KR101811061B1 - 패키지의 제조 방법, 패키지, 압전 진동자, 발진기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는 관통 전극의 위치 정밀도를 향상시킬 수 있는 패키지의 제조 방법, 패키지, 압전 진동자, 발진기를 제공하는 것이다.
성형 형틀(60)에 의해 베이스 기판용 웨이퍼(40)를 두께 방향 양측으로부터 압박하면서 가열하여, 베이스 기판용 웨이퍼(40)를 압정체(30)에 용착시키는 용착 공정을 갖고, 성형 형틀(60)의 받침형(63)에 코어부(28)의 선단을 수용 가능한 압정체 수용부(67)를 형성하고, 압정체 수용부(67)의 내면을 저부측으로부터 개구측에 걸쳐서 넓어지는 테이퍼 형상으로 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

패키지의 제조 방법, 패키지, 압전 진동자, 발진기{METHOD FOR MANUFACTURING PACKAGE, PACKAGE, PIEZOELECTRIC VIBRATOR AND OSCILLATOR}

본 발명은 패키지의 제조 방법, 패키지, 압전 진동자, 발진기에 관한 것이다.

최근, 휴대 전화나 휴대 정보 단말 기기에는 시각원이나 제어 신호 등의 타이밍원, 레퍼런스 신호원 등으로서 수정 등을 이용한 압전 진동자(패키지)가 사용되고 있다. 이러한 종류의 압전 진동자는 다양한 것이 알려져 있지만, 그 중 하나로서, 표면 실장(SMD)형의 압전 진동자가 알려져 있다. 표면 실장형의 압전 진동자는, 예를 들어 서로 접합된 글래스 재료로 이루어지는 베이스 기판 및 리드 기판과, 양 기판 사이에 형성된 캐비티와, 캐비티 내에 기밀 밀봉된 상태로 수납된 압전 진동편(전자 부품)을 구비하고 있다.

이와 같은 압전 진동자에서는 베이스 기판에 형성된 관통 구멍에 관통 전극을 형성하고, 이 관통 전극에 의해 캐비티 내의 압전 진동편과, 캐비티 외의 외부 전극을 전기적으로 접속하는 구성이 알려져 있다.

관통 전극을 형성하는 방법으로서는, 베이스 기판에 형성된 관통 구멍에 은페이스트 등의 도전 부재를 충전하여 소성하는 방법이 있다.

그러나, 이 방법에서는 소성에 의해 은페이스트 중의 수지 등의 유기물이 제거되어 체적이 감소하므로, 관통 전극의 표면에 오목부가 생기거나, 관통 전극에 구멍이 개방되는 경우가 있었다. 그리고, 이 관통 전극의 오목부나 구멍이 캐비티 내의 기밀성의 저하나, 압전 진동편과 외부 전극의 도전성 악화의 원인이 되는 경우가 있었다.

따라서, 최근에는 베이스 기판에 형성된 관통 구멍에 금속 핀을 용착시킴으로써, 관통 전극을 형성하는 방법이 개발되어 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조). 구체적으로는, 우선 펀칭기로 베이스 기판을 압박하면서 가열함으로써, 금속 핀을 삽입 관통시키기 위한 관통 구멍을 형성한다(1차 성형). 그 후, 금속 핀을 관통 구멍 내에 삽입 관통시킨 상태로, 베이스 기판을 성형 형틀 내에 세트하여 압박하면서 가열한다(2차 성형). 이에 의해, 용융된 베이스 기판(글래스 재료)이 성형 형틀 내에서 유동하여 금속 핀과 관통 구멍의 간극을 막는 동시에 베이스 기판이 금속 핀에 용착된다.

일본 특허 출원 공개 제2003-209198호 공보

그런데, 압전 진동자에서는 베이스 기판에 관통 전극을 형성한 후, 관통 전극과 외부를 전기적 접속하는 외부 전극이나, 관통 전극과 압전 진동편을 전기적 접속하는 가이드 전극 등의 전극막을, 포토리소그래피 기술이나 스퍼터링법 등을 사용하여 형성한다. 그로 인해, 관통 전극과 전극막의 도통을 확보하기 위해서는, 베이스 기판 상에 있어서의 관통 전극의 위치 정밀도(금속 핀의 위치 정밀도)를 높게 할 필요가 있다.

그러나, 상술한 방법의 경우, 2차 성형에 있어서, 글래스 재료(베이스 기판)의 유동과 함께 금속 핀이 성형 형틀 내에서 이동하고, 금속 핀이 기울거나, 금속 핀이 원하는 위치로부터 어긋난 상태로 용착될 우려가 있다. 그로 인해, 관통 전극의 위치 정밀도가 낮다고 하는 문제가 있다.

이에 대해, 특허 문헌 1에는 토대부와, 토대부의 표면으로부터 법선 방향을 따라서 세워 설치되는 코어부를 갖는 금속 핀을 사용하여, 성형 형틀에 형성된 수용부 내에서 금속 핀의 토대부를 유지한 상태로 2차 성형을 행하는 방법이 기재되어 있다.

그런데, 성형 형틀의 형 체결 시에 있어서, 토대부를 수용부 내에 매끄럽게 수용하기 위해서는, 수용부의 직경을 금속 핀의 토대부의 직경보다도 충분히 크게 할 필요가 있다. 이 경우, 수용부의 내주면과 토대부의 측면 사이에는 간극이 생기게 된다. 그로 인해, 2차 성형 시에 있어서, 토대부가 수용부 내를 이동해 버려, 관통 전극의 위치 정밀도(금속 핀의 위치 정밀도)의 향상이 높게 요망되지 않는다.

따라서 본 발명은 관통 전극의 위치 정밀도를 향상시킬 수 있는 패키지의 제조 방법, 패키지, 압전 진동자, 발진기를 제공하는 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 이하의 수단을 제공한다.

