JP5703522B2 - パッケージ、パッケージ製造方法、圧電振動子 - Google Patents

Description

この発明は、パッケージ、パッケージ製造方法、および圧電振動子に関するものである。

例えば、携帯電話や携帯情報端末には、時刻源や制御信号などのタイミング源、リファレンス信号源などとして水晶など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、その一つとして、２層構造タイプの表面実装型のパッケージが知られている。

このタイプの圧電振動子は、第１基板と第２基板とが直接接合されることでパッケージ化された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電子部品が収納されている。このような２層構造タイプのパッケージの１つとして、ベース部材（ベース基板）に形成された貫通電極により、キャビティの内側に封入された電子部品（圧電振動片）と、ベース基板の外側に形成された外部電極とを導通させたものが知られている（特許文献１参照)。

特開２００３−２０９１９８号公報

ところで、近年の電子機器の小型化に伴い、パッケージ内に搭載される電子部品に対する小型化が要求されている。そして、パッケージ内の電子部品の小型化が進むと、電子部品の電極ピッチに応じて、電子部品に電気的に接続される複数の貫通電極の間隔が狭小になる。さらに、複数の貫通電極と電気的に接続され、パッケージの外側に形成される複数の外部電極の間隔も狭小になる。

このように、複数の外部電極の間隔が狭小になると、パッケージの実装工程の作業性が悪化する。例えば、ハンダ等を用いて電子機器にパッケージを実装する場合、リフロー時に各外部電極間にハンダが付着して複数の外部電極が短絡し、電子機器の製造不良が発生するおそれがある。

そこで本発明は、外部電極の間隔を広く確保し、実装時の製造不良を抑制できるパッケージ、パッケージ製造方法、および圧電振動子の提供を課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明のパッケージは、互いに接合された複数の基板の間に形成されたキャビティ内に、電子部品を封入可能なパッケージであって、前記複数の基板のうち、第１基板を厚さ方向に貫通し、前記第１基板の内側と前記第１基板の外側に設けられた外部電極とを導通する複数の貫通電極を備え、各貫通電極は、前記第１基板の前記外部電極側に露出している電極間ピッチが、前記第１基板の前記内側に露出している電極間ピッチよりも広くなるように形成され、前記貫通電極は棒状の金属ピンであって、前記第１基板に、前記金属ピンを前記内側から前記外側に向かって末広がりとなるように埋設し、前記第１基板に、前記金属ピンを配置するための貫通孔を形成し、前記貫通孔を、前記第１基板の前記内側から前記外側に向かって漸次孔径が小さくなるように形成し、前記貫通孔の内周面に前記金属ピンを配置し、前記貫通孔の内周面に、前記金属ピンの姿勢を保持するための位置決め部を形成し、前記貫通孔の内周面に、前記第１基板の厚さ方向に沿い、かつ前記金属ピンを受け入れ可能な溝を形成し、この溝を前記位置決め部として機能させたことを特徴とする。
本発明によれば、第１基板の外側に露出した貫通電極の電極間ピッチが、第１基板の内側に露出した貫通電極の電極間ピッチよりも広くなるように形成しているので、パッケージ内の電子部品の電極間ピッチよりも、第１基板の外側に露出した貫通電極の電極間ピッチを広くすることができる。これにより、第１基板の外側において貫通電極と電気的に接続される外部電極の間隔を広く確保できるので、パッケージ実装時の製造不良を抑制できる。

また、貫通孔に棒状の金属ピンを埋設したことにより、第１基板の内側と外側とを確実に導通させることができる。また、金属ピンを前記内側から前記外側に向かって末広がりとなるように埋設したことにより、電子部品の電極間ピッチよりも、第１基板の外側に露出した貫通電極の電極間ピッチを広くすることができる。これにより、第１基板の外側において貫通電極と電気的に接続される外部電極の間隔を広く確保できるので、パッケージ実装時の製造不良を抑制できる。

また、貫通孔は第１基板の内側から外側にかけて漸次孔径が小さくなるように形成されているので、傾斜した貫通孔の内周面に金属ピンを沿わせることで、金属ピンを傾斜して配置できる。そして、複数の貫通孔の内周面に金属ピンを傾斜して配置することにより、パッケージ内の電子部品の電極間ピッチよりも、第１基板の外側に露出した貫通電極の電極間ピッチを広くすることができる。これにより、第１基板の外側において貫通電極と電気的に接続される外部電極の間隔を広く確保できるので、パッケージ実装時の製造不良を抑制できる。

また、金属ピンの姿勢を保持するための位置決め部を有しているので、傾斜した貫通孔の内周面に金属ピンを確実に沿わせて保持できる。したがって、パッケージの製造時に金属ピンがずれるのを防止し、第１基板の外側において貫通電極と電気的に接続される外部電極の間隔を広く確保できる。

また、金属ピンを受け入れ可能な溝を位置決め部として機能させたので、プレス等により位置決め部を簡単に形成することができる。また、位置決め部を溝とすることで、金属ピンを確実に受け入れることができ、パッケージの製造時に金属ピンがずれるのを防止できる。
また、前記貫通電極は、一対設けられ、前記貫通孔を、前記第１基板の前記内側から前記外側に向かって漸次孔径が小さくなる円錐台形状に形成し、一対の前記貫通電極に形成される前記溝は、対称形状とされることを特徴とする。
また、前記溝は、前記貫通孔の中心軸に垂直な方向の断面形状が半円形状となっていることを特徴とする。
また、前記第１基板の前記外側の面には、一対の前記外部電極が形成され、前記第１基板の前記内側の面には、前記貫通電極を介して一対の前記外部電極とそれぞれ電気的に接続された一対の引き回し電極が形成され、一対の前記外部電極の間隔は、一対の前記引き回し電極の間隔よりも広くなっていることを特徴とする。

