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JP5180975B2 - 圧電振動子の製造方法および圧電振動子 - Google Patents

圧電振動子の製造方法および圧電振動子 Download PDF

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Description

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、該圧電振動子を製造す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〜特許文献４参照)。
この圧電振動子３００は、図３０、図３１に示すように、接合膜３０７を介して互いに陽極接合されたベース基板３０１およびリッド基板３０２と、両基板３０１、３０２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３０３と、を備えている。圧電振動片３０３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３０１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３０１およびリッド基板３０２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３０１、３０２のうちベース基板３０１には、ベース基板３０１を貫通するスルーホール３０４が形成されている。そして、このスルーホール３０４内には、スルーホール３０４を塞ぐように導電部材３０５が埋め込まれている。この導電部材３０５は、ベース基板３０１の下面に形成された外部電極３０６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３０３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 特開２００２−１２４８４５号公報 特開２００６−２７９８７２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３０５は、スルーホール３０４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３０３と外部電極３０６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３０４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３０６との接触が不十分であると、圧電振動片３０３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３０４の内面に強固に密着した状態でスルーホール３０４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３０５を形成する必要がある。
しかしながら、特許文献１〜特許文献４には、導電部材３０５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３０４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３０５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３０３と外部電極３０６との導通性が損なわれたりする可能性があった。
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、圧電振動片と外部電極との安定した導通性を確保した高品質な２層構造式表面実装型の圧電振動子、および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は、ベース基板と、キャビティ用の凹部が形成され、前記凹部を前記ベース基板に対向させた状態で前記ベース基板に接合されたリッド基板と、前記凹部を利用して前記ベース基板と前記リッド基板との間に形成されたキャビティ内に収納された状態で、ベース基板の上面に接合された圧電振動片と、前記ベース基板の下面に形成された外部電極と、前記ベース基板を貫通するように形成され、前記キャビティ内の気密を維持するとともに、前記外部電極に対してそれぞれ電気的に接続された貫通電極と、前記ベース基板の上面に形成され、接合された前記圧電振動片に対して前記貫通電極をそれぞれ電気的に接続させる引き回し電極と、を備え、前記貫通電極は、複数の金属微粒子および複数のガラスビーズを含んだペースト材の硬化により形成されていることを特徴としている。
または、本発明に係る圧電振動子は、ベース基板と、キャビティ用の凹部が形成され、前記凹部を前記ベース基板に対向させた状態で前記ベース基板に接合されたリッド基板と、前記凹部を利用して前記ベース基板と前記リッド基板との間に形成されたキャビティ内に収納された状態で、ベース基板の上面に接合された圧電振動片と、前記ベース基板の下面に形成された外部電極と、前記ベース基板を貫通するように形成され、前記キャビティ内の気密を維持するとともに、前記外部電極に対してそれぞれ電気的に接続された貫通電極と、前記ベース基板の上面に形成され、接合された前記圧電振動片に対して前記貫通電極をそれぞれ電気的に接続させる引き回し電極と、を備え、前記貫通電極は、複数の金属微粒子および複数のガラスビーズを含んだガラスフリットの硬化により形成されていることを特徴としている。
また、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一度に複数製造する方法であって、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複数形成する凹部形成工程と、前記ベース基板用ウエハに、複数の金属微粒子および複数のガラスビーズを含んだペースト材を利用して、前記ウエハを貫通する貫通電極を複数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上面に、前記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と、複数の前記圧電振動片を、前記引き回し電極を介して前記ベース基板用ウエハの上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下面に、前記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と、接合された前記両ウエハを切断して、複数の前記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は、前記ベース基板用ウエハに前記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と、これら複数の貫通孔内に前記ペースト材を埋め込んで前記貫通孔を塞ぐ充填工程と、埋め込んだペースト材を所定の温度で焼成して硬化させる焼成工程と、を備えていることを特徴としている。
または、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一度に複数製造する方法であって、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複数形成する凹部形成工程と、前記ベース基板用ウエハに、複数の金属微粒子および複数のガラスビーズを含んだガラスフリットを利用して、前記ウエハを貫通する貫通電極を複数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上面に、前記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と、複数の前記圧電振動片を、前記引き回し電極を介して前記ベース基板用ウエハの上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下面に、前記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と、接合された前記両ウエハを切断して、複数の前記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は、前記ベース基板用ウエハに前記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と、これら複数の貫通孔内に前記ガラスフリットを埋め込んで前記貫通孔を塞ぐ充填工程と、埋め込んだ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と、を備えていることを特徴としている。
この発明に係る圧電振動子および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、複数の金属微粒子および複数のガラスビーズを含んだペースト材または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、これら複数の貫通孔内にペースト材またはガラスフリットを隙間なく埋め込んでこの貫通孔を塞ぐ充填工程を行う。続いて、充填したペースト材または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、貫通孔の内面にペースト材またはガラスフリットが強固に固着した状態となる。
ところで、ペースト材またはガラスフリット内には有機物が含まれており、この有機物は焼成することで蒸発してしまう。したがって、ペースト材またはガラスフリットを焼成すると、焼成前に比べて体積が減少してしまう。そのため、仮にガラスビーズが含まれていない単なるペースト材またはガラスフリットを貫通孔内に埋め込んだ後に焼成した場合には、ペースト材またはガラスフリットの表面に大きな凹みが生じてしまう。
しかしながら、本発明では複数のガラスビーズが含まれたペースト材またはガラスフリットを利用している。したがって、充填工程の後、貫通孔内にはペースト材またはガラスフリットとともにガラスビーズも複数埋め込まれた状態となっている。よって、ペースト材またはガラスフリットだけで貫通孔内を埋める場合と比べて、ガラスビーズの分だけペースト材またはガラスフリットの量を少なくすることができる。つまり、使用するペースト材またはガラスフリットの量をできるだけ少なくすることができる。そのため、焼成工程によってペースト材またはガラスフリット内の有機物が蒸発したとしても、ペースト材またはガラスフリットの量そのものが従来より遥かに少ないので、ペースト材またはガラスフリットの体積減少の影響はわずかである。よって、ペースト材またはガラスフリットの硬化後に現れる表面の凹みは無視できるほど小さい。したがって、ベース基板用ウエハの表面と硬化したペースト材またはガラスフリットの表面とが、ほぼ面一な状態となる。
