JP5553700B2 - パッケージの製造方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、この方法では、焼成により銀ペースト中の樹脂等の有機物が除去されて体積が減少するので、貫通電極の表面に凹部が生じたり、貫通電極に穴が開いたりすることがあった。そして、この貫通電極の凹部や穴がキャビティ内の気密性の低下や、圧電振動片と外部電極との導電性の悪化の原因となることがあった。
ところが、成形型の型締め時において、土台部を収容部内にスムーズに収容するためには、収容部の径を金属ピンの土台部の径よりも十分に大きくする必要がある。この場合、収容部の内周面と土台部の側面との間には隙間が生じることになる。そのため、2次成形時において、土台部が収容部内を移動してしまい、貫通電極の位置精度(金属ピンの位置精度)の向上が高く望めない。
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、貫通電極形成基板を厚さ方向に貫通し、前記キャビティの内側と前記複数の基板の外側とを導通させる貫通電極を形成する貫通電極形成工程を有し、前記貫通電極形成工程は、前記貫通電極形成基板に貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、前記貫通孔内に導電性の金属ピンを挿入する金属ピン配置工程と、成形型により前記貫通電極形成基板を厚さ方向両側から押圧しつつ、加熱し、前記貫通電極形成基板を前記金属ピンに溶着させる溶着工程とを有し、前記成形型には、前記金属ピンの少なくとも一端側を収容可能な収容部が形成され、前記収容部は、内径が底部側から開口側にかけて広がるテーパ形状に形成されていることを特徴としている。
ここで、本発明の構成によれば、成形型に金属ピンの少なくとも一端側を収容する収容部を形成することで、収容部に金属ピンの一端側が保持された状態で貫通電極形成基板に金属ピンが溶着されることになる。これにより、溶着工程において、金属ピンが所望の位置からずれたり、傾いたりするのを抑制できる。
また、仮に金属ピンが貫通孔内に傾いて挿入された場合等においては、溶着工程において貫通電極形成基板を押圧することで、金属ピンの一端側が収容部の内面(テーパ面)に倣って押し込まれることになる。これにより、金属ピンが収容部の底部側、かつ収容部の径方向中央部に導かれる。したがって、金属ピンが収容部の底面に到達した際には、金属ピンの延在方向と貫通電極形成基板の厚さ方向とが一致するように位置決めされる。これにより、貫通電極の位置精度を向上できる。
この構成によれば、溶着工程に先立って、成形型内に貫通電極形成基板をセットした際に、金属ピンの一端側が収容部内に保持されることになる。すなわち、金属ピンが収容部内に保持された状態で溶着工程に移行できるので、溶着時における金属ピンの流動を確実に抑制できる。
この構成によれば、土台部が貫通電極形成基板に接触するまで挿入するだけの簡単な作業で、芯材部の軸方向と貫通電極形成基板の厚さ方向と一致させた状態で、芯材部を貫通孔内に挿入できる。したがって、金属ピン配置工程時における作業性を向上することができるとともに、溶着工程後における貫通電極の位置精度を向上できる。
この構成によれば、上記本発明のパッケージの製造方法を使用してパッケージを製造することで、貫通電極の位置精度に優れたパッケージを提供でき、貫通電極と電極膜との導通性を確保できる。
この構成によれば、上記本発明のパッケージを備えているので、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。また、貫通電極形成基板を芯材部に溶着させているので、キャビティ内の気密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。
この構成によれば、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を提供することができる。
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を備えているので、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においては、上記本発明の圧電振動子を用いているため、信頼性の高い発振器を提供することができる。