本発明のパッケージ製造方法は、互いに接合された複数の基板の間に形成されたキャビティ内に、電子部品を封入可能なパッケージを製造するパッケージ方法であって、前記複数の基板のうち、第１基板を厚さ方向に貫通し、前記第１基板の内側と前記第１基板の外側に設けられた外部電極とを導通する複数の貫通電極を形成する貫通電極形成工程を備え、前記貫通電極形成工程は、前記第１基板に、前記第１基板の前記内側から前記外側に向かって漸次孔径が小さくなる貫通孔と、前記貫通孔の内周面に、前記第１基板の厚さ方向に沿い、かつ金属ピンを受け入れ可能な溝と、を形成する貫通孔形成工程と、前記貫通孔の内周面に形成された前記溝に前記金属ピンを挿入し、前記内側から前記外側に向かって末広がりとなるように前記金属ピンを配置する金属ピン配置工程と、前記貫通孔の内周面と前記金属ピンの外周面との間隙に、ペースト材を充填して前記間隙を封止する充填工程と、前記貫通孔内に充填された前記ペースト材を硬化させる硬化工程と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、金属ピン配置工程を有しているので、第１基板の内側から外側に向かって末広がりとなるように金属ピンを配置することができる。また、貫通孔の内周面と金属ピンの外周面との間隙にペースト材を充填する充填工程を有しているので、貫通孔の内周面と金属ピンの外周面との間隙にペースト材を行き渡らせることができる。そして、硬化工程でペースト材を硬化させることにより、パッケージ内の気密を維持することができる。

本発明のパッケージ製造方法は、互いに接合された複数の基板の間に形成されたキャビティ内に、電子部品を封入可能なパッケージを製造するパッケージ方法であって、前記複数の基板のうち、第１基板を厚さ方向に貫通し、前記第１基板の内側と前記第１基板の外側に設けられた外部電極とを導通する複数の貫通電極を形成する貫通電極形成工程を備え、前記貫通電極形成工程は、前記第１基板に、前記第１基板の前記内側から前記外側に向かって漸次孔径が小さくなる貫通孔と、前記貫通孔の内周面に、前記第１基板の厚さ方向に沿い、かつ金属ピンを受け入れ可能な溝と、を形成する貫通孔形成工程と、前記貫通孔の内周面に形成された前記溝に前記金属ピンを挿入し、前記内側から前記外側に向かって末広がりとなるように前記金属ピンを配置する金属ピン配置工程と、前記第１基板を加圧しながら加熱し、前記第１基板の一部を溶融して第１基板材料とし、前記貫通孔の内周面を、この内周面と前記金属ピンとの間隙を埋めるように座屈変形させて前記間隙を封止する封止工程と、前記間隙を埋めた前記第１基板材料を硬化させる硬化工程と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、金属ピン配置工程を有しているので、第１基板の内側から外側に向かって末広がりとなるように金属ピンを配置することができる。また、第１基板材料により貫通孔の内周面と金属ピンの外周面との間隙を封止する封止工程を有しているので、貫通孔の内周面と金属ピンの外周面との間隙に第１基板材料を行き渡らせることができる。そして、硬化工程で第１基板材料を硬化させることにより、パッケージ内の気密を維持することができる。
また、前記貫通孔形成工程では、前記貫通孔の中心軸に垂直な方向の断面形状が半円形状となるように前記溝を形成し、前記金属ピン配置工程では、前記金属ピンの中心軸と前記溝の中心軸とが一致するように、前記金属ピンを前記溝に挿入して配置することを特徴とする。

本発明のパッケージを用いた圧電振動子は、前記キャビティの内部に、前記電子部品として圧電振動片が封入されていることを特徴とする。
本発明によれば、圧電振動子の外側において貫通電極と電気的に接続される外部電極の間隔を広く確保できるので、実装時の製造不良を抑制でき、信頼性に優れた圧電振動子を提供することができる。

本発明によれば、第１基板の外側に露出した貫通電極の電極間ピッチが、第１基板の内側に露出した貫通電極の電極間ピッチよりも広くなるように形成しているので、パッケージ内の電子部品の電極間ピッチよりも、第１基板の外側に露出した貫通電極の電極間ピッチを広くすることができる。これにより、第１基板の外側において貫通電極と電気的に接続される外部電極の間隔を広く確保できるので、パッケージ実装時の製造不良を抑制できる。

実施形態における圧電振動子の外観斜視図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 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の平面図である。 図１に示す圧電振動子の分解斜視図である。 図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 本実施形態の圧電振動子の製造方法のフローチャートである。 リッド基板用ウエハに複数のキャビティを形成した状態を示す図である。 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８の部分拡大図である。 ウエハ体の分解斜視図である。 貫通孔形成工程の説明図であり、凹部（貫通孔）の斜視図である。 金属ピン配置工程の説明図である。 実施形態の変形例における圧電振動子の製造方法のフローチャートである。 実施形態の変形例における封止工程の説明図であり、図１４（ａ）は封止前の説明図であり、図１４（ｂ）は封止後の説明図である。 研磨工程の説明図である。

以下、本発明の実施形態に係る圧電振動子および圧電振動片を、図面を参照して説明する。
図１から図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（請求項の「第１基板」に相当）およびリッド基板３が接合膜２３を介して陽極接合され、キャビティ１６に収納された圧電振動片４と、を備えた表面実装型の圧電振動子１である。
なお、以下の説明では、ベース基板２におけるリッド基板３との接合側を上面Ｕとし、その反対面を下面Ｌとして説明する。また、圧電振動片４の長手方向を長手方向Ｘとし、圧電振動片４の基端側（マウント電極側）を−Ｘ側とし、圧電振動片４の先端側を＋Ｘ側として説明する。また、圧電振動片４の幅方向を幅方向Ｙとし、−Ｘ側から見て右側を＋Ｙ側とし、＋Ｘ側から見て左側を−Ｙ側として説明する。

