JP5421690B2 - パッケージの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、パッケージの製造方法、圧電振動子の製造方法、該製造方法によって製造される圧電振動子、該圧電振動子を有する発振器、電子機器及び電波時計に関するものである。

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として、例えば下記特許文献１に示されるような表面実装型（ＳＭＤ、Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ）の圧電振動子が知られている。図２１および図２２に示すように、この圧電振動子２００は、互いに接合されたベース基板２０１及びリッド基板２０２と、両基板２０１、２０２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２０３と、を備えている。

圧電振動片２０３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２０１の上面にマウントされている。
ベース基板２０１及びリッド基板２０２は、例えばガラス基板とされ、両基板２０１、２０２のうちベース基板２０１には、該ベース基板２０１を貫通するスルーホール２０４が形成されている。そして、このスルーホール２０４内には、該スルーホール２０４を塞ぐように導電部材が埋め込まれて貫通電極２０５を形成している。この貫通電極２０５は、ベース基板２０１の外面（下面）に形成された外部電極２０６に電気的に接続されると共に、キャビティＣ内でマウントされている圧電振動片２０３に電気的に接続されている。また、リッド基板２０２においてベース基板２０１側を向く面には、全面にわたって接合膜２０７が形成されており、この接合膜２０７がベース基板２０１に陽極接合されている。

ところで、図２３に示すように、このような圧電振動子２００を製造する過程において、接合膜２０７とベース基板２０１とを陽極接合するときには、互いに重ね合わせたベース基板２０１およびリッド基板２０２を陽極接合用の電極台部２０８上にセットした後、接合温度に加熱しつつ接合膜２０７と電極台部２０８との間に接合電圧を印加する。これにより、接合温度で加熱されたベース基板２０１内のイオンが流動性を有した状態で、接合膜２０７と電極台部２０８との間に接合電圧が印加されることから、ベース基板２０１と接合膜２０７との間に電流が流れる。その結果、接合膜２０７とベース基板２０１との界面に電気化学的な反応を生じさせることが可能になり、両者を陽極接合することができる。

特開平６−２８３９５１号公報

しかしながら、前記従来の圧電振動子の製造方法では、陽極接合時に、貫通電極２０５が電極台部２０８に接触しているとともに、貫通電極２０５と電気的に接続された圧電振動片２０３が接合膜２０７と近接しているので、接合膜２０７と電極台部２０８との間に接合電圧を印加すると、接合膜２０７と圧電振動片２０３との間で放電現象（火花放電）が発生してしまう恐れがあった。

そして、このような放電現象が発生した場合、ベース基板２０１と接合膜２０７との間に電流が十分に流れずに、ベース基板２０１と接合膜２０７とが陽極接合されないという問題があった。しかも、一度でも放電現象が発生すると、例えば、接合膜２０７が剥離して飛散してしまい、飛散した接合膜２０７が圧電振動片２０３に付着すること等によって、接合膜２０７と圧電振動片２０３との間で放電パスが生成されるため、陽極接合に必要とされる電流をベース基板２０１と接合膜２０７との間に流すのは困難となった。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、陽極接合時の放電現象の発生を抑制し、ベース基板と接合膜とを安定して陽極接合することができるパッケージの製造方法、および圧電振動子の製造方法を提供することである。また、該製造方法によって製造された圧電振動子、該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。

前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明に係るパッケージの製造方法は、ガラス材料からなり、間にキャビティを形成するように重ね合わせられたベース基板およびリッド基板と、前記キャビティ内に収容されるように前記ベース基板に形成された内部電極と、前記内部電極に電気的に接続されるように前記ベース基板を貫通して形成された貫通電極と、前記リッド基板において前記ベース基板側を向く面に全面にわたって形成され、前記ベース基板と接する部分で前記ベース基板と陽極接合された接合膜と、を備えるパッケージを製造するパッケージの製造方法であって、前記リッド基板の内面と前記ベース基板の内面とを重ね合わせ、前記ベース基板の外面を陽極接合用の電極台部上に配置する配置工程と、接合温度に加熱しつつ、前記接合膜と前記電極台部との間に接合電圧を印加して、前記接合膜と前記ベース基板とを陽極接合する陽極接合工程と、を備え、前記陽極接合工程は、前記電極台部に形成された空隙部に前記貫通電極が露出された状態で前記接合電圧を印加することを特徴とする。

この発明によれば、陽極接合工程時に、貫通電極が空隙部に露出されているので、電極台部から貫通電極に直接的に電流が流れることがない。つまり、陽極接合工程において、接合膜と電極台部との間に接合電圧を印加するときに、貫通電極に電流が流れるのを抑えることが可能になり、内部電極に電気的に接続されたキャビティ内の配線（例えば、圧電振動片など）と接合膜との間に大きな電位差は生じるのを抑制することができる。したがって、接合膜と前記キャビティ内の配線との間での放電現象（火花放電）の発生を抑制することができる。これにより、接合膜およびベース基板に流れる電流を確保することが可能になり、ベース基板と接合膜とを安定して陽極接合することができる。

