JP5091262B2 - 圧電振動子の製造方法、固定治具、並びに圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計 - Google Patents

圧電振動子の製造方法、固定治具、並びに圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計 Download PDF

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Description

本発明は、接合された２枚の基板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表面実装型（ＳＭＤ）の圧電振動子、この圧電振動子を有する発振器、電子機器及び電波時計、並びにこの圧電振動子を製造する圧電振動子の製造方法及びこの方法に用いる固定治具に関するものである。
本出願は、特願２００８−０３６４２２号と、特願２００８−１６４６６１号と、特願２００８−１６９９６１号と、特願２００８−１７４４９７号と、を基礎出願とし、その内容を取り込むものとする。
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、表面実装型の圧電振動子が知られている。この種の圧電振動子としては、一般的に圧電振動片が形成された圧電基板を、ベース基板とリッド基板とで上下から挟み込むように接合した３層構造タイプのものが知られている。この場合、圧電振動子は、ベース基板とリッド基板との間に形成されたキャビティ（密閉室）内に収納されている。また、近年では、上述した３層構造タイプのものではなく、２層構造タイプのものも開発されている。
このタイプの圧電振動子は、ベース基板とリッド基板とが直接接合されることで２層構造になっており、両基板の間に形成されたキャビティ内に圧電振動片が収納されている。この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)。
この圧電振動子６００は、図９７及び図９８に示すように、接合膜６０７を介して互いに陽極接合されたベース基板６０１及びリッド基板６０２と、両基板６０１、６０２の間に形成されたキャビティＣ内に封止された圧電振動片６０３と、を備えている。圧電振動片６０３は、例えば音叉型の振動片であって、キャビティＣ内においてベース基板６０１の上面に導電性接着剤Ｅを介してマウントされている。
ベース基板６０１及びリッド基板６０２は、例えばセラミックやガラス等からなる絶縁基板である。両基板６０１、６０２のうちベース基板６０１には、このベース基板６０１を貫通するスルーホール６０４が形成されている。そして、スルーホール６０４内には、このスルーホール６０４を塞ぐように導電部材６０５が埋め込まれている。この導電部材６０５は、ベース基板６０１の下面に形成された外部電極６０６に電気的に接続されていると共に、キャビティＣ内にマウントされている圧電振動片６０３に電気的に接続されている。
特開２００２−１２４８４５号公報 特開２００６−２７９８７２号公報
ところで、上述した２層構造タイプの圧電振動子において、導電部材６０５は、スルーホール６０４を塞いでキャビティＣ内の気密を維持すると共に、圧電振動片６０３と外部電極６０６とを導通させるという２つの大きな役割を担っている。特に、スルーホール６０４との密着が不十分であると、キャビティＣ内の気密が損なわれてしまう恐れがあり、また、導電性接着剤Ｅ或いは外部電極６０６との接触が不十分であると、圧電振動片６０３の作動不良を招いてしまう。従って、このような不具合をなくす為にも、スルーホール６０４の内面に強固に密着した状態でこのスルーホール６０４を完全に塞ぎ、しかも、表面に凹み等がない状態で導電部材６０５を形成する必要がある。
しかしながら、特許文献１及び特許文献２には、導電部材６０５を導電ペースト（ＡｇペーストやＡｕ−Ｓｎペースト等）にて形成する点は記載されているものの、実際にどのように形成するか等の具体的な製造方法については何ら記載されていない。
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。
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、キャビティ内の気密を確実に維持すると共に、圧電振動片と外部電極との安定した導通性を確保した高品質な２層構造式表面実装型の圧電振動子を提供することである。また、この圧電振動子を、一度に効率良く製造する圧電振動子の製造方法、圧電振動子を有する発振器、電子機器、電波時計を提供することである。
本発明は、前記課題を解決して係る目的を達成するために以下の手段を提供する。
（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、平板状の土台部と、前記土台部上から前記土台部の表面に略直交する方向に沿って延在する芯材部と、を有する導電性の鋲体を利用して、前記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前記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前記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、前記土台部が前記ベース基板用ウエハと接触するまで前記鋲体の芯材部を挿入すると共に、前記芯材部と前記貫通孔との間にガラス材料からなる連結材を配置するセット工程と；前記連結材を所定の温度で焼成して、前記貫通孔と前記連結材と前記鋲体とを一体的に固定させる焼成工程と；焼成後に、少なくとも前記ベース基板用ウエハの上下面のうちの前記土台部が配置された面を研磨して、前記土台部を除去すると共に前記ベース基板用ウエハの上下両面に前記芯材部を露出させる研磨工程と；を備えている。
この発明に係る圧電振動子の製造方法によれば、貫通電極形成工程の際、導電ペーストを利用するのではなく、前記鋲体及び前記連結材を利用しているので、キャビティ内の気密を確実に維持することができると共に、圧電振動片と外部電極との安定した導通性を確保した高品質な２層構造式表面実装型の圧電振動子を製造することができる。また、ベース基板用ウエハ及びリッド基板用ウエハを用いているので、この圧電振動子を一度に効率良く製造し、低コスト化を図ることができる。
（２）前記芯材部として、前記ベース基板用ウエハと略同じ厚みだけ延在すると共に、先端が平坦に形成されたものを用い；前記連結材として、両端が平坦で且つ前記ベース基板用ウエハと略同じ厚みに形成された筒体を用い；前記セット工程の際、前記複数の貫通孔内に前記筒体を埋め込むと共に、前記筒体の中心孔内に前記鋲体の芯材部を、土台部がベース基板用ウエハと接触するまで挿入し；前記研磨工程の際、前記土台部を研磨して除去しても良い。
この場合、まずリッド基板用ウエハに、キャビティ用の凹部を複数形成する凹部形成工程を行う。これら凹部は、後に両ウエハを重ね合わせた際に、キャビティとなる凹部である。
また、上記工程と同時或いは前後のタイミングで、ベース基板用ウエハに貫通電極を複数形成する貫通電極形成工程を行う。この際、後に両ウエハを重ね合わせたときに、リッド基板用ウエハに形成した凹部内に収まるように貫通電極を複数形成する。
この貫通電極形成工程について、詳細に説明すると、まず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を行う。続いて、これら複数の貫通孔内にガラス材料からなる筒体を押し込んで埋め込むと共に、筒体の中心孔に鋲体の芯材部を挿入するセット工程を行う。この際、鋲体の土台部がベース基板用ウエハに接触するまで、芯材部を挿入する。そのため、芯材部の両端を、ベース基板用ウエハの表面に対してほぼ面一な状態にすることができる。
仮に土台部がない単なる芯材部を中心孔に挿入する場合には、芯材部の両端がベース基板用ウエハの表面に対して面一になるように位置調整する必要がある。しかしながら、土台部上に芯材部が形成された鋲体を利用するので、土台部をベース基板用ウエハに接触させるまで押し込むだけの簡単な作業で、芯材部の両端をベース基板用ウエハの表面に対して容易且つ確実に面一にすることができる。従って、セット工程時における作業性を向上することができる。
しかも、土台部をベース基板用ウエハの表面に接触させることで、鋲体よりも先に押し込んで埋め込んだ筒体の位置調整を同時に行うことができる。よって、筒体の両端をベース基板用ウエハの表面に対してほぼ面一にすることができる。
このように、セット工程の際に、筒体及び芯材部の両端を、共にベース基板用ウエハの表面に対して容易且つ確実にほぼ面一な状態にすることができる。
更に、土台部は、平板状に形成されているので、セット工程後、次に行う焼成工程までの間に、ベース基板用ウエハを机上等の平面上に載置したとしても、がたつき等がなく、安定する。この点においても、作業性の向上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、筒体に挿入された鋲体と、が互いに固着し合う。この焼成を行う際に、土台部ごと焼成するので、筒体及び芯材部の両端を、共にベース基板用ウエハの表面に対してほぼ面一な状態にしたまま、両者を一体的に固定することができる。続いて、焼成後に鋲体の土台部を研磨して除去する研磨工程を行う。これにより、筒体及び芯材部を位置決めさせる役割を果たしていた土台部を除去することができ、芯材部のみを筒体の内部に取り残すことができる。
その結果、筒体と芯材部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。
特に、貫通電極を形成するにあたって、従来のものとは異なり、ペーストを使用せずにガラス材料からなる筒体と、導電性の芯材部とで貫通電極を形成している。仮にペーストを利用した場合には、焼成時にペースト内に含まれる有機物が蒸発してしまうので、ペーストの体積が焼成前に比べて顕著に減少してしまう。そのため、仮にペーストだけを貫通孔内に埋め込んだ場合には、焼成後にペーストの表面に大きな凹みが生じてしまう。
しかしながら、上述したようにペーストを用いずに、筒体と鋲体とを利用するので、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、上述したように、ベース基板用ウエハの表面と、筒体及び芯材部の両端とは、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。
次に、ベース基板用ウエハの上面に導電性材料をパターニングして、各貫通電極に対してそれぞれ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を行う。この際、後に両ウエハを重ね合わせたときに、リッド基板用ウエハに形成した凹部内に収まるように引き回し電極を形成する。
特に、筒体及び芯材部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、複数の圧電振動片を、それぞれ引き回し電極を介してベース基板用ウエハの上面に接合するマウント工程を行う。これにより、接合された各圧電振動片は、引き回し電極を介して貫通電極に対して導通した状態となる。マウント終了後、ベース基板用ウエハとリッド基板用ウエハとを重ね合わせる重ね合わせ工程を行う。これにより、接合された複数の圧電振動片は、凹部と両ウエハとで囲まれるキャビティ内に収納された状態となる。
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部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。
次に、ベース基板用ウエハの下面に導電性材料をパターニングして、各貫通電極にそれぞれ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を行う。この場合も引き回し電極の形成時と同様に、ベース基板用ウエハの下面に対して貫通電極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、外部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。この工程により、外部電極を利用して、キャビティ内に封止された圧電振動片を作動させることができる。
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。
その結果、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２層構造式表面実装型の圧電振動子を一度に複数製造することができる。
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より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、導電性の芯材部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。
（３）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ても良い。
この場合、筒体が予め仮焼成されているので、その後に焼成を行った際に変形や体積減少等が生じ難い。そのため、より高品質な貫通電極を形成することができ、キャビティ内の気密をより確実にすることができる。その結果、圧電振動子の更なる高品質化を図ることができる。
（４）前記連結材として、ペースト状のガラスフリットを用い；前記セット工程の際、前記複数の貫通孔に、前記鋲体の芯材部を配置すると共に、前記ベース基板用ウエハの上下面のうちの前記土台部が配置された面と反対側の面に前記ガラスフリットを塗布し、前記貫通孔と前記鋲体の芯材部との間隙に前記ガラスフリットを充填し；前記研磨工程の際、前記ベース基板用ウエハの上下面のうちの前記土台部が配置された面を研磨して前記土台部を除去すると共に、前記ベース基板用ウエハの前記反対側の面を研磨して前記芯材部を露出させ；前記研磨工程前の前記芯材部の長さが、前記ベース基板用ウエハの厚みより短く形成されていても良い。
この場合、ベース基板用ウエハに貫通電極を形成する際に、貫通電極の厚さよりも長さが短い芯材部を有する鋲体を用いるため、ガラスフリットを焼成して、貫通孔とガラスフリットと鋲体の芯材部とを一体的に固定するまでの間に、芯材部が何かに接触するなどして傾いてしまうことを抑制し、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るとともに、歩留まりを向上させることができる。
（５）前記セット工程は、前記反対側の面に余分に塗布された前記ガラスフリットをスキージにより除去するガラスフリット除去工程を更に有し；前記ガラスフリット除去工程において、前記スキージと前記鋲体の芯材部とが接触しないように前記芯材部の長さが設定されていても良い。
通常、ペースト状のガラスフリットを貫通孔に充填すると、貫通孔内に充填しきれなかったガラスフリットがベース基板用ウエハの上下面のうちの土台部が配置された面と反対側の面に漏出するため、焼成前に余分なガラスフリットを除去することが好ましいが、この場合、スキージを用いて、ガラスフリットの充填および除去をすることができる。また、鋲体の芯材部の長さをベース基板用ウエハの厚さよりも短くし、かつ、スキージと接触しない長さに設定することにより、ガラスフリット除去工程において芯材部が傾いてしまうのを確実に抑制することができる。したがって、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るとともに、歩留まりを向上させることができる。
（６）前記芯材部の長さが、前記ベース基板用ウエハの厚みよりも０．０２ｍｍ以上短く形成されていても良い。
この場合、ガラスフリット除去工程においてスキージと芯材部とが接触するのをより一層確実に抑制することができる。
（７）前記連結材として、ガラスフリットを用い；前記セット工程は、前記ベース基板用ウエハに形成された複数の前記貫通孔それぞれの内部に、前記鋲体の芯材部を、前記ベース基板用ウエハの一方側から挿入する芯材部挿入工程と；前記ベース基板用ウエハに前記芯材部が挿入された状態の前記鋲体の土台部を前記ベース基板用ウエハとの間に挟み込んで前記鋲体の姿勢を規制する固定治具を、前記ベース基板用ウエハの前記一方側に配置する固定治具配置工程と；前記貫通孔の内周壁と前記鋲体との間を塞ぐように前記ガラスフリットを充填するフリット充填工程と；前記固定治具と前記ベース基板用ウエハとを相互に密接させる押さえ治具によって、前記ベース基板用ウエハと前記固定治具との間に前記鋲体の土台部を挟みこませることで、前記土台部の表面を前記ベース基板用ウエハに当接させ、前記鋲体の芯材部の軸線と前記貫通孔の軸線とが互いに平行になるように前記鋲体の姿勢を規制する挟み込み工程と；を備え、前記焼成工程の際、前記押さえ治具によって前記ベース基板用ウエハと前記固定治具との間に前記鋲体の土台部を挟み込ませた状態で焼成し；前記研磨工程の際、前記鋲体の土台部を研磨して除去すると共に、前記ベース基板用ウエハの両面を研磨しても良い。
この場合、セット工程の際に、まずベース基板用ウエハに形成された複数の貫通孔それぞれの内部に、鋲体の芯材部をベース基板用ウエハの一方側から挿入する芯材部挿入工程を行う。
芯材部挿入工程の前後或いは同時のタイミングで、固定治具をベース基板用ウエハの前記一方側に配置する固定治具配置工程を行う。
次に、貫通孔の内周壁と鋲体との間を塞ぐようにガラスフリットを充填するフリット充填工程を行う。
フリット充填工程の前後のタイミングで、押さえ治具によって、ベース基板用ウエハと固定治具との間に鋲体の土台部を挟み込ませる挟み込み工程を行う。これにより、土台部の表面をベース基板用ウエハに当接させ、鋲体の芯材部の軸線と貫通孔の軸線とが互いに平行になるように鋲体の姿勢を規制することができる。
次に、ガラスフリットを加熱して焼成する焼成工程を行う。これにより、貫通孔と鋲体とガラスフリットとを一体的に固定させることができる。
特に、固定治具とベース基板用ウエハとを相互に密接させる押さえ治具によってベース基板用ウエハと固定治具との間に鋲体の土台部を挟み込ませた状態で焼成しているので、確実に鋲体の土台部を挟み込んだ状態を確保することができる。
このため、鋲体の土台部の表面がベース基板用ウエハに当接された状態で焼成され、土台部がベース基板用ウエハに傾くことなく固定される。
また、鋲体の芯材部の軸線と貫通孔の軸線とが互いに平行になった状態で焼成され、芯材部の軸線が貫通孔の軸線に対して傾くことなく固定される。従って、貫通孔内の空間が芯材部によって不均一に区画されることがなく、広い空間にガラスフリットが充填されることがないので、焼成することでガラスフリットの表面に凹部が形成されることや、ガラスフリットの内部に中空部が形成されるのを抑制することができる。
次に、鋲体の土台部を研磨して除去すると共に、ベース基板用ウエハの両面を研磨する研磨工程を行う。
特に、鋲体の土台部がベース基板用ウエハに対して傾くことなく固定されているので、ベース基板用ウエハと鋲体との接触面積が広く、土台部を研磨して除去するときにベース基板用ウエハに作用する力が局所的に集中することがない。そのため、ベース基板用ウエハにクラックが生じるのを抑制することができる。
また、ガラスフリットに凹部や中空部が形成されるのを抑制しているので、研磨工程後にガラスフリットの表面に残る段部を極めて小さく抑え、ガラスフリットをベース基板用ウエハに対してほぼ面一な状態にすることができる。このため、ガラスフリットの表面に形成される引き回し電極の厚みがばらついて局所的に薄くなることを抑制し、引き回し電極の信頼性を向上することができる。これにより、圧電振動片と貫通電極との安定した導通性を確保することが可能となり、圧電振動片と外部電極とのより安定した導通性を確保することができる。
加えて、鋲体の芯材部の軸線が貫通孔の軸線に対して傾いていないので、研磨工程を経て芯材部を露出させた後であっても、ベース基板用ウエハに必要な厚みを確実に確保することができる。
（８）前記挟み込み工程の際、前記押さえ治具によって、互いに重ね合わせられた前記固定治具及び前記ベース基板用ウエハを、それぞれの外側表面で挟持しても良い。
この場合、押さえ治具によって、単に互いに重ね合わせられた固定治具及びベース基板用ウエハを、それぞれの外側表面で挟持するだけで、両者を相互に密接させることができる。
（９）前記連結材として、ガラスフリットを用い；前記セット工程の際、前記複数の貫通孔それぞれの内部に、前記鋲体の芯材部を、前記土台部が前記基板用ウエハと接触するまで挿入すると共に、前記貫通孔の内周壁と前記鋲体との間を塞ぐように前記ガラスフリットを充填し、；前記研磨工程の際、前記鋲体の土台部を研磨して除去すると共に、前記ベース基板用ウエハの両面を研磨し；前記貫通電極形成工程は、前記研磨工程の後に前記ガラスフリットの上面の凹部に埋込材を埋め込むと共に、前記ガラスフリットの上面側に平坦面を形成する平坦面形成工程を備えていても良い。
この場合、まずリッド基板用ウエハに、キャビティ用の凹部を複数形成する凹部形成工程を行う。これら凹部は、後に両ウエハを重ね合わせた際に、キャビティとなる凹部である。
また、上記工程と同時或いは前後のタイミングで、ベース基板用ウエハに貫通電極を複数形成する貫通電極形成工程を行う。この際、後に両ウエハを重ね合わせたときに、リッド基板用ウエハに形成した凹部内に収まるように貫通電極を複数形成する。
この貫通電極形成工程について、詳細に説明すると、まずベース基板用ウエハにこのウエハを上下方向に貫通する貫通孔を複数形成する貫通孔形成工程を行う。次に、これら複数の貫通孔それぞれの内部に、鋲体の芯材部を挿入すると共に、貫通孔の内周壁と鋲体との間を塞ぐようにガラスフリットを充填するセット工程を行う。この際、鋲体の土台部がベース基板用ウエハに接触するまで、芯材部を挿入する。
次に、埋め込んだガラスフリットを焼成する焼成工程を行う。これにより、貫通孔と鋲体とガラスフリットとが互いに固着し合う。次に、焼成後に鋲体の土台部を研磨して除去すると共に、鋲体の芯材部が露出するまで記ベース基板用ウエハの両面を研磨する研磨工程を行う。この結果、芯材部は、ベース基板用ウエハを貫通するように形成された貫通電極として作用する。この貫通電極は、導電性の芯材部により形成されており、安定した導通性を確保することができる。
ここで、研磨工程を行うことで、焼成されたガラスフリット内部で気泡を囲うように硬化した部分が、微小な凹部として表面に露出してしまうことがある。そこで、次に、ガラスフリットの上面の凹部に埋込材を埋め込むと共に、ガラスフリットの上面側に平坦面を形成する平坦面形成工程を行う。
以上で貫通電極形成工程が終了する。
次に、ベース基板用ウエハの上面に、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を行う。この際、後に両ウエハを重ね合わせたときに、リッド基板用ウエハに形成した凹部内に収まるように引き回し電極を形成する。
次に、複数の圧電振動片を、それぞれ引き回し電極を介してベース基板用ウエハの上面に接合するマウント工程を行う。これにより、接合された各圧電振動片は、引き回し電極を介して貫通電極に対して導通した状態となる。マウント終了後、ベース基板用ウエハとリッド基板用ウエハとを重ね合わせる重ね合わせ工程を行う。これにより、接合された複数の圧電振動片は、凹部と両ウエハとで囲まれるキャビティ内に収納された状態となる。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、圧電振動片をキャビティ内に封止することができる。
次に、ベース基板用ウエハの下面に、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を行う。この工程により、外部電極を利用して、キャビティ内に封止された圧電振動片を動作させることができる。
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。
この結果、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２層構造式表面実装型の圧電振動子を一度に複数製造することができる。
特に、ガラスフリットの上面に微小な凹部が形成されていたとしても、平坦面形成工程を行うことで、ガラスフリットの上面側に平坦面が形成されるので、引き回し電極を均一な厚みで形成することができる。従って、経時劣化等により引き回し電極が局所的に断線する可能性を極めて小さくすることができ、その結果、圧電振動片と外部電極とのより安定した導通性を確保することができる。これにより、圧電振動子の信頼性を高めることができる。
（１０）前記埋込材として、導電性材料を用いても良い。
この場合、埋込材として導電性材料を用いるので、仮に貫通電極と引き回し電極との間に埋込材が配置されたとしても、両電極間の導通性を維持することができる。よって、平坦面形成工程の際に、貫通電極を埋込材で覆うようにして平坦面を形成したとしても、前述した導通性を確保することができる。つまり、ガラスフリットの上面の凹部だけを狙って埋込材を埋め込む必要がないので、平坦面形成工程を容易に行うことができる。
