JP5369570B2

JP5369570B2 - 圧電振動デバイスの封止部材の製造方法

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Publication number: JP5369570B2
Application number: JP2008238168A
Authority: JP
Inventors: 直樹幸田; 宏樹吉岡; 俊介佐藤
Original assignee: Daishinku Corp
Current assignee: Daishinku Corp
Priority date: 2008-09-17
Filing date: 2008-09-17
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2028-09-17
Also published as: JP2010074396A

Description

本発明は、圧電振動デバイスの封止部材の製造方法に関する。

近年、各種電子機器の動作周波数の高周波化がすすんでおり、この高周波化にともなって、圧電振動デバイス（例えば水晶振動子等）も高周波化への対応が求められている。

この種の圧電振動デバイスは、ガラスからなる第１封止部材および第２封止部材と、水晶からなり両主面に励振電極が形成された水晶振動片とから構成され、第１封止部材と第２封止部材とが水晶振動片を介して積層して接合され、その内部に配された水晶振動片の励振電極が気密封止されている（例えば、下記する特許文献１ご参照）。
特許３３９０３４８号公報

ところで、この特許文献１に示すように、第１封止部材および第２封止部材にガラスを用いると、例えば第１封止部材に電極を両主面間で引回すための貫通孔を形成する必要がある。

ここでいう貫通孔形成では、第１封止部材の基材主面に対して厚み方向に垂直にエッチングする手法が用いられているが、第１封止部材の基材主面から垂直な柱状の貫通孔を形成した場合、貫通孔にメッキ層を形成する時に高アスペクト比によるボイドの発生や、厚み方向に対する応力によって第１封止部材の基材と貫通孔内の充填材料が剥離し易くなり、貫通孔での導通状態が不安定になる。

そこで、上記課題を解決するために、本発明は、封止部材に形成された貫通孔での導通状態を安定させる圧電振動デバイスの封止部材の製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、圧電振動を行う圧電振動片の励振電極を気密封止する圧電振動デバイスの封止部材の製造方法であり、本発明にかかる圧電振動デバイスの封止部材の製造方法は、当該封止部材の基材の両主面に形成される電極パターンを導通状態とするための貫通孔を形成する形成工程と、前記貫通孔に導通部材を充填するための充填工程と、を有し、前記形成工程は、前記基材の一主面からエッチング法により基材をエッチングして貫通孔の一主面側部分にあたる凹部を形成する第１の形成工程と、第１の形成工程後に前記基材の他主面からエッチング法により基材をエッチングして貫通孔の他主面側部分を形成して貫通孔を形成する第２の形成工程とからなり、前記第１の形成工程により形成した前記凹部に前記充填工程により前記導通部材を充填し、その後に前記導通部材を加熱溶融させて前記導通部材を前記凹部に形成し、前記凹部に前記導通部材を形成した後に前記第２の形成工程により前記貫通孔の前記他主面側部分を形成して前記貫通孔を形成し、前記貫通孔内の前記導通部材を前記基材の両主面から露出させ、前記充填工程では、前記導通部材の加熱溶融により前記導通部材を前記貫通孔内部方向に引っ張り、前記導通部材の少なくとも一つの端面を当該封止部材の主面に対して凹形状とすることを特徴とする。なお、本発明でいうエッチングとは、化学的溶解や物理的研磨、化学物理的研磨などのことをいい、具体的にドライエッチングやウエットエッチングやＣＭＰ（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ）などが挙げられる。

本発明によれば、当該封止部材に形成された前記貫通孔での導通状態を安定させることが可能となる。すなわち、本発明によれば、前記第１の形成工程と前記第２の形成工程とからなる前記形成工程と、前記充填工程とを有し、前記第１の形成工程により形成した前記凹部に前記充填工程により前記導通部材を充填し、その後に前記導通部材を加熱溶融させて前記導通部材を前記凹部に形成し、前記凹部に前記導通部材を形成した後に前記第２の形成工程により前記貫通孔の前記他主面側部分を形成して前記貫通孔を形成し、前記貫通孔内の前記導通部材を前記基材の両主面から露出させるので、前記導通部材を前記貫通孔に充填して加熱溶融する際の前記貫通孔のアスペクト比を低くすることが可能となる。その結果、前記貫通孔に前記導通部材を形成する時にボイドが発生するのを抑制することが可能となる。また、導通部材の引っ張りは、導通部材の材料の表面張力によるところが大きく、導通部材の材料の表面張力により導通部材は貫通孔内部方向に引っ張られる。そのため、導通部材の材料が貫通孔（具体的に凹部）に偏位した状態（偏って配された状態）で封止部材に形成された場合であっても、導通部材の材料の溶融拡散により導通部材は貫通孔の凹部内に変位して凹部内に充填される。すなわち、封止部材の貫通孔の凹部への導通部材の充填位置の補正を導通部材の材料の溶融拡散により行うことが可能となる。

前記方法において、前記充填工程は、前記第１の形成工程により形成した前記凹部に金属膜を形成する第１の充填工程と、前記第１の充填工程後に前記凹部に導通部材を充填する第２の充填工程と、からなってもよい。

この場合、前記充填工程が前記第１の充填工程と前記第２の充填工程とからなるので、前記充填工程が前記第２の充填工程のみからなる場合と比較して、前記導通部材の前記凹部への接着強度が良好になる。

本発明にかかる圧電振動デバイスの封止部材の製造方法によれば、封止部材に形成された貫通孔での導通状態を安定させることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施例では、圧電振動を行う圧電振動デバイスとして水晶振動子に本発明を適用した場合を示す。

