JP2011049993A - Manufacturing method of package, manufacturing method of piezoelectric vibrator, the piezoelectric vibrator, oscillator, electronic apparatus, and radio-controlled timepiece - Google Patents
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Abstract
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被収納物が封止されたパッケージの製造方法、被収納物として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、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。 The present invention relates to a method of manufacturing a package in which an object to be stored is sealed in a cavity formed between two bonded substrates, and a surface mount type (SMD) in which a piezoelectric vibrating piece is sealed as the object to be stored. ) Of a piezoelectric vibrator, a piezoelectric vibrator, an oscillator having a piezoelectric vibrator, an electronic device, and a radio timepiece.
従来から一対の基板を接合し、その基板間に形成されたキャビティ内に被収納物を封止したパッケージが知られている。パッケージの一種として、携帯電話や携帯情報端末の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に用いられる水晶などを利用した圧電振動子が知られている。
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。
Conventionally, a package is known in which a pair of substrates are bonded and an object to be stored is sealed in a cavity formed between the substrates. As a kind of package, a piezoelectric vibrator using a crystal used for a time source of a mobile phone or a portable information terminal, a timing source such as a control signal, a reference signal source, or the like is known.
Various piezoelectric vibrators of this type are known, and one of them is a surface-mount type piezoelectric vibrator.
表面実装型の圧電振動子としては、ベース基板とリッド基板とが直接接合され、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た2層構造タイプのものがある。この2層構造タイプの圧電振動子は、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では、ベース基板を貫通するように形成された導電部材(貫通電極)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)。
As a surface mount type piezoelectric vibrator, there is a two-layer structure type in which a base substrate and a lid substrate are directly bonded, and a piezoelectric vibrating piece is accommodated in a cavity formed between the two substrates. This two-layer structure type piezoelectric vibrator is excellent in that it can be thinned and is preferably used. In such a two-layer structure type piezoelectric vibrator, the piezoelectric vibrating piece and the external electrode formed on the base substrate are made conductive by using a conductive member (penetrating electrode) formed so as to penetrate the base substrate. There are known piezoelectric vibrators (see, for example,
従来の圧電振動子200は、図30、図31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、該基板201を貫通する貫通孔204が形成されている。そして、このスルーホール204内には、該スルーホール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。
As shown in FIGS. 30 and 31, the conventional
The
ところで、上述した従来の2層構造タイプの圧電振動子には、貫通孔204の端部に角部が形成されている。このように貫通孔204の端部に角部が形成されることにより、ベース基板201の研磨工程時に応力集中により角部からクラックが入り易くなったり、圧電振動子200の耐曲げ性が弱くなったり、部分的に割れや剥離が発生し易くなるという問題がある。
また、ベース基板201に貫通孔204を形成する方法は、ベース基板201を加熱した状態で、貫通孔204の形状に対応した突起部を有する型部材をベース基板201に当接し、ベース基板201が冷やされた後に型部材を離間してベース基板201に凹部を形成する。その後、凹部の部分が貫通孔204になるまでベース基板201を研磨している。ここで、型部材とベース基板201とを離間させる際に、型部材の板部と突起部との境界部には、局部的な応力集中が発生することから突起部が脱落・破損してしまうという問題がある。つまり、型部材の耐久性が低いという問題がある。
By the way, in the conventional two-layer structure type piezoelectric vibrator described above, a corner is formed at the end of the through
In addition, the method of forming the through
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、ベース基板にクラックが入るのを抑制することができ、歩留まりを向上させることができるパッケージの製造方法、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を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and can be used to suppress cracks in the base substrate and improve the yield, and a method for manufacturing a package and a method for manufacturing a piezoelectric vibrator. An object of the present invention is to provide a piezoelectric vibrator, an oscillator, an electronic device, and a radio timepiece.
上記の課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明に係るパッケージの製造方法は、互いに接合されたベース基板およびリッド基板と、前記ベース基板と前記リッド基板との間に形成されたキャビティ内に封止された被収納物と、前記ベース基板を貫通する貫通孔内に配置され、前記被収納物と外部とを電気的に接続する貫通電極と、を備えたパッケージの製造方法において、前記ベース基板に、前記貫通電極用の凹部を形成する凹部形成工程を備え、該凹部形成工程は、加熱された前記ベース基板の第1面に、少なくとも前記貫通孔と同一の形状の突起部が形成された型部材を当接して、前記突起部を前記ベース基板内に挿入する工程と、前記ベース基板を冷却する工程と、前記型部材を前記ベース基板から離間させる工程と、を有し、前記型部材の突起部に、前記貫通孔における前記第1面側の端部が、該端部に向かうに従って拡径する曲面形状になるように曲面部が形成されていることを特徴としている。
In order to solve the above problems, the present invention provides the following means.