（１１）前記平坦面形成工程は、前記ガラスフリットの上面の凹部に埋込材を埋め込む埋込工程と；前記埋込材を研磨して、前記埋込材の表面と前記ガラスフリットの上面とで、前記ベース基板用ウエハの上面と面一であるような前記平坦面を形成する平坦化工程と；を備えていても良い。
この場合、平坦面形成工程として、まずガラスフリットの上面の凹部に埋込材を埋め込む埋込工程を行う。次に、埋込材を研磨する平坦化工程を行う。この際、埋込材の表面とガラスフリットの上面とで、ベース基板用ウエハの上面と面一であるような平坦面を形成する。つまり、埋込材の表面と、ガラスフリットの上面と、ベース基板用ウエハの上面と、を面一にする。
特に、平坦化工程の際に、埋込材を研磨して、埋込材の表面とガラスフリットの上面とで平坦面を形成する。よって、埋込工程において、ガラスフリットの上面の凹部に埋込材を埋め込む際に、貫通電極を覆うようにして埋め込んだとしても、貫通電極を覆う部分を平坦化工程の際に除去することができるので、貫通電極と引き回し電極との導通性を確保することができる。つまり、ガラスフリットの上面の凹部だけを狙って埋込材を埋め込む必要がないので、平坦面形成工程を容易に行うことができる。
（１２）前記埋込材として、熱膨張係数が前記ガラスフリットと略等しいものを用いても良い。
この場合、埋込材及びガラスフリットの熱膨張係数が略等しいので、仮に圧電振動片を接合する際等に埋込材及びガラスフリットを加熱する場合であっても、両者の密着状態を安定して維持することができる。従って、引き回し電極と貫通電極との密着状態を維持し、両者の導通性を確実に確保することができる。
（１３）前記埋込材として、融点が前記ガラスフリットより低いものを用いても良い。
この場合、埋込材としてガラスフリットより融点が低いものを用いるので、平坦面形成工程においてガラスフリットの上面の凹部に埋込材を埋め込む際に、融解させた埋込材を用いたとしても、ガラスフリットを融解させることなく凹部を埋め込むことができる。
（１４）前記ベース基板用ウエハ及び前記芯材部として、熱膨張係数が前記連結材と略等しいものをそれぞれ用いても良い。
この場合、ベース基板用ウエハ及び芯材部として、熱膨張係数が連結材と略等しいものをそれぞれ用いているので、焼成を行う際に３つがそれぞれ同じように熱膨張する。従って、より高品質な貫通電極を形成することができ、その結果、圧電振動子の更なる高品質化を図ることができる。
（１５）前記ベース基板用ウエハとして、前記連結材と同じガラス材料からなるものを使用し；前記芯材部として、熱膨張係数が前記連結材と略等しいものを用いても良い。
この場合、ベース基板用ウエハとして連結材と同じガラス材料からなるものを用いると共に、芯材部として連結材と熱膨張係数が略等しいものを用いているので、焼成を行う際に３つがそれぞれ同じように熱膨張する。従って、より高品質な貫通電極を形成することができ、その結果、圧電振動子の更なる高品質化を図ることができる。
（１６）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しても良い。
この場合、接合膜を介してベース基板用ウエハとリッド基板用ウエハとを陽極接合できるので、両ウエハをより強固に接合してキャビティ内の気密性を高めることができる。従って、圧電振動片をさらに高精度に振動させることができ、更なる高品質化を図ることができる。
（１７）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しても良い。
この場合、圧電振動片をバンプ接合するので、バンプの厚み分だけ圧電振動片をベース基板の上面から浮かすことができる。そのため、圧電振動片の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、圧電振動子の作動性能の信頼性をさらに向上することができる。
（１８）また、本発明に係る固定治具は、上記（１）から（１７）のいずれか１項に記載の圧電振動子の製造方法の実施に使用する固定治具であって；板状の固定治具本体と；前記固定治具本体の表面に対して前記ベース基板用ウエハを位置決めする位置決め部と；前記固定治具本体の表面において、前記位置決め部によって位置決めされた前記ベース基板用ウエハの各前記貫通孔と対向する位置に、底面が平坦で、深さが前記鋲体の土台部の厚みと略等しく、且つ前記底面側における内周壁の内径が前記土台部の外径と略等しく形成された複数の鋲用凹部と；を備える。
本発明に係る固定治具によれば、位置決め部を有する固定治具本体を用いているので、固定治具に対するベース基板用ウエハの位置決めを容易に行うことができる。
また、鋲用凹部は、位置決め部によって位置決めされたベース基板用ウエハの各貫通孔に対向する位置に形成されているので、鋲用凹部に鋲体の土台部を配置した状態で固定治具に対してベース基板用ウエハを位置決めすることで、鋲体の芯材部を各貫通孔内に容易に配置することができる。
加えて、鋲用凹部は、底面が平坦で、深さが鋲体の土台部の厚みと略等しいので、鋲用凹部に鋲体の土台部を配置した状態で固定治具とベース基板用ウエハとを相互に密接させることで、鋲体の土台部の表面をベース基板用ウエハに容易に当接させることができる。
更に、鋲用凹部は、底面側における内周壁の内径が土台部の外径と略等しく形成されているので、鋲用凹部に鋲体の土台部を配置することで、鋲用凹部の底面側における内周壁によって鋲体の土台部の周面を保持することができる。これにより、仮に鋲体に対して外力が加わってしまった場合であっても、鋲体の姿勢が変化するのを抑制することができる。
（１９）前記鋲用凹部は、開口端部が前記鋲用凹部の底面側に向かうに従って漸次縮径するテーパ状に形成されていても良い。
この場合、固定治具として、鋲用凹部の開口端部が、この鋲用凹部の底面側に向かうに従って漸次縮径するテーパ状に形成されているものを用いるので、鋲体の土台部を鋲用凹部に円滑に挿入させることができる。そのため、土台部を鋲用凹部に挿入させる際に土台部が傾くことがないので、鋲体の姿勢をより安定して規制することができる。
（２０）また、本発明に係る圧電振動子は、ベース基板と；キャビティ用の凹部が形成され、前記凹部を前記ベース基板に対向させた状態で前記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、前記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、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、前記ベース基板を貫通する貫通孔内に埋め込まれた筒体と；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、前記筒体の中心孔に挿入された導電性の芯材部と；で形成され、焼成によって前記貫通孔と前記筒体と前記芯材部とが一体的に固定されている。
本発明に係る圧電振動子によれば、上記（１）に記載の圧電振動子の製造方法と同様の作用効果を奏することができる。
（２１）前記筒体は、前記焼成前に予め仮焼されていても良い。
この場合、上記（３）に記載の圧電振動子の製造方法と同様の作用効果を奏することができる。
（２２）前記ベース基板及び前記芯材部は、それぞれの熱膨張係数が前記筒体と略等しくても良い。
この場合、上記（１４）に記載の圧電振動子の製造方法と同様の作用効果を奏することができる。
（２３）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；前記芯材部は、熱膨張係数が前記筒体と略等しくても良い。
この場合、上記（１５）に記載の圧電振動子の製造方法と同様の作用効果を奏することができる。
（２４）また、本発明に係る圧電振動子は、ベース基板と；キャビティ用の凹部が形成され、前記凹部を前記ベース基板に対向させた状態で前記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、前記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；前記ベース基板を上下方向に貫通する貫通孔内に、前記ベース基板を貫通するように形成され、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；を備える圧電振動子であって、前記ベース基板に形成された前記貫通孔の内周壁と、前記貫通電極との間を塞ぐように充填されると共に、上面に凹部が形成されたガラスフリットと；前記ガラスフリットの上面の凹部に埋め込まれると共に、前記ガラスフリットの上面側に平坦面を形成する埋込材と；を備えている。
本発明に係る圧電振動子によれば、上記（９）に記載の圧電振動子の製造方法と同様の作用効果を奏することができる。
（２５）前記埋込材は、導電性材料であっても良い。
この場合、上記（１０）に記載の圧電振動子の製造方法と同様の作用効果を奏することができる。
（２６）前記埋込材は、前記埋込材の表面と前記ガラスフリットの上面とで、前記ベース基板の上面と面一であるような前記平坦面を形成しても良い。
この場合、上記（１１）に記載の圧電振動子の製造方法と同様の作用効果を奏することができる。
（２７）前記埋込材は、熱膨張係数が前記ガラスフリットと略等しくても良い。
この場合、上記（１２）に記載の圧電振動子の製造方法と同様の作用効果を奏することができる。
（２８）前記埋込材は、融点が前記ガラスフリットより低くても良い。
この場合、上記（１３）に記載の圧電振動子の製造方法と同様の作用効果を奏することができる。
（２９）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ても良い。
この場合、上記（１６）に記載の圧電振動子の製造方法と同様の作用効果を奏することができる。
（３０）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ても良い。
この場合、上記（１７）に記載の圧電振動子の製造方法と同様の作用効果を奏することができる。
（３１）また、本発明に係る発振器は、上記（２０）から（３０）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。
（３２）また、本発明に係る電子機器は、上記（２０）から（３０）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。
（３３）また、本発明に係る電波時計は、上記（２０）から（３０）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。
上記発振器、電子機器及び電波時計によれば、キャビティ内の気密が確実で、作動の信頼性が向上した高品質な圧電振動子を備えているので、同様に作動の信頼性を高めて高品質化を図ることができる。
本発明に係る圧電振動子によれば、キャビティ内の気密を確実に維持することができると共に、圧電振動片と外部電極との安定した導通性を確保した高品質な２層構造式表面実装型の圧電振動子とすることができる。
また、本発明に係る圧電振動子の製造方法によれば、上述した圧電振動子を一度に効率良く製造することができ、低コスト化を図ることができる。
また、本発明に係る固定治具によれば、前述した製造方法を確実に実施することができる。
また、本発明に係る発振器、電子機器及び電波時計によれば、上述した圧電振動子を備えているので、同様に作動の信頼性を高めて高品質化を図ることができる。
図１は、本発明に係る圧電振動子の第１実施形態を示す外観斜視図である。 図２は、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子を上方から見た図である。 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る。 図４は、図１に示す圧電振動子の分解斜視図である。 図５は、図１に示す圧電振動子を構成する圧電振動片の上面図である。 図６は、図５に示す圧電振動片の下面図である。 図７は、図５に示す断面矢視Ｂ−Ｂ図である。 図８は、図３に示す貫通電極を構成する筒体の斜視図である。 図９は、図１に示す圧電振動子を製造する際の流れを示すフローチャートである。 図１０は、図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、リッド基板の元となるリッド基板用ウエハに複数の凹部を形成した状態を示す図である。 図１１は、図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、ベース基板の元となるベース基板用ウエハに一対のスルーホールを形成した状態を示す図である。 図１２は、図１１に示す状態をベース基板用ウエハの断面から見た図である。 図１３は、図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際に利用する鋲体の斜視図である。 図１４は、図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図１２に示す状態の後、スルーホール内に筒体を埋め込むと共に、筒体の中心孔に鋲体の芯材部を挿入した状態を示す図である。 図１５は、図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図１４に示す状態の後、筒体を焼成した状態を示す図である。 図１６は、図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図１５に示す状態の後、鋲体の土台部を研磨した状態を示す図である。 図１７は、図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図１６に示す状態の後、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１８は、図１７に示す状態のベース基板用ウエハの全体図である。 図１９は、図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、圧電振動片をキャビティ内に収容した状態でベース基板用ウエハとリッド基板用ウエハとが陽極接合されたウエハ体の分解斜視図である。 図２０は、本発明に係る圧電振動子の第２実施形態を示す外観斜視図である。 図２１は、図２０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子を上方から見た図である。 図２２は、図２１に示すＣ−Ｃ線に沿った圧電振動子の断面図である。 図２３は、図２０に示す圧電振動子の分解斜視図である。 図２４は、図２０に示す圧電振動子を構成する圧電振動片の上面図である。 図２５は、図２４に示す圧電振動片の下面図である。 図２６は、図２４に示す断面矢視Ｄ−Ｄ図である。 図２７は、図２２に示す貫通電極を構成する筒体の斜視図である。 図２８は、図２０に示す圧電振動子を製造する際の流れを示すフローチャートである。 図２９は、図２８に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、リッド基板の元となるリッド基板用ウエハに複数の凹部を形成した状態を示す図である。 図３０は、図２８に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、ベース基板の元となるベース基板用ウエハに一対のスルーホールを形成した状態を示す図である。 図３１は、図３０に示す状態をベース基板用ウエハの断面から見た図である。 図３２は、図２８に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際に利用する鋲体の斜視図である。 図３３は、図２８に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、スルーホール内に鋲体を配置すると共に、ガラスフリットを充填した状態を示す図である。 図３４は、図２８に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、余分なガラスフリットを除去する状態を示す図である。 図３５は、図２８に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、余分なガラスフリットを除去した状態を示す図である。 図３６は、図２８に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図３５に示す状態の後、ガラスフリットを焼成した状態を示す図である。 図３７は、図２８に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図３６に示す状態の後、鋲体の土台部を研磨した状態を示す図である。 図３８は、図２８に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図３７に示す状態の後、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３９は、図３８に示す状態のベース基板用ウエハの全体図である。 図４０は、図２８に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、圧電振動片をキャビティ内に収容した状態でベース基板用ウエハとリッド基板用ウエハとが陽極接合されたウエハ体の分解斜視図である。 図４１は、本発明に係る圧電振動子の第３実施形態を示す外観斜視図である。 図４２は、図４１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子を上方から見た図である。 図４３は、図２２に示すＥ−Ｅ線に沿った圧電振動子の断面図である。 図４４は、図４１に示す圧電振動子の分解斜視図である。 図４５は、図４１に示す圧電振動子を構成する圧電振動片の上面図である。 図４６は、図４５に示す圧電振動片の下面図である。 図４７は、図４５に示す断面矢視Ｆ−Ｆ図である。 図４８は、本実施形態の圧電振動子の製造方法で利用するベース基板用ウエハの平面図である。 図４９は、本実施形態の圧電振動子の製造方法で利用する鋲体の斜視図である。 図５０は、本発明に係る圧電振動子の製造方法で利用する固定治具の平面図である。 図５１は、図５０に示す断面矢視Ｇ−Ｇ図である。 図５２は、本発明に係る圧電振動子の製造方法で利用する押さえ治具の側面図である。 図５３は、図４１に示す圧電振動子を製造する際の流れを示すフローチャートである。 図５４は、図５３に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、リッド基板の元となるリッド基板用ウエハに複数の凹部を形成した状態を示す図である。 図５５は、図５３に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、ベース基板の元となるベース基板用ウエハに一対のスルーホールを形成した状態を示す図である。 図５６は、図５５に示す状態をベース基板用ウエハの断面から見た図である。 図５７は、図５３に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図５６に示す状態の後、スルーホール内に鋲体の芯材部を挿入した状態を示す図である。 図５８は、図５３に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図５７に示す状態の後、ベース基板用ウエハの上面側に固定治具を配置した状態を示す図である。 図５９は、図５３に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図５８に示す状態の後、スルーホール内にガラスフリットを充填した状態を示す図である。 図６０は、図５３に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図５９に示す状態の後、ベース基板用ウエハの周縁部に押さえ治具を配置した状態を、平面視した様子を示す図である。 図６１は、図５３に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図５９に示す状態の後、ベース基板用ウエハの周縁部に押さえ治具を配置した状態を示す図である。 図６２は、図５３に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図６１に示す状態の後、ガラスフリットを焼成した状態を示す図である。 図６３は、図５３に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図６２に示す状態の後、鋲体の土台部を研磨する状態を示す図である。 図６４は、図５３に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図６３に示す状態の後、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６５は、図６４に示す状態のベース基板用ウエハの全体図である。 図６６は、図５３に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、圧電振動片をキャビティ内に収容した状態でベース基板用ウエハとリッド基板用ウエハとが陽極接合されたウエハ体の分解斜視図である。 図６７は、本発明に係る圧電振動子の第４実施形態を示す外観斜視図である。 図６８は、図６７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６９は、図６８に示すＨ−Ｈ線に沿った圧電振動子の断面図である。 図７０は、図６９に示すＸ部拡大図である。 図７１は、図６７に示す圧電振動子の分解斜視図である。 図７２は、図６７に示す圧電振動子を構成する圧電振動片の上面図である。 図７３は、図７２に示す圧電振動片の下面図である。 図７４は、図７２に示す断面矢視Ｉ−Ｉ図である。 図７５は、図６７に示す圧電振動子を製造する際の流れを示すフローチャートである。 図７６は、図７５に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、リッド基板の元となるリッド基板用ウエハに複数の凹部を形成した状態を示す図である。 図７７は、図７５に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、ベース基板の元となるベース基板用ウエハに一対のスルーホールを形成した状態を示す図である。 図７８は、図７７に示す状態をベース基板用ウエハの断面から見た図である。 図７９は、図７５に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際に利用する鋲体の斜視図である。 図８０は、図７５に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図７８に示す状態の後、スルーホール内に鋲体の芯材部を挿入した状態を示す図である。 図８１は、図７５に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図８０に示す状態の後、スルーホール内にガラスフリットを埋め込んだ状態を示す図である。 図８２は、図７５に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図８１に示す状態の後、ガラスフリットを焼成した状態を示す図である。 図８３は、図７５に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図８２に示す状態の後、鋲体の土台部を研磨した状態を示す図である。 図８４は、図７５に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図８３に示す状態の後、ガラスフリットの上面の凹部に埋込材を埋め込んだ状態を示す図である。 図８５は、図７５に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図８４に示す状態の後、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８６は、図８５に示す状態のベース基板用ウエハの全体図である。 図８７は、図７５に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、圧電振動片をキャビティ内に収容した状態でベース基板用ウエハとリッド基板用ウエハとが陽極接合されたウエハ体の分解斜視図である。 図８８は、本発明に係る圧電振動子の第５実施形態を示す断面図である。 図８９は、図８８に示すＹ部拡大図である。 図９０は、図８８に示す圧電振動子を製造する際の流れを示すフローチャートである。 図９１は、図９０に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図８３に示す状態の後、ガラスフリットの上面の凹部に埋込材を埋め込んだ状態を示す図である。 図９２は、図９０に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図９１に示す状態の後、埋込材を研磨する状態を示す図である。 図９３は、図９０に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図９２に示す状態の後、埋込材を研磨した状態を示す図である。 図９４は、本発明に係る発振器の一実施形態を示す構成図である。 図９５は、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。 図９６は、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。 図９７は、従来の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子を上方から見た図である。 図９８は、図２３に示す圧電振動子の断面図である。
