JP2010187091A - パッケージの製造方法、圧電振動子の製造方法、発振器、電子機器および電波時計。 - Google Patents

Abstract

【課題】ベース基板用ウエハの表面と芯材部の表面とを平坦に研磨することができる。
【解決手段】圧電振動片が封止され、ベース基板に貫通電極が設置されたパッケージの製造方法において、平板状の土台部３６と、土台部３６の表面に立設する芯材部３１と、を有する導電性の鋲体３７の芯材部３１を、ベース基板用ウエハ４１に形成された貫通孔２１に挿入し、ベース基板用ウエハ４１に鋲体の土台部を当接させる工程と、貫通孔２１内にガラスフリット３２ａを充填する工程と、ガラスフリット３２ａを焼成して硬化させる工程と、鋲体３７の土台部３６を研磨して除去する工程と、ベース基板用ウエハ４１の表面と芯材部３１の表面とを研磨する工程とを有する。ベース基板用ウエハ４１と芯材部３１を研磨する工程では、ベース基板用ウエハ４１の表面を研磨した後に芯材部３１の表面を研磨する。
【選択図】図６

Description

本発明は、互いに接合された複数の基板と、複数の基板の内側に形成されたキャビティと、キャビティの内部と複数の基板の外側とを導通する貫通電極とを備えたパッケージの製造方法、圧電振動片が貫通電極に実装されると共にキャビティの内部に配置された圧電振動子の製造方法、圧電振動子を有する発振器、電子機器および電波時計に関する。

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、一般的に圧電振動片が形成された圧電基板を、ベース基板とリッド基板とで上下から挟み込むように接合した３層構造タイプのものが知られている。この場合、圧電振動片は、ベース基板とリッド基板との間に形成されたキャビティ（密閉室）内に収容されている。

また、近年では、上述した３層構造タイプのものではなく、２層構造タイプのものも開発されている。このタイプの圧電振動子は、パッケージが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容されている。この２層構造タイプの圧電振動子は、３層構造のものに比べて薄型化を図ることができる等の点において優れており、好適に使用されている。

このような２層構造タイプの圧電振動子のパッケージの１つとして、ガラス製のベース基板に形成された貫通孔に、導電性の金属ピンを導電部材として挿入し、圧電振動片とベース基板の外に設けられた外部電極とを導通させた圧電振動子のパッケージが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２０９１９８号公報

最近では、平板状の土台部とその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鋲体を用いて貫通電極を形成する方法が開発されている。この方法では、まず、ベース基板用ウエハに形成された貫通孔に鋲体の芯材部を挿通させ、貫通孔にガラスフリットを充填し、ガラスフリットを焼成してベース基板用ウエハと鋲体を一体化させた後に、鋲体の土台部を研磨して除去している。
そして、ガラスフリットは焼成により収縮し表面がくぼんでいる状態となるので、ベース基板用ウエハおよびガラスフリットの表面と、鋲体の芯材部の表面とを同時に研磨して、平坦化させている。
しかしながら、ベース基板用ウエハと芯材部とを同時に研磨する方法では、ガラス製のベース基板用ウエハが先に研磨され、金属材料の芯材部が突出した状態となり、ベース基板用ウエハの表面と芯材部の表面とを平坦にすることができなかった。そして、ベース基板用ウエハの表面と芯材部の表面とが平坦でないと、後に行う電極膜を形成する工程で断線の原因となることがあった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ベース基板用ウエハの表面と芯材部の表面とを平坦に研磨することができるパッケージの製造方法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、複数の基板の内側に形成されたキャビティと、キャビティの内部と複数の基板の外側とを導通する貫通電極と、を備え、貫通電極は、ガラス材料からなる貫通電極形成基板の貫通孔に、金属材料からなる導電性の芯材部を配置して形成され、芯材部と貫通孔との間に、ガラス材料からなる封着材が充填されたパッケージの製造方法であって、芯材部を、貫通電極形成基板用ウエハに形成された貫通孔に挿入する工程と、貫通孔内に封着材を充填する工程と、封着材を焼成して硬化させる工程と、貫通電極形成基板用ウエハおよび封着材の表面を研磨する第１研磨工程と、封着材の表面から突出した前記芯材部を研磨する第２研磨工程と、を有することを特徴とする。
本発明では、貫通電極形成基板用ウエハおよび封着材の表面を研磨する工程の後に封着材の表面から突出した芯材部を研磨する工程を行うことにより、材料の異なる貫通電極形成基板用ウエハの表面と芯材部の表面とを平坦にすることができる。

