JP5791322B2 - パッケージの製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、キャビティ内に電子部品を封止可能なパッケージの製造方法に関する。

近年、互いが積層状態で陽極接合されることによって両者間にキャビティが形成されるベース基板およびリッド基板と、ベース基板においてキャビティ内に位置する部分にマウントされた作動片と、を備えるパッケージ製品が広く用いられている。
この種のパッケージ製品として、例えば、携帯電話や携帯情報端末機器に装着され、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知られている。

そして、このようなパッケージ製品を、以下のように形成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
まず、ベース基板用ウエハおよびリッド基板用ウエハを、真空チャンバ内に配設された陽極接合装置にセットして、導電性材料からなる陽極接合用の接合膜を介して、これらのベース基板用ウエハおよびリッド基板用ウエハを重ね合わせる。

なお、リッド基板用ウエハの接合面には、ベース基板用ウエハと重ね合わせたときにキャビティを成す複数の凹部が形成されている。
また、ベース基板用ウエハの接合面には、リッド基板用ウエハの複数の凹部に対応して複数の作動片がマウントされるとともに、この接合面において作動片がマウントされた部分を除いた部分には接合膜が形成されている。

そして、リッド基板用ウエハを、陽極接合装置の電極板上にセットする。
次に、リッド基板用ウエハを加熱して、この内部のイオンを活性化させながら、ベース基板用ウエハの接合膜と電極板との間に電圧を印加して、リッド基板用ウエハに電流を流す。
これにより、接合膜とリッド基板用ウエハの接合面との界面に電気化学的な反応を生じさせ、ベース基板用ウエハの接合膜とリッド基板用ウエハとを陽極接合させてウエハ接合体を形成する。
この後、このウエハ接合体を所定の位置で切断することにより、パッケージ製品を複数個形成する。

特開２００６−３３９８９６号公報

しかしながら上記従来技術に係る方法では、陽極接合時に、ベース基板用ウエハおよびリッド基板用ウエハ（両ウエハ）において、凹部（キャビティ）若しくは作動片が配設された製品領域のうち、外周部分同士が中央部分同士よりも早く接合される傾向にある。
これに伴い、例えば中央部分にひずみや反りなどが生じることなどに起因して、この接合時に両ウエハ間で発生したガスが中央部分同士の間に留まり易くなる場合がある。
この場合には、この中央部分から得られるパッケージ製品のキャビティ内の真空度が低くなり、所望の性能を具備しないパッケージ製品が得られる虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、二枚のウエハ（ベース基板用ウエハおよびリッド基板用ウエハ）の接合時に両ウエハ間で発生したガスを外部に放出し易くすることができるパッケージの製造方法、圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計を提供することを目的としている。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の請求項１に係るパッケージの製造方法は、真空チャンバ（例えば、実施の形態での真空チャンバ６１）内に配設した治具（例えば、実施の形態での下治具３１および上治具３３）によってベース基板（例えば、実施の形態でのベース基板用ウエハ４０）とリッド基板（例えば、実施の形態でのリッド基板用ウエハ５０）とを積層方向の両側から挟みこんで積層させて前記ベース基板および前記リッド基板の間に電子部品（例えば、実施の形態での圧電振動片４）を封止した複数個のキャビティを形成し、前記ベース基板および前記リッド基板を積層方向に加圧した状態で互いに陽極接合して接合体（例えば、実施の形態でのウエハ接合体６０）を形成し、前記接合体を各前記複数個のキャビティ毎に切断して、複数個のパッケージを形成するパッケージの製造方法であって、少なくとも前記ベース基板または前記リッド基板は、前記積層方向に貫通する貫通孔（例えば、実施の形態での貫通孔２１）を有し、前記治具は、前記貫通孔と前記真空チャンバ内とを連通する連通孔（例えば、実施の形態での連通孔３１ａ）を有し、前記陽極接合によって前記接合体を形成するときに前記貫通孔と前記連通孔とを連通させて前記ベース基板と前記リッド基板とを積層する。

さらに、本発明の請求項２に係るパッケージの製造方法では、前記貫通孔は、前記ベース基板または前記リッド基板の径方向に伸びるスリット状である。

さらに、本発明の請求項３に係るパッケージの製造方法では、少なくとも前記ベース基板または前記リッド基板は、径方向に伸びる溝部（例えば、実施の形態での溝２２）を有し、複数の前記貫通孔は、前記溝部に形成されている。