本実施例にかかる水晶振動子１では、図１に示すように、水晶振動片２（本発明でいう圧電振動片）と、この水晶振動片２の一主面２１に形成された励振電極２３（下記参照）を気密封止する第１封止部材３（本発明でいう封止部材）と、この水晶振動片２の他主面２２に形成された励振電極２３（下記参照）を気密封止する第２封止部材４が設けられている。

この水晶振動子１では、水晶振動片２と第１封止部材３とが接合材７（接合部位１３参照）により接合され、かつ、水晶振動片２と第２封止部材４とが接合材７（接合部位１４参照）により接合されて、パッケージ１１が構成される。そして、水晶振動片２を介して第１封止部材３と第２封止部材４とが接合されることで、パッケージ１１の内部空間１２が形成され、このパッケージ１１の内部空間１２に水晶振動片２の両主面２１，２２に形成された励振電極２３がそれぞれの内部空間１２で気密封止されている。

次に、上記した水晶振動子１の各構成について図２を用いて説明する。なお、ここでは、水晶振動片２と第１封止部材３と第２封止部材４が接合されていないそれぞれ単体として構成されている各部材について説明を行う。

水晶振動片２は、圧電材料である水晶からなり、その両主面２１，２２が逆メサ形状となっている。そして、両主面２１，２２の逆メサ形状の薄肉部分に励振電極２３が形成され、励振電極２３から引出電極２４が引出形成されている。なお、この引出電極２４が第１封止部材３に形成される電極パッド３３と電気的に接続される。

この水晶振動片２では、両主面２１，２２の平面視外周端部２６が第１封止部材３と第２封止部材４との接合面２５として構成され、両主面２１，２２の平面視中央部分が振動領域２７として構成される。振動領域２７は、接合面２５と一部分２８（長手方向の一側部近傍）にて繋がっている。

この水晶振動片２の一主面２１の接合面２５に第１封止部材３と接合するための第１接合材７１が形成されている。また、水晶振動片２の他主面２２の接合面２５に第２封止部材４と接合するための第２接合材７２が形成されている。

これら第１接合材７１と第２接合材７２とは同一構成からなる。これら第１接合材７１および第２接合材７２は、複数の層が両主面２１，２２の平面視外周端部２６の接合面２５に積層して構成され、その最下層側からＣｒ層（図示省略）とＡｕ層（図示省略）とが蒸着形成され、その上にＡｕメッキ層７１１，７２１が積層して形成されている。なお、本実施例では、Ｃｒ層は０．０５μｍの厚みを有し、Ａｕ層は０．１５μｍの厚みを有する。

第１封止部材３は、透過性材料であり、図２に示すように、１枚の水晶ウエハ６（下記参照）から形成された直方体の水晶Ｚ板である。

この第１封止部材３には、水晶振動片２の励振電極２３と電気的に接続する電極パッド３３と、水晶振動片２と接合する接合部（具体的に接合面３２）と、外部と電気的に接続する外部電極端子３４とが設けられている。水晶振動片２との接合面３２は、第１封止部材３の一主面３１の平面視主面外周に設けられている。

第１封止部材３の接合面３２には、水晶振動片２と接合するための第３接合材７３が形成されている。具体的に、第３接合材７３は、複数の層が積層され、その最下層側からＣｒ層（図示省略）とＡｕ層７３１とが蒸着形成され、その上にＳｎメッキ層７３２が積層して形成され、その上にＡｕメッキ層７３３が積層して形成されてなる。なお、第３接合材７３と電極パッド３３とは同時に形成され、電極パッド３３も第３接合材７３と同一の構成となる。

また、第１封止部材３には、図２に示すように、水晶振動片２の励振電極２３を外部と導通させるためのビア３６（本発明でいう貫通孔）が形成され、このビア３６内に導通部材５（下記参照）が充填されている。すなわち、このビア３６は、第１封止部材３の基材の両主面３１，３８に形成される電極パターン（電極パッド３３や外部電極端子３４や電極パターン３７など）を導通状態とするものであり、このビア３６を介して、電極パターン３７が第１封止部材３の一主面３１の電極パッド３３から他主面３８の外部電極端子３４にかけてパターン形成されている。

また、図２に示すように、ビア３６の内側面３６１は第１封止部材３の一主面３１に対して傾斜を有しテーパー状に形成されている。また、ビア３６の内側面３６１は第１封止部材３の他主面３８に対して傾斜を有しテーパー状に形成されている。そして、ビア３６は、第１封止部材３の厚さ方向の中間点から他主面３８側に偏位した位置において狭小の径を有している。ちなみに、本実施例では、第１封止部材３の一主面３１であるビア３６の端部３６２（一端部）の径が最大径となる。

このビア３６内では、下記する第１封止部材３の製造方法により少なくともＡｕとＳｎとの溶融拡散を行って、少なくともＡｕ−Ｓｎ合金から構成される導通部材５が充填されている。なお、少なくともＡｕとＳｎとから構成される導通部材５は、少なくともＡｕとＳｎとの溶融拡散によりＡｕとＳｎとが均一に混在した化合物となる。

なお、第１封止部材３の一主面３１側における導通部材５の端面５１は、第１封止部材３の一主面３１に対して凹形状となる。この第１封止部材３の一主面３１側における導通部材５の端面５１は、Ａｕ５３とＳｎ５２が溶融拡散により主面３１の面方向に引っ張られて凹形状となる。このＡｕ５３とＳｎ５２の溶融拡散により第１封止部材３と導通部材５との接合を良好にし、第１封止部材３と導通部材５との間に隙間が生じるのを抑制して、第１封止部材３への導通部材５の充填不良を抑えることができる。