また、本発明に係るパッケージの製造方法では、第２研磨工程は、研磨剤を供給しながら研磨を行い、研磨剤は過酸化水素水、コロイダルシリカおよび純水の混合物であることを特徴とする
また、本発明に係るパッケージの製造方法では、研磨剤の混合割合は過酸化水素水が２〜５重量％、コロイダルシリカが１〜５重量％とすることが好ましい。
本発明では、研磨剤は過酸化水素水、コロイダルシリカおよび純水の混合物とすることにより、過酸化水素水が研磨の速度を確保し、コロイダルシリカが定盤と芯材部の研磨面とのすべりをよくして、均一に研磨することができる。

また、本発明に係るパッケージの製造方法では、第１研磨工程は、酸化セリウムを含む研磨剤を供給しながら研磨を行うことを特徴とする。
本発明では、貫通電極形成基板用ウエハおよび封着材の表面を酸化セリウムを含む研磨剤を供給しながら研磨することにより、貫通電極形成基板用ウエハおよび封着材の表面の損傷を防ぐことができる。

また、本発明に係るパッケージの製造方法では、第２研磨工程は、表面が平坦な定盤で芯材部を研磨することが好ましい。
溝のある定盤で芯材部を研磨すると、芯材部が溝に引っかかり貫通電極形成基板用ウエハにクラックや欠けが生じるおそれがある。これに対して本発明では、芯材部を表面が平坦な定盤で研磨することにより、貫通電極形成基板用ウエハにクラックや欠けが生じることを防ぐことができる。

また、本発明に係るパッケージの製造方法は、芯材部を貫通電極形成基板用ウエハに形成された貫通孔に挿入する工程では、平板状の土台部と、土台部の表面に立設された芯材部と、を有する導電性の鋲体の芯材部を、貫通電極形成基板用ウエハに形成された貫通孔に挿入し、貫通電極形成基板用ウエハに鋲体の土台部を当接させ、第１研磨工程の前に鋲体の土台部を研磨して除去する工程を有することを特徴とする。
本発明では、貫通電極を形成する工程において、芯材部は平板状の土台部が連結した鋲体なので、貫通電極形成基板用ウエハに形成された貫通孔に設置しやすく、作業性が向上する。

また、本発明に係る圧電振動子の製造方法では、上述したいずれかのパッケージの製造方法を実施する工程と、圧電振動片を貫通電極に実装しつつキャビティの内部に配置する工程と、を有することを特徴とする。
本発明では、貫通電極形成基板用ウエハの表面と芯材部の表面とを平坦にすることができ、貫通電極形成基板用ウエハにクラックや欠けが生じることを防ぐことができるので、キャビティ内の気密性と、圧電振動片と貫通電極との導電性を確保することができる。その結果、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、上述した方法で製造された圧電振動子が、発振子として集積回路に電気的に接続されていることを特徴とする。
さらに、本発明に係る電子機器は、上述した方法で製造された圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴とする。
そして、本発明に係る電波時計は、上述した方法で製造された圧電振動子が、フィルタ部に電気的に接続されていることを特徴とする。
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、圧電振動片と貫通電極との導通性が安定して確保されている圧電振動子を用いているため、信頼性の高い発振器、電子機器および電波時計を提供することができる。

本発明によれば、貫通電極形成基板用ウエハおよび封着材の表面を研磨する工程の後に芯材部の表面を研磨する工程を行うので、材料の異なる貫通電極形成基板用ウエハの表面と芯材部の表面とを平坦にすることができる。そして、キャビティ内の安定した気密性と、圧電振動片と外部電極との安定した導電性の確保を実現することができる。