A package manufacturing method according to the present invention includes a base substrate and a lid substrate bonded to each other, an object to be sealed in a cavity formed between the base substrate and the lid substrate, and the base substrate. In a manufacturing method of a package comprising a through-electrode that is disposed in a through-hole that penetrates and electrically connects the object to be stored and the outside, a recess for the through-electrode is formed in the base substrate A recess forming step, wherein the recess forming step abuts a mold member having at least a protrusion having the same shape as the through hole on the heated first surface of the base substrate, and A step of inserting the mold member into the base substrate; a step of cooling the base substrate; and a step of separating the mold member from the base substrate. End of the first surface side, is characterized in that the curved portion is formed so as to form surface increases in diameter toward the end portion.
本発明に係るパッケージの製造方法によれば、型部材における突起部に曲面部を形成したため、型部材をベース基板から離間させる際に、突起部の根元に生じる応力集中を分散させることができ、型部材の耐久性を向上することができる。また、ベース基板の凹部には、型部材の突起部に形成された曲面部と略同一形状の曲面部が形成されることとなる。したがって、型部材をベース基板から離間させる際、およびその後ベース基板を研磨する際やベース基板に曲げ力が係る際に、ベース基板の貫通孔の端部にクラックが入るのを抑制することができる。つまり、パッケージを製造する際の歩留まりを向上することができる。 According to the manufacturing method of the package according to the present invention, since the curved surface portion is formed in the protruding portion in the mold member, the stress concentration generated at the base of the protruding portion can be dispersed when the mold member is separated from the base substrate. The durability of the mold member can be improved. In addition, a curved surface portion having substantially the same shape as the curved surface portion formed on the protruding portion of the mold member is formed in the concave portion of the base substrate. Accordingly, when the mold member is separated from the base substrate, and when the base substrate is polished thereafter or when the bending force is applied to the base substrate, it is possible to suppress cracks from entering the end portions of the through holes of the base substrate. . That is, the yield at the time of manufacturing a package can be improved.
また、本発明に係るパッケージの製造方法は、前記ベース基板に前記凹部が形成された後、前記ベース基板の前記第1面と反対側の第2面を研磨して前記貫通孔を形成する工程と、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2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1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、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、を有していることを特徴としている。 Further, in the method for manufacturing a package according to the present invention, after the recess is formed in the base substrate, the second surface opposite to the first surface of the base substrate is polished to form the through hole. And the core part of the conductive casing having a flat base part and a core part extending in a direction orthogonal to the surface of the base part in the through hole of the base substrate Inserting and bringing the base portion of the casing into contact with the second surface of the base substrate; and applying paste-like glass frit to the first surface of the base substrate; and inserting the glass frit into the through hole A step of filling, a step of baking and hardening the glass frit, and a step of polishing the first surface and the second surface of the base substrate to expose the core portion. Yes.
本発明に係るパッケージの製造方法によれば、ベース基板の第1面を研磨して芯材部を露出させる際に、貫通孔の端部には曲面部が形成されているため、貫通孔の端部からクラックが入るのを抑制することができる。 According to the package manufacturing method of the present invention, when the first surface of the base substrate is polished to expose the core portion, the curved portion is formed at the end of the through hole. It can suppress that a crack enters from an edge part.
また、本発明に係るパッケージの製造方法は、前記型部材の突起部が、前記貫通孔に対応した第1突起部と、該第1突起部からさらに拡径するように形成された第2突起部と、を有し、該第2突起部の根元に、前記ベース基板の前記第1面側の端部が、該端部に向かうに従って拡径する曲面形状になるように曲面部が形成されていることを特徴としている。 Further, in the package manufacturing method according to the present invention, the protrusion of the mold member has a first protrusion corresponding to the through hole, and a second protrusion formed such that the diameter of the protrusion further increases from the first protrusion. And a curved surface portion is formed at the base of the second projecting portion so that the end portion on the first surface side of the base substrate has a curved shape that increases in diameter toward the end portion. It is characterized by having.
本発明に係るパッケージの製造方法によれば、突起部に第1突起部よりも拡径された第2突起部を形成したため、突起部の強度を向上することができる。また、第2突起部の根元に曲面部を形成したため、型部材をベース基板から離間させる際に、突起部の根元に生じる応力集中を分散させることができるため、突起部の強度をさらに向上することができる。したがって、型部材の耐久性を向上させることができる。 According to the method for manufacturing a package of the present invention, since the second protrusion having a diameter larger than that of the first protrusion is formed on the protrusion, the strength of the protrusion can be improved. In addition, since the curved surface portion is formed at the base of the second protrusion, the stress concentration generated at the base of the protrusion can be dispersed when the mold member is separated from the base substrate, thereby further improving the strength of the protrusion. be able to. Therefore, the durability of the mold member can be improved.