この焼成工程を行うことで、貫通電極形成工程が終了する。なお、ペースト材またはガラスフリットに含まれる複数の金属微粒子が互いに接触し合っていることで、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上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上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上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上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ペースト材またはガラスフリットは、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下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下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、ペースト材または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ので、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は、上記本発明の圧電振動子において、前記ガラスビーズは、熱膨張係数が前記ベース基板と略等しいことを特徴とするものである。
また、本発明に係る圧電振動子の製造方法は、上記本発明の圧電振動子の製造方法において、前記ガラスビーズとして、熱膨張係数が前記ベース基板用ウエハと略等しいガラスビーズを用いることを特徴とするものである。
この発明に係る圧電振動子および圧電振動子の製造方法においては、ペースト材またはガラスフリットに含まれるガラスビーズの熱膨張係数が、ベース基板用ウエハの該係数と略等しい。即ち、焼成工程の際に、ペースト材またはガラスフリット内のガラスビーズとベース基板用ウエハとの膨張量が略等しくなる。これにより、ベース基板用ウエハにクラックなどが発生することを防止でき、圧電振動子の高品質化を図ることが可能になる。
また、本発明に係る圧電振動子は、上記本発明の圧電振動子において、前記ガラスビーズは、球状であることを特徴とするものである。
また、本発明に係る圧電振動子の製造方法は、上記本発明の圧電振動子の製造方法において、前記ガラスビーズとして、球状のガラスビーズを用いることを特徴とするものである。
この発明に係る圧電振動子および圧電振動子の製造方法においては、ペースト材またはガラスフリットに含まれるガラスビーズが球状である。したがって、ガラスビーズ同士は、点接触で接触することになる。よって、ガラスビーズ同士を接触させた上で、ガラスビーズの間に隙間を確保することができる。そのため、貫通孔内にガラスビーズが可能な限り充填されていたとしても、ガラスビーズ間に確保された隙間を利用することでベース基板の一面側から他面側へ金属微粒子が含まれたペースト材またはガラスフリットを行き亘らせることが可能になる。このため、導電性を有する金属微粒子同士がペースト材またはガラスフリット内で接触し合うことで確保される貫通電極の電気導通性が、絶縁体のガラスビーズ同士の接触によって阻害されることがない。これにより、貫通電極の電気導通性をより安定に確保することができる。
また、本発明に係る圧電振動子は、上記本発明の圧電振動子において、前記ベース基板および前記リッド基板が、前記凹部の周囲を囲むように両基板の間に形成された接合膜を介して陽極接合されていることを特徴とするものである。
また、本発明に係る圧電振動子の製造方法は、上記本発明の圧電振動子の製造方法において、前記マウント工程前に、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たときに、前記凹部の周囲を囲む接合膜をベース基板用ウエハの上面に形成する接合膜形成工程を備え、前記接合工程の際、前記接合膜を介して前記両ウエハを陽極接合することを特徴とするものである。
この発明に係る圧電振動子および圧電振動子の製造方法においては、接合膜を介してベース基板用ウエハとリッド基板用ウエハとを陽極接合できるため、両ウエハをより強固に接合してキャビティ内の気密性を高めることができる。したがって、圧電振動片をさらに高精度に振動させることができ、さらなる高品質化を図ることができる。
また、本発明に係る圧電振動子は、上記本発明の圧電振動子において、前記圧電振動片が、導電性のバンプによりバンプ接合されていることを特徴とするものである。
また、本発明に係る圧電振動子の製造方法は、上記本発明の圧電振動子の製造方法において、前記マウント工程の際、導電性のバンプを利用して前記圧電振動片をバンプ接合することを特徴とするものである。
この発明に係る圧電振動子および圧電振動子の製造方法においては、圧電振動片をバンプ接合するので、バンプの厚み分だけ圧電振動片をベース基板の上面から浮かすことができる。そのため、圧電振動片の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、圧電振動子の作動性能の信頼性をさらに向上することができる。
また、本発明に係る圧電振動子は、上記本発明の圧電振動子において、前記金属微粒子が、非球形形状であることを特徴とするものである。
また、本発明に係る圧電振動子の製造方法は、上記本発明の圧電振動子の製造方法において、前記充填工程の際、非球形形状の金属微粒子を含んだペースト材またはガラスフリットを埋め込むことを特徴とするものである。
この発明に係る圧電振動子および圧電振動子の製造方法においては、ペースト材またはガラスフリットに含まれる金属微粒子が球形ではなく、非球形、例えば、細長い繊維状或いは断面星型状に形成されているので、互いに接触し合ったときに、点接触ではなく、線接触になり易い。よって、貫通電極の電気的な導通性をさらに高めることができる。
また、本発明に係る圧電振動子の製造方法は、上記本発明の圧電振動子の製造方法において、前記充填工程の際、前記ペースト材またはガラスフリットを脱泡処理した後に、前記ペースト材またはガラスフリットを前記貫通孔内に埋め込むことを特徴とするものである。
この発明に係る圧電振動子の製造方法においては、事前にペースト材またはガラスフリットを脱泡処理するため、気泡等が極力含まれていないペースト材またはガラスフリットを充填することができる。よって、焼成工程を行ったとしても、ペースト材またはガラスフリットの体積減少をできるだけ抑えることができる。したがって、焼成工程後のベース基板用ウエハの表面と硬化したペースト材またはガラスフリットの表面とが、より面一な状態になる。
これにより、圧電振動片と外部電極とのより安定した導通性を確保することができ、一層の高品質化を図ることができる。
また、本発明に係る圧電振動子は、ベース基板と、キャビティ用の凹部が形成され、該凹部を前記ベース基板に対向させた状態で該ベース基板に接合されるリッド基板と、前記ベース基板と前記リッド基板との間に形成された前記キャビティ内に収納され、前記ベース基板の上面に接合された圧電振動片と、前記ベース基板の下面に形成された外部電極と、前記ベース基板に形成された貫通孔に、前記キャビティ内の気密を維持するとともに、前記外部電極に対して電気的に接続するように形成された貫通電極と、前記圧電振動片と前記貫通電極とを電気的に接続させるために前記ベース基板の上面に形成された引き回し電極と、を備えた圧電振動子において、前記貫通電極が、前記貫通孔内に挿入された導電性の芯材部と、ガラスフリットと該ガラスフリットよりも硬度の高い粒状体とが混合され、前記貫通孔と前記芯材部との隙間に充填された筒体と、で構成されていることを特徴としている。
または、本発明に係る圧電振動子は、ベース基板と、キャビティ用の凹部が形成され、前記凹部を前記ベース基板に対向させた状態で前記ベース基板に接合されるリッド基板と、前記ベース基板と前記リッド基板との間に形成された前記キャビティ内に収納され、前記ベース基板の上面に接合された圧電振動片と、前記ベース基板の下面に形成された外部電極と、前記ベース基板に形成された貫通孔に、前記キャビティ内の気密を維持するとともに、前記外部電極に対して電気的に接続するように形成された貫通電極と、前記圧電振動片と前記貫通電極とを電気的に接続させるために前記ベース基板の上面に形成された引き回し電極と、を備えた圧電振動子において、前記貫通電極が、前記貫通孔内に挿入された導電性の芯材部と、ペースト材と前記ペースト材よりも硬度の高い粒状体とが混合され、前記貫通孔と前記芯材部との隙間に充填された筒体と、で構成されていることを特徴としている。
このように構成することで、芯材部は導電ペーストではなく棒状部材であるため、焼成時に体積減少することはない。また、芯材部と、筒体を構成するガラスフリットまたはペースト材と、このガラスフリットまたはペースト材よりも硬度の高い粒状体とが混合された充填材と、を貫通孔に配置してもガラスフリットまたはペースト材に気泡が発生するのを抑制でき、体積減少を抑制することができる。また、筒体をガラスフリットまたはペースト材単体ではなく、ガラスフリットまたはペースト材とこのガラスフリットまたはペースト材よりも硬度の高い粒状体とを混合したものを採用したため、筒体の硬度が高くなり、筒体が過剰に研磨されるのを抑制することができる。したがって、貫通孔内に気密性を確保した貫通電極を形成することができる。つまり、キャビティ内の気密を確実に維持するとともに、圧電振動片と外部電極との安定した導通性を確保した高品質な２層構造式表面実装型の圧電振動子を提供することができる。
また、本発明に係る圧電振動子は、前記粒状体が、ガラスビーズであることを特徴としている。
このように、筒体を構成するガラスフリットまたはペースト材に容易に入手可能なガラスビーズを混合させるだけで、充填材を安価に構成することができるとともに、筒体としての機能を確実に発揮することができ、貫通孔内に気密性を確保した貫通電極を形成することができる。
また、本発明に係る圧電振動子は、前記筒体の硬度が、前記ベース基板の硬度と略同一であることを特徴としている。
このように構成することで、芯材部と、筒体を構成するガラスフリットまたはペースト材と、このガラスフリットまたはペースト材よりも硬度の高い粒状体とが混合された充填材と、を貫通孔に配置し、焼成した後に、ベース基板および貫通電極の表面に研磨を施しても、筒体の硬度がベース基板の硬度と略同一になっているため、筒体が余分に研磨されることを抑制することができる。つまり、その後圧電振動片と貫通電極とを電気的に接続するために引き回し電極をベース基板の上面に形成する際に、精度良く引き回し電極を形成することができ、断線などの発生を抑制することができる。したがって、圧電振動片と外部電極との安定した導通性を確保した高品質な２層構造式表面実装型の圧電振動子を提供することができる。