符号の説明
１、１０１、２０１、４０１、４７０ 圧電振動子
２、１０２、２０２、４０２ ベース基板
３、１０３、２０３、４０３ リッド基板
３ａ、１０３ａ、２０３ａ、４０３ａ キャビティ用の凹部
４、１０４、２０４、４０４ 圧電振動片
６、１０６ 筒体
６ａ、１０６ｃ 筒体の中心孔
１０６ａ ペースト状のガラスフリット
２０６、４０６ ガラスフリット
７、１０７、２０７、４０７ 芯材部
８、１０８、２０８、４０８ 土台部
９、１０９、２０９、４０９ 鋲体
３０、３１、１３０、１３１、２３０、２３１、４３０、４３１ スルーホール（貫通孔）
３２、３３、１３２、１３３、２３２、２３３、４３２、４３３ 貫通電極
３５、１３５、２３５、４３５ 接合膜
３６、３７、１３６、１３７、２３６、２３７、４３６、４３７ 引き回し電極
３８、３９、１３８、１３９、２３８、２３９、４３８、４３９ 外部電極
４０、１４０、２４０、４４０ ベース基板用ウエハ
５０、１５０、２５０、４５０ リッド基板用ウエハ
１４５ スキージ
４０５、４７１ 埋込材
４０５ａ、４７１ａ 平坦面
４０６ａ、４０６ｂ ガラスフリットの凹部
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
Ａ 固定治具
Ａ１ 固定治具本体
Ａ２ 位置決め凹部（位置決め部）
Ａ３ 鋲用凹部
Ａ３１ 開口端部
Ａ３２ 底面
Ｂ 押さえ治具
Ｃ キャビティ
Ｐ バンプ
（第１実施形態）
以下、本発明に係る圧電振動子の製造方法及びこの製造方法で製造される圧電振動子の第１実施形態を、図１から図１９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。
圧電振動片４は、図５から図７に示すように、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。
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は、一対の振動腕部１０、１１を互いに接近又は離間する方向に所定の共振周波数で振動させる電極であり、一対の振動腕部１０、１１の外表面に、それぞれ電気的に切り離された状態でパターニングされて形成されている。具体的には、図７に示すように、第１の励振電極１３が、一方の振動腕部１０の溝部１８上と他方の振動腕部１１の両側面上とに主に形成され、第２の励振電極１４が、一方の振動腕部１０の両側面上と他方の振動腕部１１の溝部１８上とに主に形成されている。
また、第１の励振電極１３及び第２の励振電極１４は、図５及び図６に示すように、基部１２の両主面上において、それぞれ引き出し電極１９、２０を介してマウント電極１６、１７に電気的に接続されている。そして圧電振動片４は、このマウント電極１６、１７を介して電圧が印加されるようになっている。
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。
また、一対の振動腕部１０、１１の先端には、自身の振動状態を所定の周波数の範囲内で振動するように調整（周波数調整）を行うための重り金属膜２１が被膜されている。なお、この重り金属膜２１は、周波数を粗く調整する際に使用される粗調膜２１ａと、微小に調整する際に使用される微調膜２１ｂとに分かれている。これら粗調膜２１ａ及び微調膜２１ｂを利用して周波数調整を行うことで、一対の振動腕部１０、１１の周波数をデバイスの公称周波数の範囲内に収めることができる。
このように構成された圧電振動片４は、図３及び図４に示すように、金等のバンプＰを利用して、ベース基板２の上面にバンプ接合されている。より具体的には、ベース基板２の上面にパターニングされた後述する引き回し電極３６、３７上に形成された２つのバンプＰ上に、一対のマウント電極１６、１７がそれぞれ接触した状態でバンプ接合されている。これにより、圧電振動片４は、ベース基板２の上面から浮いた状態で支持されると共に、マウント電極１６、１７と引き回し電極３６、３７とがそれぞれ電気的に接続された状態となっている。
上記リッド基板３は、ガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる透明の絶縁基板であり、図１、図３及び図４に示すように、板状に形成されている。そして、ベース基板２が接合される接合面側には、圧電振動片４が収まる矩形状の凹部３ａが形成されている。この凹部３ａは、両基板２、３が重ね合わされたときに、圧電振動片４を収容するキャビティＣとなるキャビティ用の凹部である。そして、リッド基板３は、この凹部３ａをベース基板２側に対向させた状態でベース基板２に対して陽極接合されている。
上記ベース基板２は、リッド基板３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な絶縁基板であり、図１から図４に示すように、リッド基板３に対して重ね合わせ可能な大きさで板状に形成されている。
このベース基板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、本実施形態では、ベース基板２を真っ直ぐに貫通するストレート形状のスルーホールを例に挙げて説明するが、この場合に限られず、ベース基板２の下面に向かって漸次径が縮径した断面テーパ状のスルーホールでも構わない。いずれにしても、ベース基板２を貫通していれば良い。
そして、これら一対のスルーホール３０、３１には、スルーホール３０、３１を埋めるように形成された一対の貫通電極３２、３３が形成されている。これら貫通電極３２、３３は、図３に示すように、焼成によってスルーホール３０、３１に対して一体的に固定された筒体（連結材）６及び芯材部７によって形成されたものであり、スルーホール３０、３１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共に、後述する外部電極３８、３９と引き回し電極３６、３７とを導通させる役割を担っている。
上記筒体６は、ベース基板２と同じガラス材料によって予め仮焼成されたものであり、図８に示すように、両端が平坦で且つベース基板２と略同じ厚みの円筒状に形成されている。つまり、筒体６の中心には、筒体６を貫通する中心孔６ａが形成されている。しかも、本実施形態ではスルーホール３０、３１の形状に合わせて、筒体６の外形が円筒状（ストレート形状）となるように形成されている。そして、この筒体６は、図３に示すように、スルーホール３０、３１内に埋め込まれた状態で焼成されており、スルーホール３０、３１に対して強固に固着されている。
上記芯材部７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６と同様に両端が平坦で且つベース基板２の厚みと略同じ厚みとなるように形成されている。そして、この芯材部７は、筒体６の中心孔６ａに挿入されており、筒体６の焼成によって筒体６に対して強固に固着されている。なお、貫通電極３２、３３は、導電性の芯材部７を通して電気導通性が確保されている。
ベース基板２の上面側（リッド基板３が接合される接合面側）には、図１から図４に示すように、導電性材料（例えば、アルミニウム）により、陽極接合用の接合膜３５と、一対の引き回し電極３６、３７とがパターニングされている。このうち接合膜３５は、リッド基板３に形成された凹部３ａ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。
また、一対の引き回し電極３６、３７は、一対の貫通電極３２、３３のうち、一方の貫通電極３２と圧電振動片４の一方のマウント電極１６とを電気的に接続すると共に、他方の貫通電極３３と圧電振動片４の他方のマウント電極１７とを電気的に接続するようにパターニングされている。
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に沿ってこの振動腕部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Ｐが形成されており、このバンプＰ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。
また、ベース基板２の下面には、図１、図３及び図４に示すように、一対の貫通電極３２、３３に対してそれぞれ電気的に接続される外部電極３８、３９が形成されている。つまり、一方の外部電極３８は、一方の貫通電極３２及び一方の引き回し電極３６を介して圧電振動片４の第１の励振電極１３に電気的に接続されている。また、他方の外部電極３９は、他方の貫通電極３３及び他方の引き回し電極３７を介して、圧電振動片４の第２の励振電極１４に電気的に接続されている。
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３８、３９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１３及び第２の励振電極１４からなる励振電極１５に電流を流すことができ、一対の振動腕部１０、１１を接近・離間させる方向に所定の周波数で振動させることができる。そして、この一対の振動腕部１０、１１の振動を利用して、時刻源、制御信号のタイミング源やリファレンス信号源等として利用することができる。
次に、上述した圧電振動子１を、図９に示すフローチャートを参照しながら、ベース基板用ウエハ４０とリッド基板用ウエハ５０とを利用して一度に複数製造する製造方法について以下に説明する。
初めに、圧電振動片作製工程を行って図５から図７に示す圧電振動片４を作製する（Ｓ１０）。具体的には、まず、水晶のランバート原石を所定の角度でスライスして一定の厚みのウエハとする。続いて、このウエハをラッピングして粗加工した後、加工変質層をエッチングで取り除き、その後ポリッシュ等の鏡面研磨加工を行って、所定の厚みのウエハとする。続いて、ウエハに洗浄等の適切な処理を施した後、ウエハをフォトリソ技術によって圧電振動片４の外形形状でパターニングすると共に、金属膜の成膜及びパターニングを行って、励振電極１５、引き出し電極１９、２０、マウント電極１６、１７、重り金属膜２１を形成する。これにより、複数の圧電振動片４を作製することができる。
また、圧電振動片４を作製した後、共振周波数の粗調を行っておく。これは、重り金属膜２１の粗調膜２１ａにレーザ光を照射して一部を蒸発させ、重量を変化させることで行う。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。これについては、後に説明する。
次に、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第１のウエハ作製工程を行う（Ｓ２０）。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、図１０に示すように、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の接合面に、エッチング等により行列方向にキャビティ用の凹部３ａを複数形成する凹部形成工程を行う（Ｓ２２）。この時点で、第１のウエハ作製工程が終了する。
次に、上記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第２の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）。次いで、ベース基板用ウエハ４０に一対の貫通電極３２、３３を複数形成する貫通電極形成工程を行う（Ｓ３０Ａ）。ここで、この貫通電極形成工程について、詳細に説明する。
まず、図１１に示すように、ベース基板用ウエハ４０を貫通する一対のスルーホール３０、３１を複数形成する貫通孔形成工程（Ｓ３２）を行う。なお、図１１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。この工程を行う際、ベース基板用ウエハ４０の上面側から、例えばサンドブラスト法で行う。これにより、図１２に示すように、ベース基板用ウエハ４０を真っ直ぐに貫通するストレート形状のスルーホール３０、３１を形成することができる。また、後に両ウエハ４０、５０を重ね合わせたときに、リッド基板用ウエハ５０に形成された凹部３ａ内に収まるように一対のスルーホール３０、３１を複数形成する。しかも、一方のスルーホール３０が圧電振動片４の基部１２側に位置し、他方のスルーホール３１が振動腕部１０、１１の先端側に位置するように形成する。
続いて、これら複数のスルーホール３０、３１内にガラス材料からなる筒体６を押し込んで埋め込むと共に、筒体６の中心孔６ａに鋲体９の芯材部７を挿入するセット工程を行う（Ｓ３３）。この際、鋲体９として、図１３に示すように、平板状の土台部８と、土台部８上から土台部８の表面に略直交する方向に沿ってベース基板用ウエハ４０と略同じ厚みだけ延在すると共に、先端が平坦に形成された芯材部７と、を有する導電性の鋲体を用いる。更に、図１４に示すように、この鋲体９の土台部８がベース基板用ウエハ４０に接触するまで、芯材部７を挿入する。これにより、芯材部７の両端を、ベース基板用ウエハ４０の表面に対してほぼ面一な状態にすることができる。
仮に土台部８がない単なる芯材部７を中心孔６ａに挿入する場合には、芯材部７の両端がベース基板用ウエハ４０の表面に対して面一になるように位置調整する必要がある。しかしながら、土台部８上に芯材部７が形成された鋲体９を利用するので、土台部８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７の両端をベース基板用ウエハ４０の表面に対して容易且つ確実に面一にすることができる。従って、セット工程時における作業性を向上することができる。
しかも、土台部８をベース基板用ウエハ４０の表面に接触させることで、鋲体９よりも先に押し込んで埋め込んだ筒体６の位置調整を同時に行うことができる。よって、筒体６の両端をベース基板用ウエハ４０の表面に対してほぼ面一にすることができる。
このように、セット工程の際に、筒体６及び芯材部７の両端を、共にベース基板用ウエハ４０の表面に対して容易且つ確実にほぼ面一な状態にすることができる。
更に、土台部８は、平板状に形成されているので、セット工程後、次に行う焼成工程までの間に、ベース基板用ウエハ４０を机上等の平面上に載置したとしても、がたつき等がなく、安定する。この点においても、作業性の向上を図ることができる。
続いて、埋め込んだ筒体６を所定の温度で焼成する焼成工程を行う（Ｓ３４）。これにより、スルーホール３０、３１と、スルーホール３０、３１内に埋め込まれた筒体６と、筒体６に挿入された鋲体９と、が互いに固着し合う。この焼成を行う際に、土台部８ごと焼成するので、筒体６及び芯材部７の両端を、共にベース基板用ウエハ４０の表面に対してほぼ面一な状態にしたまま、両者を一体的に固定することができる。続いて、図１５に示すように、焼成後に鋲体９の土台部８を研磨して除去する研磨工程を行う（Ｓ３７）。これにより、筒体６及び芯材部７を位置決めさせる役割を果たしていた土台部８を除去することができ、芯材部７のみを筒体６の内部に取り残すことができる。
その結果、図１６に示すように、筒体６と芯材部７とが一体的に固定された一対の貫通電極３２、３３を複数得ることができる。
特に、貫通電極３２、３３を形成するにあたって、従来のものとは異なり、ペーストを使用せずにガラス材料からなる筒体６と、導電性の芯材部７とで貫通電極３２、３３を形成している。仮にペーストを利用した場合には、焼成時にペースト内に含まれる有機物が蒸発してしまうので、ペーストの体積が焼成前に比べて顕著に減少してしまう。そのため、仮にペーストだけをスルーホール３０、３１内に埋め込んだ場合には、焼成後にペーストの表面に大きな凹みが生じてしまう。
しかしながら、上述したようにペーストを用いずに、筒体６と鋲体９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６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、上述したように、ベース基板用ウエハ４０の表面と、筒体６及び芯材部７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４０の表面と貫通電極３２、３３の表面とを、ほぼ面一な状態とすることができる。なお、研磨工程を行った時点で、貫通電極形成工程が終了する。
次に、ベース基板用ウエハ４０の上面に導電性材料をパターニングして、図１７及び図１８に示すように、接合膜３５を形成する接合膜形成工程を行う（Ｓ３６）と共に、各一対の貫通電極３２、３３にそれぞれ電気的に接続された引き回し電極３６、３７を複数形成する引き回し電極形成工程を行う（Ｓ３７）。なお、図１７及び図１８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、貫通電極３２、３３は、上述したように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。
ところで、図９では、接合膜形成工程（Ｓ３６）の後に、引き回し電極形成工程（Ｓ３７）を行う工程順序としているが、これとは逆に、引き回し電極形成工程（Ｓ３７）の後に、接合膜形成工程（Ｓ３６）を行っても構わないし、両工程を同時に行っても構わない。いずれの工程順序であっても、同一の作用効果を奏することができる。よって、必要に応じて適宜、工程順序を変更して構わない。
次に、作製した複数の圧電振動片４を、それぞれ引き回し電極３６、３７を介してベース基板用ウエハ４０の上面に接合するマウント工程を行う（Ｓ４０）。まず、一対の引き回し電極３６、３７上にそれぞれ金等のバンプＰを形成する。そして、圧電振動片４の基部１２をバンプＰ上に載置した後、バンプＰを所定温度に加熱しながら圧電振動片４をバンプＰに押し付ける。これにより、圧電振動片４は、バンプＰに機械的に支持されると共に、マウント電極１６、１７と引き回し電極３６、３７とが電気的に接続された状態となる。よって、この時点で圧電振動片４の一対の励振電極１５は、一対の貫通電極３２、３３に対してそれぞれ導通した状態となる。
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。
圧電振動片４のマウントが終了した後、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を行う（Ｓ５０）。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４が、ベース基板用ウエハ４０に形成された凹部３ａと両ウエハ４０、５０とで囲まれるキャビティＣ内に収容された状態となる。
重ね合わせ工程後、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、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（Ｓ６０）。具体的には、接合膜３５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３５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４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とが接合した図１９に示すウエハ体６０を得ることができる。なお、図１９においては、図面を見易くするために、ウエハ体６０を分解した状態を図示しており、ベース基板用ウエハ４０から接合膜３５の図示を省略している。また、図１９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。
ところで、陽極接合を行う際、ベース基板用ウエハ４０に形成されたスルーホール３０、３１は、貫通電極３２、３３によって完全に塞がれているので、キャビティＣ内の気密がスルーホール３０、３１を通じて損なわれることがない。特に、焼成によって筒体６と芯材部７とが一定的に固定されていると共に、これらがスルーホール３０、３１に対して強固に固着されているので、キャビティＣ内の気密を確実に維持することができる。
そして、上述した陽極接合が終了した後、ベース基板用ウエハ４０の下面に導電性材料をパターニングして、一対の貫通電極３２、３３にそれぞれ電気的に接続された一対の外部電極３８、３９を複数形成する外部電極形成工程を行う（Ｓ７０）。この工程により、外部電極３８、３９を利用してキャビティＣ内に封止された圧電振動片４を作動させることができる。
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。
次に、ウエハ体６０の状態で、キャビティＣ内に封止された個々の圧電振動片４の周波数を微調整して所定の範囲内に収める微調工程を行う（Ｓ８０）。具体的に説明すると、ベース基板用ウエハ４０の下面に形成された一対の外部電極３８、３９に電圧を印加して圧電振動片４を振動させる。そして、周波数を計測しながらリッド基板用ウエハ５０を通して外部からレーザ光を照射し、重り金属膜２１の微調膜２１ｂを蒸発させる。これにより、一対の振動腕部１０、１１の先端側の重量が変化するので、圧電振動片４の周波数を、公称周波数の所定範囲内に収まるように微調整することができる。
周波数の微調が終了後、接合されたウエハ体６０を図１９に示す切断線Ｍに沿って切断して小片化する切断工程を行う（Ｓ９０）。その結果、互いに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Ｃ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。
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。
その後、内部の電気特性検査を行う（Ｓ１００）。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）等を測定してチェックする。また、絶縁抵抗特性等を併せてチェックする。そして、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。これをもって圧電振動子１の製造が終了する。
特に、本実施形態の圧電振動子１は、ベース基板２に対してほぼ面一な状態で貫通電極３２、３３を形成できるので、貫通電極３２、３３を、引き回し電極３６、３７及び外部電極３８、３９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４と外部電極３８、３９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性能化を図ることができる。しかも、導電性の芯材部７を利用して貫通電極３２、３３を構成しているので、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Ｃ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。特に、本実施形態の筒体６は、焼成前に予め仮焼成されているので、その後の焼成時の段階で変形や体積減少等が生じ難い。そのため、高品質な貫通電極３２、３３を形成することができ、キャビティＣ内の気密をより確実にすることができる。よって、圧電振動子１の高品質化を図りやすい。
また、本実施形態の製造方法によれば、上記圧電振動子１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。更に、研磨工程の際、単に土台部８を除去するだけで良いので、ベース基板用ウエハ４０の両面を研磨する場合に比べて研磨工程を短時間で実施することができる。
なお、本実施形態では、筒体６を外形が円筒状になるように構成したが、この形状に限定されるものではなく、例えば、外径が一端から他端に向けて漸次縮径する円錐状に形成しても構わない。この場合であっても、同様の作用効果を奏することができる。但し、この場合には、スルーホール３０、３１の形状を、ストレート形状ではなく断面テーパ状にする必要ある。つまり、筒体６の形状は、芯材部７を挿入可能な筒状に形成されていれば制限がなく、スルーホール３０、３１の形状に合わせて、外形を適宜変更して構わない。