また、前記電極台部は、電極台本体と、前記接合温度で内部のイオンが移動可能な材料からなり、前記空隙部が形成されるとともに前記電極台本体上に配設されたダミー材と、を備え、前記陽極接合工程は、前記接合温度に加熱しつつ前記電極台本体と前記接合膜との間に前記接合電圧を印加しても良い。

この場合、ダミー材が、接合温度で内部のイオンが移動可能な材料からなり、かつ陽極接合工程時に、接合温度まで加熱しつつ電極台本体と接合膜との間に接合電圧を印加する。したがって、ダミー材には、イオン（荷電粒子）の移動が生じ電流が流れることとなり、接合膜とベース基板との界面に電気化学的な反応を生じさせることが可能になる。これにより、ベース基板と接合膜とを陽極接合することができる。
しかも、電極台部が、電極台本体上に配設されたダミー材を備えているので、陽極接合工程時に、貫通電極と電極台本体との間の距離をダミー材分だけ離間させることが可能になり、貫通電極と電極台本体との間での放電現象の発生も抑制することができる。

また、前記ダミー材の熱膨張係数は、前記ベース基板の熱膨張係数と同等になっていても良い。

この場合、ダミー材の熱膨張係数が、ベース基板と熱膨張係数と同等になっているので、陽極接合工程において加熱するときに、ベース基板およびダミー材が同じように熱膨張する。したがって、熱膨張を起因として貫通電極と空隙部とが相対的に位置ずれするのを抑制することが可能になり、空隙部に貫通電極が露出された状態を安定して確保することができる。

また、本発明に係る圧電振動子の製造方法は、前記本発明に係るパッケージの製造方法における前記配置工程の前に、前記キャビティ内に圧電振動片が収容されるように前記圧電振動片を前記内部電極に電気的に接続する圧電振動片実装工程を行うことを特徴とする。

この発明によれば、圧電振動子を製造する過程において、前記本発明に係るパッケージに製造方法における配置工程および陽極接合工程を行うので、陽極接合時の放電現象の発生を抑制し、ベース基板と接合膜とを安定して陽極接合することができる。

また、本発明に係る圧電振動子は、前記本発明に係る圧電振動子の製造方法で製造されたことを特徴とする。

この発明によれば、上述した製造方法で製造されたので、ベース基板と接合膜とを安定して陽極接合することが可能になり、キャビティ内の気密を確保して当該圧電振動子の高品質化を図ることができる。

また、本発明に係る発振器は、前記本発明に係る圧電振動子が、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。
また、本発明に係る電子機器は、前記本発明に係る圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴とする。
また、本発明に係る電波時計は、前記本発明に係る圧電振動子が、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。

この発明に係る発振器、電子機器及び電波時計においては、高品質化された圧電振動子を備えているので、同様に高品質化を図ることができる。

本発明に係るパッケージの製造方法および圧電振動子の製造方法によれば、陽極接合時の放電現象の発生を抑制し、ベース基板と接合膜とを安定して陽極接合することができる。
また、本発明に係る圧電振動子によれば、上述した方法で製造されているので、高品質化が図られた圧電振動子とすることができる。
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、同様に高品質化を図ることができる。

本発明に係る圧電振動子の一実施形態を示す外観斜視図である。 図１に示す圧電振動子の内部構成図であって、リッド基板を取り外した状態で圧電振動片を上方から見た図である。 図２に示すＡ−Ａ線に沿った圧電振動子の断面図である。 図１に示す圧電振動子の分解斜視図である。 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５に示す圧電振動片の下面図である。 図５に示す断面矢視Ｂ−Ｂ図である。 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８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及び接合膜を形成した状態を示す図である。 図８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凹部、貫通電極及び引き回し電極を形成した状態を示す図である。 図１０に示す状態のベース基板用ウエハの全体図である。 図８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、陽極接合工程を説明する図である。 図８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接合膜とが陽極接合されたウエハ体の分解斜視図である。 図１２に示す状態のベース基板及びダミー材内でのイオン移動の様子を説明するための図である。 本発明に係る圧電振動子の製造方法の一実施形態の変形例を示す図であって、陽極接合工程を説明する図である。 本発明に係る圧電振動子の製造方法の一実施形態の変形例を示す図であって、陽極接合工程を説明する図である。 本発明に係る圧電振動子の製造方法の一実施形態の変形例を示す図であって、陽極接合工程を説明する図である。 本発明に係る発振器の一実施形態を示す構成図である。 本発明に係る電子機器の一実施形態を示す構成図である。 本発明に係る電波時計の一実施形態を示す構成図である。 従来の圧電振動子の内部構造図であって、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２１に示す圧電振動子の断面図である。 図２１に示す圧電振動子を製造する際の一工程を示す図である。