본 발명에 관한 패키지의 제조 방법은 서로 접합된 복수의 기판 사이에 형성된 캐비티 내에, 전자 부품을 봉입 가능한 패키지의 제조 방법이며, 상기 복수의 기판 중, 관통 전극 형성 기판을 두께 방향으로 관통하여, 상기 캐비티의 내측과 상기 복수의 기판의 외측을 도통시키는 관통 전극을 형성하는 관통 전극 형성 공정을 갖고, 상기 관통 전극 형성 공정은 상기 관통 전극 형성 기판에 관통 구멍을 형성하는 관통 구멍 형성 공정과, 상기 관통 구멍 내에 도전성의 금속 핀을 삽입하는 금속 핀 배치 공정과, 성형 형틀에 의해 상기 관통 전극 형성 기판을 두께 방향 양측으로부터 압박하면서 가열하여, 상기 관통 전극 형성 기판을 상기 금속 핀에 용착시키는 용착 공정을 갖고, 상기 성형 형틀에는 상기 금속 핀의 적어도 일단부측을 수용 가능한 수용부가 형성되고, 상기 수용부는 내경이 저부측으로부터 개구측에 걸쳐서 넓어지는 테이퍼 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이 구성에 따르면, 용착 공정에 있어서, 관통 전극 형성 기판을 압박하면서 가열함으로써, 관통 전극 형성 기판이 성형 형틀 내에서 유동하여 금속 핀과 관통 구멍의 간극을 막는 동시에, 관통 전극 형성 기판이 금속 핀에 용착되게 된다. 그로 인해, 관통 전극(금속 핀)과 관통 구멍 사이에 간극이 생기는 것을 억제하여 캐비티 내의 기밀성을 확보할 수 있다.

여기서, 본 발명의 구성에 따르면, 성형 형틀에 금속 핀의 적어도 일단부측을 수용하는 수용부를 형성함으로써, 수용부에 금속 핀의 일단부측이 유지된 상태로 관통 전극 형성 기판에 금속 핀이 용착되게 된다. 이에 의해, 용착 공정에 있어서, 금속 핀이 원하는 위치로부터 어긋나거나, 기울어지는 것을 억제할 수 있다.

특히, 수용부의 내면이 저부측으로부터 개구측을 향해 넓어지는 테이퍼 형상으로 형성되어 있으므로, 금속 핀의 일단부측이 수용부의 개구측으로부터 매끄럽게 들어간다. 한편, 금속 핀이 수용부의 저부측을 향함에 따라서, 금속 핀의 측면과 수용부의 내면 사이가 좁아지므로, 금속 핀을 수용부의 저부측까지 압박함으로써, 수용부 내의 직경 방향 중앙부에 있어서, 금속 핀의 연장 방향과 관통 전극 형성 기판의 두께 방향이 일치하도록 금속 핀을 어긋나지 않게 유지할 수 있다.

또한, 가령 금속 핀이 관통 구멍 내에 비스듬히 삽입된 경우 등에 있어서는, 용착 공정에 있어서 관통 전극 형성 기판을 압박함으로써, 금속 핀의 일단부측이 수용부의 내면(테이퍼면)을 따라서 압입되게 된다. 이에 의해, 금속 핀이 수용부의 저부측, 또한 수용부의 직경 방향 중앙부로 유도된다. 따라서, 금속 핀이 수용부의 저면에 도달했을 때에는 금속 핀의 연장 방향과 관통 전극 형성 기판의 두께 방향이 일치하도록 위치 결정된다. 이에 의해, 관통 전극의 위치 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 금속 핀의 길이는 상기 관통 전극 형성 기판의 두께보다도 길게 형성되고, 상기 금속 핀 배치 공정에서는 상기 금속 핀을 상기 관통 전극 형성 기판으로부터 두께 방향으로 돌출되도록 삽입하는 것을 특징으로 하고 있다.

이 구성에 따르면, 용착 공정에 앞서, 성형 형틀 내에 관통 전극 형성 기판을 세트했을 때에, 금속 핀의 일단부측이 수용부 내에 유지되게 된다. 즉, 금속 핀이 수용부 내에 유지된 상태로 용착 공정으로 이행할 수 있으므로, 용착 시에 있어서의 금속 핀의 유동을 확실하게 억제할 수 있다.

또한, 상기 금속 핀은 토대부와, 상기 토대부의 표면에 세워 설치되어, 상기 금속 핀 배치 공정에 있어서 상기 관통 구멍에 삽입되는 코어부를 갖고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이 구성에 따르면, 토대부가 관통 전극 형성 기판에 접촉할 때까지 삽입하는 것뿐인 간단한 작업으로, 코어부의 축 방향과 관통 전극 형성 기판의 두께 방향과 일치시킨 상태로, 코어부를 관통 구멍 내에 삽입할 수 있다. 따라서, 금속 핀 배치 공정 시에 있어서의 작업성을 향상시킬 수 있는 동시에, 용착 공정 후에 있어서의 관통 전극의 위치 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 패키지는 상기 본 발명의 패키지의 제조 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하고 있다.

이 구성에 따르면, 상기 본 발명의 패키지의 제조 방법을 사용하여 패키지를 제조함으로써, 관통 전극의 위치 정밀도가 우수한 패키지를 제공할 수 있고, 관통 전극과 전극막의 도통성을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 압전 진동자는 상기 본 발명의 패키지의 상기 캐비티 내에, 압전 진동편이 기밀 밀봉되어 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.

이 구성에 따르면, 상기 본 발명의 패키지를 구비하고 있으므로, 압전 진동편과 관통 전극의 도전성을 확보할 수 있다. 또한, 관통 전극 형성 기판을 코어부에 용착시키고 있으므로, 캐비티 내의 기밀성을 확보할 수 있다. 그 결과, 신뢰성이 높은 압전 진동자를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 발진기는 상기 본 발명의 압전 진동자가, 발진자로서 집적 회로에 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이 구성에 따르면, 압전 진동편과 관통 전극의 도통성이 안정적으로 확보되어 있는 압전 진동자를 사용하고 있으므로, 신뢰성이 높은 발진기를 제공할 수 있다.

본 발명에 관한 패키지의 제조 방법 및 패키지에 따르면, 관통 전극의 위치 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 압전 진동자에 따르면, 상기 본 발명의 패키지를 구비하고 있으므로, 신뢰성이 높은 압전 진동자를 제공할 수 있다.

본 발명에 관한 발진기에 있어서는, 상기 본 발명의 압전 진동자를 사용하고 있으므로, 신뢰성이 높은 발진기를 제공할 수 있다.