さらに、本発明の請求項４に係るパッケージの製造方法では、前記溝部は、少なくとも前記ベース基板または前記リッド基板の径方向端部で径方向外方に開口している。

また、本発明の請求項５に係る圧電振動子（例えば、実施の形態での圧電振動子１）は、請求項１から請求項４の何れか１つに記載のパッケージの製造方法により製造されたパッケージと、該パッケージの前記キャビティ内に封止された圧電振動片（例えば、実施の形態での圧電振動片４）と、を備えている。

また、本発明の請求項６に係る発振器（例えば、実施の形態での発振器１００）は、請求項５に記載の圧電振動子が、発振子として集積回路に電気的に接続されている。

また、本発明の請求項７に係る電子機器（例えば、実施の形態での携帯情報機器１１０）は、請求項５に記載の圧電振動子が、計時部に電気的に接続されている。

また、本発明の請求項８に係る電波時計（例えば、実施の形態での電波時計１３０）は、請求項５に記載の圧電振動子が、フィルタ部に電気的に接続されている。

本発明の請求項１に係るパッケージの製造方法によれば、少なくともベース基板またはリッド基板の貫通孔と真空チャンバ内とを連通する連通孔は、ベース基板とリッド基板とを積層方向の両側から挟みこんで積層させる治具に形成されている。
これにより、ベース基板とリッド基板との接合時に、ベース基板とリッド基板との間で発生したガスを貫通孔および連通孔を通して、ベース基板とリッド基板との間から真空チャンバ内に放出させることができ、キャビティ内の所望の真空度を確保した複数個のパッケージを容易に製造することができる。

本発明の請求項２に係るパッケージの製造方法によれば、ベース基板とリッド基板との間で発生したガスを真空チャンバ内に放出させ易くすることができる。

本発明の請求項３に係るパッケージの製造方法によれば、陽極接合においてベース基板またはリッド基板に生じるひずみを溝部および貫通孔に集中させるようにして、溝部および貫通孔を積極的に変形させることが可能になる。

これにより、ベース基板とリッド基板とを、溝部および貫通孔を除く全域にわたって接触させた状態に維持することが可能になり、ベース基板とリッド基板とを全域にわたって接合することができる。
そして、複数の貫通孔は溝部に形成されているので、例えば溝部をプレス加工またはエッチング加工などで形成する際に、同時に貫通孔を形成することができ、パッケージ製品の製造効率を向上させることができる。

本発明の請求項４に係るパッケージの製造方法によれば、ベース基板とリッド基板との間で発生したガスを真空チャンバ内に放出させ易くすることができる。

本発明の圧電振動子によれば、キャビティ内の所望の真空度を確保し、作動信頼性を向上させることができる。

本発明の発振器、電子機器及び電波時計によれば、作動信頼性を向上させることができる。

本発明の実施の形態に係る圧電振動子の外観斜視図である。 図１に示す圧電振動子の内部構成図であって、リッド基板を取り外した状態で圧電振動片を上方から見た図である。 図２に示すＡ−Ａ線に沿った圧電振動子の断面図である。 図２に示すＢ−Ｂ線に沿った圧電振動子の断面図である。 図１に示す圧電振動子の分解斜視図である。 図１に示す圧電振動子を構成する圧電振動片の上面図である。 図５に示す圧電振動片の下面図である。 図６に示す断面矢視Ｃ−Ｃ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凹部を形成した一実施形態を示す図である。 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一対のスルーホールを形成した状態を示す図である。 図１１に示す状態の後、一対のスルーホール内に貫通電極を形成すると共に、ベース基板用ウエハの上面に接合膜及び引き回し電極をパターニングした状態を示す図である。 図１２に示す状態のベース基板用ウエハの全体図である。 本発明の実施の形態に係ベース基板用ウエハおよびリッド基板用ウエハを陽極接合装置にセットした状態を示す概略図である。 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接合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。

以下、本発明の一実施形態に係るパッケージの製造方法および該パッケージの製造方法により製造されたパッケージを備える圧電振動子および該圧電振動子を備える発振器および電子機器および電波時計について説明する。