また、本発明に係る圧電振動子の製造方法は、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圧電振動子を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圧電振動片が収納されるキャビティを形成するキャビティ形成工程と、前記ベース基板用ウエハに、貫通電極用の鋲体を用いて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2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2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1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前記貫通電極用の凹部を形成する凹部形成工程と、前記凹部が貫通するまで前記ベース基板用ウエハの前記第2面を研磨する貫通孔形成工程と、前記貫通孔に、前記鋲体の芯材部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を充填する貫通電極配置工程と、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第2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1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、前記凹部形成工程は、加熱された前記ベース基板用ウエハの第1面に、少なくとも前記貫通孔と同一の形状の突起部が形成された型部材を当接して、前記突起部を前記ベース基板内に挿入する工程と、前記ベース基板を冷却する工程と、前記型部材を前記ベース基板用ウエハから離間させる工程と、を有し、前記型部材の突起部に、前記貫通孔における前記第1面側の端部が、該端部に向かうに従って拡径する曲面形状になるように曲面部が形成されていることを特徴としている。 The piezoelectric vibrator manufacturing method according to the present invention includes a piezoelectric vibrator manufacturing method in which a piezoelectric vibrator is manufactured using a base substrate wafer and a lid substrate wafer. A cavity forming step of forming a cavity in which the piezoelectric vibrating piece is accommodated when the wafers are superposed, a through electrode forming step of forming a through electrode on the base substrate wafer using a through electrode housing, and A routing electrode forming step of forming a routing electrode electrically connected to the through electrode on the second surface of the base substrate wafer, and the piezoelectric vibrating piece for the base substrate via the routing electrode A mounting step for bonding to the second surface of the wafer and the base substrate wafer and the lid substrate wafer are overlapped to accommodate the piezoelectric vibrating piece in the cavity. An overlaying step, a bonding step of bonding the base substrate wafer and the lid substrate wafer, and sealing the piezoelectric vibrating piece in the cavity; and passing through the first surface of the base substrate wafer. An external electrode forming step of forming an external electrode electrically connected to the electrode; and a cutting step of cutting the bonded wafers into pieces into a plurality of piezoelectric vibrators. A step of forming a recess for the through electrode in the base substrate wafer; a through hole forming step of polishing the second surface of the base substrate wafer until the recess penetrates; A through-hole electrode disposing step of disposing a core part of the casing in the hole and filling a gap between the through-hole and the core part of the casing with a paste-like glass frit; A firing step of integrally firing the through-hole, the glass frit, and the core member of the casing by firing at a temperature; and a base portion of the casing and the base substrate on which the base portion is disposed Grinding and polishing the second surface of the wafer, and polishing and polishing the first surface of the base substrate wafer so that the core portion is exposed. A step of abutting a mold member having at least a protrusion having the same shape as the through hole on the first surface of the heated base substrate wafer, and inserting the protrusion into the base substrate. And a step of cooling the base substrate and a step of separating the mold member from the base substrate wafer, and an end portion on the first surface side of the through hole is formed on the protrusion of the mold member. Is a curved surface whose diameter increases toward the end It is characterized in that a curved surface portion is formed so as to have a shape.
本発明に係る圧電振動子の製造方法によれば、型部材における突起部に曲面部を形成したため、型部材をベース基板から離間させる際に、突起部の根元に生じる応力集中を分散させることができ、型部材の耐久性を向上することができる。また、ベース基板の凹部には、型部材の突起部に形成された曲面部と略同一形状の曲面部が形成されることとなる。したがって、型部材をベース基板から離間させる際、およびその後ベース基板を研磨する際やベース基板に曲げ力が係る際に、ベース基板の貫通孔の端部にクラックが入るのを抑制することができる。つまり、圧電振動子を製造する際の歩留まりを向上することができる。 According to the method of manufacturing a piezoelectric vibrator according to the present invention, since the curved surface portion is formed in the protrusion portion of the mold member, the stress concentration generated at the base of the protrusion portion can be dispersed when the mold member is separated from the base substrate. The durability of the mold member can be improved. In addition, a curved surface portion having substantially the same shape as the curved surface portion formed on the protruding portion of the mold member is formed in the concave portion of the base substrate. Accordingly, when the mold member is separated from the base substrate, and when the base substrate is polished thereafter or when the bending force is applied to the base substrate, it is possible to suppress cracks from entering the end portions of the through holes of the base substrate. . That is, the yield when manufacturing the piezoelectric vibrator can be improved.
また、本発明に係る圧電振動子は、互いに接合されたベース基板およびリッド基板と、前記ベース基板と前記リッド基板との間に形成されたキャビティ内に封止された圧電振動片と、前記ベース基板を貫通する貫通孔内に配置され、前記圧電振動片と外部とを電気的に接続する貫通電極と、を備えた圧電振動子において、前記貫通孔における少なくとも一方の端部に、該端部に向かうに従って拡径する曲面部が形成されていることを特徴としている。 The piezoelectric vibrator according to the present invention includes a base substrate and a lid substrate bonded to each other, a piezoelectric vibrating piece sealed in a cavity formed between the base substrate and the lid substrate, and the base A piezoelectric vibrator comprising: a through-electrode disposed in a through-hole penetrating the substrate and electrically connecting the piezoelectric vibrating piece and the outside, at least at one end of the through-hole, the end It is characterized in that a curved surface portion whose diameter increases as it goes to is formed.
