WO2010097902A1 - ガラス基板の研磨方法、パッケージの製造方法、圧電振動子、発振器、電子機器並びに電波時計 - Google Patents

ガラス基板の研磨方法、パッケージの製造方法、圧電振動子、発振器、電子機器並びに電波時計 Download PDF

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glass substrate
polishing
base substrate
plate
piezoelectric vibrator
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洋一 藤平
一義 須釜
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セイコーインスツル株式会社
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    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
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    • H03H9/1014Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices the enclosure being defined by a frame built on a substrate and a cap, the frame having no mechanical contact with the BAW device
    • H03H9/1021Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices the enclosure being defined by a frame built on a substrate and a cap, the frame having no mechanical contact with the BAW device the BAW device being of the cantilever type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
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    • B24B37/107Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for single side lapping the workpieces or work carriers being actively moved by a drive, e.g. in a combined rotary and translatory movement in a rotary movement only, about an axis being stationary during lapping
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C19/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by mechanical means
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    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/49117Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.

Definitions

  • the present invention relates to a method for polishing a glass substrate, a method for manufacturing a package, a piezoelectric vibrator, an oscillator, an electronic device, and a radio timepiece.
  • a piezoelectric vibrator using a crystal or the like as a timing source such as a time source or a control signal, a reference signal source, or the like is used in a mobile phone or a portable information terminal device.
  • Various piezoelectric vibrators of this type are known, and one of them is a surface mount (SMD) type piezoelectric vibrator.
  • SMD surface mount
  • As this type of piezoelectric vibrator for example, a base substrate (first substrate) and a lid substrate bonded to each other, a cavity formed between the two substrates, and a hermetically sealed state in the cavity are accommodated. And a piezoelectric vibrating piece (electronic component).
  • This type of piezoelectric vibrator has a two-layer structure in which a base substrate and a lid substrate are directly bonded, and a piezoelectric vibrating piece is accommodated in a cavity formed between the two substrates.
  • a through hole communicating with a cavity in a base substrate made of a glass material, a through electrode disposed in the through hole, and an outer surface side of the base substrate are provided.
  • Some include an external electrode electrically connected to the piezoelectric vibrating piece through the through electrode. JP 2001-105307 A
  • a concave portion is formed on the surface side of the base substrate by, for example, sandblasting or press molding, and then the back surface of the base substrate is polished (single side polishing).
  • a method of penetrating the recess is known.
  • one-side polishing of a substrate for example, as shown in Patent Document 1, one surface of the substrate is water-adsorbed to a holding plate that holds the substrate via a suction pad, and the substrate is pressed against the polishing surface plate in this state. And a method of sticking a substrate to a holding plate using wax are common.
  • the other surface of the substrate can be polished by rotationally driving the surface plate with an abrasive interposed between the surface plate and the substrate.
  • the base substrate is warped by the suction force of the suction pad, and this warpage causes variations in the polishing rate in the surface direction of the base substrate.
  • the substrate is attached using wax, there is a possibility that the substrate is held in a state inclined with respect to the holding plate due to uneven film thickness of the wax.
  • polishing is performed in this state, only the same portion of the substrate is always in contact with the lower surface plate and polished.
  • the final thickness of the finished base substrate varies, so that the parallelism of the base substrate is lowered, that is, so-called partial reduction occurs.
  • a gap is formed between the joint surfaces, and as a result, airtightness in the cavity may not be ensured.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and is a glass substrate polishing method and a package manufacturing method capable of reducing variation in the finished thickness in the surface direction of the glass substrate and ensuring airtightness in the cavity.
  • An object of the present invention is to provide a piezoelectric vibrator, an oscillator, an electronic device, and a radio timepiece.
  • a glass substrate polishing method is a glass substrate polishing method for polishing a glass substrate using a polishing apparatus, and the polishing apparatus is driven to rotate about a first central axis.
  • a work holder that regulates movement of the glass substrate in the surface direction while holding the glass substrate in a state in which a central axis is decentered from the second central axis, and between the glass substrate and the surface plate
  • the glass substrate is polished by rotating the surface plate while holding the glass substrate rotatably in the work holder with an abrasive interposed therebetween.
  • the warp of the glass substrate is reduced. Can be prevented. Further, the glass substrate is not tilted and held in the work holder. And while holding
  • one surface of the glass substrate can be uniformly polished, variations in the finished thickness in the surface direction of the glass substrate can be reduced, and the parallelism of the glass substrate can be improved. As a result, even when a relatively soft material such as a glass substrate is polished, it can be formed to have a desired finished thickness while preventing a reduction in size.
  • the plate is characterized in that a regulating member for regulating the polishing amount of the glass substrate is erected toward the standing board.
  • a regulating member for regulating the polishing amount of the glass substrate is erected toward the standing board.
  • the height H of the regulating member is set to T + 2D. According to this configuration, by setting the height H of the regulating member to T + 2D, the polishing material interposed between the surface plate and one surface of the glass substrate at the time of polishing enters the work holder, In consideration of the size of the particle size of the abrasive interposed between the other surface of the glass substrate and the lower surface of the plate, the glass substrate can be formed in a desired finished thickness.
  • the plate is formed with a plurality of work holders, and a plurality of the plates are arranged along a circumferential direction of the surface plate. According to this configuration, it is possible to polish a plurality of glass substrates at a time, so that it is possible to improve work efficiency.
  • the package manufacturing method of the present invention is a package manufacturing method capable of enclosing an electronic component in a cavity formed between a plurality of substrates bonded to each other, and among the plurality of substrates, A through-hole forming step for passing through the first substrate in the thickness direction and arranging a through-electrode for conducting the inside of the cavity and the outside of the package; A through hole is formed in the first substrate made of a glass material by using a glass substrate polishing method. According to this configuration, by polishing using the glass substrate polishing method of the present invention, a gap is not formed between the first substrate and the bonding surface, and each substrate is bonded in a good state. And airtightness in the cavity can be ensured.
  • the piezoelectric vibrator according to the present invention is manufactured by the package manufacturing method of the present invention. According to this configuration, since the piezoelectric vibrator is manufactured by the package manufacturing method of the present invention, a highly reliable piezoelectric vibrator having excellent vibration characteristics can be provided.
  • the oscillator according to the present invention is characterized in that the piezoelectric vibrator of the present invention is electrically connected to an integrated circuit as an oscillator.
  • the electronic device is characterized in that the piezoelectric vibrator of the present invention is electrically connected to a time measuring unit.
  • the radio timepiece according to the present invention is characterized in that the piezoelectric vibrator of the present invention is electrically connected to a filter portion.
  • the oscillator, electronic device, and radio timepiece according to the present invention include the piezoelectric vibrator described above, it is possible to provide a highly reliable product that is particularly excellent in vibration.
  • the method for polishing a glass substrate according to the present invention since one surface of the glass substrate can be uniformly polished, variation in the finished thickness in the surface direction of the glass substrate is reduced, and the parallelism of the glass substrate is improved. Can be made. As a result, even when a relatively soft material such as a glass substrate is polished, it can be formed to have a desired finished thickness while preventing a reduction in size. Further, according to the package manufacturing method of the present invention, by performing polishing using the glass substrate polishing method of the present invention, there is no gap between the bonding surface of the first substrate, Each substrate can be bonded in a good state, and airtightness in the cavity can be secured.
  • the piezoelectric vibrator according to the present invention since it is a piezoelectric vibrator manufactured by the method for manufacturing a package of the present invention, a piezoelectric vibrator having excellent vibration characteristics and high reliability can be provided. Since the oscillator, electronic device, and radio timepiece according to the present invention include the above-described piezoelectric vibrator, it is possible to provide a product with excellent vibration characteristics and high reliability.
  • FIG. 1 is an external perspective view showing an example of a piezoelectric vibrator according to an embodiment of the present invention. It is an internal block diagram of a piezoelectric vibrator, and is a view of a piezoelectric vibrating piece viewed from above with a lid substrate removed.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2. It is a disassembled perspective view of a piezoelectric vibrator.
  • FIG. 2 is a perspective view of a housing used when manufacturing the piezoelectric vibrator shown in FIG. 1. 2 is a flowchart showing a flow of manufacturing the piezoelectric vibrator shown in FIG. 1.
  • FIG. 1 is an external perspective view of the piezoelectric vibrator according to the present embodiment
  • FIG. 2 is an internal configuration diagram of the piezoelectric vibrator, and is a view of the piezoelectric vibrating piece viewed from above with the lid substrate removed.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the piezoelectric vibrator taken along line AA shown in FIG. 2, and
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the piezoelectric vibrator. As shown in FIGS.
  • the piezoelectric vibrator 1 is formed in a box shape in which a base substrate 2 and a lid substrate 3 are laminated in two layers, and the piezoelectric vibrating reed 5 is accommodated in an internal cavity C.
  • the surface mount type piezoelectric vibrator 1 is provided.
  • the piezoelectric vibrating reed 5 and the external electrodes 6 and 7 installed outside the base substrate 2 are electrically connected by a pair of through electrodes 8 and 9 penetrating the base substrate 2.
  • the base substrate 2 is formed in a plate shape with a transparent insulating substrate made of a glass material such as soda lime glass.
  • the base substrate 2 is formed with a pair of through holes (through holes) 21 and 22 in which a pair of through electrodes 8 and 9 are formed.
  • the through holes 21 and 22 have a tapered cross-sectional shape in which the diameter gradually decreases from the lower surface to the upper surface of the base substrate 2.
  • the lid substrate 3 is a transparent insulating substrate made of a glass material, for example, soda-lime glass, and is formed in a plate shape that can be superimposed on the base substrate 2.
  • a rectangular recess 3 a for accommodating the piezoelectric vibrating reed 5 is formed on the bonding surface side of the lid substrate 3 to which the base substrate 2 is bonded.
  • the concave portion 3 a forms a cavity C that accommodates the piezoelectric vibrating piece 5 when the base substrate 2 and the lid substrate 3 are overlaid.