도 1은 실시 형태에 관한 압전 진동자의 외관 사시도.
도 2는 도 1의 A-A선을 따르는 측면 단면도.
도 3은 압전 진동자의 리드 기판을 제거한 상태의 평면도.
도 4는 압전 진동자의 분해 사시도.
도 5는 도 1에 도시하는 압전 진동자를 제조할 때에 사용하는 압정체의 사시도.
도 6은 실시 형태에 관한 압전 진동자의 제조 방법의 흐름도.
도 7은 웨이퍼 접합체의 분해 사시도.
도 8은 베이스 기판용 웨이퍼의 단면도로, 관통 전극 형성 공정을 설명하기 위한 공정도.
도 9는 베이스 기판용 웨이퍼의 단면도로, 관통 전극 형성 공정을 설명하기 위한 공정도.
도 10은 베이스 기판용 웨이퍼의 단면도로, 관통 전극 형성 공정을 설명하기 위한 공정도.
도 11은 베이스 기판용 웨이퍼의 단면도로, 용착 공정을 설명하기 위한 공정도.
도 12는 실시 형태에 관한 발진기의 구성도.

이하, 도면에 기초하여, 본 발명의 실시 형태를 설명한다.

(압전 진동자)

다음에, 본 발명의 실시 형태에 관한 압전 진동자를, 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 실시 형태에 관한 압전 진동자의 외관 사시도이다. 도 2는 도 1의 A-A선을 따르는 단면도이다. 도 3은 압전 진동자의 리드 기판을 제거한 상태의 평면도이다. 도 4는 압전 진동자의 분해 사시도이다.

도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 압전 진동자(1)는 베이스 기판(관통 전극 형성 기판)(2) 및 리드 기판(3)이 접합막(23)을 통해 양극 접합된 패키지(26)와, 패키지(26)의 캐비티(C)에 수납된 압전 진동편(4)을 구비한 표면 실장형의 압전 진동자(1)이다.

압전 진동편(4)은 수정의 압전 재료로 형성된 AT 컷트형의 진동편으로, 소정의 전압이 인가되었을 때에 진동하는 것이다.

이 압전 진동편(4)은 평면에서 볼 때 대략 직사각형이고 두께가 균일한 판 형상으로 가공된 수정판(17)과, 수정판(17)의 양면에 대향하는 위치에서 배치된 한 쌍의 여진 전극(5, 6)과, 여진 전극(5, 6)에 전기적으로 접속된 인출 전극(19, 20)과, 인출 전극(19, 20)에 전기적으로 접속된 마운트 전극(7, 8)을 갖고 있다. 마운트 전극(7)은 수정판(17)의 측면 전극(15)에 전기적으로 접속되고, 여진 전극(6)이 형성된 측의 면에 형성된 마운트 전극(7)에 전기적으로 접속되어 있다.

여진 전극(5, 6), 인출 전극(19, 20), 마운트 전극(7, 8) 및 측면 전극(15)은, 예를 들어 금(Au)의 피막으로 형성되어 있다. 또한, 이들 막은 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al)이나 티탄(Ti) 등의 도전성막의 피막 혹은 이들 도전성막의 몇 개를 조합한 적층막에 의해 형성되어 있어도 좋다.

이와 같이 구성된 압전 진동편(4)은 금으로 이루어지는 범프(11, 12)를 이용하여, 베이스 기판(2)의 제1 면(2a)(상면측)에 범프 접합되어 있다. 구체적으로는, 베이스 기판(2)의 제1 면(2a)에 패터닝된 후술하는 가이드 전극(9, 10) 상에 범프(11, 12)가 형성되고, 그 범프(11, 12) 상에 한 쌍의 마운트 전극(7, 8)이 각각 접촉한 상태로 범프 접합되어 있다. 이에 의해, 압전 진동편(4)은 베이스 기판(2)의 제1 면(2a)으로부터 범프(11, 12)의 두께만큼, 뜬 상태로 지지되는 동시에, 마운트 전극(7, 8)과 가이드 전극(9, 10)이 각각 전기적으로 접속된 상태로 되어 있다.

리드 기판(3)은 글래스 재료, 예를 들어 소다 석회 유리로 형성된 기판으로, 베이스 기판(2)이 접합되는 접합면측에는 압전 진동편(4)이 수납되는 직사각 형상의 오목부(16)가 형성되어 있다. 이 오목부(16)는 베이스 기판(2)과 리드 기판(3)이 겹쳐졌을 때에, 압전 진동편(4)을 수용하는 캐비티(C)로 되는 캐비티용 오목부(16)이다. 그리고, 리드 기판(3)은 이 오목부(16)를 베이스 기판(2)측에 대향시킨 상태로 베이스 기판(2)에 대해 양극 접합되어 있다.

베이스 기판(2)은 글래스 재료, 예를 들어 소다 석회 유리로 형성된 기판으로, 리드 기판(3)에 대해 겹침 가능한 크기로 대략 판 형상으로 형성되어 있다.

또한, 베이스 기판(2)에는 베이스 기판(2)을 관통하는 한 쌍의 관통 구멍(24, 25)이 형성되어 있다. 관통 구멍(24, 25)의 일단부는 캐비티(C) 내를 면하도록 형성되어 있다. 구체적으로, 관통 구멍(24, 25)은 베이스 기판(2)의 대각 상에 위치하도록 형성되고, 베이스 기판(2)의 두께 방향을 따라서 평행해지도록 대략 원기둥 형상으로 관통하고 있다.

그리고, 한 쌍의 관통 구멍(24, 25)에는 관통 구멍(24, 25)을 메우도록 형성된 한 쌍의 관통 전극(13, 14)이 형성되어 있다. 이 관통 전극(13, 14)은 관통 구멍(24, 25)을 폐색하여 캐비티(C) 내의 기밀을 유지하고 있는 동시에, 후술하는 외부 전극(21, 22)과 가이드 전극(9, 10)을 도통시키는 역할을 담당하고 있다. 관통 전극(13, 14)은 관통 구멍(24, 25) 중에 도전성의 금속 재료로 이루어지는 코어부(28)를 배치하여 형성되고, 코어부(28)를 통해 안정된 전기 도통성이 확보되어 있다.

코어부(28)는 베이스 기판(2)과의 용착에 의해 고정되어 있고, 코어부(28)가 관통 구멍(24, 25)을 완전히 막아 캐비티(C) 내의 기밀을 유지하고 있다. 코어부(28)는, 예를 들어 코바나 Fe-Ni 합금(42얼로이(alloy)) 등의, 열팽창 계수가 베이스 기판(2)의 글래스 재료에 가까운(바람직하게는 동등하거나 낮은) 재료에 의해 원기둥 형상으로 형성된 도전성의 금속 코어재로, 양단부가 평탄하고 또한 베이스 기판(2)의 두께와 동일한 두께이다.