また、筒体６の中心孔６ａ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。この場合には、芯材部７の形状を上述した円柱状ではなく、角柱にすれば良い。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。
また、本実施形態に示したように、ベース基板２（ベース基板用ウエハ４０）として、筒体６の熱膨張係数と略等しいものを用いること、若しくは筒体６と同じガラス材料を用いることが好ましい。具体的には、ベース基板２（ベース基板用ウエハ４０）にソータ石灰ガラスを用いて、筒体６に低融点ガラスを用いること、若しくは両者ともソーダ石灰ガラスを用いること等が好ましい。更に、この場合には、芯材部７として、熱膨張係数がベース基板２（ベース基板用ウエハ４０）及び筒体６と略等しいものを用いることが好ましい。
この場合には、焼成を行う際に、ベース基板用ウエハ４０、筒体６及び芯材部７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４０や筒体６に過度に圧力が作用してクラック等が発生する恐れや、筒体６とスルーホール３０、３１との間及び筒体６と芯材部７との間に隙間が開いてしまう恐れがない。そのため、より高品質な貫通電極３２、３３を形成することができ、その結果、圧電振動子１の更なる高品質化を図ることができる。
また、ベース基板２（ベース基板用ウエハ４０）を筒体６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部７の材料として用いることが好ましい。
（第２実施形態）
以下、本発明に係る圧電振動子の製造方法及びこの製造方法で製造される圧電振動子の第２実施形態を、図２０から図４０を参照して説明する。
図２０から図２３に示すように、本実施形態の圧電振動子１０１は、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２３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。
図２４から図２６に示すように、圧電振動片１０４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。
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は、一対の振動腕部１１０、１１１を互いに接近又は離間する方向に所定の共振周波数で振動させる電極であり、一対の振動腕部１１０、１１１の外表面に、それぞれ電気的に切り離された状態でパターニングされて形成されている。具体的には、第１の励振電極１１３が、一方の振動腕部１１０の溝部１１８上と他方の振動腕部１１１の両側面上とに主に形成され、第２の励振電極１１４が、一方の振動腕部１１０の両側面上と他方の振動腕部１１１の溝部１１８上とに主に形成されている。
また、第１の励振電極１１３及び第２の励振電極１１４は、基部１１２の両主面上において、それぞれ引き出し電極１１９、１２０を介してマウント電極１１６、１１７に電気的に接続されている。そして圧電振動片１０４は、このマウント電極１１６、１１７を介して電圧が印加されるようになっている。
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。
また、一対の振動腕部１１０、１１１の先端には、自身の振動状態を所定の周波数の範囲内で振動するように調整（周波数調整）を行うための重り金属膜１２１が被膜されている。なお、この重り金属膜１２１は、周波数を粗く調整する際に使用される粗調膜１２１ａと、微小に調整する際に使用される微調膜１２１ｂとに分かれている。これら粗調膜１２１ａ及び微調膜１２１ｂを利用して周波数調整を行うことで、一対の振動腕部１１０、１１１の周波数をデバイスの公称周波数の範囲内に収めることができる。
このように構成された圧電振動片１０４は、図２２及び図２３に示すように、金等のバンプＰを利用して、ベース基板１０２の上面にバンプ接合されている。より具体的には、ベース基板１０２の上面にパターニングされた後述する引き回し電極１３６、１３７上に形成された２つのバンプＰ上に、一対のマウント電極１１６、１１７がそれぞれ接触した状態でバンプ接合されている。これにより、圧電振動片１０４は、ベース基板１０２の上面から浮いた状態で支持されると共に、マウント電極１１６、１１７と引き回し電極１３６、１３７とがそれぞれ電気的に接続された状態となっている。
上記リッド基板１０３は、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、図２０、図２２及び図２３に示すように、板状に形成されている。そして、ベース基板１０２が接合される接合面側には、圧電振動片１０４が収まる矩形状の凹部１０３ａが形成されている。
この凹部１０３ａは、両基板１０２、１０３が重ね合わされたときに、圧電振動片１０４を収容するキャビティＣとなるキャビティ用の凹部である。そして、リッド基板１０３は、この凹部１０３ａをベース基板１０２側に対向させた状態でベース基板１０２に対して陽極接合されている。
上記ベース基板１０２は、リッド基板１０３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な絶縁基板であり、図２０から図２３に示すように、リッド基板１０３に対して重ね合わせ可能な大きさで板状に形成されている。
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側に対応した位置に一方のスルーホール１３０が形成され、振動腕部１１０、１１１の先端側に対応した位置に他方のスルーホール１３１が形成されている。また、本実施形態では、ベース基板１０２の下面から上面に向かって漸次径が縮径した断面テーパ状のスルーホールを例に挙げて説明するが、この場合に限られず、ベース基板１０２を真っ直ぐに貫通するスルーホールでも構わない。いずれにしても、ベース基板１０２を貫通していれば良い。
そして、これら一対のスルーホール１３０、１３１には、スルーホール１３０、１３１を埋めるように形成された一対の貫通電極１３２、１３３が形成されている。これら貫通電極１３２、１３３は、図２２に示すように、焼成によってスルーホール１３０、１３１に対して一体的に固定された筒体１０６及び芯材部１０７によって形成されたものであり、スルーホール１３０、１３１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、後述する外部電極１３８、１３９と引き回し電極１３６、１３７とを導通させる役割を担っている。
図２７に示すように、上記筒体１０６は、ペースト状のガラスフリット（連結材）１０６ａが焼成されたものである。筒体１０６は、両端が平坦で且つベース基板１０２と略同じ厚みの円筒状に形成されている。そして、筒体１０６の中心には、芯材部１０７が筒体１０６を貫通するように配されている。また、本実施形態ではスルーホール１３０、１３１の形状に合わせて、筒体１０６の外形が円錐状（断面テーパ状）となるように形成されている。そして、この筒体１０６は、図２２に示すように、スルーホール１３０、１３１内に埋め込まれた状態で焼成されており、スルーホール１３０、１３１に対して強固に固着されている。
上記芯材部１０７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１０６と同様に両端が平坦で且つベース基板１０２の厚みと略同じ厚さとなるように形成されている。なお、図２２に示すように、貫通電極１３２、１３３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１０７は、ベース基板１０２の厚みと略同じ厚さとなるように形成されているが、製造過程では、芯材部１０７の長さは、製造過程の当初のベース基板１０２の厚さよりも０．０２ｍｍだけ短い長さのものを採用している（後に製造方法の説明で詳述する。）。そして、この芯材部１０７は、筒体１０６の中心孔１０６ｃに位置しており、筒体１０６の焼成によって筒体１０６に対して強固に固着されている。
なお、貫通電極１３２、１３３は、導電性の芯材部１０７を通して電気導通性が確保されている。
ベース基板１０２の上面側（リッド基板１０３が接合される接合面側）には、図２０から図２３に示すように、導電性材料（例えば、アルミニウム）により、陽極接合用の接合膜１３５と、一対の引き回し電極１３６、１３７とがパターニングされている。このうち接合膜１３５は、リッド基板１０３に形成された凹部１０３ａの周囲を囲むようにベース基板１０２の周縁に沿って形成されている。
また、一対の引き回し電極１３６、１３７は、一対の貫通電極１３２、１３３のうち、一方の貫通電極１３２と圧電振動片１０４の一方のマウント電極１１６とを電気的に接続すると共に、他方の貫通電極１３３と圧電振動片１０４の他方のマウント電極１１７とを電気的に接続するようにパターニングされている。
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に沿ってこの振動腕部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Ｐが形成されており、バンプＰ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。
また、ベース基板１０２の下面には、図２０、図２２及び図２３に示すように、一対の貫通電極１３２、１３３に対してそれぞれ電気的に接続される外部電極１３８、１３９が形成されている。つまり、一方の外部電極１３８は、一方の貫通電極１３２及び一方の引き回し電極１３６を介して圧電振動片１０４の第１の励振電極１１３に電気的に接続されている。また、他方の外部電極１３９は、他方の貫通電極１３３及び他方の引き回し電極１３７を介して、圧電振動片１０４の第２の励振電極１１４に電気的に接続されている。
このように構成された圧電振動子１０１を作動させる場合には、ベース基板１０２に形成された外部電極１３８、１３９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１０４の第１の励振電極１１３及び第２の励振電極１１４からなる励振電極１１５に電流を流すことができ、一対の振動腕部１１０、１１１を接近・離間させる方向に所定の周波数で振動させることができる。そして、この一対の振動腕部１１０、１１１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。
次に、上述した圧電振動子１０１を、図２８に示すフローチャートを参照しながら、ベース基板用ウエハ１４０とリッド基板用ウエハ１５０とを利用して一度に複数製造する製造方法について以下に説明する。
始めに、圧電振動片作製工程を行って図２４から図２６に示す圧電振動片１０４を作製する（Ｓ１１０）。具体的には、まず、水晶のランバート原石を所定の角度でスライスして一定の厚みのウエハとする。続いて、このウエハをラッピングして粗加工した後、加工変質層をエッチングで取り除き、その後ポリッシュ等の鏡面研磨加工を行って、所定の厚みのウエハとする。続いて、ウエハに洗浄等の適切な処理を施した後、ウエハをフォトリソ技術によって圧電振動片１０４の外形形状でパターニングすると共に、金属膜の成膜及びパターニングを行って、励振電極１１５、引き出し電極１１９、１２０、マウント電極１１６、１１７、重り金属膜１２１を形成する。これにより、複数の圧電振動片１０４を作製することができる。
また、圧電振動片１０４を作製した後、共振周波数の粗調を行っておく。これは、重り金属膜１２１の粗調膜１２１ａにレーザ光を照射して一部を蒸発させ、重量を変化させることで行う。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。これについては、後に説明する。
次に、後にリッド基板１０３となるリッド基板用ウエハ１５０を、陽極接合を行う直前の状態まで作製する第１のウエハ作製工程を行う（Ｓ１２０）。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、図２９に示すように、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１５０を形成する（Ｓ１２１）。次いで、リッド基板用ウエハ１５０の接合面に、エッチング等により行列方向にキャビティ用の凹部１０３ａを複数形成する凹部形成工程を行う（Ｓ１２２）。この時点で、第１のウエハ作製工程が終了する。
次に、上記工程と同時或いは前後のタイミングで、後にベース基板１０２となるベース基板用ウエハ１４０を、陽極接合を行う直前の状態まで作製する第２のウエハ作製工程を行う（Ｓ１３０）。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１４０を形成する（Ｓ１３１）。次いで、ベース基板用ウエハ１４０に一対の貫通電極１３２、１３３を複数形成する貫通電極形成工程を行う（Ｓ１３０Ａ）。ここで、この貫通電極形成工程について、詳細に説明する。
まず、図３０に示すように、ベース基板用ウエハ１４０を貫通する一対のスルーホール１３０、１３１を複数形成する貫通孔形成工程（Ｓ１３２）を行う。なお、図３０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。この工程を行う際、ベース基板用ウエハ１４０の下面側から、例えばサンドブラスト法で行う。これにより、図３１に示すように、ベース基板用ウエハ１４０の下面から上面に向かって漸次径が縮径する断面テーパ状のスルーホール１３０、１３１を形成することができる。また、後に両ウエハ１４０、１５０を重ね合わせたときに、リッド基板用ウエハ１５０に形成された凹部１０３ａ内に収まるように一対のスルーホール１３０、１３１を複数形成する。しかも、一方のスルーホール１３０が圧電振動片１０４の基部１１２側に位置し、他方のスルーホール１３１が振動腕部１１０、１１１の先端側に位置するように形成する。
続いて、これら複数のスルーホール１３０、１３１内に、鋲体１０９の芯材部１０７を配置するとともに、ガラス材料からなるペースト状のガラスフリット１０６ａをスルーホール１３０、１３１内に充填するセット工程を行う（Ｓ１３３）。この際、鋲体１０９として、図３２に示すように、平板状の土台部１０８と、土台部１０８上から土台部１０８の表面に略直交する方向に沿ってベース基板用ウエハ１４０の厚さよりも０．０２ｍｍだけ短い長さで形成されるとともに、先端が平坦に形成された芯材部１０７と、を有する導電性の鋲体１０９を用いる。さらに、図３３に示すように、この鋲体１０９の土台部１０８がベース基板用ウエハ１４０に接触するまで、芯材部１０７を挿入する。
ここで、芯材部１０７の軸方向とスルーホール１３０、１３１の軸方向とが略一致するように鋲体１０９を配置する必要がある。しかしながら、土台部１０８上に芯材部１０７が形成された鋲体１０９を利用するため、土台部１０８をベース基板用ウエハ１４０に接触させるまで押し込むだけの簡単な作業で、芯材部１０７の軸方向とスルーホール１３０、１３１の軸方向とを略一致させることができる。したがって、セット工程時における作業性を向上することができる。
しかも、土台部１０８をベース基板用ウエハ１４０の表面に接触させることで、ペースト状のガラスフリットを確実にスルーホール１３０、１３１内に充填させることができる。
更に、土台部１０８は、平板状に形成されているため、セット工程後、後に行う焼成工程までの間に、ベース基板用ウエハ１４０を机上等の平面上に載置したとしても、がたつき等がなく、安定する。この点においても、作業性の向上を図ることができる。
また、ガラスフリット１０６ａをスルーホール１３０、１３１内に充填する際には、スルーホール１３０、１３１内に確実にガラスフリット１０６ａが充填されるように多めに塗布する。したがって、ベース基板用ウエハ１４０の表面にもガラスフリット１０６ａが塗布されている。この状態でガラスフリット１０６ａを焼成すると、後の研磨工程に要する時間が多くなるため、焼成前に余分なガラスフリット１０６ａを除去するガラスフリット除去工程を行う（Ｓ１３４）。図３４に示すように、このガラスフリット除去工程では、例えば樹脂製のスキージ１４５を用い、スキージ１４５の先端１４５ａをベース基板用ウエハ１４０の表面に当接させつつ、その表面に沿って移動させることによりガラスフリット１０６ａを除去する。このようにすることで、図３５に示すように、簡易な作業で確実に余分なガラスフリット１０６ａを除去することができる。そして、本実施形態では鋲体１０９の芯材部１０７の長さをベース基板用ウエハ１４０の厚さよりも０．０２ｍｍ短くしたため、スキージ１４５がスルーホール１３０、１３１の上部を通過する際に、スキージ１４５の先端１４５ａと芯材部１０７の先端とが接触することがなく、芯材部１０７が傾いてしまうことを抑制することができる。
続いて、埋め込んだ充填材を所定の温度で焼成する焼成工程を行う（Ｓ１３５）。これにより、スルーホール１３０、１３１と、スルーホール１３０、１３１内に埋め込まれたガラスフリット１０６ａと、ガラスフリット１０６ａ内に配置された鋲体１０９と、が互いに固着し合う。この焼成を行う際に、土台部１０８ごと焼成するため、芯材部１０７の軸方向とスルーホール１３０、１３１の軸方向とを略一致させた状態にしたまま、両者を一体的に固定することができる。ガラスフリット１０６ａが焼成されると筒体１０６として固化する。続いて、図３６に示すように、焼成後に鋲体１０９の土台部１０８を研磨して除去する研磨工程を行う（Ｓ１３６）。これにより、筒体１０６及び芯材部１０７を位置決めさせる役割を果たしていた土台部１０８を除去することができ、芯材部１０７のみを筒体１０６の内部に取り残すことができる。
また、同時にベース基板用ウエハ１４０の裏面（鋲体１０９の土台部１０８が配置された面と反対側の面）を研磨して平坦面になるようにする。そして、芯材部１０７の先端が露出するまで研磨する。その結果、図３７に示すように、筒体１０６と芯材部１０７とが一体的に固定された一対の貫通電極１３２、１３３を複数得ることができる。
なお、貫通電極１３２、１３３を形成するにあたって、従来のものとは異なり、導電部にペーストを使用せずに、ガラス材料からなる筒体１０６と、導電性の芯材部１０７とで貫通電極１３２、１３３を形成している。仮に導電部にペーストを利用した場合には、焼成時にペースト内に含まれる有機物が蒸発してしまうため、ペーストの体積が焼成前に比べて顕著に減少してしまう。そのため、仮にペーストだけをスルーホール１３０、１３１内に埋め込んだ場合には、焼成後にペーストの表面に大きな凹みが生じてしまう。しかしながら、本実施形態では導電部に金属製の芯材部１０７を用いたため、導電部の体積減少を無くすことができる。
上述したように、ベース基板用ウエハ１４０の表面と、筒体１０６および芯材部１０７の両端とは、略面一な状態となる。つまり、ベース基板用ウエハ１４０の表面と貫通電極１３２、１３３の表面とを、略面一な状態とすることができる。なお、研磨工程を行った時点で、貫通電極形成工程が終了する。
次に、ベース基板用ウエハ１４０の上面に導電性材料をパターニングして、図３８、図３９に示すように、接合膜１３５を形成する接合膜形成工程を行う（Ｓ１３７）と共に、各一対の貫通電極１３２、１３３にそれぞれ電気的に接続された引き回し電極１３６、１３７を複数形成する引き回し電極形成工程を行う（Ｓ１３８）。なお、図３８、図３９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、貫通電極１３２、１３３は、上述したようにベース基板用ウエハ１４０の上面に対して略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。
ところで、図２８では、接合膜形成工程（Ｓ１３７）の後に、引き回し電極形成工程（Ｓ１３８）を行う工程順序としているが、これとは逆に、引き回し電極形成工程（Ｓ１３８）の後に、接合膜形成工程（Ｓ１３７）を行っても構わないし、両工程を同時に行っても構わない。いずれの工程順序であっても、同一の作用効果を奏することができる。よって、必要に応じて適宜、工程順序を変更して構わない。
次に、作製した複数の圧電振動片１０４を、それぞれ引き回し電極１３６、１３７を介してベース基板用ウエハ１４０の上面に接合するマウント工程を行う（Ｓ１４０）。まず、一対の引き回し電極１３６、１３７上にそれぞれ金等のバンプＰを形成する。そして、圧電振動片１０４の基部１１２をバンプＰ上に載置した後、バンプＰを所定温度に加熱しながら圧電振動片１０４をバンプＰに押し付ける。これにより、圧電振動片１０４は、バンプＰに機械的に支持されると共に、マウント電極１１６、１１７と引き回し電極１３６、１３７とが電気的に接続された状態となる。よって、この時点で圧電振動片１０４の一対の励振電極１１５は、一対の貫通電極１３２、１３３に対してそれぞれ導通した状態となる。
特に、圧電振動片１０４は、バンプ接合されるため、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。
圧電振動片１０４のマウントが終了した後、ベース基板用ウエハ１４０に対してリッド基板用ウエハ１５０を重ね合わせる重ね合わせ工程を行う（Ｓ１５０）。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１４０、１５０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１０４が、ベース基板用ウエハ１４０に形成された凹部１０３ａと両ウエハ１４０、１５０とで囲まれるキャビティＣ内に収容された状態となる。
重ね合わせ工程後、重ね合わせた２枚のウエハ１４０、１５０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を行う（Ｓ１６０）。具体的には、接合膜１３５とリッド基板用ウエハ１５０との間に所定の電圧を印加する。すると、接合膜１３５とリッド基板用ウエハ１５０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１０４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１４０とリッド基板用ウエハ１５０とが接合した図４０に示すウエハ体１６０を得ることができる。なお、図４０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。なお、図４０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。
ところで、陽極接合を行う際、ベース基板用ウエハ１４０に形成されたスルーホール１３０、１３１は、貫通電極１３２、１３３によって完全に塞がれているため、キャビティＣ内の気密がスルーホール１３０、１３１を通じて損なわれることがない。特に、焼成によって筒体１０６と芯材部１０７とが一定的に固定されていると共に、これらがスルーホール１３０、１３１に対して強固に固着されているため、キャビティＣ内の気密を確実に維持することができる。
そして、上述した陽極接合が終了した後、ベース基板用ウエハ１４０の下面に導電性材料をパターニングして、一対の貫通電極１３２、１３３にそれぞれ電気的に接続された一対の外部電極１３８、１３９を複数形成する外部電極形成工程を行う（Ｓ１７０）。この工程により、外部電極１３８、１３９を利用してキャビティＣ内に封止された圧電振動片１０４を作動させることができる。
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が略面一な状態となっているため、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。
次に、ウエハ体１６０の状態で、キャビティＣ内に封止された個々の圧電振動子１０１の周波数を微調整して所定の範囲内に収める微調工程を行う（Ｓ１８０）。具体的に説明すると、ベース基板用ウエハ１４０の下面に形成された一対の外部電極１３８、１３９に電圧を印加して圧電振動片１０４を振動させる。そして、周波数を計測しながらリッド基板用ウエハ１５０を通して外部からレーザ光を照射し、重り金属膜１２１の微調膜１２１ｂを蒸発させる。これにより、一対の振動腕部１１０、１１１の先端側の重量が変化するため、圧電振動片１０４の周波数を、公称周波数の所定範囲内に収まるように微調整することができる。
周波数の微調が終了後、接合されたウエハ体１６０を図４０に示す切断線Ｍに沿って切断して小片化する切断工程を行う（Ｓ１９０）。その結果、互いに陽極接合されたベース基板１０２とリッド基板１０３との間に形成されたキャビティＣ内に圧電振動片１０４が封止された、図２０に示す２層構造式表面実装型の圧電振動子１０１を一度に複数製造することができる。
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ため、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ため好ましい。