本実施形態では、互いが積層状態で陽極接合されるとともに両者間にキャビティが形成されたベース基板およびリッド基板と、ベース基板においてキャビティ内に位置する部分にマウントされた作動片と、を備えるパッケージとして、圧電振動子を例に挙げて説明する。

この圧電振動子１は、例えば図１から図５に示すように、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（作動片）４が収納された表面実装型となっている。
なお、図５においては、図面を見易くするために後述する励振電極１３、引き出し電極１６、マウント電極１４及び重り金属膜１７の図示を省略している。

圧電振動片４は、図６から図８に示すように、水晶、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等の圧電材料で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、この一対の振動腕部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を振動させる励振電極１３と、この励振電極１３に電気的に接続されたマウント電極１４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、この振動腕部１０、１１の長手方向に沿ってそれぞれ形成された溝部１５を備えている。この溝部１５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。

上記励振電極１３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、図８に示すように、一方の励振電極１３が、一方の振動腕部１０の溝部１５上と、他方の振動腕部１１の両側面上とに主に形成され、他方の励振電極１３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１５上とに主に形成されている。

また、励振電極１３は、図６及び図７に示すように、基部１２の両主面上において、それぞれ引き出し電極１６を介してマウント電極１４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１４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１３、マウント電極１４及び引き出し電極１６は、例えば、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）やチタン（Ｔｉ）等の導電性膜の被膜により形成されたものである。

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１７が被膜されている。
なお、この重り金属膜１７は、周波数を粗く調整する際に使用される粗調膜１７ａと、微小に調整する際に使用される微調膜１７ｂとに分かれている。
これら粗調膜１７ａ及び微調膜１７ｂ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２、図３及び図５に示すように、金等のバンプＢを利用して、ベース基板２の上面にバンプ接合されている。
より具体的には、後述する引き回し電極２８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１４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の上面から浮いた状態で支持されると共に、マウント電極１４と引き回し電極２８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、図４及び図５に示すように、板状に形成されている。
そして、リッド基板３においてベース基板２が接合される接合面には、圧電振動片４が収まる平面視矩形状の凹部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が収容されるキャビティＣとなる。
そして、この凹部３ａは、リッド基板３とベース基板２とが陽極接合されることでベース基板２により閉塞されている。

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から図５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板状に形成されている。
このベース基板２には、このベース基板２を貫通する一対のスルーホール２５が形成されている。
一対のスルーホール２５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、マウントされた圧電振動片４の基部１２側に一方のスルーホール２５が位置し、振動腕部１０、１１の先端側に他方のスルーホール２５が位置するように形成されている。
なお、図示の例では、ベース基板２の板厚方向における全域にわたって同等の内径を有するスルーホール２５を例に挙げて説明するが、この場合に限られず、例えば前記板厚方向に沿って漸次縮径若しくは拡径した内径を有するテーパー状などに形成しても構わない。
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２５にはそれぞれ、貫通電極２６が埋設されている。
これらの貫通電極２６は、スルーホール２５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共に、後述する外部電極２９と引き回し電極２８とを導通させている。
ベース基板２においてリッド基板３が接合される接合面には、例えばアルミニウム等の導電性材料により、陽極接合用の接合膜２７と、一対の引き回し電極２８とがパターニングされている。
接合膜２７は、リッド基板３の接合面における凹部３ａの非形成部分のほぼ全域にわたって該凹部３ａの周囲を囲むように配置されている。

また、一対の引き回し電極２８は、一対の貫通電極２６のうち、一方の貫通電極２６と圧電振動片４の一方のマウント電極１４とを電気的に接続すると共に、他方の貫通電極２６と圧電振動片４の他方のマウント電極１４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、図２及び図５に示すように、一方の引き回し電極２８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２６の真上に形成されている。
また、他方の引き回し電極２８は、一方の引き回し電極２８に隣接した位置から、振動腕部１１に沿って先端側に引き回しされた後、他方の貫通電極２６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２８上にバンプＢが形成されており、このバンプ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１４が、一方の引き回し電極２８を介して一方の貫通電極２６に導通し、他方のマウント電極１４が、他方の引き回し電極２８を介して他方の貫通電極２６に導通するようになっている。