또한, 관통 전극(13, 14)이 완성품으로서 형성된 경우에는, 상술한 바와 같이, 코어부(28)는 원기둥 형상이고 베이스 기판(2)의 두께와 동일한 두께로 되도록 형성되어 있지만, 제조 과정에서는 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 원판 형상의 토대부(29) 표면으로부터 법선 방향을 향해 돌출되어 형성되어 있고, 이 토대부(29)와 함께 압정체(30)를 형성하고 있다. 또한, 압정체(30)의 치수의 일 예를 들면, 코어부(28)의 길이가 0.48㎜ 정도, 코어부(28)의 외경이 0.15㎜ 정도, 토대부(29)의 두께가 0.05㎜ 정도, 토대부(29)의 외경이 0.30㎜ 정도로 형성되어 있다. 또한, 토대부(29)의 평면에서 볼 때의 형상은 원 형상으로 한정되지 않고, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이 직사각 형상 등이라도 좋다.

도 2 내지 도 4로 돌아가, 베이스 기판(2)의 제1 면(2a)측에는 도전성 재료(예를 들어, 알루미늄, 실리콘 등)에 의해, 양극 접합용 접합막(23)과, 한 쌍의 가이드 전극(9, 10)이 패터닝되어 있다. 이 중 접합막(23)은 리드 기판(3)에 형성된 오목부(16)의 주위를 둘러싸도록 베이스 기판(2)의 주연을 따라서 형성되어 있다.

한 쌍의 가이드 전극(9, 10)은 한 쌍의 관통 전극(13, 14) 중, 한쪽의 관통 전극(13)과 압전 진동편(4)의 한쪽의 마운트 전극(7)을 전기적으로 접속하는 동시에, 다른 쪽의 관통 전극(14)과 압전 진동편(4)의 다른 쪽의 마운트 전극(8)을 전기적으로 접속하도록 패터닝되어 있다. 구체적으로는, 한쪽의 가이드 전극(9)은 압전 진동편(4)의 마운트 전극(7, 8)측에 위치하도록 한쪽의 관통 전극(13)의 바로 위에 형성되어 있다. 또한, 다른 쪽의 가이드 전극(10)은 한쪽의 가이드 전극(9)에 인접한 위치로부터 압전 진동편(4)을 따라서, 베이스 기판(2) 상의 관통 전극(13)과 대향하는 측으로 가이드된 후, 다른 쪽의 관통 전극(14)의 바로 위에 위치하도록 형성되어 있다.

그리고, 이들 한 쌍의 가이드 전극(9, 10) 상에 범프(11, 12)가 형성되어 있고, 범프(11, 12)를 이용하여 압전 진동편(4)이 마운트되어 있다. 이에 의해, 압전 진동편(4)의 한쪽의 마운트 전극(7)이, 한쪽의 가이드 전극(9)을 통해 한쪽의 관통 전극(13)에 도통하고, 다른 쪽의 마운트 전극(8)이 다른 쪽의 가이드 전극(10)을 통해 다른 쪽의 관통 전극(14)에 도통하도록 되어 있다.

또한, 베이스 기판(2)의 제2 면(2b)(하면측)에는 한 쌍의 관통 전극(13, 14)에 대해 각각 전기적으로 접속되는 외부 전극(21, 22)이 형성되어 있다. 즉, 한쪽의 외부 전극(21)은 한쪽의 관통 전극(13) 및 한쪽의 가이드 전극(9)을 통해 압전 진동편(4)의 제1 여진 전극(5)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 다른 쪽의 외부 전극(22)은 다른 쪽의 관통 전극(14) 및 다른 쪽의 가이드 전극(10)을 통해 압전 진동편(4)의 제2 여진 전극(6)에 전기적으로 접속되어 있다.

이와 같이 구성된 압전 진동자(1)를 작동시키는 경우에는 베이스 기판(2)에 형성된 외부 전극(21, 22)에 대해, 소정의 구동 전압을 인가한다. 이에 의해, 압전 진동편(4)의 제1 여진 전극(5) 및 제2 여진 전극(6)으로 이루어지는 여진 전극에 전류를 흘릴 수 있어, 소정의 주파수로 진동시킬 수 있다. 그리고, 진동을 이용하여, 제어 신호의 타이밍원이나 레퍼런스 신호원 등으로서 이용할 수 있다.

(압전 진동자의 제조 방법)

다음에, 상술한 압전 진동자의 제조 방법에 대해 설명한다. 도 6은 본 실시 형태에 관한 압전 진동자의 제조 방법의 흐름도이다. 도 7은 웨이퍼 접합체의 분해 사시도이다. 이하에는, 도 7에 도시한 바와 같이 복수의 베이스 기판(2)이 연결되는 베이스 기판용 웨이퍼(40)와, 복수의 리드 기판(3)이 연결되는 리드 기판용 웨이퍼(50) 사이에 복수의 압전 진동편(4)을 봉입하여 웨이퍼 접합체(70)를 형성하고, 웨이퍼 접합체(70)를 절단함으로써 복수의 압전 진동자(1)를 동시에 제조하는 방법에 대해 설명한다. 또한, 도 7에 나타내는 파선(M)은 절단 공정에서 절단하는 절단선을 나타낸 것이다.

도 6에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 압전 진동자의 제조 방법은 압전 진동편 제작 공정(S10)과, 리드 기판용 웨이퍼 제작 공정(S20)과, 베이스 기판용 웨이퍼 제작 공정(S30)을 주로 갖고 있다. 그 중, 압전 진동편 제작 공정(S10), 리드 기판용 웨이퍼 제작 공정(S20) 및 베이스 기판용 웨이퍼 제작 공정(S30)은 병행하여 실시하는 것이 가능하다.