(圧電振動子)
次に、本発明の実施形態に係る圧電振動子を、図面を参照して説明する。図1は、実施形態に係る圧電振動子の外観斜視図である。図2は、図1のA−A線に沿う断面図である。図3は、圧電振動子のリッド基板を取り外した状態の平面図である。図4は、圧電振動子の分解斜視図である。
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(貫通電極形成基板)2及びリッド基板3が接合膜23を介して陽極接合されたパッケージ26と、パッケージ26のキャビティCに収納された圧電振動片4と、を備えた表面実装型の圧電振動子1である。
この圧電振動片4は、平面視略矩形で厚さが均一の板状に加工された水晶板17と、水晶板17の両面に対向する位置で配置された一対の励振電極5,6と、励振電極5,6に電気的に接続された引き出し電極19,20と、引き出し電極19,20に電気的に接続されたマウント電極7,8と、を有している。マウント電極7は、水晶板17の側面電極15に電気的に接続され、励振電極6が形成された側の面に形成されたマウント電極7に電気的に接続されている。
また、ベース基板2には、ベース基板2を貫通する一対の貫通孔24,25が形成されている。貫通孔24,25の一端は、キャビティC内を臨むように形成されている。具体的に、貫通孔24,25は、ベース基板2の対角上に位置するように形成され、ベース基板2の厚さ方向に沿って平行になるように略円柱状に貫通している。
次に、上述した圧電振動子の製造方法について説明する。図6は、本実施形態に係る圧電振動子の製造方法のフローチャートである。図7は、ウエハ接合体の分解斜視図である。以下には、図7に示すように、複数のベース基板2が連なるベース基板用ウエハ40と、複数のリッド基板3が連なるリッド基板用ウエハ50との間に複数の圧電振動片4を封入してウエハ接合体70を形成し、ウエハ接合体70を切断することにより複数の圧電振動子1を同時に製造する方法について説明する。なお、図7に示す破線Mは、切断工程で切断する切断線を図示したものである。
図6に示すように、本実施形態に係る圧電振動子の製造方法は、圧電振動片作製工程(S10)と、リッド基板用ウエハ作製工程(S20)と、ベース基板用ウエハ作製工程(S30)と、を主に有している。そのうち、圧電振動片作製工程(S10)、リッド基板用ウエハ作製工程(S20)及びベース基板用ウエハ作製工程(S30)は、並行して実施することが可能である。
次に、図7に示すように、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リッド基板用ウエハ作製工程を行う(S20)。まず、ソーダ石灰ガラスからなるリッド基板用ウエハ50を所定の厚さまで研磨加工して洗浄した後に、エッチング等により最表面の加工変質層を除去した円板状のリッド基板用ウエハ50を形成する(S21)。次いで、リッド基板用ウエハ50の接合面に、エッチングや型押し等の方法により行列方向にキャビティ用の凹部16を複数形成する凹部形成工程を行う(S22)。凹部16を形成したら、後述する接合工程(S60)に備えて凹部16が形成された表面を研磨する。この時点で、リッド基板用ウエハ作製工程(S20)が終了する。
図8〜図10は、ベース基板用ウエハの断面図であり、ベース基板用ウエハ作製工程を説明するための工程図である。
次に、リッド基板用ウエハ作製工程(S20)と同時、また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を製作するベース基板用ウエハ作製工程を行う(S30)。まず、図8(a)に示すようなベース基板用ウエハ40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)。
続いて、ベース基板用ウエハ40に貫通電極13,14を形成する貫通電極形成工程(S30A)を行う。
(貫通孔形成工程)
まず、ベース基板用ウエハ40を貫通する貫通孔24,25(図2参照)を形成する(S32)。貫通孔24,25の形成は、図8(b)に示すように、例えばカーボン等からなる貫通孔形成用型57で、ベース基板用ウエハ40を押圧しつつ加熱して行う。