また、第１封止部材３の他主面３８側における導通部材５の端面５１は、第１封止部材３の他主面３８まで形成されずに、ビア３６の狭小の径となる位置が第１封止部材３の他主面３８側における導通部材５の端面５１の形成位置となっている。

上記したように、導通部材５の両端面５１は、同一形状ではなく異なる形状で、第１封止部材３の両主面３１，３８に対して凹状に形成されている（凹形状となっている）。

第２封止部材４は、透過性材料であり、図２に示すように、１枚の水晶ウエハから形成された直方体の水晶Ｚ板である。

この第２封止部材４には、水晶振動片２と接合する接合部（具体的に接合面４２）が設けられている。接合面４２は、第２封止部材４の一主面４１の平面視主面外周に設けられている。

第２封止部材４の接合面４２には、水晶振動片２と接合するための第４接合材７４が形成されている。具体的に、第４接合材７４は、複数の層が積層され、その最下層側からＣｒ層（図示省略）とＡｕ層７４１とが蒸着形成され、その上にＳｎメッキ層７４２が積層して形成され、その上にＡｕメッキ層７４３が積層して形成されてなる。

なお、上記した水晶振動片２の接合面２５における第１接合材７１の接合領域（具体的にシールパス）と、第１封止部材３の接合面３２における第３接合材７３の接合領域（具体的にシールパス）は、同じ幅を有する。また、水晶振動片２の接合面２５における第２接合材７２の接合領域（具体的にシールパス）と、第２封止部材４の接合面４２における第４接合材７４の接合領域（具体的にシールパス）は、同じ幅を有する。

次に、この水晶振動子１および第１封止部材３の製造方法について図面を用いて説明する。

第１封止部材３を多数個形成する水晶Ｚ板のウエハ６の両主面６１，６２を洗浄する（図３参照）。

ウエハ６の洗浄を終えると、図４に示すように、その両主面６１，６２にＣｒ層（図示省略）を下地としたＡｕ保護膜層８１を蒸着形成する。

Ａｕ保護膜層８１をウエハ６の両主面６１，６２に形成した後に、図５に示すように、Ａｕ保護膜層８１上にレジストをスピンコート法により塗布し、ポジレジスト層８２を形成する。

ポジレジスト層８２をＡｕ保護膜層８１上に形成した後に、図６に示すように、予め設定したパターン形成（ビア３６形成）を行うために露光および現像を行なう。なお、ここで形成するパターンは、下記するビア３６の凹部３６３のパターンのことである。

露光および現像を行うことで露出したＡｕ保護膜層８１をメタルエッチングし（図７参照）、その後ポジレジスト層８２を剥離除去する（図８参照）。

図８に示すようにポジレジスト層８２を除去した後に、ウエットエッチングによりウエハ６（第１封止部材３の基材）の一主面６１からウエハ６（当該基材）をエッチングして、図９に示すように、ビア３６の一部である一主面６１側部分にあたる凹部３６３を形成する（本発明でいう第１の形成工程）。

ビア３６の一部（凹部３６３）を形成した後に、図１０に示すように、Ａｕ保護膜層８１をメタルエッチングして除去する。

Ａｕ保護膜層８１をメタルエッチングしたウエハ６の両主面６１，６２にＣｒ層（図示省略）を下地としたメッキシード層であるＡｕ膜５４をメッキ形成する（図１１参照）。この工程を、本発明でいう第１の形成工程により形成した凹部３６３に金属膜（Ａｕ膜５４）を形成する第１の充填工程という。

Ａｕ膜５４をウエハ６の両主面６１，６２に形成した後に、図１２に示すように、Ａｕ膜５４上にレジストをディップコート法により塗布し、ポジレジスト層８２を形成する。

ポジレジスト層８２をＡｕ保護膜層８１上に形成した後に、図１３に示すように、予め設定したパターン形成（ビア３６形成）を行うためにビア３６の一部（凹部３６３）に対して露光および現像を行なう。

露光および現像を行うことで露出したビア３６の一部（凹部３６３）に、Ａｕ５３をメッキ形成し、メッキ形成したＡｕ５３上にＳｎ５２をメッキ形成して、Ａｕ５３上にＳｎ５２を積層充填する（図１４参照）。なお、本実施例では、図１４において、Ａｕ５３上にＳｎ５２を積層充填しているが、これに限定されるものではなく、Ａｕ−Ｓｎ合金からなるメッキをビア３６の一部（凹部３６３）に充填してもよい。

Ａｕ５３上にＳｎ５２を積層充填した後に、図１５に示すようにポジレジスト層８２を除去し、ポジレジスト層８２を除去したウエハ６にレジストをディップコート法により塗布し、ポジレジスト層８２を形成する（図１６参照）。

ポジレジスト層８２をウエハ６上に形成した後に、図１７に示すように、予め設定した領域（具体的にビア３６の一部である凹部３６３）上に、ポジレジスト層８２が残るように、露光および現像を行なう。