처음에, 압전 진동편 제작 공정을 행하여 도 2 내지 도 4에 도시하는 압전 진동편(4)을 제작한다(S10). 구체적으로는, 우선 수정의 램버트 원석을 소정의 각도로 슬라이스하여 일정한 두께의 웨이퍼로 한다. 계속해서, 이 웨이퍼를 래핑하여 조가공(粗加工)한 후, 폴리시(polish) 등의 경면 연마 가공을 행하여, 일정한 두께의 웨이퍼로 한다. 단, 폴리시 등의 경면 연마 가공을 행하지 않는 경우도 있다. 계속해서, 웨이퍼에 세정 등의 적절한 처리를 실시한 후, 웨이퍼를 포토리소그래피 기술이나 메탈 마스크 등에 의해 압전 진동편(4)의 외형 형상으로 패터닝하는 동시에, 금속막의 성막 및 패터닝을 행하여, 여진 전극(5, 6), 인출 전극(19, 20), 마운트 전극(7, 8) 및 측면 전극(15)을 형성한다. 이에 의해, 복수의 압전 진동편(4)을 제작한다.

(리드 기판용 웨이퍼 제작 공정)

다음에, 도 7에 도시한 바와 같이, 후에 리드 기판(3)으로 되는 리드 기판용 웨이퍼(50)를, 양극 접합을 행하기 직전의 상태까지 제작하는 리드 기판용 웨이퍼 제작 공정을 행한다(S20). 우선, 소다 석회 유리로 이루어지는 리드 기판용 웨이퍼(50)를 소정의 두께까지 연마 가공하여 세정한 후에, 에칭 등에 의해 최표면의 가공 변질층을 제거한 원판 형상의 리드 기판용 웨이퍼(50)를 형성한다(S21). 계속해서, 리드 기판용 웨이퍼(50)의 접합면에, 에칭이나 엠보싱 등의 방법에 의해 행렬 방향으로 캐비티용 오목부(16)를 복수 형성하는 오목부 형성 공정을 행한다(S22). 오목부(16)를 형성하면, 후술하는 접합 공정(S60)에 구비하여 오목부(16)가 형성된 표면을 연마한다. 이 시점에서, 리드 기판용 웨이퍼 제작 공정(S20)이 종료된다.

(베이스 기판용 웨이퍼 제작 공정)

도 8 내지 도 10은 베이스 기판용 웨이퍼의 단면도로, 베이스 기판용 웨이퍼 제작 공정을 설명하기 위한 공정도이다.

다음에, 리드 기판용 웨이퍼 제작 공정(S20)과 동시, 또는 전후의 타이밍에서, 후에 베이스 기판(2)으로 되는 베이스 기판용 웨이퍼(40)를 제작하는 베이스 기판용 웨이퍼 제작 공정을 행한다(S30). 우선, 도 8의 (a)에 도시한 바와 같은 베이스 기판용 웨이퍼(40)를 형성한다. 구체적으로는 소다 석회 유리를 소정의 두께까지 연마 가공하여 세정한 후에, 에칭 등에 의해 최표면의 가공 변질층을 제거한다(S31).

(관통 전극 형성 공정)

계속해서, 베이스 기판용 웨이퍼(40)에 관통 전극(13, 14)을 형성하는 관통 전극 형성 공정(S30A)을 행한다.

(관통 구멍 형성 공정)

우선, 베이스 기판용 웨이퍼(40)를 관통하는 관통 구멍(24, 25)(도 2 참조)을 형성한다(S32). 관통 구멍(24, 25)의 형성은, 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이, 예를 들어 카본 등으로 이루어지는 관통 구멍 형성용 형틀(57)로, 베이스 기판용 웨이퍼(40)를 압박하면서 가열하여 행한다.

관통 구멍 형성용 형틀(57)은 베이스 기판용 웨이퍼(40)를 제1 면(40a)측으로부터 유지하는 받침형(51)과, 베이스 기판용 웨이퍼(40)를 제2 면(40b)측으로부터 두께 방향을 따라서 압박하는 가압 형틀(52)을 갖고 있다.

우선 가압 형틀(52)은 외경이 베이스 기판용 웨이퍼(40)와 동등하게 형성되어, 베이스 기판용 웨이퍼(40)를 압박할 때에, 베이스 기판용 웨이퍼(40)의 제2 면(40b)에 접하는 편평한 부재이다.

받침형(51)은 단면이 오목 형상으로 형성되어, 베이스 기판용 웨이퍼(40)를 수용 가능하게 구성되어 있다. 구체적으로, 받침형(51)은 베이스 기판용 웨이퍼(40)의 제1 면(10a)에 대향하는 저벽부(53)와, 저벽부(53)의 외주연 전체 둘레에 걸쳐서 세워 설치된 측벽부(54)를 구비하고 있다.

저벽부(53)의 내면에 있어서의 외주 부분에는 두께 방향을 따라서 움푹 패인 받침형 오목부(55)가 형성되어 있다. 받침형 오목부(55)는 저벽부(53)의 둘레 방향 전체 둘레에 걸쳐서 링 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 저벽부(53)의 내면에 있어서의 중앙부[받침형 오목부(55)에 둘러싸인 영역]에는 두께 방향을 향해 돌출되는 복수의 받침형 볼록부(56)가 형성되어 있다. 이들 받침형 볼록부(56)는 관통 구멍(24, 25)으로 되는 오목부(41)[도 8의 (d) 참조]를 형성하는 것으로, 베이스 기판용 웨이퍼(40)에 있어서의 관통 구멍(24, 25)의 형성 위치에 맞추어 형성되어 있다. 또한, 받침형 볼록부(56)의 측면에는 탈형용 테이퍼가 형성되어 있고, 이 대략 원뿔대 형상의 받침형 볼록부(56)의 형상이 베이스 기판용 웨이퍼(40)에 전사된다.

관통 구멍 형성 공정(S32)에서는 관통 구멍 형성용 형틀(57)의 받침형(51)을 받침형 볼록부(56)가 상향으로 되도록 세트한 상태에서, 받침형(51) 내에 베이스 기판용 웨이퍼(40)를 세트한다. 이때, 받침형 볼록부(56)의 선단면에 베이스 기판용 웨이퍼(40)의 제1 면(40a)이 접촉하도록 세트한다. 또한, 관통 구멍 형성용 형틀(57)의 가압 형틀(52)을 베이스 기판용 웨이퍼(40)의 제2 면(40b)에 접하도록 세트하고, 받침형(51)과 가압 형틀(52)로 베이스 기판용 웨이퍼(40)를 두께 방향에서 끼움 지지한다.

