WO2010097906A1 - 圧電振動子の製造方法、圧電振動子、発振器、電子機器および電波時計 - Google Patents

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substrate wafer
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electrode
piezoelectric vibrator
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陽一 船曳
理志 沼田
一義 須釜
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セイコーインスツル株式会社
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    • Y10T29/49165—Manufacturing circuit on or in base by forming conductive walled aperture in base

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a surface mount type (SMD) piezoelectric vibrator in which a piezoelectric vibrating piece is sealed in a cavity formed between two bonded substrates, an oscillator having a piezoelectric vibrator, an electronic It relates to equipment and radio clocks.
  • SMD surface mount type
  • a piezoelectric vibrator using crystal or the like is used as a timing source such as a time source or a control signal, a reference signal source, or the like in a mobile phone or a portable information terminal.
  • Various piezoelectric vibrators of this type are known, and one of them is a surface-mount type piezoelectric vibrator.
  • this type of piezoelectric vibrator a three-layer structure type in which a piezoelectric substrate on which a piezoelectric vibrating piece is formed is joined so as to be sandwiched from above and below by a base substrate and a lid substrate is known. In this case, the piezoelectric vibrator is housed in a cavity (sealed chamber) formed between the base substrate and the lid substrate.
  • a two-layer structure type has been developed instead of the three-layer structure type described above.
  • This type of piezoelectric vibrator has a two-layer structure in which a base substrate and a lid substrate are directly bonded, and a piezoelectric vibrating piece is housed in a cavity formed between the two substrates.
  • This two-layer structure type piezoelectric vibrator is excellent in that it can be made thinner than the three-layer structure, and is preferably used.
  • a piezoelectric vibrating piece and an external electrode formed on the base substrate are made conductive by using a conductive member formed so as to penetrate the base substrate. Piezoelectric vibrators are known (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
  • the piezoelectric vibrator 200 includes a base substrate 201 and a lid substrate 202 that are anodically bonded to each other via a bonding film 207, and a cavity C formed between the substrates 201 and 202. And a piezoelectric vibrating piece 203 sealed inside.
  • the piezoelectric vibrating piece 203 is, for example, a tuning fork type vibrating piece, and is mounted on the upper surface of the base substrate 201 in the cavity C via the conductive adhesive E.
  • the base substrate 201 and the lid substrate 202 are insulating substrates made of, for example, ceramic or glass.
  • a through hole 204 penetrating through the base substrate 201 is formed in the base substrate 201 of both the substrates 201 and 202.
  • a conductive member 205 is embedded in the through hole 204 so as to close the through hole 204.
  • the conductive member 205 is electrically connected to the external electrode 206 formed on the lower surface of the base substrate 201 and is electrically connected to the piezoelectric vibrating piece 203 mounted in the cavity C.
  • the conductive member 205 closes the through hole 204 to maintain airtightness in the cavity C, and electrically connects the piezoelectric vibrating piece 203 and the external electrode 206. It plays a big role. In particular, if the close contact with the through hole 204 is insufficient, the airtightness in the cavity C may be impaired, and if the contact with the conductive adhesive E or the external electrode 206 is insufficient, This causes a malfunction of the piezoelectric vibrating piece 203. Therefore, in order to eliminate such inconvenience, it is necessary to form the conductive member 205 in a state in which the through hole 204 is completely closed while firmly attached to the inner surface of the through hole 204 and there is no dent on the surface. is there.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 describe that the conductive member 205 is formed of a conductive paste (Ag paste, Au-Sn paste, etc.), how to actually form the conductive member 205, etc. No specific manufacturing method is described.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and a method for manufacturing a piezoelectric vibrator capable of reliably maintaining the airtightness in the cavity and improving the yield, an oscillator having the piezoelectric vibrator,
  • the purpose is to provide electronic devices and radio clocks.
  • a method of manufacturing a piezoelectric vibrator according to the present invention is a method of manufacturing a piezoelectric vibrator in which a piezoelectric vibrating piece is sealed in a cavity formed between a base substrate and a lid substrate joined to each other.
  • the glass frit is placed in the through hole in a state where the laminate material is pasted on the base substrate so as to cover the head of the housing. Fill. Therefore, since the housing and the base substrate are held by the laminate material, it is possible to prevent the housing from dropping from the base substrate when the glass frit is filled. Further, since the base substrate and the casing can be held without any gap by the laminate material, it is possible to prevent the glass frit from leaking. Furthermore, when the glass frit is filled, the load applied to the contact surface between the base substrate and the housing can be reduced by the laminate material, and thus it is possible to prevent the base substrate from being cracked. That is, it is possible to form the through electrode while reliably maintaining the airtightness in the cavity, and it is possible to prevent the glass frit from leaking and the base substrate from cracking, thereby improving the yield.
  • a method for manufacturing a piezoelectric vibrator according to the present invention is the method for manufacturing a piezoelectric vibrator in which the piezoelectric vibrator is manufactured using a base substrate wafer and a lid substrate wafer.
  • a housing arrangement step for arranging the core material portion of the housing in the through hole of the wafer, and a laminate material having elasticity so as to cover the head of the housing is attached to the first surface of the base substrate wafer.
  • Lami Sheet material attaching step a glass frit filling step of filling a paste-like glass frit in a gap between the through hole and the core part of the casing, and baking the glass frit at a predetermined temperature, A firing step of integrally fixing the through-hole, the glass frit, and the core part of the casing, and grinding the head of the casing and the first surface of the base substrate wafer on which the head is disposed And a polishing / polishing step for polishing the second surface of the base substrate wafer so that the core member is exposed.
  • a recess forming step of forming a plurality of cavity recesses on a lid substrate wafer is performed. These recesses are recesses that become cavities when the two wafers are overlapped later.
  • a through electrode forming step is performed in which a plurality of through electrodes are formed on the base substrate wafer by using a casing and a paste-like glass frit at the same time as or before and after the above steps. At this time, a plurality of through electrodes are formed so as to be accommodated in the recesses formed in the lid substrate wafer when the two wafers are overlapped later.
  • a through hole forming step of forming a plurality of through holes penetrating the wafer in the base substrate wafer is performed.
  • positioning process which arrange
  • the casing is arranged so that the head of the casing is positioned on the first surface side of the base substrate wafer.
  • a laminating material pasting step is performed in which an elastic laminating material is pasted on the first surface of the base substrate wafer so as to cover the head of the housing.
  • a glass frit filling step is performed in which a paste-like glass frit is filled in the gap between the through hole and the core part of the casing without any gap.
  • the glass frit is filled into the through-hole using a squeegee, etc., so that a force is applied to the contact area between the first surface of the base substrate wafer and the head of the housing. Therefore, it is possible to prevent the base substrate wafer from being cracked. Further, since the gap between the first surface of the base substrate wafer and the head of the housing is held by the laminate material without gaps, it is possible to prevent the glass frit from leaking.
  • a firing step is performed in which the filled glass frit is fired at a predetermined temperature to be cured. As a result, the glass frit is firmly fixed to the inner surface of the through hole. And grinding / polishing the housing head and the first surface of the base substrate wafer, and polishing the second surface of the base substrate wafer to expose the core portion.
  • the through electrode forming step is completed.
  • the electrical conductivity of the through electrode is ensured by the core part of the casing.
  • a lead electrode forming step is performed in which a conductive material is patterned on the first surface of the base substrate wafer to form a plurality of lead electrodes electrically connected to the respective through electrodes.
  • the routing electrode is formed so as to be accommodated in the recess formed in the lid substrate wafer.
  • the through electrode is substantially flush with the first surface of the base substrate wafer. Therefore, the routing electrode patterned on the first surface of the base substrate wafer is in close contact with the through electrode without generating a gap or the like therebetween. Thereby, the electrical continuity between the routing electrode and the through electrode can be ensured.
  • a mounting step is performed in which the plurality of piezoelectric vibrating reeds are joined to the first surface of the base substrate wafer via the routing electrodes. Thereby, each joined piezoelectric vibrating piece will be in the state which conduct
  • an overlaying process for overlaying the base substrate wafer and the lid substrate wafer is performed. As a result, the plurality of bonded piezoelectric vibrating reeds are housed in a cavity surrounded by the recess and both wafers.
  • a bonding process is performed for bonding both the stacked wafers.
  • the piezoelectric vibrating piece can be sealed in the cavity.
  • the through-hole formed in the base substrate wafer is closed by the through-electrode, the airtightness in the cavity is not impaired through the through-hole.
  • the glass frit constituting the through electrode is firmly adhered to the inner surface of the through hole, airtightness in the cavity can be reliably maintained.
  • an external electrode forming step is performed in which a conductive material is patterned on the second surface of the base substrate wafer to form a plurality of external electrodes electrically connected to the respective through electrodes.
  • the through electrode is substantially flush with the second surface of the base substrate wafer, as in the case of forming the routing electrode. Therefore, a gap or the like is generated between the patterned external electrodes. Without touching, it is in close contact with the through electrode. Thereby, the electrical connection between the external electrode and the through electrode can be ensured.
  • the piezoelectric vibrating piece sealed in the cavity can be operated using the external electrode.
  • a cutting process is performed in which the bonded base substrate wafer and lid substrate wafer are cut into small pieces into a plurality of piezoelectric vibrators.
  • the through electrode can be formed in a substantially flush state with respect to the base substrate, the through electrode can be securely adhered to the routing electrode and the external electrode. As a result, stable continuity between the piezoelectric vibrating piece and the external electrode can be ensured, the reliability of the operation performance can be improved, and high quality can be achieved. In addition, since the airtightness in the cavity can be reliably maintained, the quality can be improved also in this respect.
  • the through electrode can be formed by a simple method using a casing and glass frit, and the yield can be improved only by adding a step of attaching a laminate material. That is, the process can be simplified.
  • the method for manufacturing a piezoelectric vibrator according to the present invention includes: a laminate body, a tape main body formed of paper; and a thermoplastic adhesive applied to the tape main body, and firing the glass frit. It is characterized by having the peeling process which peels the said laminated material after the process made to harden.
  • the adhesive applied to the laminate material is a thermoplastic adhesive
  • the adhesive strength of the thermoplastic adhesive is reduced at the same time that the glass frit is baked and cured. Therefore, when the laminate material is peeled after the glass frit firing step, it can be easily peeled off from the first surface of the base substrate and the head of the casing, and the production efficiency can be improved. Further, the laminate material can be reliably peeled off.
  • the laminate material has a thickness of 50 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
  • the thickness of the laminate material in the method of manufacturing a piezoelectric vibrator according to the present invention, by setting the thickness of the laminate material to an appropriate range, an appropriate cushioning property can be obtained for the laminate material, and when filling the glass frit into the through hole, It is possible to prevent the base substrate from being cracked. Note that if the laminate material is too thin, an appropriate cushioning property cannot be obtained, so that there is a possibility that the base substrate will be cracked. On the other hand, if the laminate material is too thick, the cushioning property becomes too large, so that a force is applied to the contact portion between the base substrate and the housing, and the base substrate may be cracked.
  • the oscillator according to the present invention is characterized in that the piezoelectric vibrator manufactured by the above-described manufacturing method is electrically connected to an integrated circuit as an oscillator. Furthermore, the electronic device according to the present invention is characterized in that the piezoelectric vibrator manufactured by the above-described manufacturing method is electrically connected to the time measuring unit. The radio timepiece according to the present invention is characterized in that the piezoelectric vibrator manufactured by the above-described manufacturing method is electrically connected to the filter unit.
  • the oscillator, electronic device, and radio timepiece according to the present invention are equipped with a high-quality piezoelectric vibrator that ensures airtightness in the cavity and improves the yield. Quality can be improved.
  • the glass frit when forming the through electrode on the base substrate, the glass frit is placed in the through hole in a state where the laminate material is pasted on the base substrate so as to cover the head of the housing. To fill. Therefore, since the housing and the base substrate are held by the laminate material, it is possible to prevent the housing from dropping from the base substrate when the glass frit is filled. Further, since the base substrate and the casing can be held without any gap by the laminate material, it is possible to prevent the glass frit from leaking. Furthermore, when the glass frit is filled, the load applied to the contact surface between the base substrate and the housing can be reduced by the laminate material, and thus it is possible to prevent the base substrate from being cracked. That is, it is possible to form the through electrode while reliably maintaining the airtightness in the cavity, and it is possible to prevent the glass frit from leaking and the base substrate from cracking, thereby improving the yield.
  • FIG. 1 is an external perspective view showing an embodiment of a piezoelectric vibrator according to the present invention.
  • FIG. 2 is an internal configuration diagram of the piezoelectric vibrator shown in FIG. 1, and is a view of a piezoelectric vibrating piece viewed from above with a lid substrate removed.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view (a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2) of the piezoelectric vibrator in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the piezoelectric vibrator shown in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a top view of a piezoelectric vibrating piece constituting the piezoelectric vibrator shown in FIG. 1.
  • FIG. 6 is a bottom view of the piezoelectric vibrating piece shown in FIG. 5.