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。 （ａ）は（ｂ）に示す圧電振動子のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は（ａ）に示す圧電振動子のＢ−Ｂ線断面図である。 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。 図１に示す圧電振動子に備えるベース基板を形成するベース基板用ウエハを示す斜視図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は図２（ａ）、（ｂ）に示す圧電振動子に備える貫通電極を形成する工程を示す図である。 （ａ）は図２（ａ）、（ｂ）に示す貫通電極を形成する工程において、鋲体を研磨する片面研磨装置の概略を示す側面図で、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は図６に示す片面研磨装置による、図３に示す鋲体の土台部を研磨する工程を示す図である。 （ａ）は図２（ａ）、（ｂ）に示す圧電振動子に備える貫通電極を形成する工程において、ベース基板用ウエハを研磨する両面研磨装置の概略を示す側面図で、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。 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。

以下、本発明の実施の形態によるパッケージの製造方法について、図１乃至図９に基づいて説明する。
図１及び図２（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施の形態による圧電振動子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４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ー形状をなしている。

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４を形成する。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ベース基板２に対して接合材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、該一対の振動腕部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。
そして、圧電振動片５の第１の励振電極が、一方のマウント電極および一方の貫通電極８を介して一方の外部電極６に電気的に接続され、圧電振動片５の第２の励振電極が、他方のマウント電極、引き回し電極２７および他方の貫通電極９を介して、他方の外部電極７に電気的に接続されている。それぞれの接続は、導電性材料の接着剤２８によって接着されている。
外部電極６、７は、ベース基板２底面の長手方向の両端に設置されている。

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の上方で基部２６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２７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および筒体３２がスルーホール２１、２２を完全に塞いでキャビティ４内の気密を維持している。

芯材部３１は、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ合金（４２アロイ）などの、熱膨張係数αがガラスフリット３２ａよりも小さい材料（α＝６〜７ｐｐｍ）により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。なお、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３に示すような、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）。
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（封着材料）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と同形のテーパー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共に芯材部３１を強固に固定している。

（パッケージの製造方法）
次に上述した圧電振動片を収容したパッケージ（圧電振動子）の製造方法について図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。

まず、後にベース基板２となるベース基板用ウエハ４１を製作する工程を行う（Ｓ１０）。まず、図５に示すような、円板状のベース基板用ウエハ４１を形成する。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する（Ｓ１１）。なお、図５では、ベース基板用ウエハ４１の一部分を示しており、実際はベース基板用ウエハ４１は円板状である。また、図５中の点線Ｍは、後の切断工程においてベース基板用ウエハ４１を切断する切断線を図示している。
続いて、ベース基板用ウエハ４１に貫通電極８、９を形成する貫通電極形成工程を行う（Ｓ１０Ａ）。ここで、この貫通電極形成工程について詳細を説明する。

まず、図６（ａ）に示すような、ベース基板用ウエハ４１を貫通する一対のスルーホール２１、２２を複数形成する（Ｓ１２）。スルーホール２１、２２の形成は、例えばサンドブラスト法やプレス加工等で行う。サンドブラスト法やプレス加工では、スルーホール２１、２２をテーパー状に形成することができる。このとき、スルーホール２１、２２のテーパーは、ベース基板用ウエハ４１の下面（ベース基板２の外側）から上面（キャビティ４側）に向かって漸次径が縮径するテーパーとする。

続いて、スルーホール２１、２２内に中心軸を合わせて鋲体３７の芯材部３１を上側から挿入し、この鋲体３７の土台部３６とベース基板用ウエハ４１とを接触させて上下反転させる（Ｓ１３）。このとき、図６（ｂ）に示すように、スルーホール２１、２２はそのテーパー形状が下方に向かって漸次径が縮径する向きで、鋲体３７は土台部３６の上側に芯材部３１が位置する向きで配置される。このとき土台部３６の平面形状はスルーホール２１、２２の小径側２１ａ、２２ａの開口よりも大きく、この小径側２１ａ、２２ａの開口を塞ぐことができる形状とする。そして、図６（ｃ）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（Ｓ１４）、所定の温度で焼成しガラスフリット３２ａを固化させる（Ｓ１５）。