  • the lid substrate 3 is anodically bonded to the base substrate 2 via the bonding layer 23 with the recess 3a facing the base substrate 2 side.
  • the piezoelectric vibrating piece 5 is a tuning fork type vibrating piece formed from a piezoelectric material such as quartz, lithium tantalate, or lithium niobate, and vibrates when a predetermined voltage is applied.
  • the piezoelectric vibrating reed 5 includes a pair of vibrating arm portions 24 and 25 arranged in parallel and a base portion 26 that integrally fixes the base end sides of the pair of vibrating arm portions 24 and 25 in a plan view.
  • An excitation electrode comprising a pair of first excitation electrode and a second excitation electrode (not shown) that vibrates the vibration arm portions 24, 25 on the outer surface of the pair of vibration arm portions 24, 25;
  • the piezoelectric vibrating reed 5 configured in this way is bump-bonded onto the lead-out electrodes 27 and 28 formed on the upper surface of the base substrate 2 using bumps B such as gold. ing. More specifically, the first excitation electrode of the piezoelectric vibrating piece 5 is bump-bonded on one lead-out electrode 27 via one mount electrode and bump B, and the second excitation electrode is connected to the other mount electrode and Bump bonding is performed on the other lead-out electrode 28 via the bump B. As a result, the piezoelectric vibrating reed 5 is supported in a state where it floats from the upper surface of the base substrate 2, and the mount electrodes and the routing electrodes 27 and 28 are electrically connected to each other.
  • bumps B such as gold.
  • the external electrodes 6 and 7 are disposed at both ends of the lower surface of the base substrate 2 in the longitudinal direction, and are electrically connected to the piezoelectric vibrating reed 5 via the through electrodes 8 and 9 and the routing electrodes 27 and 28. ing. More specifically, one external electrode 6 is electrically connected to one mount electrode of the piezoelectric vibrating piece 5 through one through electrode 8 and one routing electrode 27. The other external electrode 7 is electrically connected to the other mount electrode of the piezoelectric vibrating piece 5 through the other through electrode 9 and the other lead-out electrode 28.
  • the through-electrodes 8 and 9 are formed by firing a core material portion 31 disposed on the central axis of the through holes 21 and 22 and a glass frit 32 a filled between the core material portion 31 and the through holes 21 and 22.
  • the cylindrical body 32 is formed.
  • One through electrode 8 is positioned below the routing electrode 27 between the external electrode 6 and the base 26, and the other through electrode 9 is positioned above the external electrode 7 and below the routing electrode 28. Yes.
  • the cylindrical body 32 integrally fixes the core portion 31 to the through holes 21 and 22, and the core portion 31 and the cylindrical body 32 completely block the through holes 21 and 22. Thus, the airtightness in the cavity C is maintained.
  • FIG. 5 is a perspective view of the housing.
  • the core member 31 is a conductive metal core formed in a columnar shape, and both ends are flat and have the same thickness as the thickness of the base substrate 2. Further, when the through electrodes 8 and 9 are formed as finished products, the core material portion 31 is formed in a columnar shape and has the same thickness as the base substrate 2 as described above.
  • a housing 37 is formed together with a flat base portion 36 connected to one end portion of the core portion 31. Further, the base portion 36 is polished and removed in the manufacturing process (described later in the manufacturing method). That is, the through electrodes 8 and 9 are ensured to have electrical conductivity through the conductive core portion 31.
  • the cylindrical body 32 is obtained by firing a paste-like glass frit 32a, is flat at both ends, has substantially the same thickness as the base substrate 2, and has a through-hole through which the core portion 31 passes in the central axis. .
  • the cylindrical body 32 has a tapered outer shape that is the same shape as the through holes 21 and 22.
  • the cylindrical body 32 is fired in a state of being embedded in the through holes 21 and 22, firmly fixed to the through holes 21 and 22, and firmly fixing the core portion 31. Yes.
  • a predetermined drive voltage is applied to the external electrodes 6 and 7 formed on the base substrate 2.
  • a current can be passed through each excitation electrode of the piezoelectric vibrating piece 5, and the pair of vibrating arm portions 24 and 25 can be vibrated at a predetermined frequency in a direction in which the pair of vibrating arm portions 24 and 25 approaches and separates.
  • the vibration of the pair of vibrating arm portions 24 and 25 can be used as a time source, a control signal timing source, a reference signal source, or the like.
  • a first wafer manufacturing process is performed in which a lid substrate wafer (not shown) to be the lid substrate 3 later is manufactured up to a state immediately before anodic bonding (S20). Specifically, after polishing and cleaning soda-lime glass to a predetermined thickness, a disk-shaped lid substrate wafer is formed by removing the outermost process-affected layer by etching or the like (S21).
  • a recess forming step is performed for forming a plurality of cavity recesses 3a in the matrix direction by etching or the like on the bonding surface of the lid substrate wafer (S22). At this point, the first wafer manufacturing process is completed.
  • a second wafer manufacturing process is performed in which a base substrate wafer 40 (see FIG. 7), which will later become the base substrate 2, is manufactured to a state just before anodic bonding ( S30).
  • a disk-shaped base substrate wafer 40 is formed by removing the outermost work-affected layer by etching or the like (S31).
  • a through hole forming process is performed in which a plurality of through holes 21 and 22 for arranging the pair of through electrodes 8 and 9 are formed in the base substrate wafer 40 (S32).
  • FIG. 7 to 9 are process diagrams of the through hole forming process, showing a cross section of the base substrate wafer.
  • a base substrate wafer 40 formed in the second wafer creation step (S30) is prepared.
  • a recess 41 having a predetermined depth Q to be the holes 21 and 22 (see FIG. 2) is formed (S32A: recess formation step). Specifically, by pressing the base substrate wafer 40, the concave portion 41 having a tapered cross section that gradually increases in inner diameter from the bottom surface 41a toward the opening edge is formed.
  • the front surface (the other surface) 40a of the base substrate wafer 40 is a surface serving as the lower surface of the above-described base substrate 2 (see FIG. 3), and the back surface (one surface) 40b is the base substrate 2. It is the surface which becomes the upper surface of
  • polishing of the base substrate wafer 40 is performed using a single-side polishing apparatus 51 as shown in FIG.
  • FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a single-side polishing apparatus
  • FIG. 11 is a plan view of the single-side polishing apparatus.
  • the single-side polishing apparatus 51 includes an upper surface plate 52 having a circular shape in plan view, a lower surface plate (surface plate) 53 formed in the same shape as the upper surface plate 52, and an upper surface plate 52.
  • a pressing plate (plate) 54 that presses the base substrate wafer 40 toward the lower surface plate 53, and an abrasive inflow means 55 that flows an abrasive 56 between the upper surface plate 52 and the lower surface plate 53.
  • Mainly comprising driving means (not shown) for rotating the lower surface plate 53 around the central axis O1.
  • the lower surface plate 53 is made of a special alloy steel that is not polished by contact with the diamond point 60 described later, and its upper surface (polishing surface) 53a is directed radially outward from the central axis (first central axis) O1. Radially, grooves (not shown) are notched.
  • the lower surface plate 53 is supported so as to be able to rotate around the central axis O1 by driving the driving means described above.
  • the pressing plate 54 has a disk shape made of ceramic or the like, and a plurality of (for example, four) pressing plates 54 are arranged at equal intervals along the circumferential direction of the lower surface plate 53. That is, the central axis (second central axis) O2 of the pressing plate 54 is disposed at a position that is eccentric with respect to the central axis O1 of the lower surface plate 53.
  • a plate shaft 61 erected along the central axis O ⁇ b> 2 of the pressing plate 54 is fixed to the upper surface of the pressing plate 54.
  • the upper end side of the plate shaft 61 is rotatably supported by the upper surface plate 52, and the pressing plate 54 is configured to rotate about the central axis O2 in conjunction with the rotation of the lower surface plate 53.
  • FIG. 12 is a plan view of the pressing plate.
  • a plurality (for example, five places) of work holders 62 are provided at equal intervals along the circumferential direction on the lower surface of the pressing plate 54 (the surface facing the lower surface plate 53).
  • the work holder 62 is a ring-shaped member having an inner diameter slightly larger than the diameter of the base substrate wafer 40, and is erected from the lower surface toward the lower surface plate 53 (see FIG. 10).
  • the work holder 62 accommodates the base substrate wafer 40 in a state in which the central axis of the base substrate wafer 40 is eccentric from the central axis O2 of the pressing plate 54, and restricts movement of the base substrate wafer 40 in the surface direction during polishing. It is supposed to be.
  • the plurality of work holders 62 are formed on the pressing plate 54, the plurality of base substrate wafers 40 can be polished together. Therefore, the work efficiency can be improved.
  • a plurality of (for example, four) diamond points (regulating members) 60 are provided at equal intervals along the circumferential direction on the outer peripheral side of the lower surface of the pressing plate 54.
  • the diamond point 60 has a ball screw structure, is installed on the pressing plate 54, has a base portion 63 having a screw hole penetrating in the thickness direction of the pressing plate 54, and a screw shaft 64 screwed into the screw hole. And a diamond portion 65 attached to the tip (lower end) of the screw shaft 64 and formed to taper toward the tip.
  • the diamond point 60 is for controlling the finished thickness T of the base substrate wafer 40, and the tip of the diamond portion 65 is in contact with the lower surface plate 53 at the time of polishing, thereby restricting further polishing. It is.
  • the diamond point 60 can adjust the protrusion amount (height) H (see FIG. 13) of the screw shaft 64 and the diamond portion 65 from the lower surface of the pressing plate 54, and thereby the base substrate wafer.
  • a finished thickness T of 40 can be set.
  • the finished thickness T of the base substrate wafer 40 in the first polishing step (S32B) of the present embodiment is equivalent to the position through which the bottom surface 41a of the recess 41 penetrates, that is, the depth Q of the recess 41.
  • the abrasive inflow means 55 is connected to an accommodating portion (not shown) in which the abrasive 56 is stored and is connected to the accommodating portion via a pump, and supplies the abrasive 56 supplied from the accommodating portion to the upper surface 53 a of the lower surface plate 53.