  • FIG. 5 is exploded perspective view of the piezoelectric vibrator shown in FIG. 5.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 5. It is a perspective view of the cylinder which comprises the penetration electrode shown in FIG. It is a flowchart which shows the flow at the time of manufacturing the piezoelectric vibrator shown in FIG.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a step in manufacturing the piezoelectric vibrator according to the flowchart illustrated in FIG. 9, and is a diagram illustrating a state in which a plurality of concave portions are formed in a lid substrate wafer that is a base of the lid substrate.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a process of manufacturing a piezoelectric vibrator according to the flowchart illustrated in FIG.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a state in which a plurality of through holes are formed in a base substrate wafer that is a base substrate. It is the figure which looked at the state shown in FIG. 11 from the cross section of the wafer for base substrates. It is a perspective view of the housing in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a process for manufacturing a piezoelectric vibrator according to the flowchart illustrated in FIG. 9, and illustrates a state in which a casing is disposed in the through hole after the state illustrated in FIG. 12.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a process for manufacturing a piezoelectric vibrator according to the flowchart illustrated in FIG.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a process of manufacturing the piezoelectric vibrator according to the flowchart illustrated in FIG. 9, and illustrates a state in which glass frit is filled in the through hole after the state illustrated in FIG. 15.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating a process of manufacturing the piezoelectric vibrator according to the flowchart illustrated in FIG. 9, and a process of removing excess glass frit after the state illustrated in FIG. 16.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a process for manufacturing a piezoelectric vibrator according to the flowchart illustrated in FIG. 9, and illustrates a state in which the paste is baked and cured after the state illustrated in FIG. 17.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating a process for manufacturing a piezoelectric vibrator according to the flowchart illustrated in FIG. 9, and a process of polishing the head of the housing and the surface of the base substrate wafer after the state illustrated in FIG. 19.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating one process when the piezoelectric vibrator is manufactured along the flowchart illustrated in FIG. 9, and illustrates a state in which the through electrode forming process is completed.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating a process for manufacturing a piezoelectric vibrator according to the flowchart illustrated in FIG. 9, in which a bonding film and a routing electrode are patterned on the upper surface of the base substrate wafer after the state illustrated in FIG. 21.
  • FIG. FIG. 23 is an overall view of a base substrate wafer in the state shown in FIG. 22.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a process of manufacturing the piezoelectric vibrator according to the flowchart illustrated in FIG. 9, in which the base substrate wafer and the lid substrate wafer are anodically bonded in a state where the piezoelectric vibrating piece is accommodated in the cavity.
  • FIG. It is a block diagram which shows one Embodiment of the oscillator which concerns on this invention.
  • FIG. 1 It is a block diagram which shows one Embodiment of the electronic device which concerns on this invention. It is a block diagram which shows one Embodiment of the radio timepiece which concerns on this invention. It is an internal structure figure of the conventional piezoelectric vibrator, and is a figure which looked at a piezoelectric vibration piece from the upper part in the state where a lid substrate was removed. It is sectional drawing of the piezoelectric vibrator shown in FIG.
  • Piezoelectric vibrator 2 Base substrate 2a Upper surface (first surface) 2b Bottom surface (second surface) DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Lid board
  • the piezoelectric vibrator 1 of the present embodiment is formed in a box shape in which a base substrate 2 and a lid substrate 3 are laminated in two layers. This is a surface-mount type piezoelectric vibrator in which the resonator element 4 is housed.
  • FIG. 4 illustration of an excitation electrode 15, extraction electrodes 19 and 20, mount electrodes 16 and 17, and a weight metal film 21 of the piezoelectric vibrating reed 4 which will be described later is omitted for easy understanding of the drawing.
  • the piezoelectric vibrating piece 4 is a tuning fork type vibrating piece formed of a piezoelectric material such as quartz crystal, lithium tantalate or lithium niobate, and when a predetermined voltage is applied. It vibrates.
  • the piezoelectric vibrating reed 4 includes a pair of vibrating arm portions 10 and 11 arranged in parallel, a base portion 12 that integrally fixes a base end side of the pair of vibrating arm portions 10 and 11, and a pair of vibrating arm portions.
  • the piezoelectric vibrating reed 4 according to the present embodiment includes groove portions 18 formed on both main surfaces of the pair of vibrating arm portions 10 and 11 along the longitudinal direction of the vibrating arm portions 10 and 11, respectively. .
  • the groove portion 18 is formed from the base end side of the vibrating arm portions 10 and 11 to the vicinity of the middle.
  • the excitation electrode 15 composed of the first excitation electrode 13 and the second excitation electrode 14 is an electrode that vibrates the pair of vibrating arm portions 10 and 11 at a predetermined resonance frequency in a direction approaching or separating from each other. It is formed by patterning on the outer surface of the vibrating arms 10 and 11 while being electrically separated from each other.
  • the first excitation electrode 13 is mainly formed on the groove portion 18 of one vibration arm portion 10 and on both side surfaces of the other vibration arm portion 11, and the second excitation electrode 14 is formed on one side. Are formed mainly on both side surfaces of the vibrating arm portion 10 and on the groove portion 18 of the other vibrating arm portion 11.
  • first excitation electrode 13 and the second excitation electrode 14 are electrically connected to the mount electrodes 16 and 17 via the extraction electrodes 19 and 20, respectively, on both main surfaces of the base portion 12.
  • a voltage is applied to the piezoelectric vibrating reed 4 via the mount electrodes 16 and 17.
  • the excitation electrode 15, the mount electrodes 16 and 17, and the extraction electrodes 19 and 20 described above are made of a conductive film such as chromium (Cr), nickel (Ni), aluminum (Al), or titanium (Ti). It is formed.
  • a weight metal film 21 for adjusting (frequency adjustment) so as to vibrate its own vibration state within a predetermined frequency range is coated on the tips of the pair of vibrating arm portions 10 and 11.
  • the weight metal film 21 is divided into a coarse adjustment film 21a used when the frequency is roughly adjusted and a fine adjustment film 21b used when the frequency is finely adjusted.
  • the piezoelectric vibrating reed 4 configured in this manner is bump-bonded to the upper surface 2a of the base substrate 2 by using bumps B such as gold as shown in FIGS. More specifically, bump bonding is performed in a state where a pair of mount electrodes 16 and 17 are in contact with two bumps B formed on lead electrodes 36 and 37 (described later) patterned on the upper surface 2a of the base substrate 2. Has been. As a result, the piezoelectric vibrating reed 4 is supported in a state of floating from the upper surface 2a of the base substrate 2, and the mount electrodes 16 and 17 and the routing electrodes 36 and 37 are electrically connected to each other. .
  • the lid substrate 3 is a transparent insulating substrate made of a glass material, for example, soda-lime glass, and is formed in a substantially plate shape as shown in FIGS.
  • a rectangular recess 3 a in which the piezoelectric vibrating reed 4 is accommodated is formed on the bonding surface side to which the base substrate 2 is bonded.
  • the recess 3 a is a cavity recess that becomes a cavity C that accommodates the piezoelectric vibrating reed 4 when the substrates 2 and 3 are overlapped.
  • the lid substrate 3 is anodically bonded to the base substrate 2 with the recess 3a facing the base substrate 2 side.
  • the base substrate 2 is a transparent insulating substrate made of a glass material, for example, soda lime glass, like the lid substrate 3, and has a size that can be superimposed on the lid substrate 3 as shown in FIGS. It is formed in a substantially plate shape.
  • the base substrate 2 is formed with a pair of through holes (through holes) 30 and 31 penetrating the base substrate 2. At this time, the pair of through holes 30 and 31 are formed so as to be accommodated in the cavity C. More specifically, in the through holes 30 and 31 of the present embodiment, one through hole 30 is formed at a position corresponding to the base 12 side of the mounted piezoelectric vibrating reed 4, and the distal ends of the vibrating arm portions 10 and 11 are formed.
  • the other through hole 31 is formed at a position corresponding to.
  • a through hole having a tapered cross section whose diameter gradually decreases from the lower surface 2b of the base substrate 2 toward the upper surface 2a will be described as an example.
  • a through hole that penetrates straight may be used. In any case, it only needs to penetrate the base substrate 2.
  • a pair of through electrodes 32 and 33 formed so as to fill the through holes 30 and 31 are formed.
  • the through electrodes 32 and 33 are formed by the cylindrical body 6 and the core member 7 that are integrally fixed to the through holes 30 and 31 by firing. 31 are completely closed to maintain the airtightness in the cavity C, and the external electrodes 38 and 39, which will be described later, and the routing electrodes 36 and 37 are electrically connected.
  • the cylindrical body 6 is obtained by baking paste-like glass frit 6a.
  • FIG. 8 shows only the cylinder 6 fired in the through hole.
  • the cylindrical body 6 is formed in a cylindrical shape having both ends flat and substantially the same thickness as the base substrate 2.
  • the core part 7 is distribute
  • the outer shape of the cylindrical body 6 is formed in a conical shape (tapered cross section) according to the shape of the through holes 30 and 31.
  • the cylindrical body 6 is fired in a state of being embedded in the through holes 30 and 31, and is firmly fixed to the through holes 30 and 31.
  • the core material portion 7 is a conductive core material formed in a cylindrical shape from a metal material, and is formed so that both ends are flat and substantially the same thickness as the thickness of the base substrate 2 in the same manner as the cylindrical body 6. ing. As shown in FIG. 3, when the through electrodes 32 and 33 are formed as finished products, the core material portion 7 is formed to have substantially the same thickness as the base substrate 2 as described above. However, in the manufacturing process, the length of the core member 7 is, for example, 0.02 mm shorter than the initial thickness of the base substrate 2 in the manufacturing process.
  • the core portion 7 is located in the center hole 6 c of the cylindrical body 6 and is firmly fixed to the cylindrical body 6 by firing the cylindrical body 6. The through electrodes 32 and 33 are ensured to have electrical conductivity through the conductive core portion 7.
  • a bonding film 35 for anodic bonding for example, with a conductive material such as aluminum
  • a pair of routing electrodes 36 and 37 are patterned.
  • the bonding film 35 is formed along the periphery of the base substrate 2 so as to surround the periphery of the recess 3 a formed in the lid substrate 3.
  • the pair of lead-out electrodes 36 and 37 electrically connect one of the through electrodes 32 and 33 to the one mount electrode 16 of the piezoelectric vibrating reed 4 and the other through electrode. 33 and the other mount electrode 17 of the piezoelectric vibrating reed 4 are patterned so as to be electrically connected. More specifically, the one lead-out electrode 36 is formed directly above the one through electrode 32 so as to be positioned directly below the base 12 of the piezoelectric vibrating piece 4.
  • the other routing electrode 37 is routed from the position adjacent to the one routing electrode 36 along the vibrating arm portions 10 and 11 to the distal end side of the vibrating arm portions 10 and 11, and then the other through electrode 33. It is formed so that it may be located just above.
  • a bump B is formed on each of the pair of lead-out electrodes 36 and 37, and the piezoelectric vibrating piece 4 is mounted using the bump B.
  • one mount electrode 16 of the piezoelectric vibrating reed 4 is electrically connected to one through electrode 32 through one routing electrode 36, and the other mount electrode 17 is passed through the other routing electrode 37 to the other penetration electrode.
  • the electrode 33 is electrically connected.
  • external electrodes 38 and 39 are formed on the lower surface 2b of the base substrate 2 so as to be electrically connected to the pair of through electrodes 32 and 33, respectively. Yes. That is, one external electrode 38 is electrically connected to the first excitation electrode 13 of the piezoelectric vibrating reed 4 via one through electrode 32 and one routing electrode 36. The other external electrode 39 is electrically connected to the second excitation electrode 14 of the piezoelectric vibrating reed 4 via the other through electrode 33 and the other routing electrode 37.
  • a predetermined drive voltage is applied to the external electrodes 38 and 39 formed on the base substrate 2.
  • a current can flow through the excitation electrode 15 including the first excitation electrode 13 and the second excitation electrode 14 of the piezoelectric vibrating reed 4, and the predetermined amount is set in a direction in which the pair of vibrating arm portions 10 and 11 are approached and separated.
  • Can be vibrated at a frequency of The vibration of the pair of vibrating arm portions 10 and 11 can be used as a time source, a control signal timing source, a reference signal source, and the like.
  • the piezoelectric vibrating reed manufacturing step is performed to manufacture the piezoelectric vibrating reed 4 shown in FIGS. 5 to 7 (S10). Specifically, a quartz Lambert rough is first sliced at a predetermined angle to obtain a wafer having a constant thickness. Subsequently, the wafer is lapped and roughly processed, and then the work-affected layer is removed by etching, and then mirror polishing such as polishing is performed to obtain a wafer having a predetermined thickness.
  • the wafer is patterned with the outer shape of the piezoelectric vibrating reed 4 by photolithography technique, and a metal film is formed and patterned to obtain the excitation electrode 15, Lead electrodes 19 and 20, mount electrodes 16 and 17, and weight metal film 21 are formed. Thereby, the some piezoelectric vibrating piece 4 is producible.
  • the resonance frequency is coarsely adjusted. This is done by irradiating the coarse adjustment film 21a of the weight metal film 21 with laser light to evaporate a part thereof and changing the weight. Note that fine adjustment for adjusting the resonance frequency with higher accuracy is performed after mounting. This will be described later.