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る圧電振動子を説明する。
図１〜図４に示すように、本実施形態の圧電振動子１は、間にキャビティＣを形成するように重ね合わせられたベース基板２およびリッド基板３を備えるパッケージ９と、キャビティＣ内に収容され後述する引き回し電極（内部電極）３６，３７に電気的に接続された圧電振動片４と、を備えた表面実装型のものである。
なお図３および図４においては、図面を見易くするために、圧電振動片４の励振電極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）
図５〜図７に示すように、圧電振動片４は、水晶やタンタル酸リチウム、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。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、該一対の振動腕部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の基端部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。また圧電振動片４は、一対の振動腕部１０、１１の両主面上に、該振動腕部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いる。具体的には、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、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おり、圧電振動片４には、このマウント電極１６，１７を介して電圧が印加される。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ている。

また、一対の振動腕部１０、１１の先端部には、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質量調整（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（目標）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、図４に示すように、図示しない導電性接着剤でベース基板２側に接合されている。より具体的には、ベース基板２の内面（上面、リッド基板３が接合される接合面）にパターニング（形成）された後述する引き回し電極３６，３７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接合されている。これにより、圧電振動片４は、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。
なお、圧電振動片４は、引き回し電極３６，３７に、図示しない金等のバンプを利用してバンプ接合されていても良い。

（圧電振動子）
図１〜図４に示すように、本実施形態の圧電振動子１は、ベース基板２とリッド基板３とが２層に積層されてなるパッケージ９を備えている。
ベース基板２は、ガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる透明な絶縁基板であり、板状に形成されている。

図２および図３に示すように、このベース基板２には、該ベース基板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。一対のスルーホール３０，３１は、キャビティＣの対角線の両端部に形成されている。そして、これら一対のスルーホール３０，３１には、該スルーホール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。つまり、貫通電極３２，３３は、ベース基板２を内面側から外面（下面）側に貫通して形成されている。これら貫通電極３２，３３は、Ａｇペースト等の導電材料によって構成されている。ベース基板２の外面には、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一対の外部電極３８，３９が形成されている。

図２および図４に示すように、ベース基板２の内面側には、導電性材料（例えば、アルミニウム）により一対の引き回し電極３６，３７がキャビティＣ内に収容されるようにパターニング（形成）されている。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。

なお図示の例では、図２から図４に示すように、ベース基板２の内面には、キャビティＣの一部を構成する凹部２ａが形成されている。より詳しく説明すると、凹部２ａは、ベース基板２上にマウントされた圧電振動片４の先端側に位置する部分に形成されている。この凹部２ａにより、圧電振動片４の一対の振動腕部１０、１１は、ベース基板２から浮いた状態となり、振動に必要な振動ギャップが確保される。

図１、図３及び図４に示すように、リッド基板３は、ベース基板２と同様にガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる透明の絶縁基板であり、図１〜図４に示すように、ベース基板２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。そして、リッド基板３の内面（下面、ベース基板２が接合される接合面）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に接合されている。

また、図１〜図４に示すように、本実施形態のパッケージ９（圧電振動子１）は、リッド基板３においてベース基板２側を向く面に全面にわたって形成され、ベース基板２と接する部分でベース基板２と陽極接合された接合膜３５を備えている。図２および図３に示すように、本実施形態の接合膜３５は、凹部３ａを画成する面と、リッド基板２の内面において凹部３ａの外周縁に全周にわたって連なる周縁部と、の各全域にわたって形成されており、これらのうち、リッド基板２の内面の周縁部に形成された部分がベース基板３に陽極接合されている。接合膜３５は、陽極接合可能な材料（例えばアルミニウムやシリコンなど）で形成されている。

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に電圧を印加することができ、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。

（圧電振動子の製造方法）
次に、上述した圧電振動子１を、図８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（ベース基板）４０とリッド基板用ウエハ（リッド基板）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。なお本実施形態では、ウエハ状の基板を利用して圧電振動子１を一度に複数製造するが、これに限られたものではなく、例えば予めベース基板２及びリッド基板３の外形に寸法を合わせたものを加工して、一度に一つのみ製造する等しても構わない。

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、該ウエハをフォトリソグラフィ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。