（圧電振動片）
圧電振動片４は、水晶の圧電材料から形成されたＡＴカット型の振動片であり、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、平面視略矩形で厚さが均一の板状に加工された水晶板１７と、水晶板１７の両面に対向する位置で配置された一対の励振電極５，６と、励振電極５，６に電気的に接続された引き出し電極１９，２０と、引き出し電極１９，２０に電気的に接続されたマウント電極７，８と、を有している。

励振電極５，６、引き出し電極１９，２０、マウント電極７，８および側面電極１３は、例えば、金（Ａｕ）の被膜で形成されている。なお、これらの膜は、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）やチタン（Ｔｉ）などの導電性膜の被膜あるいはこれら導電性膜のいくつかを組み合わせた積層膜により形成されていてもよい。

このように構成された圧電振動片４は、金（Ａｕ）等からなるバンプ１１，１２を利用して、ベース基板２の上面Ｕに、例えばフリップチップボンディングにより接合されている。具体的には、ベース基板２の上面Ｕにパターニングされた後述する引き回し電極９，１０上にバンプ１１，１２が形成され、そのバンプ１１，１２上に、一対のマウント電極７，８がそれぞれ接触した状態でフリップチップボンディングにより接合されている。これにより、圧電振動片４は、ベース基板２の上面Ｕからバンプ１１，１２の厚さ分、浮いた状態で支持されるとともに、マウント電極７，８と引き回し電極９，１０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の実装方法はフリップチップボンディングに限られず、例えば導電性接着剤を用いてベース基板２の上面Ｕに圧電振動片４を接合してもよい。

（圧電振動子）
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陽極接合可能な基板であり、略板状に形成されている。リッド基板３におけるベース基板２との接合面側には、圧電振動片４を収容するキャビティ１６が形成されている。そして、リッド基板３はこのキャビティ１６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。

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基板であり、リッド基板３と同等の外形で略板状に形成されている。
ベース基板２の上面Ｕには、アルミニウム（Ａｌ）やシリコン（Ｓｉ）等の導電性材料により、陽極接合用の接合膜２３がパターニングされている。接合膜２３は、リッド基板３に形成されたキャビティ１６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、ベース基板２の上面Ｕには、一対の引き回し電極９，１０がパターニングされている。一対の引き回し電極９，１０は、圧電振動片４のマウント電極７，８に対応した位置に形成される。
そして、これら一対の引き回し電極９，１０上にそれぞれバンプ１１，１２が形成されており、バンプ１１，１２を利用して圧電振動片４のマウント電極７，８がフリップチップボンディングにより実装される。これにより、圧電振動片４の一方のマウント電極７が、一方の引き回し電極９を介して一方の貫通電極３４に導通し、他方のマウント電極８が、他方の引き回し電極１０を介して他方の貫通電極３５に導通するようになっている。

（貫通電極）
図５は、図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
図２、図３および図５に示すように、ベース基板２の−Ｘ側には、一対の貫通電極３４，３５が形成されている。なお、貫通電極３４および貫通電極３５は同一である。したがって、以下の説明では貫通電極３４について説明し、貫通電極３５については説明を省略する。

貫通電極３４は、棒状の金属ピン１４により形成される。金属ピン１４は、貫通電極３４の形成位置に対応して形成された貫通孔２４の内部に配置され、その周囲にはペースト材４４が充填されている。貫通電極３４は、引き回し電極９と後述の外部電極２１とを導通させる役割を担っている。

貫通孔２４は、貫通電極３４が形成される、圧電振動片４のマウント電極７に対応した位置に形成されている。貫通孔２４は、略円錐台形状となるように形成されており、貫通孔２４の孔径は、上面Ｕから下面Ｌに向かって、漸次小さくなるように形成されている。

さらに、貫通孔２４の内周面の一部には、金属ピン１４を配置するための位置決め部２４ａが形成されている。位置決め部２４ａは、ベース基板２の厚さ方向に沿った溝であり、中心軸Ｏに垂直な方向の断面形状が略半円形状となるように形成される。位置決め部２４ａの半径は、金属ピンの半径よりも若干大きくなるように設定されている。

金属ピン１４は、例えばステンレスや銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）合金、アルミニウム（Ａｌ）等の金属材料により形成された導電性の棒状部材である。特に、鉄（Ｆｅ）を５８重量パーセント、ニッケル（Ｎｉ）を４２重量パーセント含有する合金（４２アロイ）で形成することが望ましい。
金属ピン１４を位置決め部２４ａに配置することにより、金属ピン１４は貫通孔２４の内周面に沿うように配置される。したがって金属ピン１４は、ベース基板２の上面Ｕから下面Ｌに向かって、−Ｙ側から＋Ｙ側に傾斜するように配置される。なお、貫通電極３４および貫通電極３５は対称形状となっているので、金属ピン１５は、ベース基板２の上面Ｕから下面Ｌに向かって、＋Ｙ側から−Ｙ側に傾斜するように配置される。

金属ピン１４と貫通孔２４とは、ペースト材４４により固着される。ペースト材４４は、例えば、主に粉末状のガラスと溶媒である有機溶剤とで構成されるガラスフリットである。金属ピン１４の外表面と貫通孔２４の内周面との間隙にペースト材４４を充填した後、ペースト材４４を焼成することにより、貫通孔２４を封止している。ペースト材４４は、金属ピン１４を固定するとともに、貫通孔２４を封止してキャビティ１６の気密を維持している。

（外部電極）
ベース基板２の下面Ｌには、一対の外部電極２１，２２が形成されている。一対の外部電極２１，２２は、ベース基板２の−Ｘ側に形成され、一対の貫通電極３４，３５に対してそれぞれ電気的に接続されている。
ここで、前述のとおり、貫通電極３４，３５を形成する金属ピン１４，１５は、貫通孔２４，２５の内周面に沿うように傾斜して配置される。したがって、金属ピン１４，１５のベース基板２の下面Ｌ側におけるピッチは、ベース基板２の上面Ｕ側におけるピッチよりも広くなる。これに対応して、ベース基板２の上面Ｕに形成される引き回し電極９と引き回し電極１０との間隔よりも、ベース基板２の下面Ｌに形成される外部電極２１と外部電極２２との間隔のほうが広くなるように、外部電極２１，２２を形成している。