  • a first wafer manufacturing process is performed in which a lid substrate wafer 50 to be the lid substrate 3 later is manufactured up to a state immediately before anodic bonding (S20).
  • a disk-shaped lid substrate wafer 50 is formed by removing the outermost work-affected layer by etching or the like ( S21).
  • a recess forming process is performed in which a plurality of cavity recesses 3a are formed in the matrix direction on the bonding surface of the lid substrate wafer 50 by a method such as pressing or etching (S22). At this point, the first wafer manufacturing process is completed.
  • a second wafer manufacturing process is performed in which the base substrate wafer 40 to be the base substrate 2 is manufactured up to the state immediately before anodic bonding (S30).
  • a disc-shaped base substrate wafer 40 is formed by removing the outermost work-affected layer by etching or the like (S31).
  • a through electrode forming step for forming a plurality of pairs of through electrodes 32 and 33 on the base substrate wafer 40 is performed (S30A).
  • the through electrode forming step 30A will be described in detail.
  • a through-hole forming step (S32) for forming a plurality of pairs of through-holes 30, 31 penetrating the base substrate wafer 40 is performed.
  • the dotted line M shown in FIG. 11 has shown the cutting line cut
  • this process for example, sandblasting is performed from the lower surface 40 b side of the base substrate wafer 40.
  • through holes 30 and 31 having a tapered cross section whose diameter gradually decreases from the lower surface 40b of the base substrate wafer 40 toward the upper surface 40a can be formed.
  • a plurality of pairs of through holes 30 and 31 are formed so as to be accommodated in the recess 3a formed in the lid substrate wafer 50.
  • one through hole 30 is formed on the base 12 side of the piezoelectric vibrating reed 4
  • the other through hole 31 is formed on the tip side of the vibrating arm sections 10 and 11.
  • a housing arrangement step (S33) for arranging the core portion 7 of the housing 9 in the plurality of through holes 30 and 31 is performed.
  • a conductive casing 9 having a core material portion 7 formed with a length shorter than that by 0.02 mm and having a flat tip is used.
  • the core member 7 is inserted until the head portion 8 of the housing 9 comes into contact with the upper surface 40 a of the base substrate wafer 40.
  • the housing 9 it is necessary to arrange the housing 9 so that the axial direction of the core part 7 and the axial direction of the through holes 30 and 31 substantially coincide.
  • the core part can be simply operated by pushing the head 8 until it contacts the upper surface 40a of the base substrate wafer 40. 7 and the axial direction of the through holes 30 and 31 can be made to substantially coincide. Therefore, workability in the setting process can be improved.
  • the head portion 8 By forming the head portion 8 in a flat plate shape, even if the base substrate wafer 40 is placed on a flat surface such as a desk before the subsequent baking step, rattling or the like does not occur. Stabilize. Also in this respect, workability can be improved.
  • a laminate material attaching step (S34) is performed in which a laminate material 70 is attached to the upper surface 40a of the base substrate wafer 40 so as to cover the head 8 of the housing 9.
  • the laminating material 70 is applied over substantially the entire upper surface 40 a of the base substrate wafer 40.
  • the laminate material 70 used here is, for example, a paper tape body coated with an acrylic-based thermoplastic adhesive and has a thickness of 50 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
  • a glass frit in which paste glass frit 6 a made of a glass material is filled into the through holes 30 and 31 in a state where a laminate material 70 is stuck on the upper surface 40 a of the base substrate wafer 40.
  • a filling step is performed (S35).
  • the glass frit 6 a is filled from the lower surface 40 b side of the base substrate wafer 40 in the through holes 30 and 31.
  • a large amount of the glass frit 6a is applied so that the glass frit 6a is reliably filled in the through holes 30 and 31. Accordingly, the glass frit 6 a is also applied to the lower surface 40 b of the base substrate wafer 40. If the glass frit 6a is baked in this state, the time required for the subsequent polishing process increases. Therefore, a glass frit removing step for removing the excess glass frit 6a is performed before baking (S36).
  • this glass frit removing step for example, a resin squeegee 45 is used, and the tip 45a of the squeegee 45 is brought into contact with the surface of the base substrate wafer 40 and moved along the surface.
  • the glass frit 6a protruding from the through holes 30 and 31 is removed.
  • the excess glass frit 6a can be reliably removed by a simple operation.
  • the squeegee 45 since the length of the core portion 7 of the housing 9 is 0.02 mm shorter than the thickness of the base substrate wafer 40, the squeegee 45 passes through the upper portions of the through holes 30 and 31.
  • the tip 45a of 45 and the tip of the core part 7 are not in contact with each other, and the core part 7 can be prevented from being inclined.
  • a firing step (S37) is performed in which the glass frit 6a filled in the through holes 30 and 31 is fired at a predetermined temperature.
  • the through holes 30 and 31, the glass frit 6 a embedded in the through holes 30 and 31, and the housing 9 disposed in the glass frit 6 a are fixed to each other.
  • the entire head 8 is fired, so that the axial direction of the core member 7 and the axial direction of the through holes 30 and 31 are substantially matched, and both are fixed integrally. Can do.
  • the glass frit 6a is baked, it is solidified as the cylindrical body 6. At the same time, since the baking is performed with the laminate material 70 attached, the adhesive strength of the thermoplastic adhesive applied to the laminate material 70 is reduced.
  • a laminate material peeling step (S38) for peeling the laminate material 70 from the upper surface 40a of the base substrate wafer 40 is performed.
  • the laminate material 70 can be easily peeled off.
  • a polishing process is performed to polish and remove the head 8 of the housing 9 (S39).
  • the head part 8 which played the role which positioned the cylinder 6 and the core part 7 can be removed, and only the core part 7 can be left inside the cylinder 6.
  • the lower surface 40b of the base substrate wafer 40 is polished to become a flat surface. And it grind
  • FIG. 21 it is possible to obtain a plurality of pairs of through electrodes 32 and 33 in which the cylindrical body 6 and the core member 7 are integrally fixed.
  • the surface (upper surface 40a and lower surface 40b) of the base substrate wafer 40 and both ends of the cylindrical body 6 and the core member 7 are substantially flush with each other. That is, the surface of the base substrate wafer 40 and the surfaces of the through electrodes 32 and 33 can be substantially flush with each other. Note that when the polishing process is performed, the through electrode forming process S30A is completed.
  • a conductive material is patterned on the upper surface 40a of the base substrate wafer 40, and as shown in FIGS. 22 and 23, a bonding film forming step for forming the bonding film 35 is performed (S40).
  • the dotted line M shown in FIG. 22, FIG. 23 has shown the cutting line cut
  • the through electrodes 32 and 33 are substantially flush with the upper surface 40a of the base substrate wafer 40 as described above.
  • the routing electrodes 36 and 37 patterned on the upper surface of the base substrate wafer 40 are in close contact with the through electrodes 32 and 33 without generating a gap therebetween. As a result, it is possible to ensure the electrical conductivity between the one routing electrode 36 and the one through electrode 32 and the electrical conductivity between the other routing electrode 37 and the other through electrode 33. At this point, the second wafer manufacturing process is completed.
  • FIG. 9 it is set as the process sequence which performs the routing electrode formation process (S41) after the bonding film formation process (S40), but on the contrary, after the routing electrode formation process (S41), the bonding film formation is performed.
  • the step (S40) may be performed, or both steps may be performed simultaneously. Regardless of the order of steps, the same effects can be obtained. Therefore, the process order may be changed as necessary.
  • a mounting process is performed in which the produced plurality of piezoelectric vibrating reeds 4 are joined to the upper surface 40a of the base substrate wafer 40 via the routing electrodes 36 and 37, respectively (S50).
  • bumps B such as gold are formed on the pair of lead-out electrodes 36 and 37, respectively.
  • the piezoelectric vibrating piece 4 is pressed against the bump B while heating the bump B to a predetermined temperature.
  • the piezoelectric vibrating reed 4 is mechanically supported by the bumps B, and the mount electrodes 16 and 17 and the routing electrodes 36 and 37 are electrically connected.
  • the pair of excitation electrodes 15 of the piezoelectric vibrating reed 4 are in a state of being electrically connected to the pair of through electrodes 32 and 33, respectively.
  • the piezoelectric vibrating reed 4 is bump-bonded, it is supported in a state where it floats from the upper surface 40 a of the base substrate wafer 40.
  • an overlaying process for overlaying the lid substrate wafer 50 on the base substrate wafer 40 is performed (S60). Specifically, both wafers 40 and 50 are aligned at the correct position while using a reference mark (not shown) as an index. As a result, the mounted piezoelectric vibrating reed 4 is housed in a cavity C surrounded by the recess 3 a formed in the base substrate wafer 40 and the wafers 40 and 50.
  • the superposed two wafers 40 and 50 are put in an anodic bonding apparatus (not shown), and a predetermined voltage is applied in a predetermined temperature atmosphere to perform anodic bonding (S70). Specifically, a predetermined voltage is applied between the bonding film 35 and the lid substrate wafer 50. As a result, an electrochemical reaction occurs at the interface between the bonding film 35 and the lid substrate wafer 50, and the two are firmly bonded and anodically bonded. Accordingly, the piezoelectric vibrating reed 4 can be sealed in the cavity C, and the wafer body 60 shown in FIG. 24 in which the base substrate wafer 40 and the lid substrate wafer 50 are bonded can be obtained. In FIG.
  • the wafer body 60 is shown in an exploded state for easy viewing of the drawing, and the bonding film 35 is omitted from the base substrate wafer 40.
  • the dotted line M shown in FIG. 24 has shown the cutting line cut
  • the through holes 30 and 31 formed in the base substrate wafer 40 are completely closed by the through electrodes 32 and 33, so that the airtightness in the cavity C is reduced. Will not be damaged through.
  • the cylindrical body 6 and the core member 7 are fixed to each other by firing, and are firmly fixed to the through holes 30 and 31, so that the airtightness in the cavity C is reliably maintained. can do.
  • a conductive material is patterned on the lower surface 40b of the base substrate wafer 40, and a pair of external electrodes 38 and 39 electrically connected to the pair of through electrodes 32 and 33, respectively.
  • An external electrode forming step of forming a plurality of electrodes is performed (S80). Through this step, the piezoelectric vibrating reed 4 sealed in the cavity C can be operated using the external electrodes 38 and 39.
  • the through electrodes 32 and 33 are substantially flush with the lower surface 40b of the base substrate wafer 40 in the same manner as when the lead-out electrodes 36 and 37 are formed.
  • the external electrodes 38 and 39 are in close contact with the through electrodes 32 and 33 without generating a gap or the like therebetween. Thereby, the continuity between the external electrodes 38 and 39 and the through electrodes 32 and 33 can be ensured.
  • a fine adjustment step of finely adjusting the frequency of each piezoelectric vibrator 1 sealed in the cavity C to be within a predetermined range is performed (S90). More specifically, the piezoelectric vibrating reed 4 is vibrated by applying a voltage to the pair of external electrodes 38 and 39 formed on the lower surface 40 b of the base substrate wafer 40. Then, laser light is irradiated from the outside through the lid substrate wafer 50 while measuring the frequency, and the fine adjustment film 21b of the weight metal film 21 is evaporated. Thereby, since the weight of the tip side of a pair of vibration arm parts 10 and 11 changes, the frequency of the piezoelectric vibrating reed 4 can be finely adjusted to be within a predetermined range of the nominal frequency.
  • a cutting process is performed in which the bonded wafer body 60 is cut along the cutting line M shown in FIG. 24 into pieces (S100).
  • the piezoelectric vibration piece 4 is sealed in the cavity C formed between the base substrate 2 and the lid substrate 3 that are anodically bonded to each other, and the two-layer structure surface mount type piezoelectric vibration shown in FIG. A plurality of children 1 can be manufactured at a time.
  • the order of processes in which the fine adjustment process (S90) is performed may be used.
  • fine adjustment step (S90) fine adjustment can be performed in the state of the wafer body 60, so that the plurality of piezoelectric vibrators 1 can be finely adjusted more efficiently. Therefore, it is preferable because throughput can be improved.
  • the laminate material 70 is applied to the base substrate wafer 40 so as to cover the head 8 of the housing 9. Since the glass frit 6a is filled in the through holes 30 and 31 in the affixed state, the casing 9 and the base substrate wafer 40 are held by the laminate material 70, and when the glass frit 6a is filled, the casing 9 becomes the base. It is possible to prevent the substrate wafer 40 from falling off. Further, since the base substrate wafer 40 and the casing 9 can be held without any gap by the laminate material 70, it is possible to prevent the glass frit 6a from leaking.
  • the load applied to the contact surface between the base substrate wafer 40 and the housing 9 can be absorbed and reduced by the laminate material 70, so that the base substrate wafer 40 is cracked. It can be prevented from occurring. That is, the through electrodes 32 and 33 can be formed while reliably maintaining the airtightness in the cavity C, and the leakage of the glass frit 6a and the occurrence of cracks in the base substrate wafer 40 can be prevented, thereby improving the yield. be able to.