また、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みまで研磨加工して洗浄した後に、エッチング等により最表面の加工変質層を除去した円板状のリッド基板用ウエハ５０を形成する（Ｓ２１）。次いで、図９に示すように、リッド基板用ウエハ５０の内面に、エッチング等により行列方向にキャビティＣ用の凹部３ａを複数形成する凹部形成工程を行う（Ｓ２２）。次いで、凹部３ａが形成されたリッド基板用ウエハ５０の内面側の全域にわたって接合膜３５を形成する接合膜形成工程を行う（Ｓ２３）。この際、例えば蒸着やスパッタリング等により接合膜３５を形成する。
この時点で、第１のウエハ作製工程が終了する。

また、第１のウエハ作製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み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の内面に、エッチング等により行列方向にキャビティＣ用の凹部２ａを複数形成する凹部形成工程を行う（Ｓ３２）。この際、凹部２ａを、圧電振動片４の振動腕部１０、１１の先端側に位置するように形成する。

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（Ｓ３３）。具体的には、まず、一対のスルーホール３０、３１を、サンドブラスト法やプレス加工等の方法で複数形成する。そして、これら複数の一対のスルーホール３０、３１内に、一対の貫通電極３２、３３を形成する。この一対の貫通電極３２、３３により、一対のスルーホール３０、３１を封止すると共に、ベース基板用ウエハ４０の内面側と外面側との電気導通性が確保される。
次に、図１０及び図１１に示すように、ベース基板用ウエハ４０の内面に導電性材料をパターニングして、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（Ｓ３４）。なお、図１０及び図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。
この時点で第２のウエハ作製工程が終了する。

次に、後述する重ね合わせ工程においてキャビティＣ内に圧電振動片４が収容されるように、圧電振動片４を引き回し電極３６，３７に電気的に接続するマウント工程（圧電振動片実装工程）を行う（Ｓ４０）。本実施形態では、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の内面側に接合する。これにより、圧電振動片４は、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。

次に、図１２に示すように、リッド基板用ウエハ５０の内面とベース基板用ウエハ４０の内面とを重ね合わせ、ベース基板用ウエハ４０の外面を陽極接合用の電極台部７０上に配置する配置工程を行う（Ｓ５０）。

ここで、配置工程の説明にあたり、まず陽極接合用の電極台部７０について説明する。
図１２に示すように、電極台部７０は、図示しない陽極接合装置の内部に設けられた陽極接合用の印加手段７４が有する一対の電極のうち、マイナス端子として機能する一方の電極を構成している。また図示の例では、前記一対の電極のうちのプラス端子として機能する他方の電極は、接合膜３５に電気的に接続される膜用電極７４ａとなっている。なお図１２では、ベース基板用ウエハ４０およびリッド基板用ウエハ５０それぞれにおいて、１つ分の圧電振動子１に相当する部分を図示している。

電極台部７０は、電極台本体７１と、接合温度（例えば２００℃〜３００℃）で内部のイオンが移動可能な材料からなり、空隙部７３が形成されるとともに電極台本体７１上に配設されたダミー材７２と、を備えている。
電極台本体７１は、平面視でベース基板用ウエハ４０と同等もしくはベース基板用ウエハ４０よりも大きくなるように形成された導電性の板状部材である。前記導電性の板状部材としては、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）等が挙げられる。

ダミー材７２は、ベース基板用ウエハ４０と平面視略同一形状に形成された例えばガラス材料等からなる板状部材であり、電極台本体７１上に着脱可能に載置されている。本実施形態では、ダミー材７２の熱膨張係数は、ベース基板用ウエハ４０の熱膨張係数と同等になっている。図示の例では、ダミー材７２とベース基板用ウエハ４０とは、同一のガラス材料で形成されており、ダミー材７２の熱膨張係数とベース基板用ウエハ４０の熱膨張係数とは等しくなっている。

また本実施形態では、空隙部７３は、ダミー材７２の上面（外面）に間隔をあけて形成された複数の凹部とされている。また図示の例では、ダミー材７２の法線方向の大きさである厚さは、例えばベース基板用ウエハ４０の厚さと同等とされ、空隙部７３の深さは、例えばダミー材７２の厚さの約半分となっている。例えば、ダミー材７２の厚さは約４００μｍとされ、空隙部７３の深さは約２００μｍとなっている。

次に、配置工程について詳細に説明する。
まず、図１２に示すように、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（Ｓ５１）。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、両ウエハ４０、５０で囲まれるキャビティＣ内に収容された状態となる。

次いで、重ね合わせた両ウエハ４０、５０を前記陽極接合装置に入れ、ベース基板用ウエハ４０をダミー材７２側にした状態でダミー材７２上に載置（配置）するセット工程を行う（Ｓ５２）。この際、貫通電極３２，３３が空隙部７３に露出されるようにベース基板用ウエハ４０を位置決めして載置する。なお図示の例では、各空隙部７３には、対応する１つの貫通電極３２，３３が露出されるようになっている。また、接合膜３５においてベース基板用ウエハ４０と接する部分はその全域にわたって、電極台部７０との間にベース基板用ウエハ４０を挟み込んでいる。
また本実施形態では、セット工程時に、印加手段７４の膜用電極７４ａを接合膜３５に電気的に接続する。
以上で配置工程が終了する。