このように、土台部３６をベース基板用ウエハ４１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４１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。
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共に、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、鋲体３７の土台部３６を研磨して除去する（Ｓ１６）。
土台部３６の研磨は、図７（ａ）、（ｂ）に示すような、片面研磨装置５１（例えば、Ｓ社製）を使用して行う。
片面研磨装置５１は、平面視円形状の上定盤５２と、上定盤５２と同じ平面視円形状の下定盤５３と、上定盤５２の下側に複数配置されて、ベース基板用ウエハ４１を吸着固定する平面視円形状のキャリア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、上定盤５２、下定盤５３およびキャリア５４をそれぞれ回転させる図示しない回転手段と、から概略構成されている。

下定盤５３は、溝の形成されていないソリッド定盤で構成され、図中の矢印Ａ１の方向に水平方向に回転する構造である。
キャリア５４は、上定盤５２に水平方向に回転自在に保持されて図中の矢印Ａ２の方向に自転する構造である。このように下定盤５３が回転すると共に、キャリア５４が回転する構造により、研磨面の片減りを無くし表面を平坦に研磨することができる。
土台部３６を研磨する工程では、下定盤５３の回転数は１５ｒｐｍとし、キャリア５４の回転数は４５ｒｐｍとする。

研磨剤流入手段５５は、研磨剤５６を収容し攪拌するモーターを備える収容部と、収容部内の研磨剤５６を搬送し、上定盤５２に６〜８ヶ所ほど設けられた流入口５５ａから下定盤５３上に流入させるポンプと、研磨剤５６のＰＨを測定するＰＨ測定器とを備えている。片面研磨装置５４では、研磨剤５６を供給しながら研磨を行い、研磨剤５６が流入口５５ａから下定盤５３に流入する流量は５００ｃｃ／ｍｉｎ程に設定されている。

研磨剤５６は、過酸化水素水、コロイダルシリカ及び純水の混合液で、過酸化水素水およびコロイダルシリカの混合割合は、過酸化水素水が２〜５重量％、コロイダルシリカが１〜５重量％とする。この混合割合と比べ、過酸化水素水の割合が少ないと研磨が遅く、コロイダルシリカの割合が少ないと下定盤５３と土台部３６の研磨面とのすべりが悪く、キャリア５４が自転しなくなる。好ましくは、過酸化水素水が３重量％、コロイダルシリカが３重量％の混合割合とするのがよい。
コロイダルシリカの粒径は５〜１０μｍ程とする。

鋲体３７の土台部３６の研磨方法は、まず、図８（ａ）に示すように、ベース基板用ウエハ４１から突出した土台部３６が下側となるように、ベース基板用ウエハ４１をキャリア５４に吸着固定させて片面研磨装置５１に設置する。このとき、上定盤５２若しくはキャリア５４の下側には、例えばガラスエポキシ樹脂（ＦＲ４）で形成された平板形状のダミー基板５７を設置する。ダミー基板５７はその下端部５７ａが土台部３６の下端部３６ａよりも下方に位置する厚みとする。

そして、研磨剤５６を供給しながら、下定盤５３およびキャリア５４をそれぞれ回転手段により回転させて研磨を行う。このとき、上定盤５２から下定盤５３の方向に１５〜５０ｇ／ｃｍ^２ の圧力をかけて研磨を行う。
そして、図８（ｂ）に示すように、土台部３６よりも先にダミー基板５７が下定盤５３に接触し、ダミー基板５７が研磨され、その後に、図８（ｃ）に示すように、土台部３６が下定盤５３に接触してダミー基板５７と共に研磨される。
このように、土台部３６よりも先にダミー基板５７が研磨され、その後に土台部３６がダミー基板５７と共に研磨されることにより、下定盤５３からベース基板用ウエハ４１に対して徐々に圧力を負荷することが可能になり、ベース基板用ウエハ４１の損傷を防止することができる。
このようにして土台部３６を撤去し、図６（ｄ）に示すように、芯材部３１のみを筒体３２の内部に残す。