그리고, 도 8의 (c)에 도시한 바와 같이, 베이스 기판용 웨이퍼(40)를 관통 구멍 형성용 형틀(57)에 세트한 상태로 가열로 내에 배치하고, 약 900℃ 정도의 고온 상태에서 가압 형틀(52)에 의해 베이스 기판용 웨이퍼(40)의 두께 방향을 따라서 압력을 가한다. 그렇게 하면, 베이스 기판용 웨이퍼(40)의 제1 면(40a)에 있어서의 중앙부에는 받침형 볼록부(56)의 형상으로 전사되어 이루어지는 오목부(41)가 형성되는 한편, 외주 부분에는 받침형 오목부(55)의 형상이 전사되어 이루어지는 볼록부(42)가 형성된다. 그 후, 베이스 기판용 웨이퍼(40)를 서서히 온도를 내리면서 냉각한다.

이에 의해, 도 8의 (d)에 도시한 바와 같이, 베이스 기판용 웨이퍼(40)의 제1 면(40a)측에는 외주연 전체 둘레를 따라서 두께 방향으로 돌출되는 볼록부(42)와, 제1 면(40a)의 중앙부[볼록부(42)의 내측의 영역]에 형성되어, 후에 관통 구멍(24, 25)으로 되는 테이퍼 형상의 복수의 오목부(41)가 형성된다. 또한, 오목부(41)는 베이스 기판용 웨이퍼(40)에 있어서의 관통 구멍(24, 25)의 형성 위치에 맞추어 형성된다.

다음에, 도 9의 (a)에 도시한 바와 같이, 베이스 기판용 웨이퍼(40)의 적어도 제2 면(40b)을 연마하여, 베이스 기판용 웨이퍼(40)의 두께 방향을 따라서 오목부(41)를 관통시킴으로써, 베이스 기판용 웨이퍼(40)에 대략 원뿔대 형상의 관통 구멍(24, 25)을 형성한다. 이때, 베이스 기판용 웨이퍼(40)의 치수의 일 예를 들면, 두께[제1 면(40a)으로부터 제2 면(40b)까지의 두께]는 0.35㎜ 정도, 볼록부(42)의 높이는 0.20㎜ 정도, 관통 구멍(24, 25)의 소경측[제2 면(40b)측]의 직경이 0.20㎜ 정도로 되어 있다. 또한, 베이스 기판용 웨이퍼(40)를 가열할 때에, 관통 구멍 형성용 형틀(57)의 받침형 볼록부(56)를 베이스 기판용 웨이퍼(40)에 관통시키도록 하고, 상술한 연마를 생략해도 상관없다.

(코어부 삽입 공정)

계속해서, 관통 구멍(24, 25) 내에 코어부(28)를 삽입하는 코어부 삽입 공정(금속 핀 배치 공정)을 행한다(S33).

도 9의 (b)에 도시한 바와 같이, 코어부 삽입 공정(S33)에서는 베이스 기판용 웨이퍼(40)를, 예를 들어 카본 등으로 이루어지는 성형 형틀(61)의 받침형(63) 내에 세트한 상태로, 관통 구멍(24, 25) 내에 압정체(30)의 코어부(28)를 삽입한다.

여기서, 우선 성형 형틀(61)에 대해 설명한다.

도 9의 (c)에 도시한 바와 같이, 성형 형틀(61)은 베이스 기판용 웨이퍼(40)를 제1 면(40a)측으로부터 유지하는 받침형(63)과, 베이스 기판용 웨이퍼(40)를 제2 면(40b)측으로부터 두께 방향을 따라서 압박하는 가압 형틀(62)을 구비하고 있다.

우선 가압 형틀(62)은 외경이 베이스 기판용 웨이퍼(40)와 동등하게 형성되어, 베이스 기판용 웨이퍼(40)를 압박할 때에, 베이스 기판용 웨이퍼(40)의 제2 면(40b)에 접하는 편평한 부재이다.

받침형(63)은 단면이 오목 형상으로 형성되어, 베이스 기판용 웨이퍼(40)를 수용 가능하게 구성되어 있다. 구체적으로, 받침형(63)은 베이스 기판용 웨이퍼(40)의 제1 면(40a)에 대향하는 저벽부(64)와, 저벽부(64)의 외주연 전체 둘레에 걸쳐서 저벽부(64)의 두께 방향을 향해 세워 설치된 측벽부(65)를 갖고 있다.

저벽부(64)의 내면에 있어서의 외주 부분에는 두께 방향을 따라서 움푹 패인 받침형 오목부(66)가 저벽부(64)의 둘레 방향 전체 둘레에 걸쳐서 링 형상으로 형성되어 있다. 받침형 오목부(66)의 깊이는 관통 구멍 형성 공정(S32) 후에 있어서의 베이스 기판용 웨이퍼(40)의 볼록부(42)의 높이와 동등하게 형성되어 있다.

그리고, 저벽부(64)의 중앙부[받침형 오목부(66)에 둘러싸인 영역]에는 두께 방향을 향해 움푹 패여 형성된 복수의 압정체 수용부(67)가 형성되어 있다. 이들 압정체 수용부(67)는 그 중심축이 베이스 기판용 웨이퍼(40)의 관통 구멍(24, 25)의 중심축에 일치하도록 형성된 원뿔대 형상의 오목부이다. 각 압정체 수용부(67)의 내면은 압정체 수용부(67)의 내경이 저부측으로부터 개구측에 걸쳐서 점차 커지는 테이퍼 형상으로 형성되어 있다. 이 경우, 압정체 수용부(67)의 저부측의 직경은, 예를 들어 0.20㎜ 정도, 개구측의 직경은, 예를 들어 0.22㎜ 정도, 압정체 수용부(67)의 깊이는 0.20㎜ 정도로 형성되고, 압정체 수용부(67)의 내면의 구배는, 예를 들어 10° 정도로 형성된다.

그리고, 도 9의 (b)에 도시한 바와 같이, 코어부 삽입 공정(S33)에서는 베이스 기판용 웨이퍼(40)를, 제2 면(40b)이 상방을 향하도록 받침형(63) 내에 세트한다. 이 경우, 베이스 기판용 웨이퍼(40)의 제1 면(40a)이 저벽부(64)에 부딪치는 동시에, 베이스 기판용 웨이퍼(40)의 볼록부(42)가 받침형 오목부(66) 내에 들어간 상태로, 베이스 기판용 웨이퍼(40)가 받침형(63)에 세트된다. 이 상태로, 흔들어 넣기 기구를 사용하여 관통 구멍(24, 25)의 소경측[제2 면(40b)측]으로부터 압정체(30)의 코어부(28)를 삽입한다.