本発明に係る圧電振動子によれば、ベース基板の貫通孔の端部に曲面部が形成されているため、ベース基板の貫通孔の端部にクラックが入るのを抑制することができる。つまり、品質が安定した圧電振動子を提供することができる。 According to the piezoelectric vibrator of the present invention, since the curved surface portion is formed at the end portion of the through hole of the base substrate, it is possible to suppress the crack from entering the end portion of the through hole of the base substrate. That is, a piezoelectric vibrator with stable quality can be provided.
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。
The oscillator according to the present invention is characterized in that the above-described piezoelectric vibrator is electrically connected to an integrated circuit as an oscillator.
Furthermore, an electronic device according to the present invention is characterized in that the above-described piezoelectric vibrator is electrically connected to a time measuring unit.
The radio timepiece according to the present invention is characterized in that the piezoelectric vibrator described above is electrically connected to the filter unit.
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、ベース基板の貫通孔の端部に曲面部が形成され、ベース基板の貫通孔の端部にクラックが入り難い圧電振動子を用いているため、歩留まりが向上するとともに、品質が安定した発振器、電子機器および電波時計を提供することができる。 In the oscillator, the electronic device, and the radio timepiece according to the invention, a curved surface portion is formed at the end portion of the through hole of the base substrate, and a piezoelectric vibrator that does not easily crack at the end portion of the through hole of the base substrate is used. In addition, an oscillator, an electronic device, and a radio timepiece with improved yield and stable quality can be provided.
本発明に係るパッケージの製造方法によれば、型部材における突起部に曲面部を形成したため、型部材をベース基板から離間させる際に、突起部の根元に生じる応力集中を分散させることができ、型部材の耐久性を向上することができる。また、ベース基板の凹部には、型部材の突起部に形成された曲面部と略同一形状の曲面部が形成されることとなる。したがって、型部材をベース基板から離間させる際、およびその後ベース基板を研磨する際やベース基板に曲げ力が係る際に、ベース基板の貫通孔の端部にクラックが入るのを抑制することができる。つまり、パッケージを製造する際の歩留まりを向上することができる。 According to the manufacturing method of the package according to the present invention, since the curved surface portion is formed in the protruding portion in the mold member, the stress concentration generated at the base of the protruding portion can be dispersed when the mold member is separated from the base substrate. The durability of the mold member can be improved. In addition, a curved surface portion having substantially the same shape as the curved surface portion formed on the protruding portion of the mold member is formed in the concave portion of the base substrate. Accordingly, when the mold member is separated from the base substrate, and when the base substrate is polished thereafter or when the bending force is applied to the base substrate, it is possible to suppress cracks from entering the end portions of the through holes of the base substrate. . That is, the yield at the time of manufacturing a package can be improved.
以下、本発明に係る実施形態を、図1〜図29を参照して説明する。なお、本実施形態では、音叉型の圧電振動片を用いた圧電振動子の場合について説明する。
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。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to FIGS. In the present embodiment, a case of a piezoelectric vibrator using a tuning fork type piezoelectric vibrating piece will be described.
As shown in FIGS. 1 to 4, the
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等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。
As shown in FIG. 5 to FIG. 7, the piezoelectric vibrating
The piezoelectric vibrating
In addition, the piezoelectric vibrating
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。
The
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)等の導電性膜の被膜により形成されたものである。
In addition, the
The
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。
A
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共に、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。
As shown in FIGS. 3 and 4, the piezoelectric vibrating
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、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。
The
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。
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、本実施形態のスルーホール30,31は、ベース基板2の上面から下面に向かって漸次径が拡径したテーパ部44が形成されるとともに、ベース基板2の下面側端部において曲面部45が形成されている。
The
The
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。
A pair of through
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。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にはテーパ部6dと曲面部6eが形成されている。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。
As shown in FIG. 8, the
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、製造過程の当初のベース基板2の厚さよりも若干短い長さのものを採用している(後に製造方法の説明で詳述する。)。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。
The
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。
On the upper surface side of the base substrate 2 (the bonding surface side to which the
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の近傍の位置から、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。
The pair of lead-out
More specifically, the one lead-
A bump B is formed on each of the pair of lead-out
また、ベース基板2の下面には、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。
Further, as shown in FIGS. 1, 3, and 4,
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。
When the
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。
Next, a manufacturing method for manufacturing a plurality of the above-described
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。