また、ベース基板２において前記接合面と反対側の表面には、図１、図３及び図５に示すように、一対の貫通電極２６に対してそれぞれ電気的に接続される外部電極２９が形成されている。
つまり、一方の外部電極２９は、一方の貫通電極２６及び一方の引き回し電極２８を介して圧電振動片４の一方の励振電極１３に電気的に接続されている。
また、他方の外部電極２９は、他方の貫通電極２６及び他方の引き回し電極２８を介して、圧電振動片４の他方の励振電極１３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２９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の励振電極１３に電流を流すことができ、一対の振動腕部１０、１１を接近又は離間させる方向に所定の周波数で振動させることができる。
そして、この一対の振動腕部１０、１１の振動を利用して、時刻源、制御信号のタイミング源やリファレンス信号源等として利用することができる。

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方法について説明する。

初めに、圧電振動片作製工程を行って図６から図８に示す圧電振動片４を作製する（Ｓ１０）。
具体的には、まず水晶のランバート原石を所定の角度でスライスして一定の厚みのウエハとする。

続いて、このウエハをラッピングして粗加工した後、加工変質層をエッチングで取り除き、その後、ポリッシュ等の鏡面研磨加工を行って、所定の厚みのウエハとする。
続いて、ウエハに洗浄等の適切な処理を施した後、このウエハをフォトリソグラフィ技術によって圧電振動片４の外形形状でパターニングすると共に、金属膜の成膜及びパターニングを行って、励振電極１３、引き出し電極１６、マウント電極１４及び重り金属膜１７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１７の粗調膜１７ａ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。
これにより、目標とする公称周波数よりも若干広い範囲に周波数を収めることができる。
なお、共振周波数をより高精度に調整して、周波数を最終的に公称周波数の範囲内に追い込む微調に関しては、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、エッチング等により最外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）。
図示の例では、リッド基板用ウエハ５０は平面視円形状に形成されるとともに、このウエハ５０の外周部には、その外周縁上の二点を結ぶ直線（弦）に沿って切り欠かれた基準マーク部Ａ１が形成されている。

次いで、リッド基板用ウエハ５０の接合面に、キャビティＣ用の凹部３ａを多数形成する凹部形成工程を行う（Ｓ２２）と共に、溝２２を形成する溝形成工程（Ｓ２３）および貫通孔２１を形成する貫通孔形成工程を行う（Ｓ２４）。

凹部３ａは、リッド基板用ウエハ５０の接合面において、外周縁部５０ｂよりも径方向内側に位置する部分（以下、製品領域という）５０ｃに形成されている。
なお、凹部３ａは、製品領域５０ｃに、一方向に間隔をあけて複数形成されるとともに、該一方向に直交する他方向に間隔をあけて複数形成されている。
また、図示の例では、凹部３ａは、リッド基板用ウエハ５０の接合面において、外周縁部５０ｂを除くほぼ全域にわたって形成されている。

溝２２は、リッド基板用ウエハ５０の接合面において、例えば格子状に形成され、リッド基板用ウエハ５０の径方向端部（外周縁）で径方向外方に開口している。
本実施形態では、溝２２は、リッド基板用ウエハ５０の接合面に放射状をなすように、このウエハ５０の中心周りに等間隔をあけて２個形成されると共に、これら２個の溝２２に平行に所定間隔をあけて複数形成されている。
また、溝２２の幅は、平面視矩形状に形成された凹部３ａの長手方向おける長さ以下となっている。

貫通孔２１は、リッド基板用ウエハ５０を厚さ方向（後述する積層方向）に貫通し、溝２２に複数形成されている。
本実施形態では、貫通孔２１は、ウエハ５０の中心における格子状の溝２２の格子点の位置と、格子状の溝２２の格子点かつ所定の第１半径の円周Ｃ１上の位置と、円周Ｃ１よりも小さな円周Ｃ２上の溝２２の位置とに形成されている。

また、リッド基板用ウエハ５０の外周縁部５０ｂにおいて、ウエハ５０の中心を径方向で挟んで互いに反対となる各位置に、後述する陽極接合装置３０の位置決め用ピンが挿入される位置決め孔５０ｄが形成されている。