  • the laminate material 70 includes a tape body formed of paper and a thermoplastic adhesive applied to the tape body, and after the step of baking and curing the glass frit 6a, the laminate material 70 is Since it peeled, the glass frit 6a can be baked and cured, and at the same time, the adhesive strength of the thermoplastic adhesive can be reduced. Therefore, if the laminate material 70 is peeled after the firing step of the glass frit 6a, it can be easily peeled off from the upper surface 40a of the base substrate wafer 40 and the head 8 of the housing 9, thereby improving the production efficiency. Can do. Further, the laminate material 70 can be reliably peeled off.
  • the thickness of the laminate material 70 is set to 50 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less, an appropriate cushioning property can be obtained in the laminate material 70, and the base substrate wafer 40 is cracked when the glass frit 6a is filled in the through holes 30 and 31. Can be prevented. If the laminate material 70 is too thin, an appropriate cushioning property cannot be obtained, so that there is a possibility that the base substrate wafer 40 may crack. On the other hand, if the laminate material 70 is too thick, the cushioning property becomes too large, so that a load is applied to the contact portion between the base substrate wafer 40 and the housing 9, and the base substrate wafer 40 may be cracked.
  • the oscillator 100 is configured such that the piezoelectric vibrator 1 is an oscillator electrically connected to the integrated circuit 101.
  • the oscillator 100 includes a substrate 103 on which an electronic component 102 such as a capacitor is mounted. On the substrate 103, the integrated circuit 101 for the oscillator is mounted, and the piezoelectric vibrator 1 is mounted in the vicinity of the integrated circuit 101.
  • the electronic component 102, the integrated circuit 101, and the piezoelectric vibrator 1 are electrically connected by a wiring pattern (not shown). Each component is molded with a resin (not shown).
  • the piezoelectric vibrating piece 4 in the piezoelectric vibrator 1 vibrates. This vibration is converted into an electric signal by the piezoelectric characteristics of the piezoelectric vibrating piece 4 and input to the integrated circuit 101 as an electric signal.
  • the input electrical signal is subjected to various processes by the integrated circuit 101 and is output as a frequency signal.
  • the piezoelectric vibrator 1 functions as an oscillator.
  • an RTC real-time clock
  • a function for controlling the time, providing a time, a calendar, and the like can be added.
  • the oscillator 100 itself is similarly conductive because the high-quality piezoelectric vibrator 1 with the airtightness in the cavity C surely secured and the yield improved is provided.
  • the stability is ensured stably, and the reliability of operation can be improved to improve the quality.
  • it is possible to obtain a highly accurate frequency signal that is stable over a long period of time.
  • the portable information device 110 having the above-described piezoelectric vibrator 1 will be described as an example of the electronic device.
  • the portable information device 110 according to the present embodiment is represented by, for example, a mobile phone, and is a development and improvement of a wrist watch in the related art. The appearance is similar to that of a wristwatch, and a liquid crystal display is arranged in a portion corresponding to a dial so that the current time and the like can be displayed on this screen.
  • the portable information device 110 includes the piezoelectric vibrator 1 and a power supply unit 111 for supplying power.
  • the power supply unit 111 is made of, for example, a lithium secondary battery.
  • the power supply unit 111 includes a control unit 112 that performs various controls, a clock unit 113 that counts time, a communication unit 114 that communicates with the outside, a display unit 115 that displays various types of information, A voltage detection unit 116 that detects the voltage of the functional unit is connected in parallel.
  • the power unit 111 supplies power to each functional unit.
  • the control unit 112 controls each function unit to control the operation of the entire system such as transmission and reception of voice data, measurement and display of the current time, and the like.
  • the control unit 112 includes a ROM in which a program is written in advance, a CPU that reads and executes the program written in the ROM, and a RAM that is used as a work area for the CPU.
  • the clock unit 113 includes an integrated circuit including an oscillation circuit, a register circuit, a counter circuit, an interface circuit, and the like, and the piezoelectric vibrator 1.
  • the piezoelectric vibrator 1 When a voltage is applied to the piezoelectric vibrator 1, the piezoelectric vibrating reed 4 vibrates, and the vibration is converted into an electric signal by the piezoelectric characteristics of the crystal and is input to the oscillation circuit as an electric signal.
  • the output of the oscillation circuit is binarized and counted by a register circuit and a counter circuit. Then, signals are transmitted to and received from the control unit 112 via the interface circuit, and the current time, current date, calendar information, and the like are displayed on the display unit 115.
  • the communication unit 114 has functions similar to those of a conventional mobile phone, and includes a radio unit 117, a voice processing unit 118, a switching unit 119, an amplification unit 120, a voice input / output unit 121, a telephone number input unit 122, and a ring tone generation unit. 123 and a call control memory unit 124.
  • the wireless unit 117 exchanges various data such as voice data with the base station via the antenna 125.
  • the audio processing unit 118 encodes and decodes the audio signal input from the radio unit 117 or the amplification unit 120.
  • the amplifying unit 120 amplifies the signal input from the audio processing unit 118 or the audio input / output unit 121 to a predetermined level.
  • the voice input / output unit 121 includes a speaker, a microphone, and the like, and amplifies a ringtone and a received voice or collects a voice.
  • the ring tone generator 123 generates a ring tone in response to a call from the base station.
  • the switching unit 119 switches the amplifying unit 120 connected to the voice processing unit 118 to the ringing tone generating unit 123 only when an incoming call is received, so that the ringing tone generated in the ringing tone generating unit 123 is transmitted via the amplifying unit 120.
  • the call control memory unit 124 stores a program related to incoming / outgoing call control of communication.
  • the telephone number input unit 122 includes, for example, number keys from 0 to 9 and other keys. By pressing these number keys, a telephone number of a call destination is input.
  • the voltage detection unit 116 detects the voltage drop and notifies the control unit 112 of the voltage drop.
  • the predetermined voltage value at this time is a value set in advance as a minimum voltage necessary for stably operating the communication unit 114, and is, for example, about 3V.
  • the control unit 112 prohibits the operations of the radio unit 117, the voice processing unit 118, the switching unit 119, and the ring tone generation unit 123. In particular, it is essential to stop the operation of the wireless unit 117 with high power consumption. Further, the display unit 115 displays that the communication unit 114 has become unusable due to insufficient battery power.
  • the operation of the communication unit 114 can be prohibited by the voltage detection unit 116 and the control unit 112, and that effect can be displayed on the display unit 115.
  • This display may be a text message, but as a more intuitive display, a x (X) mark may be attached to the telephone icon displayed at the top of the display surface of the display unit 115.
  • the function of the communication part 114 can be stopped more reliably by providing the power supply cutoff part 126 that can selectively cut off the power of the part related to the function of the communication part 114.
  • the portable information device 110 of the present embodiment the portable information device itself is provided with the high-quality piezoelectric vibrator 1 in which the airtightness in the cavity C is reliably ensured and the yield is improved. Similarly, the continuity is stably ensured, and the reliability of operation can be improved to improve the quality. In addition to this, it is possible to display highly accurate clock information that is stable over a long period of time.
  • the radio timepiece 130 of this embodiment includes the piezoelectric vibrator 1 that is electrically connected to the filter unit 131.
  • the radio timepiece 130 receives a standard radio wave including timepiece information and is accurate. It is a clock with a function of automatically correcting and displaying the correct time.
  • transmitting stations transmitting stations that transmit standard radio waves in Fukushima Prefecture (40 kHz) and Saga Prefecture (60 kHz), each transmitting standard radio waves.
  • Long waves such as 40 kHz or 60 kHz have the property of propagating the surface of the earth and the property of propagating while reflecting the ionosphere and the surface of the earth, so the propagation range is wide, and the above two transmitting stations cover all of Japan. is doing.
  • the antenna 132 receives a long standard wave of 40 kHz or 60 kHz.
  • the long-wave standard radio wave is obtained by subjecting time information called a time code to AM modulation on a 40 kHz or 60 kHz carrier wave.
  • the received long standard wave is amplified by the amplifier 133 and filtered and tuned by the filter unit 131 having the plurality of piezoelectric vibrators 1.
  • the piezoelectric vibrator 1 according to this embodiment includes crystal vibrator portions 138 and 139 having resonance frequencies of 40 kHz and 60 kHz that are the same as the carrier frequency.
  • the filtered signal having a predetermined frequency is detected and demodulated by the detection and rectification circuit 134. Subsequently, the time code is taken out via the waveform shaping circuit 135 and counted by the CPU 136.
  • the CPU 136 reads information such as the current year, accumulated date, day of the week, and time. The read information is reflected in the RTC 137, and accurate time information is displayed. Since the carrier wave is 40 kHz or 60 kHz, the crystal vibrator units 138 and 139 are preferably vibrators having the tuning fork type structure described above.
  • the frequency of the long standard radio wave is different overseas.
  • a standard radio wave of 77.5 KHz is used. Accordingly, when the radio timepiece 130 that can be used overseas is incorporated in a portable device, the piezoelectric vibrator 1 having a frequency different from that in Japan is required.
  • the radio-controlled timepiece 130 of the present embodiment itself includes the high-quality piezoelectric vibrator 1 in which the airtightness in the cavity C is reliably ensured and the yield is improved.
  • the continuity is stably ensured, and the reliability of operation can be improved to improve the quality.
  • it is possible to count time stably and with high accuracy over a long period of time.
  • the through holes 30 and 31 are formed in a conical shape having a tapered cross section, but may be a straight cylindrical shape instead of a tapered cross section.
  • the shape of the core part 7 was formed in the column shape was demonstrated, you may make it a prism. Even in this case, the same effects can be obtained.
  • the base substrate wafer 40 base substrate wafer 40
  • the cylindrical body 6 and the core member 7 are thermally expanded in the same manner. Therefore, due to the difference in thermal expansion coefficient, excessive pressure is applied to the base substrate wafer 40 and the cylinder 6 to generate cracks, etc., or between the cylinder 6 and the through holes 30 and 31, or the cylinder. There is no gap between 6 and the core member 7. Therefore, a higher quality through electrode can be formed, and as a result, the piezoelectric vibrator 1 can be further improved in quality.
  • the piezoelectric vibrating reed 4 with grooves in which the groove portions 18 are formed on both surfaces of the vibrating arm portions 10 and 11 has been described as an example of the piezoelectric vibrating reed 4.
  • the type without the groove 18 is described.
  • the piezoelectric vibrating piece may be used.
  • the tuning fork type piezoelectric vibrating piece 4 has been described as an example.
  • the tuning fork type is not limited to the tuning fork type.
  • it may be a thickness sliding vibration piece.
  • the base substrate 2 and the lid substrate 3 are anodically bonded via the bonding film 35.
  • the present invention is not limited to anodic bonding.
  • anodic bonding is preferable because both substrates 2 and 3 can be firmly bonded.
  • the piezoelectric vibrating reed 4 is bump-bonded, but is not limited to bump bonding.
  • the piezoelectric vibrating reed 4 may be joined with a conductive adhesive.
  • the piezoelectric vibrating reed 4 can be lifted from the upper surface of the base substrate 2, and a minimum vibration gap necessary for vibration can be secured naturally. Therefore, it is preferable to perform bump bonding.
  • the length of the core portion 7 is set to be 0.02 mm shorter than the thickness of the base substrate wafer 40.
  • the length can be freely set, and the squeegee can be set freely. What is necessary is just the structure which the squeegee 45 and the core part 7 do not contact when removing the excess glass paste 6a by 45.
  • FIG. Further, in the present embodiment, the case 9 in which the tip of the core part 7 before the polishing process is formed with a flat surface has been described. However, the tip may not be a flat surface, and the case 9 may be a through hole. It is only necessary that the length of the core member 7 is shorter than the thickness of the base substrate wafer 40 when arranged at 30 and 31.
  • the laminate material 70 is described as having a size that covers the entire upper surface 40a of the base substrate wafer.
  • the laminate material 70 covers the head 8 of the housing 9 with the laminate material 70.
  • the size of the laminate material 70 is not limited as long as it can be attached so that there is no gap between the head 8 and the upper surface 40 a of the base substrate wafer 40.
  • the method for manufacturing a piezoelectric vibrator according to the present invention is a method for manufacturing a surface mount type (SMD) piezoelectric vibrator in which a piezoelectric vibrating piece is sealed in a cavity formed between two bonded substrates. Applicable.
