TWI472152B - A method of manufacturing a piezoelectric vibrator, a piezoelectric vibrator, an oscillator, an electronic device, and a radio wave - Google Patents

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Description

壓電振動子的製造方法，壓電振動子，振盪器，電子機器及電波時鐘
本發明是有關在所被接合的2片基板之間形成的空腔內密封有壓電振動片之表面安裝型(SMD)的壓電振動子，製造此壓電振動子的壓電振動子的製造方法，具有壓電振動子的振盪器、電子機器及電波時鐘。
本申請案是以日本特願2008-36718號、及特願2008-35510號作為基礎案，取入其內容。
近年來，在行動電話或攜帶型資訊終端機器中，利用水晶等的壓電振動子被使用作為時刻源或控制訊號等的時序源、參考訊號源等。此種的壓電振動子已知有各式各樣，其一有表面安裝型的壓電振動子為人所知。此種的壓電振動子，一般有3層構造型態者為人所知，其係以基底基板與蓋體基板來從上下夾入形成有壓電振動片的壓電基板而接合者。此情況，壓電振動子是被收納於基底基板與蓋體基板之間所形成的空腔(密閉室)內。又，近年來非上述3層構造型態，2層構造型態者也被開發。
此型態的壓電振動子是在基底基板與蓋體基板直接接合下形成2層構造，在形成於兩基板之間的空腔內收納有壓電振動片。
此2層構造型態的壓電振動子與3層構造者作比較，可謀求薄型化等的點較佳，適於使用。如此的2層構造型態的壓電振動子之一，有利用形成可貫通基底基板的導電構件來使壓電振動片與形成於基底基板的外部電極導通的壓電振動子為人所知(參照專利文獻1及專利文獻2)。
此壓電振動子600，如圖41及圖42所示，具備：經由接合膜607來互相陽極接合的基底基板601及蓋體基板602、及在形成於兩基板601、602之間的空腔C內被密封的壓電振動片603。壓電振動片603是例如音叉型的振動片，在空腔C內於基底基板601的上面經由導電性黏合劑E來安裝。
基底基板601及蓋體基板602是例如由陶瓷或玻璃等所構成的絕緣基板。兩基板601、602中在基底基板601是形成有貫通此基底基板601的通孔604。然後，在通孔604內是以能夠阻塞此通孔604的方式埋入有導電構件605。此導電構件605是被電性連接至基底基板601的下面所形成的外部電極606，並電性連接至空腔C內所安裝的壓電振動片603。
[專利文獻1]特開2002-124845號公報
[專利文獻2]特開2006-279872號公報
可是，在上述2層構造型態的壓電振動子中，導電構件605是背負阻塞通孔604而維持空腔C內的氣密，且使壓電振動片603與外部電極606導通的兩大任務。特別是若與通孔604的密合不夠充分，則恐有損空腔C內的氣密之虞，且若與導電性黏合劑E或外部電極606的接觸不夠充分，則會導致壓電振動片603的作動不良。因此，為了消除如此的不良情況，必須在通孔604的內面牢固地密合的狀態下完全阻塞此通孔604，且在表面無凹陷等的狀態下形成導電構件605。
然而，雖在專利文獻1及專利文獻2中記載有以導電膏(Ag膏(Ag Paste)或Au-Sn膏等)來形成導電構件605的點，但實際上有關如何地形成等具體的製造方法未有任何的記載。
一般在使用導電膏時，需要燒結而使硬化。亦即，在通孔604內埋入導電膏後，必須進行燒結而使硬化。可是，一旦進行燒結，則含於導電膏的有機物會藉蒸發而消失，因此通常燒結後的體積會比燒結前減少(例如導電膏為使用Ag膏時是體積大概減少20%程度)。因此，即使利用導電膏來形成導電構件605也恐有在表面發生凹陷，或嚴重的情況是貫通孔開鑿於中心。
其結果，有可能損及空腔C內的氣密，或有損壓電振動片603與外部電極606的導通性。
本發明是考量如此的情事而研發者，其目的是在於提供一種確實地維持空腔內的氣密的同時，確保壓電振動片與外部電極的安定導通性之高品質的2層構造式表面安裝型的壓電振動子。並且，提供一次效率佳地製造該壓電振動子之壓電振動子的製造方法、具有壓電振動子的振盪器、電子機器及電波時鐘。
本發明為了解決上述課題達成目的，而提供以下的手段。
(1)本發明的壓電振動子的製造方法，係利用基底基板用晶圓及蓋體基板用晶圓來一次製造複數個在互相接合的基底基板與蓋體基板之間所形成的空腔內密封壓電振動片的壓電振動子之方法，其特徵係具備：凹部形成工程，其係於上述蓋體基板用晶圓，形成複數個在疊合兩晶圓時形成上述空腔的空腔用凹部；貫通電極形成工程，其係於上述基底基板用晶圓，形成複數個貫通此晶圓的貫通電極；繞拉電極形成工程，其係於上述基底基板用晶圓的上面，形成複數個對上述貫通電極電性連接的繞拉電極；安裝工程，其係將複數的上述壓電振動片經由上述繞拉電極來接合於上述基底基板用晶圓的上面；疊合工程，其係疊合上述基底基板用晶圓與上述蓋體基板用晶圓，在以上述凹部及兩晶圓所包圍的上述空腔內收納上述壓電振動片；接合工程，其係接合上述基底基板用晶圓及上述蓋體基板用晶圓，將上述壓電振動片密封於上述空腔內；外部電極形成工程，其係於上述基底基板用晶圓的下面，形成複數個電性連接至上述貫通電極的外部電極；及切斷工程，其係切斷所被接合的上述兩晶圓，而小片化成複數的上述壓電振動子，又，上述貫通電極形成工程係具備：貫通孔形成工程，其係於上述基底基板用晶圓形成複數個貫通此晶圓的貫通孔；組裝工程，其係於該等複數的貫通孔內配置兩端為平坦且形成與基底基板用晶圓大致同厚度的導電性的芯材，且在芯材與貫通孔之間配置連結材；及燒結工程，其係以預定的溫度來燒結連結材，藉此使貫通孔、連結材及芯材一體地固定。
若根據此發明的壓電振動子的製造方法，則因為利用芯材及連結材來形成貫通電極，所以可成為對基底基板幾乎面一致的貫通電極。因此，能夠製造一種可確保壓電振動片與外部電極的安定導通性，作動性能的可靠度會提升之高品質的2層構造式表面安裝型的壓電振動子。又，由於使用基底基板用晶圓及蓋體基板用晶圓，因此可一次有效率地製造壓電振動子。
(2)上述連結材為利用膏，上述組裝工程時，在上述芯材與上述貫通孔之間埋入上述膏，上述燒結工程時，藉由燒結來使埋入的上述膏硬化，藉此使膏、上述芯材及上述貫通孔一體地固定。
此情況，首先進行凹部形成工程，其係於蓋體基板用晶圓形成複數個空腔用的凹部。該等凹部是之後在疊合兩晶圓時，形成空腔的凹部。並且，以和上述工程同時或前後的時序，進行貫通電極形成工程，其係於基底基板用晶圓形成複數個貫通電極。此時，在之後疊合兩晶圓時，以能夠收於蓋體基板用晶圓所形成的凹部內之方式形成複數個貫通電極。
有關此貫通電極形成工程，若詳細說明，則首先進行貫通孔形成工程，其係於基底基板用晶圓形成複數個貫通此晶圓的貫通孔。接著，進行組裝工程，其係於該等複數的貫通孔內，配置兩端為平坦且形成與基底基板用晶圓大致同厚度的導電性芯材，且在芯材與貫通孔的間隙埋入膏。特別是因為在間隙埋入膏，所以藉由膏的黏性，不會有芯材從貫通孔脫落的情形，在貫通孔內形成安定的狀態。此時，以芯材的兩端能夠形成與基底基板用晶圓的表面大致面一致之方式進行調整。
接著，進行燒結工程，其係以預定的溫度來燒結埋入的膏，而使硬化。藉此，膏會牢固地黏著於貫通孔的內面及芯材。其結果，可取得複數個在貫通孔內芯材與膏會一體硬化的貫通電極。
可是因為在膏內含有機物，所以一旦進行燒結，則有機物會蒸發，相較於燒結前體積會減少。因此，假設只將膏埋入貫通孔內時，燒結後膏的表面會產生大的凹陷。
然而，如上述般，在貫通孔內配置芯材後，僅於芯材與貫通孔的間隙埋入膏。亦即，利用膏作為用以使芯材安定於貫通孔內的聯繫之任務。因此，相較於只用膏來填埋貫通孔時，可儘可能減少所使用的膏的量。因此，在燒結工程即使膏內的有機物蒸發，還是會因為膏的量本身少，所以膏的體積減少些微。因此，膏的硬化後出現之表面的凹陷是可無視程度的小。因此，基底基板用晶圓的表面、芯材的兩端、及膏的表面是形成幾乎面一致的狀態。亦即，可使基底基板用晶圓的表面與貫通電極的表面成為幾乎面一致的狀態。
其次，進行繞拉電極形成工程，其係於基底基板用晶圓的上面使導電性材料圖案化，而形成複數個分別對各貫通電極電性連接的繞拉電極。此時，在之後疊合兩晶圓時，以能夠收於蓋體基板用晶圓所形成的凹部內之方式形成繞拉電極。
特別是由芯材及硬化後的膏所構成的貫通電極是如上述般對基底基板用晶圓的上面幾乎形成面一致的狀態。因此，在基底基板用晶圓的上面被圖案化的繞拉電極是之間不使產生間隙等，以對貫通電極密合的狀態連接。藉此，可使繞拉電極與貫通電極的導通性成為確實者。
其次，進行將複數的壓電振動片分別經由繞拉電極來接合於基底基板用晶圓的上面之安裝工程。藉此，所被接合的各壓電振動片是形成經由繞拉電極來對貫通電極導通的狀態。安裝終了後，進行疊合基底基板用晶圓及蓋體基板用晶圓的疊合工程。藉此，所被接合的複數個壓電振動片是形成被收納於凹部及兩晶圓所包圍的空腔內的狀態。
其次，進行接合工程，其係將疊合的兩晶圓予以接合。藉此，兩晶圓會被牢固地密合，因此可將壓電振動片密封於空腔內。此時，形成於基底基板用晶圓的貫通孔是被貫通電極所阻塞，因此不會有空腔內的氣密經貫通孔而受損的情形。特別是構成貫通電極的膏是牢固地密合於貫通孔的內面及芯材的雙方，因此可確實地維持空腔內的氣密。
其次，進行外部電極形成工程，其係於基底基板用晶圓的下面使導電性材料圖案化，而形成複數個分別電性連接至各貫通電極的外部電極。此情況也是與繞拉電極的形成時同様，對基底基板用晶圓的下面而言，貫通電極是幾乎形成面一致的狀態，因此被圖案化的外部電極是之間不使產生間隙等，以對貫通電極密合的狀態連接。藉此，可使外部電極與貫通電極的導通性成為確實者。藉由此工程，可利用外部電極來使被密封於空腔內的壓電振動片作動。
最後，進行切斷工程，其係切斷所被接合的基底基板用晶圓及蓋體基板用晶圓，而小片化成複數的壓電振動子。
其結果，可一次製造複數個在互相接合的基底基板與蓋體基板之間所形成的空腔內密封壓電振動片之2層構造式表面安裝型的壓電振動子。
特別是可在對基底基板而言幾乎面一致的狀態下形成貫通電極，所以可使貫通電極對繞拉電極及外部電極確實地密合。其結果，可確保壓電振動片與外部電極之安定的導通性，可提升作動性能的可靠度來謀求高品質化。又，由於利用導電性的芯材來構成貫通電極，因此可取得非常安定的導通性。