  • a supply unit 70 is disposed coaxially with the central axis O ⁇ b> 1 of the lower surface plate 53, and includes a plurality of supply pipes 72 extending radially from the supply unit 70.
  • the supply pipe 72 extends between the pressing plates 54 along the radially outer side of the lower surface plate 53, and the supply port at the tip is disposed on the inner peripheral side of the plate shaft 61 in the radial direction of the lower surface plate 53. Yes.
  • the base substrate wafer 40 is set in each work holder 62 of the pressing plate 54 as shown in FIG. Specifically, the base substrate wafer 40 is water bonded to the lower surface of the pressing plate 54 with the front surface 40 a of the base substrate wafer 40 facing the lower surface of the pressing plate 54. Note that the base substrate wafer 40 is simply attached to the lower surface of the pressing plate 54, and therefore, the base substrate wafer 40 is peeled off from the pressing plate 54 after a predetermined time has elapsed or immediately after the start of polishing. In other words, in this embodiment, the base substrate wafer 40 only needs to be attracted to the pressing plate 54 until the base substrate wafer 40 is transferred to the polishing start position.
  • the protrusion amount H of the diamond point 60 (screw shaft 64 and diamond portion 65) is adjusted based on the finished thickness T of the base substrate wafer 40.
  • the protrusion amount H of the diamond point 60 is the final thickness T of the base substrate wafer 40 at the time when the recess 41 of the base substrate wafer 40 penetrates, and the polishing agent 56 supplied from the polishing agent inflow means 55.
  • the maximum particle size of D is D, it is preferably set to about T + 2D.
  • the abrasive 56 may be interposed between the surface 40a of the base substrate wafer 40 and the lower surface of the pressing plate 54 as described above.
  • the surface 40a of the wafer 40 for use is hardly polished, and there is no risk of problems after polishing.
  • the abrasive inflow means 55 is driven to supply the abrasive 56 onto the lower surface plate 53 from the supply port.
  • the pressing plate 54 is lowered, and the back surface 40 b of the base substrate wafer 40 is pressed toward the lower surface plate 53 with a predetermined pressing force via the polishing agent 56.
  • the driving means of the lower surface plate 53 is driven to rotate the lower surface plate 53 around the central axis O1. Thereby, polishing of the base substrate wafer 40 is started.
  • the pressing plate 54 rotates around the central axis O2 by the frictional force between the pressing plate 54 and the base substrate wafer 40 (see arrow H in FIG. 11).
  • the pressing plate 54 rotates about the central axis O2 and the base substrate wafer 40 rotates about the central axis in conjunction with the rotation of the lower surface plate 53. It is like that.
  • the lower surface plate 53 and the base substrate wafer 40 move relative to each other with the abrasive 56 interposed therebetween, so that the back surface 40b of the base substrate wafer 40 can be continuously polished. .
  • the base substrate wafer 40 is polished while freely rotating in the work holder 62, variations in the finished thickness T in the surface are prevented, and a highly parallel base substrate wafer 40 is produced. can do.
  • the base substrate wafer 40 is polished by the finished thickness T, so that the bottom surface 41a of the recess 41 formed with a predetermined depth Q on the surface 40a of the base substrate wafer 40 becomes the base
  • the back surface 40b of the substrate wafer 40 is penetrated.
  • the through holes 21 and 22 penetrating in the thickness direction can be formed in the base substrate wafer 40.
  • the through holes 21 and 22 can be formed by penetrating this recessed part 41. Therefore, a through-hole is directly formed in the base substrate wafer 40. There is no formation. Therefore, burrs are not generated at the opening edges of the through holes 21 and 22, and thus the through holes 21 and 22 having good shapes can be formed.
  • FIGS. 16 to 18 are process diagrams showing the through electrode forming process, and show a cross section of the base substrate wafer 40.
  • a through electrode forming step (S33) for forming the through electrodes 8 and 9 in the through holes 21 and 22 formed in the first polishing step (S32B) is performed.
  • the core member 31 of the housing 37 is inserted from the back surface 40b side of the base substrate wafer 40 into the through holes 21 and 22 (S33A).
  • the gap between the through holes 21 and 22 and the core part 31 is filled with paste-like glass frit 32a (S33B), and fired at a predetermined temperature to solidify the glass frit 32a (S33C).
  • the paste-like glass frit 32 a can be reliably filled into the through holes 21 and 22.
  • the base portion 36 is formed in a flat plate shape, the housing 37 and the base substrate wafer 40 on which the housing 37 is installed are stable without rattling or the like. Can be planned.
  • the back surface 40b of the base substrate wafer 40 is formed as a highly parallel surface with little variation in the finished thickness T in the first polishing step described above, it is possible to reliably prevent the housing 37 from rattling. be able to.
  • the glass frit 32a is baked and solidified to fix the housing 37 in a close contact state, and can be fixed to the through holes 21 and 22 to seal the through holes 21 and 22.
  • the base portion 36 of the housing 37 is polished and removed (S33D: second polishing step).
  • S33D second polishing step
  • a conductive material is patterned on the upper surface of the base substrate wafer 40 to perform a bonding layer forming process for forming the bonding layer 23 (S34), and a routing electrode forming process is performed (S35). In this way, the manufacturing process of the base substrate wafer 40 is completed.
  • the piezoelectric vibrating reed 5 is disposed in the cavity C formed by the base substrate wafer 40 and the lid substrate wafer formed as described above and mounted on the through electrodes 8 and 9.
  • a wafer bonded body is formed by anodically bonding the lid substrate wafer.
  • a pair of external electrodes 6, 7 electrically connected to the pair of through electrodes 8, 9 are formed, and the frequency of the piezoelectric vibrator 1 is finely adjusted.
  • the wafer bonded body is cut into small pieces, and the internal electrical characteristics are inspected to form a package (piezoelectric vibrator 1) containing the piezoelectric vibrating piece.
  • the pressing plate 54 is rotated around the central axis O2 in conjunction with the rotation of the lower surface plate 53, and the base substrate wafer 40 is rotated in the work holder 62.
  • the base substrate wafer 40 rotates in the work holder 62 by the frictional force between the lower surface plate 53 and the base substrate wafer 40, and the base substrate wafer 40 Due to the frictional force with the pressing plate 54, the pressing plate 54 rotates around the central axis O2. That is, when the base substrate wafer 40 is polished without being attracted and fixed to the pressing plate 54, the base substrate wafer 40 is polished while being attracted and fixed to the pressing plate 54 using a suction pad or the like as in the prior art.
  • the base substrate wafer 40 is not tilted and held in the work holder 62.
  • the back surface 40b of the base substrate wafer 40 and the upper surface 53a of the lower surface plate 53 can be arranged in parallel across the entire surface direction, so that the base substrate wafer 40 extends over the entire surface direction. It is possible to press with a uniform pressing force. Therefore, since the back surface 40b of the base substrate wafer 40 can be uniformly polished, variations in the finished thickness T in the surface direction of the base substrate wafer 40 can be reduced, and the parallelism of the base substrate wafer 40 can be improved. Can do. As a result, even when a relatively soft material such as a glass substrate is polished, it is possible to prevent a reduction in the size.
  • the finished thickness T of the base substrate wafer 40 is controlled based on the polishing rate of the abrasive 56 as in the prior art.
  • the control of the finished thickness T of the base substrate wafer 40 can be easily managed. That is, the polishing rate of the polishing agent 56 has a problem that it is difficult to control the finished thickness T because the polishing rate changes with time due to the deterioration of the polishing agent 56.
  • the finished thickness T can be adjusted only by determining the protrusion amount H of the screw shaft 64 and the diamond portion 65 before polishing.
  • the diamond portion 65 and the lower surface plate 53 are in contact with each other, further polishing can be regulated, so that the control of the finished thickness T of the base substrate wafer 40 can be easily managed with high accuracy. it can.
  • the protrusion amount H of the diamond point 60 to T + 2D, it penetrates into the abrasive 56 and the work holder 62 interposed between the lower surface plate 53 and the back surface 40b of the base substrate wafer 40 during polishing.
  • the base substrate wafer 40 may be formed to a desired finished thickness. it can.
  • both the wafers can be bonded in a good condition without creating a gap between the bonded surfaces of the both wafers. Airtightness in the cavity C can be ensured. As a result, the highly reliable piezoelectric vibrator 1 having excellent vibration characteristics can be provided.
  • the oscillator 100 is configured by configuring the piezoelectric vibrator 1 as an oscillator electrically connected to the integrated circuit 101.
  • the oscillator 100 includes a substrate 103 on which an electronic component 102 such as a capacitor is mounted. On the substrate 103, the above-described integrated circuit 101 for the oscillator is mounted, and the piezoelectric vibrator 1 is mounted in the vicinity of the integrated circuit 101.
  • the electronic component 102, the integrated circuit 101, and the piezoelectric vibrator 1 are electrically connected by a wiring pattern (not shown). Each component is molded with a resin (not shown).
  • the piezoelectric vibrating piece 5 in the piezoelectric vibrator 1 vibrates. This vibration is converted into an electric signal by the piezoelectric characteristics of the piezoelectric vibrating piece 5 and input to the integrated circuit 101 as an electric signal.
  • the input electrical signal is subjected to various processes by the integrated circuit 101 and is output as a frequency signal.
  • the piezoelectric vibrator 1 functions as an oscillator.
  • an RTC real-time clock
  • a function for controlling the time, providing a time, a calendar, and the like can be added.
  • the quality of the oscillator 100 itself can be improved in the same manner. In addition to this, it is possible to obtain a highly accurate frequency signal that is stable over a long period of time.
  • the portable information device 110 having the above-described piezoelectric vibrator 1 will be described as an example of the electronic device.
  • the portable information device 110 according to the present embodiment is represented by, for example, a mobile phone, and is a development and improvement of a wrist watch in the related art. The appearance is similar to that of a wristwatch, and a liquid crystal display is arranged in a portion corresponding to a dial so that the current time and the like can be displayed on this screen.