  • SMD surface mount type

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Abstract

本発明の圧電振動子の製造方法は、互いに接合されたベース基板とリッド基板との間に形成されたキャビティ内に圧電振動片が封止された圧電振動子の製造方法であって、板状の頭部と、該頭部の表面に直交する方向に沿って延在する芯材部と、を有する導電性の鋲体の前記芯材部を、前記ベース基板の貫通孔内に挿入し、前記ベース基板の第１面に前記鋲体の前記頭部を当接させる工程と、該頭部を覆うように弾性を有するラミネート材を前記ベース基板の第１面に貼付する工程と、前記ベース基板の第２面に、ペースト状のガラスフリットを塗布し、該ガラスフリットを前記貫通孔内に充填する工程と、前記ガラスフリットを焼成して硬化させる工程と、を有している。

Description

圧電振動子の製造方法、圧電振動子、発振器、電子機器および電波時計
　本発明は、接合された２枚の基板の間に形成されたキャビティ内に圧電振動片が封止された表面実装型（ＳＭＤ）の圧電振動子の製造方法、圧電振動子を有する発振器、電子機器およ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、表面実装型の圧電振動子が知られている。この種の圧電振動子としては、一般的に圧電振動片が形成された圧電基板をベース基板とリッド基板とで上下から挟み込むように接合した３層構造タイプのものが知られている。この場合、圧電振動子は、ベース基板とリッド基板との間に形成されたキャビティ（密閉室）内に収納されている。また、近年では、上述した３層構造タイプのものではなく、２層構造タイプのものも開発されている。
　このタイプの圧電振動子は、ベース基板とリッド基板とが直接接合されることで２層構造になっており、両基板の間に形成されたキャビティ内に圧電振動片が収納されている。この２層構造タイプの圧電振動子は、３層構造のものに比べて薄型化を図ることができるなどの点において優れており、好適に使用されている。このような２層構造タイプの圧電振動子の一つとして、ベース基板を貫通するように形成された導電部材を利用して、圧電振動片とベース基板に形成された外部電極とを導通させた圧電振動子が知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照)。
　この圧電振動子２００は、図２８、図２９に示すように、接合膜２０７を介して互いに陽極接合されたベース基板２０１およびリッド基板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の上面に導電性接着剤Ｅを介してマウントされている。
　ベース基板２０１およびリッド基板２０２は、例えばセラミックやガラスなどからなる絶縁基板である。両基板２０１、２０２のうちベース基板２０１には、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、スルーホール２０４を塞ぐように導電部材２０５が埋め込まれている。この導電部材２０５は、ベース基板２０１の下面に形成された外部電極２０６に電気的に接続されているとともに、キャビティＣ内に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。
特開２００１－２６７１９０号公報 特開２００７－３２８９４１号公報
　ところで、上述した２層構造タイプの圧電振動子において、導電部材２０５は、スルーホール２０４を塞いでキャビティＣ内の気密を維持するとともに、圧電振動片２０３と外部電極２０６とを導通させるという２つの大きな役割を担っている。特に、スルーホール２０４との密着が不十分であると、キャビティＣ内の気密が損なわれてしまう虞があり、また、導電性接着剤Ｅあるいは外部電極２０６との接触が不十分であると、圧電振動片２０３の作動不良を招いてしまう。したがって、このような不具合をなくすためにも、スルーホール２０４の内面に強固に密着した状態でスルーホール２０４を完全に塞ぎ、しかも、表面に凹みなどがない状態で導電部材２０５を形成する必要がある。
　しかしながら、特許文献１および特許文献２には、導電部材２０５を導電ペースト（ＡｇペーストやＡｕ－Ｓｎペーストなど）にて形成する点は記載されているものの、実際にどのように形成するかなどの具体的な製造方法については何ら記載されていない。
　一般的に導電ペーストを使用する場合には、焼成して硬化させる必要がある。つまり、スルーホール２０４内に導電ペーストを埋め込んだ後、焼成を行って硬化させる必要がある。ところが、焼成を行うと、導電ペーストに含まれる有機物が蒸発により消失してしまうため、通常、焼成後の体積が焼成前に比べて減少してしまう（例えば、導電ペーストとしてＡｇペーストを用いた場合には、体積が略２０％程度減少してしまう）。そのため、導電ペーストを利用して導電部材２０５を形成したとしても、表面に凹みが発生してしまったり、酷い場合には貫通孔が中心に開いてしまったりする虞がある。その結果、キャビティＣ内の気密が損なわれたり、圧電振動片２０３と外部電極２０６との導通性が損なわれたりする可能性があった。
　そのような問題を解消するために、スルーホール２０４に導電性の鋲体を挿入した状態で、ガラスペーストを充填し、焼成して一体化させる技術が提案されている。
　ところが、ガラスペーストを充填する際に、鋲体とベース基板２０１との接触面が十分に接触していない場合は、ガラスペーストが漏洩する問題がある。また、ガラスペーストをスルーホール２０４内に充填する際に、鋲体とベース基板２０１との接触面に負荷がかかり、ベース基板２０１に亀裂が発生する問題がある。したがって、圧電振動子を製造する際に、歩留まりが低下するという問題がある。
　そこで、本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、キャビティ内の気密を確実に維持するとともに、歩留まりを向上することができる圧電振動子の製造方法、圧電振動子を有する発振器、電子機器、電波時計を提供することを目的とする。
　本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明に係る圧電振動子の製造方法は、互いに接合されたベース基板とリッド基板との間に形成されたキャビティ内に圧電振動片が封止された圧電振動子の製造方法において、板状の頭部と、該頭部の表面に直交する方向に沿って延在する芯材部と、を有する導電性の鋲体の前記芯材部を、前記ベース基板の貫通孔内に挿入し、前記ベース基板の第１面に前記鋲体の前記頭部を当接させる工程と、該頭部を覆うように弾性を有するラミネート材を前記ベース基板の第１面に貼付する工程と、前記ベース基板の第２面に、ペースト状のガラスフリットを塗布し、該ガラスフリットを前記貫通孔内に充填する工程と、前記ガラスフリットを焼成して硬化させる工程と、を有していることを特徴としている。
　本発明に係る圧電振動子の製造方法においては、ベース基板に貫通電極を形成する際に、鋲体の頭部を覆うようにラミネート材をベース基板に貼付した状態でガラスフリットを貫通孔内に充填する。したがって、鋲体とベース基板とがラミネート材で保持されているため、ガラスフリットを充填する際に、鋲体がベース基板から脱落するのを防止することができる。また、ラミネート材によりベース基板と鋲体とを隙間なく保持することができるため、ガラスフリットが漏洩するのを防止することができる。さらに、ガラスフリットを充填する際に、ベース基板と鋲体との接触面にかかる負荷をラミネート材で軽減させることができるため、ベース基板に亀裂が生じるのを防止することができる。つまり、キャビティ内の気密を確実に維持しつつ、貫通電極を形成することができるとともに、ガラスフリットの漏洩およびベース基板の亀裂の発生を防止でき、歩留まりを向上することができる。
　または、本発明に係る圧電振動子の製造方法は、前記圧電振動子を、ベース基板用ウエハとリッド基板用ウエハとを利用して製造する圧電振動子の製造方法において、前記リッド基板用ウエハに、両ウエハが重ね合わされたときに前記キャビティを形成するキャビティ用の凹部を形成する凹部形成工程と、前記ベース基板用ウエハに、前記鋲体を用いて、該ベース基板用ウエハを貫通する貫通電極を形成する貫通電極形成工程と、前記ベース基板用ウエハの第１面に、前記貫通電極に対して電気的に接続された引き回し電極を形成する引き回し電極形成工程と、前記圧電振動片を、前記引き回し電極を介して前記ベース基板用ウエハの第１面に接合するマウント工程と、前記ベース基板用ウエハと前記リッド基板用ウエハとを重ね合わせて、前記凹部と両ウエハとで囲まれる前記キャビティ内に圧電振動片を収納する重ね合わせ工程と、前記ベース基板用ウエハと前記リッド基板用ウエハとを接合し、前記圧電振動片を前記キャビティ内に封止する接合工程と、前記ベース基板用ウエハの第２面に、前記貫通電極に電気的に接続された外部電極を形成する外部電極形成工程と、接合された前記両ウエハを切断して、複数の圧電振動子に小片化する切断工程と、を備え、前記貫通電極形成工程が、前記ベース基板用ウエハに貫通電極を配置させるための貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、前記ベース基板用ウエハの貫通孔に、前記鋲体の芯材部を配置する鋲体配置工程と、前記鋲体の頭部を覆うように弾性を有するラミネート材を前記ベース基板用ウエハの第１面に貼付するラミネート材貼付工程と、前記貫通孔と前記鋲体の芯材部との間隙に、ペースト状のガラスフリットを充填するガラスフリット充填工程と、前記ガラスフリットを所定の温度で焼成して、前記貫通孔と前記ガラスフリットと前記鋲体の芯材部とを一体的に固定させる焼成工程と、前記鋲体の頭部および該頭部が配置された前記ベース基板用ウエハの第１面を研削・研磨するとともに、前記ベース基板用ウエハの第２面を研磨して、前記芯材部が露出するようにする研削・研磨工程と、を有していることを特徴としている。
　本発明に係る圧電振動子の製造方法においては、まずリッド基板用ウエハに、キャビティ用の凹部を複数形成する凹部形成工程を行う。これら凹部は、後に両ウエハを重ね合わせた際に、キャビティとなる凹部である。また、上記工程と同時或いは前後のタイミングで、ベース基板用ウエハに、鋲体およびペースト状のガラスフリットを利用して、貫通電極を複数形成する貫通電極形成工程を行う。この際、後に両ウエハを重ね合わせたときに、リッド基板用ウエハに形成した凹部内に収まるように貫通電極を複数形成する。
　この貫通電極形成工程について、詳細に説明すると、まずベース基板用ウエハにこのウエハを貫通する貫通孔を複数形成する貫通孔形成工程を行う。続いて、この貫通孔に、鋲体の芯材部を配置する鋲体配置工程を行う。このとき、ベース基板用ウエハの第1面側に鋲体の頭部が位置するようにして鋲体を配置する。次に、鋲体の頭部を覆うように、弾性を有するラミネート材をベース基板用ウエハの第１面に貼付するラミネート材貼付工程を行う。さらに、貫通孔と鋲体の芯材部との間隙に、ペースト状のガラスフリットを隙間なく充填するガラスフリット充填工程を行う。このときスキージなどを用いて貫通孔にガラスフリットを充填するため、ベース基板用ウエハの第1面と鋲体の頭部との当接箇所などに力がかかるが、ラミネート材がクッション材の役割をするため、ベース基板用ウエハに亀裂が生じるのを防止することができる。また、ベース基板用ウエハの第1面と鋲体の頭部との間はラミネート材により隙間なく保持されているため、ガラスフリットが漏洩するのを防止することができる。続いて、充填したガラスフリットを所定の温度で焼成して硬化させる焼成工程を行う。これにより、貫通孔の内面にガラスフリットが強固に固着した状態となる。そして、鋲体の頭部およびベース基板用ウエハの第１面を研削・研磨するとともに、ベース基板用ウエハの第２面を研磨して、芯材部が露出するようにする研削・研磨工程を行う。
この研削・研磨工程を行うことで、貫通電極形成工程が終了する。なお、鋲体の芯材部により貫通電極の電気導通性が確保されている。
次に、ベース基板用ウエハの第１面に導電性材料をパターニングして、各貫通電極に対してそれぞれ電気的に接続された引き回し電極を複数形成する引き回し電極形成工程を行う。この際、後に両ウエハを重ね合わせたときに、リッド基板用ウエハに形成した凹部内に収まるように引き回し電極を形成する。
特に貫通電極は、上述したように、ベース基板用ウエハの第１面に対してほぼ面一な状態となっている。そのため、ベース基板用ウエハの第１面にパターニングされた引き回し電極は、間に隙間等を発生させることなく貫通電極に対して密着した状態で接する。これにより、引き回し電極と貫通電極との導通性を確実なものにすることができる。
次に、複数の圧電振動片を、それぞれ引き回し電極を介してベース基板用ウエハの第1面に接合するマウント工程を行う。これにより、接合された各圧電振動片は、引き回し電極を介して貫通電極に対して導通した状態となる。マウント終了後、ベース基板用ウエハとリッド基板用ウエハとを重ね合わせる重ね合わせ工程を行う。これにより、接合された複数の圧電振動片は、凹部と両ウエハとで囲まれるキャビティ内に収納された状態となる。
次に、重ね合わせた両ウエハを接合する接合工程を行う。これにより、両ウエハが強固に密着するので、圧電振動片をキャビティ内に封止することができる。この際、ベース基板用ウエハに形成された貫通孔は、貫通電極によって塞がれているので、キャビティ内の気密が貫通孔を通じて損なわれることがない。特に、貫通電極を構成するガラスフリットは、貫通孔の内面に強固に密着しているため、キャビティ内の気密を確実に維持することができる。
次に、ベース基板用ウエハの第２面に導電性材料をパターニングして、各貫通電極にそれぞれ電気的に接続された外部電極を複数形成する外部電極形成工程を行う。
この場合も引き回し電極の形成時と同様に、ベース基板用ウエハの第２面に対して貫通電極がほぼ面一な状態となっているため、パターニングされた外部電極は、間に隙間などを発生させることなく貫通電極に対して密着した状態で接する。これにより、外部電極と貫通電極との導通性を確実なものにすることができる。この工程により、外部電極を利用して、キャビティ内に封止された圧電振動片を作動させることができる。
最後に、接合されたベース基板用ウエハおよびリッド基板用ウエハを切断して、複数の圧電振動子に小片化する切断工程を行う。
その結果、互いに接合されたベース基板とリッド基板との間に形成されたキャビティ内に圧電振動片が封止された２層構造式表面実装型の圧電振動子を一度に複数製造することができる。
特に、ベース基板に対してほぼ面一な状態で貫通電極を形成できるので、この貫通電極を、引き回し電極および外部電極に対して確実に密着させることができる。その結果、圧電振動片と外部電極との安定した導通性を確保することができ、作動性能の信頼性を向上して、高品質化を図ることができる。また、キャビティ内の気密に関しても確実に維持することができるので、この点においても高品質化を図ることができる。加えて、鋲体およびガラスフリットを利用した簡単な方法で貫通電極を形成できるとともに、ラミネート材を貼着する工程を追加するだけで歩留まりを向上することができる。つまり、工程の簡素化を図ることができる。