なお、現状市販されているパッケージの外部電極２１，２２に相当する電極の電極ピッチの一例としては、１．６ｍｍ×１．２ｍｍのパッケージでは、電極ピッチが０．３ｍｍである。しかし、上述のように、金属ピン１４，１５を傾斜して配置することで、０．３ｍｍよりも広くなるように外部電極２１，２２の電極ピッチを形成することが可能となる。また、１．６ｍｍ×１．２ｍｍのパッケージよりも小型のパッケージであっても、外部電極２１，２２の電極ピッチを０．３ｍｍ以上確保することが可能となる。

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２１，２２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５および第２の励振電極６からなる励振電極に電流を流すことができ、所定の周波数で振動させることができる。そして、振動を利用して、制御信号のタイミング源やリファレンス信号源など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の製造方法を、フローチャートを参照しながら説明する。
図６は、本実施形態の圧電振動子１の製造方法のフローチャートである。
図７は、リッド基板用ウエハに複数のキャビティ１６を形成した状態を示す図である。
図８は、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９は、図８の部分拡大図である。
図１０は、ウエハ体の分解斜視図である。
ここで、図８から図１０に示す点線は、後に行う切断工程で切断する切断線Ｍを図示している。
本実施形態に係る圧電振動子の製造方法は、主に、圧電振動片作製工程Ｓ１０と、リッド基板用ウエハ作製工程Ｓ２０と、ベース基板用ウエハ作製工程Ｓ３０と、組立工程（Ｓ５０以降）を有している。そのうち、圧電振動片作製工程Ｓ１０、リッド基板用ウエハ作製工程Ｓ２０およびベース基板用ウエハ作製工程Ｓ３０は、並行して実施することが可能である。

（圧電振動片作製工程Ｓ１０）
圧電振動片作製工程Ｓ１０では、図２から図５に示す圧電振動片４を作製する。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、ポリッシュなどの鏡面研磨加工を行って、一定の厚みのウエハとする。続いて、ウエハに洗浄など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、金属膜の成膜及びパターニングを行って、励振電極５，６、引き出し電極１９，２０、マウント電極７，８および側面電極１３を形成する。これにより、複数の圧電振動片４を作製する。

（リッド基板用ウエハ作製工程Ｓ２０）
リッド基板用ウエハ作製工程Ｓ２０では、図７に示すように、後にリッド基板となるリッド基板用ウエハ５０を作製する。まず、ソーダ石灰ガラスからなる円板状のリッド基板用ウエハ５０を、所定の厚さまで研磨加工して洗浄した後に、エッチングなどにより最表面の加工変質層を除去する（Ｓ２１）。次いで、キャビティ形成工程Ｓ２２では、リッド基板用ウエハ５０におけるベース基板用ウエハ４０との接合面に、キャビティ１６を複数形成する。キャビティ１６の形成は、加熱プレス成型やエッチング加工などによって行う。

（ベース基板用ウエハ作製工程Ｓ３０）
ベース基板用ウエハ作製工程Ｓ３０では、図８に示すように、後にベース基板となるベース基板用ウエハ４０を作製する。まず、ソーダ石灰ガラスからなる円板状のベース基板用ウエハ４０を、所定の厚さまで研磨加工して洗浄した後に、エッチングなどにより最表面の加工変質層を除去する（Ｓ３１）。

（貫通電極形成工程Ｓ３０Ａ）
次いで、ベース基板用ウエハ４０に、一対の貫通電極３４，３５を形成する貫通電極形成工程Ｓ３０Ａを行う。以下に、この貫通電極形成工程Ｓ３０Ａについて、詳細に説明する。なお、貫通電極３４および貫通電極３５は同一形状となっている。したがって、以下には貫通電極３４の形成工程を例にして説明するが、貫通電極３５の形成工程についても同様である。

貫通電極形成工程Ｓ３０Ａは、ベース基板用ウエハ４０にのちの貫通孔２４（図５参照）となる凹部を形成する貫通孔形成工程Ｓ３２と、凹部の内周面に金属ピン１４（図５参照）を配置する金属ピン配置工程Ｓ３３とを有している。また、凹部と金属ピン１４との間隙にペースト材４４を充填する充填工程Ｓ３４と、ペースト材４４を硬化させる硬化工程Ｓ３５とを有している。さらに、ベース基板用ウエハを研磨して凹部の底部を除去するとともに、金属ピン１４を露出させる研磨工程Ｓ３６を有している。

（貫通孔形成工程Ｓ３２）
図１１は、凹部２４ｂの斜視図である。
貫通電極形成工程Ｓ３０Ａにおいて、ベース基板用ウエハ４０に、後の貫通孔２４となる凹部２４ｂを形成する貫通孔形成工程Ｓ３２を行う。本実施形態では、図１１に示すように、ベース基板用ウエハ４０の上面Ｕから下面Ｌにかけて漸次孔径が小さくなるようにプレス加工で凹部２４ｂを成型する。このとき、金属ピン１４を配置するための位置決め部２４ａを、凹部２４ｂの内周面の一部に同時に成型する。
具体的な貫通孔形成工程Ｓ３２としては、プレス型を加熱しながらベース基板用ウエハ４０の上面Ｕに押圧する。これにより、ベース基板用ウエハ４０に、すり鉢状の凹部２４ｂおよび凹部２４ｂの内周面に沿った略半円形状の位置決め部２４ａが形成される。なお、サンドブラストやエッチング等により凹部２４ｂを形成してもよい。また、凹部２４ｂの底部２４ｃを設けずに、貫通孔２４として形成してもよい。