また、本発明に係る圧電振動子の製造方法は、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、平板状の土台部と、該土台部の表面に直交する方向に沿って前記ベース基板と略同じ厚みだけ延在し、その先端が平坦に形成された芯材部と、を有する導電性の鋲体の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面に鋲体の土台部を当接させる工程と、前記ベース基板の第２面に、充填材を塗布し、該充填材を前記貫通孔内に充填する工程と、前記充填材を焼成して硬化させる工程と、前記ベース基板の第１面および第２面を研磨して芯材部を露出させる工程と、を有し、前記充填材は、ペースト状のガラスフリットに、硬化後のガラスフリットよりも硬度の高い粒状体を混合したものであることを特徴としている。
または、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、平板状の土台部と、前記土台部の表面に直交する方向に沿って前記ベース基板と略同じ厚みだけ延在し、その先端が平坦に形成された芯材部と、を有する導電性の鋲体の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面に鋲体の土台部を当接させる工程と、前記ベース基板の第２面に、充填材を塗布し、前記充填材を前記貫通孔内に充填する工程と、前記充填材を焼成して硬化させる工程と、前記ベース基板の第１面および第２面を研磨して芯材部を露出させる工程と、を有し、前記充填材は、ペースト材に、硬化後のペースト材よりも硬度の高い粒状体を混合したもの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よれば、充填材を所定の温度で焼成して筒体を形成するとともに、貫通孔と筒体と鋲体の芯材部とを一体的に固定させることができる。この焼成を行う際に、土台部ごと焼成するため、筒体および芯材部の両端を、ともにベース基板の表面に対して略面一な状態にしたまま、両者を一体的に固定することができる。また、充填材は、ペースト状のガラスフリットまたはペースト材と、このガラスフリットまたはペースト材よりも硬度の高い粒状体とが混合されたものであるため、充填材を焼成して硬化させると、ベース基板の硬度に近づけることができる。例えば、粒状体にベース基板と同じ材質のガラスビーズを採用することで、筒体の硬度をベース基板の硬度に近づけることができる。
また、焼成後に鋲体の土台部およびこの土台部が配置されたベース基板の第１面を研削・研磨して、鋲体の芯材部が露出するようにする研削・研磨することにより、充填材（筒体）および芯材部を位置決めする役割を果たしていた土台部を除去することができ、芯材部のみを筒体の内部に残すことができる。また、筒体の硬度が、ベース基板の硬度に近づくように構成されているため、研磨時に筒体が余分に研磨されるのを抑制することができる。この結果、筒体と芯材部とが一体的に固定された貫通電極を得ることができる。つまり、キャビティ内の気密を確実に維持するとともに、圧電振動片と外部電極との安定した導通性を確保した高品質な２層構造式表面実装型の圧電振動子を製造することができる。
また、本発明に係る圧電振動子の製造方法は、前記圧電振動子を、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、平板状の土台部と、該土台部の表面に直交する方向に沿って前記ベース基板用ウエハと略同じ厚みだけ延在し、その先端が平坦に形成された芯材部と、を有する導電性の鋲体を利用して、該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上面に、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上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下面に、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、前記鋲体を配置するとともに、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と該ガラスフリットよりも硬度の高い粒状体とが混合された充填材を充填する貫通電極配置工程と、前記充填材を所定の温度で焼成して筒体を形成するとともに、前記貫通孔と前記筒体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、前記鋲体の土台部および該土台部が配置された前記ベース基板用ウエハの上面を研削・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。
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、平板状の土台部と、前記土台部の表面に直交する方向に沿って前記ベース基板用ウエハと略同じ厚みだけ延在し、その先端が平坦に形成された芯材部と、を有する導電性の鋲体を利用して、前記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上面に、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上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下面に、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、前記鋲体を配置するとともに、前記貫通孔と前記鋲体の芯材部との間隙に、ペースト材と前記ペースト材よりも硬度の高い粒状体とが混合された充填材を充填する貫通電極配置工程と、前記充填材を所定の温度で焼成して筒体を形成するとともに、前記貫通孔と前記筒体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、前記鋲体の土台部および該土台部が配置された前記ベース基板用ウエハの上面を研削・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。
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を行う。続いて、貫通孔に、鋲体を配置するとともに、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またはペースト材と、このガラスフリットまたはペースト材よりも硬度の高い粒状体とが混合された充填材を充填する貫通電極配置工程を行う。この際、鋲体の土台部がベース基板用ウエハに接触するまで、芯材部を貫通孔に挿入する。そのため、芯材部の両端をベース基板用ウエハの表面に対して略面一な状態にすることができる。
仮に、土台部が無い単なる芯材部を貫通孔に挿入する場合には、芯材部の両端がベース基板用ウエハの表面に対して面一になるように位置調整することが困難である。しかしながら、土台部に芯材部が形成された鋲体を用いることで、土台部をベース基板用ウエハに接触させるように配置するだけの簡単な作業で、芯材部の両端をベース基板用ウエハの表面に対して容易、かつ、確実に面一にすることができる。したがって、貫通電極配置工程時における作業性を向上することができる。
さらに、土台部は、平板状に形成されているため、貫通電極配置工程後、次に行う焼成工程までの間に、ベース基板用ウエハ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。
続いて、充填材を所定の温度で焼成して筒体を形成するとともに、貫通孔と筒体と鋲体の芯材部とを一体的に固定させる焼成工程を行う。この焼成を行う際に、土台部ごと焼成するため、筒体および芯材部の両端を、ともにベース基板用ウエハの表面に対して略面一な状態にしたまま、両者を一体的に固定することができる。また、充填材は、ペースト状のガラスフリットまたはペースト材と、このガラスフリットまたはペースト材よりも硬度の高い粒状体とが混合されたものであるため、充填材を焼成して硬化させると、ベース基板用ウエハの硬度に近づけることができ、例えば、粒状体にベース基板用ウエハと同じ材質のガラスビーズを採用することで、筒体の硬度をベース基板用ウエハの硬度に近づけることができる。
続いて、焼成後に鋲体の土台部およびこの土台部が配置されたベース基板用ウエハの上面を研削・研磨して、鋲体の芯材部が露出するようにする研削・研磨工程を行う。これにより、充填材（筒体）および芯材部を位置決めさせる役割を果たしていた土台部を除去することができ、芯材部のみを筒体の内部に残すことができる。また、筒体の硬度が、ベース基板用ウエハの硬度に近づくように構成されているため、研削・研磨時に筒体が余分に研削・研磨されるのを抑制することができる。
この結果、筒体と芯材部とが一体的に固定された貫通電極を得ることができる。
なお、貫通電極を、ガラスフリットまたはペースト材と、導電性の芯材部とで形成した場合、つまり、ガラスビーズを充填しない場合には、焼成時にガラスフリットまたはペースト材に気泡や凹部が発生する。また、ガラスフリットを焼成しても、一般的にガラスフリット内にはビスマスなどが混合されているため柔らかく、ベース基板用ウエハの硬度よりも低くなる。したがって、その後の研削・研磨工程において、ガラスフリットの部分が余分に研削・研磨されてしまい、表面に凹みが生じてしまう。
しかしながら、上述したようにガラスフリットまたはペースト材に、このガラスフリットまたはペースト材よりも硬度の高い粒状体が混合された充填材を用いて筒体を形成するようにしたため、焼成後にベース基板用ウエハの表面に大きな凹みが現れる虞がない。なお、焼成によって筒体は若干体積が減少する可能性があるが、目立つ凹みとなって現れるほど顕著なものではなく無視できる範囲である。
したがって、上述したように、ベース基板用ウエハの表面と、筒体および芯材部の両端とは、略面一な状態となる。つまり、ベース基板用ウエハの表面と貫通電極の表面とを、略面一な状態とすることができる。
結果として、貫通電極を貫通孔に一体化固定することで、キャビティ内の気密を確実に維持するとともに、圧電振動片と外部電極との安定した導通性を確保した高品質な２層構造式表面実装型の圧電振動子を提供することができる。
また、本発明に係る発振器は、上述した圧電振動子が、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、作動の信頼性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によれば、キャビティ内の気密を確実に維持することができると共に、圧電振動片と外部電極との安定した導通性を確保した高品質な２層構造式表面実装型の圧電振動子とすることができる。
また、本発明に係る圧電振動子の製造方法によれば、上述した圧電振動子を一度に効率良く製造することができ、低コスト化を図ることができる。