又，有關空腔內的氣密也可確實地維持，所以此點也可謀求高品質化。又，由於可藉由利用膏的簡單方法來形成貫通電極，因此可謀求工程的簡素化。
(3)上述芯材較理想是使用熱膨脹係數與上述基底基板用晶圓大致相等者。
此情況，由於芯材與基底基板用晶圓的熱膨脹率是大致相等，因此在進行燒結時兩者會相同地熱膨脹。所以，在貫通孔內配置的芯材不會有因為熱膨脹的不同，而過度地使壓力作用於基底基板用晶圓，而產生裂縫等，或芯材與貫通孔的間隙更開的情形。因此，可謀求壓電振動子的高品質化。
(4)上述組裝工程時，可埋入含複數的金屬微粒子的膏。
此情況，因為在膏內含有複數的金屬微粒子，所以除了芯材以外，亦可藉由該等複數的金屬微粒子彼此間的接觸來確保電氣導通性。因此，可更提高貫通電極的導通性能，進而能夠謀求更高品質化。
(5)上述金屬微粒子可使用形成非球形形狀者。
此情況，含於膏的金屬微粒子不是球形，形成非球形，例如細長繊維狀或剖面星形狀，因此在彼此相接觸時，不是點接觸，而是容易形成線接觸。因此，可更提高貫通電極之電性的導通性。
(6)上述組裝工程時，可在脫泡處理上述膏之後埋入上述貫通孔內。
此情況，因為事前將膏脫泡處理，所以可埋入極力不含氣泡等的膏。因此，可更抑制膏的體積減少。
(7)上述連結材為利用由兩端為平坦且形成與基底基板用晶圓大致同厚度的玻璃材料所構成的筒體，上述組裝工程時，在上述貫通孔埋入上述筒體，且在此筒體的中心孔插入上述芯材，上述燒結工程時，燒結埋入的上述筒體，藉此使筒體、上述貫通孔及上述芯材一體地固定。
此情況，首先進行凹部形成工程，其係於蓋體基板用晶圓形成複數個空腔用的凹部。該等凹部是之後在疊合兩晶圓時，形成空腔的凹部。並且，以和上述工程同時或前後的時序，進行貫通電極形成工程，其係於基底基板用晶圓形成複數個貫通電極。此時，在之後疊合兩晶圓時，以能夠收於蓋體基板用晶圓所形成的凹部內之方式形成複數個貫通電極。
有關此貫通電極形成工程，若詳細說明，則首先進行貫通孔形成工程，其係於基底基板用晶圓形成複數個貫通此晶圓的貫通孔。接著，進行組裝工程，其係於該等複數的貫通孔內，埋入兩端為平坦且形成與基底基板用晶圓大致同厚度的玻璃材料所構成的筒體，且在筒體的中心孔插入兩端為平坦且形成與基底基板用晶圓大致同厚度的導電性的芯材。此時，以筒體及芯材的兩端能夠皆形成與基底基板用晶圓的表面大致面一致之方式進行調整。
接著，進行燒結工程，其係以預定的溫度來燒結埋入的筒體。藉此，貫通孔、埋入貫通孔內的筒體、及插入筒體的芯材會彼此相黏著。其結果，可取得複數個筒體與芯材會一體固定的貫通電極。
特別是在形成貫通電極時，與以往不同，不使用膏，而以玻璃材料所構成的筒體及導電性的芯材來形成貫通電極。假設利用膏時，因為燒結時膏內所含的有機物會蒸發，所以膏的體積會比燒結前顯著地減少。因此假設只將膏埋入貫通孔內的情況，燒結後在膏的表面會產生大的凹陷。
然而，如上述般不使用膏，而利用筒體及芯材，因此燒結後不會有在表面產生大的凹陷之虞。另外，因為燒結有可能筒體的體積會若干減少，但與膏不同，並非明顯呈現凹陷程度的顯著者，為可無視的範圍。
因此，基底基板用晶圓的表面與筒體及芯材的兩端是幾乎形成面一致的狀態。亦即，可使基底基板用晶圓的表面與貫通電極的表面成為大致面一致的狀態。
其次，進行繞拉電極形成工程，其係於基底基板用晶圓的上面使導電性材料圖案化，而形成複數個分別對各貫通電極電性連接的繞拉電極。此時，在之後疊合兩晶圓時，以能夠收於蓋體基板用晶圓所形成的凹部內之方式形成繞拉電極。
特別是由筒體及芯材所構成的貫通電極是如上述般對基底基板用晶圓的上面幾乎形成面一致的狀態。因此，在基底基板用晶圓的上面被圖案化的繞拉電極是之間不使產生間隙等，以對貫通電極密合的狀態連接。藉此，可使繞拉電極與貫通電極的導通性成為確實者。
其次，進行將複數的壓電振動片分別經由繞拉電極來接合於基底基板用晶圓的上面之安裝工程。藉此，所被接合的各壓電振動片是形成經由繞拉電極來對貫通電極導通的狀態。安裝終了後，進行疊合基底基板用晶圓及蓋體基板用晶圓的疊合工程。藉此，所被接合的複數個壓電振動片是形成被收納於凹部及兩晶圓所包圍的空腔內的狀態。
其次，進行接合工程，其係將疊合的兩晶圓予以接合。藉此，兩晶圓會被牢固地密合，因此可將壓電振動片密封於空腔內。此時，形成於基底基板用晶圓的貫通孔是被貫通電極所阻塞，因此不會有空腔內的氣密經貫通孔而受損的情形。特別是藉由燒結，筒體與芯材會被一體地固定，且該等會對貫通孔牢固地黏著，所以可確實地維持空腔內的氣密。
其次，進行外部電極形成工程，其係於基底基板用晶圓的下面使導電性材料圖案化，而形成複數個分別電性連接至各貫通電極的外部電極。此情況也是與繞拉電極的形成時同様，對基底基板用晶圓的下面而言，貫通電極是幾乎形成面一致的狀態，因此被圖案化的外部電極是之間不使產生間隙等，以對貫通電極密合的狀態連接。藉此，可使外部電極與貫通電極的導通性成為確實者。藉由此工程，可利用外部電極來使被密封於空腔內的壓電振動片作動。
最後，進行切斷工程，其係切斷所被接合的基底基板用晶圓及蓋體基板用晶圓，而小片化成複數的壓電振動子。
其結果，可一次製造複數個在互相接合的基底基板與蓋體基板之間所形成的空腔內密封壓電振動片之2層構造式表面安裝型的壓電振動子。
特別是可在對基底基板而言幾乎面一致的狀態下形成貫通電極，所以可使貫通電極對繞拉電極及外部電極確實地密合。其結果，可確保壓電振動片與外部電極之安定的導通性，可提升作動性能的可靠度來謀求高品質化。又，由於利用導電性的芯材來構成貫通電極，因此可取得非常安定的導通性。
又，有關空腔內的氣密也可確實地維持，所以此點也可謀求高品質化。又，由於可藉由利用膏的簡單方法來形成貫通電極，因此可謀求工程的簡素化。
(8)上述筒體可使用在上述燒結前預先被暫時燒結者。
此情況，因為筒體預先被暫時燒結，所以之後進行燒結時不易產生變形或體積減少等。因此，可形成更高品質的貫通電極，可使空腔內的氣密形成更確實。其結果，可謀求壓電振動子的更高品質化。
(9)上述基底基板用晶圓可使用與上述筒體同玻璃材料所構成者，上述芯材可使用熱膨脹係數與上述筒體大致相等者。
此情況，由於基底基板用晶圓為使用與筒體同玻璃材料所構成者，且芯材為使用熱膨脹係數與筒體大致相等者，因此在進行燒結時，該等3個會分別熱膨脹成相同。因此，不會有因為熱膨脹的不同，而過度地使壓力作用於基底基板用晶圓或筒體而產生裂縫等，或筒體與貫通孔之間、或筒體與芯材之間間隙擴開的情形。因此，可形成更高品質的貫通電極，其結果，可謀求壓電振動子的更高品質化。
(10)在上述安裝工程前，具備接合膜形成工程，其係於疊合上述基底基板用晶圓與上述蓋體基板用晶圓時，將包圍上述凹部的周圍的接合膜形成於基底基板用晶圓的上面，上述接合工程時，可經由上述接合膜來陽極接合上述兩晶圓。
此情況，因為可經由接合膜來陽極接合基底基板用晶圓與蓋體基板用晶圓，所以可牢固接合兩晶圓，而提高空腔內的氣密性。因此，可使壓電振動片更高精度地振動，進而能夠謀求更高品質化。
(11)上述安裝工程時，可利用導電性的凸塊來凸塊接合上述壓電振動片。
此情況，因為是將壓電振動片予以凸塊接合，所以可使壓電振動片從基底基板的上面浮起凸塊的厚度量。因此，可自然確保壓電振動片的振動所必要的最低限度的振動間隙。因此，可更提升壓電振動子的作動性能的可靠度。
(12)上述貫通孔形成工程時，可剖面錐狀地形成上述貫通孔。
此情況，因為將貫通孔形成剖面錐狀，所以可利用噴沙法等一般性的方法，可容易進行此工程。因此，可使製造效率更提升。並且，在組裝連結材時，不易從貫通孔脫落。
(13)上述貫通電極形成工程時，上述芯材可使用剖面錐狀的芯材。
此情況，因為利用前端細的剖面錐狀的芯材，所以容易裝進貫通孔內。因此，可使製造效率更提升。
(14)本發明的壓電振動子，其特徵係具備：基底基板；蓋體基板，其係形成有空腔用的凹部，在使凹部對向於上述基底基板的狀態下被接合於基底基板；壓電振動片，其係利用上述凹部在收納於上述基底基板與上述蓋體基板之間所形成的空腔內的狀態下，被接合於上述基底基板的上面；外部電極，其係形成於上述基底基板的下面；貫通電極，係以能夠貫通上述基底基板的方式形成，維持上述空腔內的氣密的同時，對上述外部電極電性連接；及繞拉電極，其係形成於上述基底基板的上面，使上述貫通電極對所被接合的上述壓電振動片電性連接，又，上述貫通電極係藉由導電性的芯材及連結材所形成，該導電性的芯材部係形成兩端為平坦且與上述基底基板大致同厚度，被配置於貫通基底基板的貫通孔內；及連結材，其係一體地固定此芯材與貫通孔。
若根據此發明的壓電振動子，則因為利用芯材及連結材來形成貫通電極，所以可對基底基板幾乎成為面一致的貫通電極。因此，可製造一種能夠確保壓電振動片與外部電極之安定的導通性，作動性能的可靠度會提升之高品質的2層構造式表面安裝型的壓電振動子。並且，可確實地維持空腔內的氣密。
(15)上述連結材可藉由燒結而硬化的膏。
此情況，可實現與上述(2)所記載的壓電振動子的製造方法同様的作用效果。
(16)上述芯材可為熱膨脹係數與上述基底基板大致相等者。
此情況，可實現與上述(3)所記載的壓電振動子的製造方法同様的作用效果。
(17)上述膏可含複數的金屬微粒子。
此情況，可實現與上述(4)所記載的壓電振動子的製造方法同様的作用效果。
(18)上述金屬微粒子可為非球形形狀。
此情況，可實現與上述(5)所記載的壓電振動子的製造方法同様的作用效果。
(19)上述連結材係藉由玻璃材料來形成兩端為平坦且與上述基底基板大致同厚度的筒狀，在埋入上述貫通孔內的狀態下燒結的筒體，上述芯材係於插入上述筒體的中心孔的狀態下被固定。
此情況，可實現與上述(7)所記載的壓電振動子的製造方法同様的作用效果。
(20)上述筒體可於上述燒結前預先被暫時燒結。
此情況，可實現與上述(8)所記載的壓電振動子的製造方法同様的作用效果。
(21)上述基底基板係藉由與上述筒體同玻璃材料來形成，上述芯材係熱膨脹係數與上述筒體大致相等。
此情況，可實現與上述(9)所記載的壓電振動子的製造方法同様的作用效果。
(22)上述基底基板及上述蓋體基板可經由以能夠包圍上述凹部的周圍之方式形成於兩基板之間的接合膜來陽極接合。
此情況，可實現與上述(10)所記載的壓電振動子的製造方法同様的作用效果。