この際、リッド基板用ウエハ５０をエッチング加工することで、凹部３ａと溝２２および貫通孔２１とを同時に形成しても構わない。
また、治具を利用して、リッド基板用ウエハ５０を加熱しながら上下からプレスすることで、凹部３ａと溝２２および貫通孔２１とを同時に形成しても構わない。
更には、リッド基板用ウエハ５０上の必要箇所にガラスペーストをスクリーン印刷することで、凹部３ａと溝２２および貫通孔２１とを同時に形成しても構わない。
いずれの方法であっても構わない。
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、エッチング等により最外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）。
ベース基板用ウエハ４０は、図１３に示されるように、平面視円形状に形成されるとともに、このウエハ４０の外周部には、その外周縁上の二点を結ぶ直線（弦）に沿って切り欠かれた基準マーク部Ａ２が形成されている。

また、ベース基板用ウエハ４０の外周縁部４０ｂにおいて、このウエハ４０の中心を径方向で挟んで互いに反対となる各位置に、後述する陽極接合装置３０の位置決め用ピンが挿入される位置決め孔４０ｄが形成されている。
次いで、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２５を複数形成するスルーホール形成工程（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。また、スルーホール２５は、例えばサンドブラスト法や治具を利用したプレス加工等により形成される。

ここで、一対のスルーホール２５は、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に形成した凹部３ａ内に各別に収まる位置で、かつ一方のスルーホール２５が後にマウントする圧電振動片４の基部１２側に配置されるとともに、他方のスルーホール２５が振動腕部１１の先端側に配置される位置に形成する。
図示の例では、一対のスルーホール２５は、ベース基板用ウエハ４０の接合面において、外周縁部４０ｂよりも径方向内側に位置する部分（以下、製品領域という）４０ｃに形成されている。

なお、一対のスルーホール２５は、製品領域４０ｃに、一方向に間隔をあけて複数形成されるとともに、該一方向に直交する他方向に間隔をあけて複数形成されている。
また、図示の例では、一対のスルーホール２５は、ベース基板用ウエハ４０の接合面において、外周縁部４０ｂを除くほぼ全域にわたって形成されている。

続いて、一対のスルーホール２５を図示しない導電体で埋めて、一対の貫通電極２６を形成する貫通電極形成工程を行う（Ｓ３３）。
続いて、ベース基板用ウエハ４０の接合面に導電性材料をパターニングして、図１２及び図１３に示すように、接合膜２７を形成する接合膜形成工程（Ｓ３４）を行うと共に、一対の貫通電極２６にそれぞれ電気的に接続された引き回し電極２８を複数形成する引き回し電極形成工程を行う（Ｓ３５）。
以上より、一方の貫通電極２６と一方の引き回し電極２８とが導通すると共に、他方の貫通電極２６と他方の引き回し電極２８とが導通した状態となる。
この時点で第２のウエハ作製工程が終了する。

なお、図１２及び図１３に示す点線Ｍは、後に行う切断工程で切断する切断線を図示している。また、図１３では、接合膜２７の図示を省略している。
さらに、図９では、接合膜形成工程（Ｓ３４）の後に、引き回し電極形成工程（Ｓ３５）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（Ｓ３５）の後に、接合膜形成工程（Ｓ３４）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２８を介してベース基板用ウエハ４０の表面にバンプ接合するマウント工程を行う（Ｓ４０）。
まず、一対の引き回し電極２８上にそれぞれ金等のバンプ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共に、マウント電極１４と引き回し電極２８とを電気的に接続している。
よって、この時点で圧電振動片４の一対の励振電極１３は、一対の貫通電極２６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、バンプ接合されるので、ベース基板用ウエハ４０の接合面から浮いた状態で支持される。

次に、ベース基板用ウエハ４０およびリッド基板用ウエハ５０を陽極接合装置３０にセットする。
ここで、陽極接合装置３０は、図１４に示されるように、導電性材料で形成された下治具３１と、加圧手段３２により下治具３１に対して進退可能に支持された上治具３３と、上治具３３にセットされるベース基板用ウエハ４０の接合膜２７と下治具３１とを電気的に接続する通電手段３４と、を備え、真空チャンバ６１内に配設されている。

そして、下治具３１に凹部３ａを上治具３３に向けて開口させた状態でリッド基板用ウエハ５０をセットし、かつ上治具３３に圧電振動片４をリッド基板用ウエハ５０の凹部３ａに対向させた状態でベース基板用ウエハ４０をセットする。
なお、この際、ベース基板用ウエハ４０およびリッド基板用ウエハ５０それぞれに形成された基準マーク部Ａ１、Ａ２を指標としつつ、各ウエハ４０、５０に形成された位置決め用孔４０ｄ、５０ｄに陽極接合装置３０に設けられた図示されない位置決め用ピンを挿入することにより、各ウエハ４０、５０それぞれの沿面方向に沿った位置を合わせる。