露光および現像を行うことで露出したＡｕ膜５４をメタルエッチングし（図１８参照）、その後ポジレジスト層８２を剥離除去する（図１９参照）。

ポジレジスト層８２を剥離除去した後に、Ｓｎ５２の融点（２３２℃以上）で加熱を行ないＡｕ５３とＳｎ５２とを溶融させて、Ａｕ５３とＳｎ５２との溶融拡散を行う（図２０参照）。Ａｕ５３とＳｎ５２との溶融拡散により導通部材５を構成する。すなわち、ビア３６に導通部材５を充填させる。なお、この時、導通部材５は、Ａｕ５３とＳｎ５２とが均一に混在した化合物となり、この第１封止部材３の一主面３１側における導通部材５の端面５１は、ＡｕとＳｎが溶融拡散により主面３１の面方向に引っ張られて凹形状となる。なお、ここでは、凹部３６３に導通部材５を配した（充填した）後に、導通部材５をウエハ６の他主面６２（第１封止部材３の基材の他主面３８）からレーザによって照射して導通部材５を加熱溶融させる。この工程を、本発明でいう第１の充填工程後に凹部３６３に導通部材５を充填する第２の充填工程という。また、以上の第１の充填工程と第２の充填工程を含む製造工程を、本発明でいうビア３６に導通部材５を充填するための充填工程という。

ビア３６の一部である凹部３６３に導通部材５を充填した後に、ウエハ６の他主面６２側（第１封止部材３の他主面３８側）からビア３６を形成するウエハ６の他主面６２側の位置をエッチングして、凹部３６３に充填した導通部材５をウエハ６の両主面６１，６２（第１封止部材３の両主面３１，３８側）から露出させる（図２１参照）。この工程を、本発明でいう第１の形成工程後にウエハ６の他主面６２（第１封止部材３の基材の他主面３８）からエッチング法によりウエハ６（当該基材）をエッチングしてビア３６の他主面側部分を形成してビア３６を形成する第２の形成工程という。また、以上の第１の形成工程と第２の形成工程を含む製造工程を、本発明でいう第１封止部材３の基材の両主面３１，３８に形成される電極パターン（電極パッド３３や外部電極端子３４や電極パターン３７など）を導通状態とするためのビア３６を形成する形成工程という。

そして、ビア３６を形成した後に、ビア３６を含めたウエハ６の両主面６１，６２（第１封止部材３の両主面３１，３８）に、メッキ配線用のＣｒ膜（図示省略）を下地とした金属膜であるＡｕ膜５４を蒸着形成する。

上記したように、第１の形成工程により形成した凹部３６３に充填工程により導通部材５を充填し、その後に導通部材５を加熱溶融させて導通部材５を凹部３６３に形成し（充填し）、凹部３６３に導通部材５を形成した後に第２の形成工程によりビア３６の他主面側部分を形成してビア３６を形成し、ビア３６内の導通部材５をウエハ６の両主面６１，６２（第１封止部材３の両主面３１，３８）から露出させる。

そして、図２２に示すようにＡｕ膜５４をウエハ６全面に形成した後に、ウエハ６全面にレジストを塗布し、レジスト層（図示省略）を形成し、レジスト層をＡｕ膜５４上に形成した後に、予め設定したパターン形成（電極パッド３３と電極パターン３７と第３接合材７３との形成）を行うために露光および現像を行なう。そして、露光および現像を行うことで露出したＡｕ膜５４をメタルエッチングして、電極パッド３３と電極パターン３７と第３接合材７３それぞれにおけるＡｕ膜を形成する。その後、電極パッド３３のＳｎメッキ層およびＡｕメッキ層と、第３接合材７３のＳｎメッキ層７３２およびＡｕメッキ層７３３を形成して、図２に示すように、第１封止部材１の電極パッド３３と外部電極端子３４と電極パターン３７と第３接合材７３を形成する。

次に、この水晶振動子１の製造方法について図１，２を用いて説明する。なお、本実施例ではウエハ６に多数個形成された状態の第１封止部材３に対して、個片とされた水晶振動片２を配し、その上に個片とされた第２封止部材４を配する製造方法について説明する。しかしながら、本発明は、本実施例で説明する方法に限定されるものではなく、水晶Ｚ板のウエハに多数個形成された状態の第１封止部材３に対して、水晶ウエハに多数個形成された状態の水晶振動片２を配し、その上に水晶Ｚ板のウエハに多数個形成された状態の第２封止部材４を配して、これら水晶振動片２と第１封止部材３と第２封止部材４とを接合し、その後に個片化を行う方法であってもよく、この場合、水晶振動子１の量産に好ましい。

上記した構成からなる水晶Ｚ板のウエハ６に多数個形成された状態の第１封止部材３の一主面３１上に、個片とされた水晶振動片２を、画像認識手段により設定した位置に水晶振動片２の一主面２１が第１封止部材３の一主面３１と対向するように配する。

水晶振動片２を第１封止部材３に配した後に、水晶振動片２の他主面２２上に、個片とされた第２封止部材４を、画像認識手段により設定した位置に第２封止部材４の一主面４１が水晶振動片２の他主面２２と対向するように配して、水晶振動片２と第１封止部材３と第２封止部材４とを積層する。

水晶振動片２と第１封止部材３と第２封止部材４とを積層した後に、ＦＣＢ法によりこれら水晶振動片２と第１封止部材３と第２封止部材４の超音波を用いた仮止接合を行う。

水晶振動片２と第１封止部材３と第２封止部材４の仮止接合を行なった後に、他の製造工程（内部空間１２内のガス抜きや発振周波数調整など）を行ない、その後に加熱溶融接合を行う。なお、本製造工程は、真空雰囲気または不活性ガスの下において行っている。

なお、加熱溶融接合を行い第１接合材７１と第３接合材７３とを接合することで接合材７を構成し、この接合材７により水晶振動片２と第１封止部材３を接合する（接合部位１３参照）。また、第１接合材７１と第３接合材７３との接合と同時に、加熱溶融接合を行い第２接合材７２と第４接合材７４とを接合することで接合材７を構成し、この接合材７により水晶振動片２と第２封止部材４を接合する（接合部位１４参照）。これら接合材７による水晶振動片２と第１封止部材３との接合、および接合材７による水晶振動片２と第２封止部材４との接合により、図１に示すように、水晶振動片２の両主面２１，２２に形成された振動領域の励振電極２３が気密封止される。