まず加圧型52は、外径がベース基板用ウエハ40と同等に形成され、ベース基板用ウエハ40を押圧するときに、ベース基板用ウエハ40の第2面40bに接するフラットな部材である。
続いて、貫通孔24,25内に芯材部28を挿入する芯材部挿入工程(金属ピン配置工程)を行う(S33)。
図9(b)に示すように、芯材部挿入工程(S33)では、ベース基板用ウエハ40を例えばカーボン等からなる成形型61の受型63内にセットした状態で、貫通孔24,25内に鋲体30の芯材部28を挿入する。
図9(c)に示すように、成形型61は、ベース基板用ウエハ40を第1面40a側から保持する受型63と、ベース基板用ウエハ40を第2面40b側から厚さ方向に沿って押圧する加圧型62と、を備えている。
まず加圧型62は、外径がベース基板用ウエハ40と同等に形成され、ベース基板用ウエハ40を押圧するときに、ベース基板用ウエハ40の第2面40bに接するフラットな部材である。
底壁部64の内面における外周部分には、厚さ方向に沿って窪んだ受型凹部66が底壁部64の周方向全周に亘ってリング状に形成されている。受型凹部66の深さは、貫通孔形成工程(S32)後におけるベース基板用ウエハ40の凸部42の高さと同等に形成されている。
続いて、ベース基板用ウエハ40を加熱し、芯材部28(鋲体30)にベース基板用ウエハ40を溶着させる工程を行う(S34)。
図10(a)に示すように、溶着工程(S34)は、受型63内にセットされたベース基板用ウエハ40を加圧型62で押圧しつつ加熱して行う。具体的に、鋲体30(芯材部28)が挿入されたベース基板用ウエハ40の第2面40bに接するように、成形型61の加圧型62をセットし、受型63と加圧型62とでベース基板用ウエハ40を厚さ方向で挟持する。
この状態で、まず成形型61を金属製のメッシュベルトの上に乗せ、大気雰囲気下に保持された加熱炉内に入れて加熱する。そして、加熱炉内に配置されたプレス機等を利用して、ベース基板用ウエハ40を厚さ方向に沿って、例えば30〜50g/cm2の圧力で加圧する。なお、加熱温度は、ベース基板用ウエハ40のガラス材料の軟化点(例えば545℃)よりも高い温度とし、例えば約900℃とする。
また、本実施形態では、溶着工程(S34)において、ベース基板用ウエハ40が溶融して成形型60内を流動すると、加圧型62により鋲体30がベース基板用ウエハ40の厚さ方向に沿って押し込まれるため、芯材部28の先端面が鋲体収容部67の底面に突き当たる。これにより、芯材部28の延在方向がベース基板用ウエハ40の厚さ方向に一致した状態で溶着されることになる。なお、この際、芯材部28の先端側(一端側)における半分程度が鋲体収容部67内に入り込んだ状態で位置決めされる。
続いて、ベース基板用ウエハ40を研磨する(S36)。具体的には、第1面40aにおける凸部42及び芯材部28の突出部分を研磨して除去するとともに、第2面40bを研磨して第2面40b内に埋設された土台部29を除去する。これにより、図10(c)に示すように、ベース基板用ウエハ40の表面と貫通電極13,14(芯材部28)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40に貫通電極13,14が形成される。なお、土台部29や芯材部28の突出した部分は除去せずに、そのまま使用してもよい。
その後、ベース基板用ウエハ40の第2面40b側に、一対の貫通電極13,14にそれぞれ電気的に接続する一対の外部電極21,22を形成する(S70)。そして、ウエハ接合体70を切断線Mに沿って個片化する切断工程(S80)を行い、内部の電気特性検査(S90)を行うことで圧電振動片4を収容した圧電振動子1が形成される。
この構成によれば、溶着工程(S34)において、ベース基板用ウエハ40を押圧しつつ、加熱することで、ベース基板用ウエハ40が成形型60内で流動して芯材部28と貫通孔24,25との隙間を塞ぐとともに、ベース基板用ウエハ40が芯材部28に溶着されることとなる。そのため、貫通電極13,14(芯材部28)と貫通孔24,25との間に隙間ができるのを抑制し、キャビティC内の気密性を確保できる。
ここで、鋲体収容部67内に芯材部28の先端側が保持された状態でベース基板用ウエハ40に鋲体30が溶着されることになるので、溶着工程(S34)において、鋲体30が所望の位置からずれたり、傾いたりするのを抑制できる。