また、リッド基板用ウエハ５０がセットされる下治具３１は、リッド基板用ウエハ５０の貫通孔２１と真空チャンバ６１内とを連通する連通孔３１ａを有し、各ウエハ４０、５０が位置決めされた状態で貫通孔２１と連通孔３１ａとは連通している。

その後、加圧手段３２を駆動して、上治具３３を下治具３１に向けて前進移動させ、リッド基板用ウエハ５０の凹部３ａ内にベース基板用ウエハ４０の圧電振動片４を進入させて、上治具３および下治具３１によってベース基板用ウエハ４０とリッド基板用ウエハ５０とを積層方向（つまり上治具３３の移動方向）の両側から挟みこんで積層させ、これらの両ウエハ４０、５０を重ね合わせる重ね合わせ工程を行う（Ｓ５０）。
これにより、ベース基板用ウエハ４０にマウントされた圧電振動片４が、両ウエハ４０、５０同士の間に形成されたキャビティＣ内に収容された状態となる。

次に、所定の温度下で所定の電圧を印加して陽極接合する接合工程を行う（Ｓ６０）。
具体的には、通電手段３４によりベース基板用ウエハ４０の接合膜２７と下治具３１との間に所定の電圧を印加する。
すると、接合膜２７とリッド基板用ウエハ５０の接合面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１５に示すウエハ接合体６０を得ることができる。

なお、図１５においては、図面を見易くするために、ウエハ接合体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２７の図示を省略している。また、図１５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２５は、貫通電極２６によって完全に塞がれているので、キャビティＣ内の気密がスルーホール２５を通じて損なわれることがない。

また、ベース基板用ウエハ４０とリッド基板用ウエハ５０との陽極接合時に、ベース基板用ウエハ４０とリッド基板用ウエハ５０との間でガス（例えば、酸素ガスなど）が発生する場合であっても、溝２２に形成された貫通孔２１と、貫通孔２１および真空チャンバ６１内に連通する連通孔３１ａを通して、ベース基板用ウエハ４０とリッド基板用ウエハ５０との間から真空チャンバ６１内に放出させることができ、キャビティＣ内の所望の真空度を確保することができる。

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においてリッド基板用ウエハ５０が接合された接合面と反対側の表面に導電性材料をパターニングして、一対の貫通電極２６にそれぞれ電気的に接続された一対の外部電極２９を複数形成する外部電極形成工程を行う（Ｓ７０）。
この工程により、外部電極２９を利用してキャビティＣ内に封止された圧電振動片４を作動させることができる。

次に、ウエハ接合体６０の状態で、キャビティＣ内に封止された個々の圧電振動片４の周波数を微調整して所定の範囲内に収める微調工程を行う（Ｓ９０）。
具体的に説明すると、外部電極２９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１７の微調膜１７ｂを蒸発させる。
これにより、一対の振動腕部１０、１１の先端側の重量が変化するので、圧電振動片４の周波数を、公称周波数の所定範囲内に収まるように微調整することができる。

周波数の微調が終了した後、接合されたウエハ接合体６０を図１５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）。
この結果、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に示す表面実装型の圧電振動子１を一度に複数個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、ウエハ接合体６０の状態で微調を行うことができるので、複数の圧電振動子１をより効率よく微調することができる。
よって、スループットの向上化を図ることができるので、より好ましい。

この後、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）等を測定してチェックする。
また、絶縁抵抗特性等を併せてチェックする。そして、最後に圧電振動子１の外観検査を行って、寸法や品質等を最終的にチェックする。
これをもって圧電振動子１の製造が終了する。

以上説明したように、本実施形態によるパッケージの製造方法によれば、リッド基板用ウエハ５０に貫通孔２１が形成されているので、前述の接合工程時に両ウエハ４０、５０間で発生した酸素ガスを、貫通孔２１および連通孔３１ａを通して両ウエハ４０、５０間から外部に放出し易くすることが可能になり、キャビティＣ内の真空度が低い圧電振動子１が形成されるのを抑制することができる。