上記したように、本実施例にかかる水晶振動子１や第１封止部材３、および第１封止部材３の製造方法によれば、第１封止部材３に形成されたビア３６での導通状態を安定させることができる。

すなわち、本実施例にかかる水晶振動子１や第１封止部材３の製造方法によれば、第１の形成工程と第２の形成工程とからなる形成工程と、充填工程とを有し、第１の形成工程により形成した凹部３６３に充填工程により導通部材５を充填し、その後に導通部材５を加熱溶融させて導通部材５を凹部３６３に形成し、凹部３６３に導通部材５を形成した後に第２の形成工程によりビア３６の他主面側部分を形成してビア３６に形成し、ビア３６内の導通部材５を第１封止部材３の基材の両主面３１，３８から露出させるので、導通部材５をビア３６に充填して加熱溶融する際のビア３６のアスペクト比を低くすることができる。その結果、ビア３６に導通部材５を形成する時にボイドが発生するのを抑制することができる。

また、充填工程が第１の充填工程と第２の充填工程とからなるので、充填工程が第２の充填工程のみからなる場合と比較して、導通部材５の凹部３６３への接着強度が良好になる。

また、第１封止部材３の基材は透過性材料であり、第２の充填工程では、凹部３６３に導通部材５を配した後に、導通部材５を基材の他主面３８からレーザによって照射して導通部材５を加熱溶融させるので、導通部材５が基材の凹部３６３から飛散するのを防ぐことができる。

また、本実施例にかかる水晶振動子１や第１封止部材３によれば、上記した本実施例にかかる水晶振動子１の第１封止部材３の製造方法によって製造され、第１封止部材３の基材の両主面３１，３８に形成される電極パターン（電極パッド３３や外部電極端子３４や電極パターン３７など）を導通状態とするためのビア３６が形成され、ビア３６内に導通部材５が充填されるので、導通部材５をビア３６に充填して加熱溶融する際のビア３６のアスペクト比を低くすることができる。その結果、ビア３６に導通部材５を形成する時にボイドが発生するのを抑制することができる。

また、導通部材５の両端面５１が、第１封止部材３の両主面３１，３８に対して凹形状となるので、水晶振動片２などの他の部材との接触による短絡を避けることができる。

また、導通部材５は、少なくともＡｕ５３とＳｎ５２とから構成され、これらＡｕ５３とＳｎ５２とが均一に混在した斑状の化合物であるので、ボイドやクラックの発生を抑えることができる。これらボイドやクラックは、Ａｕ５３とＳｎ５２の熱膨張係数が異なることに起因し、導通部材５の加熱冷却を繰り返すことでこれらＡｕ５３とＳｎ５２の境界が破壊モードとなるために発生するが、本実施例のようにＡｕ５３とＳｎ５２とが均一に混在した斑状の化合物とすることでボイドやクラックの発生を抑えることができる。

また、第１封止部材３の一主面３１側の導通部材５の両端面５１は、Ａｕ５３とＳｎ５２が溶融拡散により主面３１の面方向に引っ張られて凹形状となる。このＡｕ５３とＳｎ５２の引っ張りにより第１封止部材３と導通部材５との接合を良好にし、第１封止部材３と導通部材５との間に隙間が生じるのを抑制して、第１封止部材３への導通部材５の充填リークを抑えることができる。さらにＡｕ５３とＳｎ５２の溶融拡散による導通部材５の引っ張りは、Ａｕ５３およびＳｎ５２の表面張力によるところが大きく、このＡｕ５３およびＳｎ５２の表面張力により導通部材５はビア３６内部方向に引っ張られる。そのため、導通部材５のＡｕ５３とＳｎ５２がビア３６（具体的に凹部３６３）に偏位した状態（偏って配された状態）で第１封止部材３に形成された場合であっても、Ａｕ５３とＳｎ５２との溶融拡散により導通部材５はビア３６の凹部３６３内に変位して凹部３６３内に充填される。すなわち、第１封止部材３のビア３６の凹部３６３への導通部材５の充填位置の補正をＡｕ５３とＳｎ５２との溶融拡散により行うことができる。

また、ビア３６の内側面３６１はテーパー状に形成され、ビア３６は、第１封止部材３の厚さ方向の中間点から他主面３８側に偏位した位置において狭小の径を有しているので、ビア３６内における導通部材５の接合にアンカー効果を生じ易くする。

なお、本実施例でいうエッチングとは、化学的溶解や物理的研磨、化学物理的研磨などのことをいい、具体的にドライエッチングやウエットエッチングやＣＭＰ（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ）などが挙げられる。

なお、本実施例では、封止部材として第１封止部材３のみを用いているが、これに限定されるものではなく、第２封止部材４にビア３６を形成して封止部材として用いてもよく、また、第１封止部材３および第２封止部材４を封止部材として用いてもよい。

また、本実施例では、ビア３６内に充填する導通部材５としてＡｕ５３とＳｎ５２とを用いているが、その形状はメッキ層に限定されるものではなく、膜であっても他の形態であってもよい。