First, the piezoelectric vibrating reed manufacturing step is performed to manufacture the piezoelectric vibrating
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。
Further, after the piezoelectric vibrating
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、図10に示すように、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C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。
Next, a first wafer manufacturing process is performed in which the
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について、詳細に説明する。
Next, at the same time as or before or after the above process, a second wafer manufacturing process is performed in which the
まず、図11に示すように、ベース基板用ウエハ40に一対のスルーホール30,31に対応した凹部30a,31aを形成する凹部形成工程(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。この凹部30a,31aを形成するには、図12、図13に示すように、ベース基板用ウエハ40を加熱した状態で、凹部30a,31aと同一形状の突起部71を有する型部材70をベース基板用ウエハ40の一方の面40aに当接させる。このとき、突起部71はベース基板用ウエハ40内に嵌入される。その後、ベース基板用ウエハ40を冷却した後に、型部材70をベース基板用ウエハ40から離間することで、図14に示すように、ベース基板用ウエハ40の一方の面40aに突起部71と略同一形状の凹部30a,31aが形成される。
First, as shown in FIG. 11, a recess forming step (S32) for forming
ここで、型部材70はベース基板用ウエハ40と外形が略同一形状の板部73と、板部73から突出するように形成された突起部71と、を有している。また、図12に示すように、突起部71はスルーホール30,31と略同一形状に形成されており、突起部71の先端から下端(板部73が形成された側)に向かって漸次径が拡径するテーパ部74と、突起部71の下端側に形成され、該端部に向かうに従って拡径する曲面部75と、を有している。
Here, the
このように曲面部75を形成することによりベース基板用ウエハ40から型部材70を離間させる際に、突起部71に生じる応力集中を緩和することができ、突起部71が脱落・破損するのを抑制することができる。また、ベース基板用ウエハ40の凹部30a,31aに曲面部43が形成されるため、ベース基板用ウエハ40にクラックが発生するのを抑制することができる。
When the
続いて、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(S33)を行う。ベース基板用ウエハ40にスルーホール30,31を形成するには、図15に示すように、ベース基板用ウエハ40を両面から研磨する。そして、図16に示すように、ベース基板用ウエハ40の上面から下面に向かって漸次径が拡径するテーパ部44と、下面側端部に、該端部に向かうに従って拡径する曲面部45と、を有するスルーホール30,31を複数形成する。なお、曲面部45は凹部30a,31aの曲面部43が一部だけ研磨された状態の曲面部である。
Subsequently, a through hole forming step (S33) is performed in which a plurality of pairs of through
また、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、ベース基板用ウエハ40の研磨をする際に、凹部30a,31aには曲面部43が形成されているため、スルーホール30,31の端部に生じる応力集中を緩和することできるため、ベース基板用ウエハ40にクラックが生じるのを抑制することができる。
Further, one through
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を配置するとともに、ガラス材料からなるペースト状のガラスフリット6aをスルーホール30,31内に充填する貫通電極配置工程を行う(S34)。この際、鋲体9として、図17に示すように、平板状の土台部8と、該土台部8上から該土台部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の厚さよりも若干短い(例えば、約0.02mm程度短い)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。そして、図18に示すように、この鋲体9の土台部8がベース基板用ウエハ40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。本実施形態では、土台部8上に芯材部7が形成された鋲体9を利用するため、土台部8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、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。
Subsequently, the through-hole electrode arrangement in which the
しかも、土台部8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。
さらに、土台部8は、平板状に形成されているため、貫通電極配置工程後、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。
In addition, by bringing the
Furthermore, since the
また、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内に確実にガラスフリット6aが充填されるように多めに塗布する。したがって、ベース基板用ウエハ40の表面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(S35)。図19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47を用い、スキージ47の先端47a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ガラスフリット6aを除去する。このようにすることで、図20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の厚さよりも若干短くしたため、スキージ47がスルーホール30,31の上部を通過する際に、スキージ47の先端47a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。
When the
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(S36)。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内に配置された芯材部7と、が互いに固着し合う。この焼成を行う際に、土台部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。
Subsequently, a firing step of firing the embedded filler at a predetermined temperature is performed (S36). As a result, the through
続いて、図21に示すように、焼成後に鋲体9の土台部8を研磨して除去する研磨工程を行う(S37)。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土台部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。
Subsequently, as shown in FIG. 21, a polishing step is performed to polish and remove the
また、同時にベース基板用ウエハ40の裏面(鋲体9の土台部8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22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。
At the same time, the back surface of the base substrate wafer 40 (the surface on which the
ここで、本実施形態では、スルーホール30,31の裏面40a側端部には曲面部45が形成されており、この曲面部45は研磨しても残る大きさで形成されている。このように曲面部45を形成することにより、研磨工程時にもスルーホール30,31の裏面40a側の周縁部には角部がないため、ベース基板用ウエハ40にクラックが入るのを防止することができる。
Here, in the present embodiment, a
上述したように、ベース基板用ウエハ40の表面と、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。
As described above, the surface of the
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23、図24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(S38)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(S39)。なお、図23、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。
Next, a conductive material is patterned on the upper surface of the
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。
In particular, the through
ところで、図9では、接合膜形成工程(S38)の後に、引き回し電極形成工程(S39)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(S39)の後に、接合膜形成工程(S38)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。 By the way, in FIG. 9, the order of steps for performing the lead electrode forming step (S39) is performed after the bonding film forming step (S38). On the contrary, after the lead electrode forming step (S39), the bonding film forming step is performed. Step (S38) 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.