また、本発明に係る圧電振動子の製造方法は、前記ラミネート材が、紙で形成されたテープ本体と、該テープ本体に塗布された熱可塑性粘着剤と、を備え、前記ガラスフリットを焼成して硬化させる工程の後に、前記ラミネート材を剥離する剥離工程を有していることを特徴としている。
本発明に係る圧電振動子の製造方法においては、ラミネート材に塗布した粘着剤を熱可塑性粘着剤としたため、ガラスフリットを焼成して硬化させると同時に熱可塑性粘着剤の粘着力が低下する。したがって、ガラスフリットの焼成工程の後にラミネート材の剥離を行うと、容易にベース基板の第１面および鋲体の頭部から剥離させることができ、生産効率を向上することができる。また、ラミネート材を確実に剥離させることができる。
また、本発明に係る圧電振動子の製造方法は、前記ラミネート材の厚さが、５０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴としている。
本発明に係る圧電振動子の製造方法においては、ラミネート材の厚さを適切な範囲に設定することで、ラミネート材に適度なクッション性が得られ、ガラスフリットを貫通孔に充填する際に、ベース基板に亀裂が生じるのを防止することができる。なお、ラミネート材が薄すぎると適度なクッション性が得られないため、ベース基板に亀裂が生じる虞がある。逆に、ラミネート材が厚すぎるとクッション性が大きくなりすぎるため、ベース基板と鋲体との当接箇所に力がかかり、ベース基板に亀裂が生じる虞がある。
また、本発明に係る発振器は、上述した製造方法により製造された圧電振動子が、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している。
さらに、本発明に係る電子機器は、上述した製造方法により製造された圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴としている。
そして、本発明に係る電波時計は、上述した製造方法により製造された圧電振動子が、フィルタ部に電気的に接続されていることを特徴としている。
本発明に係る発振器、電子機器および電波時計においては、キャビティ内の気密が確実に確保され、歩留まりが向上した高品質な圧電振動子を備えているため、同様に作動の信頼性を高めて高品質化を図ることができる。
本発明に係る圧電振動子の製造方法によれば、ベース基板に貫通電極を形成する際に、鋲体の頭部を覆うようにラミネート材をベース基板に貼付した状態でガラスフリットを貫通孔内に充填する。したがって、鋲体とベース基板とがラミネート材で保持されているため、ガラスフリットを充填する際に、鋲体がベース基板から脱落するのを防止することができる。また、ラミネート材によりベース基板と鋲体とを隙間なく保持することができるため、ガラスフリットが漏洩するのを防止することができる。さらに、ガラスフリットを充填する際に、ベース基板と鋲体との接触面にかかる負荷をラミネート材で軽減させることができるため、ベース基板に亀裂が生じるのを防止することができる。つまり、キャビティ内の気密を確実に維持しつつ、貫通電極を形成することができるとともに、ガラスフリットの漏洩およびベース基板の亀裂の発生を防止でき、歩留まりを向上することができる。
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。 本発明の実施形態における圧電振動子の断面図（図２のＡ－Ａ線に沿う断面図）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のＢ－Ｂ線に沿う断面図である。 図３に示す貫通電極を構成する筒体の斜視図である。 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９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、リッド基板の元となるリッド基板用ウエハに複数の凹部を形成した状態を示す図である。 図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、ベース基板の元となるベース基板用ウエハに複数のスルーホールを形成した状態を示す図である。 図１１に示す状態をベース基板用ウエハの断面から見た図である。 本発明の実施形態における鋲体の斜視図である。 図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図１２に示す状態の後、スルーホール内に鋲体を配置した状態を示す図である。 図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図１４に示す状態の後、ラミネート材を貼付した状態を示す図である。 図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図１５に示す状態の後、スルーホール内にガラスフリットを充填させた状態を示す図である。 図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図１６に示す状態の後、余分なガラスフリットを除去する過程を示す図である。 図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図１７に示す状態の後、ペーストを焼成して硬化させた状態を示す図である。 図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図１８に示す状態の後、ラミネート材を剥離する過程を示す図である。 図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図１９に示す状態の後、鋲体の頭部およびベース基板用ウエハの表面を研磨する過程を示す図である。 図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、貫通電極形成工程が完了した状態を示す図である。 図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、図２１に示す状態の後、ベース基板用ウエハの上面に接合膜およ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２２に示す状態のベース基板用ウエハの全体図である。 図９に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、圧電振動片をキャビティ内に収容した状態でベース基板用ウエハとリッド基板用ウエハとが陽極接合されたウエハ体の分解斜視図である。 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２８に示す圧電振動子の断面図である。
符号の説明
　１　圧電振動子
　２　ベース基板
　２ａ　上面（第１面）
　２ｂ　下面（第２面）
　３　リッド基板
　３ａ　キャビティ用の凹部
　４　圧電振動片
　６ａ　ガラスフリット
　７　芯材部
　８　頭部
　９　鋲体
　３０　スルーホール（貫通孔）
　３１　スルーホール（貫通孔）
　３５　接合膜
　３６　引き回し電極
　３７　引き回し電極
　３８　外部電極
　３９　外部電極
　４０　ベース基板用ウエハ
　４０ａ　上面（第１面）
　４０ｂ　下面（第２面）
　５０　リッド基板用ウエハ
　７０　ラミネート材
　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
　次に、本発明に係る実施形態を、図１～図２７を参照して説明する。
　図１～図４に示すように、本実施形態の圧電振動子１は、ベース基板２とリッド基板３とで２層に積層された箱状に形成されており、内部のキャビティＣ内に圧電振動片４が収納された表面実装型の圧電振動子である。なお、図４においては、図面を見易くするために後述する圧電振動片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。
　図５～図７に示すように、圧電振動片４は、水晶、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウムなどの圧電材料から形成された音叉型の振動片であり、所定の電圧が印加されたときに振動するものである。
　この圧電振動片４は、平行に配置された一対の振動腕部１０，１１と、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の外表面上に形成されて一対の振動腕部１０，１１を振動させる第１の励振電極１３と第２の励振電極１４とからなる励振電極１５と、第１の励振電極１３及び第２の励振電極１４に電気的に接続されたマウント電極１６，１７とを有している。
　また、本実施形態の圧電振動片４は、一対の振動腕部１０，１１の両主面上に、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形成されている。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いる。そして圧電振動片４は、このマウント電極１６，１７を介して電圧が印加されるようになっている。
　なお、上述した励振電極１５、マウント電極１６，１７及び引き出し電極１９，２０は、例えば、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）やチタン（Ｔｉ）などの導電性膜の被膜により形成されたものである。
　また、一対の振動腕部１０，１１の先端には、自身の振動状態を所定の周波数の範囲内で振動するように調整（周波数調整）を行うための重り金属膜２１が被膜されている。なお、この重り金属膜２１は、周波数を粗く調整する際に使用される粗調膜２１ａと、微小に調整する際に使用される微調膜２１ｂとに分かれている。これら粗調膜２１ａ及び微調膜２１ｂを利用して周波数調整を行うことで、一対の振動腕部１０，１１の周波数をデバイスの公称周波数の範囲内に収めることができる。
　このように構成された圧電振動片４は、図３、図４に示すように、金などのバンプＢを利用して、ベース基板２の上面２ａにバンプ接合されている。より具体的には、ベース基板２の上面２ａにパターニングされた後述する引き回し電極３６，３７上に形成された２つのバンプＢ上に、一対のマウント電極１６，１７がそれぞれ接触した状態でバンプ接合されている。これにより、圧電振動片４は、ベース基板２の上面２ａから浮いた状態で支持されるとともに、マウント電極１６，１７と引き回し電極３６，３７とがそれぞれ電気的に接続された状態となっている。
　上記リッド基板３は、ガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる透明の絶縁基板であり、図１、図３及び図４に示すように、略板状に形成されている。そして、ベース基板２が接合される接合面側には、圧電振動片４が収まる矩形状の凹部３ａが形成されている。
　この凹部３ａは、両基板２，３が重ね合わされたときに、圧電振動片４を収容するキャビティＣとなるキャビティ用の凹部である。そして、リッド基板３は、この凹部３ａをベース基板２側に対向させた状態で該ベース基板２に対して陽極接合されている。
　上記ベース基板２は、リッド基板３と同様にガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる透明な絶縁基板であり、図１～図４に示すように、リッド基板３に対して重ね合わせ可能な大きさで略板状に形成されている。
　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。この際、一対のスルーホール３０，３１は、キャビティＣ内に収まるように形成されている。より詳しく説明すると、本実施形態のスルーホール３０，３１は、マウントされた圧電振動片４の基部１２側に対応した位置に一方のスルーホール３０が形成され、振動腕部１０，１１の先端側に対応した位置に他方のスルーホール３１が形成されている。また、本実施形態では、ベース基板２の下面２ｂから上面２ａに向かって漸次径が縮径した断面テーパ状のスルーホールを例に挙げて説明するが、この場合に限られず、ベース基板２を真っ直ぐに貫通するスルーホールでも構わない。いずれにしても、ベース基板２を貫通していればよい。
　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。これら貫通電極３２，３３は、図３に示すように、焼成によってスルーホール３０，３１に対して一体的に固定された筒体６及び芯材部７によって形成されたものであり、スルーホール３０，３１を完全に塞いでキャビティＣ内の気密を維持しているとともに、後述する外部電極３８，３９と引き回し電極３６，３７とを導通させる役割を担っている。
　図８に示すように、上記筒体６は、ペースト状のガラスフリット６ａが焼成されたものである。なお、図８はスルーホール内で焼成された筒体６のみを抜き出して図示したものである。筒体６は、両端が平坦で且つベース基板２と略同じ厚みの円筒状に形成されている。そして、筒体６の中心には、芯材部７が筒体６を貫通するように配されている。また、本実施形態ではスルーホール３０，３１の形状に合わせて、筒体６の外形が円錐状（断面テーパ状）となるように形成されている。そして、この筒体６は、図３に示すように、スルーホール３０，３１内に埋め込まれた状態で焼成されており、該スルーホール３０，３１に対して強固に固着されている。
　上記芯材部７は、金属材料により円柱状に形成された導電性の芯材であり、筒体６と同様に両端が平坦で且つベース基板２の厚みと略同じ厚さとなるように形成されている。なお、図３に示すように、貫通電極３２，３３が完成品として形成された場合には、上述したように芯材部７は、ベース基板２の厚みと略同じ厚さとなるように形成されているが、製造過程では、芯材部７の長さは、例えば製造過程の当初のベース基板２の厚さよりも０．０２ｍｍだけ短い長さのものを採用している。そして、この芯材部７は、筒体６の中心孔６ｃに位置しており、筒体６の焼成によって該筒体６に対して強固に固着されている。
　なお、貫通電極３２，３３は、導電性の芯材部７を通して電気導通性が確保されている。
　ベース基板２の上面２ａ側（リッド基板３が接合される接合面側）には、図１～図４に示すように、例えばアルミニウムなどの導電性材料により、陽極接合用の接合膜３５と、一対の引き回し電極３６，３７とがパターニングされている。このうち接合膜３５は、リッド基板３に形成された凹部３ａの周囲を囲むようにベース基板２の周縁に沿って形成されている。
　また、一対の引き回し電極３６，３７は、一対の貫通電極３２，３３のうち、一方の貫通電極３２と圧電振動片４の一方のマウント電極１６とを電気的に接続するとともに、他方の貫通電極３３と圧電振動片４の他方のマウント電極１７とを電気的に接続するようにパターニングされている。