  • the portable information device 110 includes the piezoelectric vibrator 1 and a power supply unit 111 for supplying power.
  • the power supply unit 111 is made of, for example, a lithium secondary battery.
  • the power supply unit 111 includes a control unit 112 that performs various controls, a clock unit 113 that counts time, a communication unit 114 that communicates with the outside, a display unit 115 that displays various types of information, A voltage detection unit 116 that detects the voltage of the functional unit is connected in parallel.
  • the power unit 111 supplies power to each functional unit.
  • the control unit 112 controls each function unit to control operation of the entire system such as transmission and reception of voice data, measurement and display of the current time, and the like.
  • the control unit 112 includes a ROM in which a program is written in advance, a CPU that reads and executes the program written in the ROM, and a RAM that is used as a work area of the CPU.
  • the clock unit 113 includes an integrated circuit including an oscillation circuit, a register circuit, a counter circuit, an interface circuit, and the like, and the piezoelectric vibrator 1.
  • the piezoelectric vibrator 1 When a voltage is applied to the piezoelectric vibrator 1, the piezoelectric vibrating reed 5 vibrates, and this vibration is converted into an electric signal by the piezoelectric characteristics of the crystal and is input to the oscillation circuit as an electric signal.
  • the output of the oscillation circuit is binarized and counted by a register circuit and a counter circuit. Then, signals are transmitted to and received from the control unit 112 via the interface circuit, and the current time, current date, calendar information, or the like is displayed on the display unit 115.
  • the communication unit 114 has functions similar to those of a conventional mobile phone, and includes a radio unit 117, a voice processing unit 118, a switching unit 119, an amplification unit 120, a voice input / output unit 121, a telephone number input unit 122, and a ring tone generation unit. 123 and a call control memory unit 124.
  • the wireless unit 117 exchanges various data such as audio data with the base station via the antenna 125.
  • the audio processing unit 118 encodes and decodes the audio signal input from the radio unit 117 or the amplification unit 120.
  • the amplifying unit 120 amplifies the signal input from the audio processing unit 118 or the audio input / output unit 121 to a predetermined level.
  • the voice input / output unit 121 includes a speaker, a microphone, and the like, and amplifies a ringtone and a received voice or collects a voice.
  • the ring tone generator 123 generates a ring tone in response to a call from the base station.
  • the switching unit 119 switches the amplifying unit 120 connected to the voice processing unit 118 to the ringing tone generating unit 123 only when an incoming call is received, so that the ringing tone generated in the ringing tone generating unit 123 is transmitted via the amplifying unit 120.
  • the call control memory unit 124 stores a program related to incoming / outgoing call control of communication.
  • the telephone number input unit 122 includes, for example, a number key from 0 to 9 and other keys. By pressing these number keys and the like, a telephone number of a call destination is input.
  • the voltage detection unit 116 detects the voltage drop and notifies the control unit 112 of the voltage drop.
  • the predetermined voltage value at this time is a value set in advance as a minimum voltage necessary for stably operating the communication unit 114, and is, for example, about 3V.
  • the control unit 112 prohibits the operations of the radio unit 117, the voice processing unit 118, the switching unit 119, and the ring tone generation unit 123. In particular, it is essential to stop the operation of the wireless unit 117 with high power consumption. Further, the display unit 115 displays that the communication unit 114 has become unusable due to insufficient battery power.
  • the operation of the communication unit 114 can be prohibited by the voltage detection unit 116 and the control unit 112, and that effect can be displayed on the display unit 115.
  • This display may be a text message, but as a more intuitive display, a x (X) mark may be attached to the telephone icon displayed at the top of the display surface of the display unit 115.
  • the function of the communication part 114 can be stopped more reliably by providing the power supply cutoff part 126 that can selectively cut off the power of the part related to the function of the communication part 114.
  • the portable information device 110 of the present embodiment since the high-quality piezoelectric vibrator 1 is provided, the quality of the portable information device itself can be improved as well. In addition to this, it is possible to display highly accurate clock information that is stable over a long period of time.
  • the radio timepiece 130 includes the piezoelectric vibrator 1 electrically connected to the filter unit 131.
  • the radio timepiece 130 receives a standard radio wave including timepiece information and is accurate. It is a clock with a function of automatically correcting and displaying the correct time.
  • transmitting stations transmitting stations that transmit standard radio waves in Fukushima Prefecture (40 kHz) and Saga Prefecture (60 kHz), each transmitting standard radio waves.
  • Long waves such as 40 kHz or 60 kHz have the property of propagating the surface of the earth and the property of propagating while reflecting the ionosphere and the surface of the earth, so the propagation range is wide, and the above two transmitting stations cover all of Japan. is doing.
  • the antenna 132 receives a long standard wave of 40 kHz or 60 kHz.
  • the long-wave standard radio wave is obtained by subjecting time information called a time code to AM modulation on a 40 kHz or 60 kHz carrier wave.
  • the received long standard wave is amplified by the amplifier 133 and filtered and tuned by the filter unit 131 having the plurality of piezoelectric vibrators 1.
  • the piezoelectric vibrator 1 in this embodiment includes crystal vibrator portions 138 and 139 having resonance frequencies of 40 kHz and 60 kHz that are the same as the carrier frequency described above.
  • the filtered signal having a predetermined frequency is detected and demodulated by the detection and rectification circuit 134. Subsequently, the time code is taken out via the waveform shaping circuit 135 and counted by the CPU 136.
  • the CPU 136 reads information such as the current year, accumulated date, day of the week, and time. The read information is reflected in the RTC 137, and accurate time information is displayed. Since the carrier wave is 40 kHz or 60 kHz, the crystal vibrator units 138 and 139 are preferably vibrators having the tuning fork type structure described above.
  • the frequency of the long standard radio wave is different overseas.
  • a standard radio wave of 77.5 KHz is used. Accordingly, when the radio timepiece 130 that can be used overseas is incorporated in a portable device, the piezoelectric vibrator 1 having a frequency different from that in Japan is required.
  • the radio-controlled timepiece 130 of the present embodiment since the high-quality piezoelectric vibrator 1 is provided, the quality of the radio-controlled timepiece itself can be improved in the same manner. In addition to this, it is possible to count time stably and with high accuracy over a long period of time.
  • the tuning fork type piezoelectric vibrating piece 5 has been described as an example, but is not limited to the tuning fork type.
  • a through-electrode may be formed by the above-described method when a thickness-shear vibration piece or an AT vibration piece is mounted in a cavity and these vibration pieces and an external electrode are electrically connected.
  • the two-layer structure type in which the piezoelectric vibrating reed 5 is housed in the cavity C formed between the base substrate 2 and the lid substrate 3 has been described. It is also possible to adopt a three-layer structure type in which the piezoelectric substrate on which the resonator element 5 is formed is joined between the base substrate 2 and the lid substrate 3 so as to be sandwiched from above and below. Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the glass frit 32a serving as a filler is filled between the core part 31 and the through holes 21 and 22 has been described. However, the present invention is not limited thereto, and a conductive filler is used. The through holes 21 and 22 may be filled and the structure itself may be a through electrode.
  • the through holes 21 and 22 are not limited to a tapered shape, and may be cylindrical through holes that pass straight through the base substrate 2.
  • Variations in the finished thickness in the surface direction of the glass substrate can be reduced, and airtightness in the cavity can be ensured.