その後、内部の電気特性検査を行う（Ｓ２００）。即ち、圧電振動片１０４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）等を測定してチェックする。また、絶縁抵抗特性等を併せてチェックする。そして、最後に圧電振動子１０１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。これをもって圧電振動子１０１の製造が終了する。
特に、本実施形態の圧電振動子１０１は、表面に凹みがなく、ベース基板１０２に対して略面一な状態で貫通電極１３２、１３３を形成できるため、貫通電極１３２、１３３を、引き回し電極１３６、１３７及び外部電極１３８、１３９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１０４と外部電極１３８、１３９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性能化を図ることができる。しかも、導通性の芯材部１０７を利用して貫通電極１３２、１３３を構成しているため、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Ｃ内の気密に関しても確実に維持することができるため、この点においても高品質化を図ることができる。
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ため、低コスト化を図ることができる。
さらに、本実施形態では、ベース基板用ウエハ１４０に貫通電極１３２、１３３を形成する際に、ベース基板用ウエハ１４０の厚さよりも０．０２ｍｍ短い芯材部１０７を有する鋲体１０９を用いたため、ガラスフリット１０６ａを焼成して、スルーホール１３０、１３１とガラスフリット１０６ａと鋲体１０９の芯材部１０７とを一体的に固定するまでの間に、芯材部１０７が何かに接触するなどして傾いてしまうのを抑制することができる。
具体的には、本実施形態では、ガラスフリット充填工程において、ペースト状のガラスフリット１０６ａをスルーホール１３０、１３１に充填すると、スルーホール１３０、１３１内に充填しきれなかったガラスフリット１０６ａがベース基板用ウエハ１４０の表面に漏出するため、焼成前に余分なガラスフリット１０６ａを、スキージ１４５を用いて除去している。ここで、芯材部１０７の長さを上述のように好適に設定することにより、その余分なガラスフリット１０６ａを除去する際に、スキージ１４５の先端１４５ａと芯材部１０７の先端との接触を抑えつつ、ガラスフリット１０６ａを確実に除去することができる。したがって、ガラスフリット除去工程において芯材部１０７が傾いてしまうのを確実に抑制することができる。
このように、芯材部１０７が傾くのを抑制することで、焼成後の研磨工程時においてベース基板用ウエハ１４０へのクラックの発生も抑制することができる。したがって、圧電振動片１０４と外部電極１３８、１３９との安定した導通性を確保することができるとともに、歩留まりを向上させることができる。
なお、本実施形態では、芯材部１０７の形状を円柱状で形成した場合の説明をしたが、角柱にしてもよい。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。
また、本実施形態において、芯材部１０７として、熱膨張係数がベース基板１０２（ベース基板用ウエハ１４０）及び筒体１０６（ガラスフリット１０６ａ）と略等しいものを用いることが好ましい。
この場合には、焼成を行う際に、ベース基板用ウエハ１４０、筒体１０６及び芯材部１０７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１４０や筒体１０６に過度に圧力が作用してクラック等が発生する恐れや、筒体１０６とスルーホール１３０、１３１との間及び筒体１０６と芯材部１０７との間に隙間が開いてしまう恐れがない。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１０１のさらなる高品質化を図ることができる。
また、本実施形態では、芯材部１０７の長さをベース基板用ウエハ１４０の厚さより０．０２ｍｍ短い長さで設定した場合の説明をしたが、長さは自在に設定可能であり、スキージ１４５で余分なガラスフリット１０６ａを除去する際にスキージ１４５と芯材部１０７とが接触しない構成であればよい。
そして、本実施形態では、研磨工程前の芯材部１０７の先端が平坦面で形成された鋲体１０９を用いて説明をしたが、先端は平坦面でなくてもよく、鋲体１０９をスルーホール１３０、１３１に配置したときに芯材部１０７の長さがベース基板用ウエハ１４０の厚さよりも短ければよい。
（第３実施形態）
以下、本発明に係る圧電振動子の製造方法及びこの製造方法で製造される圧電振動子の第３実施形態を、図４１から図６６を参照して説明する。
本実施形態の圧電振動子２０１は、図４１から図４４に示すように、ベース基板２０２とリッド基板２０３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２０４が収納された表面実装型の圧電振動子である。
なお、ベース基板２０２及びリッド基板２０３のそれぞれの厚みは、例えば１５０μｍ〜２００μｍとなっている。また、図４４においては、図面を見易くするために後述する励振電極２１５、引き出し電極２１９、２２０、マウント電極２１６、２１７及び重り金属膜２２１の図示を省略している。
圧電振動片２０４は、図４５から図４７に示すように、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２０４は、平行に配置された一対の振動腕部２１０、２１１と、一対の振動腕部２１０、２１１の基端側を一体的に固定する基部２１２と、一対の振動腕部２１０、２１１の外表面上に形成されて一対の振動腕部２１０、２１１を振動させる第１の励振電極２１３と第２の励振電極２１４とからなる励振電極２１５と、第１の励振電極２１３及び第２の励振電極２１４に電気的に接続されたマウント電極２１６、２１７とを有している。
また、本実施形態の圧電振動片２０４は、一対の振動腕部２１０、２１１の両主面上に、振動腕部２１０、２１１の長手方向に沿ってそれぞれ形成された溝部２１８を備えている。この溝部２１８は、振動腕部２１０、２１１の基端側から略中間付近まで形成されている。
第１の励振電極２１３と第２の励振電極２１４とからなる励振電極２１５は、一対の振動腕部２１０、２１１を互いに接近又は離間する方向に所定の共振周波数で振動させる電極であり、一対の振動腕部２１０、２１１の外表面に、それぞれ電気的に切り離された状態でパターニングされて形成されている。具体的には、図４７に示すように、第１の励振電極２１３が、一方の振動腕部２１０の溝部２１８上と他方の振動腕部２１１の両側面上とに主に形成され、第２の励振電極２１４が、一方の振動腕部２１０の両側面上と他方の振動腕部２１１の溝部２１８上とに主に形成されている。
また、第１の励振電極２１３及び第２の励振電極２１４は、図４５及び図４６に示すように、基部２１２の両主面上において、それぞれ引き出し電極２１９、２２０を介してマウント電極２１６、２１７に電気的に接続されている。そして圧電振動片２０４は、このマウント電極２１６、２１７を介して電圧が印加されるようになっている。
なお、上述した励振電極２１５、マウント電極２１６、２１７及び引き出し電極２１９、２２０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。
また、一対の振動腕部２１０、２１１の先端には、自身の振動状態を所定の周波数の範囲内で振動するように調整（周波数調整）を行うための重り金属膜２２１が被膜されている。なお、この重り金属膜２２１は、周波数を粗く調整する際に使用される粗調膜２２１ａと、微小に調整する際に使用される微調膜２２１ｂとに分かれている。これら粗調膜２２１ａ及び微調膜２２１ｂを利用して周波数調整を行うことで、一対の振動腕部２１０、２１１の周波数をデバイスの公称周波数の範囲内に収めることができる。
このように構成された圧電振動片２０４は、図４３及び図４４に示すように、金等のバンプＰを利用して、ベース基板２０２の上面にバンプ接合されている。詳しく説明すると、ベース基板２０２の上面にパターニングされた後述する引き回し電極２３６、２３７上にそれぞれ２つずつ形成された２組のバンプＰ上に、一対のマウント電極２１６、２１７がそれぞれ接触した状態でバンプ接合されている。これにより、圧電振動片２０４は、ベース基板２０２の上面から浮いた状態で支持されると共に、マウント電極２１６、２１７と引き回し電極２３６、２３７とがそれぞれ電気的に接続された状態となっている。
上記リッド基板２０３は、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、図４１、図４３及び図４４に示すように、板状に形成されている。そして、ベース基板２０２が接合される接合面側には、圧電振動片２０４が収まる矩形状の凹部２０３ａが形成されている。この凹部２０３ａは、両基板２０２、３０３が重ね合わされたときに、圧電振動片２０４を収容するキャビティＣとなるキャビティ用の凹部である。そして、リッド基板２０３は、この凹部２０３ａをベース基板２０２側に対向させた状態でベース基板２０２に対して陽極接合されている。
上記ベース基板２０２は、リッド基板２０３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な絶縁基板であり、図４１から図４４に示すように、リッド基板２０３に対して重ね合わせ可能な大きさで板状に形成されている。
このベース基板２０２には、ベース基板２０２を上下方向に貫通する一対のスルーホール（貫通孔）２３０、２３１が形成されている。一対のスルーホール２３０、２３１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２３０、２３１は、マウントされた圧電振動片２０４の基部２１２側に一方のスルーホール２３０が位置し、振動腕部２１０、２１１の先端側に他方のスルーホール２３１が位置するように形成されている。また、本実施形態では、ベース基板２０２の下面に向かって漸次拡径した断面テーパ状のスルーホールを例に挙げて説明するが、この場合に限られず、ベース基板２０２を真っ直ぐに貫通するストレート形状のスルーホールでも構わない。いずれにしても、ベース基板２０２を貫通していれば良い。
そして、これら一対のスルーホール２３０、２３１の内部には、ベース基板２０２を貫通するように形成された一対の貫通電極２３２、２３３と、スルーホール２３０、２３１の内周壁と、貫通電極２３２、２３３との間を塞ぐように充填されたガラスフリット２０６と、が配置されている。
これら貫通電極２３２、２３３及びガラスフリット２０６は、スルーホール２３０、２３１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共に、後述する外部電極２３８、２３９と引き回し電極２３６、２３７とを導通させる役割を担っている。
なお、本実施形態での貫通電極２３２、２３３は、上述した第１実施形態及び第２実施形態における貫通電極３２、３３、１３２、１３３と異なり、第１実施形態及び第２実施形態における芯材部７、１０７を意味している。更に、第１実施形態及び第２実施形態における貫通電極３２、３３、１３２、１３３、即ちベース基板２０２を貫通するように形成され、キャビティＣ内の気密を維持すると共に、外部電極２３８、２３９に対して電気的に接続された貫通電極は、本実施形態における貫通電極２３２、２３３とガラスフリット（筒体）２０６と、によって構成される。
貫通電極２３２、２３３は、図４３に示すように、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、両端が平坦で且つベース基板２０２の厚みと略同じ厚みとなるように形成されている。貫通電極２３２、２３３は、ガラスフリット２０６の焼成によってガラスフリット２０６に対して強固に固着されている。貫通電極２３２、２３３は、例えばコバール、ジュメット線、Ｆｅ−Ｎｉ等で形成され、その熱膨張係数がガラスフリット２０６と略等しくなっている。
ガラスフリット２０６は、スルーホール２３０、２３１内に埋め込まれた状態で焼成されており、スルーホール２３０、２３１の内周壁に対して強固に固着されている。ガラスフリット２０６の融点は、例えば４３０℃前後となっている。また、ガラスフリット２０６の硬度は、ベース基板２０２及びリッド基板２０３を形成するガラス材料の硬度より低くなっている。更に、ガラスフリット２０６の熱膨張係数は、ベース基板２０２及びリッド基板２０３それぞれの熱膨張係数と略等しくなっている。そして、ガラスフリット２０６は筒状に形成されており、その中心孔に貫通電極２３２、２３３が挿入されている。
ベース基板２０２の上面側（リッド基板２０３が接合される接合面側）には、図４１から図４４に示すように、導電性材料（例えば、アルミニウム）により、陽極接合用の接合膜２３５と、一対の引き回し電極２３６、２３７とがパターニングされている。このうち接合膜２３５は、リッド基板２０３に形成された凹部２０３ａの周囲を囲むようにベース基板２０２の周縁に沿って形成されている。
引き回し電極２３６、２３７は、例えばクロムを下層、金を上層とする二層構造の電極膜であり、その厚みが例えば２０００Åとなっている。また、一対の引き回し電極２３６、２３７は、一対の貫通電極２３２、２３３のうち、一方の貫通電極２３２と圧電振動片２０４の一方のマウント電極２１６とを電気的に接続すると共に、他方の貫通電極２３３と圧電振動片２０４の他方のマウント電極２１７とを電気的に接続するようにパターニングされている。より詳しく説明すると、一方の引き回し電極２３６は、圧電振動片２０４の基部２１２の真下に位置するように一方の貫通電極２３２の真上に形成されている。また、他方の引き回し電極２３７は、一方の引き回し電極２３６に隣接した位置から、振動腕部２１０、２１１に沿ってこの振動腕部２１０、２１１の先端側に引き回しされた後、他方の貫通電極２３３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２３６、２３７上にそれぞれバンプＰが形成されており、バンプＰを利用して圧電振動片２０４がマウントされている。これにより、圧電振動片２０４の一方のマウント電極２１６が、一方の引き回し電極２３６を介して一方の貫通電極２３２に導通し、他方のマウント電極２１７が、他方の引き回し電極２３７を介して他方の貫通電極２３３に導通するようになっている。
また、ベース基板２０２の下面には、図４１、図４３及び図４４に示すように、一対の貫通電極２３２、２３３に対してそれぞれ電気的に接続される外部電極２３８、２３９が形成されている。つまり、一方の外部電極２３８は、一方の貫通電極２３２及び一方の引き回し電極２３６を介して圧電振動片２０４の第１の励振電極２１３に電気的に接続されている。また、他方の外部電極２３９は、他方の貫通電極２３３及び他方の引き回し電極２３７を介して、圧電振動片２０４の第２の励振電極２１４に電気的に接続されている。
このように構成された圧電振動子２０１を動作させる場合には、ベース基板２０２に形成された外部電極２３８、２３９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２０４の第１の励振電極２１３及び第２の励振電極２１４からなる励振電極２１５に電流を流すことができ、一対の振動腕部２１０、２１１を接近・離間させる方向に所定の周波数で振動させることができる。そして、この一対の振動腕部２１０、２１１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。
次に、上述した圧電振動子２０１の製造方法の説明の前に、この製造方法において利用するベース基板用ウエハ２４０、リッド基板用ウエハ２５０、鋲体２０９、固定治具Ａ及び押さえ治具Ｂについて説明する。
ベース基板用ウエハ２４０及びリッド基板用ウエハ２５０は、図４８に示すように、平面視で、円板の周縁部の一部が切り落とされた平板状のウエハである。両ウエハ２４０、２５０とも、例えば、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て形成することができる。
鋲体２０９は、図４９に示すように、平板状の土台部２０８及び土台部２０８の表面上から延在する芯材部２０７を有する導電性のものである。本実施形態では、芯材部２０７は、土台部２０８上からこの土台部２０８の表面に略直交する方向に沿ってベース基板用ウエハ２４０と略同じ厚みだけ延在すると共に、先端が平坦に形成されている。鋲体２０９の土台部２０８は、スルーホール２３０、２３１における上面側の開口端よりも平面視で大きく形成されている。また、鋲体２０９は、例えばコバール、ジュメット線、Ｆｅ−Ｎｉ等で形成され、その熱膨張係数がガラスフリット２０６と略等しくなっている。また、図示の例では、芯材部２０７は円柱状に形成され、土台部２０８は円板状に形成されている。
固定治具Ａは、図５０及び図５１に示すように、ベース基板用ウエハ２４０に芯材部２０７が挿入された状態の鋲体２０９の土台部２０８を、ベース基板用ウエハ２４０との間に挟み込んで鋲体２０９の姿勢を規制するものである。本実施形態では、固定治具Ａは、板状の固定治具本体Ａ１と、固定治具本体Ａ１の表面に対してベース基板用ウエハ２４０を位置決めする位置決め凹部（位置決め部）Ａ２と、固定治具本体Ａ１の表面において、位置決め凹部Ａ２によって位置決めされたベース基板用ウエハ２４０の各スルーホール２３０、２３１と対向する位置に、底面Ａ３２が平坦で、深さが鋲体２０９の土台部２０８の厚みと略等しく、且つ底面Ａ３２側における内周壁の内径が土台部２０８の外径と略等しく形成された複数の鋲用凹部Ａ３と、を備えている。
固定治具本体Ａ１は、平面視でベース基板用ウエハ２４０よりも大きく形成されている。固定治具本体Ａ１には、例えばカーボンを用いてもよい。この場合、固定治具Ａにガラス材料が固着することがなく、焼成後に固定治具Ａからベース基板用ウエハ２４０を確実に剥離させることができる。
位置決め凹部Ａ２は、固定治具本体Ａ１の表面にベース基板用ウエハ２４０の大きさと等しい大きさで、固定治具本体Ａ１の厚み方向に真直に形成された凹部であり、その深さがベース基板用ウエハ２４０の厚さの略半分となっている。位置決め凹部Ａ２の底面には、鋲用凹部Ａ３が形成されている。
鋲用凹部Ａ３は、その開口端部Ａ３１が、鋲用凹部Ａ３の底面Ａ３２側に向かうに従って漸次縮径するテーパ状に形成されている。図示の例では、鋲用凹部Ａ３の開口端の内径が鋲体２０９の土台部２０８の外径より大きく、固定治具本体Ａ１の厚み方向において、前記開口端と底面Ａ３２との中間に位置する部分である中間部の内径が土台部２０８の外径と等しく、前記開口端から前記中間部までの部分である開口端部Ａ３１が前述したテーパ状に形成されている。そして、前記中間部から底面Ａ３２までは内径が等しいストレート形状に形成されている。
押さえ治具Ｂは、図５２に示すように、固定治具Ａとベース基板用ウエハ２４０とを相互に密接させるものである。本実施形態では、押さえ治具Ｂは、互いに重ね合わせられた固定治具Ａ及びベース基板用ウエハ２４０を、それぞれの外側表面で挟持する一対の挟持端部Ｂ１を備えている。図示の例では、更に、押さえ治具Ｂは、一対の挟持端部Ｂ１による固定治具Ａとベース基板用ウエハ２４０との挟持を解除する一対の挟持解除部Ｂ２を備えている。
一対の挟持端部Ｂ１は、互いに近接する方向に図示しない捻りコイルバネ等で付勢されている。一対の挟持端部Ｂ１には、一対の挟持解除部Ｂ２が組みつけられており、この一対の挟持解除部Ｂ２を互いに近接させることで、一対の挟持端部Ｂ１が離間するようになっている。なお、一対の挟持端部Ｂ１及び一対の挟持解除部Ｂ２は、例えばステンレスで形成してもよく、この場合、錆を防止して長期間利用することができる。
次に、上述した圧電振動子２０１を、図５３に示すフローチャートを参照して、ベース基板用ウエハ２４０、リッド基板用ウエハ２５０、鋲体２０９、固定治具Ａ及び押さえ治具Ｂを利用して一度に複数製造する製造方法について以下に説明する。
始めに、圧電振動片作製工程を行って図４５から図４７に示す圧電振動片２０４を作製する（Ｓ２１０）。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。次に、このウエハをラッピングして粗加工した後、加工変質層をエッチングで取り除き、その後ポリッシュ等の鏡面研磨加工を行って、所定の厚みのウエハとする。次に、ウエハに洗浄等の適切な処理を施した後、ウエハをフォトリソ技術によって圧電振動片２０４の外形形状でパターニングすると共に、金属膜の成膜及びパターニングを行って、励振電極２１５、引き出し電極２１９、２２０、マウント電極２１６、２１７、重り金属膜２２１を形成する。これにより、複数の圧電振動片２０４を作製することができる。
また、圧電振動片２０４を作製した後、共振周波数の粗調を行っておく。これは、重り金属膜２２１の粗調膜２２１ａにレーザ光を照射して一部を蒸発させ、重量を変化させることで行う。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。これについては、後に説明する。
次に、後にリッド基板２０３となるリッド基板用ウエハ２５０を、陽極接合を行う直前の状態まで作製する第１のウエハ作製工程を行う（Ｓ２２０）。まず、前述したように、ソーダ石灰ガラスからリッド基板用ウエハ２５０を形成する（Ｓ２２１）。次いで、図５４に示すように、リッド基板用ウエハ２５０の接合面に、エッチング等により行列方向にキャビティ用の凹部２０３ａを複数形成する凹部形成工程を行う（Ｓ２２２）。この時点で、第１のウエハ作製工程が終了する。
次に、上記工程と同時或いは前後のタイミングで、後にベース基板２０２となるベース基板用ウエハ２４０を、陽極接合を行う直前の状態まで作製する第２のウエハ作製工程を行う（Ｓ２３０）。まず、前述したように、ソーダ石灰ガラスからベース基板用ウエハ２４０を形成する（Ｓ２３１）。次いで、ベース基板用ウエハ２４０に一対の貫通電極２３２、２３３を複数形成する貫通電極形成工程を行う（Ｓ２３０Ａ）。ここで、この貫通電極形成工程について、詳細に説明する。
まず、図５５に示すように、ベース基板用ウエハ２４０を貫通する一対のスルーホール２３０、２３１を複数形成する貫通孔形成工程（Ｓ２３２）を行う。なお、図５５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。この工程を行う際、例えばサンドブラスト法やプレス加工等で行う。これにより、図５６に示すように、ベース基板用ウエハ２４０を貫通し、その上面から下面に向かうに従って漸次拡径した断面テーパ状のスルーホール２３０、２３１を形成することができる。また、後に両ウエハ２４０、２５０を重ね合わせたときに、リッド基板用ウエハ２５０に形成された凹部２０３ａ内に収まるように一対のスルーホール２３０、２３１を複数形成する。しかも、一方のスルーホール２３０が圧電振動片２０４の基部２１２側に位置し、他方のスルーホール２３１が振動腕部２１０、２１１の先端側に位置するように形成する。なお、図５６及び以下に示すベース基板用ウエハ２４０の各断面図は、図面の見易さのために模式的に示しており、スルーホール２３０とベース基板用ウエハ２４０の周面との距離、及び隣接するスルーホール２３０間の距離は、図示の例に限られるものではない。
次に、土台部２０８がベース基板用ウエハ２４０と接触するまで鋲体２０９の芯材部２０７を挿入すると共に、芯材部２０７とスルーホール２３０、２３１との間に連結材であるガラスフリット２０６を配置するセット工程を行う（Ｓ２３０Ｂ）。このセット工程について詳しく説明すると、まず、図５７に示すように、これら複数のスルーホール２３０、２３１それぞれの内部に、鋲体２０９の芯材部２０７をベース基板用ウエハ２４０の一方側から挿入する芯材部挿入工程を行う（Ｓ２３３）。本実施形態では、鋲体２０９の芯材部２０７をベース基板用ウエハ２４０の上面側から挿入する。この工程は、例えば、ベース基板用ウエハ２４０の上面に必要数以上の鋲体２０９を無造作に載置すると共にベース基板用ウエハ２４０の下面にマグネットシートを配置し、ベース基板用ウエハ２４０を振動させることで行う（振り込みする）。
この際、芯材部２０７が土台部２０８の表面上から延在していると共に、土台部２０８がスルーホール２３０、２３１の上面側の開口端よりも大きく形成されているので、前述したような振り込み作業を行うことで、芯材部２０７がスルーホール２３０、２３１内に挿入されたときに土台部２０８の表面がベース基板用ウエハ２４０の上面に接触し、鋲体２０９がスルーホール２３０、２３１に引っ掛かった状態になる。鋲体２０９を利用することで、このような簡単な作業で芯材部２０７をスルーホール２３０、２３１内に配置することができ、作業性を向上することができる。
次に、図５８に示すように、固定治具Ａをベース基板用ウエハ２４０の上面側に配置する固定治具配置工程を行う（Ｓ２３４）。この際、ベース基板用ウエハ２４０を位置決め凹部Ａ２内に配置し、ベース基板用ウエハ２４０が固定治具Ａに対して位置決めされるように、固定治具Ａを配置する。