　より詳しく説明すると、一方の引き回し電極３６は、圧電振動片４の基部１２の真下に位置するように一方の貫通電極３２の真上に形成されている。また、他方の引き回し電極３７は、一方の引き回し電極３６に隣接した位置から、振動腕部１０，１１に沿って該振動腕部１０，１１の先端側に引き回しされた後、他方の貫通電極３３の真上に位置するように形成されている。
　そして、これら一対の引き回し電極３６，３７上にそれぞれバンプＢが形成されており、該バンプＢを利用して圧電振動片４がマウントされている。これにより、圧電振動片４の一方のマウント電極１６が、一方の引き回し電極３６を介して一方の貫通電極３２に導通し、他方のマウント電極１７が、他方の引き回し電極３７を介して他方の貫通電極３３に導通するようになっている。
　また、ベース基板２の下面２ｂには、図１、図３及び図４に示すように、一対の貫通電極３２，３３に対してそれぞれ電気的に接続される外部電極３８，３９が形成されている。つまり、一方の外部電極３８は、一方の貫通電極３２及び一方の引き回し電極３６を介して圧電振動片４の第１の励振電極１３に電気的に接続されている。また、他方の外部電極３９は、他方の貫通電極３３及び他方の引き回し電極３７を介して、圧電振動片４の第２の励振電極１４に電気的に接続されている。
　このように構成された圧電振動子１を作動させる場合には、ベース基板２に形成された外部電極３８，３９に対して、所定の駆動電圧を印加する。これにより、圧電振動片４の第１の励振電極１３及び第２の励振電極１４からなる励振電極１５に電流を流すことができ、一対の振動腕部１０，１１を接近・離間させる方向に所定の周波数で振動させることができる。そして、この一対の振動腕部１０，１１の振動を利用して、時刻源、制御信号のタイミング源やリファレンス信号源などとして利用することができる。
　次に、上述した圧電振動子１を、図９に示すフローチャートを参照しながら、ベース基板用ウエハ４０とリッド基板用ウエハ５０とを利用して一度に複数製造する製造方法について以下に説明する。
　初めに、圧電振動片作製工程を行って図５～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、その後ポリッシュなど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圧電振動片４の外形形状でパターニングするとともに、金属膜の成膜及びパターニングを行って、励振電極１５、引き出し電極１９，２０、マウント電極１６，１７、重り金属膜２１を形成する。これにより、複数の圧電振動片４を作製することができる。
　また、圧電振動片４を作製した後、共振周波数の粗調を行っておく。これは、重り金属膜２１の粗調膜２１ａにレーザ光を照射して一部を蒸発させ、重量を変化させることで行う。なお、共振周波数をより高精度に調整する微調に関しては、マウント後に行う。これについては、後に説明する。
　次に、後にリッド基板３となるリッド基板用ウエハ５０を、陽極接合を行う直前の状態まで作製する第１のウエハ作製工程を行う（Ｓ２０）。まず、ソーダ石灰ガラスを所定の厚さまで研磨加工して洗浄した後に、図１０に示すように、エッチングなどにより最表面の加工変質層を除去した円板状のリッド基板用ウエハ５０を形成する（Ｓ２１）。次いで、リッド基板用ウエハ５０の接合面に、プレス加工やエッチング加工などの方法により行列方向にキャビティ用の凹部３ａを複数形成する凹部形成工程を行う（Ｓ２２）。この時点で、第１のウエハ作製工程が終了する。
　次に、上記工程と同時或いは前後のタイミングで、後にベース基板２となるベース基板用ウエハ４０を、陽極接合を行う直前の状態まで作製する第２のウエハ作製工程を行う（Ｓ３０）。まず、ソーダ石灰ガラスを所定の厚さまで研磨加工して洗浄した後に、エッチングなどにより最表面の加工変質層を除去した円板状のベース基板用ウエハ４０を形成する（Ｓ３１）。次いで、ベース基板用ウエハ４０に一対の貫通電極３２，３３を複数形成する貫通電極形成工程を行う（Ｓ３０Ａ）。ここで、この貫通電極形成工程３０Ａについて、詳細に説明する。
　まず、図１１に示すように、ベース基板用ウエハ４０を貫通する一対のスルーホール３０，３１を複数形成する貫通孔形成工程（Ｓ３２）を行う。なお、図１１に示す点線Ｍは、後に行う切断工程で切断する切断線を図示している。この工程を行う際、ベース基板用ウエハ４０の下面４０ｂ側から、例えばサンドブラスト法で行う。これにより、図１２に示すように、ベース基板用ウエハ４０の下面４０ｂから上面４０ａに向かって漸次径が縮径する断面テーパ状のスルーホール３０，３１を形成することができる。また、後に両ウエハ４０、５０を重ね合わせたときに、リッド基板用ウエハ５０に形成された凹部３ａ内に収まるように一対のスルーホール３０，３１を複数形成する。しかも、一方のスルーホール３０が圧電振動片４の基部１２側に位置し、他方のスルーホール３１が振動腕部１０，１１の先端側に位置するように形成する。
　続いて、これら複数のスルーホール３０，３１内に、鋲体９の芯材部７を配置する鋲体配置工程（Ｓ３３）を行う。この際、鋲体９として、図１３に示すように、平板状の頭部８と、該頭部８上から該頭部８の表面に略直交する方向に沿ってベース基板用ウエハ４０の厚さよりも０．０２ｍｍだけ短い長さで形成されるとともに、先端が平坦に形成された芯材部７と、を有する導電性の鋲体９を用いる。さらに、図１４に示すように、この鋲体９の頭部８がベース基板用ウエハ４０の上面４０ａに接触するまで、芯材部７を挿入する。ここで、芯材部７の軸方向とスルーホール３０，３１の軸方向とを略一致するように鋲体９を配置する必要がある。しかしながら、頭部８上に芯材部７が形成された鋲体９を利用するため、頭部８をベース基板用ウエハ４０の上面４０ａに接触させるまで押し込むだけの簡単な作業で、芯材部７の軸方向とスルーホール３０，３１の軸方向とを略一致させることができる。したがって、セット工程時における作業性を向上することができる。なお、頭部８を平板状に形成することで、後に行う焼成工程までの間に、ベース基板用ウエハ４０を机上などの平面上に載置したとしても、がたつきなどが生じることがなく安定する。この点においても、作業性の向上を図ることができる。
　次に、図１５に示すように、ベース基板用ウエハ４０の上面４０ａに、鋲体９の頭部８を覆うようにラミネート材７０を貼付するラミネート材貼付工程（Ｓ３４）を行う。ラミネート材７０はベース基板用ウエハ４０の上面４０ａの略全面に亘って貼付する。ここで使用するラミネート材７０は、例えば、紙製のテープ本体にアクリル系などの熱可塑性粘着剤が塗布されたものであり、厚さが５０μｍ以上２００μｍ以下のものである。このラミネート材７０により、ベース基板用ウエハ４０の上面４０ａと鋲体９の頭部８との間を隙間無く保持することができる。つまり、頭部８をベース基板用ウエハ４０の上面４０ａに当接させることで、ペースト状のガラスフリット６ａを確実にスルーホール３０，３１内に充填させることができる。
　次に、図１６に示すように、ベース基板用ウエハ４０の上面４０ａにラミネート材７０を貼付した状態で、スルーホール３０，３１内にガラス材料からなるペースト状のガラスフリット６ａを充填するガラスフリット充填工程を行う（Ｓ３５）。なお、ガラスフリット６ａをスルーホール３０，３１内に充填する際には、スルーホール３０，３１におけるベース基板用ウエハ４０の下面４０ｂ側からガラスフリット６ａを充填する。このとき、スルーホール３０，３１内に確実にガラスフリット６ａが充填されるように、ガラスフリット６ａを多めに塗布する。したがって、ベース基板用ウエハ４０の下面４０ｂにもガラスフリット６ａが塗布されている。この状態でガラスフリット６ａを焼成すると、後の研磨工程に要する時間が多くなるため、焼成前に余分なガラスフリット６ａを除去するガラスフリット除去工程を行う（Ｓ３６）。
図１７に示すように、このガラスフリット除去工程では、例えば樹脂製のスキージ４５を用い、スキージ４５の先端４５ａをベース基板用ウエハ４０の表面に当接して、該表面に沿って移動させることによりスルーホール３０，３１からはみ出ているガラスフリット６ａを除去する。このようにすることで、図１８に示すように、簡易な作業で確実に余分なガラスフリット６ａを除去することができる。そして、本実施形態では鋲体９の芯材部７の長さをベース基板用ウエハ４０の厚さよりも０．０２ｍｍ短くしたため、スキージ４５がスルーホール３０，３１の上部を通過する際に、スキージ４５の先端４５ａと芯材部７の先端とが接触することがなくなり、芯材部７が傾いてしまうことを抑制することができる。
　続いて、スルーホール３０，３１に充填したガラスフリット６ａを所定の温度で焼成する焼成工程（Ｓ３７）を行う。これにより、スルーホール３０，３１と、該スルーホール３０，３１内に埋め込まれたガラスフリット６ａと、ガラスフリット６ａ内に配置された鋲体９と、が互いに固着し合う。この焼成を行う際に、頭部８ごと焼成するため、芯材部７の軸方向とスルーホール３０，３１の軸方向とを略一致させた状態にしたまま、両者を一体的に固定することができる。ガラスフリット６ａが焼成されると筒体６として固化する。また同時に、ラミネート材７０を貼付した状態で焼成を行うため、ラミネート材７０に塗布されている熱可塑性粘着剤の粘着力が低下する。
　続いて、図１９に示すように、ベース基板ウエハ４０の上面４０ａからラミネート材７０を剥離するラミネート材剥離工程（Ｓ３８）を行う。上記のように、Ｓ３７の焼成工程においてラミネート材７０に塗布された熱可塑性粘着剤の粘着力は低下しているため、容易にラミネート材７０を剥離することができる。
続いて、図２０に示すように、鋲体９の頭部８を研磨して除去する研磨工程を行う（Ｓ３９）。これにより、筒体６及び芯材部７を位置決めさせる役割を果たしていた頭部８を除去することができ、芯材部７のみを筒体６の内部に取り残すことができる。
　また、同時にベース基板用ウエハ４０の下面４０ｂを研磨して平坦面になるようにする。そして、芯材部７の先端が露出するまで研磨する。その結果、図２１に示すように、筒体６と芯材部７とが一体的に固定された一対の貫通電極３２，３３を複数得ることができる。
　上述したように、ベース基板用ウエハ４０の表面（上面４０ａおよび下面４０ｂ）と、筒体６および芯材部７の両端とは、略面一な状態となる。つまり、ベース基板用ウエハ４０の表面と貫通電極３２，３３の表面とを、略面一な状態とすることができる。なお、研磨工程を行った時点で、貫通電極形成工程Ｓ３０Ａが終了する。
　次に、ベース基板用ウエハ４０の上面４０ａに導電性材料をパターニングして、図２２、図２３に示すように、接合膜３５を形成する接合膜形成工程を行う（Ｓ４０）とともに、各一対の貫通電極３２，３３にそれぞれ電気的に接続された引き回し電極３６，３７を複数形成する引き回し電極形成工程を行う（Ｓ４１）。なお、図２２、図２３に示す点線Ｍは、後に行う切断工程で切断する切断線を図示している。
　特に、貫通電極３２，３３は、上述したようにベース基板用ウエハ４０の上面４０ａに対して略面一な状態となっている。そのため、ベース基板用ウエハ４０の上面にパターニングされた引き回し電極３６，３７は、間に隙間などを発生させることなく貫通電極３２，３３に対して密着した状態で接する。これにより、一方の引き回し電極３６と一方の貫通電極３２との導通性、並びに、他方の引き回し電極３７と他方の貫通電極３３との導通性を確実なものにすることができる。この時点で第２のウエハ作製工程が終了する。
　ところで、図９では、接合膜形成工程（Ｓ４０）の後に、引き回し電極形成工程（Ｓ４１）を行う工程順序としているが、これとは逆に、引き回し電極形成工程（Ｓ４１）の後に、接合膜形成工程（Ｓ４０）を行っても構わないし、両工程を同時に行っても構わない。いずれの工程順序であっても、同一の作用効果を奏することができる。よって、必要に応じて適宜、工程順序を変更して構わない。
　次に、作製した複数の圧電振動片４を、それぞれ引き回し電極３６，３７を介してベース基板用ウエハ４０の上面４０ａに接合するマウント工程を行う（Ｓ５０）。まず、一対の引き回し電極３６，３７上にそれぞれ金などのバンプＢを形成する。そして、圧電振動片４の基部１２をバンプＢ上に載置した後、バンプＢを所定温度に加熱しながら圧電振動片４をバンプＢに押し付ける。これにより、圧電振動片４は、バンプＢに機械的に支持されるとともに、マウント電極１６，１７と引き回し電極３６，３７とが電気的に接続された状態となる。よって、この時点で圧電振動片４の一対の励振電極１５は、一対の貫通電極３２，３３に対してそれぞれ導通した状態となる。
　特に、圧電振動片４は、バンプ接合されるため、ベース基板用ウエハ４０の上面４０ａから浮いた状態で支持される。
　圧電振動片４のマウントが終了した後、ベース基板用ウエハ４０に対してリッド基板用ウエハ５０を重ね合わせる重ね合わせ工程を行う（Ｓ６０）。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、マウントされた圧電振動片４が、ベース基板用ウエハ４０に形成された凹部３ａと両ウエハ４０、５０とで囲まれるキャビティＣ内に収容された状態となる。
　重ね合わせ工程後、重ね合わせた２枚のウエハ４０、５０を図示しない陽極接合装置に入れ、所定の温度雰囲気で所定の電圧を印加して陽極接合する接合工程を行う（Ｓ７０）。具体的には、接合膜３５とリッド基板用ウエハ５０との間に所定の電圧を印加する。すると、接合膜３５とリッド基板用ウエハ５０との界面に電気化学的な反応が生じ、両者がそれぞれ強固に密着して陽極接合される。これにより、圧電振動片４をキャビティＣ内に封止することができ、ベース基板用ウエハ４０とリッド基板用ウエハ５０とが接合した図２４に示すウエハ体６０を得ることができる。なお、図２４においては、図面を見易くするために、ウエハ体６０を分解した状態を図示しており、ベース基板用ウエハ４０から接合膜３５の図示を省略している。なお、図２４に示す点線Ｍは、後に行う切断工程で切断する切断線を図示している。
　ところで、陽極接合を行う際、ベース基板用ウエハ４０に形成されたスルーホール３０，３１は、貫通電極３２，３３によって完全に塞がれているため、キャビティＣ内の気密がスルーホール３０，３１を通じて損なわれることがない。特に、焼成によって筒体６と芯材部７とが一定的に固定されているとともに、これらがスルーホール３０，３１に対して強固に固着されているため、キャビティＣ内の気密を確実に維持することができる。
　そして、上述した陽極接合が終了した後、ベース基板用ウエハ４０の下面４０ｂ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（Ｓ８０）。この工程により、外部電極３８，３９を利用してキャビティＣ内に封止された圧電振動片４を作動させることができる。
　特に、この工程を行う場合も引き回し電極３６，３７の形成時と同様に、ベース基板用ウエハ４０の下面４０ｂに対して貫通電極３２，３３が略面一な状態となっているため、パターニングされた外部電極３８，３９は、間に隙間などを発生させることなく貫通電極３２，３３に対して密着した状態で接する。これにより、外部電極３８，３９と貫通電極３２，３３との導通性を確実なものにすることができる。