그렇게 하면, 토대부(29)의 표면이, 베이스 기판용 웨이퍼(40)의 제2 면(40b)에 접촉할 때까지, 코어부(28)가 관통 구멍(24, 25) 내에 삽입된다. 이때, 코어부(28)는 토대부(29)의 표면으로부터 법선 방향으로 돌출되어 있으므로, 토대부(29)가 베이스 기판용 웨이퍼(40)에 접촉할 때까지 삽입하는 것뿐인 간단한 작업으로, 코어부(28)의 연장 방향과 베이스 기판용 웨이퍼(40)의 두께 방향과 일치시킨 상태에서, 코어부(28)를 관통 구멍(24, 25) 내에 삽입할 수 있다. 따라서, 코어부 삽입 공정(S33) 시에 있어서의 작업성을 향상시킬 수 있다.

또한, 코어부(28)의 길이는 베이스 기판용 웨이퍼(40)의 두께보다 길게 형성되어 있으므로, 코어부(28)가 관통 구멍(24, 25) 내에 삽입된 상태에서는, 코어부(28)의 선단부가 베이스 기판용 웨이퍼(40)의 제1 면(40a)으로부터 돌출되어 있다. 그로 인해, 코어부(28)의 선단측(일단부측)이 압정체 수용부(67) 내에 들어간 상태로 유지된다. 이때, 압정체 수용부(67)가 저부측으로부터 개구측을 향해 넓어지는 테이퍼 형상으로 형성되어 있으므로, 압정체 수용부(67)의 개구측의 직경은 코어부(28)의 직경보다도 충분히 크게 되어 있다. 그로 인해, 코어부(28)의 선단측이 압정체 수용부(67)의 개구측으로부터 매끄럽게 들어간다.

또한, 이 상태에서 압정체 수용부(67)의 저부와 코어부(28)의 선단면 사이에는 약간 간극을 갖고 있다. 그로 인해, 후술하는 용착 공정(S34)에 있어서, 가열에 의한 코어부(28)의 팽창을 피할 수 있다. 또한, 가압 형틀(62)로 베이스 기판용 웨이퍼(40)를 압박할 때에, 가압 형틀(62)로부터 코어부(28)로 압력이 가해지지 않아, 코어부(28)의 변형이나 변위를 방지할 수 있다.

(용착 공정)

계속해서, 베이스 기판용 웨이퍼(40)를 가열하여 코어부(28)[압정체(30)]에 베이스 기판용 웨이퍼(40)를 용착시키는 공정을 행한다(S34).

도 10의 (a)에 도시한 바와 같이, 용착 공정(S34)은 받침형(63) 내에 세트된 베이스 기판용 웨이퍼(40)를 가압 형틀(62)로 압박하면서 가열하여 행한다. 구체적으로, 압정체(30)[코어부(28)]가 삽입된 베이스 기판용 웨이퍼(40)의 제2 면(40b)에 접하도록, 성형 형틀(61)의 가압 형틀(62)을 세트하여, 받침형(63)과 가압 형틀(62)로 베이스 기판용 웨이퍼(40)를 두께 방향으로 끼움 지지한다.

이 상태에서, 우선 성형 형틀(61)을 금속제의 메쉬 벨트 상에 태우고, 대기 분위기 하에 유지된 가열로 내에 넣어 가열한다. 그리고, 가열로 내에 배치된 프레스기 등을 이용하여, 베이스 기판용 웨이퍼(40)를 두께 방향을 따라서, 예를 들어 30 내지 50g/㎠의 압력으로 가압한다. 또한, 가열 온도는 베이스 기판용 웨이퍼(40)의 글래스 재료의 연화점(예를 들어, 545℃)보다도 높은 온도로 하여, 예를 들어 약 900℃로 한다.

그리고, 베이스 기판용 웨이퍼(40)를 고온 상태로 가압함으로써, 용융된 글래스 재료[베이스 기판용 웨이퍼(40)]가 성형 형틀(60) 내를 유동하여, 코어부(28)와 관통 구멍(24, 25)의 간극을 막고, 베이스 기판용 웨이퍼(40)가 코어부(28)에 용착하여, 코어부(28)가 관통 구멍(24, 25)을 막는 상태로 된다.

또한, 본 실시 형태에서는 용착 공정(S34)에 있어서, 베이스 기판용 웨이퍼(40)가 용융되어 성형 형틀(60) 내를 유동하면, 가압 형틀(62)에 의해 압정체(30)가 베이스 기판용 웨이퍼(40)의 두께 방향을 따라서 압입되므로, 코어부(28)의 선단면이 압정체 수용부(67)의 저면에 부딪친다. 이에 의해, 코어부(28)의 연장 방향이 베이스 기판용 웨이퍼(40)의 두께 방향에 일치한 상태로 용착되게 된다. 또한, 이때, 코어부(28)의 선단측(일단부측)에 있어서의 절반 정도가 압정체 수용부(67) 내에 들어간 상태로 위치 결정된다.

그런데, 상술한 코어부 삽입 공정(S33)에 있어서, 가령 코어부(28)가 관통 구멍(24, 25) 내에 비스듬히 삽입되거나, 용착 공정(S34)에 있어서, 압정체(30)가 경사 방향[베이스 기판용 웨이퍼(40)의 두께 방향에 교차하는 방향]을 따라서 이동하는 경우 등에는, 코어부(28)가 기울거나, 코어부(28)가 원하는 위치로부터 어긋난 상태로 용착될 우려가 있다.

이에 대해, 본 실시 형태에서는 압정체 수용부(67)의 내면이 테이퍼 형상으로 형성되어 있으므로, 베이스 기판용 웨이퍼(40)가 용융된 상태로 압정체(30)가 압입되면, 도 11의 (a)에 도시한 바와 같이, 코어부(28)의 선단이 압정체 수용부(67)의 내면(테이퍼면)에 접촉한다. 그렇게 하면, 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이, 코어부(28)는 선단이 압정체 수용부(67)의 내면을 따라서 압입됨으로써, 압정체 수용부(67)의 저부를 향함에 따라서, 압정체 수용부(67)의 직경 방향 중앙부로 유도된다. 또한, 코어부(28)의 연장 방향과 베이스 기판용 웨이퍼(40)의 두께 방향과 일치하도록 코어부(28)가 서서히 기립된다. 그 후, 또한 압정체(30)가 압입됨으로써, 코어부(28)의 선단면이 압정체 수용부(67)의 저면에 부딪친다. 이에 의해, 도 11의 (c)에 도시한 바와 같이, 코어부(28)의 연장 방향과 베이스 기판용 웨이퍼(40)의 두께 방향이 일치한 상태로, 코어부(28)의 선단부가 압정체 수용부(67) 내의 직경 방향 중앙부에 수용되게 된다.