続いて、土台部３６が撤去されたベース基板用ウエハ４１のガラス面４１ａを研磨する工程を行う（Ｓ１７）。
ガラス面４１ａの研磨する工程は、主に焼成によりくぼみが生じたフリットガラスを平坦にするためのもので、例えば、ガラス製やセラミック製などの薄板状をしたウエハの表裏両面を研磨する両面研磨装置を使用して行う。
図９（ａ）、（ｂ）に示すように、両面研磨装置７１は、平面視円形状の上定盤７２と、上定盤７２と同じ平面視円形状の下定盤７３と、下定盤７３の中央に位置するサンギヤ７４と、下定盤７３の外周を取り囲むインターナルギヤ７５と、上定盤７２と下定盤７３との間で、サンギヤ７４とインターナルギヤ７５との間に設置され、ベース基板用ウエハ４１を保持する複数のキャリア７６と、ベース基板用ウエハ４１の両面に研磨剤７７を流入する研磨剤流入手段７８と、上定盤７２、下定盤７３およびサンギヤ７４、インターナルギヤ７５をそれぞれ回転させる図示しない回転手段と、から概略構成されている。

上定盤７２と下定盤７３とは、同芯で水平方向に回転する構造である。このベース基板用ウエハ４１のガラス面４１ａを研磨する工程では、上定盤７３の回転数は４５ｒｐｍとし、下定盤７３の回転数は１５ｒｐｍとする。
上定盤７３と下定盤７３との研磨側の表面には、研磨パッド７９、８０が貼着されている。この研磨パッドは、例えば酸化セリウムで形成されているものを使用する。

サンギヤ７４の外周およびインターナルギヤ７５の内周には、歯７４ａ、７５ａが一定のピッチで鉛直且つ円環状に配設されている。サンギヤ７４およびインターナルギヤ７５は上定盤７３および下定盤７３と同芯で水平方向に回転する。
本実施の形態では、インターナルギヤ７５が独自に回転する両面研磨装置７１を使用しているが、インターナルギヤが独自に回転せず、例えば下定盤に固定され、下定盤と共に回転する構造の両面研磨装置を使用してもよい。
キャリア７６は、円盤形状をなし、内方にベース基板用ウエハ４１がはめ込まれて保持される複数のベース基板用ウエハ保持孔７６ｂを備えている。キャリア７６は、その厚さがベース基板用ウエハ４１の厚さよりも薄く、キャリア７６の上下からベース基板用ウエハ４１が突出するようにベース基板用ウエハ４１の側面を保持する。
また、キャリア７６の外周には、歯７６ａが一定のピッチで鉛直且つ円環状に配設されている。そして、キャリア４６は固定されず、キャリア７６の歯７６ａが、回転するサンギヤ７４およびインターナルギヤ７５の歯７４ａ、７５ａとかみ合うことでキャリア７６は自転および公転する構成である

研磨剤流入手段７８は、研磨剤７７を収容し攪拌するモーターを備える図示しない収容部と、収容部内の研磨剤７７を搬送し、上定盤５２に８ヶ所ほど設けられた流入口７８ａからベース基板用ウエハ４１の上下面に研磨剤７７を流入させる図示しないポンプと、を備えている。また、研磨剤流入手段７８は、下定盤７３から外部へ流出した研磨剤７７を回収する研磨剤回収部８１を備え、回収された研磨剤７７は再度流入口７８ａへ搬送できる仕組みとなっている。
ベース基板用ウエハ４１のガラス面４１ａを研磨する工程では、研磨剤７７が流入口７８ａからベース基板用ウエハ４１上下面に流入する流量は１０Ｌ／ｍｉｎ程に設定されている。
研磨剤７７には、一般的にガラス面の研磨に使用される酸化セリウムなどを使用する。

ベース基板用ウエハ４１のガラス面４１ａの研磨方法では、まず、土台部３６が除去されたベース基板用ウエハ４１をキャリア７６のベース基板用ウエハ保持孔７６ｂに設置する。そして、ベース基板用ウエハ４１の上下面に研磨剤７７を供給させながら、上定盤７２、下定盤７３およびサンギヤ７４、インターナルギヤ７５をそれぞれ回転させ、ベース基板用ウエハ４１を保持したキャリア７６も自転および公転させる。
そして、キャリア７６に保持されたベース基板用ウエハ４１のガラス面４１ａを上定盤７３および下定盤７３に貼着された研磨パッド７９、８０によって研磨する。このとき、上定盤７２から下定盤７３の方向に１００〜５００ｇ／ｃｍ^２ の圧力をかけて研磨を行う。