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。
Next, a mounting step is performed in which the produced plurality of piezoelectric vibrating
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、リッド基板用ウエハ50に形成された凹部3a内、つまり両ウエハ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。
After the mounting of the piezoelectric vibrating
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25に示すウエハ体60を得ることができる。なお、図25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いる。なお、図25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。
After the superposition process, the superposed two
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。
By the way, when performing anodic bonding, the through
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。
Then, after the above-described anodic bonding is completed, a conductive material is patterned on the lower surface of the
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。
In particular, when this step is performed, the through
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。
Next, in the state of the
周波数の微調が終了後、接合されたウエハ体60を図25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。
After the fine adjustment of the frequency, a cutting process is performed in which the bonded
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。
In addition, after performing the cutting process (S90) and dividing into individual
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。
Thereafter, an internal electrical characteristic inspection is performed (S100). That is, the resonance frequency, resonance resistance value, drive level characteristic (excitation power dependence of resonance frequency and resonance resistance value), etc. of the piezoelectric vibrating
本実施形態によれば、ベース基板用ウエハ40に凹部30a,31aを形成するための型部材70における突起部71に曲面部75を形成したため、型部材70をベース基板用ウエハ40から離間させる際に、突起部71の根元に生じる応力集中を分散させることができ、型部材70の耐久性を向上することができる。また、ベース基板用ウエハ40の凹部30a,31aには、型部材70の突起部71に形成された曲面部75と略同一形状の曲面部43が形成されることとなる。したがって、型部材70をベース基板用ウエハ40から離間させる際、およびその後ベース基板用ウエハ40を研磨する際やベース基板用ウエハ40に曲げ力が係る際に、ベース基板用ウエハ40のスルーホール30,31の端部にクラックが入るのを抑制することができる。つまり、圧電振動子1を製造する際の歩留まりを向上することができる。
According to the present embodiment, since the
また、本実施形態の製造方法で製造された圧電振動子1は、ベース基板2のスルーホール30,31の端部に曲面部45が形成されているため、ベース基板2のスルーホール30,31の端部にクラックが入るのを抑制することができる。つまり、品質が安定した圧電振動子1を提供することができる。
Further, in the
なお、本実施形態の製造方法で製造された圧電振動子1は、貫通電極32,33を、引き回し電極36,37及び外部電極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7を利用して貫通電極32,33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。
In addition, the
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。
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。
Moreover, since the airtightness in the cavity C can be reliably maintained, the quality can be improved also in this respect.
Further, according to the manufacturing method of the present embodiment, a plurality of the
(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26を参照しながら説明する。
本実施形態の発振器100は、図26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。
(Oscillator)
Next, an embodiment of an oscillator according to the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 26, the
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、時刻やカレンダーなどを提供したりする機能を付加することができる。
In the
Further, by selectively setting the configuration of the
上述したように、本実施形態の発振器100によれば、ベース基板2のスルーホール30,31の端部に曲面部45が形成され、ベース基板2のスルーホール30,31の端部にクラックが入り難い圧電振動子1を用いているため、歩留まりが向上するとともに、品質が安定した発振器100を提供することができる。
As described above, according to the
(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27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。
(Electronics)
Next, an embodiment of an electronic apparatus according to the invention will be described with reference to FIG. Note that the
First, the
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27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。
Next, the configuration of the
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などを備えている。
The
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、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。
The
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。
The
The
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。
In addition, the
The call
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。
When the voltage applied to each functional unit such as the
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。
That is, the operation of the
In addition, the function of the
上述したように、本実施形態の携帯情報機器110によれば、ベース基板2のスルーホール30,31の端部に曲面部45が形成され、ベース基板2のスルーホール30,31の端部にクラックが入り難い圧電振動子1を用いているため、歩留まりが向上するとともに、品質が安定した携帯情報機器110を提供することができる。
As described above, according to the
(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28を参照して説明する。
本実施形態の電波時計130は、図28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。
(Radio watch)
Next, an embodiment of a radio timepiece according to the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 28, the
In Japan, there are 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.