（金属ピン配置工程Ｓ３３）
図１２は、金属ピン配置工程Ｓ３３の説明図である。
金属ピン配置工程Ｓ３３では、図１２に示すように、位置決め部２４ａに金属ピン１４を配置する。具体的には、金属ピン１４の中心軸と位置決め部２４ａの中心軸とが略一致するように、金属ピン１４をベース基板用ウエハ４０の上面Ｕから位置決め部２４ａに挿入して配置する。このとき、金属ピン１４は、ベース基板２の上面Ｕから下面Ｌに向かって、−Ｙ側から＋Ｙ側に傾斜するように配置される。なお、金属ピン１５は金属ピン１４と対称に配置されるため、ベース基板２の上面Ｕから下面Ｌに向かって、＋Ｙ側から−Ｙ側に傾斜するように配置される。

（充填工程Ｓ３４）
続いて、凹部２４ｂと金属ピン１４との間にペースト材４４（図２参照）を充填する充填工程Ｓ３４を行う。ペースト材４４は、前述のとおり、例えばガラスフリットからなる部材である。充填工程Ｓ３４では、減圧雰囲気下に維持された真空スクリーン印刷機のチャンバー（ともに不図示）内に、ベース基板用ウエハ４０を搬送しセットする。その後、ベース基板用ウエハ４０の上面Ｕにペースト材４４を塗布する。そして、減圧雰囲気下において、ベース基板用ウエハ４０の上面Ｕでスキージ（不図示）を走査させ、ペースト材４４を凹部２４ｂ内に充填する。

（硬化工程Ｓ３５）
続いて、凹部２４ｂに充填したペースト材４４を焼成して硬化させる硬化工程Ｓ３５を行う。例えば、ベース基板用ウエハ４０を焼成炉に搬送した後、６００℃程度の雰囲気下に３０分程度保持する。これにより、ペースト材４４が固化し、凹部２４ｂ、ペースト材４４および金属ピン１４が互いに固着する。

（研磨工程Ｓ３６）
続いて、ベース基板用ウエハ４０の少なくとも下面Ｌを研磨して、凹部２４ｂの底部２４ｃを除去する研磨工程Ｓ３６を行う。下面Ｌを研磨して凹部２４ｂの底部２４ｃ（図１１および図１２参照）を除去することで、金属ピン１４の先端が下面Ｌに露出する。また、必要に応じて上面Ｕの研磨も行う。これにより、確実に金属ピン１４の先端を上面Ｕに露出させることができる。

ここで、金属ピン１４は、ベース基板２の上面Ｕから下面Ｌに向かって、−Ｙ側から＋Ｙ側に傾斜するように配置され、金属ピン１５は、ベース基板２の上面Ｕから下面Ｌに向かって、＋Ｙ側から−Ｙ側に傾斜するように配置されている。したがって、ベース基板用ウエハ４０の下面Ｌに露出した金属ピン１４と金属ピン１５のピッチは、ベース基板用ウエハ４０の上面Ｕに露出した金属ピン１４と金属ピン１５のピッチよりも広くなる。
研磨工程Ｓ３６を行った時点で、貫通電極形成工程Ｓ３０Ａが終了する。

（接合膜形成工程Ｓ３７、引き回し電極形成工程Ｓ３８）
次に、ベース基板用ウエハ４０の上面Ｕに導電性材料をパターニングして、接合膜２３（図９参照）を形成する接合膜形成工程Ｓ３７を行う。また、貫通電極３４，３５にそれぞれ電気的に接続された引き回し電極９，１０（図９参照）を複数形成する引き回し電極形成工程Ｓ３８を行う。そして、引き回し電極９，１０上に、それぞれ金等からなるバンプ１１，１２（図４参照）を形成する。なお、図８から図１０では、図面の見易さのためバンプの図示を省略している。

（外部電極形成工程Ｓ４０）
次に、ベース基板用ウエハ４０の下面Ｌに導電性材料をパターニングして、一対の貫通電極３４，３５にそれぞれ電気的に接続された一対の外部電極２１，２２（図５参照）を形成する外部電極形成工程Ｓ４０を行う。
前述のとおり、ベース基板用ウエハ４０の下面Ｌに露出した金属ピン１４と金属ピン１５のピッチは、ベース基板用ウエハ４０の上面Ｕに露出した金属ピン１４と金属ピン１５のピッチよりも広くなっている。したがって、ベース基板２の下面Ｌに形成される外部電極２１，２２の間隔は、ベース基板２の上面Ｕに形成される引き回し電極９，１０の間隔よりも広くなるように形成される。この工程により、圧電振動片４は、貫通電極３４，３５を介して外部電極２１，２２と導通する。
外部電極２１，２２を形成した時点でベース基板用ウエハ作製工程Ｓ３０が終了する。

（マウント工程Ｓ５０以降の圧電振動子組立工程）
次に、ベース基板用ウエハ４０の引き回し電極９，１０上に、バンプ１１，１２を介して圧電振動片４を接合するマウント工程Ｓ５０を行う。具体的には、圧電振動片４をフリップチップボンダの接合ヘッド（不図示）でピックし、バンプ１１，１２を所定温度に加熱しながら接合ヘッドを振動させ、圧電振動片４をバンプ１１，１２に押し付ける。これにより、圧電振動片４の水晶板１７がベース基板用ウエハ４０の上面Ｕから浮いた状態で、マウント電極７，８がバンプ１１，１２にフリップチップボンディングされる。

圧電振動片４の実装が終了した後、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Ｓ６０を行う。具体的には、図示しない基準マークなどを指標としながら、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、ベース基板用ウエハ４０に実装された圧電振動片４が、リッド基板用ウエハ５０のキャビティ１６とベース基板用ウエハ４０とに収容された状態となる。