続いて、ベース基板用ウエハ４１から突出した芯材部３１を研磨する工程を行う（Ｓ１８）。
この芯材部３１の研磨は、上述した鋲体３７の土台部３６の研磨方法と同様に片面研磨装置５１で片面ずつ研磨する。このとき、土台部３６の研磨で使用したダミー基板５７を使用せずに芯材部３１と下定盤５３接触させて研磨を行う。このように、片面ずつ芯材部３１の研磨を行うことによって、上下の研磨量を均等にすることができる。また、芯材部３１の研磨は両面行わずに、後にキャビティ４側となる面のみとしてもよい。
そして、芯材部３１の突出した部分を研磨した後には、図５（ｆ）に示すように、ベース基板用ウエハ４１のガラス面４１ａと貫通電極８、９の表面とが、略面一な状態となる。
このようにして、ベース基板用ウエハ４１に貫通電極８、９が形成される。

次に、ベース基板用ウエハ４１の上面に導電性材料をパターニングして、接合膜を形成する接合膜形成工程を行う（Ｓ１９）と共に、引き回し電極形成工程を行う（Ｓ２０）。このようにして、ベース基板用ウエハ４１の製作工程が終了する。

次に、ベース基板２の製作と同時または前後のタイミングで、後にリッド基板３となるリッド基板用ウエハを製作する（Ｓ３０）。リッド基板３を製作する工程では、まず、のちにリッド基板３となる円板状のリッド基板用ウエハを形成する。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する（Ｓ３１）。次いで、リッド基板用ウエハにエッチングやプレス加工などによりキャビティ４用の凹部３ａを形成する（Ｓ３２）。

そして、このように形成されたベース基板用ウエハ４１及びリッド基板用ウエハとで形成するキャビティ４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４１とリッド基板用ウエハとを陽極接合しウエハ体を形成する。
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。

上述した本実施の形態による圧電振動子のパッケージの製造方法では、ベース基板用ウエハ４１に貫通電極８、９を形成する工程において、貫通電極８、９の芯材部３１は、芯材部３１の先端に土台部３６が連結した鋲体３７なので、作業性がよい。
そして、土台部３６を除去した後に、ベース基板用ウエハ４１と芯材部３１とを分けて研磨することにより、ベース基板用ウエハ４１の表面と芯材部３１の表面とを平坦にすることができる。
また、土台部３６および芯材部３１は、溝のないソリッド定盤によって研磨されるので、定盤の溝に土台部３６および芯材部３１が引っかかることがなく、ベース基板用ウエハ４１にクラックや欠けが生じることを防ぐことができる。

そして、本実施の形態による圧電振動子のパッケージの製造方法では、ベース基板用ウエハ４１にクラックや欠けが生じることを防ぎ、ベース基板用ウエハ４１と芯材部３１とを平坦にすることができる。そして、圧電振動子１のキャビティ４内の安定した気密性と、圧電振動片５と外部電極６、７との安定した導電性を確保でき、圧電振動子の性能を均一にできる効果を奏する。

また、研磨剤５６は、過酸化水素水、コロイダルシリカおよび純水の混合液で、混合割合が過酸化水素水が３重量％、コロイダルシリカが３重量％なので、過酸化水素水が研磨の速度を確保して、コロイダルシリカが下定盤５３と土台部３６および芯材部３１の研磨面とのすべりをよくし、土台部３６および芯材部３１を均一に研磨することができる。
また、土台部３６を研磨する際に、ダミー基板５７を設置しているので、下定盤５３からベース基板用ウエハ４１に対して徐々に圧力を負荷することが可能になり、ベース基板用ウエハ４１の損傷を防止することができる。

（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１０を参照しながら説明する。
本実施形態の発振器１００は、図９に示すように、圧電振動子１を、集積回路１０１に電気的に接続された発振子として構成したものである。この発振器１００は、コンデンサ等の電子部品１０２が実装された基板１０３を備えている。基板１０３には、発振器用の上記集積回路１０１が実装されており、この集積回路１０１の近傍に、圧電振動子１が実装されている。これら電子部品１０２、集積回路１０１及び圧電振動子１は、図示しない配線パターンによってそれぞれ電気的に接続されている。なお、各構成部品は、図示しない樹脂によりモールドされている。