特に、固定治具Ａには位置決め凹部Ａ２が形成されているので、位置決め凹部Ａ２内にベース基板用ウエハ２４０を配置するだけで、固定治具Ａに対してベース基板用ウエハ２４０の位置決めを容易に行うことができる。
しかも、鋲用凹部Ａ３は、位置決め凹部Ａ２によって位置決めされたベース基板用ウエハ２４０の各スルーホール２３０、２３１に対向する位置に形成されているので、鋲用凹部Ａ３に鋲体２０９の土台部２０８を配置した状態で固定治具Ａに対してベース基板用ウエハ２４０を位置決めすることで、鋲体２０９の芯材部２０７を各スルーホール２３０、２３１内に容易に配置することができる。
また、固定治具Ａとして、鋲用凹部Ａ３の開口端部Ａ３１が、この鋲用凹部Ａ３の底面Ａ３２側に向かうに従って漸次縮径するテーパ状に形成されているものを用いるので、鋲体２０９の土台部２０８を鋲用凹部Ａ３に円滑に挿入させることができる。そのため、土台部２０８を鋲用凹部Ａ３に挿入させる際に土台部２０８が傾くことがないので、鋲体２０９の姿勢をより安定して規制することができる。
更に、鋲用凹部Ａ３は、底面Ａ３２側における内周壁の内径が土台部２０８の外径と略等しく形成されているので、鋲用凹部Ａ３に鋲体２０９の土台部２０８を配置することで、鋲用凹部Ａ３の底面Ａ３２側における内周壁によって鋲体２０９の土台部２０８の周面を保持することができる。これにより、仮に鋲体２０９に対して外力が加わってしまった場合であっても、鋲体２０９の姿勢が変化するのを抑制することができる。
次に、ベース基板用ウエハ２４０及び固定治具Ａをベース基板用ウエハ２４０の上面側に配置した状態で上下反転させた後、図５９に示すように、スルーホール２３０、２３１の内周壁と鋲体２０９との間を塞ぐようにガラスフリット２０６を充填するフリット充填工程を行う（Ｓ２３５）。この工程は、例えば、ガラスフリット２０６としてペースト状のガラスフリット２０６を用い、このガラスフリット２０６を図示しないスキージでスルーホール２３０、２３１内に埋め込むことで行う。なお、ガラスフリット２０６は、ペースト状でなくても良く、例えば粉状であっても良い。
次に、図６０及び図６１に示すように、押さえ治具Ｂによって、ベース基板用ウエハ２４０と固定治具Ａとの間に鋲体２０９の土台部２０８を挟み込ませる挟み込み工程を行う（Ｓ２３６）。この際、ベース基板用ウエハ２４０の周縁部に押さえ治具Ｂを配置する。図示の例では、押さえ治具Ｂを、ベース基板用ウエハ２４０の中央部を中心として９０度毎に１個、ベース基板用ウエハ２４０の周縁部が切り落とされている部分を除いて合計３個配設している。なお、図６０では、図面を見易くするため、ベース基板用ウエハ２４０に形成されたスルーホール２３０、２３１の図示を省略している。また、図６１は、図面を見易くするため模式的に示しており、ベース基板用ウエハ２４０及び固定治具Ａと、押さえ治具Ｂと、の大きさの関係は、図示の例に限られるものではない。
押さえ治具Ｂを配置する際、まず、一対の挟持解除部Ｂ２を近接させて、一対の挟持端部Ｂ１を、互いに重ね合わせられたベース基板用ウエハ２４０及び固定治具Ａの厚みより広く離間させる。その後、一対の挟持端部Ｂ１の間に前述したベース基板用ウエハ２４０及び固定治具Ａを配置し、一対の挟持解除部Ｂ２を離間させることで、一対の挟持端部Ｂ１によって固定治具Ａとベース基板用ウエハ２４０とを密接させるように挟持することができる。
これにより、鋲用凹部Ａ３に鋲体２０９の土台部２０８を配置した状態で固定治具Ａとベース基板用ウエハ２４０とを相互に密接させることができる。
特に、鋲用凹部Ａ３は、底面Ａ３２が平坦で、深さが鋲体２０９の土台部２０８の厚みと略等しいので、鋲用凹部Ａ３に鋲体２０９の土台部２０８を配置した状態で固定治具Ａとベース基板用ウエハ２４０とを相互に密接させることで、鋲体２０９の土台部２０８の表面をベース基板用ウエハ２４０に容易に当接させることができる。
更に、鋲体２０９の芯材部２０７は、鋲体２０９の土台部２０８の表面上から表面に略直交する方向に延在しているので、鋲体２０９の土台部２０８の表面をベース基板用ウエハ２４０に当接させることで鋲体２０９の芯材部２０７の軸線とスルーホール２３０、２３１の軸線とが互いに平行になるように鋲体２０９の姿勢を規制することができる。
ところで、図５３では、フリット充填工程（Ｓ２３５）の後に、挟み込み工程（Ｓ２３６）を行う工程順序としているが、これとは逆に、挟み込み工程（Ｓ２３６）の後に、フリット充填工程（Ｓ２３５）を行っても構わない。いずれの工程順序であっても、同一の作用効果を奏することができる。よって、必要に応じて適宜、工程順序を変更して構わない。
以上でセット工程が終了する。
次に、図６２に示すように、ガラスフリット２０６を加熱して焼成する焼成工程を行う（Ｓ２３７）。これにより、スルーホール２３０、２３１と鋲体２０９とガラスフリット２０６とを一体的に固定させることができる。
特に、固定治具Ａとベース基板用ウエハ２４０とを相互に密接させる押さえ治具Ｂによってベース基板用ウエハ２４０と固定治具Ａとの間に鋲体２０９の土台部２０８を挟み込ませた状態で焼成しているので、ベース基板用ウエハ２４０の変形等に関わらず、ベース基板用ウエハ２４０と固定治具Ａとの間に確実に鋲体２０９の土台部２０８を挟み込んだ状態を確保することができる。また、押さえ治具Ｂがベース基板用ウエハ２４０の周縁部に配置されているので、ベース基板用ウエハ２４０の周縁部が反ろうとする場合であっても、挟み込んだ状態を維持することができる。
このため、鋲体２０９の土台部２０８の表面がベース基板用ウエハ２４０に当接された状態で焼成され、土台部２０８がベース基板用ウエハ２４０に傾くことなく固定される。
また、鋲体２０９の芯材部２０７の軸線とスルーホール２３０、２３１の軸線とが互いに平行になった状態で焼成され、芯材部２０７の軸線がスルーホール２３０、２３１の軸線に対して傾くことなく固定される。従って、スルーホール２３０、２３１内の空間が芯材部２０７によって不均一に区画されることがない。つまり、芯材部２０７の外周面とスルーホール２３０、２３１の内周面との間に筒状空間が形成され、スルーホール２３０、２３１内に局所的に広い空間が画成されることがない。よって、広い空間にガラスフリット２０６が充填されることがないので、焼成することでガラスフリット２０６の表面に凹部が形成されることや、ガラスフリット２０６の内部に中空部が形成されるのを確実に抑制することができる。
なお、ペースト状のガラスフリット２０６の内部には、そのガラスフリット２０６の体積に応じた量の気泡が含まれている。この気泡は微量であるものの、広い空間に充填されたガラスフリット２０６を焼成した場合には、そのガラスフリット２０６内部の気泡が蒸発してガラスフリット２０６の体積が減少し、硬化したガラスフリット２０６の表面に微小な凹部が形成され易く、或いは焼成してもこの気泡が内部に残って、硬化したガラスフリット２０６内に部分的に微小な中空部が形成され易い。
焼成工程の後、押さえ治具Ｂによる挟持を一対の挟持解除部Ｂ２を近接させて解除してベース基板用ウエハ２４０から押さえ治具Ｂを取り外し、その後、図６３に示すように、鋲体２０９の土台部２０８を研磨して除去すると共に、ベース基板用ウエハ２４０の両面を所定の厚み研磨する研磨工程を行う（Ｓ２３８）。本実施形態の研磨工程では、ベース基板用ウエハ２４０の上面側において土台部２０８を除去する第１研磨工程と、ベース基板用ウエハ２４０の下面側においてスルーホール２３０、２３１にガラスフリット２０６を充填する際に芯材部２０７の表面に付着したガラスフリット２０６を除去する第２研磨工程を行う。この結果、芯材部２０７は、貫通電極２３２、２３３として作用する。この貫通電極２３２、２３３は、導電性の芯材部２０７により形成されており、安定した導通性を確保することができる。
なお、芯材部２０７の表面にガラスフリット２０６が付着していなければ、第２研磨工程を行わなくてもよい。
以上で貫通電極形成工程が終了する。
次に、ベース基板用ウエハ２４０の上面に導電性材料をパターニングして、図６４及び図６５に示すように、接合膜２３５を形成する接合膜形成工程を行う（Ｓ２３９）と共に、各一対の貫通電極２３２、２３３にそれぞれ電気的に接続された引き回し電極２３６、２３７を複数形成する引き回し電極形成工程を行う（Ｓ２４０）。なお、図６４及び図６５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。
この時点で第２のウエハ作製工程が終了する。
ところで、図５３では、接合膜形成工程（Ｓ２３９）の後に、引き回し電極形成工程（Ｓ２４０）を行う工程順序としているが、これとは逆に、引き回し電極形成工程（Ｓ２４０）の後に、接合膜形成工程（Ｓ２３９）を行っても構わないし、両工程を同時に行っても構わない。いずれの工程順序であっても、同一の作用効果を奏することができる。よって、必要に応じて適宜、工程順序を変更して構わない。
次に、作製した複数の圧電振動片２０４を、それぞれ引き回し電極２３６、２３７を介してベース基板用ウエハ２４０の上面に接合するマウント工程を行う（Ｓ２５０）。まず、一対の引き回し電極２３６、２３７上にそれぞれ金等のバンプＰを形成する。そして、圧電振動片２０４の基部２１２をバンプＰ上に載置した後、バンプＰを所定温度（例えば３００℃）に加熱しながら圧電振動片２０４をバンプＰに押し付ける。これにより、圧電振動片２０４は、バンプＰに機械的に支持されると共に、マウント電極２１６、２１７と引き回し電極２３６、２３７とが電気的に接続された状態となる。よって、この時点で圧電振動片２０４の一対の励振電極２１５は、一対の貫通電極２３２、２３３に対してそれぞれ導通した状態となる。
特に、圧電振動片２０４は、バンプ接合されるので、ベース基板用ウエハ２４０の上面から浮いた状態で支持される。また、ガラスフリット２０６の融点は、マウント工程の際に加熱される所定温度より高くなっているので、両者が融解することがなく、スルーホール２３０、２３１は確実に塞がれた状態を維持することができる。
圧電振動片２０４のマウントが終了した後、ベース基板用ウエハ２４０に対してリッド基板用ウエハ２５０を重ね合わせる重ね合わせ工程を行う（Ｓ２６０）。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２４０、２５０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２０４が、ベース基板用ウエハ２４０に形成された凹部２０３ａと両ウエハ２４０、２５０とで囲まれるキャビティＣ内に収容された状態となる。
重ね合わせ工程後、重ね合わせた２枚のウエハ２４０、２５０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を行う（Ｓ２７０）。具体的には、接合膜２３５とリッド基板用ウエハ２５０との間に所定の電圧を印加する。すると、接合膜２３５とリッド基板用ウエハ２５０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２０４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２４０とリッド基板用ウエハ２５０とが接合した図６６に示すウエハ体２６０を得ることができる。なお、図６６においては、図面を見易くするために、ウエハ体２６０を分解した状態を図示しており、ベース基板用ウエハ２４０から接合膜２３５の図示を省略している。なお、図６６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。
ところで、陽極接合を行う際、ベース基板用ウエハ２４０に形成されたスルーホール２３０、２３１は、貫通電極２３２、２３３及びガラスフリット２０６によって完全に塞がれているので、キャビティＣ内の気密がスルーホール２３０、２３１を通じて損なわれることがない。特に、焼成によって貫通電極２３２、２３３及びガラスフリット２０６が一定的に固定されていると共に、これらがスルーホール２３０、２３１に対して強固に固着されているので、キャビティＣ内の気密を確実に維持することができる。
そして、上述した陽極接合が終了した後、ベース基板用ウエハ２４０の下面に導電性材料をパターニングして、一対の貫通電極２３２、２３３にそれぞれ電気的に接続された一対の外部電極２３８、２３９を複数形成する外部電極形成工程を行う（Ｓ２８０）。この工程により、外部電極２３８、２３９を利用してキャビティＣ内に封止された圧電振動片２０４を動作させることができる。
次に、ウエハ体２６０の状態で、キャビティＣ内に封止された個々の圧電振動片２０４の周波数を微調整して所定の範囲内に収める微調工程を行う（Ｓ２９０）。具体的に説明すると、ベース基板用ウエハ２４０の下面に形成された一対の外部電極２３８、２３９に電圧を印加して圧電振動片２０４を振動させる。そして、周波数を計測しながらリッド基板用ウエハ２５０を通して外部からレーザ光を照射し、重り金属膜２２１の微調膜２２１ｂを蒸発させる。これにより、一対の振動腕部２１０、２１１の先端側の重量が変化するので、圧電振動片２０４の周波数を、公称周波数の所定範囲内に収まるように微調整することができる。
周波数の微調が終了した後、接合されたウエハ体２６０を図６６に示す切断線Ｍに沿って切断して小片化する切断工程を行う（Ｓ３００）。その結果、互いに接合されたベース基板２０２とリッド基板２０３との間に形成されたキャビティＣ内に圧電振動片２０４が封止された、図４１に示す２層構造式表面実装型の圧電振動子２０１を一度に複数製造することができる。
なお、切断工程（Ｓ３００）を行って個々の圧電振動子２０１に小片化した後に、微調工程（Ｓ２９０）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（Ｓ２９０）を先に行うことで、ウエハ体２６０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２０１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。
その後、内部の電気特性検査を行う（Ｓ３１０）。即ち、圧電振動片２０４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）等を測定してチェックする。また、絶縁抵抗特性等を併せてチェックする。そして、最後に圧電振動子２０１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。これをもって圧電振動子２０１の製造が終了する。
特に、鋲体２０９の土台部２０８がベース基板用ウエハ２４０に対して傾くことなく固定されているので、ベース基板用ウエハ２４０と鋲体２０９との接触面積が広く、土台部２０８を研磨して除去するときにベース基板用ウエハ２４０に作用する力が局所的に集中することがない。そのため、ベース基板用ウエハ２４０にクラックが生じるのを抑制することができる。
また、ガラスフリット２０６に凹部や中空部が形成されるのを抑制しているので、研磨工程後ガラスフリット２０６の表面に残る段部を極めて小さく抑え、ガラスフリット２０６をベース基板用ウエハ２４０に対してほぼ面一な状態にすることができる。このため、ガラスフリット２０６の表面に形成される引き回し電極２３６、２３７の厚みがばらついて局所的に薄くなることがなく、引き回し電極２３６、２３７の信頼性を向上することができる。これにより、圧電振動片２０４と貫通電極２３２、２３３との安定した導通性を確保することが可能となり、圧電振動片２０４と外部電極２３８、２３９との安定した導通性を確保することができる。この結果、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。
加えて、鋲体２０９の芯材部２０７の軸線がスルーホール２３０、２３１の軸線に対して傾いていないので、研磨工程を経て芯材部２０７を露出させた後であっても、ベース基板用ウエハ２４０に必要な厚みを確保することができる。
また、キャビティＣ内の気密に関しても確実に維持することができるので、圧電振動子２０１の高品質化を図ることができる。
また、本実施形態の製造方法によれば、上記圧電振動子２０１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。
なお、本実施形態では、ベース基板用ウエハ２４０（ベース基板２０２）、ガラスフリット２０６及び鋲体２０９（貫通電極２３２、２３３）として、それぞれ熱膨張係数が略等しいものを用いたが、異なるものを用いてもよい。
また、本実施形態では、芯材部挿入工程の後に固定治具配置工程を行ったが、固定治具Ａの鋲用凹部Ａ３内に鋲体２０９の土台部２０８を配置した状態の固定治具Ａをベース基板用ウエハ２４０に配置することで、両工程を同時に行っても構わない。
また、本実施形態では、固定治具Ａとして、鋲用凹部Ａ３の開口端部Ａ３１がテーパ状のものを用いたが、開口端部Ａ３１が断面視ストレート形状のものを用いても構わない。更に、固定治具Ａに対してベース基板用ウエハ２４０を位置決めするための位置決め部として位置決め凹部Ａ２を形成したが、例えば位置決めピンによって前記位置決め部としても構わない。
また、本実施形態では、押さえ治具Ｂとして、一対の挟持端部Ｂ１を備えるものを用いたが、例えば、固定治具Ａ及びベース基板用ウエハ２４０を他の土台上に載置し、載置された両者の上側から押さえつけるような押さえ治具としても構わない。
また、鋲体２０９は、本実施形態に示した形状に限られるものではなく、例えば第１実施形態及び第２実施形態に示した鋲体９、１０９のように、土台部が矩形状であっても良い。また、芯材部２０７の長さ及び先端の形状についても本実施形態に示したものに限られないが、その長さは研磨工程前のベース基板用ウエハ２４０の厚みと同等もしくは前記厚みより短いほうが好ましい。
（第４実施形態）
以下、本発明に係る圧電振動子の製造方法及びこの製造方法で製造される圧電振動子の第４実施形態を、図６７から図８７を参照して説明する。
本実施形態の圧電振動子４０１は、図６７から図７１に示すように、ベース基板４０２とリッド基板４０３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４０４が収納された表面実装型の圧電振動子である。
なお、ベース基板４０２及びリッド基板４０３のそれぞれの厚みは、例えば１５０μｍ〜２００μｍとなっている。また、図７１においては、図面を見易くするために後述する励振電極４１５、引き出し電極４１９、４２０、マウント電極４１６、４１７及び重り金属膜４２１の図示を省略している。
圧電振動片４０４は、図７２から図７４に示すように、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４０４は、平行に配置された一対の振動腕部４１０、４１１と、一対の振動腕部４１０、４１１の基端側を一体的に固定する基部４１２と、一対の振動腕部４１０、４１１の外表面上に形成されて一対の振動腕部４１０、４１１を振動させる第１の励振電極４１３と第２の励振電極４１４とからなる励振電極４１５と、第１の励振電極４１３及び第２の励振電極４１４に電気的に接続されたマウント電極４１６、４１７とを有している。
また、本実施形態の圧電振動片４０４は、一対の振動腕部４１０、４１１の両主面上に、振動腕部４１０、４１１の長手方向に沿ってそれぞれ形成された溝部４１８を備えている。この溝部４１８は、振動腕部４１０、４１１の基端側から略中間付近まで形成されている。
第１の励振電極４１３と第２の励振電極４１４とからなる励振電極４１５は、一対の振動腕部４１０、４１１を互いに接近又は離間する方向に所定の共振周波数で振動させる電極であり、一対の振動腕部４１０、４１１の外表面に、それぞれ電気的に切り離された状態でパターニングされて形成されている。具体的には、図７４に示すように、第１の励振電極４１３が、一方の振動腕部４１０の溝部４１８上と他方の振動腕部４１１の両側面上とに主に形成され、第２の励振電極４１４が、一方の振動腕部４１０の両側面上と他方の振動腕部４１１の溝部４１８上とに主に形成されている。
また、第１の励振電極４１３及び第２の励振電極４１４は、図７２及び図７３に示すように、基部４１２の両主面上において、それぞれ引き出し電極４１９、４２０を介してマウント電極４１６、４１７に電気的に接続されている。そして圧電振動片４０４は、このマウント電極４１６、４１７を介して電圧が印加されるようになっている。
なお、上述した励振電極４１５、マウント電極４１６、４１７及び引き出し電極４１９、４２０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。
また、一対の振動腕部４１０、４１１の先端には、自身の振動状態を所定の周波数の範囲内で振動するように調整（周波数調整）を行うための重り金属膜４２１が被膜されている。なお、この重り金属膜４２１は、周波数を粗く調整する際に使用される粗調膜４２１ａと、微小に調整する際に使用される微調膜４２１ｂとに分かれている。これら粗調膜４２１ａ及び微調膜４２１ｂを利用して周波数調整を行うことで、一対の振動腕部４１０、４１１の周波数をデバイスの公称周波数の範囲内に収めることができる。
このように構成された圧電振動片４０４は、図６９から図７１に示すように、金等のバンプＰを利用して、ベース基板４０２の上面にバンプ接合されている。詳しく説明すると、ベース基板４０２の上面にパターニングされた後述する引き回し電極４３６、４３７上にそれぞれ２つずつ形成された２組のバンプＰ上に、一対のマウント電極４１６、４１７がそれぞれ接触した状態でバンプ接合されている。これにより、圧電振動片４０４は、ベース基板４０２の上面から浮いた状態で支持されると共に、マウント電極４１６、４１７と引き回し電極４３６、４３７とがそれぞれ電気的に接続された状態となっている。
上記リッド基板４０３は、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、図６７、図６９から図７１に示すように、板状に形成されている。そして、ベース基板４０２が接合される接合面側には、圧電振動片４０４が収まる矩形状の凹部４０３ａが形成されている。この凹部４０３ａは、両基板４０２、４０３が重ね合わされたときに、圧電振動片４０４を収容するキャビティＣとなるキャビティ用の凹部である。そして、リッド基板４０３は、この凹部４０３ａをベース基板４０２側に対向させた状態でベース基板４０２に対して陽極接合されている。
上記ベース基板４０２は、リッド基板４０３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な絶縁基板であり、図６７から図７１に示すように、リッド基板４０３に対して重ね合わせ可能な大きさで板状に形成されている。
このベース基板４０２には、ベース基板４０２を上下方向に貫通する一対のスルーホール（貫通孔）４３０、４３１が形成されている。一対のスルーホール４３０、４３１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４３０、４３１は、マウントされた圧電振動片４０４の基部４１２側に一方のスルーホール４３０が位置し、振動腕部４１０、４１１の先端側に他方のスルーホール４３１が位置するように形成されている。また、本実施形態では、ベース基板４０２の下面に向かって漸次拡径した断面テーパ状のスルーホールを例に挙げて説明するが、この場合に限られず、ベース基板４０２を真っ直ぐに貫通するストレート形状のスルーホールでも構わない。いずれにしても、ベース基板４０２を貫通していれば良い。
そして、これら一対のスルーホール４３０、４３１の内部には、ベース基板４０２を貫通するように形成された一対の貫通電極４３２、４３３と、スルーホール４３０、４３１の内周壁と、貫通電極４３２、４３３との間を塞ぐように充填されたガラスフリット４０６と、が配置されている。
これら貫通電極４３２、４３３及びガラスフリット４０６は、スルーホール４３０、４３１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共に、後述する外部電極４３８、４３９と引き回し電極４３６、４３７とを導通させる役割を担っている。
貫通電極４３２、４３３は、図６９及び図７０に示すように、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、両端が平坦で且つベース基板４０２の厚みと略同じ厚みとなるように形成されている。貫通電極４３２、４３３は、ガラスフリット４０６の焼成によってガラスフリット４０６に対して強固に固着されている。貫通電極４３２、４３３は、例えばコバール、ジュメット線、Ｆｅ−Ｎｉ等で形成され、その熱膨張係数がガラスフリット４０６と略等しくなっている。
ガラスフリット４０６は、スルーホール４３０、４３１内に埋め込まれた状態で焼成されており、スルーホール４３０、４３１の内周壁に対して強固に固着されている。ガラスフリット４０６の融点は、例えば４３０℃前後となっている。また、ガラスフリット４０６の硬度は、ベース基板４０２及びリッド基板４０３を形成するガラス材料より低くなっている。更に、ガラスフリット４０６の熱膨張係数は、ベース基板４０２及びリッド基板４０３と略等しくなっている。