(23)上述壓電振動片可藉由導電性的凸塊來凸塊接合。
此情況，可實現與上述(11)所記載的壓電振動子的製造方法同様的作用效果。
(24)上述貫通孔可形成剖面錐狀。
此情況，可實現與上述(12)所記載的壓電振動子的製造方法同樣的作用效果。
(25)上述芯材可形成剖面錐狀。
此情況，可實現與上述(13)所記載的壓電振動子的製造方法同様的作用效果。
(26)本發明的振盪器係以上述(12)~(21)中任一項所記載的壓電振動子作為振盪子來電性連接至積體電路。
(27)本發明的電子機器係上述(12)~(21)中任一項所記載的壓電振動子被電性連接至計時部。
(28)一種電波時鐘係上述(12)~(21)中任一項所記載的壓電振動子被電性連接至濾波器部。
若根據此發明的振盪器、電子機器及電波時鐘，則因為具備一空腔內的氣密確實且作動的可靠度會提升之高品質的壓電振動子，所以可同様地提高作動的可靠度來謀求高品質化。
若根據本發明的壓電振動子，則可成為一種能夠確實地維持空腔內的氣密的同時，可確保壓電振動片與外部電極的安定導通性之高品質的2層構造式表面安裝型的壓電振動子。
又，若根據本發明的壓電振動子的製造方法，則可一次效率佳地製造上述壓電振動子，進而能夠謀求低成本化。
又，若根據本發明的振盪器、電子機器及電波時鐘，則因為具備上述的壓電振動子，所以可同様地提高作動的可靠度來謀求高品質化。
(第1實施形態)
以下，參照圖1～圖16來說明本發明的第1實施形態。
本實施形態的壓電振動子1是如圖1～圖4所示，形成以基底基板2及蓋體基板3來積層成2層的箱狀，在內部的空腔C內收納有壓電振動片4的表面安裝型的壓電振動子。
另外，在圖4中，為了容易看圖面，而省略後述的激發電極15、拉出電極(extractor electrode)19、20、安裝電極(mount electrode)16、17及重疊金屬膜21的圖示。
如圖5～7所示，壓電振動片4是由水晶、鉭酸鋰或鈮酸鋰等壓電材料所形成的音叉型的振動片，在被施加預定電壓時振動者。
此壓電振動片4是具有：平行配置的一對的振動腕部10、11、及一體固定一對的振動腕部10、11的基端側的基部12、及形成於一對的振動腕部10、11的外表面上而使一對的振動腕部10、11振動之由第1激發電極13及第2激發電極14所構成的激發電極15、及被電性連接至第1激發電極13及第2激發電極14的安裝電極16、17。
並且，本實施形態的壓電振動片4是具備在一對的振動腕部10、11的兩主面上沿著振動腕部10、11的長度方向來分別形成的溝部18。此溝部18是從振動腕部10、11的基端側到大致中間附近形成。
由第1激發電極13及第2激發電極14所構成的激發電極15是使一對的振動腕部10、11以預定的共振頻率來振動於互相接近或離間的方向之電極，在一對的振動腕部10、11的外表面，分別被電性切離的狀態下被圖案化而形成。具體而言，如圖7所示，第1激發電極13是主要形成於一方的振動腕部10的溝部18上及另一方的振動腕部11的兩側面上，第2激發電極14是主要形成於一方的振動腕部10的兩側面上及另一方的振動腕部11的溝部18上。
第1激發電極13及第2激發電極14，如圖5及圖6所示，在基部12的兩主面上，分別經由拉出電極19、20來電性連接至安裝電極16、17。然後，壓電振動片4可經由此安裝電極16、17來施加電壓。
另外，上述的激發電極15、安裝電極16、17及拉出電極19、20是例如藉由鉻(Cr)、鎳(Ni)、鋁(Al)或鈦(Ti)等的導電性膜的被膜來形成者。
在一對的振動腕部10、11的前端被覆有用以進行調整(頻率調整)的重疊金屬膜21，使本身的振動狀態能夠在預定的頻率範圍內振動。另外，此重疊金屬膜21是被分成：粗調頻率時使用的粗調膜21a、及微調時使用的微調膜21b。利用該等粗調膜21a及微調膜21b來進行頻率調整下，可將一對的振動腕部10、11的頻率收於裝置的標稱頻率的範圍內。
如此構成的壓電振動片4是如圖3及圖4所示，利用金等的凸塊P在基底基板2的上面凸塊接合。更具體而言，在基底基板2的上面被圖案化的後述繞拉電極36、37上所形成的2個凸塊P上，一對的安裝電極16、17分別接觸的狀態下凸塊接合。藉此，壓電振動片4是在從基底基板2的上面浮起的狀態下被支持，且安裝電極16、17與繞拉電極36、37分別形成電性連接的狀態。
上述蓋體基板3是由玻璃材料、例如鈉鈣玻璃所構成的透明絕緣基板，如圖1、圖3及圖4所示，形成板狀。然後，在接合基底基板2的接合面側形成有容納壓電振動片4之矩形狀的凹部3a。此凹部3a是在兩基板2、3疊合時，收容壓電振動片4之形成空腔C的空腔用凹部。而且，蓋體基板3是使該凹部3a對向於基底基板2側的狀態下對基底基板2陽極接合。
上述基底基板2是與蓋體基板3同様地由玻璃材料、例如鈉鈣玻璃所構成的透明絕緣基板，如圖1～圖4所示，以可對蓋體基板3重疊的大小來形成板狀。
在此基底基板2形成有貫通基底基板2的一對通孔(貫通孔)30、31。此時，一對的通孔30、31是以能夠收於空腔C內的方式形成。更詳細說明，本實施形態的通孔30、31是形成一方的通孔30位於所被安裝的壓電振動片4的基部12側，另一方的通孔31位於振動腕部10、11的前端側。
另外，本實施形態是舉朝基底基板2的下面漸縮徑的剖面錐狀的通孔為例來進行說明，但並非限於此情況，即使是筆直貫通基底基板2的通孔也無妨。無論如何只要貫通基底基板2即可。
然後，在該等一對的通孔30、31中形成有以能夠填埋通孔30、31的方式形成的一對貫通電極32、33。如圖3所示，該等貫通電極32、33是藉由芯材7、及在芯材7與通孔30、31之間硬化的膏P(連結材)所形成者。該等貫通電極32、33擔負將通孔30、31完全阻塞而維持空腔C內的氣密的同時，使後述的外部電極38、39與繞拉電極36、37導通的任務。
上述芯材7是藉由金屬材料來形成圓柱狀的導電性芯材。此芯材7是形成兩端平坦且長度調整成與基底基板2的厚度大致同厚度。而且，此芯材7是被配置於通孔30、31的大致中心，藉由膏P來對通孔30、31來牢固地黏著。
另外，經由此導電性的芯材7來確保作為貫通電極32、33的電氣導通性。
在基底基板2的上面側(接合有蓋體基板3的接合面側)，如圖1～圖4所示，藉由導電性材料(例如鋁)來使陽極接合用的接合膜35、及一對的繞拉電極36、37圖案化。其中接合膜35是以能夠包圍形成於蓋體基板3的凹部3a的周圍之方式沿著基底基板2的周緣來形成。
一對的繞拉電極36、37是被圖案化成可電性連接一對的貫通電極32、33中一方的貫通電極32與壓電振動片4的一方的安裝電極16，及電性連接另一方的貫通電極33與壓電振動片4的另一方的安裝電極17。
若更詳細說明，則一方的繞拉電極36是以能夠位於壓電振動片4的基部12的正下方之方式形成於一方的貫通電極32的正上方。又，另一方的繞拉電極37是從鄰接於一方的繞拉電極36的位置來沿著振動腕部10、11而被繞拉至該振動腕部10、11的前端側之後，以能夠位於另一方的貫通電極33的正上方之方式形成。
然後，在該等一對的繞拉電極36、37上分別形成有凸塊P，利用此凸塊P來安裝壓電振動片4。藉此，壓電振動片4的一方的安裝電極16可經由一方的繞拉電極36來導通至一方的貫通電極32，另一方的安裝電極17可經由另一方的繞拉電極37來導通至另一方的貫通電極33。
在基底基板2的下面，如圖1、圖3及圖4所示，形成有對於一對的貫通電極32、33分別電性連接的外部電極38、39。亦即，一方的外部電極38是經由一方的貫通電極32及一方的繞拉電極36來電性連接至壓電振動片4的第1激發電極13。又，另一方的外部電極39是經由另一方的貫通電極33及另一方的繞拉電極37來電性連接至壓電振動片4的第2激發電極14。
在使如此構成的壓電振動子1作動時，是對形成於基底基板2的外部電極38、39施加預定的驅動電壓。藉此，可在由壓電振動片4的第1激發電極13及第2激發電極14所構成的激發電極15流動電流，可使一對的振動腕部10、11在令接近‧離間的方向以預定的頻率振動。然後，利用此一對的振動腕部10、11的振動，可作為時刻源、控制訊號的時序源或參考訊號源等加以利用。
其次，一邊參照圖8所示的流程圖，一邊在以下說明有關利用基底基板用晶圓40及蓋體基板用晶圓50來一次製造複數個上述壓電振動子1的製造方法。
首先，進行壓電振動片製作工程，製作圖5～圖7所示的壓電振動片4(S10)。具體而言，首先，以預定的角度切割水晶的朗伯原石，而成為一定厚度的晶圓。接著，面磨此晶圓而粗加工後，以蝕刻來去除加工變質層，然後進行磨光劑等的鏡面研磨加工，而成為預定厚度的晶圓。接著，對晶圓實施洗淨等適當的處理後，藉由光微影技術以壓電振動片4的外形形狀來使晶圓圖案化，且進行金屬膜的成膜及圖案化，而形成激發電極15、拉出電極19、20、安裝電極16、17、重疊金屬膜21。藉此，可製作複數的壓電振動片4。
並且，在製作壓電振動片4後，進行共振頻率的粗調。此是對重疊金屬膜21的粗調膜21a照射雷射光而使一部分蒸發，令重量變化下進行。另外，有關更高精度調整共振頻率的微調是在安裝後進行。對於此會在往後說明。
其次，進行第1晶圓製作工程(S20)，其係將之後形成蓋體基板3的蓋體基板用晶圓50製作至即將進行陽極接合之前的狀態。首先，將鈉鈣玻璃研磨加工至預定的厚度而洗淨後，如圖9所示，形成藉由蝕刻等來除去最表面的加工變質層之圓板狀的蓋體基板用晶圓50(S21)。其次，進行凹部形成工程(S22)，其係於蓋體基板用晶圓50的接合面，藉由蝕刻等在行列方向形成複數個空腔用的凹部3a。在此時間點，完成第1晶圓製作工程。
其次，進行第2晶圓製作工程(S30)，其係以和上述工程同時或前後的時序，將之後形成基底基板2的基底基板用晶圓40製作至即將進行陽極接合之前的狀態。首先，將鈉鈣玻璃研磨加工至預定的厚度而洗淨後，形成藉由蝕刻等來除去最表面的加工變質層之圓板狀的基底基板用晶圓40(S31)。其次，進行貫通電極形成工程(S32)，其係於基底基板用晶圓40形成複數個一對的貫通電極32、33。在此詳細說明有關此貫通電極形成工程。