このように構成された発振器１００において、圧電振動子１に電圧を印加すると、該圧電振動子１内の圧電振動片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、キャビティ４内の気密が確実で、圧電振動片５と外部電極６、７との導通性が安定して確保され、作動の信頼性が向上した高品質な圧電振動子１を備えているため、発振器１００自体も同様に導通性が安定して確保され、作動の信頼性を高めて高品質化を図ることができる。さらにこれに加え、長期にわたって安定した高精度な周波数信号を得ることができる。

（電子機器）
次に、本発明に係る電子機器の一実施形態について、図１１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１１に示すように、圧電振動子１と、電力を供給するための電源部１１１とを備えている。電源部１１１は、例えば、リチウム二次電池からなっている。この電源部１１１には、各種制御を行う制御部１１２と、時刻等のカウントを行う計時部１１３と、外部との通信を行う通信部１１４と、各種情報を表示する表示部１１５と、それぞれの機能部の電圧を検出する電圧検出部１１６とが並列に接続されている。そして、電源部１１１によって、各機能部に電力が供給されるようになっている。

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

計時部１１３は、発振回路、レジスタ回路、カウンタ回路及びインターフェース回路等を内蔵する集積回路と、圧電振動子１とを備えている。圧電振動子１に電圧を印加すると圧電振動片５が振動し、該振動が水晶の有する圧電特性により電気信号に変換されて、発振回路に電気信号として入力される。発振回路の出力は二値化され、レジスタ回路とカウンタ回路とにより計数される。そして、インターフェース回路を介して、制御部１１２と信号の送受信が行われ、表示部１１５に、現在時刻や現在日付或いはカレンダー情報等が表示される。

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

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

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

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

上述したように、本実施形態の携帯情報機器１１０によれば、キャビティ４内の気密が確実で、圧電振動片５と外部電極６、７との導通性が安定して確保され、作動の信頼性が向上した高品質な圧電振動子１を備えているため、携帯情報機器自体も同様に導通性が安定して確保され、作動の信頼性を高めて高品質化を図ることができる。さらにこれに加え、長期にわたって安定した高精度な時計情報を表示することができる。

（電波時計）
次に、本発明に係る電波時計の一実施形態について、図１２を参照して説明する。
本実施形態の電波時計１３０は、図２２に示すように、フィルタ部１３１に電気的に接続された圧電振動子１を備えたものであり、時計情報を含む標準の電波を受信して、正確な時刻に自動修正して表示する機能を備えた時計である。
日本国内には、福島県（４０ｋＨｚ）と佐賀県（６０ｋＨｚ）とに、標準の電波を送信する送信所（送信局）があり、それぞれ標準電波を送信している。４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚのような長波は、地表を伝播する性質と、電離層と地表とを反射しながら伝播する性質とを併せもつため、伝播範囲が広く、上述した２つの送信所で日本国内を全て網羅している。

以下、電波時計１３０の機能的構成について詳細に説明する。
アンテナ１３２は、４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚの長波の標準電波を受信する。長波の標準電波は、タイムコードと呼ばれる時刻情報を、４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚの搬送波にＡＭ変調をかけたものである。受信された長波の標準電波は、アンプ１３３によって増幅され、複数の圧電振動子１を有するフィルタ部１３１によって濾波、同調される。
本実施形態における圧電振動子１は、上記搬送周波数と同一の４０ｋＨｚ及び６０ｋＨｚの共振周波数を有する水晶振動子部１３８、１３９をそれぞれ備えている。

更に、濾波された所定周波数の信号は、検波、整流回路１３４により検波復調される。
続いて、波形整形回路１３５を介してタイムコードが取り出され、ＣＰＵ１３６でカウントされる。ＣＰＵ１３６では、現在の年、積算日、曜日、時刻等の情報を読み取る。読み取られた情報は、ＲＴＣ１３７に反映され、正確な時刻情報が表示される。
搬送波は、４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚであるから、水晶振動子部１３８、１３９は、上述した音叉型の構造を持つ振動子が好適である。

なお、上述の説明は、日本国内の例で示したが、長波の標準電波の周波数は、海外では異なっている。例えば、ドイツでは７７．５ＫＨｚの標準電波が用いられている。従って、海外でも対応可能な電波時計１３０を携帯機器に組み込む場合には、さらに日本の場合とは異なる周波数の圧電振動子１を必要とする。