また、本発明に係る発振器、電子機器および電波時計によれば、上述した圧電振動子を備えているので、同様に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、本発明に係る圧電振動子によれば、芯材部と、筒体を構成するガラスフリットまたはペースト材と、このガラスフリットまたはペースト材よりも硬度の高い粒状体とが混合された充填材と、を貫通孔に配置した後に焼成しても充填材に気泡などが発生せず、体積減少を抑制することができる。また、芯材部は導電ペーストではなく棒状部材であるため、焼成時に体積減少することはない。したがって、貫通孔内に気密性を確保した貫通電極を形成することができる。つまり、キャビティ内の気密を確実に維持するとともに、圧電振動片と外部電極との安定した導通性を確保した高品質な２層構造式表面実装型の圧電振動子を提供することができる。
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。 本発明の第一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に示す断面矢視Ｂ−Ｂ図である。 図３に示す貫通電極の拡大図であって、複数の金属微粒子を含むペースト材を示す図である。 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。 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、スルーホール内にペース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１３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１４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１５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。 図８に示す金属微粒子の変形例を示す図であって、（ａ）は短冊状に形成された金属微粒子、（ｂ）は波型状に形成された金属微粒子、（ｃ）は断面星型に形成された金属微粒子、（ｄ）は断面十字型に形成された微粒子を示す図である。 本発明の第二実施形態における圧電振動子の断面図（図２のＡ−Ａ線に沿う断面図に相当）である。 図１９に示す貫通電極を構成する筒体の斜視図である。 本発明の第二実施形態における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。 本発明の第二実施形態におけるスルーホール形成時のベース基板用ウエハの断面から見た図である。 図２１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に利用する鋲体の斜視図である。 図２１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、スルーホール内に充填材を充填すると共に、鋲体を配置した状態を示す図である。 図２１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２４に示す状態の後、ガラスフリットを焼成した状態を示す図である。 図２１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２５に示す状態の後、鋲体の土台部を研磨した状態を示す図である。 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３０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
３ リッド基板
３ａ キャビティ用の凹部
４ 圧電振動片
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
５０ リッド基板用ウエハ
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
２０６ 筒体
２０６ａ ガラスフリット
２０６ｂ ガラスビーズ
２０６ｃ 筒体の中心孔
２０７ 芯材
２３０ スルーホール（貫通孔）
２３１ スルーホール（貫通孔）
２３２ 貫通電極
２３３ 貫通電極
Ｂ バンプ
Ｃ キャビティ
Ｐ ペースト
Ｐ１ ガラスビーズ
Ｐ２ 金属微粒子
（第一実施形態）
以下、本発明に係る圧電振動子の第一実施形態を、図１〜図１８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１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励振電極１５、引き出し電極１９，２０、マウント電極１６，１７および重り金属膜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、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および第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、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および第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および引き出し電極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および微調膜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の上面にパターニングされた引き回し電極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および図４に示すように、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３ａ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このベース基板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板状に形成されている。
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（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の下面に向かって漸次径が２段階に分かれて縮径する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、漸次径が連続的に縮径するスルーホールでもかまわないし、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を貫通していれば良い。
そして、これら一対のスルーホール３０，３１には、このスルーホール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、複数のガラスビーズＰ１を含んだペーストＰの硬化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。なお、本実施形態においては、ガラスビーズＰ１として、原料となるガラス粉末などをボール状（球状）に焼成した場合を例に挙げて説明する。また、ガラスビーズＰ１は、熱膨張係数がベース基板２と略等しい。さらに、ガラスビーズＰ１は、直径が２０μｍ〜５０μｍ程度であることが好ましい。
また、図８に示すように、ペーストＰは、複数のガラスビーズＰ１とともに、複数の金属微粒子Ｐ２を含んでいる。そして、貫通電極３２，３３は、ペーストＰに含まれる複数の金属微粒子Ｐ２が互いに接触し合っていることで、電気導通性が確保されている。また、本実施形態の金属微粒子Ｐ２は、銅などにより細長い繊維状（非球形形状）に形成されている場合を例に挙げて説明する。
ベース基板２の上面側（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、導電性材料（例えば、アルミニウム）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に沿ってこの振動腕部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、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の下面には、図１、図３および図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およ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およ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および第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、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ともに、金属膜の成膜およ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、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、エッチングなど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、上記工程と同時ある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、複数の金属微粒子Ｐ２および複数のガラスビーズＰ１を含んだペーストＰを利用して、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に、このウエハ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の上面側から、例えばプレス加工などにより行う。これにより、図１２に示すように、ベース基板用ウエハ４０の下面に向かって漸次径が２段階に分かれて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。
なお、貫通孔形成工程では、加工方法としてサンドブラスト法などを用いて、漸次径が連続的に縮径するスルーホールを形成しても構わないし、ベース基板用ウエハ４０を真っ直ぐに貫通するスルーホールを形成しても構わない。
続いて、図１３に示すように、これら複数のスルーホール３０，３１内にペーストＰを隙間なく埋め込んで、このスルーホール３０，３１を塞ぐ充填工程を行う（Ｓ３３）。なお、図１３、図１４では、金属微粒子Ｐ２の図示を省略している。続いて、充填したペーストＰを所定の温度で焼成して硬化させる焼成工程を行う（Ｓ３４）。これにより、スルーホール３０，３１の内面にペーストＰが強固に固着した状態となる。