首先，如圖10所示，進行貫通孔形成工程(S33)，其係形成複數個貫通基底基板用晶圓40的一對通孔30、31。另外，圖11所示的點線M是表示以之後進行的切斷工程所切斷的切斷線。在進行此工程時，從基底基板用晶圓40的上面側，例如以噴沙法進行。藉此，如圖11所示，可形成往基底基板用晶圓40的下面漸漸縮徑的剖面錐狀的通孔30、31。又，之後疊合兩晶圓40、50時，以能夠收於蓋體基板用晶圓50所形成的凹部3a內之方式形成複數個一對的通孔30、31。而且，形成一方的通孔30會位於壓電振動片4的基部12側，另一方的通孔31會位於振動腕部10、11的前端側。
接著，如圖12所示，進行組裝工程(S34)，在該等複數的通孔30、31內，配置兩端為平坦且形成與基底基板用晶圓40大致同厚度的芯材7，且在芯材7與通孔30、31的間隙埋入膏P。此時，在間隙埋入膏P，因此藉由膏P的黏性，芯材7不會從通孔30、31脫落，可在通孔30、31內成為使芯材7安定的狀態。並且，調整成芯材7的兩端會與基底基板用晶圓40的表面大致面一致。
接著，進行燒結工程(S35)，以預定的溫度來燒結埋入的膏P，而使硬化。藉此，形成膏P牢固地黏著於通孔30、31的內面及芯材7的狀態。其結果，可取得複數個在通孔30、31內，芯材7與膏P會一體硬化的一對貫通電極32、33。
可是因為在膏P內含有機物，所以一旦進行燒結，則有機物會蒸發，相較於燒結前體積會減少。因此，假設只將膏P埋入通孔30、31內時，燒結後膏P的表面會產生大的凹陷。
然而，本實施形態如上述般，在通孔30、31內配置芯材7後，僅於芯材7與通孔30、31的間隙埋入膏P。亦即，利用膏P作為用以使芯材7安定於通孔30、31內的聯繫之任務。因此，相較於只用膏P來填埋通孔30、31時，可儘可能減少所使用的膏P的量。因此，在燒結工程即使膏P內的有機物蒸發，還是會因為膏P的量本身少，所以膏P的體積減少些微。
因此，如圖13所示般，膏P的硬化後所出現的表面凹陷是可無視的程度小。因此，基底基板用晶圓40的表面、芯材7的兩端、及膏P的表面是形成幾乎面一致的狀態。亦即，可使基底基板用晶圓40的表面與貫通電極32、33的表面幾乎形成面一致的狀態。另外，在進行燒結工程的時間點，完成貫通電極形成工程。
其次，在基底基板用晶圓40的上面使導電性材料圖案化，如圖14及圖15所示，進行形成接合膜35的接合膜形成工程(S36)，且進行形成複數個繞拉電極36、37的繞拉電極形成工程(S37)，該繞拉電極36、37是分別電性連接至各一對的貫通電極32、33。另外，圖14及圖15所示的點線M是表示以之後進行的切斷工程所切斷的切斷線。
特別是貫通電極32、33如上述般在表面無凹陷，對基底基板用晶圓40的上面幾乎形成面一致的狀態。因此，在基底基板用晶圓40的上面被圖案化的繞拉電極36、37是之間不使產生間隙等，以對貫通電極32、33密合的狀態連接。藉此，可使一方的繞拉電極36與一方的貫通電極32的導通性、及另一方的繞拉電極37與另一方的貫通電極33的導通性成為確實者。在此時間點完成第2晶圓製作工程。
可是就圖8而言，是在接合膜形成工程(S36)之後，進行繞拉電極形成工程(S37)的工程順序，但相反的，在繞拉電極形成工程(S37)之後，進行接合膜形成工程(S36)也無妨，或同時進行兩工程也無妨。無論哪個工程順序，皆可實現同一的作用效果。因此，即使因應所需來適當變更工程順序也無妨。
其次，進行將製作後的複數個壓電振動片4分別經由繞拉電極36、37來接合於基底基板用晶圓40的上面之安裝工程(S40)。首先，在一對的繞拉電極36、37上分別形成金等的凸塊P。然後，將壓電振動片4的基部12載置於凸塊P上之後，一邊將凸塊P加熱至預定溫度，一邊將壓電振動片4推擠至凸塊P。藉此，壓電振動片4會被凸塊P機械性地支持，且安裝電極16、17與繞拉電極36、37會形成電性連接的狀態。因此，在此時間點，壓電振動片4的一對激發電極15是形成對一對的貫通電極32、33分別導通的狀態。
特別是因為壓電振動片4被凸塊接合，所以是在從基底基板用晶圓40的上面浮起的狀態下被支持。
在壓電振動片4的安裝終了後，進行對基底基板用晶圓40疊合蓋體基板用晶圓50的疊合工程(S50)。具體而言，一邊將未圖示的基準標記等作為指標，一邊將兩晶圓40、50對準於正確的位置。藉此，所被安裝的壓電振動片4會形成被收容於以形成於基底基板用晶圓40的凹部3a與兩晶圓40、50所包圍的空腔C內之狀態。
疊合工程後，進行接合工程(S60)，其係將疊合的2片晶圓40、50放入未圖示的陽極接合裝置，在預定的溫度環境施加預定的電壓而陽極接合。具體而言，在接合膜35與蓋體基板用晶圓50之間施加預定的電壓。於是，在接合膜35與蓋體基板用晶圓50的界面產生電氣化學的反應，兩者會分別牢固地密合而被陽極接合。藉此，可將壓電振動片4密封於空腔C內，可取得基底基板用晶圓40與蓋體基板用晶圓50接合之圖16所示的晶圓體60。另外，在圖16中，為了容易看圖面，圖示分解晶圓體60的狀態，自基底基板用晶圓40省略接合膜35的圖示。並且，圖16所示的點線M是表示以之後進行的切斷工程所切斷的切斷線。
可是在進行陽極接合時，形成於基底基板用晶圓40的通孔30、31是被貫通電極32、33所完全阻塞，因此不會有空腔C內的氣密經通孔30、31而受損的情形。特別是構成貫通電極32、33的膏P是被牢固地密合於通孔30、31的內面及芯材7的雙方，因此可確實地維持空腔C內的氣密。
然後，上述陽極接合終了後，進行外部電極形成工程(S70)，其係於基底基板用晶圓40的下面將導電性材料圖案化，形成複數個分別電性連接至一對的貫通電極32、33之一對的外部電極38、39。藉由此工程，可利用外部電極38、39來使被密封於空腔C內的壓電振動片4作動。
特別是進行此工程時也是與繞拉電極36、37的形成時同様，對基底基板用晶圓40的下面，貫通電極32、33是幾乎形成面一致的狀態，因此被圖案化的外部電極38、39是之間不使間隙等發生，以對貫通電極32、33密合的狀態連接。藉此，可使外部電極38、39與貫通電極32、33的導通性成為確實者。
其次，進行微調工程(S80)，其係於晶圓體60的狀態，微調被密封於空腔C內的各個壓電振動子1的頻率，收於預定的範圍內。具體說明，是對形成於基底基板用晶圓40的下面之一對的外部電極38、39施加電壓，而使壓電振動片4振動。然後，一邊計測頻率，一邊通過蓋體基板用晶圓50從外部照射雷射光，使重疊金屬膜21的微調膜21b蒸發。藉此，一對的振動腕部10、11的前端側的重量會變化，因此可將壓電振動片4的頻率微調成收於標稱頻率的預定範圍內。
頻率的微調終了後，進行切斷工程(S90)，其係沿著圖16所示的切斷線M來切斷所被接合的晶圓體60而小片化。其結果，可一次製造複數個圖1所示的2層構造式表面安裝型的壓電振動子1，其係於被互相接合的基底基板2與蓋體基板3之間形成的空腔C內密封壓電振動片4。
另外，即使是進行切斷工程(S90)而使各個的壓電振動子1小片化後，進行微調工程(S80)的工程順序也無妨。但，如上述般，先進行微調工程(S80)下，可在晶圓體60的狀態下進行微調，因此可更有效率地微調複數的壓電振動子1。因此可謀求總生產能力的提升。
然後，進行內部的電氣特性檢査(S100)。亦即，測定壓電振動片4的共振頻率、共振電阻值、驅動電平特性(共振頻率及共振電阻值的激發電力依存性)等而檢查。並且，一倂檢查絕緣電阻特性等。然後，最後進行壓電振動子1的外觀檢査，而最終檢查尺寸或品質等。藉此完成壓電振動子1的製造。
特別是本實施形態的壓電振動子1是表面無凹陷，可在對基底基板2幾乎面一致的狀態下形成貫通電極32、33，因此可使貫通電極32、33對繞拉電極36、37及外部電極38、39確實地密合。其結果，可確保壓電振動片4與外部電極38、39的安定導通性，可提升作動性能的可靠度而謀求高性能化。
又，由於利用導電性的芯材7來構成貫通電極32、33，因此可取得非常安定的導通性。並且，有關空腔C內的氣密也可確實地維持，所以此點也可謀求高品質化。除此以外，因為可以利用芯材7及膏P的簡單方法來形成貫通電極32、33，所以可謀求工程的簡素化。若根據本實施形態的製造方法，則可一次製造複數個上述壓電振動子1，因此可謀求低成本化。
(第2實施形態)
以下，參照圖17～圖33來說明本發明的第2實施形態。
如圖17～圖20所示，本實施形態的壓電振動子101是形成以基底基板102及蓋體基板103來積層2層的箱狀，在內部的空腔C內收納有壓電振動片104之表面安裝型的壓電振動子。
另外，在圖20中，為了容易看圖面，省略了後述的激發電極115、拉出電極119、120、安裝電極116、117及重疊金屬膜121的圖示。
如圖21～圖23所示，壓電振動片104是由水晶、鉭酸鋰或鈮酸鋰等的壓電材料所形成的音叉型的振動片，在被施加預定的電壓時振動。
此壓電振動片104是具有：平行配置的一對的振動腕部110、111、及一體固定一對的振動腕部110、111的基端側的基部112、及形成於一對的振動腕部110、111的外表面上而使一對的振動腕部110、111振動之由第1激發電極113及第2激發電極114所構成的激發電極115、及被電性連接至第1激發電極113及第2激發電極114的安裝電極116、117。
並且，本實施形態的壓電振動片104是具備在一對的振動腕部110、111的兩主面上沿著振動腕部110、111的長度方向來分別形成的溝部118。此溝部118是從振動腕部110、111的基端側到大致中間附近形成。
由第1激發電極113及第2激發電極114所構成的激發電極115是使一對的振動腕部110、111以預定的共振頻率來振動於互相接近或離間的方向之電極，在一對的振動腕部110、111的外表面，分別被電性切離的狀態下被圖案化而形成。具體而言，如圖23所示，第1激發電極113是主要形成於一方的振動腕部110的溝部118上及另一方的振動腕部111的兩側面上，第2激發電極114是主要形成於一方的振動腕部110的兩側面上及另一方的振動腕部111的溝部118上。
又，第1激發電極113及第2激發電極114，如圖21及圖22所示，是在基部112的兩主面上，分別經由拉出電極119、120來電性連接至安裝電極116、117。然後，壓電振動片104可經由此安裝電極116、117來施加電壓。
另外，上述的激發電極115、安裝電極116、117及拉出電極119、120是例如藉由鉻(Cr)、鎳(Ni)、鋁(Al)或鈦(Ti)等的導電性膜的被膜來形成者。