特に、鋲体収容部67が底部側から開口側に向けて広がるテーパ形状に形成されているため、芯材部28の先端側が鋲体収容部67の開口側からスムーズに入り込む。一方、芯材部28が鋲体収容部67の底部側に向かうにつれ、芯材部28の側面と鋲体収容部67の内面との間が狭くなるため、鋲体30を鋲体収容部67の底部側まで押し込むことで、鋲体収容部67内の径方向中央部で芯材部28をずれなく保持できる。
ここで、本実施形態の圧電振動子1において、ベース基板用ウエハ40(ベース基板2)の第1面40a(第1面2a)は、引き回し電極9,10を介して圧電振動片4が実装されることになる。そのため、ベース基板用ウエハ40の第1面40aは、広範囲で外部電極21が形成される第2面40b(第2面2b)側に比べて貫通電極13,14の位置精度が高く要求される。
そこで、本実施形態では、ベース基板用ウエハ40の第1面40a側に、引き回し電極9,10を形成することで、万が一芯材部28が鋲体収容部67内で傾いて保持された状態で溶着された場合であっても、引き回し電極9,10と貫通電極13,14との導通性を確保できる。
次に、本発明に係る発振器の一実施形態について、図12を参照しながら説明する。
本実施形態の発振器100は、図12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。
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。
例えば、上述した実施形態では、本発明に係るパッケージの製造方法を使用しつつ、パッケージの内部に圧電振動片を封入して圧電振動子を製造したが、パッケージの内部に圧電振動片以外の電子部品を封入して、圧電振動子以外のデバイスを製造することも可能である。
また、上述した実施形態では、本発明のパッケージの製造方法を圧電振動子に適用下場合について説明したが、これに限らず、ICやLSI、センサ類に適用しても構わない。
また上述した実施形態では、貫通孔形成用型57によりベース基板用ウエハ40を加熱成形することで貫通孔24,25を形成しているが、他にサンドブラスト法等でベース基板用ウエハ40に貫通孔24,25を形成してもよい。
さらに、上述した実施形態では、内面がテーパ状に形成された鋲体収容部67が芯材部28を保持する構成としたが、これに限らず土台部29を収容する構成としてもよく、また芯材部28及び土台部29の双方を収容する構成にしても構わない。
さらに、上述した実施形態では、本発明を、ATカット型の圧電振動片(厚み滑り振動片)を用いた圧電振動子に採用した場合について説明したが、これに限らず、音叉型の圧電振動片を用いた圧電振動子に採用しても構わない。
Claims (3)
- 互いに接合された複数の基板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、貫通電極形成基板を厚さ方向に貫通し、前記キャビティの内側と前記複数の基板の外側とを導通させる貫通電極を形成する貫通電極形成工程を有し、
前記貫通電極形成工程は、
前記貫通電極形成基板に貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
前記貫通孔内に導電性の金属ピンを挿入する金属ピン配置工程と、
成形型により前記貫通電極形成基板を厚さ方向両側から押圧しつつ、加熱し、前記貫通電極形成基板を前記金属ピンに溶着させる溶着工程とを有し、
前記成形型には、前記金属ピンの少なくとも一端側を収容可能な収容部が形成され、
前記収容部は、内径が底部側から開口側にかけて広がるテーパ形状に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。 - 前記金属ピンの長さは、前記貫通電極形成基板の厚さよりも長く形成され、
前記金属ピン配置工程では、前記金属ピンを前記貫通電極形成基板から厚さ方向に突出するように挿入することを特徴とする請求項1記載のパッケージの製造方法。 - 前記金属ピンは、土台部と、前記土台部の表面に立設され、前記金属ピン配置工程において前記貫通孔に挿入される芯材部と、を有していることを特徴とする請求項1または請求項2記載のパッケージの製造方法。
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