重ね合わせ工程Ｓ６０の後、重ね合わせた両ウエハ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Ｓ７０を行う。具体的には、接合膜２３とリッド基板用ウエハ５０との間に所定の電圧を印加する。すると、接合膜２３とリッド基板用ウエハ５０との界面に電気化学的な反応が生じ、両者がそれぞれ強固に密着して陽極接合される。

次に、接合されたウエハ体６０を切断線Ｍ（図１０参照）に沿って切断して小片化する切断工程Ｓ８０を行う。その結果、互いに陽極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１６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。

その後、内部の電気特性検査Ｓ９０を行う。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）などを測定してチェックする。また、絶縁抵抗特性などを併せてチェックする。そして、圧電振動子１の外観検査を行って、寸法や品質などをチェックする。全てのチェックが完了した時点で、圧電振動子１の製造が終了する。

（効果）
本実施形態によれば、ベース基板２の外側に露出した貫通電極３４，３５の電極間ピッチが、ベース基板２の内側に露出した貫通電極３４，３５の電極間ピッチよりも広くなるように形成しているので、圧電振動子１内の圧電振動片４のマウント電極７，８の電極間ピッチよりも、ベース基板２の外側に露出した貫通電極３４，３５の電極間ピッチを広くすることができる。これにより、ベース基板２の外側において、貫通電極３４，３５と電気的に接続される外部電極２１，２２の間隔を広く確保できるので、圧電振動子１を実装する時の製造不良を抑制できる。

また、本実施形態によれば、貫通孔２４，２５に棒状の金属ピン１４，１５を埋設したことにより、ベース基板２の内側と外側とを確実に導通させることができる。また、金属ピン１４，１５を前記内側から前記外側に向かって末広がりとなるように埋設したことにより、圧電振動片４のマウント電極７，８の電極間ピッチよりも、ベース基板２の外側に露出した貫通電極３４，３５の電極間ピッチを広くすることができる。これにより、ベース基板２の外側において、貫通電極３４，３５と電気的に接続される外部電極２１，２２の間隔を広く確保できるので、圧電振動子１を実装する時の製造不良を抑制できる。

また、本実施形態によれば、貫通孔２４，２５はベース基板２の内側から外側にかけて漸次孔径が小さくなるように形成されているので、傾斜した貫通孔２４，２５の内周面に金属ピン１４，１５を沿わせることで、金属ピン１４，１５を傾斜して配置できる。そして、複数の貫通孔２４，２５の内周面に金属ピン１４，１５を傾斜して配置することにより、圧電振動片４のマウント電極７，８の電極間ピッチよりも、ベース基板２の外側に露出した貫通電極３４，３５の電極間ピッチを広くすることができる。これにより、ベース基板２の外側において、貫通電極３４，３５と電気的に接続される外部電極２１，２２の間隔を広く確保できるので、圧電振動子１を実装する時の製造不良を抑制できる。

また、本実施形態によれば、金属ピン１４，１５の姿勢を保持するための位置決め部２４ａ，２５ａを有しているので、傾斜した貫通孔２４，２５の内周面に金属ピン１４，１５を確実に沿わせて保持できる。したがって、圧電振動子１の製造時に金属ピン１４，１５がずれるのを防止し、ベース基板２の外側において、貫通電極３４，３５と電気的に接続される外部電極２１，２２の間隔を広く確保できる。

さらに本実施形態によれば、金属ピン１４，１５を受け入れ可能な溝を位置決め部２４ａ，２５ａとして機能させたので、プレス等により位置決め部２４ａ，２５ａを簡単に形成することができる。また、位置決め部２４ａ，２５ａを溝とすることで、金属ピン１４，１５を確実に受け入れることができ、圧電振動子１の製造時に金属ピン１４，１５がずれるのを防止できる。

また、本実施形態によれば、金属ピン配置工程Ｓ３３を有しているので、貫通孔２４，２５の内周面に沿って金属ピン１４，１５を傾斜させて配置することができる。また、貫通孔２４，２５の内周面と金属ピン１４，１５の外周面との間隙にペースト材を充填する充填工程Ｓ３４を有しているので、貫通孔２４，２５の内周面と金属ピン１４，１５の外周面との間隙にペースト材を行き渡らせることができる。そして、硬化工程Ｓ３５でペースト材を硬化させることにより、圧電振動子１内の気密を維持することができる。

（実施形態の変形例、封止工程を有する圧電振動子の製造方法）
次に、実施形態の変形例について説明する。
図１３は、実施形態の変形例における圧電振動子１の製造方法のフローチャートである。
図１４は、実施形態の変形例における封止工程Ｓ３４Ａの説明図であり、図１４（ａ）は封止前の説明図であり、図１４（ｂ）は封止後の説明図である。
上述の実施形態では、貫通電極形成工程Ｓ３０Ａにおいて、充填工程Ｓ３４によりガラスフリット等のペースト材４４，４５（図５参照）を凹部２４ｂ，２５ｂに充填した後、硬化工程Ｓ３５でペースト材４４，４５を焼成して硬化させていた。
しかし、変形例では、貫通電極形成工程Ｓ３０Ａにおいて、封止工程Ｓ３４Ａによりベース基板用ウエハ４０を座屈変形させて凹部２４ｂ，２５ｂを封止し、硬化工程Ｓ３５Ａでは、座屈変形したベース基板用ウエハ４０およびベース基板用ウエハ材料を冷却して硬化させている点で異なっている。なお、封止工程Ｓ３４Ａ、硬化工程Ｓ３５Ａおよび研磨工程Ｓ３６以外の構成は上述した実施形態と同一であるため説明を省略する。