在一對的振動腕部110、111的前端被覆有用以進行調整(頻率調整)的重疊金屬膜121，使本身的振動狀態能夠在預定的頻率範圍內振動。另外，此重疊金屬膜121是被分成：粗調頻率時使用的粗調膜121a、及微調時使用的微調膜121b。利用該等粗調膜121a及微調膜121b來進行頻率調整下，可將一對的振動腕部110、111的頻率收於裝置的標稱頻率的範圍內。
如此構成的壓電振動片104是如圖19及圖20所示，利用金等的凸塊P在基底基板102的上面凸塊接合。更具體而言，在基底基板102的上面被圖案化的後述繞拉電極136、137上所形成的2個凸塊P上，一對的安裝電極116、117分別接觸的狀態下凸塊接合。藉此，壓電振動片104是在從基底基板102的上面浮起的狀態下被支持，且安裝電極116、117與繞拉電極136、137分別形成電性連接的狀態。
上述蓋體基板103是由玻璃材料、例如鈉鈣玻璃所構成的透明絕緣基板，如圖17、圖19及圖20所示，形成板狀。然後，在接合基底基板102的接合面側形成有容納壓電振動片104之矩形狀的凹部103a。此凹部103a是在兩基板102、103疊合時，收容壓電振動片104之形成空腔C的空腔用凹部。而且，蓋體基板103是使該凹部103a對向於基底基板102側的狀態下對基底基板102陽極接合。
上述基底基板102是與蓋體基板103同様地由玻璃材料、例如鈉鈣玻璃所構成的透明絕緣基板，如圖17～圖20所示，以可對蓋體基板103疊合的大小來形成板狀。
在此基底基板102形成有貫通基底基板102的一對通孔(貫通孔)130、131。此時，一對的通孔130、131是以能夠收於空腔C內的方式形成。更詳細說明，本實施形態的通孔130、131是形成一方的通孔130會位於所被安裝的壓電振動片104的基部112側，另一方的通孔131會位於振動腕部110、111的前端側。
另外，本實施形態是舉朝基底基板102的下面漸漸縮徑的剖面錐狀的通孔為例來進行說明，但並非限於此情況，亦可為筆直貫通基底基板102的通孔。無論如何只要貫通基底基板102即可。
在該等一對的通孔130、131中形成有以能夠填埋通孔130、131的方式形成的一對貫通電極132、133。如圖19所示，該等貫通電極132、133是藉由利用燒結來對通孔130、131一體固定的玻璃料(連結材、筒體)106及芯材107所形成者，擔負將通孔130、131完全阻塞而維持空腔C內的氣密的同時，使後述的外部電極138、139與繞拉電極136、137導通的任務。
上述玻璃料106是藉由與基底基板102相同的玻璃材料來預先暫時燒結者，如圖24所示，形成兩端平坦且與基底基板102大致同厚度的圓筒狀。亦即，在玻璃料106的中心形成有貫通玻璃料106的中心孔106a。而且，本實施形態是配合通孔130、131的形狀，使玻璃料106的外形能夠形成圓錐狀(剖面錐狀)。而且，此玻璃料106是如圖19所示般，在埋入於通孔130、131內的狀態下燒結，對通孔130、131牢固地黏著。
芯材107是藉由金屬材料形成圓柱狀的導電性的芯材，與玻璃料106同様形成兩端平坦且與基底基板102的厚度大致同厚度。而且，此芯材107是被插入玻璃料106的中心孔106a，藉由玻璃料106的燒結來對玻璃料106牢固地黏著。
另外，貫通電極132、133是經由導電性的芯材107來確保電氣導通性。
在基底基板102的上面側(接合有蓋體基板103的接合面側)，如圖17～圖20所示，藉由導電性材料(例如鋁)來使陽極接合用的接合膜135、及一對的繞拉電極136、137圖案化。其中接合膜135是以能夠包圍形成於蓋體基板103的凹部103a的周圍之方式沿著基底基板102的周緣來形成。
並且，一對的繞拉電極136、137是被圖案化成可電性連接一對的貫通電極132、133中一方的貫通電極132與壓電振動片104的一方的安裝電極116，及電性連接另一方的貫通電極133與壓電振動片104的另一方的安裝電極117。
若更詳細說明，則一方的繞拉電極136是以能夠位於壓電振動片104的基部112的正下方之方式形成於一方的貫通電極132的正上方。又，另一方的繞拉電極137是從鄰接於一方的繞拉電極136的位置來沿著振動腕部110、111而被繞拉至該振動腕部110、111的前端側之後，以能夠位於另一方的貫通電極133的正上方之方式形成。
然後，在該等一對的繞拉電極136、137上分別形成有凸塊B，利用此凸塊B來安裝壓電振動片104。藉此，壓電振動片104的一方的安裝電極116可經由一方的繞拉電極136來導通至一方的貫通電極132，另一方的安裝電極117可經由另一方的繞拉電極137來導通至另一方的貫通電極133。
並且，在基底基板102的下面，如圖17、圖19及圖20所示，形成有對於一對的貫通電極132、133分別電性連接的外部電極138、139。亦即，一方的外部電極138是經由一方的貫通電極132及一方的繞拉電極136來電性連接至壓電振動片104的第1激發電極113。又，另一方的外部電極139是經由另一方的貫通電極133及另一方的繞拉電極137來電性連接至壓電振動片104的第2激發電極114。
在使如此構成的壓電振動子101作動時，是對形成於基底基板102的外部電極138、139施加預定的驅動電壓。藉此，可在由壓電振動片104的第1激發電極113及第2激發電極114所構成的激發電極115流動電流，可使一對的振動腕部110、111在令接近‧離間的方向以預定的頻率振動。然後，利用此一對的振動腕部110、111的振動，可作為時刻源、控制訊號的時序源或參考訊號源等加以利用。
其次，一邊參照圖25所示的流程圖，一邊在以下說明有關利用基底基板用晶圓140及蓋體基板用晶圓150來一次製造複數個上述壓電振動子101的製造方法。
首先，進行壓電振動片製作工程，製作圖21～圖23所示的壓電振動片104(S110)。具體而言，首先，以預定的角度切割水晶的朗伯原石，而成為一定厚度的晶圓。接著，面磨此晶圓而粗加工後，以蝕刻來去除加工變質層，然後進行磨光劑等的鏡面研磨加工，而成為預定厚度的晶圓。接著，對晶圓實施洗淨等適當的處理後，藉由光微影技術以壓電振動片104的外形形狀來使晶圓圖案化，且進行金屬膜的成膜及圖案化，而形成激發電極115、拉出電極119、120、安裝電極116、117、重疊金屬膜121。藉此，可製作複數的壓電振動片104。
並且，在製作壓電振動片104後，進行共振頻率的粗調。此是對重疊金屬膜121的粗調膜121a照射雷射光而使一部分蒸發，令重量變化下進行。另外，有關更高精度調整共振頻率的微調是在安裝後進行。對於此會在往後說明。
其次，進行第1晶圓製作工程(S120)，其係將之後形成蓋體基板103的蓋體基板用晶圓150製作至即將進行陽極接合之前的狀態。首先，將鈉鈣玻璃研磨加工至預定的厚度而洗淨後，如圖26所示，形成藉由蝕刻等來除去最表面的加工變質層之圓板狀的蓋體基板用晶圓150(S121)。其次，進行凹部形成工程(S122)，其係於蓋體基板用晶圓150的接合面，藉由蝕刻等在行列方向形成複數個空腔用的凹部103a。在此時間點，完成第1晶圓製作工程。
其次，進行第2晶圓製作工程(S130)，其係以和上述工程同時或前後的時序，將之後形成基底基板102的基底基板用晶圓140製作至即將進行陽極接合之前的狀態。首先，將鈉鈣玻璃研磨加工至預定的厚度而洗淨後，形成藉由蝕刻等來除去最表面的加工變質層之圓板狀的基底基板用晶圓140(S131)。其次，進行貫通電極形成工程(S132)，其係於基底基板用晶圓140形成複數個一對的貫通電極132、133。在此詳細說明有關此貫通電極形成工程。
首先，如圖27所示，進行貫通孔形成工程(S133)，其係形成複數個貫通基底基板用晶圓140的一對通孔130、131。另外，圖27所示的點線M是表示以之後進行的切斷工程所切斷的切斷線。在進行此工程時，從基底基板用晶圓140的上面側，例如以噴沙法進行。藉此，如圖28所示，可形成朝基底基板用晶圓140的下面漸漸縮徑的剖面錐狀的通孔130、131。又，之後疊合兩晶圓140、150時，以能夠收於蓋體基板用晶圓150所形成的凹部103a內之方式形成複數個一對的通孔130、131。而且，形成一方的通孔130會位於壓電振動片104的基部112側，另一方的通孔131會位於振動腕部110、111的前端側。
接著，進行組裝工程(S133)，其係如圖29所示，在該等複數的通孔130、131內，埋入兩端為平坦且形成與基底基板用晶圓140大致同厚度的玻璃料106，並在此玻璃料106的中心孔106a插入兩端為平坦且形成與基底基板用晶圓140大致同厚度的導電性的芯材107。此時，玻璃料106及芯材107的兩端會被調整成與基底基板用晶圓140的表面大致成面一致。
接著，進行燒結工程(S135)，其係以預定的溫度來燒結埋入的玻璃料106(S135)。藉此，通孔130、131、埋入通孔130、131內的玻璃料106、及插入玻璃料106內的芯材107會彼此黏著。其結果，可取得複數個，玻璃料106與芯材107會被一體固定的一對貫通電極132、133。
特別是在形成貫通電極132、133時，與以往有所不同，不使用膏(paste)，以由玻璃材料所構成的玻璃料106及導電性的芯材107來形成貫通電極132、133。假設導電部利用膏時，因為燒結時膏內所含的有機物會蒸發，所以膏的體積會比燒結前顯著地減少。因此，假設只將膏埋入通孔130、131內時，燒結後膏的表面會產生大的凹陷。然而，如上述般不使用膏，利用玻璃料106及芯材107，因此燒結後不會有表面出現大的凹陷之虞。另外，因為燒結有可能玻璃料106的體積會若干減少，但與膏不同，並非明顯呈現凹陷程度的顯著者，為可無視的範圍。
因此，如圖30所示，燒結後基底基板用晶圓140的表面與玻璃料106及芯材107的兩端是幾乎形成面一致的狀態。亦即，可使基底基板用晶圓140的表面與貫通電極132、133的表面成為大致面一致的狀態。另外，在進行燒結工程的時間點，完成貫通電極形成工程。
其次，在基底基板用晶圓140的上面使導電性材料圖案化，如圖31及圖32所示，進行形成接合膜135的接合膜形成工程(S136)，且進行形成複數個繞拉電極136、137的繞拉電極形成工程(S137)，該繞拉電極136、137是分別電性連接至各一對的貫通電極132、133。另外，圖31及圖32所示的點線M是表示以之後進行的切斷工程所切斷的切斷線。