ところで、ペーストＰ内には有機物が含まれており、この有機物は焼成することで蒸発してしまう。したがって、ペーストＰを焼成すると、焼成前に比べて体積が減少してしまう。そのため、仮にガラスビーズＰ１が含まれていない単なるペーストＰをスルーホール３０，３１内に埋め込んだ後に焼成した場合には、ペーストＰの表面に、大きな凹みが生じてしまう。
しかしながら、本実施形態では複数のガラスビーズＰ１が含まれたペーストＰを利用している。したがって、充填工程の後、スルーホール３０，３１内にはペーストＰとともにガラスビーズＰ１も複数埋め込まれた状態となっている。よって、ペーストＰだけでスルーホール３０，３１内を埋める場合と比べて、ガラスビーズＰ１の分だけペーストＰの量を少なくすることができる。つまり、使用するペーストＰの量をできるだけ少なくすることができる。そのため、焼成工程によってペーストＰ内の有機物が蒸発したとしても、ペーストＰの量そのものが従来より遥かに少ないので、ペーストＰの体積減少の影響はわずかである。よって、図１４に示すように、ペーストＰの硬化後に現れる表面の凹みは無視できるほど小さい。したがって、ベース基板用ウエハ４０の表面と硬化したペーストＰの表面とが、ほぼ面一な状態となる。
なお、一般にガラスの融点は、金属微粒子の焼成温度より高いため、焼成工程の際にガラスビーズＰ１が融解することはない。したがって、焼成工程の前後でガラスビーズＰ１の体積が変化することはない。
この焼成工程を行うことで、貫通電極形成工程が終了する。
次に、ベース基板用ウエハ４０の上面に導電性材料をパターニングして、図１５、図１６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（Ｓ３５）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（Ｓ３６）。なお、図１５、図１６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（Ｓ３５）の後に、引き回し電極形成工程（Ｓ３６）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（Ｓ３６）の後に、接合膜形成工程（Ｓ３５）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の上面に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（Ｓ５０）。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（Ｓ６０）。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１７に示すウエハ体６０を得ることができる。なお、図１７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１７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、貫通電極３２，３３を構成するペーストＰは、スルーホール３０，３１の内面に強固に密着しているため、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（Ｓ７０）。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（Ｓ８０）。具体的に説明すると、ベース基板用ウエハ４０の下面に形成された一対の外部電極３８，３９に電圧を印加して圧電振動片４を振動させる。そして、周波数を計測しながら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１７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（Ｓ９０）。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（Ｓ９０）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（Ｓ８０）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（Ｓ８０）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をより効率よく微調することができる。よって、スループットの向上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（Ｓ１００）。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（共振周波数およ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。
特に、本実施形態の圧電振動子１は、ベース基板２に対して略面一な状態で貫通電極３２，３３を形成できるため、この貫通電極３２，３３を、引き回し電極３６，３７および外部電極３８，３９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４と外部電極３８，３９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性能化を図ることができる。また、キャビティＣ内の気密に関しても確実に維持することができるため、この点においても高品質化を図ることができる。加えて、ペーストＰを利用した簡単な方法で貫通電極３２，３３を形成できるため、工程の簡素化を図ることができる。加えて、本実施形態の製造方法によれば、上記圧電振動子１を一度に複数製造することができるため、低コスト化を図ることができる。
また、本実施形態のペーストＰに含まれるガラスビーズＰ１の熱膨張係数は、ベース基板用ウエハ４０の熱膨張係数と略等しい。
ところで、焼成工程の際に、ガラスビーズＰ１およびベース基板用ウエハ４０は、ペーストＰとともに加熱されることで、それぞれの熱膨張係数にしたがって膨張する。即ち、ペーストＰ内のガラスビーズＰ１は、ベース基板用ウエハ４０のスルーホール３０，３１の周縁部分を内側から押し出すように膨張する。そして、ベース基板用ウエハ４０は、スルーホール３０，３１の径を拡張させるように膨張する。したがって、例えばガラスビーズＰ１の熱膨張係数がベース基板用ウエハ４０の熱膨張係数より大きい場合は、ペーストＰ内のガラスビーズＰ１によりスルーホール３０，３１の周縁部分を内側から押し出す膨張量が、スルーホール３０，３１の径を拡張させる膨張量よりも大きくなる。このため、スルーホール３０，３１の周縁部分に負荷がかかり、クラックなどが発生してしまう。
しかしながら、ペーストＰに含まれるガラスビーズＰ１の熱膨張係数は、ベース基板用ウエハ４０の熱膨張係数と略等しく、焼成工程の際に、ペーストＰ内のガラスビーズＰ１とベース基板用ウエハ４０との膨張量が略等しくなるため、上述した現象が発生する虞はない。これにより、ベース基板用ウエハ４０にクラックなどが発生することを防止でき、圧電振動子１の高品質化を図ることが可能になる。
さらに、ガラスビーズＰ１は、球状である。したがって、ガラスビーズＰ１同士は、点接触で接触することになる。よって、ガラスビーズＰ１同士を接触させた上で、ガラスビーズＰ１の間に隙間を確保することができる。そのため、スルーホール３０，３１内にガラスビーズＰ１が可能な限り充填されていたとしても、ガラスビーズＰ１間に確保された隙間を利用することでベース基板２の一面側から他面側へ金属微粒子Ｐ２が含まれたペーストＰを行き亘らせることが可能になる。このため、導電性を有する金属微粒子Ｐ２同士がペーストＰ内で接触し合うことで確保される貫通電極３２，３３の電気導通性が、絶縁体のガラスビーズＰ１同士の接触によって阻害されることがない。これにより、貫通電極３２，３３の電気導通性をより安定に確保することができる。
なお、上述した実施形態では、複数のガラスビーズＰ１および複数の金属微粒子Ｐ２を含んだペーストＰを用いて貫通電極３２，３３を形成したが、ペーストＰの代わりにガラスフリットを用いて貫通電極３２，３３を形成してもよい。ガラスフリットを用いる場合にも焼成をして硬化させる焼成工程を行うが、このガラスフリットもペーストＰと同様に、焼成すると焼成前に比べて体積が減少してしまう。しかしながら、ガラスビーズＰ１が含まれたガラスフリットを用いることで、ガラスフリットの硬化後に現れる表面の凹みは無視できるほど小さくなる。また、金属微粒子Ｐ２が含まれたガラスフリットを用いることで、貫通電極３２，３３の電気導通性を確保することができる。
また、上記実施形態では、細長い繊維状の金属微粒子Ｐ２を含むペーストＰを用いた場合を例に挙げたが、金属微粒子Ｐ２の形状は他の形状でも構わない。例えば、球形でも構わない。この場合であっても、金属微粒子Ｐ２が互いに接触し合ったときに、点接触するので同様に電気的な導通性を確保することができる。但し、細長い繊維状のように非球形形状の金属微粒子Ｐ２を用いることで、互いに接触し合ったときに点接触ではなく、線接触になり易い。したがって、貫通電極３２，３３の電気的な導通性をより高めることができるので、球形よりも非球形の金属微粒子Ｐ２を含むペーストＰを用いることが好ましい。
なお、金属微粒子Ｐ２を非球形とする場合には、例えば、図１８（ａ）に示す短冊状や、図１８（ｂ）に示す波型状にしても構わないし、図１８（ｃ）に示す断面星型や、図１８（ｄ）に示す断面十字型でも構わない。
また、上記実施形態において充填工程を行う際に、ペーストＰを脱泡処理（例えば、遠心脱泡や真空引き等）した後に、このペーストＰをスルーホール３０，３１内に埋め込んでも構わない。このように、事前にペーストＰを脱泡処理することで、気泡などが極力含まれていないペーストＰを充填することができる。よって、焼成工程を行ったとしても、ペーストＰの体積減少をできるだけ抑えることができる。したがって、焼成工程後のベース基板用ウエハ４０の表面と硬化したペーストＰの表面とが、より面一な状態になる。これにより、圧電振動片４と外部電極３８，３９とのより安定した導通性を確保することができ、一層の高品質化を図ることができる。
さらに、上記実施形態では、ガラスビーズＰ１をボール状としたが、これに制限されるものではなく、例えば、柱状や錘状でも構わない。但し、ガラスビーズＰ１が球状であることで、ガラスビーズＰ１同士を点接触で接触させ、貫通電極３２，３３の電気導通性をより安定して確保することが可能になるため、ガラスビーズＰ１は球状であることが好ましい。
（第二実施形態）
次に、本発明に係る圧電振動子の第二実施形態を、図１９〜図２６を参照して説明する。なお、本実施形態は、第一実施形態と貫通電極の構成が異なるのみであり、その他の構成は第一実施形態と略同一であるため、同一箇所には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
図１９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。