次いで、接合温度に加熱しつつ、接合膜３５と電極台部７０との間に接合電圧（例えば、６００Ｖ〜８００Ｖ）を印加して、接合膜３５とベース基板用ウエハ４０とを陽極接合する陽極接合工程を行う（Ｓ５５）。ここで、陽極接合工程は、電極台部７０に形成された空隙部７３に貫通電極３２，３３が露出された状態で接合電圧を印加する。さらに本実施形態では、陽極接合工程は、接合温度に加熱しつつ電極台本体７１と接合膜３５との間に接合電圧を印加する。

すると、接合膜３５とベース基板用ウエハ４０との界面に電気化学的な反応が生じ、両者が陽極接合することとなる。これにより、圧電振動片４をキャビティＣ内に封止され、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１３に示すウエハ体６０を得ることができる。なお、図１３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、図１３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。

そして、上述した陽極接合工程が終了した後、ベース基板用ウエハ４０の外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（Ｓ６０）。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。

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（Ｓ７０）。具体的に説明すると、ベース基板用ウエハ４０の外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ベース基板用ウエハ４０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１３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（Ｓ８０）。その結果、パッケージ９のキャビティＣ内に圧電振動片４が封止された図１に示す２層構造タイプの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（Ｓ８０）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（Ｓ７０）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（Ｓ７０）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をより効率よ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（Ｓ９０）。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。

以上説明したように、本実施形態に係る圧電振動子の製造方法によれば、陽極接合工程時に、貫通電極３２，３３が空隙部７３に露出されているので、電極台部７０から貫通電極３２，３３に直接的に電流が流れることがない。つまり、陽極接合工程において、接合膜３５と電極台部７０との間に接合電圧を印加するときに、貫通電極３２，３３に電流が流れるのを抑えることが可能になり、引き回し電極３６，３７に電気的に接続された圧電振動片４と接合膜３５との間に大きな電位差は生じるのを抑制することができる。したがって、接合膜３５と圧電振動片４との間での放電現象（火花放電）の発生を抑制することができる。これにより、接合膜３５およびベース基板用ウエハ４０に流れる電流を確保することが可能になり、ベース基板用ウエハ４０と接合膜３５とを安定して陽極接合することができる。

また、ダミー材７２が、接合温度で内部のイオンが移動可能な材料からなり、かつ陽極接合工程時に、接合温度まで加熱しつつ電極台本体７１と接合膜３５との間に接合電圧を印加する。したがって、ダミー材７２には、イオン（荷電粒子）の移動が生じ電流が流れることとなり、接合膜３５とベース基板用ウエハ４０との界面に電気化学的な反応を生じさせることが可能になる。これにより、ベース基板用ウエハ４０と接合膜３５とを陽極接合することができる。
しかも、電極台部７０が、電極台本体７１上に配設されたダミー材７２を備えているので、陽極接合工程時に、貫通電極３２，３３と電極台本体７１との間の距離をダミー材７２分だけ離間させることが可能になり、貫通電極３２，３３と電極台本体７１との間での放電現象の発生も抑制することができる。

なお本実施形態のように、電極台部７０が印加手段７４のマイナス端子として機能し、接合膜３５が印加手段７４のプラス端子である膜用電極７４ａに接続されている場合には、図１４に示すように、ベース基板用ウエハ４０およびダミー材７２を形成するガラス材料内のナトリウムイオンが接合膜３５側からダミー材７２側に移動するとともに、電子が反対方向に移動する。

また、ダミー材７２の熱膨張係数が、ベース基板用ウエハ４０と熱膨張係数と同等になっているので、陽極接合工程において加熱するときに、ベース基板用ウエハ４０およびダミー材７２が同じように熱膨張する。したがって、熱膨張を起因として貫通電極３２，３３と空隙部７３とが相対的に位置ずれするのを抑制することが可能になり、空隙部７３に貫通電極３２，３３が露出された状態を安定して確保することができる。

そして、本実施形態に係る圧電振動子１によれば、上述した製造方法で製造されたので、ベース基板用ウエハ４０と接合膜３５とを安定して陽極接合することが可能になり、キャビティＣ内の気密を確保して当該圧電振動子１の高品質化を図ることができる。

なお、本実施形態では、配置工程時に、ダミー材７２に形成された各空隙部７３には、対応する１つの貫通電極３２，３３が露出されるものとしたが、これに限られるものではない。例えば、１つの空隙部に複数の貫通電極３２，３３が露出するように、空隙部を形成しても良い。この場合、ダミー材として、例えば凹部３ａが設けられたリッド基板用ウエハ５０を採用することも可能となる。