ガラスフリット４０６の上面及び下面には、図７０に示すように、凹部４０６ａ、４０６ｂがそれぞれ形成されている。この凹部４０６ａ、４０６ｂは、圧電振動子４０１の製造の過程で、例えばガラスフリット４０６の焼成時に、後述する鋲体４０９の土台部４０８とガラスフリット４０６との間、或いはガラスフリット４０６の表面近傍に残った気泡を囲うように硬化したガラスフリット４０６が表面に露出したものである。
凹部４０６ａ、４０６ｂの上下方向の深さは、最も深い部分が例えば６０００〜１００００Åとなっている。なお、図示の例では、図面をわかり易くするために、凹部４０６ａ、４０６ｂを他の構成要素と比較して大きく示している。
そして、ガラスフリット４０６の上面に形成された凹部４０６ａには、ガラスフリット４０６の上面側に平坦面４０５ａを形成する埋込材４０５が埋め込まれている。
埋込材４０５は、例えばコバール、Ｆｅ−Ｎｉ等、導電性で且つ貫通電極４３２、４３３と硬度及び熱膨張係数が略等しい材料で形成されている。また、埋込材４０５の融点は、例えば３５０℃以上となっている。埋込材４０５は、スルーホール４３０、４３１を塞ぐガラスフリット４０６及び貫通電極４３２、４３３の上面を覆うと共に、その上面が平坦面４０５ａとなるように設けられている。つまり、埋込材４０５は、貫通電極４３２、４３３と電気的に接続され、平坦面４０５ａは、ガラスフリット４０６及び貫通電極４３２、４３３の上面全体を覆うように形成され、貫通電極４３２、４３３と導通している。
ベース基板４０２の上面側（リッド基板４０３が接合される接合面側）には、図６７から図７１に示すように、導電性材料（例えば、アルミニウム）により、陽極接合用の接合膜４３５と、一対の引き回し電極４３６、４３７とがパターニングされている。このうち接合膜４３５は、リッド基板４０３に形成された凹部４０３ａの周囲を囲むようにベース基板４０２の周縁に沿って形成されている。
引き回し電極４３６、４３７は、例えばクロムを下層、金を上層とする二層構造の電極膜であり、その厚みが例えば２０００Åとなっている。また、一対の引き回し電極４３６、４３７は、一対の貫通電極４３２、４３３のうち、一方の貫通電極４３２と圧電振動片４０４の一方のマウント電極４１６とを電気的に接続すると共に、他方の貫通電極４３３と圧電振動片４０４の他方のマウント電極４１７とを電気的に接続するようにパターニングされている。より詳しく説明すると、一方の引き回し電極４３６は、圧電振動片４０４の基部４１２の真下に位置するように一方の貫通電極４３２の真上に形成されている。また、他方の引き回し電極４３７は、一方の引き回し電極４３６に隣接した位置から、振動腕部４１０、４１１に沿ってこの振動腕部４１０、４１１の先端側に引き回しされた後、他方の貫通電極４３３の真上に位置するように形成されている。また、図６９及び図７０に示すように、各引き回し電極４３６、４３７において、対応する貫通電極４３２、４３３の真上に位置する部分は、この各部分が対応する埋込材４０５を覆うように形成されている。
そして、図６７から図７１に示すように、これら一対の引き回し電極４３６、４３７上にそれぞれバンプＰが形成されており、バンプＰを利用して圧電振動片４０４がマウントされている。これにより、圧電振動片４０４の一方のマウント電極４１６が、一方の引き回し電極４３６を介して一方の貫通電極４３２に導通し、他方のマウント電極４１７が、他方の引き回し電極４３７を介して他方の貫通電極４３３に導通するようになっている。
また、ベース基板４０２の下面には、図６７、図６９から図７１に示すように、一対の貫通電極４３２、４３３に対してそれぞれ電気的に接続される外部電極４３８、４３９が形成されている。つまり、一方の外部電極４３８は、一方の貫通電極４３２及び一方の引き回し電極４３６を介して圧電振動片４０４の第１の励振電極４１３に電気的に接続されている。また、他方の外部電極４３９は、他方の貫通電極４３３及び他方の引き回し電極４３７を介して、圧電振動片４０４の第２の励振電極４１４に電気的に接続されている。また、各外部電極４３８、４３９は、凹部４０６ｂを埋め込むと共に、その下面が略平坦に形成されている。なお、この外部電極４３８、４３９は、圧電振動子４０１の表面に形成されているので、その厚みを十分厚く形成することができる。このため、外部電極４３８、４３９が、凹部４０６ｂの影響を受けて極端に薄く形成されることがない。
このように構成された圧電振動子４０１を動作させる場合には、ベース基板４０２に形成された外部電極４３８、４３９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４０４の第１の励振電極４１３及び第２の励振電極４１４からなる励振電極４１５に電流を流すことができ、一対の振動腕部４１０、４１１を接近・離間させる方向に所定の周波数で振動させることができる。そして、この一対の振動腕部４１０、４１１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。
次に、上述した圧電振動子４０１を、図７５に示すフローチャートを参照して、ベース基板用ウエハ４４０とリッド基板用ウエハ４５０とを利用して一度に複数製造する製造方法について以下に説明する。
始めに、圧電振動片作製工程を行って図７２から図７４に示す圧電振動片４０４を作製する（Ｓ４１０）。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。次に、このウエハをラッピングして粗加工した後、加工変質層をエッチングで取り除き、その後ポリッシュ等の鏡面研磨加工を行って、所定の厚みのウエハとする。次に、ウエハに洗浄等の適切な処理を施した後、ウエハをフォトリソ技術によって圧電振動片４０４の外形形状でパターニングすると共に、金属膜の成膜及びパターニングを行って、励振電極４１５、引き出し電極４１９、４２０、マウント電極４１６、４１７、重り金属膜４２１を形成する。これにより、複数の圧電振動片４０４を作製することができる。
また、圧電振動片４０４を作製した後、共振周波数の粗調を行っておく。これは、重り金属膜４２１の粗調膜４２１ａにレーザ光を照射して一部を蒸発させ、重量を変化させることで行う。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。これについては、後に説明する。
次に、後にリッド基板４０３となるリッド基板用ウエハ４５０を、陽極接合を行う直前の状態まで作製する第１のウエハ作製工程を行う（Ｓ４２０）。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リッド基板用ウエハ４５０を形成する（Ｓ４２１）。次いで、図７６に示すように、リッド基板用ウエハ４５０の接合面に、エッチング等により行列方向にキャビティ用の凹部４０３ａを複数形成する凹部形成工程を行う（Ｓ４２２）。この時点で、第１のウエハ作製工程が終了する。
次に、上記工程と同時或いは前後のタイミングで、後にベース基板４０２となるベース基板用ウエハ４４０を、陽極接合を行う直前の状態まで作製する第２のウエハ作製工程を行う（Ｓ４３０）。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４４０を形成する（Ｓ４３１）。次いで、ベース基板用ウエハ４４０に一対の貫通電極４３２、４３３を複数形成する貫通電極形成工程を行う（Ｓ４３０Ａ）。ここで、この貫通電極形成工程について、詳細に説明する。
まず、図７７に示すように、ベース基板用ウエハ４４０を貫通する一対のスルーホール４３０、４３１を複数形成する貫通孔形成工程（Ｓ４３２）を行う。なお、図７７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。この工程を行う際、例えばサンドブラスト法やプレス加工等で行う。これにより、図７８に示すように、ベース基板用ウエハ４４０を貫通し、その上面から下面に向かうに従って漸次拡径した断面テーパ状のスルーホール４３０、４３１を形成することができる。また、後に両ウエハ４４０、４５０を重ね合わせたときに、リッド基板用ウエハ４５０に形成された凹部４０３ａ内に収まるように一対のスルーホール４３０、４３１を複数形成する。しかも、一方のスルーホール４３０が圧電振動片４０４の基部４１２側に位置し、他方のスルーホール４３１が振動腕部４１０、４１１の先端側に位置するように形成する。
次に、これら複数のスルーホール４３０、４３１それぞれの内部に、鋲体４０９の芯材部４０７を挿入すると共に、スルーホール４３０、４３１の内周壁と鋲体４０９との間を塞ぐようにガラスフリット４０６を充填するセット工程を行う（Ｓ４３３）。
ここで、本実施形態では、鋲体４０９として、図７９に示すように、平板状の土台部４０８及び土台部４０８上から延在する芯材部４０７を有する導電性のものを用いる。図示の例では、芯材部４０７は、土台部４０８上からこの土台部４０８の表面に略直交する方向に沿ってベース基板用ウエハ４４０と略同じ厚みだけ延在すると共に、先端が平坦に形成されている。鋲体４０９の土台部４０８は、スルーホール４３０、４３１における上面側の開口よりも平面視で大きく形成されている。また、鋲体４０９は、例えばコバール、ジュメット線、Ｆｅ−Ｎｉ等で形成され、その熱膨張係数がガラスフリット４０６と略等しくなっている。
セット工程の際、図８０に示すように、まず、この鋲体４０９の土台部４０８がベース基板用ウエハ４４０に接触するまで、芯材部４０７をベース基板用ウエハ４４０の上面側から挿入する。次に、図示しない治具等で鋲体４０９をベース基板用ウエハ４４０に対して固定させた後、ベース基板用ウエハ４４０の上下面を反転させる。その後、図８１に示すように、各スルーホール４３０、４３１における下面側の開口よりペースト状のガラスフリット（連結材）４０６を流し込む。なお、このガラスフリット４０６は、脱泡処理されているものを使用しても良く、この場合、後述する気泡の発生を少なくすることができる。また、ガラスフリット４０６は、ペースト状のものでなくても良く、例えば粉状であっても良い。
この際、芯材部４０７が、土台部４０８上から土台部４０８の表面に略直交する方向に沿ってベース基板用ウエハ４４０と略同じ厚みだけ延在すると共に、先端が平坦に形成されているので、土台部４０８をベース基板用ウエハ４４０に接触させるまで押し込むだけの簡単な作業で、芯材部４０７の両端をベース基板用ウエハ４４０の表面に対して容易且つ確実に面一にすることができる。従って、セット工程時における作業性を向上することができる。
次に、埋め込んだガラスフリット４０６を所定の温度で焼成する焼成工程を行う（Ｓ４３４）。これにより、スルーホール４３０、４３１と鋲体４０９とガラスフリット４０６とが互いに固着し合う。この焼成を行う際に、土台部４０８ごと焼成するので、芯材部４０７の両端をベース基板用ウエハ４４０の表面に対してほぼ面一な状態にしたまま固着させることができる。
なお、焼成工程の後、ベース基板用ウエハ４４０の上下面を反転させてもよい。以下では、上下面を反転させた場合を例にして説明する。
次に、図８２に示すように、焼成後に鋲体４０９の土台部４０８を研磨して除去すると共に、鋲体の芯材部が露出するまでベース基板用ウエハの両面を研磨する研磨工程を行う（Ｓ４３５）。本実施形態の研磨工程では、ベース基板用ウエハ４４０の上面側においては土台部４０８を除去し、ベース基板用ウエハ４４０の下面側においては、スルーホール４３０、４３１にガラスフリット４０６を充填する際に芯材部４０７の表面に付着したガラスフリット４０６を除去する。この結果、芯材部４０７は、貫通電極４３２、４３３として作用する。この貫通電極４３２、４３３は、導電性の芯材部４０７により形成されており、安定した導通性を確保することができる。
なお、芯材部４０７の表面にガラスフリット４０６が付着していなければ、ベース基板用ウエハ４４０の下面は研磨しなくても構わない。
ここで、研磨工程を行うことで、図８３に示すように、焼成されたガラスフリット４０６内部で気泡を囲うように硬化した部分が、微小な凹部４０６ａ、４０６ｂとして表面に露出してしまう。
そこで、図８４に示すように、ガラスフリット４０６の上面の凹部４０６ａに埋込材４０５を埋め込むと共に、ガラスフリット４０６の上面側に平坦面４０５ａを形成する平坦面形成工程を行う（Ｓ４３６）。この際、埋込材４０５を、スルーホール４３０、４３１を塞ぐガラスフリット４０６及び貫通電極４３２、４３３を覆うと共に、その上面が平坦面４０５ａとなるように埋め込む。この工程は、例えば埋込材４０５をスパッタリングや蒸着等によって凹部４０６ａに埋め込むことで行う。なお、必要に応じて埋込材４０５を肉厚に埋め込んだ後、埋込材４０５の表面を研磨する等して平坦面４０５ａを形成してもよい。
以上で貫通電極形成工程が終了する。
次に、ベース基板用ウエハ４４０の上面に導電性材料をパターニングして、図８５及び図８６に示すように、接合膜４３５を形成する接合膜形成工程を行う（Ｓ４３７）と共に、各一対の貫通電極４３２、４３３にそれぞれ電気的に接続された引き回し電極４３６、４３７を複数形成する引き回し電極形成工程を行う（Ｓ４３８）。この際、引き回し電極４３６、４３７を、ベース基板用ウエハ４４０上に配置されている各埋込材４０５を覆うように形成する。なお、図８５及び図８６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、ガラスフリット４０６の上面側に平坦面４０５ａが形成されるので、引き回し電極形成工程の際、引き回し電極４３６、４３７が凹部４０６ａ上に形成されることがなく、引き回し電極４３６、４３７を確実に均一な厚みで形成することができる。
この時点で第２のウエハ作製工程が終了する。
ところで、図７５では、接合膜形成工程（Ｓ４３６）の後に、引き回し電極形成工程（Ｓ４３７）を行う工程順序としているが、これとは逆に、引き回し電極形成工程（Ｓ４３７）の後に、接合膜形成工程（Ｓ４３６）を行っても構わないし、両工程を同時に行っても構わない。いずれの工程順序であっても、同一の作用効果を奏することができる。よって、必要に応じて適宜、工程順序を変更して構わない。
次に、作製した複数の圧電振動片４０４を、それぞれ引き回し電極４３６、４３７を介してベース基板用ウエハ４４０の上面に接合するマウント工程を行う（Ｓ４４０）。まず、一対の引き回し電極４３６、４３７上にそれぞれ金等のバンプＰを形成する。そして、圧電振動片４０４の基部４１２をバンプＰ上に載置した後、バンプＰを所定温度（例えば３００℃）に加熱しながら圧電振動片４０４をバンプＰに押し付ける。これにより、圧電振動片４０４は、バンプＰに機械的に支持されると共に、マウント電極４１６、４１７と引き回し電極４３６、４３７とが電気的に接続された状態となる。よって、この時点で圧電振動片４０４の一対の励振電極４１５は、一対の貫通電極４３２、４３３に対してそれぞれ導通した状態となる。
特に、圧電振動片４０４は、バンプ接合されるので、ベース基板用ウエハ４４０の上面から浮いた状態で支持される。また、埋込材４０５及びガラスフリット４０６の融点は、マウント工程の際に加熱される所定温度より高くなっているので、両者が融解することがなく、スルーホール４３０、４３１は確実に塞がれた状態を維持することができる。
圧電振動片４０４のマウントが終了した後、ベース基板用ウエハ４４０に対してリッド基板用ウエハ４５０を重ね合わせる重ね合わせ工程を行う（Ｓ４５０）。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４４０、４５０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４０４が、ベース基板用ウエハ４４０に形成された凹部４０３ａと両ウエハ４４０、４５０とで囲まれるキャビティＣ内に収容された状態となる。
重ね合わせ工程後、重ね合わせた２枚のウエハ４４０、４５０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を行う（Ｓ４６０）。具体的には、接合膜４３５とリッド基板用ウエハ４５０との間に所定の電圧を印加する。すると、接合膜４３５とリッド基板用ウエハ４５０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４０４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４４０とリッド基板用ウエハ４５０とが接合した図８７に示すウエハ体４６０を得ることができる。なお、図８７においては、図面を見易くするために、ウエハ体４６０を分解した状態を図示しており、ベース基板用ウエハ４４０から接合膜４３５の図示を省略している。なお、図８７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。
ところで、陽極接合を行う際、ベース基板用ウエハ４４０に形成されたスルーホール４３０、４３１は、貫通電極４３２、４３３及びガラスフリット４０６によって完全に塞がれているので、キャビティＣ内の気密がスルーホール４３０、４３１を通じて損なわれることがない。特に、焼成によって貫通電極４３２、４３３及びガラスフリット４０６が一定的に固定されていると共に、これらがスルーホール４３０、４３１に対して強固に固着されているので、キャビティＣ内の気密を確実に維持することができる。
そして、上述した陽極接合が終了した後、ベース基板用ウエハ４４０の下面に導電性材料をパターニングして、一対の貫通電極４３２、４３３にそれぞれ電気的に接続された一対の外部電極４３８、４３９を複数形成する外部電極形成工程を行う（Ｓ４７０）。この工程により、外部電極４３８、４３９を利用してキャビティＣ内に封止された圧電振動片４０４を動作させることができる。
次に、ウエハ体４６０の状態で、キャビティＣ内に封止された個々の圧電振動片４０４の周波数を微調整して所定の範囲内に収める微調工程を行う（Ｓ４８０）。具体的に説明すると、ベース基板用ウエハ４４０の下面に形成された一対の外部電極４３８、４３９に電圧を印加して圧電振動片４０４を振動させる。そして、周波数を計測しながらリッド基板用ウエハ４５０を通して外部からレーザ光を照射し、重り金属膜４２１の微調膜４２１ｂを蒸発させる。これにより、一対の振動腕部４１０、４１１の先端側の重量が変化するので、圧電振動片４０４の周波数を、公称周波数の所定範囲内に収まるように微調整することができる。
周波数の微調が終了した後、接合されたウエハ体４６０を図８７に示す切断線Ｍに沿って切断して小片化する切断工程を行う（Ｓ４９０）。その結果、互いに接合されたベース基板４０２とリッド基板４０３との間に形成されたキャビティＣ内に圧電振動片４０４が封止された、図６７に示す２層構造式表面実装型の圧電振動子４０１を一度に複数製造することができる。
なお、切断工程（Ｓ４９０）を行って個々の圧電振動子４０１に小片化した後に、微調工程（Ｓ４８０）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（Ｓ４８０）を先に行うことで、ウエハ体４６０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４０１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。
その後、内部の電気特性検査を行う（Ｓ５００）。即ち、圧電振動片４０４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）等を測定してチェックする。また、絶縁抵抗特性等を併せてチェックする。そして、最後に圧電振動子４０１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。これをもって圧電振動子４０１の製造が終了する。
特に、本実施形態の圧電振動子４０１は、引き回し電極４３６、４３７がより均一な厚みで形成されているので、経時劣化等により引き回し電極４３６、４３７が局所的に断線する可能性を極めて小さくすることができる。その結果、貫通電極４３２、４３３と圧電振動片４０４との導通性を安定したものとし、圧電振動片４０４と外部電極４３８、４３９との安定した導通性を確保することができる。これにより、圧電振動子４０１の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。
また、埋込材４０５及びガラスフリット４０６の熱膨張係数が略等しいので、マウント工程の際に圧電振動片４０４を接合するためにバンプＰを加熱することで、埋込材４０５及びガラスフリット４０６を間接的に加熱する場合であっても、両者の密着状態を安定して維持することができる。従って、引き回し電極４３６、４３７と貫通電極４３２、４３３との密着状態を維持し、両者の導通性を確実に確保することができる。
また、埋込材４０５として導電性材料を用いるので、貫通電極４３２、４３３と引き回し電極４３６、４３７との間に埋込材４０５が配置されたとしても、両電極間の導通性を維持することができる。よって、平坦面形成工程の際に、貫通電極４３２、４３３を覆うように平坦面４０５ａを形成した場合であっても、前述した導通性を確保することができる。つまり、ガラスフリット４０６の上面の凹部４０６ａだけを狙って埋込材４０５を埋め込む必要がないので、平坦面形成工程を容易に行うことができる。
また、キャビティＣ内の気密に関しても確実に維持することができるので、圧電振動子４０１の高品質化を図ることができる。
また、本実施形態の製造方法によれば、上記圧電振動子４０１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。
なお、本実施形態では、芯材部４０７の基端側のガラスフリット４０６の表面を上面として、埋込材４０５を埋め込んだが、これに限らず、芯材部４０７の先端側のガラスフリット４０６の表面を上面としても構わない。
また、本実施形態では、ベース基板用ウエハ４４０（ベース基板４０２）、ガラスフリット４０６及び鋲体４０９（貫通電極４３２、４３３）として、それぞれ熱膨張係数が略等しいものを用いたが、異なるものを用いてもよい。更に、埋込材４０５とガラスフリット４０６の熱膨張係数が略等しいとしたが、異なっていても良い。
また、鋲体４０９は、本実施形態に示した形状に限られるものではなく、例えば第１実施形態及び第２実施形態に示した鋲体９、１０９のように、土台部が矩形状であっても良い。また、芯材部２０７の長さ及び先端の形状についても本実施形態に示したものに限られないが、その長さは研磨工程前のベース基板用ウエハ２４０の厚みと同等若しくは前記厚みより短いほうが好ましい。
（第５実施形態）
次に、本発明に係る圧電振動子の製造方法及びこの製造方法で製造される圧電振動子の第５実施形態を、図８８から図９３を参照して説明する。なお、この第５実施形態においては、第４実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。
本実施形態に係る圧電振動子４７０においては、図８８及び図８９に示すように、埋込材４７１は、埋込材４７１の表面とガラスフリット４０６の上面とで、ベース基板４０２の上面と面一であるような平坦面４７１ａを形成している。つまり、埋込材４７１は、ガラスフリット４０６の上面の凹部４０６ａの内部にのみ埋め込まれている。これにより、埋込材４７１の表面と、ガラスフリット４０６の上面と、ベース基板４０２の上面と、が面一になっている。更に、図示の例では、平坦面４７１ａは、貫通電極４３２、４３３とも面一であり、即ち貫通電極４３２、４３３と導通している。
埋込材４７１は、例えばガラス材料で形成され、その熱膨張係数及びその硬度がガラスフリット４０６と略等しくなっている。また、埋込材４７１の融点は、ガラスフリット４０６の融点より低く、例えば３５０℃〜４００℃となっている。
次に、本実施形態に係る圧電振動子４７０の製造方法を図９０のフローチャートに示す。以下では、このフローチャートを参照して、本実施形態に係る貫通電極形成工程（Ｓ４３０Ｂ）について説明する。
本実施形態の貫通電極形成工程において、研磨工程（Ｓ４３５）までは第４実施形態と同様に行い、研磨工程終了後、本実施形態に係る平坦面形成工程を行う（Ｓ４３９）。
平坦面形成工程として、図９１に示すように、まず、ガラスフリット４０６の上面の凹部４０６ａに埋込材４７１を埋め込む埋込工程を行う（Ｓ４３９ａ）。図示の例では、埋込材４７１を、スルーホール４３０、４３１を塞ぐガラスフリット４０６及び貫通電極４３２、４３３を覆うように形成する。この工程は、例えば埋込材４７１を融解し、ガラスフリット４０６の凹部４０６ａに対して溶着させることで行うことができる。この場合、埋込材４７１としてガラスフリット４０６より融点が低いものを用いるので、融解させた埋込材４７１を用いたとしても、ガラスフリット４０６を融解させることなく凹部４０６ａを埋め込むことができる。
なお、埋込材４７１を埋め込んだ後に、凹部４０６ａ内にのみ埋込材４７１が残るように、スキージ（へら）等を用いて、ベース基板用ウエハ４４０上の余分な埋込材４７１をすり切るように除去しても良い。
次に、図９２に示すように、埋込材４７１を研磨する平坦化工程を行う（Ｓ４３９ｂ）。これにより、図９３に示すように、埋込材４７１の表面と、ガラスフリット４０６の上面と、ベース基板４０２の上面と、を面一にすることができる。また、図示の例では、前記各面に併せて、貫通電極４３２、４３３の上面も併せて面一にすることができる。