また、接合工程の過程でリッド基板用ウエハ５０に生じたひずみを貫通孔２１に集中させてこの貫通孔２１を積極的に変形させることが可能になる。
したがって、両ウエハ４０、５０の製品領域４０ｃ、５０ｃ同士を、貫通孔２１および凹部３ａを除く全域にわたって当接させた状態に維持することが可能になり、この製品領域４０ｃ、５０ｃ同士をほぼ全域にわたって確実に接合することができる。
さらに、貫通孔２１が凹部３ａを有するリッド基板用ウエハ５０に形成されているので、凹部３ａを例えばプレス加工若しくはエッチング加工等で形成する際同時に貫通孔２１を形成することが可能になり、このウエハ５０を効率よく形成することができる。

また、本実施形態では、リッド基板用ウエハ５０の中心に貫通孔２１が形成されているので、前記接合工程の過程でリッド基板用ウエハ５０に生じたひずみによって貫通孔２１をより確実に変形させることが可能になり、両ウエハ４０、５０の製品領域４０ｃ、５０ｃ同士をほぼ全域にわたってより一層確実に接合することができる。

さらに、両ウエハ４０、５０の接合時にこれらのウエハ４０、５０間で発生した酸素ガスが留まり易い中心に貫通孔２１が形成されていて、この中心から圧電振動子１が得られることがないので、キャビティＣ内の真空度が低い圧電振動子１が形成されるのを確実に抑えることができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の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。
上記実施形態では、リッド基板用ウエハ５０に貫通孔２１を形成したが、ベース基板用ウエハ４０にも形成してよい。この場合には、ベース基板用ウエハ４０の貫通孔と真空チャンバ６１内とを連通する連通孔を上治具３３に形成すればよい。
また、貫通孔２１の一例として円形状を示したが、これに限らず例えば、多角形状や径方向に伸びるスリット状等に形成してもよい。

さらに、リッド基板用ウエハ５０は径方向に沿って延びる溝２２を備え、この溝２２に貫通孔２１が形成されているので、接合時に両ウエハ４０、５０間で発生した酸素ガスを確実にこれらのウエハ４０、５０間から外部に放出することができる。
しかも、溝２２は、リッド基板用ウエハ５０の径方向端部で径方向外方に開口していることから、接合時に両ウエハ４０、５０間で発生した酸素ガスを真空チャンバ６１内に放出させ易くすることができる。

さらに、接合工程の過程でリッド基板用ウエハ５０に生じたひずみを溝２２および貫通孔２１に集中させて、溝２２および貫通孔２１を積極的に変形させることが可能になる。
したがって、両ウエハ４０、５０の製品領域４０ｃ、５０ｃ同士を、溝２２および貫通孔２１および凹部３ａを除く全域にわたって当接させた状態に維持することが可能になり、この製品領域４０ｃ、５０ｃ同士をほぼ全域にわたって確実に接合することができる。

さらにまた、この構成において、溝２２の半径方向外端は、ウエハ４０、５０の外周縁よりも半径方向内側に位置していることが好ましい。
この場合、溝２２を形成したことによるウエハ４０、５０の強度低下が抑えられる。

また、この構成において、溝２２の半径方向外端よりも半径方向の外側に位置する部分には、接合膜２７を形成しないのが好ましい。
この場合、両ウエハ４０、５０同士の間において、溝２２の半径方向外端と、ウエハ４０、５０の外周縁との間に位置する部分が接合されておらず、これらの間の微小な隙間を通して酸素ガスを確実に両ウエハ４０、５０間から外部に放出することができる。

さらに、溝２２の幅を、例えば、平面視矩形状に形成される凹部３ａの長手方向における長さ以下にすると、リッド基板用ウエハ５０において凹部３ａを形成することが可能な製品領域を広く確保し易くなり、一度に形成可能なパッケージ製品の個数を多くする、つまり歩留まりを向上させることが可能になる。

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上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、この点において、バンプ接合することが好ましい。
さらに、上記実施形態では、パッケージ製品として圧電振動子１を示したが、これに限らず例えば適宜変更してもよい。

その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

なお、貫通孔２１と連通孔３１ａは同じ形でもよいし、異形でもよい。
なお、貫通孔２１は、溝２２以外に形成されてもよい。

（発振器）
次に、本発明の一実施形態に係る発振器について、図１６を参照しながら説明する。
本実施形態の発振器１００は、図１６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の圧電振動片４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。