また、本実施形態では、重ね合わせ工程で重ね合わせたベース基板用ウエハ４０およびリッド基板用ウエハ５０を、セット工程でダミー材７２上に載置するものとしたが、これに限られるものではない。例えば、重ね合わせ工程で、ベース基板用ウエハ４０、リッド基板用ウエハ５０およびダミー材７２を重ね合わせた後、ダミー材７２を電極台本体７１側にした状態で電極台本体７１上に配置しても良い。
さらに、電極台本体７１は、印加手段７４において着脱可能な電極とされ、前記陽極接合装置の外部でベース基板用ウエハ４０、リッド基板用ウエハ５０および電極台部７０を重ね合わせた後、前記陽極接合装置の内部に入れても良い。
さらにまた、本実施形態では、ダミー材７２は、電極台本体７１に着脱可能としたが、これに限られるものではない。

また、本実施形態では、電極台部７０は、印加手段７４が有する一対の電極のうちのマイナス端子として機能する一方の電極を構成しているものとしたが、プラス端子として機能しても良い。
また、本実施形態では、ダミー材７２の熱膨張係数は、ベース基板用ウエハ４０の熱膨張係数と同等になっているものとしたが、これに限られるものではない。

また、本実施形態では、空隙部７３は、凹部となっているものとしたが、これに限られるものではない。例えば、図１５に示す電極台部７５のように、ダミー材７６に形成された空隙部７７が、ベース基板用ウエハ４０を貫通する貫通孔であっても良い。
また、本実施形態では、電極台部７０は、ダミー材７２を備えているものとしたが、これに限られるものではない。例えば、図１６に示す電極台部８０のように、電極台部８０は、電極台本体８１で構成されていても良い。なお図示の例では、空隙部８２は、電極台本体８１の上面に形成されている。

また、本実施形態では、陽極接合用の印加手段７４が有する一対の電極のうち、電極台部７０とは異なる他方の電極は、接合膜３５に電気的に接続される膜用電極７４ａとなっているものとしたが、これに限られるものではない。例えば、図１７に示す印加手段９０のように、前記他方の電極が、リッド基板用ウエハ５０の外面（上面）に配置される電極板９１であっても良い。この場合であっても、印加手段９０によって、電極板９１およびリッド基板用ウエハ５０を介して、接合膜３５と電極台部７０との間に接合電圧を印加することができる。

（発振器）
次に、本発明に係る発振器の一実施形態について、図１８を参照しながら説明する。
本実施形態の発振器１００は、図１８に示すように、圧電振動子１を、集積回路１０１に電気的に接続された発振子として構成したものである。この発振器１００は、コンデンサ等の電子部品１０２が実装された基板１０３を備えている。基板１０３には、発振器用の上記集積回路１０１が実装されており、この集積回路１０１の近傍に、圧電振動子１が実装されている。これら電子部品１０２、集積回路１０１及び圧電振動子１は、図示しない配線パターンによってそれぞれ電気的に接続されている。なお、各構成部品は、図示しない樹脂によりモールドされている。

このように構成された発振器１００において、圧電振動子１に電圧を印加すると、該圧電振動子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１０１に電気信号として入力される。入力された電気信号は、集積回路１０１によって各種処理がなされ、周波数信号として出力される。これにより、圧電振動子１が発振子として機能する。
また、集積回路１０１の構成を、例えば、ＲＴＣ（リアルタイムクロック）モジュール等を要求に応じて選択的に設定することで、時計用単機能発振器等の他、当該機器や外部機器の動作日や時刻を制御したり、時刻やカレンダー等を提供したりする機能を付加することができる。

そして本実施形態では、高品質化した圧電振動子１を備えているので、発振器１００の高品質化を図ることができる。

（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１９を参照して説明する。なお電子機器として、上述した圧電振動子１を有する携帯情報機器１１０を例にして説明する。始めに本実施形態の携帯情報機器１１０は、例えば、携帯電話に代表されるものであり、従来技術における腕時計を発展、改良したものである。外観は腕時計に類似し、文字盤に相当する部分に液晶ディスプレイを配し、この画面上に現在の時刻等を表示させることができるものである。また、通信機として利用する場合には、手首から外し、バンドの内側部分に内蔵されたスピーカ及びマイクロフォンによって、従来技術の携帯電話と同様の通信を行うことが可能である。しかしながら、従来の携帯電話と比較して、格段に小型化及び軽量化されている。