また、本実施例では、充填工程において、ビア３６の凹部３６３内にＡｕ５３を形成し、このＡｕ５３上にＳｎ５２を形成しているが（図１４〜図１９参照）、これらＡｕ５３およびＳｎ５２の形成位置は、ビア３６内であれば、ウエハ６の一主面６１（第１封止部材３の一主面３１）にまで及んでいなくてもよい。すなわち、Ａｕ５３およびＳｎ５２の平面視外周端が凹部３６３の内側面３６１に形成されてもよい。この場合、充填工程により形成した導通部材５はビア３６の凹部３６３内とされ、導通部材５は第１封止部材３の一主面３１上には形成されていない。このように、導通部材５をビア３６の凹部３６３内にのみ形成することで、第１封止部材３の一主面３１上に導通部材５の突起が形成されるのを防止することができる。その結果、水晶振動片２を第１封止部材３に接合する際に水晶振動片２に導通部材５の突起が接触するのを防止して、接合時の負荷が導通部材５の突起に集中して接合不良が起きるのを防止することができる。

また、本実施例では、ビア３６の内側面３６１はテーパー状に形成されているが、これに限定されるものではなく、ビア３６の内側面３６１が第１封止部材３の一主面３１や他主面３８に対して垂直に形成されてもよい。

また、本実施例では、ビア３６に形成したＡｕ５３とＳｎ５２とを加熱溶融して導通部材５を形成しているが、導通部材５は、他の製造工程から形成されてもよい。例えば、加熱溶融前に、Ａｕ−Ｓｎ合金のメッキ層がビア３６に形成されていてもよく、導通部材５は最初から化合物であってもよい。すなわち、充填工程において、ビア３６内にＡｕ−Ｓｎ合金のメッキ層を形成し、このＡｕ−Ｓｎ合金のメッキ層を共晶点以上の温度（本実施例では３００℃以上）により加熱溶融してＡｕ５３とＳｎ５２との溶融拡散を行ってもよい。このように、Ａｕ−Ｓｎ合金から導通部材５を形成する場合、既に（導通部材５を形成する前から）合金となっているため、溶融時間が短く、更にボイドの発生を抑制することができる。この場合、Ａｕ５３とＳｎ５２の共晶点以上の温度により加熱溶融するので、導通部材５の充填工程によって導通部材５にボイドが発生するのを抑えるのに更に好適である。

また、本実施例では、第１封止部材３に水晶Ｚ板を用いているが、これに限定されるものではなく他の水晶であってもよく、さらにガラスなどであってもよい。

また、本実施例では、接合材７として、ＣｒとＡｕとＳｎを用いているが、これに限定されるものではなく、接合材７を例えばＣｒとＡｕとＧｅとから構成してもよい。

また、本実施例では、水晶振動片２の接合面２５における第１接合材７１の接合領域（具体的にシールパス）と、第１封止部材３の接合面３２における第３接合材７３の接合領域（具体的にシールパス）は、同じ幅を有し、水晶振動片２の接合面２５における第２接合材７２の接合領域（具体的にシールパス）と、第２封止部材４の接合面４２における第４接合材７４の接合領域（具体的にシールパス）は、同じ幅を有しているが、これに限定されるものではなく、例えば、水晶振動片２の接合面２５における第１接合材７１の接合領域（具体的にシールパス）を、第１封止部材３の接合面３２における第３接合材７３の接合領域（具体的にシールパス）に対して幅広に形成し、水晶振動片２の接合面２５における第２接合材７２の接合領域（具体的にシールパス）を、第２封止部材４の接合面４２における第４接合材７４の接合領域（具体的にシールパス）に対して幅広に形成してもよい。

この場合、水晶振動片２の接合面２５に形成した第１接合材７１および第２接合材７２の接合領域を、第１封止部材３の接合面３２に形成した第３接合材７３や第２封止部材４の接合面４２に形成した第４接合材７４の接合領域に対して幅広に形成しているので、水晶振動片２と第１封止部材３と第２封止部材４とを接合した際に、幅広に形成した第１接合材７１および第２接合材７２の接合領域に第３接合材７３や第４接合材７４が引っ張られるようになる。これは、第３接合材７３や第４接合材７４にＳｎを用いており、このＳｎが第１接合材７１や第２接合材７２のＡｕに引っ張られるために起こる現象であり、この現象を用いることで、接合材７が水晶振動子１の端面からはみ出すのを防止することができる。

また、本実施例では、図２１に示すように、ビア３６の一部である凹部３６３に導通部材５を充填した後に、ウエハ６の他主面６２側（第１封止部材３の他主面３８側）からビア３６を形成するウエハ６の他主面６２側の位置をエッチングして、凹部３６３に充填した導通部材５をウエハ６の両主面６１，６２（第１封止部材３の両主面３１，３８側）から露出させているが、これに限定されるものではなく、図２３に示すように、ウエハ６の他主面６２（第１封止部材３の他主面３８）をエッチングしてビア３６を形成し、凹部３６３に充填した導通部材５をウエハ６の他主面６２（第１封止部材３の他主面３８）から露出させてもよい。そして、この場合も、上記した実施例と同様に、ビア３６を形成した後に、ビア３６を含めたウエハ６の両主面６１，６２（第１封止部材３の両主面３１，３８）に、メッキ配線用のＣｒ膜（図示省略）を下地とした金属膜であるＡｕ膜５４を蒸着形成する（図２４参照）。なお、この図２４に示す例の場合、導通部材５の他端面５１は、第１封止部材３の他主面３８に対して面一に形成されている（平坦形状となっている）。

また、第１封止部材３の製造方法は、上記した本実施例以外に、次に示す第１封止部材３の製造方法によっても上記した本実施例と同様の作用効果を有する。以下、本実施例の他の例にかかる第１封止部材３の製造方法について、以下に図面（具体的に、図３〜１０，２５〜３０）を用いて説明する。なお、本実施例の他の例にかかる第１封止部材３の製造方法では、上記した本実施例にかかる第１封止部材３の製造方法と同一工程を有する。そのため、同一の工程については同じ図面を援用する。