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Abstract

 研磨装置を用いてガラス基板を研磨するガラス基板の研磨方法であって、前記研磨装置は、第1中心軸回りに回転駆動する定盤と、前記第1中心軸から偏心した第2中心軸の周りを回転可能とされ、前記ガラス基板を前記定盤に向けて押圧するプレートと、前記プレートに形成され、前記ガラス基板の中心軸を前記第2中心軸から偏心させた状態で前記ガラス基板を保持しつつ、前記ガラス基板の面方向への移動を規制するワークホルダとを備え、前記ガラス基板と前記定盤との間に研磨材を介在させた状態で、前記ガラス基板を前記ワークホルダ内で回転可能に保持しつつ、前記定盤を回転させて前記ガラス基板を研磨することを特徴とするガラス基板の研磨方法。

Description

ガラス基板の研磨方法、パッケージの製造方法、圧電振動子、発振器、電子機器並びに電波時計
 本発明は、ガラス基板の研磨方法、パッケージの製造方法、圧電振動子、発振器、電子機器並びに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機器には、時刻源や制御信号等のタイミング源、リファレンス信号源等として水晶等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1つとして、表面実装(SMD)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、例えば互いに接合されたベース基板(第1基板)及びリッド基板と、両基板の間に形成されたキャビティと、キャビティ内に気密封止された状態で収納された圧電振動片(電子部品)とを備えている。
 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。
 このような2層構造タイプの圧電振動子としては、ガラス材料からなるベース基板にキャビティに連通する貫通孔と、この貫通孔内に配置された貫通電極と、ベース基板の外面側に設けられ、貫通電極を介して圧電振動片と電気的に接続された外部電極とを備えたものがある。
特開2001-105307号公報
 ところで、上述した圧電振動子のベース基板に貫通孔を形成する方法としては、例えばサンドブラスト法やプレス成形等によりベース基板の表面側に凹部を形成した後、ベース基板の裏面を研磨(片面研磨)することで、凹部を貫通させる方法が知られている。基板の片面研磨としては、例えば特許文献1に示されるように、基板を保持する保持盤に、吸着パッドを介して基板の一方の面を水吸着させ、この状態で基板を研磨定盤に圧接する方法や、ワックスを用いて基板を保持盤に貼着する方法等が一般的である。そして、定盤と基板との間に研磨材を介在させた状態で、定盤を回転駆動させることで基板の他方の面を研磨できるようになっている。
 しかしながら、貫通孔を形成する際に上述した片面研磨の方法を採用すると、吸着パッドの吸着力によってベース基板に反りが生じ、この反りによってベース基板の面方向で研磨レートのばらつきが生じる。また、ワックスを用いて基板を貼着すると、ワックスの膜厚ムラ等によって基板が保持盤に対して傾いた状態で保持される虞がある。この状態で研磨を行うと、基板の常に同じ部位のみが下定盤に接触して研磨されることになる。その結果、最終的なベース基板の仕上がり厚みにばらつきが生じ、ベース基板の平行度が低下する、いわゆる片減りが発生するという問題がある。
 片減りがあるベース基板をリッド基板に接合しようすると、互いの接合面との間に隙間が生じる虞があり、その結果、キャビティ内の気密を確保することができない場合がある。
 本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ガラス基板の面方向における仕上がり厚みのばらつきを低減させ、キャビティ内の気密を確保することができるガラス基板の研磨方法、パッケージの製造方法、圧電振動子、発振器、電子機器並びに電波時計を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するため、本発明に係るガラス基板の研磨方法は、研磨装置を用いてガラス基板を研磨するガラス基板の研磨方法であって、前記研磨装置は、第1中心軸回りに回転駆動する定盤と、前記第1中心軸から偏心した第2中心軸の周りを回転可能とされ、前記ガラス基板を前記定盤に向けて押圧するプレートと、前記プレートに形成され、前記ガラス基板の中心軸を前記第2中心軸から偏心させた状態で前記ガラス基板を保持しつつ、前記ガラス基板の面方向への移動を規制するワークホルダとを備え、前記ガラス基板と前記定盤との間に研磨材を介在させた状態で、前記ガラス基板を前記ワークホルダ内で回転可能に保持しつつ、前記定盤を回転させて前記ガラス基板を研磨することを特徴としている。
 この構成によれば、ガラス基板をプレートに吸着固定させず研磨することで、従来のように吸着パッド等を用いてガラス基板を吸着固定させた状態で研磨する場合と異なり、ガラス基板の反りを防止することができる。また、ワークホルダ内でガラス基板が傾いて保持されることもない。そして、ガラス基板をワークホルダ内で回転可能に保持するとともに、ワークホルダが形成されたプレートも回転可能に保持することで、ガラス基板の一方の面と定盤とを、互いの面方向全域に亘って平行に配置することができる。これにより、ガラス基板を面方向全域に亘って、均一な押圧力で押圧することができる。よって、ガラス基板の一方の面を均一に研磨することができるので、ガラス基板の面方向における仕上がり厚みのばらつきを低減させ、ガラス基板の平行度を向上させることができる。その結果、ガラス基板等の比較的軟らかい材料を研磨する場合であっても、片減り等を防止して、所望の仕上がり厚みに形成することができる。
 また、前記ガラス基板の一方の面を研磨することで、前記ガラス基板の他方の面に形成された凹部を貫通させ、前記ガラス基板に貫通孔を形成することを特徴としている。
 この構成によれば、ガラス基板に直接貫通孔を形成する場合に比べて、貫通孔の開口縁等にバリが発生することがないので、良好な形状の貫通孔を形成することができる。
 また、前記プレートには、前記ガラス基板の研磨量を規制する規制部材が、前記常盤に向けて立設されていることを特徴としている。
 この構成によれば、規制部材と定盤とが接触することで、それ以上の研磨を規制することができ、ガラス基板の仕上がり厚みの制御を容易に行うことができる。すなわち、従来のように研磨材の研磨レート等に基づいて仕上がり厚みの制御を行う場合には、研磨材の劣化により研磨材の研磨レートが経時変化するため、膜厚制御が難しいという問題があった。
 これに対して、本発明の構成によれば、研磨前にプレートからの規制部材の突出量を決定するだけで、ガラス基板の仕上がり厚みを調整することができる。そのため、ガラス基板の仕上がり厚みを高精度、かつ容易に管理することができる。
 また、前記ガラス基板の仕上がり厚みをT、前記研磨材の最大粒子径をDとすると、前記規制部材の高さHを、T+2Dに設定することを特徴としている。
 この構成によれば、規制部材の高さHを、T+2Dに設定することで、研磨時に定盤とガラス基板の一方の面との間に介在する研磨材、及びワークホルダ内に侵入して、ガラス基板の他方の面とプレートの下面との間に介在する研磨材の粒径の大きさを考慮し、ガラス基板を所望の仕上がり厚みに形成することができる。
 また、前記プレートには、複数の前記ワークホルダが形成され、前記プレートが前記定盤の周方向に沿って複数配されていることを特徴としている。
 この構成によれば、複数のガラス基板を一括して研磨することができるので、作業効率の向上を図ることができる。
 また、本発明のパッケージの製造方法は、互いに接合された複数の基板との間に形成されたキャビティ内に、電子部品を封入可能なパッケージの製造方法であって、前記複数の基板のうち、第1基板を厚さ方向に貫通し、前記キャビティの内側と前記パッケージの外側とを導通する貫通電極を配するための貫通孔形成工程を有し、前記貫通孔形成工程は、上記本発明のガラス基板の研磨方法を用い、ガラス材料からなる前記第1基板に貫通孔を形成することを特徴としている。
 この構成によれば、上記本発明のガラス基板の研磨方法を用いて研磨を行うことで、第1基板の接合面との間に隙間を生じさせることがなく、良好な状態で各基板を接合することができ、キャビティ内の気密を確保することができる。
 また、本発明に係る圧電振動子は、上記本発明のパッケージの製造方法によって製造されたことを特徴としている。
 この構成によれば、上記本発明のパッケージの製造方法によって製造された圧電振動子であるため、振動特性に優れた信頼性の高い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、上記本発明の圧電振動子が、発振子として集積回路に電気的に接続されていることを特徴としている。
 また、本発明に係る電子機器は、上記本発明の圧電振動子が、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。
 また、本発明に係る電波時計は、上記本発明の圧電振動子が、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、電子機器及び電波時計においては、上述した圧電振動子を備えているので、振動特に優れた信頼性の高い製品を提供することができる。
 本発明に係るガラス基板の研磨方法によれば、ガラス基板の一方の面を均一に研磨することができるので、ガラス基板の面方向における仕上がり厚みのばらつきを低減させ、ガラス基板の平行度を向上させることができる。その結果、ガラス基板等の比較的軟らかい材料を研磨する場合であっても、片減り等を防止して、所望の仕上がり厚みに形成することができる。
 また、本発明に係るパッケージの製造方法によれば、上記本発明のガラス基板の研磨方法を用いて研磨を行うことで、第1基板の接合面との間に隙間を生じさせることがなく、良好な状態で各基板を接合することができ、キャビティ内の気密を確保することができる。
 また、本発明に係る圧電振動子によれば、上記本発明のパッケージの製造方法によって製造された圧電振動子であるため、振動特性に優れ信頼性の高い圧電振動子を提供することができる。
 本発明に係る発振器、電子機器及び電波時計においては、上述した圧電振動子を備えているので、振動特性に優れ信頼性の高い製品を提供することができる。
本発明の実施の形態による圧電振動子の一例を示す外観斜視図である。 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ある。 図2のA-A線に沿う断面図である。 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製造する際に使用する鋲体の斜視図である。 図1に示す圧電振動子を製造する流れを示すフローチャートである。 貫通孔形成工程を示す工程図であって、ベース基板用ウエハの断面を示す図である。 貫通孔形成工程を示す工程図であって、ベース基板用ウエハの断面を示す図である。 貫通孔形成工程を示す工程図であって、ベース基板用ウエハの断面を示す図である。 第1研磨工程で用いる片面研磨装置を示す概略構成図である。 片面研磨装置の平面図である。 押圧プレートの平面図である。 第1研磨工程を示す工程図であり、片面研磨装置の拡大図である。 第1研磨工程を示す工程図であり、片面研磨装置の拡大図である。 第1研磨工程を示す工程図であり、片面研磨装置の拡大図である。 貫通電極形成工程を示す工程図であり、ベース基板用ウエハの断面図である。 貫通電極形成工程を示す工程図であり、ベース基板用ウエハの断面図である。 貫通電極形成工程を示す工程図であり、ベース基板用ウエハの断面図である。 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。
符号の説明