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。
Hereinafter, the functional configuration of the
The
The
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。
Further, the filtered signal having a predetermined frequency is detected and demodulated by the detection and
Since the carrier wave is 40 kHz or 60 kHz, the
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。
In addition, although the above-mentioned description was shown in the example in Japan, the frequency of the long standard wave is different overseas. For example, in Germany, a standard radio wave of 77.5 KHz is used. Accordingly, when the
上述したように、本実施形態の電波時計130によれば、ベース基板2のスルーホール30,31の端部に曲面部45が形成され、ベース基板2のスルーホール30,31の端部にクラックが入り難い圧電振動子1を用いているため、歩留まりが向上するとともに、品質が安定した電波時計130を提供することができる。
As described above, according to the
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略円柱形状に形成してもよい。なお、この場合でもスルーホールの一方の端部に曲面部を形成することにより上記実施形態と略同一の作用効果を得ることができる。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change can be added in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
For example, in the above-described embodiment, the through
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と略同一の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。
Moreover, in the said embodiment, it is preferable to use the thing with a thermal expansion coefficient substantially the same as the base substrate 2 (base substrate wafer 40) and the
In this case, when firing, the
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。
In the above-described embodiment, as an example of the piezoelectric vibrating
In the above embodiment, the tuning fork type
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。
In the above embodiment, the
さらに、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。
Furthermore, although the piezoelectric vibrating
そして、上記実施形態では、型部材70にテーパ部74および曲面部75を有する突起部71が形成されたものを採用したが、図29に示すように、スルーホール30,31と略同一形状の第1突起部173と、第1突起部173からさらに拡径するように形成された第2突起部174と、を有した突起部171が形成された型部材170を用いてもよい。
In the above embodiment, the
型部材170を用いる場合には、まず型部材170とベース基板用ウエハ40とを当接させる(上記実施形態の図13参照)。そして、型部材170をベース基板用ウエハ40から離間させた後、ベース基板用ウエハ40の両面を研磨してスルーホール30,31を形成すればよい。つまり、この研磨工程では、ベース基板用ウエハ40に形成された凹部のうち、型部材170の第2突起部174に対応した部分は全て研磨するとともに、第1突起部173の曲面部175に対応して形成された局面部の一部を研磨する。
When the
このような突起部171を形成することにより、突起部171の強度を向上させることができ、型部材170の耐久性を向上することができる。また、第1突起部173における第2突起部174との境界部には第1曲面部175が形成されているとともに、第2突起部174における板部176との境界部にも第2曲面部177が形成されている。このように第2曲面部177を形成することでベース基板用ウエハ40から型部材170を離間させる際に、突起部171に生じる応力集中を緩和することができ、突起部171が脱落・破損するのを抑制することができる。また、第1曲面部175を形成することにより、圧電振動子1として製造された後、ベース基板2のスルーホール30,31には曲面部45が形成されるため、ベース基板2にクラックが発生するのを抑制することができる。
By forming such a
1…圧電振動子(パッケージ) 2…ベース基板 3…リッド基板 4…圧電振動片(被収納物) 6a…ガラスフリット 7…芯材部 8…土台部 9…鋲体 30…スルーホール(貫通孔) 30a…凹部 31…スルーホール(貫通孔) 31a…凹部 32…貫通電極 33…貫通電極 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 43…曲面部 45…曲面部 50…リッド基板用ウエハ 70…型部材 71…突起部 75…曲面部 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 170…型部材 173…第1突起部 174…第2突起部 175…第1曲面部(曲面部) 177…第2曲面部(曲面部) C…キャビティ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
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封止された被収納物と、
前記ベース基板を貫通する貫通孔内に配置され、前記被収納物と外部とを電気的に接続する貫通電極と、を備えたパッケージの製造方法において、
前記ベース基板に、前記貫通電極用の凹部を形成する凹部形成工程を備え、
該凹部形成工程は、加熱された前記ベース基板の第1面に、少なくとも前記貫通孔と同一の形状の突起部が形成された型部材を当接して、前記突起部を前記ベース基板内に挿入する工程と、
前記ベース基板を冷却する工程と、
前記型部材を前記ベース基板から離間させる工程と、を有し、
前記型部材の突起部に、前記貫通孔における前記第1面側の端部が、該端部に向かうに従って拡径する曲面形状になるように曲面部が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。 A base substrate and a lid substrate bonded to each other;
To-be-contained object sealed in a cavity formed between the base substrate and the lid substrate;
In a manufacturing method of a package comprising: a through electrode disposed in a through hole penetrating the base substrate and electrically connecting the object to be stored and the outside;
A recess forming step for forming a recess for the through electrode on the base substrate;
In the recess forming step, a mold member having at least a protrusion having the same shape as the through hole is brought into contact with the heated first surface of the base substrate, and the protrusion is inserted into the base substrate. And a process of
Cooling the base substrate;
Separating the mold member from the base substrate,
A package characterized in that a curved surface portion is formed on the protruding portion of the mold member so that the end portion on the first surface side of the through-hole has a curved surface shape whose diameter increases toward the end portion. Manufacturing method.