特別是貫通電極132、133如上述般對基底基板用晶圓140的上面幾乎形成面一致的狀態。因此，在基底基板用晶圓140的上面被圖案化的繞拉電極136、137是之間不使產生間隙等，以對貫通電極132、133密合的狀態連接。藉此，可使一方的繞拉電極136與一方的貫通電極132的導通性、及另一方的繞拉電極137與另一方的貫通電極133的導通性成為確實者。在此時間點完成第2晶圓製作工程。
可是就圖25而言，是在接合膜形成工程(S136)之後，進行繞拉電極形成工程(S137)的工程順序，但相反的，在繞拉電極形成工程(S137)之後，進行接合膜形成工程(S136)也無妨，或同時進行兩工程也無妨。無論哪個工程順序，皆可實現同一的作用效果。因此，即使因應所需來適當變更工程順序也無妨。
其次，進行將製作後的複數個壓電振動片104分別經由繞拉電極136、137來接合於基底基板用晶圓140的上面之安裝工程(S140)。首先，在一對的繞拉電極136、137上分別形成金等的凸塊B。然後，將壓電振動片104的基部112載置於凸塊B上之後，一邊將凸塊B加熱至預定溫度，一邊將壓電振動片104推擠至凸塊B。藉此，壓電振動片104會被凸塊B機械性地支持，且安裝電極116、117與繞拉電極136、137會形成電性連接的狀態。因此，在此時間點，壓電振動片104的一對激發電極115是形成對一對的貫通電極132、133分別導通的狀態。
特別是因為壓電振動片104被凸塊接合，所以是在從基底基板用晶圓140的上面浮起的狀態下被支持。
在壓電振動片104的安裝終了後，進行對基底基板用晶圓140疊合蓋體基板用晶圓150的疊合工程(S150)。具體而言，一邊將未圖示的基準標記等作為指標，一邊將兩晶圓140、150對準於正確的位置。藉此，所被安裝的壓電振動片104會形成被收容於以形成於基底基板用晶圓140的凹部103a與兩晶圓140、150所包圍的空腔C內之狀態。
疊合工程後，進行接合工程(S160)，其係將疊合的2片晶圓140、150放入未圖示的陽極接合裝置，在預定的溫度環境施加預定的電壓而陽極接合。具體而言，在接合膜135與蓋體基板用晶圓150之間施加預定的電壓。於是，在接合膜135與蓋體基板用晶圓150的界面產生電氣化學的反應，兩者會分別牢固地密合而被陽極接合。藉此，可將壓電振動片104密封於空腔C內，可取得基底基板用晶圓140與蓋體基板用晶圓150接合之圖33所示的晶圓體160。
另外，在圖33中，為了容易看圖面，圖示分解晶圓體160的狀態，自基底基板用晶圓140省略接合膜135的圖示。並且，圖33所示的點線M是表示以之後進行的切斷工程所切斷的切斷線。
可是在進行陽極接合時，形成於基底基板用晶圓140的通孔130、131是被貫通電極132、133所完全阻塞，因此不會有空腔C內的氣密經通孔130、131而受損的情形。特別是藉由燒結，玻璃料106與芯材107會被一體地固定，且該等會對通孔130、131牢固地黏著，因此可確實地維持空腔C內的氣密。
然後，上述陽極接合終了後，進行外部電極形成工程(S170)，其係於基底基板用晶圓140的下面將導電性材料圖案化，形成複數個分別電性連接至一對的貫通電極132、133之一對的外部電極138、139。藉由此工程，可利用外部電極138、139來使被密封於空腔C內的壓電振動片104作動。
特別是進行此工程時也是與繞拉電極136、137的形成時同様，對基底基板用晶圓140的下面，貫通電極132、133是幾乎形成面一致的狀態，因此被圖案化的外部電極138、139是之間不使間隙等發生，以對貫通電極132、133密合的狀態連接。藉此，可使外部電極138、139與貫通電極132、133的導通性成為確實者。
其次，進行微調工程(S180)，其係於晶圓體160的狀態，微調被密封於空腔C內的各個壓電振動子101的頻率，收於預定的範圍內。具體說明，是對形成於基底基板用晶圓140的下面之一對的外部電極138、139施加電壓，而使壓電振動片104振動。然後，一邊計測頻率，一邊通過蓋體基板用晶圓150從外部照射雷射光，使重疊金屬膜121的微調膜121b蒸發。藉此，一對的振動腕部110、111的前端側的重量會變化，因此可將壓電振動片104的頻率微調成收於標稱頻率的預定範圍內。
頻率的微調終了後，進行切斷工程(S190)，其係沿著圖33所示的切斷線M來切斷所被接合的晶圓體160而小片化。其結果，可一次製造複數個圖17所示的2層構造式表面安裝型的壓電振動子101，其係於被互相接合的基底基板102與蓋體基板103之間形成的空腔C內密封壓電振動片104。
另外，即使是進行切斷工程(S190)而使各個的壓電振動子101小片化後，進行微調工程(S180)的工程順序也無妨。但，如上述般，先進行微調工程(S180)下，可在晶圓體160的狀態下進行微調，因此可更有效率地微調複數的壓電振動子101。因此可謀求總生產能力的提升。
然後，進行內部的電氣特性檢査(S195)。亦即，測定壓電振動片104的共振頻率、共振電阻值、驅動電平特性(共振頻率及共振電阻值的激發電力依存性)等而檢查。並且，一倂檢查絕緣電阻特性等。然後，最後進行壓電振動子101的外觀檢査，而最終檢查尺寸或品質等。藉此完成壓電振動子101的製造。
特別是本實施形態的壓電振動子101是表面無凹陷，可在對基底基板102幾乎面一致的狀態下形成貫通電極132、133，因此可使貫通電極132、133對繞拉電極136、137及外部電極138、139確實地密合。其結果，可確保壓電振動片104與外部電極138、139的安定導通性，可提升作動性能的可靠度而謀求高性能化。又，由於利用導電性的芯材107來構成貫通電極132、133，因此可取得非常安定的導通性。
又，有關空腔C內的氣密也可確實地維持，所以此點也可謀求高品質化。特別是本實施形態的玻璃料106是在燒結前預先被暫時燒結，因此在之後的燒結時的階段不易產生變形或體積減少等。因此，可形成高品質的貫通電極132、133，可使空腔C內的氣密更確實。因此，可容易謀求壓電振動子101的高品質化。
又，若根據本實施形態的製造方法，則因為可一次製造複數個上述壓電振動子101，所以可謀求低成本化。
其次，一邊參照圖34一邊說明有關本發明的振盪器之一實施形態。
另外，本實施形態是舉具備第1實施形態的壓電振動子1之振盪器為例來進行說明。
如圖34所示，本實施形態的振盪器500是將壓電振動子1構成為電性連接至積體電路501的振盪子者。
此振盪器500是具備有安裝有電容器等電子零件502的基板503。在基板503是安裝有振盪器用的上述積體電路501，在該積體電路501的附近安裝有壓電振動子1。該等電子零件502、積體電路501及壓電振動子1是藉由未圖示的配線圖案來分別電性連接。另外，各構成零件是藉由未圖示的樹脂來予以模塑。
在如此構成的振盪器500中，若對壓電振動子1施加電壓，則壓電振動子1內的壓電振動片4會振動。此振動是根據壓電振動片4所具有的壓電特性來變換成電氣訊號，作為電氣訊號而被輸入至積體電路501。所被輸入的電氣訊號是藉由積體電路501來作各種處理，作為頻率訊號輸出。藉此，壓電振動子1具有作為振盪子的功能。
並且，將積體電路501的構成按照要求來選擇性地設定例如RTC(real time clock，即時時脈)模組等，藉此除了時鐘用單功能振盪器等以外，可附加控制該機器或外部機器的動作日或時刻，或提供時刻或日曆等的功能。
若根據本實施形態的振盪器500，則由於具備空腔C內的氣密確實且作動的可靠度會提升的高品質的壓電振動子1，因此振盪器500本身也可同様提高作動的可靠度而謀求高品質化。除此之外，可長期獲得安定且高精度的頻率訊號。
另外，雖舉具備第1實施形態的壓電振動子1時為例來進行說明，但即使是其他實施形態的壓電振動子也可實現同様的作用效果。
其次，參照圖35來說明本發明之電子機器之一實施形態。另外，電子機器是以具有第1實施形態的壓電振動子1之攜帶型資訊機器510為例來進行說明。
首先，本實施形態之攜帶式資訊機器510是例如以行動電話為代表，將以往技術的手錶加以發展、改良者。外觀類似手錶，在相當於文字盤的部分配置液晶顯示器，可使該畫面上顯示目前時刻等。此外，當作通訊機器加以利用時，是由手腕卸下，藉由內建在錶帶(band)的內側部分的揚聲器及麥克風，可進行與以往技術的行動電話相同的通訊。但是，與習知的行動電話相比較，極為小型化及輕量化。
其次，說明本實施形態之攜帶型資訊機器510的構成。如圖35所示，該攜帶型資訊機器510是具備：壓電振動子1、及用以供給電力的電源部511。電源部511是由例如鋰二次電池所構成。在該電源部511是並聯連接有：進行各種控制的控制部512、進行時刻等之計數的計時部513、與外部進行的通訊的通訊部514、顯示各種資訊的顯示部515、及檢測各個功能部的電壓的電壓檢測部516。然後，可藉由電源部511來對各功能部供給電力。
控制部512是在於控制各功能部，而進行聲音資料之送訊及收訊、目前時刻的計測或顯示等、系統整體的動作控制。又，控制部521是具備：預先被寫入程式的ROM、讀出被寫入ROM的程式而執行的CPU、及作為CPU的工作區(work area)使用的RAM等。
計時部513是具備：內建振盪電路、暫存器電路、計數器電路及介面電路等之積體電路、及壓電振動子1。若對壓電振動子1施加電壓，則壓電振動片4會振動，該振動藉由水晶所具有的壓電特性來轉換成電氣訊號，作為電氣訊號而被輸入至振盪電路。振盪電路的輸出是被二值化，藉由暫存器電路與計數器電路加以計數。然後，經由介面電路，與控制部512進行訊號的送訊收訊，在顯示部515顯示目前時刻或目前日期或日曆資訊等。
通訊部514是具有與以往的行動電話同樣的功能，具備：無線部517、聲音處埋部518、切換部519、放大部520、聲音輸出入部521、電話號碼輸入部522、來訊聲音發生部523及呼叫控制記憶體部524。
無線部517是將聲音資料等各種資料經由天線525來與基地台進行送訊收訊的處理。聲音處理部518是將由無線部517或放大部520所被輸入的聲音訊號進行編碼化及解碼化。放大部520是將由聲音處理部518或聲音輸出入部521所被輸入的訊號放大至預定的位準。聲音輸出入部521是由揚聲器或麥克風等所構成，將來訊聲音或接電話聲音擴音或將聲音集音。