圧電振動片４は、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、ベース基板２の上面にパターニングされた引き回し電極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。
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、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（貫通孔）２３０，２３１が形成されている。この際、一対のスルーホール２３０，２３１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２３０，２３１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２３０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２３１が形成されている。また、本実施形態では、ベース基板２の下面から上面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を貫通していれば良い。
そして、これら一対のスルーホール２３０，２３１には、このスルーホール２３０，２３１を埋めるように形成された一対の貫通電極２３２，２３３が形成されている。これら貫通電極２３２，２３３は、焼成によってスルーホール２３０，２３１に対して一体的に固定された筒体２０６及び芯材部２０７によって形成されたものであり、スルーホール２３０，２３１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２０に示すように、上記筒体２０６は、ペースト状のガラスフリット２０６ａと、ベース基板２と同じガラス材料によって形成されたガラスビーズ２０６ｂとを混合して、焼成されたものである。筒体２０６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２０６の中心には、芯材部２０７が筒体２０６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２３０，２３１の形状に合わせて、筒体２０６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２０６は、図１９に示すように、スルーホール２３０，２３１内に埋め込まれた状態で焼成されており、このスルーホール２３０，２３１に対して強固に固着されている。
ここで、一般的にペースト状のガラスフリット２０６ａにはビスマスなどが混合されているため、硬度が小さい。例えば、ベース基板２に青板ガラスを採用した場合、青板ガラスの硬さは５７０ＨＶ（ビッカーズ硬度）であるのに対して、ガラスフリット２０６ａの硬さは４１０ＨＶである。本実施形態ではガラスフリット２０６ａにベース基板２と同じ材質のガラスビーズ２０６ｂを混合したものを用いており、その硬さは約５００ＨＶとなり、ベース基板２の硬さに近づけることができる。なお、芯材部２０７の外径を２００μｍ、スルーホール２３０，２３１の土台部２０８が配置された側の外径を２２０μｍ、土台部２０８が配置された側の反対側の外径を４００μｍと設定したとき、ガラスビーズ２０６ｂの粒径は、５〜２０μｍで構成すると、気泡の発生を抑制することができる。また、ガラスフリット２０６ａとガラスビーズ２０６ｂとの体積比を適正に設定して、ガラスフリット２０６ａがペースト状になるようにする必要がある。さらに、ガラスビーズ２０６ｂは、ガラスフリット２０６ａの焼成温度よりも５０℃以上高い温度で軟化するものを採用している。
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２０６と同様に両端が平坦で且つベース基板２の厚みと略同じ厚みとなるように形成されている。そして、この芯材部２０７は、筒体２０６の中心孔２０６ｃに位置しており、筒体２０６の焼成によってこの筒体２０６に対して強固に固着されている。
なお、貫通電極２３２，２３３は、導電性の芯材部２０７を通して電気導通性が確保されている。
ベース基板２の上面側には、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。
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、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１６が、一方の引き回し電極３６を介して一方の貫通電極２３２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２３３に導通するようになっている。
また、ベース基板２の下面には、一対の貫通電極２３２，２３３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２３２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２３３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。
次に、上述した圧電振動子１を、図２１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圧電振動片４（図５〜図７参照）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、エッチング等により最表面の加工変質層を除去した円板状のリッド基板用ウエハ５０（図１０参照）を形成する（Ｓ２１）。次いで、リッド基板用ウエハ５０の接合面に、エッチングなど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、上記工程と同時ある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２３２，２３３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について、詳細に説明する。
まず、ベース基板用ウエハ４０を貫通する一対のスルーホール２３０，２３１を複数形成する貫通孔形成工程（Ｓ３２）を行う（図１１参照）。この工程を行う際、ベース基板用ウエハ４０の下面側から、例えばサンドブラスト法で行う。これにより、図２２に示すように、ベース基板用ウエハ４０の下面から上面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２３０，２３１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２３０，２３１を複数形成する。しかも、一方のスルーホール２３０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２３１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２３０，２３１内に、鋲体２０９の芯材部２０７を配置するとともに、ガラス材料からなるガラスフリット２０６ａにベース基板２と同じ材料で形成されたガラスビーズ２０６ｂを混合させた充填材２０６ｄをスルーホール２３０，２３１内に充填するセット工程を行う（Ｓ３３）。この際、鋲体２０９として、図２３に示すように、平板状の土台部２０８と、この土台部２０８上から土台部２０８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と略同じ厚みだけ延在するとともに、先端が平坦に形成された芯材部２０７と、を有する導電性の鋲体２０９を用いる。さらに、図２４に示すように、この鋲体２０９の土台部２０８がベース基板用ウエハ４０に接触するまで、芯材部２０７を挿入する。ここで、芯材部２０７の両端をベース基板用ウエハ４０の表面に対して略面一になるように位置調整する必要がある。しかしながら、土台部２０８上に芯材部２０７が形成された鋲体２０９を利用するため、土台部２０８をベース基板用ウエハ４０に接触させるまで押し込むだけの簡単な作業で、芯材部２０７の両端をベース基板用ウエハ４０の表面に対して容易かつ確実に面一にすることができる。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。
しかも、土台部２０８をベース基板用ウエハ４０の表面に接触させることで、ペースト状のガラスフリット２０６ａを確実にスルーホール２３０，２３１内に充填させることができる。
さらに、土台部２０８は、平板状に形成されているため、セット工程後、次に行う焼成工程までの間に、ベース基板用ウエハ４０を机上等の平面上に載置したとしても、がたつきなどがなく、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。
続いて、埋め込んだ充填材を所定の温度で焼成する焼成工程を行う（Ｓ３４）。これにより、スルーホール２３０，２３１と、このスルーホール２３０，２３１内に埋め込まれた充填材２０６ｄと、充填材２０６ｄ内に配置された鋲体２０９と、が互いに固着し合う。この焼成を行う際に、土台部２０８ごと焼成するため、充填材２０６ｄ及び芯材部２０７の両端を、共にベース基板用ウエハ４０の表面に対して略面一な状態にしたまま、両者を一体的に固定することができる。充填材２０６ｄが焼成されると筒体２０６として固化する。続いて、図２５に示すように、焼成後に鋲体２０９の土台部２０８を研磨して除去する研磨工程を行う（Ｓ３５）。これにより、筒体２０６および芯材部２０７を位置決めさせる役割を果たしていた土台部２０８を除去することができ、芯材部２０７のみを筒体２０６の内部に取り残すことができる。また、筒体２０６の硬度がベース基板用ウエハ４０の硬度と同程度になるように構成されているため、研削・研磨時に筒体２０６が余分に研削・研磨されるのを抑制することができる。その結果、図２６に示すように、筒体２０６と芯材部２０７とが一体的に固定された一対の貫通電極２３２，２３３を複数得ることができる。
特に、貫通電極２３２，２３３を形成するにあたって、従来のものとは異なり、導電部にペーストを使用せずに、ガラス材料からなる筒体２０６と、導電性の芯材部２０７とで貫通電極２３２，２３３を形成している。仮に導電部にペーストを利用した場合には、焼成時にペースト内に含まれる有機物が蒸発してしまうため、ペーストの体積が焼成前に比べて顕著に減少してしまう。そのため、仮にペーストだけをスルーホール２３０，２３１内に埋め込んだ場合には、焼成後にペーストの表面に大きな凹みが生じてしまう。
また、貫通電極２３２，２３３を、ガラスフリットと、導電性の芯材部とで形成した場合には、焼成時にガラスフリット内に気泡や凹部が発生する。また、ガラスフリットを焼成しても、一般的にガラスフリット内にはビスマスなどが混合されているため柔らかく、ベース基板用ウエハ４０の硬度よりも低くなる。したがって、その後の研削・研磨工程において、ガラスフリットの部分が余分に研削・研磨されてしまい、表面に凹みが生じてしまう。