前記ベース基板の前記第1面と反対側の第2面を研磨して前記貫通孔を形成する工程と、
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2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1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、
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、を有してい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。 After the recess is formed in the base substrate,
Polishing the second surface opposite to the first surface of the base substrate to form the through hole;
Inserting the core part of the conductive casing having a flat base part and a core part extending in a direction perpendicular to the surface of the base part into the through hole of the base substrate A step of bringing a base portion of the casing into contact with the second surface of the base substrate;
Applying paste-like glass frit to the first surface of the base substrate, and filling the glass frit into the through holes;
Baking and curing the glass frit;
The method for manufacturing a package according to claim 1, further comprising: polishing the first surface and the second surface of the base substrate to expose the core portion.
該第2突起部の根元に、前記ベース基板の前記第1面側の端部が、該端部に向かうに従って拡径する曲面形状になるように曲面部が形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載のパッケージの製造方法。 The protrusion of the mold member has a first protrusion corresponding to the through-hole, and a second protrusion formed so as to further expand in diameter from the first protrusion,
A curved surface portion is formed at the base of the second projecting portion so that the end portion on the first surface side of the base substrate has a curved surface shape whose diameter increases toward the end portion. The manufacturing method of the package of Claim 1 or 2.
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圧電振動片が収納されるキャビティを形成するキャビティ形成工程と、
前記ベース基板用ウエハに、貫通電極用の鋲体を用いて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2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2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1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前記貫通電極用の凹部を形成する凹部形成工程と、
前記凹部が貫通するまで前記ベース基板用ウエハの前記第2面を研磨する貫通孔形成工程と、
前記貫通孔に、前記鋲体の芯材部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を充填する貫通電極配置工程と、
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第2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1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、
前記凹部形成工程は、加熱された前記ベース基板用ウエハの第1面に、少なくとも前記貫通孔と同一の形状の突起部が形成された型部材を当接して、前記突起部を前記ベース基板内に挿入する工程と、
前記ベース基板を冷却する工程と、
前記型部材を前記ベース基板用ウエハから離間させる工程と、を有し、
前記型部材の突起部に、前記貫通孔における前記第1面側の端部が、該端部に向かうに従って拡径する曲面形状になるように曲面部が形成されていることを特徴とする圧電振動子の製造方法。 In a piezoelectric vibrator manufacturing method for manufacturing a piezoelectric vibrator using a base substrate wafer and a lid substrate wafer,
A cavity forming step of forming a cavity in which the piezoelectric vibrating piece is stored when the two wafers are superimposed on the lid substrate wafer;
A through electrode forming step of forming a through electrode on the base substrate wafer using a through electrode housing; and
A lead electrode forming step of forming a lead electrode electrically connected to the through electrode on the second surface of the base substrate wafer;
A mounting step of bonding the piezoelectric vibrating piece to the second surface of the base substrate wafer via the routing electrode;
Overlaying the base substrate wafer and the lid substrate wafer to house the piezoelectric vibrating piece in the cavity; and
Joining the base substrate wafer and the lid substrate wafer, and sealing the piezoelectric vibrating piece in the cavity;
Forming an external electrode electrically connected to the through electrode on the first surface of the base substrate wafer; and
Cutting the bonded wafers and cutting the wafer into a plurality of piezoelectric vibrators,
The through electrode forming step includes
Forming a recess for the through electrode on the base substrate wafer; and
A through hole forming step of polishing the second surface of the base substrate wafer until the recess penetrates;
A through electrode arrangement step of placing a core part of the casing in the through hole and filling a paste-like glass frit in a gap between the through hole and the core part of the casing;
A firing step of firing the glass frit at a predetermined temperature to integrally fix the through hole, the glass frit, and a core part of the casing;
The base portion of the casing and the second surface of the base substrate wafer on which the base portion is disposed are ground and polished, and the first surface of the base substrate wafer is polished to expose the core portion. And a grinding / polishing process to be performed,
In the recess forming step, a mold member having at least a protrusion having the same shape as the through hole is brought into contact with the first surface of the heated base substrate wafer, and the protrusion is placed in the base substrate. Inserting into,
Cooling the base substrate;
Separating the mold member from the base substrate wafer,
The piezoelectric member characterized in that a curved surface portion is formed on the projecting portion of the mold member so that an end portion on the first surface side of the through hole has a curved surface shape whose diameter increases toward the end portion. A method for manufacturing a vibrator.
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封止された圧電振動片と、
前記ベース基板を貫通する貫通孔内に配置され、前記圧電振動片と外部とを電気的に接続する貫通電極と、を備えた圧電振動子において、
前記貫通孔における少なくとも一方の端部に、該端部に向かうに従って拡径する曲面部が形成されていることを特徴とする圧電振動子。 A base substrate and a lid substrate bonded to each other;
A piezoelectric vibrating piece sealed in a cavity formed between the base substrate and the lid substrate;
In a piezoelectric vibrator including a through electrode disposed in a through hole penetrating the base substrate and electrically connecting the piezoelectric vibrating piece and the outside,
A piezoelectric vibrator characterized in that a curved surface portion having a diameter increasing toward the end portion is formed at at least one end portion of the through hole.
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