又，來訊聲音發生部523是按照來自基地台的叫出而生成來訊聲音。切換部519是限於來訊時，將與聲音處理部518相連接的放大部520切換成來訊聲音發生部523，藉此將在來訊聲音發生部523所生成的來訊聲音經由放大部520而被輸出至聲音輸出入部521。
另外，呼叫控制記憶體部524是儲存通訊的出發和到達呼叫控制的程式。又，電話號碼輸入部522是具備例如由0至9之號碼按鍵及其他按鍵，藉由按下該等號碼按鍵等來輸入通話對方的電話號碼等。
電壓檢測部516是在藉由電源部511來對控制部512等各功能部施加的電壓低於預定值時，檢測其電壓降下且通知控制部512。此時之預定電壓值是作為用以使通訊部514安定動作所必要之最低限度的電壓而預先被設定的值，例如為3V左右。從電壓檢測部516接到電壓降下的通知之控制部512會禁止無線部517、聲音處理部518、切換部519及來訊聲音發生部523的動作。特別是消耗電力較大之無線部517的動作停止為必須。更在顯示部515顯示通訊部514因電池餘量不足而無法使用的內容。
亦即，藉由電壓檢測部516與控制部512，可禁止通訊部514的動作，且將其內容顯示於顯示部515。該顯示可為文字訊息，但以更為直覺式的顯示而言，亦可在顯示部515的顯示面的上部所顯示的電話圖像(icon)標註×(叉叉)符號。
另外，通訊部514的功能的部分的電源為具備可選擇性遮斷的電源遮斷部526，藉此可更確實地停止通訊部514的功能。
若根據本實施形態的攜帶型資訊機器510，則由於具備空腔C內的氣密確實且作動的可靠度會提升的高品質的壓電振動子1，因此攜帶型資訊機器本身也同様可提高作動的可靠度而謀求高品質化。除此之外，可長期顯示安定且高精度的時鐘資訊。除此之外，可長期顯示安定且高精度的時鐘資訊。
另外，雖舉具備第1實施形態的壓電振動子1時為例來進行說明，但即使是其他實施形態的壓電振動子也可實現同様的作用效果。
其次，參照圖36來說明有關本發明的電波時鐘之一實施形態。另外，在實施形態是舉具備第1實施形態的壓電振動子1之振盪器為例來說明。
如圖36所示，本實施形態的電波時鐘530是具備被電性連接至濾波器部531的壓電振動子1者，為具備接收包含時鐘資訊的標準電波來自動修正成正確的時刻而顯示之功能的時鐘。
在日本國內是在福島縣(40kHz)及佐賀縣(60kHz)具有用以傳送標準電波的送訊所(送訊局)，分別傳送標準電波。40kHz或60kHz之類的長波是一倂具有在地表傳播的性質、及一面反射一面在電離層與地表傳播的性質，因此傳播範圍廣，以上述2個送訊所將日本國內全部網羅。
以下，詳細說明有關電波時鐘530之功能的構成。
天線532是接收40kHz或60kHz之長波的標準電波。長波的標準電波是將被稱為時間碼的時刻資訊，在40kHz或60kHz的載波施加AM調變者。所接收到之長波的標準電波是藉由放大器533予以放大，藉由具有複數壓電振動子1的濾波器部531予以濾波、同調。
本實施形態的壓電振動子1是分別具備具有與上述載波頻率相同之40kHz及60kHz的共振頻率的水晶振動子部538、539。
此外，經濾波的預定頻率的訊號是藉由檢波、整流電路534來予以檢波解調。接著，經由波形整形電路535來取出時間碼，以CPU536予以計數。在CPU536中是讀取目前的年分、估算日、星期、時刻等資訊。所被讀取的資訊是反映在RTC537而顯示正確的時刻資訊。
載波為40kHz或60kHz，因此水晶振動子部538、539是以具有上述音叉型構造的振動子較為適合。
另外，上述說明是以日本國內為例加以顯示，但是長波之標準電波的頻率在海外並不相同。例如，在德國是使用77.5KHz的標準電波。因此，將即使在海外也可對應的電波時鐘530組裝於攜帶式機器時，是另外需要與日本的情況相異的頻率的壓電振動子1。
若利用本實施形態的電波時鐘530，則因為具備空腔C內的氣密確實，作動的可靠度會提升之高品質的壓電振動子1，所以電波時鐘本身也可同様提高作動的可靠度來謀求高品質化。除此以外，可長期穩定且高精度地計數時刻。
另外，雖舉具備第1實施形態的壓電振動子1時為例來進行說明，但即使是其他實施形態的壓電振動子也可實現同様的作用效果。
另外，本發明的技術範圍並非限於上述實施形態，可在不脫離本發明的主旨範圍中施加各種的變更。
例如，上述各實施形態是舉一在振動腕部的兩面形成有溝部之附溝的壓電振動片為例來說明壓電振動片之一例，但即使是無溝部的型態的壓電振動片也無妨。但，藉由形成溝部，在使預定的電壓施加於一對的激發電極時，可提高一對的激發電極間的電場效率，因此可更抑制振動損失而使振動特性更為提升。亦即，可更降低CI值(Crystal Impedance)，進而能夠謀求壓電振動片的更高性能化。基於此點，較理想是形成溝部。
又，上述各實施形態是舉音叉型的壓電振動片為例來進行說明，但並非限於音叉型。例如，即使為厚滑振動也無妨。
又，上述各實施形態是經由接合膜來陽極接合基底基板與蓋體基板，但並非限於陽極接合。但藉由陽極接合，可牢固接合兩基板，因此較理想。
又，上述各實施形態是將壓電振動片予以凸塊接合，但並非限於凸塊接合。例如，即使是藉由導電性黏合劑來接合壓電振動片也無妨。但藉由凸塊接合，可使壓電振動片從基底基板的上面浮起，因此可自然保持振動所必要的最低限度的振動間隙。因此，凸塊接合較為理想。
又，上述各實施形態是剖面錐狀地形成通孔，但即使是形成筆直狀也無妨。但，形成錐狀時，因為可利用噴沙法等一般性的方法，所以可容易進行貫通孔形成工程。因此，可貢獻製造效率的更提升化，更為理想。並且，在形成錐狀時，因為膏或玻璃料等的連結材難以脫落，所以此點也是較為理想。
又，上述各實施形態是將貫通電極設為一對來進行說明，但即使是設置1個或3個以上也無妨。
又，以上述第1實施形態來進行組裝工程時，即使將膏施以脫泡處埋(例如離心脫泡或抽真空等)後再埋入通孔內也無妨。在如此事前將膏施以脫泡處理下，可埋入未含氣泡等的膏。因此，可更抑制膏的體積減少。
此時，如圖37所示，即使使用含複數的金屬微粒子P1的膏P也無妨。另外，圖37是表示藉由銅等來形成細長纖維狀(非球形形狀)的金屬微粒子P1。在如此利用含金屬微粒子P1的膏P之下，除了芯材以外，亦可藉由該等複數的金屬微粒子P1彼此間的接觸來確保電氣導通性。因此，可更提高貫通電極的導通性能，進而能夠謀求更高品質化。
另外，金屬微粒子P1的形狀，即使是其他的形狀也無妨。例如球形。此情況也是金屬微粒子P1彼此相接觸時，因為點接觸，所以可同様確保電的導通性。但，如細長的纖維狀那樣，在使用非球形形狀的金屬微粒子P1之下，彼此相接觸時不是點接觸，而是容易形成線接觸。因此可更提高導通性，所以使用含非球形的金屬微粒子P1的膏P，要比球形理想。
另外，在將金屬微粒子P1設為非球形時，例如可為圖36A所示的長方形狀、或圖36B所示的波形狀，或圖38C所示的剖面星形、或圖38D所示的剖面十字形。
又，上述第1實施形態是將芯材設為圓柱狀，但並非限於此形狀。亦可為四方柱等的方柱，或剖面錐狀。特別是如圖39所示，將芯材7形成錐狀時，因為前端細，所以容易進入通孔30(31)內。因此，較理想是利用錐狀的芯材7。有關此點是在第2實施形態時也同様。
並且，在上述第1實施形態中，較理想是使用熱膨脹係數與基底基板(基底基板用晶圓)大致相等的芯材。
此情況，在進行燒結時，熱膨脹成基底基板與芯材相同。因此，在通孔內配置的芯材不會有因為熱膨脹的不同，而過度地使壓力作用於基底基板用晶圓，而產生裂縫等，或芯材與通孔的間隙更開的情形。因此，可謀求壓電振動子的高品質化。
另外，在以玻璃材料來形成基底基板(基底基板用晶圓)時，較理想是使用熱膨脹係數大致相等，科伐鐵鎳鈷合金、Fe-Ni、鍍銅鐵鎳合金線等作為芯材的材料。
又，上述第2實施形態是將玻璃料構成外形為圓錐狀(錐狀)，但並非限於此形狀者。例如，外徑為形成均一的圓筒狀也無妨。此情況亦可實現同様的作用效果。但，此情況，並非是將通孔的形狀形成剖面錐狀，而是必須形成筆直狀。亦即，玻璃料的形狀是只要形成可插入芯材的筒狀即可，配合通孔的形狀來適當變更外形也無妨。
又，玻璃料的中心孔即使非筆直狀，形成剖面方狀也無妨，或形成剖面錐狀也無妨。此情況，不是將芯材的形狀形成圓柱狀，而是形成方柱或錐狀即可。此情況亦可實現同様的作用效果。
並且，在上述第2實施形態中，芯材較理想是使用熱膨脹係數與基底基板(基底基板用晶圓)及玻璃料大致相等者。
此情況，在進行燒結時，基底基板用晶圓、玻璃料及芯材等3個分別熱膨脹成相同。因此，不會有因為熱膨脹的不同，而過度地使壓力作用於基底基板用晶圓或玻璃料而產生裂縫等，或玻璃料與通孔之間、或玻璃料與芯材之間間隙擴開的情形。因此，可形成更高品質的貫通電極，其結果，可謀求壓電振動子的更高品質化。
另外，在以和玻璃料相同的玻璃材料來形成基底基板(基底基板用晶圓)時，較理想是使用熱膨脹係數大致相等，科伐鐵鎳鈷合金、Fe-Ni、鍍銅鐵鎳合金線等作為芯材的材料。
又，上述各實施形態是形成隨著往外部電極而漸漸擴徑的方式設置貫通電極的構成，但相反的，如圖40所示，即使以隨著往外部電極38、39而漸漸縮徑的方式設置貫通電極32、33也無妨。此情況也可實現同様的作用效果。
B．．．凸塊
C．．．空腔
P．．．膏
P1．．．金屬微粒子
1、101．．．壓電振動子
2、102．．．基底基板
3、103．．．蓋體基板
3a、103a．．．空腔用的凹部
4、104．．．壓電振動片
7．．．芯材(連結材)
30、31、130、131．．．通孔(貫通孔)
35、135．．．接合膜
36、37、136、137．．．繞拉電極
38、39、138、139．．．外部電極
40、140．．．基底基板用晶圓
50、150．．．蓋體基板用晶圓
106．．．玻璃料(筒體、連結材)
500．．．振盪器
501．．．振盪器的積體電路
510．．．攜帶型資訊機器(電子機器)
513．．．電子機器的計時部
530．．．電波時鐘
531．．．電波時鐘的濾波器部
圖1是表示本發明的壓電振動子的第1實施形態的外觀立體圖。
圖2是圖1所示的壓電振動子的內部構成圖，在卸下蓋體基板的狀態下由上方來看壓電振動子的圖。
圖3是沿著圖2所示的A-A線的壓電振動子的剖面圖。
圖4是圖1所示的壓電振動子的分解立體圖。
圖5是構成圖1所示的壓電振動子的壓電振動片的上面圖。
圖6是圖5所示的壓電振動片的下面圖。