1…圧電振動子(パッケージ) 5…圧電振動片(電子部品) 8,9…貫通電極 20,21…スルーホール(貫通孔) 40…ベース基板用ウエハ(ガラス基板,第1基板)40a…表面(他方の面)40b…裏面(一方の面) 41…凹部 51…片面研磨装置(研磨装置) 53…定盤(下定盤) 54…押圧プレート(プレート) 62…ワークホルダ 100…発振器 101…発振器の集積回路 110…携帯情報機器(電子機器) 113…電子機器の計時部 130…電波時計 131…電波時計のフィルタ部 C…キャビティ
発明を実施するための形態
 以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。
 (圧電振動子)
 図1は、本実施形態における圧電振動子の外観斜視図であり、図2は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ある。また、図3は図2に示すA-A線に沿った圧電振動子の断面図であり、図4は圧電振動子の分解斜視図である。
 図1~4に示すように、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5が収納された表面実装型の圧電振動子1である。そして、圧電振動片5とベース基板2の外側に設置された外部電極6,7とが、ベース基板2を貫通する一対の貫通電極8,9によって電気的に接続されている。
 ベース基板2は、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板状に形成されている。ベース基板2には、一対の貫通電極8,9が形成される一対のスルーホール(貫通孔)21,22が形成されている。スルーホール21,22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形状をなしている。
 リッド基板3は、ベース基板2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の絶縁基板であり、ベース基板2に重ね合わせ可能な大きさの板状に形成されている。そして、リッド基板3のベース基板2が接合される接合面側には、圧電振動片5が収容される矩形状の凹部3aが形成されている。
 この凹部3aは、ベース基板2およびリッド基板3が重ね合わされたときに、圧電振動片5を収容するキャビティCを形成する。そして、リッド基板3は、凹部3aをベース基板2側に対向させた状態でベース基板2に対して接合層23を介して陽極接合されている。
 圧電振動片5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5は、平行に配置された一対の振動腕部24,25と、一対の振動腕部24,25の基端側を一体的に固定する基部26とからなる平面視略コの字型で、一対の振動腕部24,25の外表面上には、振動腕部24,25を振動させる図示しない一対の第1の励振電極と第2の励振電極とからなる励振電極と、第1の励振電極及び第2の励振電極に電気的に接続された一対のマウント電極とを有している(何れも不図示)。
 このように構成された圧電振動片5は、図3,4に示すように、金等のバンプBを利用して、ベース基板2の上面に形成された引き回し電極27,28上にバンプ接合されている。より具体的には、圧電振動片5の第1の励振電極が、一方のマウント電極及びバンプBを介して一方の引き回し電極27上にバンプ接合され、第2の励振電極が他方のマウント電極及びバンプBを介して他方の引き回し電極28上にバンプ接合されている。これにより、圧電振動片5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、各マウント電極と引き回し電極27,28とがそれぞれ電気的に接続された状態となっている。
 また、外部電極6,7は、ベース基板2下面の長手方向の両端に設置されており、各貫通電極8,9及び各引き回し電極27,28を介して圧電振動片5に電気的に接続されている。より具体的には、一方の外部電極6は、一方の貫通電極8及び一方の引き回し電極27を介して圧電振動片5の一方のマウント電極に電気的に接続されている。また、他方の外部電極7は、他方の貫通電極9及び他方の引き回し電極28を介して、圧電振動片5の他方のマウント電極に電気的に接続されている。
 貫通電極8,9は、スルーホール21,22の中心軸に配設された芯材部31と、芯材部31とスルーホール21,22との間に充填されたガラスフリット32aが焼成されて形成された筒体32とから構成されている。一方の貫通電極8は、外部電極6と基部26との間で引き回し電極27の下方に位置しており、他方の貫通電極9は、外部電極7の上方で引き回し電極28の下方に位置している。
 貫通電極8,9は、筒体32が芯材部31をスルーホール21,22に対して一体的に固定しており、芯材部31及び筒体32がスルーホール21,22を完全に塞いでキャビティC内の気密を維持している。
 図5は鋲体の斜視図である。
 芯材部31は、円柱状に形成された導電性の金属芯材で、両端が平坦で且つベース基板2の厚みと同じ厚さである。また、貫通電極8,9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31は、円柱状でベース基板2の厚みと同じ厚さとなるように形成されているが、製造過程では、図5に示すように、芯材部31の一方の端部に連結された平板状の土台部36と共に鋲体37を形成している。また、この土台部36は製造過程において、研磨されて除去されている(後に製造方法で説明する)。
 すなわち、貫通電極8、9は、導電性の芯材部31を通して電気導通性が確保されている。
 筒体32は、ペースト状のガラスフリット32aが焼成されたもので、両端が平坦で且つベース基板2と略同じ厚さで、中心軸に芯材部31が貫通する貫通孔が形成されている。筒体32は、スルーホール21,22と同形のテーパ状の外形をしている。そして、この筒体32は、スルーホール21,22内に埋め込まれた状態で焼成されており、スルーホール21,22に対して強固に固着されるとともに、芯材部31を強固に固定している。
 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6,7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5の各励振電極に電流を流すことができ、一対の振動腕部24,25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24,25の振動を利用して、時刻源、制御信号のタイミング源やリファレンス信号源等として利用することができる。
 (圧電振動子の製造方法)
 次に、上述した圧電振動子の製造方法について、図6に示すフローチャートを参照しながら説明する。
 まず、後にリッド基板3となるリッド基板用ウエハ(不図示)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)。具体的には、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を形成する(S21)。次いで、リッド基板用ウエハの接合面に、エッチング等により行列方向にキャビティ用の凹部3aを複数形成する凹部形成工程を行う(S22)。この時点で、第1のウエハ作製工程が終了する。
 次に、上記工程と同時或いは前後のタイミングで、後にベース基板2となるベース基板用ウエハ40(図7参照)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8,9を配置するためのスルーホール21,22を複数形成するスルーホール形成工程を行う(S32)。
 ここで、上述したスルーホール形成工程(S32)について詳細を説明する。図7~図9はスルーホール形成工程の工程図であり、ベース基板用ウエハの断面を示している。
 まず、図7に示すように、第2のウエハ作成工程(S30)で形成されたベース基板用ウエハ40を用意し、図8に示すように、ベース基板用ウエハ40の表面40aに、後にスルーホール21,22(図2参照)となる所定深さQの凹部41を形成する(S32A:凹部形成工程)。具体的には、ベース基板用ウエハ40に対してプレス加工を行なうことで、底面41aから開口縁に向かうにつれ内径が漸次広がる断面テーパ形状の凹部41を形成する。なお、本実施形態では、ベース基板用ウエハ40の表面(他方の面)40aが上述したベース基板2(図3参照)の下面となる面であり、裏面(一方の面)40bがベース基板2の上面となる面である。
  (第1研磨工程)
 次に、ベース基板用ウエハ40の裏面40bを研磨して、凹部41をベース基板用ウエハ40の厚さ方向に貫通させる(S32B:第1研磨工程)。
 ベース基板用ウエハ40の研磨は、図10に示すような、片面研磨装置51を使用して行う。
   (片面研磨装置)
 図10は片面研磨装置の概略構成図であり、図11は片面研磨装置の平面図である。
 図10,11に示すように、片面研磨装置51は、平面視円形状の上定盤52と、上定盤52と同形状に形成された下定盤(定盤)53と、上定盤52に連結され、ベース基板用ウエハ40を下定盤53に向けて押圧する押圧プレート(プレート)54と、上定盤52と下定盤53との間に研磨剤56を流入する研磨剤流入手段55と、下定盤53を中心軸O1回りに回転駆動させる駆動手段(不図示)とを主に備えている。
 下定盤53は、後述するダイヤモンドポイント60との接触によっても研磨されないような特殊合金鋼からなり、その上面(研磨面)53aには中心軸(第1中心軸)O1から径方向外側に向けて放射状に、溝(不図示)が切欠き形成されている。そして、下定盤53は、上述した駆動手段を駆動することによって、中心軸O1回りに回転し得るように支持されている。
 押圧プレート54は、セラミック等からなる円板形状のものであり、下定盤53の周方向に沿って等間隔に複数(例えば、4台)配置されている。すなわち、押圧プレート54の中心軸(第2中心軸)O2は、下定盤53の中心軸O1に対して偏心した位置に配置されている。押圧プレート54の上面には、押圧プレート54の中心軸O2に沿って立設されたプレートシャフト61が固定されている。このプレートシャフト61の上端側は、上定盤52に回転可能に支持されており、押圧プレート54は下定盤53の回転に連動して中心軸O2回りに回転するように構成されている。
 図12は、押圧プレートの平面図である。
 図12に示すように、押圧プレート54の下面(下定盤53との対向面)には、周方向に沿って等間隔に複数(例えば、5箇所)のワークホルダ62が設けられている。このワークホルダ62は、ベース基板用ウエハ40の直径よりも僅かに大きい内径を有するリング状の部材であり、下面から下定盤53(図10参照)に向けて立設されている。すなわち、ワークホルダ62は、ベース基板用ウエハ40の中心軸を押圧プレート54の中心軸O2から偏心させた状態で収容しており、研磨時においてベース基板用ウエハ40の面方向への移動を規制するようになっている。このように、押圧プレート54に複数のワークホルダ62が形成されているため、複数のベース基板用ウエハ40を一括して研磨することができる。そのため、作業効率の向上を図ることができる。
 また、押圧プレート54の下面における外周側には、周方向に沿って等間隔に複数(例えば、4箇所)のダイヤモンドポイント(規制部材)60が設けられている。このダイヤモンドポイント60は、ボールネジ構造をなしており、押圧プレート54に設置され、押圧プレート54の厚さ方向に貫通するネジ孔を有するベース部63と、ネジ孔に螺入されたスクリュシャフト64と、スクリュシャフト64の先端(下端)に取り付けられ、先端に向けて先細るように形成されたダイヤモンド部65とを備えている。ダイヤモンドポイント60は、ベース基板用ウエハ40の仕上がり厚みTを制御するためのものであり、研磨時にダイヤモンド部65の先端が下定盤53に接触することで、それ以上の研磨を規制するためのものである。すなわち、ダイヤモンドポイント60は、スクリュシャフト64及びダイヤモンド部65の押圧プレート54の下面からの突出量(高さ)H(図13参照)を調整できるようになっており、これにより、ベース基板用ウエハ40の仕上がり厚みTを設定できるようになっている。なお、本実施形態の第1研磨工程(S32B)でのベース基板用ウエハ40の仕上がり厚みTは、凹部41の底面41aが貫通する位置、すなわち凹部41の深さQと同値である。