Ａｕ保護膜層８１をメタルエッチングして除去した後に、図２５に示すように、導通部材５である球状のＡｕ５３とＳｎ５２とを含むろう材を凹部３６３に配する。本例では、ろう材として、ＡｕＳｎボールろう材を用いる。なお、ろう材の形状は球状体に限定されるものではなく、他の形状であってもよい。例えば、ろう材が円柱状体であってもよい。

ろう材を凹部３６３に配した後に、ろう材の融点（２７８℃以上）で加熱を行ない導通部材５であるろう材とを溶融させて、導通部材５を構成する（図２６参照）。すなわち、ビア３６に導通部材５を充填させる。なお、この時、導通部材５は、Ａｕ５３とＳｎ５２とが均一に混在した化合物となり、この第１封止部材３の一主面３１側における導通部材５の端面５１は、ＡｕとＳｎが溶融拡散により主面３１の面方向に引っ張られて凹形状となる。なお、ここでは、凹部３６３に導通部材５を配した（充填した）後に、導通部材５をウエハ６の他主面６２（第１封止部材３の基材の他主面３８）からレーザによって照射して導通部材５を加熱溶融させる。この工程を、本発明でいう第１の充填工程後に凹部３６３に導通部材５を充填する第２の充填工程といい、本例では、この第２の充填工程が充填工程に対応する。

ビア３６の一部である凹部３６３に導通部材５を充填した後に、ウエハ６の他主面６２側（第１封止部材３の他主面３８側）からビア３６を形成するウエハ６の他主面６２側の位置をエッチングして、凹部３６３に充填した導通部材５をウエハ６の両主面６１，６２（第１封止部材３の両主面３１，３８側）から露出させる（図２７参照）。この工程を、本発明でいう第１の形成工程後にウエハ６の他主面６２（第１封止部材３の基材の他主面３８）からエッチング法によりウエハ６（当該基材）をエッチングしてビア３６の他主面側部分を形成してビア３６を形成する第２の形成工程という。また、以上の第１の形成工程と第２の形成工程を含む製造工程を、本発明でいう第１封止部材３の基材の両主面３１，３８に形成される電極パターン（電極パッド３３や外部電極端子３４や電極パターン３７など）を導通状態とするためのビア３６を形成する形成工程という。

上記したように、第１の形成工程により形成した凹部３６３に充填工程により導通部材５であるろう材を配し、その後に導通部材５を加熱溶融させて導通部材５を凹部３６３に形成し（充填し）、凹部３６３に導通部材５を形成した後に第２の形成工程によりビア３６の他主面側部分を形成してビア３６に形成し、ビア３６内の導通部材５をウエハ６の両主面６１，６２（第１封止部材３の両主面３１，３８）から露出させる。

そして、図２８に示すようにＡｕ膜５４をウエハ６全面に形成した後に、ウエハ６全面にレジストを塗布し、レジスト層（図示省略）を形成し、レジスト層をＡｕ膜５４上に形成した後に、予め設定したパターン形成（電極パッド３３と電極パターン３７と第３接合材７３との形成）を行うために露光および現像を行なう。そして、露光および現像を行うことで露出したＡｕ膜５４をメタルエッチングして、電極パッド３３と電極パターン３７と第３接合材７３それぞれにおけるＡｕ膜を形成する。その後、電極パッド３３のＳｎメッキ層およびＡｕメッキ層と、第３接合材７３のＳｎメッキ層７３２およびＡｕメッキ層７３３を形成して、図２に示すように、第１封止部材１の電極パッド３３と外部電極端子３４と電極パターン３７と第３接合材７３を形成する。

なお、本実施例の他の例にかかる第１封止部材３の製造方法では、図２７に示すように、ビア３６の一部である凹部３６３に導通部材５を充填した後に、ウエハ６の他主面６２側（第１封止部材３の他主面３８側）からビア３６を形成するウエハ６の他主面６２側の位置をエッチングして、凹部３６３に充填した導通部材５をウエハ６の両主面６１，６２（第１封止部材３の両主面３１，３８側）から露出させているが、これに限定されるものではなく、図２９に示すように、ウエハ６の他主面６２（第１封止部材３の他主面３８）をエッチングしてビア３６を形成し、凹部３６３に充填した導通部材５をウエハ６の他主面６２（第１封止部材３の他主面３８）から露出させてもよい。そして、この場合も、上記した本実施例の他の例と同様に、ビア３６を形成した後に、ビア３６を含めたウエハ６の両主面６１，６２（第１封止部材３の両主面３１，３８）に、メッキ配線用のＣｒ膜（図示省略）を下地とした金属膜であるＡｕ膜５４を蒸着形成する（図３０参照）。なお、この図３０に示す例の場合、導通部材５の他端面５１は、第１封止部材３の他主面３８に対して面一に形成されている（平坦形状となっている）。

なお、本発明は、その精神や主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明は、封止部材に水晶を用いた圧電振動デバイスの封止部材の製造方法に好適である。