（封止工程Ｓ３４Ａ）
封止工程Ｓ３４Ａは、図１４に示すように、ベース基板用ウエハ４０を嵌入可能な受け部８０ａを有する受型８０と、受け部８０ａに嵌入されたベース基板用ウエハ４０を押圧する加圧型８２を用いて行う。
具体的には、まず、受型８０の受け部８０ａにベース基板用ウエハ４０をセットした後、受型８０をベース基板用ウエハ４０とともに加熱炉（不図示）に配置する。
続いて、所定温度になるように加熱炉を加熱する。そして、図１４（ａ）に示すように、ベース基板用ウエハ４０の表層部の一部を溶融しつつ、プレス機（不図示）等を利用して加圧型８２によってベース基板用ウエハ４０を押圧する。この結果、図１４（ｂ）に示すように、ベース基板用ウエハ材料４０ａを座屈変形させ、凹部２４ｂ，２５ｂと金属ピン１４，１５との間隙を埋めることができる。

（硬化工程Ｓ３５Ａ）
そして、硬化工程Ｓ３５Ａでは、ベース基板用ウエハ４０を加熱炉から取り出し、溶融したベース基板用ウエハ材料４０ａを自然冷却する。硬化工程Ｓ３５Ａにより、溶融して座屈変形したベース基板用ウエハ材料４０ａは冷却して硬化する。したがって、ベース基板用ウエハ４０と金属ピン１４，１５とを一体的に固定させ、凹部２４ｂ，２５ｂを封止することができる。

（研磨工程Ｓ３６）
図１５は、研磨工程Ｓ３６の説明図である
硬化工程Ｓ３５Ａの後、凹部２４ｂ，２５ｂの開口側における金属ピン１４，１５の先端は、溶融して座屈変形したベース基板用ウエハ材料４０ａに覆われるため、ベース基板用ウエハ４０の上面から露出していないおそれがある。また、第１実施形態と同様に、凹部２４ｂ，２５ｂの底部を除去する必要がある。したがって、ベース基板用ウエハ４０の上面および下面の研磨をする研磨工程Ｓ３６を行う。これにより、図１５に示すように、ベース基板用ウエハ４０の表面に、金属ピン１４，１５の先端を確実に露出させている。

（実施形態の変形例の効果）
本実施形態の変形例によれば、金属ピン配置工程Ｓ３３を有しているので、貫通孔２４，２５の内周面に金属ピン１４，１５を傾斜させて配置することができる。また、ベース基板用ウエハ材料４０ａにより貫通孔２４，２５の内周面と金属ピン１４，１５の外周面との間隙を封止する封止工程Ｓ３４Ａを有しているので、貫通孔２４，２５の内周面と金属ピン１４，１５の外周面との間隙にベース基板用ウエハ材料４０ａを行き渡らせることができる。そして、硬化工程Ｓ３５Ａでベース基板用ウエハ材料４０ａを硬化させることにより、圧電振動子１内の気密を維持することができる。

なお、この発明は上述した実施の形態に限られるものではない。
本実施形態では、パッケージの内部にＡＴカット型の圧電振動片４を封入した圧電振動子１を例にして説明をした。しかし、これに限られるものではなく、パッケージの内部に音叉型の圧電振動片を封入してもよい。また、圧電振動片以外の素子を封入してもよい。

本実施形態の接合膜形成工程Ｓ３７では、ベース基板用ウエハ４０の上面Ｕに導電性材料をパターニングして接合膜２３を形成している。しかし、例えば、リッド基板用ウエハ５０におけるベース基板用ウエハ４０との合わせ面側に、導電性材料をパターニングして接合膜２３を形成してもよい。

本実施形態では、ベース基板用ウエハ４０に凹部２４ｂ，２５ｂを形成し、金属ピン１４，１５を凹部２４ｂ，２５ｂ内に配置し、凹部２４ｂ，２５ｂ内にペースト材４４を充填することにより、貫通電極３４，３５を形成している。しかし、例えば、ベース基板用ウエハ４０に貫通孔を形成し、金属ピン１４，１５を凹部２４ｂ，２５ｂ内に配置し、凹部２４ｂ，２５ｂ内にペースト材４４を充填することにより、貫通電極３４，３５を形成してもよい。ただし、本実施形態のように凹部２４ｂ，２５ｂとすることにより、貫通電極形成工程Ｓ３０Ａで、金属ピン１４，１５の脱落や、ペースト材４４の漏洩を防止できる。したがって、作業性の点から、本実施形態に優位性がある。

本実施形態では、ベース基板用ウエハ４０に凹部２４ｂ，２５ｂを形成し、金属ピン１４，１５を凹部２４ｂ，２５ｂ内に配置し、凹部２４ｂ，２５ｂ内にペースト材４４を充填することにより、貫通電極３４，３５を形成している。しかし、例えば、ベース基板用ウエハ４０を加熱して軟化させた後、金属ピン１４，１５を圧入して貫通電極３４，３５を形成してもよい。ただし、金属ピン１４，１５を斜めに圧入する必要があるため、作業性の点で本実施形態に優位性がある。

本実施形態では、金属ピン１４，１５により貫通電極３４，３５を形成している。しかし、例えばスパッタリング等により凹部２４ｂ，２５ｂ内の一部に電極膜を形成して貫通電極を形成してもよい。ただし、凹部２４ｂ，２５ｂ内をマスクして電極パターンを形成する必要があり、煩雑となるため、本実施形態に優位性がある。

本実施形態では、図１４および図１５に示すように、ベース基板用ウエハ４０の上面Ｕから下面Ｌに向かって一対の金属ピン１４，１５を末広がりに配置し、貫通電極３４，３５を形成している。しかし、例えば、ベース基板用ウエハ４０の表裏を反転させて下面Ｌを上側に向けて配置し、下面Ｌに開口する凹部を形成して、下面Ｌから上面Ｕに向かって一対の金属ピン１４，１５を先窄まりになるように配置してもよい。その後、ベース基板用ウエハ４０の表裏を反転させてパッケージを製造することにより、本実施形態と同様に、パッケージの内側から外側に向かって金属ピン１４，１５を末広がりに配置することができる。