本実施形態の発振器１００によれば、作動信頼性の高い高品質な圧電振動子１を備えているので、発振器１００自体も同様に高品質化を図ることができる。

（電子機器）
次に、本発明の一実施形態に係る電子機器について、図１７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１７に示すように、圧電振動子１と、電力を供給するための電源部１１１とを備えている。
電源部１１１は、例えば、リチウム二次電池からなっている。
この電源部１１１には、各種制御を行う制御部１１２と、時刻等のカウントを行う計時部１１３と、外部との通信を行う通信部１１４と、各種情報を表示する表示部１１５と、それぞれの機能部の電圧を検出する電圧検出部１１６とが並列に接続されている。
そして、電源部１１１によって、各機能部に電力が供給されるようになっている。

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

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

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

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

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

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

本実施形態の携帯情報機器１１０によれば、作動信頼性の高い高品質な圧電振動子１を備えているので、携帯情報機器１１０自体も同様に高品質化を図ることができる。

（電波時計）
次に、本発明の一実施形態に係る電波時計について、図１８を参照して説明する。
本実施形態の電波時計１３０は、図１８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。

実施形態の電波時計１３０によれば、作動信頼性の高い高品質な圧電振動子１を備えているので、電波時計１３０自体も同様に高品質化を図ることができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の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、パッケージ９の内部に電子部品として圧電振動片４を封止した圧電振動子１を例に挙げて説明したが、圧電振動片４以外の電子部品を封止して圧電振動子以外のデバイスとすることも可能である。
また、圧電振動片４を封止する場合には、音叉型に限られず、ＡＴカットされた厚み滑り振動片でも構わない。
更に、音叉型の圧電振動片４とする場合、上記実施形態では振動腕部１０、１１の両主面に溝部１８が形成された溝付きタイプの圧電振動片４を例に挙げて説明したが、溝部がないタイプの圧電振動片でも構わない。
但し、溝部を形成することで、電圧印加時に励振電極間における電界効率を上げることができるので、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、圧電振動片の高性能化を図ることができる。この点において、溝部を形成する方が好ましい。

１ 圧電振動子
４ 圧電振動片
２１ 貫通孔
２２ 溝（溝部）
３１ 下治具
３１ａ 連通孔
３３ 上治具
４０ ベース基板用ウエハ（ベース基板）
５０ リッド基板用ウエハ（リッド基板）
６０ 真空チャンバ
６１ ウエハ接合体（接合体）

Claims (2)

1. 真空チャンバ内に配設した治具によってベース基板用ウェハとリッド基板用ウェハとを積層方向の両側から挟みこんで積層させて前記ベース基板用ウェハおよび前記リッド基板用ウェハの間に電子部品を封止した複数個のキャビティを形成し、
   前記ベース基板用ウェハおよび前記リッド基板用ウェハを積層方向に加圧した状態で互いに陽極接合して接合体を形成し、
   前記接合体を各前記複数個のキャビティ毎に切断して、複数個のパッケージを形成するパッケージの製造方法であって、
   少なくとも前記ベース基板用ウェハまたは前記リッド基板用ウェハは、前記積層方向に貫通する貫通孔を有し、
   前記治具は、前記貫通孔と前記真空チャンバ内とを連通する連通孔を有し、
   前記陽極接合によって前記接合体を形成するときに前記貫通孔と前記連通孔とを連通させて前記ベース基板用ウェハと前記リッド基板用ウェハとが積層され、
   少なくとも前記ベース基板用ウェハまたは前記リッド基板用ウェハは、径方向であって格子状に伸びる溝部を有し、前記キャビティの周囲を囲むように、前記溝部の径方向外端よりも径方向の外側に位置する部分を除いた箇所に前記陽極接合用の接合膜が形成され、
   前記貫通孔は前記溝部内であって、前記溝部の格子点かつ前記ベース基板用ウェハまたは前記リッド基板用ウェハの中心を前記径方向の中心とした場合の所定の半径の円周Ｃ１上の位置と、前記円周Ｃ１よりも半径が小さい円周Ｃ２上に複数形成されていることを特徴とするパッケージの製造方法。
2. 前記溝部の幅は、前記キャビティの長手方向における長さ以下であることを特徴とする請求項１に記載のパッケージの製造方法。

Images