しかしながら、上述したようにガラスフリット２０６ａにこのガラスフリットよりも硬度の高いガラスビーズ２０６ｂが混合された充填材２０６ｄを用いて筒体２０６を形成するようにしたため、焼成後に表面に大きな凹みが現れる虞がない。なお、焼成によって筒体２０６は若干体積が減少する可能性があるが、目立つ凹みとなって現れるほど顕著なものではなく無視できる範囲である。なお、この研削・研磨工程の際にベース基板用ウエハ４０の裏面（鋲体２０９の土台部２０８が配されていない側の面）を研磨して平坦面になるようにしてもよい。
したがって、上述したように、ベース基板用ウエハ４０の表面と、筒体２０６および芯材部２０７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２３２，２３３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、貫通電極形成工程が終了する。
次に、ベース基板用ウエハ４０の上面に導電性材料をパターニングして、接合膜３５を形成する接合膜形成工程を行う（Ｓ３６）とともに、各一対の貫通電極２３２，２３３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（Ｓ３７）を行う（図１５、図１６参照）。
特に、貫通電極２３２，２３３は、上述したようにベース基板用ウエハ４０の上面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２３２，２３３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２３２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２３３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２１では、接合膜形成工程（Ｓ３６）の後に、引き回し電極形成工程（Ｓ３７）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（Ｓ３７）の後に、接合膜形成工程（Ｓ３６）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の上面に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２３２，２３３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（Ｓ５０）。具体的には、図示しない基準マーク等を指標としながら、両ウエハ４０、５０を正しい位置にアライメントする。これにより、マウントされた圧電振動片４が、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（Ｓ６０）。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とが接合したウエハ体６０を得ることができる（図１７参照）。
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２３０，２３１は、貫通電極２３２，２３３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２３０，２３１を通じて損なわれることがない。特に、焼成によって筒体２０６と芯材部２０７とが一定的に固定されていると共に、これらがスルーホール２３０，２３１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の下面に導電性材料をパターニングして、一対の貫通電極２３２，２３３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（Ｓ７０）。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の下面に対して貫通電極２３２，２３３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２３２，２３３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２３２，２３３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（Ｓ８０）。具体的に説明すると、ベース基板用ウエハ４０の下面に形成された一対の外部電極３８，３９に電圧を印加して圧電振動片４を振動させる。そして、周波数を計測しながら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を切断線Ｍ（図１７参照）に沿って切断して小片化する切断工程を行う（Ｓ９０）。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、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（Ｓ９０）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（Ｓ８０）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（Ｓ８０）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（Ｓ１００）。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。
特に、本実施形態の圧電振動子１は、表面に凹みがなく、ベース基板２に対して略面一な状態で貫通電極２３２，２３３を形成できるため、この貫通電極２３２，２３３を、引き回し電極３６，３７および外部電極３８，３９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４と外部電極３８，３９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性能化を図ることができる。しかも、導通性の芯材部２０７を利用して貫通電極２３２，２３３を構成しているため、非常に安定した導通性を得ることができる。
また、キャビティＣ内の気密に関しても確実に維持することができるため、この点においても高品質化を図ることができる。特に、本実施形態の筒体２０６は、ガラスフリット２０６ａにガラスビーズ２０６ｂを混合したもので形成したため、その後の焼成時の段階で変形や体積減少などが生じ難い。そのため、高品質な貫通電極２３２，２３３を形成することができ、キャビティＣ内の気密をより確実にすることができる。よって、圧電振動子１の高品質化を図ることができる。
また、本実施形態の製造方法によれば、上記圧電振動子１を一度に複数製造することができるため、低コスト化を図ることができる。
また、筒体２０６を構成するガラスフリット２０６ａに容易に入手可能なガラスビーズ２０６ｂを混合させるだけで、筒体２０６としての機能を確実に発揮することができ、スルーホール２３０，２３１内に気密性を確保した貫通電極２３２，２３３を形成することができる。
さらに、芯材部２０７と、筒体２０６を構成するガラスフリット２０６ａと、このガラスフリット２０６ａよりも硬度の高いガラスビーズ２０６ｂとが混合された充填材２０６ｄと、をスルーホール２３０，２３１に配置し、焼成した後に、ベース基板２および貫通電極２３２，２３３の表面に研磨を施しても、筒体２０６の硬度が、ガラスフリット２０６ａ単体の場合よりもベース基板２の硬度とに近づいている（略同一になっている）ため、その後の研磨工程で筒体２０６が余分に研磨されることを抑制することができる。つまり、その後圧電振動片４と貫通電極２３２，２３３とを電気的に接続するために引き回し電極３６，３７をベース基板２の上面に形成する際に、精度良く引き回し電極３６，３７を形成することができ、断線などの発生を抑制することができる。したがって、圧電振動片４と外部電極３８，３９との安定した導通性を確保した高品質な２層構造式表面実装型の圧電振動子１を提供することができる。
なお、上述した実施形態では、複数のガラスビーズ２０６ｂを含んだガラスフリット２０６ａを用いて筒体２０６を形成したが、ガラスフリット２０６ａの代わりに銀ペーストなどのペースト材を用いて筒体２０６を形成してもよい。ペースト材を用いる場合にも焼成をして硬化させる焼成工程を行うが、このペースト材もガラスフリット２０６ａと同様に、焼成すると焼成前に比べて体積が減少してしまう。しかしながら、ガラスビーズ２０６ｂが含まれたペースト材を用いることで、ペースト材の硬化後に現れる表面の凹みは無視できるほど小さくなる。
また、本実施形態では、芯材部２０７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２０７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）および筒体２０６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２０６および芯材部２０７の３つが、それぞれ同じように熱膨張する。したがって、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２０６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２０６とスルーホール２３０，２３１との間、あるいは、筒体２０６と芯材部２０７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。
（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２７を参照しながら説明する。