　次に、ウエハ体６０の状態で、キャビティＣ内に封止された個々の圧電振動子１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（Ｓ９０）。具体的に説明すると、ベース基板用ウエハ４０の下面４０ｂに形成された一対の外部電極３８，３９に電圧を印加して圧電振動片４を振動させる。そして、周波数を計測しながらリッド基板用ウエハ５０を通して外部からレーザ光を照射し、重り金属膜２１の微調膜２１ｂを蒸発させる。これにより、一対の振動腕部１０，１１の先端側の重量が変化するため、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２４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（Ｓ１００）。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Ｃ内に圧電振動片４が封止された、図１に示す２層構造式表面実装型の圧電振動子１を一度に複数製造することができる。
　なお、切断工程（Ｓ１００）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（Ｓ９０）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（Ｓ９０）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ため、複数の圧電振動子１をより効率良く微調することができる。よって、スループットの向上化を図ることができるため好ましい。
　その後、内部の電気特性検査を行う（Ｓ１１０）。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、最後に圧電振動子１の外観検査を行って、寸法や品質など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。
　本実施形態によれば、ベース基板用ウエハ４０（ベース基板２）に貫通電極３２，３３を形成する際に、鋲体９の頭部８を覆うようにラミネート材７０をベース基板用ウエハ４０に貼付した状態でガラスフリット６ａをスルーホール３０，３１内に充填したため、鋲体９とベース基板用ウエハ４０とがラミネート材７０で保持され、ガラスフリット６ａを充填する際に、鋲体９がベース基板用ウエハ４０から脱落するのを防止することができる。また、ラミネート材７０によりベース基板用ウエハ４０と鋲体９とを隙間なく保持することができるため、ガラスフリット６ａが漏洩するのを防止することができる。さらに、ガラスフリット６ａを充填する際に、ベース基板用ウエハ４０と鋲体９との接触面にかかる負荷をラミネート材７０で吸収して軽減させることができるため、ベース基板用ウエハ４０に亀裂が生じるのを防止することができる。つまり、キャビティＣ内の気密を確実に維持しつつ、貫通電極３２，３３を形成することができるとともに、ガラスフリット６ａの漏洩およびベース基板用ウエハ４０の亀裂の発生を防止でき、歩留まりを向上することができる。
また、ラミネート材７０が、紙で形成されたテープ本体と、該テープ本体に塗布された熱可塑性粘着剤と、を備え、ガラスフリット６ａを焼成して硬化させた工程の後に、ラミネート材７０を剥離するようにしたため、ガラスフリット６ａを焼成して硬化させると同時に熱可塑性粘着剤の粘着力を低下させることができる。したがって、ガラスフリット６ａの焼成工程の後にラミネート材７０の剥離を行うと、容易にベース基板用ウエハ４０の上面４０ａおよび鋲体９の頭部８から剥離させることができ、生産効率を向上することができる。また、ラミネート材７０を確実に剥離させることができる。
また、ラミネート材７０の厚さを５０μｍ以上２００μｍ以下としたため、ラミネート材７０に適度なクッション性が得られ、ガラスフリット６ａをスルーホール３０，３１に充填する際に、ベース基板用ウエハ４０に亀裂が生じるのを防止することができる。なお、ラミネート材７０が薄すぎると適度なクッション性が得られないため、ベース基板用ウエハ４０に亀裂が生じる虞がある。逆に、ラミネート材７０が厚すぎるとクッション性が大きくなりすぎるため、ベース基板用ウエハ４０と鋲体９との当接箇所に負荷がかかり、ベース基板用ウエハ４０に亀裂が生じる虞がある。
（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２５を参照しながら説明する。
　本実施形態の発振器１００は、図２５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。
　上述したように、本実施形態の発振器１００によれば、キャビティＣ内の気密が確実に確保され、歩留まりが向上した高品質な圧電振動子１を備えているため、発振器１００自体も同様に導通性が安定して確保され、作動の信頼性を高めて高品質化を図ることができる。さらにこれに加え、長期にわたって安定した高精度な周波数信号を得ることができる。
（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２６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２６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など、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などとを備えている。
　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などが表示される。
　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、音声データなどの各種データを、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、これら番号キーなどを押下することにより、通話先の電話番号などが入力される。
　電圧検出部１１６は、電源部１１１によって制御部１１２など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よい。
　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。
　上述したように、本実施形態の携帯情報機器１１０によれば、キャビティＣ内の気密が確実に確保され、歩留まりが向上した高品質な圧電振動子１を備えているため、携帯情報機器自体も同様に導通性が安定して確保され、作動の信頼性を高めて高品質化を図ることができる。さらにこれに加え、長期にわたって安定した高精度な時計情報を表示することができる。
（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２７を参照して説明する。
　本実施形態の電波時計１３０は、図２７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。
　上述したように、本実施形態の電波時計１３０によれば、キャビティＣ内の気密が確実に確保され、歩留まりが向上した高品質な圧電振動子１を備えているため、電波時計自体も同様に導通性が安定して確保され、作動の信頼性を高めて高品質化を図ることができる。さらにこれに加え、長期にわたって安定して高精度に時刻をカウントすることができる。
　なお、本発明は上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、スルーホール３０，３１の形状を断面テーパ状の円錐形状に形成したが、断面テーパ状ではなくストレート形状の円柱形状にしてもよい。
　また、芯材部７の形状を円柱状で形成した場合の説明をしたが、角柱にしてもよい。この場合であっても、やはり同様の作用効果を奏することができる。
　また、上記実施形態において、芯材部７として、熱膨張係数がベース基板２（ベース基板用ウエハ４０）及び筒体６と略等しいものを用いることが好ましい。
　この場合には、焼成を行う際に、ベース基板用ウエハ４０、筒体６及び芯材部７の３つが、それぞれ同じように熱膨張する。従って、熱膨張係数の違いによって、ベース基板用ウエハ４０や筒体６に過度に圧力を作用させてクラックなどを発生させたり、筒体６とスルーホール３０，３１との間、或いは、筒体６と芯材部７との間に隙間が開いてしまったりすることがない。そのため、より高品質な貫通電極を形成することができ、その結果、圧電振動子１のさらなる高品質化を図ることができる。
　また、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、音叉型の圧電振動片４を例に挙げて説明したが、音叉型に限られるものではない。例えば、厚み滑り振動片としても構わない。
　また、上記実施形態では、ベース基板２とリッド基板３とを接合膜３５を介して陽極接合したが、陽極接合に限定されるものではない。但し、陽極接合することで、両基板２、３を強固に接合できるため好ましい。
　また、上記実施形態では、圧電振動片４をバンプ接合したが、バンプ接合に限定されるものではない。例えば、導電性接着剤により圧電振動片４を接合しても構わない。但し、バンプ接合することで、圧電振動片４をベース基板２の上面から浮かすことができ、振動に必要な最低限の振動ギャップを自然と確保することができる。よって、バンプ接合することが好ましい。
　また、上記実施形態では、芯材部７の長さをベース基板用ウエハ４０の厚さより０．０２ｍｍ短い長さで設定した場合の説明をしたが、長さは自在に設定可能であり、スキージ４５で余分なガラスペースト６ａを除去する際にスキージ４５と芯材部７とが接触しない構成であればよい。
　さらに、本実施形態では研磨工程前の芯材部７の先端が平坦面で形成された鋲体９を用いて説明をしたが、先端は平坦面でなくてもよく、鋲体９をスルーホール３０，３１に配置したときに芯材部７の長さがベース基板用ウエハ４０の厚さよりも短ければよい。
　そして、上記実施形態では、ラミネート材７０をベース基板用ウエハの上面４０ａを全て覆うような大きさのものを採用した場合で説明したが、ラミネート材７０で鋲体９の頭部８を覆うとともに、該頭部８とベース基板用ウエハ４０の上面４０ａとの間に隙間ができないように貼付することができればラミネート材７０の大きさは拘らない。
本発明に係る圧電振動子の製造方法は、接合された２枚の基板の間に形成されたキャビティ内に圧電振動片が封止された表面実装型（ＳＭＤ）の圧電振動子の製造方法に適用できる。
 
 

Claims (7)

  1. 　互いに接合されたベース基板とリッド基板との間に形成されたキャビティ内に圧電振動片が封止された圧電振動子の製造方法において、
    　板状の頭部と、該頭部の表面に直交する方向に沿って延在する芯材部と、を有する導電性の鋲体の前記芯材部を、前記ベース基板の貫通孔内に挿入し、前記ベース基板の第１面に前記鋲体の前記頭部を当接させる工程と、
    　該頭部を覆うように弾性を有するラミネート材を前記ベース基板の第１面に貼付する工程と、
    　前記ベース基板の第２面に、ペースト状のガラスフリットを塗布し、該ガラスフリットを前記貫通孔内に充填する工程と、
    　前記ガラスフリットを焼成して硬化させる工程と、を有していることを特徴とする圧電振動子の製造方法。
  2. 　請求項１に記載の圧電振動子の製造方法において、
    　前記圧電振動子を、ベース基板用ウエハとリッド基板用ウエハとを利用して製造する圧電振動子の製造方法において、
    　前記リッド基板用ウエハに、両ウエハが重ね合わされたときに前記キャビティを形成するキャビティ用の凹部を形成する凹部形成工程と、
    　前記ベース基板用ウエハに、前記鋲体を用いて、該ベース基板用ウエハを貫通する貫通電極を形成する貫通電極形成工程と、
    　前記ベース基板用ウエハの第１面に、前記貫通電極に対して電気的に接続された引き回し電極を形成する引き回し電極形成工程と、
    　前記圧電振動片を、前記引き回し電極を介して前記ベース基板用ウエハの第１面に接合するマウント工程と、
    　前記ベース基板用ウエハと前記リッド基板用ウエハとを重ね合わせて、前記凹部と両ウエハとで囲まれる前記キャビティ内に圧電振動片を収納する重ね合わせ工程と、
    　前記ベース基板用ウエハと前記リッド基板用ウエハとを接合し、前記圧電振動片を前記キャビティ内に封止する接合工程と、
    　前記ベース基板用ウエハの第２面に、前記貫通電極に電気的に接続された外部電極を形成する外部電極形成工程と、
    　接合された前記両ウエハを切断して、複数の圧電振動子に小片化する切断工程と、を備え、
    　前記貫通電極形成工程が、
    　　前記ベース基板用ウエハに貫通電極を配置させるための貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
    　　前記ベース基板用ウエハの貫通孔に、前記鋲体の芯材部を配置する鋲体配置工程と、
    　　前記鋲体の頭部を覆うように弾性を有するラミネート材を前記ベース基板用ウエハの第１面に貼付するラミネート材貼付工程と、
    　　前記貫通孔と前記鋲体の芯材部との間隙に、ペースト状のガラスフリットを充填するガラスフリット充填工程と、
    　　前記ガラスフリットを所定の温度で焼成して、前記貫通孔と前記ガラスフリットと前記鋲体の芯材部とを一体的に固定させる焼成工程と、
    　　前記鋲体の頭部および該頭部が配置された前記ベース基板用ウエハの第１面を研削・研磨するとともに、前記ベース基板用ウエハの第２面を研磨して、前記芯材部が露出するようにする研削・研磨工程と、を有していることを特徴とする圧電振動子の製造方法。
  3. 　請求項１または２に記載の圧電振動子の製造方法において、
    　前記ラミネート材が、紙で形成されたテープ本体と、該テープ本体に塗布された熱可塑性粘着剤と、を備え、
    　前記ガラスフリットを焼成して硬化させる工程の後に、前記ラミネート材を剥離する剥離工程を有していることを特徴とする圧電振動子の製造方法。
  4. 　請求項１～３のいずれかに記載の圧電振動子の製造方法において、
    　前記ラミネート材の厚さが、５０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする圧電振動子の製造方法。
  5. 　請求項１～４のいずれかに記載の製造方法で製造された圧電振動子が、発振子として集積回路に電気的に接続されていることを特徴とする発振器。
  6. 　請求項１～４のいずれかに記載の製造方法で製造された圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴とする電子機器。
  7. 　請求項１～４のいずれかに記載の製造方法で製造された圧電振動子が、フィルタ部に電気的に接続されていることを特徴とする電波時計。
     
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