次に、本実施形態の携帯情報機器１１０の構成について説明する。この携帯情報機器１１０は、図１９に示すように、圧電振動子１と、電力を供給するための電源部１１１とを備えている。電源部１１１は、例えば、リチウム二次電池からなっている。この電源部１１１には、各種制御を行う制御部１１２と、時刻等のカウントを行う計時部１１３と、外部との通信を行う通信部１１４と、各種情報を表示する表示部１１５と、それぞれの機能部の電圧を検出する電圧検出部１１６とが並列に接続されている。そして、電源部１１１によって、各機能部に電力が供給されるようになっている。

制御部１１２は、各機能部を制御して音声データの送信及び受信、現在時刻の計測や表示等、システム全体の動作制御を行う。また、制御部１１２は、予めプログラムが書き込まれたＲＯＭと、該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、該ＣＰＵのワークエリアとして使用されるＲＡＭ等とを備えている。

計時部１１３は、発振回路、レジスタ回路、カウンタ回路及びインターフェース回路等を内蔵する集積回路と、圧電振動子１とを備えている。圧電振動子１に電圧を印加すると圧電振動片４が振動し、該振動が水晶の有する圧電特性により電気信号に変換されて、発振回路に電気信号として入力される。発振回路の出力は二値化され、レジスタ回路とカウンタ回路とにより計数される。そして、インターフェース回路を介して、制御部１１２と信号の送受信が行われ、表示部１１５に、現在時刻や現在日付或いはカレンダー情報等が表示される。

通信部１１４は、従来の携帯電話と同様の機能を有し、無線部１１７、音声処理部１１８、切替部１１９、増幅部１２０、音声入出力部１２１、電話番号入力部１２２、着信音発生部１２３及び呼制御メモリ部１２４を備えている。
無線部１１７は、音声データ等の各種データを、アンテナ１２５を介して基地局と送受信のやりとりを行う。音声処理部１１８は、無線部１１７又は増幅部１２０から入力された音声信号を符号化及び複号化する。増幅部１２０は、音声処理部１１８又は音声入出力部１２１から入力された信号を、所定のレベルまで増幅する。音声入出力部１２１は、スピーカやマイクロフォン等からなり、着信音や受話音声を拡声したり、音声を集音したりする。

また、着信音発生部１２３は、基地局からの呼び出しに応じて着信音を生成する。切替部１１９は、着信時に限って、音声処理部１１８に接続されている増幅部１２０を着信音発生部１２３に切り替えることによって、着信音発生部１２３において生成された着信音が増幅部１２０を介して音声入出力部１２１に出力される。
なお、呼制御メモリ部１２４は、通信の発着呼制御に係るプログラムを格納する。また、電話番号入力部１２２は、例えば、０から９の番号キー及びその他のキーを備えており、これら番号キー等を押下することにより、通話先の電話番号等が入力される。

電圧検出部１１６は、電源部１１１によって制御部１１２等の各機能部に対して加えられている電圧が、所定の値を下回った場合に、その電圧降下を検出して制御部１１２に通知する。このときの所定の電圧値は、通信部１１４を安定して動作させるために必要な最低限の電圧として予め設定されている値であり、例えば、３Ｖ程度となる。電圧検出部１１６から電圧降下の通知を受けた制御部１１２は、無線部１１７、音声処理部１１８、切替部１１９及び着信音発生部１２３の動作を禁止する。特に、消費電力の大きな無線部１１７の動作停止は、必須となる。更に、表示部１１５に、通信部１１４が電池残量の不足により使用不能になった旨が表示される。

即ち、電圧検出部１１６と制御部１１２とによって、通信部１１４の動作を禁止し、その旨を表示部１１５に表示することができる。この表示は、文字メッセージであっても良いが、より直感的な表示として、表示部１１５の表示面の上部に表示された電話アイコンに、×（バツ）印を付けるようにしても良い。
なお、通信部１１４の機能に係る部分の電源を、選択的に遮断することができる電源遮断部１２６を備えることで、通信部１１４の機能をより確実に停止することができる。

そして本実施形態では、高品質化した圧電振動子１を備えているので、携帯情報機器１１０の高品質化を図ることができる。

（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２０を参照して説明する。
本実施形態の電波時計１３０は、図２０に示すように、フィルタ部１３１に電気的に接続された圧電振動子１を備えたものであり、時計情報を含む標準の電波を受信して、正確な時刻に自動修正して表示する機能を備えた時計である。
日本国内には、福島県（４０ｋＨｚ）と佐賀県（６０ｋＨｚ）とに、標準の電波を送信する送信所（送信局）があり、それぞれ標準電波を送信している。４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚのような長波は、地表を伝播する性質と、電離層と地表とを反射しながら伝播する性質とを併せもつため、伝播範囲が広く、上述した２つの送信所で日本国内を全て網羅している。