上述したように、本実施形態の電波時計１３０によれば、キャビティ４内の気密が確実で、圧電振動片５と外部電極６、７との導通性が安定して確保され、作動の信頼性が向上した高品質な圧電振動子１を備えているため、電波時計自体も同様に導通性が安定して確保され、作動の信頼性を高めて高品質化を図ることができる。さらにこれに加え、長期にわたって安定して高精度に時刻をカウントすることができる。

以上、本発明によるパッケージの製造方法の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
上述した実施の形態では、芯材部３１は貫通電極８、９を形成する過程で土台部３６が接続された鋲体３７であるが、土台部３６がなく円柱形状の芯材部３１をスルーホール２１、２２へ設置し、貫通電極を形成してもよい。
また、上記の実施の形態では、スルーホール２１、２２はテーパー状であるが、この形状に限られず、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。
要は、本発明において所期の機能が得られればよいのである。

１ 圧電振動子
２ ベース基板（基板）
３ リッド基板（基板）
４ キャビティ
５ 圧電振動片
６、７ 外部電極
８、９ 貫通電極
２１ スルーホール（貫通孔）
３１ 芯材部
３２ａ ガラスフリット（封着材）
３６ 土台部
３７ 鋲体
４１ ベース基板用ウエハ（貫通電極形成基板用ウエハ）
５３ 下定盤（定盤）
５６ 研磨剤
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

Claims (10)

1. 互いに接合された複数の基板と、前記複数の基板の内側に形成されたキャビティと、前記キャビティの内部と前記複数の基板の外側とを導通する貫通電極と、を備え、
   前記貫通電極は、ガラス材料からなる貫通電極形成基板の貫通孔に、金属材料からなる導電性の芯材部を配置して形成され、
   前記芯材部と前記貫通孔との間に、ガラス材料からなる封着材が充填されたパッケージの製造方法であって、
   前記芯材部を貫通電極形成基板用ウエハに形成された貫通孔に挿入する工程と、
   前記貫通孔内に封着材を充填する工程と、
   前記封着材を焼成して硬化させる工程と、
   前記貫通電極形成基板用ウエハおよび前記封着材の表面を研磨する第１研磨工程と、
   前記封着材の表面から突出した前記芯材部を研磨する第２研磨工程と、を有することを特徴とするパッケージの製造方法。
2. 前記第２研磨工程は、研磨剤を供給しながら研磨を行い、前記研磨剤は過酸化水素水、コロイダルシリカおよび純水の混合物であることを特徴とする請求項１に記載のパッケージの製造方法。
3. 前記研磨剤の混合割合は過酸化水素水が２〜５重量％、コロイダルシリカが１〜５重量％とすることを特徴とする請求項２に記載のパッケージの製造方法。
4. 前記第１研磨工程は、酸化セリウムを含む研磨剤を供給しながら研磨を行うことを特徴とする請求項１乃至３に記載のパッケージの製造方法。
5. 前記第２研磨工程は、表面が平坦な定盤で前記芯材部を研磨することを特徴とする請求項１乃至４に記載のパッケージの製造方法。
6. 前記芯材部を前記貫通電極形成基板用ウエハに形成された貫通孔に挿入する工程では、平板状の土台部と、該土台部の表面に立設された前記芯材部と、を有する導電性の鋲体の前記芯材部を、前記貫通電極形成基板用ウエハに形成された貫通孔に挿入し、前記貫通電極形成基板用ウエハに前記鋲体の土台部を当接させ、前記第１研磨工程の前に前記鋲体の土台部を研磨して除去する工程を有することを特徴とする請求項１乃至５に記載のパッケージの製造方法。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載のパッケージの製造方法を実施する工程と、圧電振動片を前記貫通電極に実装しつつ前記キャビティの内部に配置する工程と、を有することを特徴とする圧電振動子の製造方法。
8. 請求項７に記載の方法で製造された圧電振動子が、発振子として集積回路に電気的に接続されていることを特徴とする発振器。
9. 請求項７に記載の方法で製造された圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴とする電子機器。
10. 請求項７に記載の方法で製造された圧電振動子が、フィルタ部に電気的に接続されていることを特徴とする電波時計。

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