本実施形態の発振器１００は、図２７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、コンデンサなどの電子部品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および圧電振動子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、この圧電振動子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）モジュールなど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などの他、当該機器や外部機器の動作日や時刻を制御したり、時刻やカレンダーなど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内の気密が確実で、作動の信頼性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２８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など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およ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２８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、時刻など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、この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、この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、カウンタ回路およびインターフェース回路など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、この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ある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および呼制御メモリ部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または増幅部１２０から入力された音声信号を符号化および複号化する。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などからなり、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の番号キーおよ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および着信音発生部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。さらに、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内の気密が確実で、作動の信頼性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２９を参照して説明する。
本実施形態の電波時計１３０は、図２９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および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。
さらに、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、時刻などの情報を読み取る。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。したがって、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内の気密が確実で、作動の信頼性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、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、ガラスビーズの熱膨張係数がベース基板用ウエハ４０と略等しいとしたが、これに制限されるものではない。但し、ガラスビーズおよびウエハ４０の熱膨張係数が略等しいことで、クラックの発生を防止でき、高品質化を図ることができるので、熱膨張係数は略等しいことが好ましい。
本発明に係る圧電振動子は、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）の圧電振動子に適用できる。

Claims (8)

  1. ベース基板と、
    キャビティ用の凹部が形成され、前記凹部を前記ベース基板に対向させた状態で前記ベース基板に接合されるリッド基板と、
    前記ベース基板と前記リッド基板との間に形成された前記キャビティ内に収納され、前記ベース基板の上面に接合された圧電振動片と、
    前記ベース基板の下面に形成された外部電極と、
    前記ベース基板に形成された貫通孔に、前記キャビティ内の気密を維持するとともに、前記外部電極に対して電気的に接続するように形成された貫通電極と、
    前記圧電振動片と前記貫通電極とを電気的に接続させるために前記ベース基板の上面に形成された引き回し電極と、を備えた圧電振動子において、
    前記貫通電極が、
    前記貫通孔内に挿入された導電性の芯材部と、
    ガラスフリットと前記ガラスフリットよりも硬度の高い粒状体とが混合され、前記貫通孔と前記芯材部との隙間に充填された筒体と、で構成されていることを特徴とする圧電振動子。
  2. ベース基板と、
    キャビティ用の凹部が形成され、前記凹部を前記ベース基板に対向させた状態で前記ベース基板に接合されるリッド基板と、
    前記ベース基板と前記リッド基板との間に形成された前記キャビティ内に収納され、前記ベース基板の上面に接合された圧電振動片と、
    前記ベース基板の下面に形成された外部電極と、
    前記ベース基板に形成された貫通孔に、前記キャビティ内の気密を維持するとともに、前記外部電極に対して電気的に接続するように形成された貫通電極と、
    前記圧電振動片と前記貫通電極とを電気的に接続させるために前記ベース基板の上面に形成された引き回し電極と、を備えた圧電振動子において、
    前記貫通電極が、
    前記貫通孔内に挿入された導電性の芯材部と、
    ペースト材と前記ペースト材よりも硬度の高い粒状体とが混合され、前記貫通孔と前記芯材部との隙間に充填された筒体と、で構成されていることを特徴とする圧電振動子。
  3. 前記粒状体が、ガラスビーズであることを特徴とする請求項１または２に記載の圧電振動子。
  4. 前記筒体の硬度が、前記ベース基板の硬度と略同一であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の圧電振動子。
  5. 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、
    平板状の土台部と、前記土台部の表面に直交する方向に沿って前記ベース基板と略同じ厚みだけ延在し、その先端が平坦に形成された芯材部と、を有する導電性の鋲体の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面に鋲体の土台部を当接させる工程と、
    前記ベース基板の第２面に、充填材を塗布し、前記充填材を前記貫通孔内に充填する工程と、
    前記充填材を焼成して硬化させる工程と、
    前記ベース基板の第１面および第２面を研磨して芯材部を露出させる工程と、を有し、
    前記充填材は、ペースト状のガラスフリットに、硬化後のガラスフリットよりも硬度の高い粒状体を混合したものであることを特徴とする圧電振動子の製造方法。
  6. 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、平板状の土台部と、前記土台部の表面に直交する方向に沿って前記ベース基板用ウエハと略同じ厚みだけ延在し、その先端が平坦に形成された芯材部と、を有する導電性の鋲体を利用して、前記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上面に、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上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下面に、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、前記鋲体を配置するとともに、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と前記ガラスフリットよりも硬度の高い粒状体とが混合された充填材を充填する貫通電極配置工程と、
    前記充填材を所定の温度で焼成して筒体を形成するとともに、前記貫通孔と前記筒体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、
    前記鋲体の土台部および該土台部が配置された前記ベース基板用ウエハの上面を研削・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請求項５に記載の圧電振動子の製造方法。
  7. 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、
    平板状の土台部と、前記土台部の表面に直交する方向に沿って前記ベース基板と略同じ厚みだけ延在し、その先端が平坦に形成された芯材部と、を有する導電性の鋲体の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面に鋲体の土台部を当接させる工程と、
    前記ベース基板の第２面に、充填材を塗布し、前記充填材を前記貫通孔内に充填する工程と、
    前記充填材を焼成して硬化させる工程と、
    前記ベース基板の第１面および第２面を研磨して芯材部を露出させる工程と、を有し、
    前記充填材は、ペースト材に、硬化後のペースト材よりも硬度の高い粒状体を混合したものであることを特徴とする圧電振動子の製造方法。
  8. 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、平板状の土台部と、前記土台部の表面に直交する方向に沿って前記ベース基板用ウエハと略同じ厚みだけ延在し、その先端が平坦に形成された芯材部と、を有する導電性の鋲体を利用して、前記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上面に、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上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下面に、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、前記鋲体を配置するとともに、前記貫通孔と前記鋲体の芯材部との間隙に、ペースト材と前記ペースト材よりも硬度の高い粒状体とが混合された充填材を充填する貫通電極配置工程と、
    前記充填材を所定の温度で焼成して筒体を形成するとともに、前記貫通孔と前記筒体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、
    前記鋲体の土台部および該土台部が配置された前記ベース基板用ウエハの上面を研削・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請求項７に記載の圧電振動子の製造方法。
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