦で且つベース基板用ウエハと略同じ厚みに形成された導電性の芯材を配置すると共に、芯材と貫通孔との間に連結材を配置するセット工程と;連結材を所定の温度で焼成することで、貫通孔と連結材と芯材とを一体的に固定させる焼成工程と;を備えていることを特徴とする圧電振動子の製造方法。 - 請求項1に記載の圧電振動子の製造方法であって、
前記連結材として、ペーストを利用し;
前記セット工程の際、前記芯材と前記貫通孔との間に前記ペーストを埋め込み;
前記焼成工程の際、埋め込んだ前記ペーストを焼成により硬化させることで、ペーストと前記芯材と前記貫通孔とを一体的に固定させる。 - 請求項2に記載の圧電振動子の製造方法であって、
前記芯材として、熱膨張係数が前記ベース基板用ウエハと略等しいものを用いる。 - 請求項2に記載の圧電振動子の製造方法であって、
前記セット工程の際、複数の金属微粒子を含んだペーストを埋め込む。 - 請求項4に記載の圧電振動子の製造方法であって、
前記金属微粒子として、非球形形状に形成されたものを用いる。 - 請求項2に記載の圧電振動子の製造方法であって、
前記セット工程の際、前記ペーストを脱泡処理した後に前記貫通孔内に埋め込む。 - 請求項1に記載の圧電振動子の製造方法であって、
前記連結材として、両端が平坦で且つベース基板用ウエハと略同じ厚みに形成されたガラス材料からなる筒体を利用し;
前記セット工程の際、前記貫通孔に前記筒体を埋め込むと共に、この筒体の中心孔に前記芯材を挿入し;
前記焼成工程の際、埋め込んだ前記筒体を焼成することで、筒体と前記貫通孔と前記芯材とを一体的に固定させる。 - 請求項7に記載の圧電振動子の製造方法であって、
前記筒体として、前記焼成前に予め仮焼成されているものを用いる。 - 請求項7に記載の圧電振動子の製造方法であって、
前記ベース基板用ウエハとして、前記筒体と同じガラス材料からなるものを使用し;
前記芯材として、熱膨張係数が前記筒体と略等しいものを用いる。 - 請求項1に記載の圧電振動子の製造方法であって、
前記マウント工程前に、前記ベース基板用ウエハと前記リッド基板用ウエハとを重ね合わせたときに、前記凹部の周囲を囲む接合膜をベース基板用ウエハの上面に形成する接合膜形成工程を備え;
前記接合工程の際、前記接合膜を介して前記両ウエハを陽極接合する。 - 請求項1に記載の圧電振動子の製造方法であって、
前記マウント工程の際、導電性のバンプを利用して前記圧電振動片をバンプ接合する。 - 請求項1に記載の圧電振動子の製造方法であって、
前記貫通孔形成工程の際、断面テーパ状に前記貫通孔を形成する。 - 請求項1に記載の圧電振動子の製造方法であって、
前記貫通電極形成工程の際、前記芯材として断面テーパ状の芯材を用いる。 - ベース基板と;
キャビティ用の凹部が形成され、凹部を前記ベース基板に対向させた状態でベース基板に接合されたリッド基板と;
前記凹部を利用して前記ベース基板と前記リッド基板との間に形成されたキャビティ内に収納された状態で、ベース基板の上面に接合された圧電振動片と;
前記ベース基板の下面に形成された外部電極と;
前記ベース基板を貫通するように形成され、前記キャビティ内の気密を維持すると共に、前記外部電極に対して電気的に接続された貫通電極と;
前記ベース基板の上面に形成され、接合された前記圧電振動片に対して前記貫通電極を電気的に接続させる引き回し電極と、を備え;
前記貫通電極は、両端が平坦で且つ前記ベース基板と略同じ厚みに形成され、ベース基板を貫通する貫通孔内に配置された導電性の芯材と;この芯材と貫通孔とを一体的に固定する連結材と;により形成されていることを特徴とする圧電振動子。 - 請求項14に記載の圧電振動子であって、
前記連結材は、焼成によって硬化されたペーストとされている。 - 請求項15に記載の圧電振動子であって、
前記芯材は、熱膨張係数が前記ベース基板と略等しい。 - 請求項15に記載の圧電振動子であって、
前記ペーストは、複数の金属微粒子を含んでいる。 - 請求項17に記載の圧電振動子であって、
前記金属微粒子は、非球形形状とされている。 - 請求項14に記載の圧電振動子であって、
前記連結材は、ガラス材料により両端が平坦で且つ前記ベース基板と略同じ厚みの筒状に形成され、前記貫通孔内に埋め込まれた状態で焼成された筒体であり;
前記芯材は、前記筒体の中心孔に挿入された状態で固定されている。 - 請求項19に記載の圧電振動子であって、
前記筒体は、前記焼成前に予め仮焼されている。 - 請求項19に記載の圧電振動子であって、
前記ベース基板は、前記筒体と同じガラス材料により形成され;
前記芯材は、熱膨張係数が前記筒体と略等しい。 - 請求項14に記載の圧電振動子であって、
前記ベース基板及び前記リッド基板は、前記凹部の周囲を囲むように両基板の間に形成された接合膜を介して陽極接合されている。 - 請求項14に記載の圧電振動子であって、
前記圧電振動片は、導電性のバンプによりバンプ接合されている。 - 請求項14に記載の圧電振動子であって、
前記貫通孔は、断面テーパ状に形成されている。 - 請求項14に記載の圧電振動子であって、
前記芯材は、断面テーパ状に形成されている。 - 請求項14から25のいずれか1項に記載の圧電振動子が、発振子として集積回路に電気的に接続されている;ことを特徴とする発振器。
- 請求項14から25のいずれか1項に記載の圧電振動子が、計時部に電気的に接続されている;ことを特徴とする電子機器。
- 請求項14から25のいずれか1項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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