１・・・圧電振動子（パッケージ） ２・・・ベース基板（第１基板） ４・・・圧電振動片（電子部品） １４・・・金属ピン １５・・・金属ピン １６・・・キャビティ ２１，２２・・・外部電極 ２４，２５・・・貫通孔（凹部） ２４ａ，２５ａ・・・位置決め部（位置決め手段） ２４ｂ，２５ｂ・・・凹部 ３４，３５・・・貫通電極 ４４・・・ペースト材 Ｓ３０Ａ・・・貫通電極形成工程 Ｓ３２・・・貫通孔形成工程 Ｓ３３・・・金属ピン配置工程 Ｓ３４・・・充填工程 Ｓ３４Ａ・・・封止工程 Ｓ３５・・・硬化工程 Ｓ３５Ａ・・・硬化工程

Claims (8)

1. 互いに接合された複数の基板の間に形成されたキャビティ内に、電子部品を封入可能なパッケージであって、
   前記複数の基板のうち、第１基板を厚さ方向に貫通し、前記第１基板の内側と前記第１基板の外側に設けられた外部電極とを導通する複数の貫通電極を備え、
   各貫通電極は、前記第１基板の前記外部電極側に露出している電極間ピッチが、前記第１基板の前記内側に露出している電極間ピッチよりも広くなるように形成され、
   前記貫通電極は棒状の金属ピンであって、
   前記第１基板に、前記金属ピンを前記内側から前記外側に向かって末広がりとなるように埋設し、
   前記第１基板に、前記金属ピンを配置するための貫通孔を形成し、
   前記貫通孔を、前記第１基板の前記内側から前記外側に向かって漸次孔径が小さくなるように形成し、
   前記貫通孔の内周面に前記金属ピンを配置し、
   前記貫通孔の内周面に、前記金属ピンの姿勢を保持するための位置決め部を形成し、
   前記貫通孔の内周面に、前記第１基板の厚さ方向に沿い、かつ前記金属ピンを受け入れ可能な溝を形成し、この溝を前記位置決め部として機能させたことを特徴とするパッケージ。
2. 前記貫通電極は、一対設けられ、
   前記貫通孔を、前記第１基板の前記内側から前記外側に向かって漸次孔径が小さくなる円錐台形状に形成し、
   一対の前記貫通電極に形成される前記溝は、対称形状とされることを特徴とする請求項１に記載のパッケージ。
3. 前記溝は、前記貫通孔の中心軸に垂直な方向の断面形状が半円形状となっていることを特徴とする請求項１または２に記載のパッケージ。
4. 前記第１基板の前記外側の面には、一対の前記外部電極が形成され、
   前記第１基板の前記内側の面には、前記貫通電極を介して一対の前記外部電極とそれぞれ電気的に接続された一対の引き回し電極が形成され、
   一対の前記外部電極の間隔は、一対の前記引き回し電極の間隔よりも広くなっていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のパッケージ。
5. 互いに接合された複数の基板の間に形成されたキャビティ内に、電子部品を封入可能なパッケージを製造するパッケージ方法であって、
   前記複数の基板のうち、第１基板を厚さ方向に貫通し、前記第１基板の内側と前記第１基板の外側に設けられた外部電極とを導通する複数の貫通電極を形成する貫通電極形成工程を備え、
   前記貫通電極形成工程は、
   前記第１基板に、前記第１基板の前記内側から前記外側に向かって漸次孔径が小さくなる貫通孔と、前記貫通孔の内周面に、前記第１基板の厚さ方向に沿い、かつ金属ピンを受け入れ可能な溝と、を形成する貫通孔形成工程と、
   前記貫通孔の内周面に形成された前記溝に前記金属ピンを挿入し、前記内側から前記外側に向かって末広がりとなるように前記金属ピンを配置する金属ピン配置工程と、
   前記貫通孔の内周面と前記金属ピンの外周面との間隙に、ペースト材を充填して前記間隙を封止する充填工程と、
   前記貫通孔内に充填された前記ペースト材を硬化させる硬化工程と、
   を有することを特徴とするパッケージ製造方法。
6. 互いに接合された複数の基板の間に形成されたキャビティ内に、電子部品を封入可能なパッケージを製造するパッケージ方法であって、
   前記複数の基板のうち、第１基板を厚さ方向に貫通し、前記第１基板の内側と前記第１基板の外側に設けられた外部電極とを導通する複数の貫通電極を形成する貫通電極形成工程を備え、
   前記貫通電極形成工程は、
   前記第１基板に、前記第１基板の前記内側から前記外側に向かって漸次孔径が小さくなる貫通孔と、前記貫通孔の内周面に、前記第１基板の厚さ方向に沿い、かつ金属ピンを受け入れ可能な溝と、を形成する貫通孔形成工程と、
   前記貫通孔の内周面に形成された前記溝に前記金属ピンを挿入し、前記内側から前記外側に向かって末広がりとなるように前記金属ピンを配置する金属ピン配置工程と、
   前記第１基板を加圧しながら加熱し、前記第１基板の一部を溶融して第１基板材料とし、前記貫通孔の内周面を、この内周面と前記金属ピンとの間隙を埋めるように座屈変形させて前記間隙を封止する封止工程と、
   前記間隙を埋めた前記第１基板材料を硬化させる硬化工程と、
   を有することを特徴とするパッケージ製造方法。
7. 前記貫通孔形成工程では、前記貫通孔の中心軸に垂直な方向の断面形状が半円形状となるように前記溝を形成し、
   前記金属ピン配置工程では、前記金属ピンの中心軸と前記溝の中心軸とが一致するように、前記金属ピンを前記溝に挿入して配置することを特徴とする請求項５または６に記載のパッケージ製造方法。
8. 請求項１から４のいずれか１項に記載のパッケージであって、前記キャビティの内部に、前記電子部品として圧電振動片が封入されていることを特徴とする圧電振動子。

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