 研磨剤流入手段55は、研磨剤56が貯留された収容部(不図示)と、収容部にポンプを介して接続され、収容部から供給される研磨剤56を下定盤53の上面53aに供給する供給部70とを備えている。供給部70は、下定盤53の中心軸O1と同軸上に配置されており、供給部70から放射状に延出する複数の供給管72を備えている。供給管72は、各押圧プレート54間を下定盤53の径方向外側に沿って延出しており、先端の供給口が下定盤53の径方向におけるプレートシャフト61よりも内周側に配置されている。
 図13~15は第1研磨工程の工程図であり、上述した片面研磨装置の拡大図である。
 上述した片面研磨装置51を用いて第1研磨工程(S32B)を行うには、まず図13に示すように、ベース基板用ウエハ40を押圧プレート54の各ワークホルダ62内にセットする。具体的には、ベース基板用ウエハ40の表面40aを押圧プレート54の下面に向けた状態で、押圧プレート54の下面にベース基板用ウエハ40を水貼りする。なお、ベース基板用ウエハ40は押圧プレート54の下面に水貼りしているだけなので、所定時間経過後または研磨開始直後には押圧プレート54からベース基板用ウエハ40が剥がれることになる。すなわち、本実施形態では、研磨開始位置にベース基板用ウエハ40が搬送されるまで、ベース基板用ウエハ40が押圧プレート54に吸着されていればよい。
 次に、ベース基板用ウエハ40の仕上がり厚みTに基づいて、ダイヤモンドポイント60(スクリュシャフト64及びダイヤモンド部65)の突出量Hを調整する。この場合、ダイヤモンドポイント60の突出量Hは、ベース基板用ウエハ40の凹部41が貫通した時点における、ベース基板用ウエハ40の厚みを仕上がり厚みT、研磨剤流入手段55から供給される研磨剤56の最大粒径をDとすると、T+2D程度に設定することが好ましい。これは、研磨時に下定盤53とベース基板用ウエハ40の裏面40bとの間に介在する研磨剤56、及びワークホルダ62内に侵入して、ベース基板用ウエハ40の表面40aと押圧プレート54の下面との間に介在する研磨剤56の粒径の大きさを考慮するためである。なお、本実施形態の第1研磨工程(S32B)では、上述したように研磨剤56がベース基板用ウエハ40の表面40aと押圧プレート54の下面との間に介在することがあるが、ベース基板用ウエハ40の表面40aが研磨されることはほとんどなく、研磨後に不具合が生じる虞はない。
 次に、研磨剤流入手段55を駆動させ、供給口から下定盤53上に研磨剤56を供給する。そして、図14に示すように、押圧プレート54を下降させ、研磨剤56を介してベース基板用ウエハ40の裏面40bを下定盤53に向けて所定の押圧力で押圧する。
 その後、下定盤53の駆動手段を駆動させ、下定盤53を中心軸O1回りに回転させる。これにより、ベース基板用ウエハ40の研磨が開始する。
 ここで、図11,14に示すように、下定盤53が中心軸O1回りに回転すると(図11中矢印F参照)、まず下定盤53とベース基板用ウエハ40との間の摩擦力により、ベース基板用ウエハ40と押圧プレート54との吸着が解除される。これにより、ベース基板ウエハ40がワークホルダ62内によって、面方向の移動を規制されたのみの状態で、ワークホルダ62内を移動可能に保持されることになる。その結果、下定盤53とベース基板用ウエハ40との間の摩擦力により、ベース基板用ウエハ40がワークホルダ62内で回転し始める(例えば、図11中矢印G方向)。
 さらに、押圧プレート54とベース基板用ウエハ40との間の摩擦力によって、押圧プレート54が中心軸O2回りに回転する(図11中矢印H参照)。このように、本実施形態の第1研磨工程(S32B)では下定盤53の回転に連動して、押圧プレート54が中心軸O2回りに、またベース基板用ウエハ40がその中心軸回りに回転するようになっている。これにより、下定盤53とベース基板用ウエハ40とが研磨剤56を間に介在させた状態で相対移動することで、ベース基板用ウエハ40の裏面40bを連続的に研磨していくことができる。この場合、ベース基板用ウエハ40は、ワークホルダ62内で自由に回転しながら研磨されるので、面内での仕上がり厚みTのばらつきを防止して、平行度の高いベース基板用ウエハ40を作成することができる。
 図15に示すように、ベース基板用ウエハ40の裏面40bを研磨し続けると、ダイヤモンドポイント60のダイヤモンド部65が下定盤53に接触する。この時、ダイヤモンド部65は下定盤53に研磨されないようになっているため、押圧プレート54がこれ以上下降することはない。これにより、押圧プレート54からベース用基板ウエハ40に作用する押圧力が解除され、ベース基板用ウエハ40の仕上がり厚みT以上の研磨を抑制することができる。なお、ダイヤモンド部65が下定盤53に接触したか否かの判断は、ダイヤモンド部65と下定盤53上に形成された上述した溝部との接触音等により判断することができる。
 そして、図9に示すように、ベース基板用ウエハ40が仕上がり厚みTだけ研磨されることで、ベース基板用ウエハ40の表面40aに所定深さQで形成された凹部41の底面41aが、ベース基板用ウエハ40の裏面40bを貫通する。これにより、ベース基板用ウエハ40に、厚さ方向に貫通するスルーホール21,22を形成することができる。このように、本実施形態では、プレス加工により凹部41を形成した後、この凹部41を貫通させることでスルーホール21,22を形成することができるので、ベース基板用ウエハ40に直接貫通孔を形成することがない。そのため、スルーホール21,22の開口縁等にバリが発生することがないので、良好な形状のスルーホール21,22を形成することができる。
 図16~18は、貫通電極形成工程を示す工程図であり、ベース基板用ウエハ40の断面を示している。
 続いて、図6,16に示すように、第1研磨工程(S32B)で形成されたスルーホール21,22内に貫通電極8,9を形成する貫通電極形成工程(S33)を行う。
 具体的には、ベース基板用ウエハ40の裏面40b側からスルーホール21,22内に向けて、鋲体37の芯材部31を挿入する(S33A)。その後、図17に示すように、スルーホール21、22と芯材部31との隙間にペースト状のガラスフリット32aを充填し(S33B)、所定の温度で焼成しガラスフリット32aを固化させる(S33C)。
 このように、土台部36をベース基板用ウエハ40の裏面40bに接触させることで、ペースト状のガラスフリット32aを確実にスルーホール21,22内に充填させることができる。また、土台部36は、平板状に形成されているため、鋲体37および、鋲体37の設置されたベース基板用ウエハ40は、がたつき等がなく安定するので、作業性の向上を図ることができる。特に、ベース基板用ウエハ40の裏面40bは、上述した第1研磨工程において仕上がり厚みTのばらつきが少ない、平行度の高い面として形成されているため、鋲体37のがたつきを確実に防ぐことができる。
 そして、ガラスフリット32aは焼成されて固化し、鋲体37を密着状態で固定するとともに、スルーホール21,22に固着してスルーホール21,22を封止することができる。
 続いて、図18に示すように、鋲体37の土台部36を研磨して除去する(S33D:第2研磨工程)。これにより、スルーホール21,22内において、芯材部31がベース基板用ウエハ40の表面40aに対して面一な状態で保持される。以上により、貫通電極8,9を形成することができる。
 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、接合層23を形成する接合層形成工程を行う(S34)とともに、引き回し電極形成工程を行う(S35)。このようにして、ベース基盤用ウエハ40の製作工程が終了する。
 そして、このように形成されたベース基板用ウエハ40及びリッド基板用ウエハとで形成するキャビティC内に、圧電振動片5を配置して貫通電極8,9に実装し、ベース基板用ウエハ40とリッド基板用ウエハとを陽極接合してウエハ接合体を形成する。
 そして、一対の貫通電極8,9にそれぞれ電気的に接続された一対の外部電極6,7を形成し、圧電振動子1の周波数を微調整する。そして、ウエハ接合体を小片化する切断を行い、内部の電気特性検査を行うことで圧電振動片を収容したパッケージ(圧電振動子1)が形成される。
 このように、本実施形態では、下定盤53の回転に連動して、押圧プレート54をその中心軸O2回りに回転させるとともに、ベース基板用ウエハ40をワークホルダ62内で回転させる構成とした。
 この構成によれば、第1研磨工程において、下定盤53とベース基板用ウエハ40との間の摩擦力によって、ベース基板用ウエハ40がワークホルダ62内を回転するとともに、ベース基板用ウエハ40と押圧プレート54との摩擦力により、押圧プレート54が中心軸O2回りに回転することになる。すなわち、ベース基板用ウエハ40を押圧プレート54に吸着固定させず研磨することで、従来のように吸着パッド等を用いてベース基板用ウエハ40を押圧プレート54に吸着固定させた状態で研磨する場合と異なり、ベース基板用ウエハ40の反りを防止することができる。また、ワークホルダ62内でベース基板用ウエハ40が傾いて保持されることもない。
 これにより、ベース基板用ウエハ40の裏面40bと下定盤53の上面53aとを、互いの面方向全域に亘って平行に配置することができるので、ベース基板用ウエハ40を面方向全域に亘って、均一な押圧力で押圧することができる。よって、ベース基板用ウエハ40の裏面40bを均一に研磨することができるので、ベース基板用ウエハ40の面方向における仕上がり厚みTのばらつきを低減させ、ベース基板用ウエハ40の平行度を向上させることができる。その結果、ガラス基板等の比較的軟らかい材料を研磨する場合であっても、片減り等を防止することができる。
 また、ベース基板用ウエハ40の仕上がり厚みTの制御を、ダイヤモンドポイント60を用いて行うことで、従来のように研磨剤56の研磨レート等に基づいて仕上がり厚みTの制御を行う場合に比べて、ベース基板用ウエハ40の仕上がり厚みTの制御を容易に管理することができる。すなわち、研磨剤56の研磨レートは、研磨剤56の劣化により研磨レートが経時変化するため、仕上がり厚みTの制御が難しいという問題があった。これに対して、ダイヤモンドポイント60を用いる場合には、研磨前にスクリュシャフト64及びダイヤモンド部65の突出量Hを決定するだけで、仕上がり厚みTを調整することができる。さらに、ダイヤモンド部65と下定盤53とが接触することで、それ以上の研磨を規制することができるため、ベース基板用ウエハ40の仕上がり厚みTの制御を高精度、かつ容易に管理することができる。
 しかも、ダイヤモンドポイント60の突出量Hを、T+2Dに設定することで、研磨時に下定盤53とベース基板用ウエハ40の裏面40bとの間に介在する研磨剤56、及びワークホルダ62内に侵入して、ベース基板用ウエハ40の表面40aと押圧プレート54の下面との間に介在する研磨剤56の粒径の大きさを考慮し、ベース基板用ウエハ40を所望の仕上がり厚みに形成することができる。
 そして、このように形成されたベース基板用ウエハ40をリッド基板用ウエハに接合するため、両ウエハの接合面の間に隙間を生じさせることなく、良好な状態で両ウエハを接合することができ、キャビティC内の気密を確保することができる。その結果、振動特性に優れた信頼性の高い圧電振動子1を提供することができる。
 (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19を参照しながら説明する。