圖7是圖5所示的剖面箭號B-B線圖。
圖8是表示製造圖1所示的壓電振動子時的流程之流程圖。
圖9是表示沿著圖8所示的流程圖來製造壓電振動子時的一工程圖，顯示在成蓋體基板的基礎的蓋體基板用晶圓形成複數的凹部的狀態圖。
圖10是表示沿著圖8所示的流程圖來製造壓電振動子時的一工程圖，顯示在成基底基板的基礎的基底基板用晶圓形成一對的通孔的狀態圖。
圖11是由基底基板用晶圓的剖面來看圖10所示的狀態。
圖12是表示沿著圖8所示的流程圖來製造壓電振動子時的一工程圖，顯示在圖11所示的狀態後，在通孔內配置芯材，且埋入膏的狀態圖。
圖13是表示沿著圖8所示的流程圖來製造壓電振動子時的一工程圖，顯示在圖12所示的狀態後，藉由燒結來使膏硬化，形成貫通電極的狀態圖。
圖14是表示沿著圖8所示的流程圖來製造壓電振動子時的一工程圖，顯示在圖13所示的狀態後，在基底基板用晶圓的上面使接合膜及繞拉電極圖案化的狀態圖。
圖15是圖14所示狀態的基底基板用晶圓的全體圖。
圖16是表示沿著圖8所示的流程圖來製造壓電振動子時的一工程圖，在將壓電振動片收容於空腔內的狀態下，基底基板用晶圓與蓋體基板用晶圓被陽極接合的晶圓體的分解立體圖。
圖17是表示本發明的壓電振動子的第2實施形態的外觀立體圖。
圖18是圖17所示的壓電振動子的內部構成圖，在卸下蓋體基板的狀態下由上方來看壓電振動子的圖。
圖19是沿著圖18所示的A-A線的壓電振動子的剖面圖。
圖20是圖17所示的壓電振動子的分解立體圖。
圖21是構成圖17所示的壓電振動子的壓電振動片的上面圖。
圖22是圖21所示的壓電振動片的下面圖。
圖23是圖21所示的剖面箭號B-B線圖。
圖24是構成圖19所示的貫通電極的玻璃料的立體圖。
圖25是表示製造圖17所示的壓電振動子時的流程之流程圖。
圖26是表示沿著圖25所示的流程圖來製造壓電振動子時的一工程圖，顯示在成蓋體基板的基礎的蓋體基板用晶圓形成複數的凹部的狀態圖。
圖27是表示沿著圖25所示的流程圖來製造壓電振動子時的一工程圖，顯示在成基底基板的基礎的基底基板用晶圓形成一對的通孔的狀態圖。
圖28是由基底基板用晶圓的剖面來看圖27所示的狀態。
圖29是表示沿著圖25所示的流程圖來製造壓電振動子時的一工程圖，顯示在圖28所示的狀態後，在通孔內埋入玻璃料，且在玻璃料的中心孔插入芯材的狀態圖。
圖30是表示沿著圖25所示的流程圖來製造壓電振動子時的一工程圖，顯示在圖29所示的狀態後，燒結玻璃料而形成貫通電極的狀態圖。
圖31是表示沿著圖25所示的流程圖來製造壓電振動子時的一工程圖，顯示在圖30所示的狀態後，在基底基板用晶圓的上面使接合膜及繞拉電極圖案化的狀態圖。
圖32是圖31所示狀態的基底基板用晶圓的全體圖。
圖33是表示沿著圖25所示的流程圖來製造壓電振動子時的一工程圖，在將壓電振動片收容於空腔內的狀態下，基底基板用晶圓與蓋體基板用晶圓被陽極接合的晶圓體的分解立體圖。
圖34是表示本發明的振盪器之一實施形態的構成圖。
圖35是表示本發明的電子機器之一實施形態的構成圖。
圖36是表示本發明的電波時鐘之一實施形態的構成圖。
圖37是表示第1實施形態的變形例的圖，顯示含複數的金屬微粒子的膏。
圖38A是表示圖37所示的金屬微粒子的變形例，顯示形成長方形的金屬微粒子。
圖38B是表示圖37所示的金屬微粒子的變形例，顯示形成波形狀的金屬微粒子。
圖38C是表示圖37所示的金屬微粒子的變形例，顯示形成剖面星形的金屬微粒子。
圖38D是表示圖37所示的金屬微粒子的變形例，顯示形成剖面十字形的金屬微粒子。
圖39是表示本發明的壓電振動子的變形例，利用形成錐狀的芯材來形成貫通電極時的圖。
圖40是表示本發明的壓電振動子的變形例的剖面圖。
圖41是以往的壓電振動子的內部構成圖，在卸下蓋體基板的狀態下由上方來看壓電振動子的圖。
圖42是圖41所示的壓電振動子的剖面圖。

Claims (28)

  1. 一種壓電振動子的製造方法，係利用基底基板用晶圓及蓋體基板用晶圓來一次製造複數個在互相接合的基底基板與蓋體基板之間所形成的空腔內密封壓電振動片的壓電振動子之方法，其特徵係具備：凹部形成工程，其係於上述蓋體基板用晶圓，形成複數個在疊合兩晶圓時形成上述空腔的空腔用凹部；貫通電極形成工程，其係於上述基底基板用晶圓，形成複數個貫通此晶圓的貫通電極；繞拉電極形成工程，其係於上述基底基板用晶圓的上面，形成複數個對上述貫通電極電性連接的繞拉電極；安裝工程，其係將複數的上述壓電振動片經由上述繞拉電極來接合於上述基底基板用晶圓的上面；疊合工程，其係疊合上述基底基板用晶圓與上述蓋體基板用晶圓，在以上述凹部及兩晶圓所包圍的上述空腔內收納上述壓電振動片；接合工程，其係接合上述基底基板用晶圓及上述蓋體基板用晶圓，將上述壓電振動片密封於上述空腔內；外部電極形成工程，其係於上述基底基板用晶圓的下面，形成複數個電性連接至上述貫通電極的外部電極；及切斷工程，其係切斷所被接合的上述兩晶圓，而小片化成複數的上述壓電振動子，又，上述貫通電極形成工程係具備：貫通孔形成工程，其係於上述基底基板用晶圓形成複數個貫通此晶圓的貫通孔；組裝工程，其係於該等複數的貫通孔內配置兩端為平坦且形成與基底基板用晶圓大致同厚度的導電性的芯材，且在芯材與貫通孔之間配置連結材；及燒結工程，其係以預定的溫度來燒結連結材，藉此使貫通孔、連結材及芯材一體地固定。
  2. 如申請專利範圍第1項之壓電振動子的製造方法，其中，上述連結材為利用膏，上述組裝工程時，在上述芯材與上述貫通孔之間埋入上述膏，上述燒結工程時，藉由燒結來使埋入的上述膏硬化，藉此使膏、上述芯材及上述貫通孔一體地固定。
  3. 如申請專利範圍第2項之壓電振動子的製造方法，其中，上述芯材為使用熱膨脹係數與上述基底基板用晶圓大致相等者。
  4. 如申請專利範圍第2項之壓電振動子的製造方法，其中，上述組裝工程時，埋入含複數的金屬微粒子的膏。
  5. 如申請專利範圍第4項之壓電振動子的製造方法，其中，上述金屬微粒子為使用形成非球形形狀者。
  6. 如申請專利範圍第2項之壓電振動子的製造方法，其中，上述組裝工程時，在脫泡處理上述膏之後埋入上述貫通孔內。
  7. 如申請專利範圍第1項之壓電振動子的製造方法，其中，上述連結材為利用由兩端為平坦且形成與基底基板用晶圓大致同厚度的玻璃材料所構成的筒體，上述組裝工程時，在上述貫通孔埋入上述筒體，且在此筒體的中心孔插入上述芯材，上述燒結工程時，燒結埋入的上述筒體，藉此使筒體、上述貫通孔及上述芯材一體地固定。
  8. 如申請專利範圍第7項之壓電振動子的製造方法，其中，上述筒體為使用在上述燒結前預先被暫時燒結者。
  9. 如申請專利範圍第7項之壓電振動子的製造方法，其中，上述基底基板用晶圓為使用與上述筒體同玻璃材料所構成者，上述芯材為使用熱膨脹係數與上述筒體大致相等者。
  10. 如申請專利範圍第1項之壓電振動子的製造方法，其中，在上述安裝工程前，具備接合膜形成工程，其係於疊合上述基底基板用晶圓與上述蓋體基板用晶圓時，將包圍上述凹部的周圍的接合膜形成於基底基板用晶圓的上面，上述接合工程時，經由上述接合膜來陽極接合上述兩晶圓。
  11. 如申請專利範圍第1項之壓電振動子的製造方法，其中，上述安裝工程時，利用導電性的凸塊來凸塊接合上述壓電振動片。
  12. 如申請專利範圍第1項之壓電振動子的製造方法，其中，上述貫通孔形成工程時，剖面錐狀地形成上述貫通孔。
  13. 如申請專利範圍第1項之壓電振動子的製造方法，其中，上述貫通電極形成工程時，上述芯材為使用剖面錐狀的芯材。
  14. 一種壓電振動子，其特徵係具備：基底基板；蓋體基板，其係形成有空腔用的凹部，在使凹部對向於上述基底基板的狀態下被接合於基底基板；壓電振動片，其係利用上述凹部在收納於上述基底基板與上述蓋體基板之間所形成的空腔內的狀態下，被接合於上述基底基板的上面；外部電極，其係形成於上述基底基板的下面；貫通電極，係以能夠貫通上述基底基板的方式形成，維持上述空腔內的氣密的同時，對上述外部電極電性連接；及繞拉電極，其係形成於上述基底基板的上面，使上述貫通電極對所被接合的上述壓電振動片電性連接，又，上述貫通電極係藉由導電性的芯材及連結材所形成，該導電性的芯材係形成兩端為平坦且與上述基底基板大致同厚度，被配置於貫通基底基板的貫通孔內；及連結材，其係一體地固定此芯材與貫通孔。
  15. 如申請專利範圍第14項之壓電振動子，其中，上述連結材係藉由燒結而硬化的膏。
  16. 如申請專利範圍第15項之壓電振動子，其中，上述芯材係熱膨脹係數與上述基底基板大致相等。
  17. 如申請專利範圍第15項之壓電振動子，其中，上述膏係含複數的金屬微粒子。
  18. 如申請專利範圍第17項之壓電振動子，其中，上述金屬微粒子係成為非球形形狀。
  19. 如申請專利範圍第14項之壓電振動子，其中，上述連結材係藉由玻璃材料來形成兩端為平坦且與上述基底基板大致同厚度的筒狀，在埋入上述貫通孔內的狀態下燒結的筒體，上述芯材係於插入上述筒體的中心孔的狀態下被固定。
  20. 如申請專利範圍第19項之壓電振動子，其中，上述筒體係於上述燒結前預先被暫時燒結。
  21. 如申請專利範圍第19項之壓電振動子，其中，上述基底基板係藉由與上述筒體同玻璃材料來形成，上述芯材係熱膨脹係數與上述筒體大致相等。
  22. 如申請專利範圍第14項之壓電振動子，其中，上述基底基板及上述蓋體基板係經由以能夠包圍上述凹部的周圍之方式形成於兩基板之間的接合膜來陽極接合。
  23. 如申請專利範圍第14項之壓電振動子，其中，上述壓電振動片係藉由導電性的凸塊來凸塊接合。
  24. 如申請專利範圍第14項之壓電振動子，其中，上述貫通孔係形成剖面錐狀。
  25. 如申請專利範圍第14項之壓電振動子，其中，上述芯材係形成剖面錐狀。
  26. 一種振盪器，其特徵為：以申請專利範圍第14～25項中任一項所記載的壓電振動子作為振盪子來電性連接至積體電路。
  27. 一種電子機器，其特徵為：申請專利範圍第14～25項中任一項所記載的壓電振動子係被電性連接至計時部。
  28. 一種電波時鐘，其特徵為：申請專利範圍第14～25項中任一項所記載的壓電振動子係被電性連接至濾波器部。
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