以下、電波時計１３０の機能的構成について詳細に説明する。
アンテナ１３２は、４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚの長波の標準電波を受信する。長波の標準電波は、タイムコードと呼ばれる時刻情報を、４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚの搬送波にＡＭ変調をかけたものである。受信された長波の標準電波は、アンプ１３３によって増幅され、複数の圧電振動子１を有するフィルタ部１３１によって濾波、同調される。本実施形態における圧電振動子１は、上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（圧電振動片）１３８、１３９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１３４により検波復調される。続いて、波形整形回路１３５を介してタイムコードが取り出され、ＣＰＵ１３６でカウントされる。ＣＰＵ１３６では、現在の年、積算日、曜日、時刻等の情報を読み取る。読み取られた情報は、ＲＴＣ１３７に反映され、正確な時刻情報が表示される。
搬送波は、４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚであるから、水晶振動子部１３８、１３９は、上述した音叉型の構造を持つ振動子が好適である。

なお、上述の説明は、日本国内の例で示したが、長波の標準電波の周波数は、海外では異なっている。例えば、ドイツでは７７．５ＫＨｚの標準電波が用いられている。従って、海外でも対応可能な電波時計１３０を携帯機器に組み込む場合には、さらに日本の場合とは異なる周波数の圧電振動子１を必要とする。

そして本実施形態では、高品質化した圧電振動子１を備えているので、電波時計１３０の高品質化を図ることができる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施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、上記実施形態では、圧電振動片４の一例として振動腕部１０、１１の両面に溝部１８が形成された溝付きの圧電振動片４を例に挙げて説明したが、溝部１８がないタイプの圧電振動片でも構わない。但し、溝部１８を形成することで、一対の励振電極１５に所定の電圧を印加させたときに、一対の励振電極１５間における電界効率を上げることができるため、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のさら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を形成する方が好ましい。

また、上記実施形態では、ベース基板２およびリッド基板３にはそれぞれ、キャビティＣ用の凹部２ａ、３ａが形成されているものとしたが、これに限られるものではない。例えば、ベース基板２またはリッド基板３のいずれか一方のみにキャビティＣ用の凹部が形成されていても良い。

また、上記実施形態では、本発明に係るパッケージの製造方法を、パッケージ９のキャビティＣ内の引き回し電極３６，３７に圧電振動片４が収容された圧電振動子１を製造する圧電振動子の製造方法に適用した場合を説明したが、引き回し電極３６，３７に圧電振動片４とは異なる配線が電気的に接続された構成を製造する場合にも適用することが可能である。

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前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、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

１…圧電振動子
２…ベース基板
３…リッド基板
４…圧電振動片
９…パッケージ
３２、３３…貫通電極
３５…接合膜
３６、３７…引き回し電極（内部電極）
４０…ベース基板用ウエハ（ベース基板）
５０…リッド基板用ウエハ（リッド基板）
７０、７５、８０…電極台部
７１、８１…電極台本体
７２、７６…ダミー材
７３、７７、８２…空隙部
１００…発振器
１０１…発振器の集積回路
１１０…携帯情報機器（電子機器）
１１３…電子機器の計時部
１３０…電波時計
１３１…電波時計のフィルタ部
Ｃ…キャビティ

Claims (2)

1. ガラス材料からなり、間にキャビティを形成するように重ね合わせられたベース基板およびリッド基板と、
   前記キャビティ内に収容されるように前記ベース基板に形成された内部電極と、
   前記内部電極に電気的に接続されるように前記ベース基板を貫通して形成された貫通電極と、
   前記リッド基板において前記ベース基板側を向く面に全面にわたって形成され、前記ベース基板と接する部分で前記ベース基板と陽極接合された接合膜と、を備えるパッケージを製造するパッケージの製造方法であって、
   前記リッド基板の内面と前記ベース基板の内面とを重ね合わせ、前記ベース基板の外面を陽極接合用の電極台部上に配置する配置工程と、
   接合温度に加熱しつつ、前記接合膜と前記電極台部との間に接合電圧を印加して、前記接合膜と前記ベース基板とを陽極接合する陽極接合工程と、を備え、
   前記陽極接合工程は、前記電極台部に形成された空隙部に前記貫通電極が露出された状態で前記接合電圧を印加し、
   前記電極台部は、電極台本体と、前記接合温度で内部のイオンが移動可能な材料からなり、前記空隙部が形成されるとともに前記電極台本体上に配設されたダミー材と、を備え、
   前記陽極接合工程は、前記接合温度に加熱しつつ前記電極台本体と前記接合膜との間に前記接合電圧を印加することを特徴とするパッケージの製造方法。
2. 請求項１に記載のパッケージの製造方法であって、
   前記ダミー材の熱膨張係数は、前記ベース基板の熱膨張係数と同等になっていることを特徴とするパッケージの製造方法。

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