図１は、本実施例にかかる水晶振動子の内部空間を公開した概略側面図である。図２は、本実施例にかかる水晶振動子の各構成を示した概略構成図である。図３は、本実施例にかかる第１封止部材の製造工程の一工程であるウエハ洗浄を示す概略工程図である。図４は、本実施例にかかる第１封止部材の製造工程の一工程であるＡｕ保護層形成を示す概略工程図である。図５は、本実施例にかかる第１封止部材の製造工程の一工程であるレジスト塗布を示す概略工程図である。図６は、本実施例にかかる第１封止部材の製造工程の一工程である露光および現像を示す概略工程図である。図７は、本実施例にかかる第１封止部材の製造工程の一工程であるメタルエッチングを示す概略工程図である。図８は、本実施例にかかる第１封止部材の製造工程の一工程であるレジスト剥離を示す概略工程図である。図９は、本実施例にかかる第１封止部材の製造工程の一工程である凹部形成工程を示す概略工程図である。図１０は、本実施例にかかる第１封止部材の製造工程の一工程であるメタルエッチングを示す概略工程図である。図１１は、本実施例にかかる第１封止部材の製造工程の一工程であるＡｕ膜形成を示す概略工程図である。図１２は、本実施例にかかる第１封止部材の製造工程の一工程であるレジスト塗布を示す概略工程図である。図１３は、本実施例にかかる第１封止部材の製造工程の一工程である露光および現像を示す概略工程図である。図１４は、本実施例にかかる第１封止部材の製造工程の一工程であるＡｕメッキおよびＳｎメッキの形成を示す概略工程図である。図１６は、本実施例にかかる第１封止部材の製造工程の一工程であるレジスト剥離を示す概略工程図である。図１６は、本実施例にかかる第１封止部材の製造工程の一工程であるレジスト塗布を示す概略工程図である。図１７は、本実施例にかかる第１封止部材の製造工程の一工程である露光および現像を示す概略工程図である。図１８は、本実施例にかかる第１封止部材の製造工程の一工程であるメタルエッチングを示す概略工程図である。図１９は、本実施例にかかる第１封止部材の製造工程の一工程であるレジスト剥離を示す概略工程図である。図２０は、本実施例にかかる第１封止部材の製造工程の一工程であるＡｕメッキとＳｎメッキとの溶融を示す概略工程図である。図２１は、本実施例にかかる第１封止部材の製造工程の一工程であるビア形成工程を示す概略工程図である。図２２は、本実施例にかかる第１封止部材の製造工程の一工程であるＡｕ膜形成を示す概略工程図である。図２３は、本実施例の他の例にかかる第１封止部材の製造工程の一工程であるビア形成工程を示す概略工程図である。図２４は、本実施例の他の例にかかる第１封止部材の製造工程の一工程であるＡｕ膜形成を示す概略工程図である。図２５は、本実施例の他の例にかかる第１封止部材の製造工程の一工程であるろう材の凹部への配置を示す概略工程図である。図２６は、本実施例の他の例にかかる第１封止部材の製造工程の一工程であるろう材の溶融を示す概略工程図である。図２７は、本実施例の他の例にかかる第１封止部材の製造工程の一工程であるビア形成工程を示す概略工程図である。図２８は、本実施例の他の例にかかる第１封止部材の製造工程の一工程であるＡｕ膜形成を示す概略工程図である。図２９は、本実施例の他の例にかかる第１封止部材の製造工程の一工程であるビア形成工程を示す概略工程図である。図３０は、本実施例の他の例にかかる第１封止部材の製造工程の一工程であるＡｕ膜形成を示す概略工程図である。

符号の説明

１水晶振動子（圧電振動デバイス）
１２内部空間
２水晶振動片（圧電振動片）
２３励振電極
３第１封止部材
３１第１封止部材の一主面
３２第１封止部材の接合面
３３電極パッド（電極パターンの一部）
３４外部電極端子（電極パターンの一部）
３５第１封止部材の基材内部
３６ビア（貫通孔）
３６１ビアの内側面
３６２ビアの両端部
３７電極パターン（電極パターンの一部）
３８第１封止部材の他主面
４第２封止部材
５導通部材
５１導通部材の両端面
５２Ｓｎ
５３Ａｕ
５４Ａｕ膜
６水晶Ｚ板のウエハ
６１，６２水晶Ｚ板のウエハの両主面
７接合材
８１Ａｕ保護膜層
８２ポジレジスト層

Claims

圧電振動を行う圧電振動片の励振電極を気密封止する圧電振動デバイスの封止部材の製造方法において、
当該封止部材の基材の両主面に形成される電極パターンを導通状態とするための貫通孔を形成する形成工程と、
前記貫通孔に導通部材を充填するための充填工程と、を有し、
前記形成工程は、前記基材の一主面からエッチング法により基材をエッチングして貫通孔の一主面側部分にあたる凹部を形成する第１の形成工程と、第１の形成工程後に前記基材の他主面からエッチング法により基材をエッチングして貫通孔の他主面側部分を形成して貫通孔を形成する第２の形成工程とからなり、
前記第１の形成工程により形成した前記凹部に前記充填工程により前記導通部材を充填し、その後、前記導通部材を加熱溶融させて前記導通部材を前記凹部に形成し、前記凹部に前記導通部材を形成した後に前記第２の形成工程により前記貫通孔の前記他主面側部分を形成して前記貫通孔を形成し、前記貫通孔内の前記導通部材を前記基材の両主面から露出させ、
前記充填工程では、前記導通部材の加熱溶融により前記導通部材を前記貫通孔内部方向に引っ張り、前記導通部材の少なくとも一つの端面を当該封止部材の主面に対して凹形状とすることを特徴とする圧電振動デバイスの封止部材の製造方法。
請求項１に記載の圧電振動デバイスの封止部材の製造方法において、
前記充填工程は、前記第１の形成工程により形成した前記凹部に金属膜を形成する第１の充填工程と、前記第１の充填工程後に前記凹部に導通部材を充填する第２の充填工程と、からなることを特徴とする圧電振動デバイスの封止部材の製造方法。