 本実施形態の発振器100は、図19に示すように、圧電振動子1を、集積回路101に電気的に接続された発振子として構成したものである。この発振器100は、コンデンサ等の電子部品102が実装された基板103を備えている。基板103には、発振器用の上述した集積回路101が実装されており、この集積回路101の近傍に、圧電振動子1が実装されている。これら電子部品102、集積回路101及び圧電振動子1は、図示しない配線パターンによってそれぞれ電気的に接続されている。なお、各構成部品は、図示しない樹脂によりモールドされている。
 このように構成された発振器100において、圧電振動子1に電圧を印加すると、この圧電振動子1内の圧電振動片5が振動する。この振動は、圧電振動片5が有する圧電特性により電気信号に変換されて、集積回路101に電気信号として入力される。入力された電気信号は、集積回路101によって各種処理がなされ、周波数信号として出力される。これにより、圧電振動子1が発振子として機能する。
 また、集積回路101の構成を、例えば、RTC(リアルタイムクロック)モジュール等を要求に応じて選択的に設定することで、時計用単機能発振器等の他、当該機器や外部機器の動作日や時刻を制御したり、時刻やカレンダー等を提供したりする機能を付加することができる。
 上述したように、本実施形態の発振器100によれば、高品質化された圧電振動子1を備えているので、発振器100自体も同様に高品質化を図ることができる。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20を参照して説明する。なお電子機器として、上述した圧電振動子1を有する携帯情報機器110を例にして説明する。始めに本実施形態の携帯情報機器110は、例えば、携帯電話に代表されるものであり、従来技術における腕時計を発展、改良したものである。外観は腕時計に類似し、文字盤に相当する部分に液晶ディスプレイを配し、この画面上に現在の時刻等を表示させることができるものである。また、通信機として利用する場合には、手首から外し、バンドの内側部分に内蔵されたスピーカ及びマイクロフォンによって、従来技術の携帯電話と同様の通信を行うことが可能である。しかしながら、従来の携帯電話と比較して、格段に小型化及び軽量化されている。
 次に、本実施形態の携帯情報機器110の構成について説明する。この携帯情報機器110は、図20に示すように、圧電振動子1と、電力を供給するための電源部111とを備えている。電源部111は、例えば、リチウム二次電池からなっている。この電源部111には、各種制御を行う制御部112と、時刻等のカウントを行う計時部113と、外部との通信を行う通信部114と、各種情報を表示する表示部115と、それぞれの機能部の電圧を検出する電圧検出部116とが並列に接続されている。そして、電源部111によって、各機能部に電力が供給されるようになっている。
 制御部112は、各機能部を制御して音声データの送信及び受信、現在時刻の計測や表示等、システム全体の動作制御を行う。また、制御部112は、予めプログラムが書き込まれたROMと、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等とを備えている。
 計時部113は、発振回路、レジスタ回路、カウンタ回路及びインターフェース回路等を内蔵する集積回路と、圧電振動子1とを備えている。圧電振動子1に電圧を印加すると圧電振動片5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或いはカレンダー情報等が表示される。
 通信部114は、従来の携帯電話と同様の機能を有し、無線部117、音声処理部118、切替部119、増幅部120、音声入出力部121、電話番号入力部122、着信音発生部123及び呼制御メモリ部124を備えている。
 無線部117は、音声データ等の各種データを、アンテナ125を介して基地局と送受信のやりとりを行う。音声処理部118は、無線部117又は増幅部120から入力された音声信号を符号化及び複号化する。増幅部120は、音声処理部118又は音声入出力部121から入力された信号を、所定のレベルまで増幅する。音声入出力部121は、スピーカやマイクロフォン等からなり、着信音や受話音声を拡声したり、音声を集音したりする。
 また、着信音発生部123は、基地局からの呼び出しに応じて着信音を生成する。切替部119は、着信時に限って、音声処理部118に接続されている増幅部120を着信音発生部123に切り替えることによって、着信音発生部123において生成された着信音が増幅部120を介して音声入出力部121に出力される。
 なお、呼制御メモリ部124は、通信の発着呼制御に係るプログラムを格納する。また、電話番号入力部122は、例えば、0から9の番号キー及びその他のキーを備えており、これら番号キー等を押下することにより、通話先の電話番号等が入力される。
 電圧検出部116は、電源部111によって制御部112等の各機能部に対して加えられている電圧が、所定の値を下回った場合に、その電圧降下を検出して制御部112に通知する。このときの所定の電圧値は、通信部114を安定して動作させるために必要な最低限の電圧として予め設定されている値であり、例えば、3V程度となる。電圧検出部116から電圧降下の通知を受けた制御部112は、無線部117、音声処理部118、切替部119及び着信音発生部123の動作を禁止する。特に、消費電力の大きな無線部117の動作停止は、必須となる。更に、表示部115に、通信部114が電池残量の不足により使用不能になった旨が表示される。
 すなわち、電圧検出部116と制御部112とによって、通信部114の動作を禁止し、その旨を表示部115に表示することができる。この表示は、文字メッセージであっても良いが、より直感的な表示として、表示部115の表示面の上部に表示された電話アイコンに、×(バツ)印を付けるようにしても良い。
 なお、通信部114の機能に係る部分の電源を、選択的に遮断することができる電源遮断部126を備えることで、通信部114の機能をより確実に停止することができる。
 上述したように、本実施形態の携帯情報機器110によれば、高品質化された圧電振動子1を備えているので、携帯情報機器自体も同様に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。
 次に、本発明に係る電波時計の一実施形態について、図21を参照して説明する。
 本実施形態の電波時計130は、図21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。
 (電波時計)
 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、上述した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。
 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。
 なお、上述の説明は、日本国内の例で示したが、長波の標準電波の周波数は、海外では異なっている。例えば、ドイツでは77.5KHzの標準電波が用いられている。従って、海外でも対応可能な電波時計130を携帯機器に組み込む場合には、さらに日本の場合とは異なる周波数の圧電振動子1を必要とする。
 上述したように、本実施形態の電波時計130によれば、高品質化された圧電振動子1を備えているので、電波時計自体も同様に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。
 以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
 例えば、上述した実施形態では、音叉型の圧電振動片5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、厚み滑り振動片やAT振動片をキャビティ内にマウントし、これらの振動片と外部電極とを電気的に接続する際に、上述した方法により貫通電極を形成しても構わない。
 また、上述した実施形態では、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5を収納した2層構造タイプのものについて説明したが、これに限らず、圧電振動片5が形成された圧電基板をベース基板2とリッド基板3とで上下から挟み込むように接合した3層構造タイプを採用することも可能である。
 さらに、上述した実施形態では、芯材部31とスルーホール21,22との間に充填材となるガラスフリット32aを充填する場合について説明したが、これに限らず、導電性を有する充填材をスルーホール21,22に充填し、それ自体を貫通電極とする構成にしてもよい。このような充填材としては、金属微粒子および複数のガラスビーズを含んだものや、上述した導電ペーストを用いることが可能である。
 また、スルーホール21,22はテーパ状に限られず、ベース基板2を真っ直ぐに貫通する円柱状のスルーホールとしてもよい。
 ガラス基板の面方向における仕上がり厚みのばらつきを低減させ、キャビティ内の気密を確保することができる。
 

Claims (10)

  1.  研磨装置を用いてガラス基板を研磨するガラス基板の研磨方法であって、
     前記研磨装置は、第1中心軸回りに回転駆動する定盤と、前記第1中心軸から偏心した第2中心軸の周りを回転可能とされ、前記ガラス基板を前記定盤に向けて押圧するプレートと、前記プレートに形成され、前記ガラス基板の中心軸を前記第2中心軸から偏心させた状態で前記ガラス基板を保持しつつ、前記ガラス基板の面方向への移動を規制するワークホルダとを備え、
     前記ガラス基板と前記定盤との間に研磨材を介在させた状態で、前記ガラス基板を前記ワークホルダ内で回転可能に保持しつつ、前記定盤を回転させて前記ガラス基板を研磨することを特徴とするガラス基板の研磨方法。
  2.  請求項1記載のガラス基板の研磨方法であって、
     前記ガラス基板の一方の面を研磨することで、前記ガラス基板の他方の面に形成された凹部を貫通させ、前記ガラス基板に貫通孔を形成することを特徴とするガラス基板の研磨方法。
  3.  請求項1または請求項2記載のガラス基板の研磨方法であって、
     前記プレートには、前記ガラス基板の研磨量を規制する規制部材が、前記常盤に向けて立設されていることを特徴とするガラス基板の研磨方法。
  4.  請求項3記載のガラス基板の研磨方法であって、
     前記ガラス基板の仕上がり厚みをT、前記研磨材の最大粒子径をDとすると、
     前記規制部材の高さHを、T+2Dに設定することを特徴とするガラス基板の研磨方法。
  5.  請求項1ないし請求項4の何れか1項に記載のガラス基板の研磨方法であって、
     前記プレートには、複数の前記ワークホルダが形成され、前記プレートが前記定盤の周方向に沿って複数配されていることを特徴とするガラス基板の研磨方法。
  6.  互いに接合された複数の基板との間に形成されたキャビティ内に、電子部品を封入可能なパッケージの製造方法であって、
     前記複数の基板のうち、第1基板を厚さ方向に貫通し、前記キャビティの内側と前記パッケージの外側とを導通する貫通電極を配するための貫通孔形成工程を有し、
      前記貫通孔形成工程は、
      請求項1ないし請求項5の何れか1項に記載のガラス基板の研磨方法を用い、ガラス材料からなる前記第1基板に貫通孔を形成することを特徴とするパッケージの製造方法。
  7.  請求項6記載のパッケージの製造方法によって製造されたことを特徴とする圧電振動子。
  8.  請求項7に記載の前記圧電振動子が、発振子として集積回路に電気的に接続されていることを特徴とする発振器。
  9.  請求項7に記載の前記圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴とする電子機器。
  10.  請求項7記載の前記圧電振動子が、フィルタ部に電気的に接続されていることを特徴とする電波時計。
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