この平坦化工程を行うことで、貫通電極形成工程が終了する。
本実施形態の製造方法によれば、第４実施形態に示した作用効果を奏する上に、埋込材４７１の表面と、ガラスフリット４０６の上面と、ベース基板４０２の上面と、が面一に形成されるので、引き回し電極４３６、４３７を段部上に形成することがなく、引き回し電極４３６、４３７をより確実に均一な厚みに形成することができる。
また、平坦化工程の際に、埋込材４７１を研磨して、埋込材４７１の表面とガラスフリット４０６の上面とで平坦面４７１ａを形成する。よって、埋込工程において、ガラスフリット４０６の上面の凹部４０６ａに埋込材４７１を埋め込む際に、貫通電極４３２、４３３を覆うようにして埋め込んだとしても、貫通電極４３２、４３３を覆う部分を平坦化工程の際に除去することができるので、埋込材４７１としてガラス部材を用いた場合であっても、貫通電極４３２、４３３と引き回し電極４３７、４３８との導通性を確保することができる。つまり、ガラスフリット４０６の上面の凹部４０６ａだけを狙って埋込材４７１を埋め込む必要がないので、平坦面形成工程を容易に行うことができる。
なお、本実施形態では、埋込材４７１は、ガラス部材からなるものとしたが、例えば、第１実施形態で示した材料でも良く、また、樹脂材料でもよい。
埋込材４７１として樹脂材料を用いる場合は、熱可塑性で、且つ耐熱タイプの樹脂材料であることが好ましい。この場合、圧電振動子４０１の製造過程或いは使用時に埋込材４７１が加熱された場合であっても、樹脂材料からガスが発生することが無い。このような樹脂材料の具体例としては、例えばポリミド系の樹脂材料が挙げられる。
また、本実施形態では、埋込工程を、埋込材４７１を融解してガラスフリット４０６の凹部４０６ａに対して溶着させることで行ったが、例えば埋込材４７１を印刷することで行っても構わない。
また、本実施形態では、埋込材４７１の融点は、ガラスフリット４０６の融点より低いものとしたが、これに限られない。
（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９４を参照しながら説明する。
本実施形態の発振器５００は、図９４に示すように、第１実施形態で示した圧電振動子１が、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。
このように構成された発振器５００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４が振動する。この振動は、圧電振動片４が有する圧電特性により電気信号に変換されて、集積回路５０１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５０１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。
上述したように、本実施形態の発振器５００によれば、キャビティＣ内の気密が確実で、作動の信頼性が向上した高品質な圧電振動子１を備えているので、発振器５００自体も同様に作動の信頼性を高めて高品質化を図ることができる。さらにこれに加え、長期にわたって安定した高精度な周波数信号を得ることができる。
なお、本実施形態では、圧電振動子として第１実施形態で示した圧電振動子１を用いる場合を示したが、他の実施形態で示した圧電振動子１０１、２０１、４０１、４７０を用いても同様の作用効果を奏することができる。
（電子機器）
次に、本発明に係る電子機器の一実施形態について、図９５を参照して説明する。なお電子機器として、第１実施形態で示した圧電振動子１を有する携帯情報機器５１０を例にして説明する。始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。
次に、本実施形態の携帯情報機器５１０の構成について説明する。この携帯情報機器５１０は、図９５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５１１とを備えている。電源部５１１は、例えば、リチウム二次電池からなっている。この電源部５１１には、各種制御を行う制御部５１２と、時刻等のカウントを行う計時部５１３と、外部との通信を行う通信部５１４と、各種情報を表示する表示部５１５と、それぞれの機能部の電圧を検出する電圧検出部５１６とが並列に接続されている。そして、電源部５１１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５１２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５１２は、予めプログラムが書き込まれたＲＯＭと、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、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５１３は、発振回路、レジスタ回路、カウンタ回路及びインターフェース回路等を内蔵する集積回路と、圧電振動子１とを備えている。圧電振動子１に電圧を印加すると圧電振動片４が振動し、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５１２と信号の送受信が行われ、表示部５１５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５１４は、従来の携帯電話と同様の機能を有し、無線部５１７、音声処理部５１８、切替部５１９、増幅部５２０、音声入出力部５２１、電話番号入力部５２２、着信音発生部５２３及び呼制御メモリ部５２４を備えている。
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。
また、着信音発生部５２３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５１９は、着信時に限って、音声処理部５１８に接続されている増幅部５２０を着信音発生部５２３に切り替えることによって、着信音発生部５２３において生成された着信音が増幅部５２０を介して音声入出力部５２１に出力される。
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。
電圧検出部５１６は、電源部５１１によって制御部５１２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５１２に通知する。このときの所定の電圧値は、通信部５１４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５１６から電圧降下の通知を受けた制御部５１２は、無線部５１７、音声処理部５１８、切替部５１９及び着信音発生部５２３の動作を禁止する。特に、消費電力の大きな無線部５１７の動作停止は、必須となる。更に、表示部５１５に、通信部５１４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。
即ち、電圧検出部５１６と制御部５１２とによって、通信部５１４の動作を禁止し、その旨を表示部５１５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５１５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５１４の機能に係る部分の電源として、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。
上述したように、本実施形態の携帯情報機器５１０によれば、キャビティＣ内の気密が確実で、作動の信頼性が向上した高品質な圧電振動子１を備えているので、携帯情報機器自体も同様に作動の信頼性を高めて高品質化を図ることができる。さらにこれに加え、長期にわたって安定した高精度な時計情報を表示することができる。
なお、本実施形態では、圧電振動子として第１実施形態で示した圧電振動子１を用いる場合を示したが、他の実施形態で示した圧電振動子１０１、２０１、４０１、４７０を用いても同様の作用効果を奏することができる。
（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９６を参照して説明する。
本実施形態の電波時計５３０は、図９６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。
以下、電波時計５３０の機能的構成について詳細に説明する。
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。
更に、濾波された所定周波数の信号は、検波、整流回路５３４により検波復調される。続いて、波形整形回路５３５を介してタイムコードが取り出され、ＣＰＵ５３６でカウントされる。ＣＰＵ５３６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、ＲＴＣ５３７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、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５３０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５３０によれば、キャビティＣ内の気密が確実で、作動の信頼性が向上した高品質な圧電振動子１を備えているので、電波時計自体も同様に作動の信頼性を高めて高品質化を図ることができる。さらにこれに加え、長期にわたって安定して高精度に時刻をカウントすることができる。
なお、本実施形態では、圧電振動子として第１実施形態で示した圧電振動子１を用いる場合を示したが、他の実施形態で示した圧電振動子１０１、２０１、４０１、４７０を用いても同様の作用効果を奏することができる。
なお、本発明の技術範囲は上記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、上記各実施形態では、圧電振動片の一例として振動腕部１０、１１、１１０、１１１、２１０、２１１、４１０、４１１の両面に溝部１８、１１８、２１８、４１８が形成された溝付きの圧電振動片４、１０４、２０４、４０４を例に挙げて説明したが、溝部１８、１１８、２１８、４１８がないタイプの圧電振動片でも構わない。但し、溝部１８、１１８、２１８、４１８を形成することで、一対の励振電極１５、１１５、２１５、４１５に所定の電圧を印加させたときに、一対の励振電極１５、１１５、２１５、４１５間における電界効率を上げることができるので、振動損失をより抑えて振動特性をさらに向上することができる。つまり、ＣＩ値（Crystal Impedance）をさらに低くすることができ、圧電振動片４、１０４、２０４、４０４の更なる高性能化を図ることができる。この点において、溝部１８、１１８、２１８、４１８を形成する方が好ましい。
また、上記各実施形態では、音叉型の圧電振動片４、１０４、２０４、４０４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、ベース基板２、１０２、２０２、４０２とリッド基板３、１０３、２０３、４０３とを接合膜３５、１３５、２３５、４３５を介して陽極接合したが、陽極接合に限定されるものではない。但し、陽極接合することで、両基板２、１０２、２０２、４０２、３、１０３、２０３、４０３を強固に接合できるので好ましい。
また、上記各実施形態では、圧電振動片４、１０４、２０４、４０４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４、１０４、２０４、４０４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４、１０４、２０４、４０４をベース基板２、１０２、２０２、４０２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、各圧電振動子１、１０１、２０１、４０１、４７０は、貫通電極を一対備えるものとしたが、前述のように形成された貫通電極は１つでも良く、また３つ以上でも構わない。つまり、１つ以上の外部電極を備える圧電振動子において、各外部電極と、圧電振動片と、をそれぞれ電気的に接続させる接続電極のうち、少なくとも一つが前述のように形成された貫通電極であれば良い。
また、本発明に係る圧電振動子の製造方法は、平板状の土台部、及び土台部上から土台部の表面に略直交する方向に沿って延在する芯材部を有する導電性の鋲体と、ガラス材料からなる連結材とを利用して貫通電極形成工程を行えば、上記各実施形態に示したものに限られない。例えば、連結材として、ガラス材料からなる筒体と、ペースト状のガラスフリットを併せて利用しても良い。
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、上記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

Claims (33)

  1. 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、平板状の土台部と、前記土台部上から前記土台部の表面に略直交する方向に沿って延在する芯材部と、を有する導電性の鋲体を利用して、前記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前記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前記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、前記土台部が前記ベース基板用ウエハと接触するまで前記鋲体の芯材部を挿入すると共に、前記芯材部と前記貫通孔との間にガラス材料からなる連結材を配置するセット工程と；
    前記連結材を所定の温度で焼成して、前記貫通孔と前記連結材と前記鋲体とを一体的に固定させる焼成工程と；
    焼成後に、少なくとも前記ベース基板用ウエハの上下面のうちの前記土台部が配置された面を研磨して、前記土台部を除去すると共に前記ベース基板用ウエハの上下両面に前記芯材部を露出させる研磨工程と；
    を備えていることを特徴とする圧電振動子の製造方法。
  2. 請求項１に記載の圧電振動子の製造方法であって、
    前記芯材部として、前記ベース基板用ウエハと略同じ厚みだけ延在すると共に、先端が平坦に形成されたものを用い；
    前記連結材として、両端が平坦で且つ前記ベース基板用ウエハと略同じ厚みに形成された筒体を用い；
    前記セット工程の際、前記複数の貫通孔内に前記筒体を埋め込むと共に、前記筒体の中心孔内に前記鋲体の芯材部を、土台部がベース基板用ウエハと接触するまで挿入し；
    前記研磨工程の際、前記土台部を研磨して除去する。
  3. 請求項２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。
  4. 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、ペースト状のガラスフリットを用い；
    前記セット工程の際、前記複数の貫通孔に、前記鋲体の芯材部を配置すると共に、前記ベース基板用ウエハの上下面のうちの前記土台部が配置された面と反対側の面に前記ガラスフリットを塗布し、前記貫通孔と前記鋲体の芯材部との間隙に前記ガラスフリットを充填し；
    前記研磨工程の際、前記ベース基板用ウエハの上下面のうちの前記土台部が配置された面を研磨して前記土台部を除去すると共に、前記ベース基板用ウエハの前記反対側の面を研磨して前記芯材部を露出させ；
    前記研磨工程前の前記芯材部の長さが、前記ベース基板用ウエハの厚みより短く形成されている。
  5. 請求項４に記載の圧電振動子の製造方法であって、
    前記セット工程は、前記反対側の面に余分に塗布された前記ガラスフリットをスキージにより除去するガラスフリット除去工程を更に有し；
    前記ガラスフリット除去工程において、前記スキージと前記鋲体の芯材部とが接触しないように前記芯材部の長さが設定されている。
  6. 請求項５に記載の圧電振動子の製造方法であって、
    前記芯材部の長さが、前記ベース基板用ウエハの厚みよりも０．０２ｍｍ以上短く形成されている。
  7. 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、ガラスフリットを用い；
    前記セット工程は、
    前記ベース基板用ウエハに形成された複数の前記貫通孔それぞれの内部に、前記鋲体の芯材部を、前記ベース基板用ウエハの一方側から挿入する芯材部挿入工程と；
    前記ベース基板用ウエハに前記芯材部が挿入された状態の前記鋲体の土台部を前記ベース基板用ウエハとの間に挟み込んで前記鋲体の姿勢を規制する固定治具を、前記ベース基板用ウエハの前記一方側に配置する固定治具配置工程と；
    前記貫通孔の内周壁と前記鋲体との間を塞ぐように前記ガラスフリットを充填するフリット充填工程と；
    前記固定治具と前記ベース基板用ウエハとを相互に密接させる押さえ治具によって、前記ベース基板用ウエハと前記固定治具との間に前記鋲体の土台部を挟みこませることで、前記土台部の表面を前記ベース基板用ウエハに当接させ、前記鋲体の芯材部の軸線と前記貫通孔の軸線とが互いに平行になるように前記鋲体の姿勢を規制する挟み込み工程と；
    を備え、
    前記焼成工程の際、前記押さえ治具によって前記ベース基板用ウエハと前記固定治具との間に前記鋲体の土台部を挟み込ませた状態で焼成し；
    前記研磨工程の際、前記鋲体の土台部を研磨して除去すると共に、前記ベース基板用ウエハの両面を研磨する。
  8. 請求項７に記載の圧電振動子の製造方法であって、
    前記挟み込み工程の際、前記押さえ治具によって、互いに重ね合わせられた前記固定治具及び前記ベース基板用ウエハを、それぞれの外側表面で挟持する。
  9. 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、ガラスフリットを用い；
    前記セット工程の際、前記複数の貫通孔それぞれの内部に、前記鋲体の芯材部を、前記土台部が前記基板用ウエハと接触するまで挿入すると共に、前記貫通孔の内周壁と前記鋲体との間を塞ぐように前記ガラスフリットを充填し；
    前記研磨工程の際、前記鋲体の土台部を研磨して除去すると共に、前記ベース基板用ウエハの両面を研磨し；
    前記貫通電極形成工程は、前記研磨工程の後に前記ガラスフリットの上面の凹部に埋込材を埋め込むと共に、前記ガラスフリットの上面側に平坦面を形成する平坦面形成工程を備えている。
  10. 請求項９に記載の圧電振動子の製造方法であって、
    前記埋込材として、導電性材料を用いる。
  11. 請求項９に記載の圧電振動子の製造方法であって、
    前記平坦面形成工程は、
    前記ガラスフリットの上面の凹部に埋込材を埋め込む埋込工程と；
    前記埋込材を研磨して、前記埋込材の表面と前記ガラスフリットの上面とで、前記ベース基板用ウエハの上面と面一であるような前記平坦面を形成する平坦化工程と；
    を備える。
  12. 請求項９に記載の圧電振動子の製造方法であって、
    前記埋込材として、熱膨張係数が前記ガラスフリットと略等しいものを用いる。
  13. 請求項９に記載の圧電振動子の製造方法であって、
    前記埋込材として、融点が前記ガラスフリットより低いものを用いる。
  14. 請求項１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及び前記芯材部として、熱膨張係数が前記連結材と略等しいものをそれぞれ用いる。
  15. 請求項１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、前記連結材と同じガラス材料からなるものを使用し；
    前記芯材部として、熱膨張係数が前記連結材と略等しいものを用いる。
  16. 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。
  17. 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。
  18. 請求項１から１７のいずれか１項に記載の圧電振動子の製造方法の実施に使用する固定治具であって、
    板状の固定治具本体と；
    前記固定治具本体の表面に対して前記ベース基板用ウエハを位置決めする位置決め部と；
    前記固定治具本体の表面において、前記位置決め部によって位置決めされた前記ベース基板用ウエハの各前記貫通孔と対向する位置に、底面が平坦で、深さが前記鋲体の土台部の厚みと略等しく、且つ前記底面側における内周壁の内径が前記土台部の外径と略等しく形成された複数の鋲用凹部と；
    を備えることを特徴とする固定治具。
  19. 請求項１８に記載の固定治具であって、
    前記鋲用凹部は、開口端部が前記鋲用凹部の底面側に向かうに従って漸次縮径するテーパ状に形成されている。
  20. ベース基板と；
    キャビティ用の凹部が形成され、前記凹部を前記ベース基板に対向させた状態で前記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、前記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、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、前記ベース基板を貫通する貫通孔内に埋め込まれた筒体と；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、前記筒体の中心孔に挿入された導電性の芯材部と；で形成され、焼成によって前記貫通孔と前記筒体と前記芯材部とが一体的に固定されていることを特徴とする圧電振動子。
  21. 請求項２０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。
  22. 請求項２０に記載の圧電振動子であって、
    前記ベース基板及び前記芯材部は、それぞれの熱膨張係数が前記筒体と略等しい。
  23. 請求項２０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、
    前記芯材部は、熱膨張係数が前記筒体と略等しい。
  24. ベース基板と；
    キャビティ用の凹部が形成され、前記凹部を前記ベース基板に対向させた状態で前記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、前記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；
    前記ベース基板を上下方向に貫通する貫通孔内に、前記ベース基板を貫通するように形成され、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；を備える圧電振動子であって、
    前記ベース基板に形成された前記貫通孔の内周壁と、前記貫通電極との間を塞ぐように充填されると共に、上面に凹部が形成されたガラスフリットと；
    前記ガラスフリットの上面の凹部に埋め込まれると共に、前記ガラスフリットの上面側に平坦面を形成する埋込材と；
    を備えていることを特徴とする圧電振動子。
  25. 請求項２４に記載の圧電振動子であって、
    前記埋込材は、導電性材料である。
  26. 請求項２４に記載の圧電振動子であって、
    前記埋込材は、前記埋込材の表面と前記ガラスフリットの上面とで、前記ベース基板の上面と面一であるような前記平坦面を形成している。
  27. 請求項２４のいずれか１項に記載の圧電振動子であって、
    前記埋込材は、熱膨張係数が前記ガラスフリットと略等しい。
  28. 請求項２４に記載の圧電振動子であって、
    前記埋込材は、融点が前記ガラスフリットより低い。
  29. 請求項２０又は２４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。
  30. 請求項２０又は２４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。
  31. 請求項２０から３０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。
  32. 請求項２０から３０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。
  33. 請求項２０から３０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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