다음에, 용착 공정의 가열 시의 900℃로부터 서서히 온도를 내려, 베이스 기판용 웨이퍼(40)를 냉각한다(S35). 이에 의해, 도 10의 (b)에 도시한 바와 같은, 압정체(30)의 코어부(28)가 관통 구멍(24, 25)을 막은 상태의 베이스 기판용 웨이퍼(40)가 형성된다. 이때, 베이스 기판용 웨이퍼(40)의 제1 면(40a)으로부터는 볼록부(42) 및 코어부(28)의 선단측이 돌출되는 동시에, 제2 면(40b)측에는 압정체(30)의 토대부(29)가 매설되어, 토대부(29)와 제2 면(40b)이 동일 평면으로 되도록 배치된다.

(연마 공정)

계속해서, 베이스 기판용 웨이퍼(40)를 연마한다(S36). 구체적으로는, 제1 면(40a)에 있어서의 볼록부(42) 및 코어부(28)의 돌출 부분을 연마하여 제거하는 동시에, 제2 면(40b)을 연마하여 제2 면(40b) 내에 매설된 토대부(29)를 제거한다. 이에 의해, 도 10의 (c)에 도시한 바와 같이, 베이스 기판용 웨이퍼(40)의 표면과 관통 전극(13, 14)[코어부(28)]의 표면이 대략 동일 평면의 상태로 된다. 이와 같이 하여, 베이스 기판용 웨이퍼(40)에 관통 전극(13, 14)이 형성된다. 또한, 토대부(29)나 코어부(28)가 돌출된 부분은 제거하지 않고, 그대로 사용해도 좋다.

다음에, 베이스 기판용 웨이퍼(40)의 제1 면(40a)에 도전성 재료를 패터닝하여, 접합막(23)을 형성하는 접합막 형성 공정을 행하는(S37) 동시에, 베이스 기판용 웨이퍼(40)의 제1 면(40a)에 도전성 재료를 패터닝하여, 가이드 전극 형성 공정을 행한다(S38). 이와 같이 하여, 베이스 기판용 웨이퍼 제작 공정(S30)이 종료된다.

그리고, 상술한 압전 진동편 제작 공정(S10)에서 제작한 복수의 압전 진동편(4)을, 베이스 기판용 웨이퍼(40)의 각 가이드 전극(9, 10) 상에 각각 금 등의 범프(B)를 통해 마운트한다(S40). 그리고, 상술한 각 기판용 웨이퍼(40, 50)의 제작 공정에서 작성된 베이스 기판용 웨이퍼(40) 및 리드 기판용 웨이퍼(50)를 겹친다(S50). 이에 의해, 마운트된 압전 진동편(4)이, 리드 기판용 웨이퍼(50)에 형성된 오목부(16)와 베이스 기판용 웨이퍼(40)로 둘러싸이는 캐비티(C) 내에 수납된 상태로 된다.

양 기판용 웨이퍼(40, 50)의 겹침 후, 겹친 2매의 각 기판용 웨이퍼(40, 50)를 도시하지 않은 양극 접합 장치에 넣고, 도시하지 않은 유지 기구에 의해 각 기판용 웨이퍼(40, 50)의 외주 부분을 클램프한 상태에서, 소정의 온도 분위기로 소정의 전압을 인가하여 양극 접합한다(S60). 이에 의해, 압전 진동편(4)을 캐비티(C) 내에 밀봉할 수 있어, 베이스 기판용 웨이퍼(40)와 리드 기판용 웨이퍼(50)가 접합된 웨이퍼 접합체(70)를 얻을 수 있다.

그 후, 베이스 기판용 웨이퍼(40)의 제2 면(40b)측에 한 쌍의 관통 전극(13, 14)에 각각 전기적으로 접속하는 한 쌍의 외부 전극(21, 22)을 형성한다(S70). 그리고, 웨이퍼 접합체(70)를 절단선(M)을 따라서 개별화하는 절단 공정(S80)을 행하고, 내부의 전기 특성 검사(S90)를 행함으로써 압전 진동편(4)을 수용한 압전 진동자(1)가 형성된다.

이와 같이, 본 실시 형태에서는 받침형(63)에 코어부(28)의 선단을 수용 가능한 압정체 수용부(67)를 형성하고, 압정체 수용부(67)의 내면을 저부측으로부터 개구측에 걸쳐서 넓어지는 테이퍼 형상으로 형성하는 구성으로 하였다.

이 구성에 따르면, 용착 공정(S34)에 있어서, 베이스 기판용 웨이퍼(40)를 압박하면서 가열함으로써, 베이스 기판용 웨이퍼(40)가 성형 형틀(60) 내에서 유동하여 코어부(28)와 관통 구멍(24, 25)의 간극을 막는 동시에, 베이스 기판용 웨이퍼(40)가 코어부(28)에 용착되게 된다. 그로 인해, 관통 전극(13, 14)[코어부(28)]과 관통 구멍(24, 25) 사이에 간극이 생기는 것을 억제하여, 캐비티(C) 내의 기밀성을 확보할 수 있다.

여기서, 압정체 수용부(67) 내에 코어부(28)의 선단측이 유지된 상태로 베이스 기판용 웨이퍼(40)에 압정체(30)가 용착되게 되므로, 용착 공정(S34)에 있어서, 압정체(30)가 원하는 위치로부터 어긋나거나, 기울어지는 것을 억제할 수 있다.

특히, 압정체 수용부(67)가 저부측으로부터 개구측을 향해 넓어지는 테이퍼 형상으로 형성되어 있으므로, 코어부(28)의 선단측이 압정체 수용부(67)의 개구측으로부터 매끄럽게 들어간다. 한편, 코어부(28)가 압정체 수용부(67)의 저부측을 향함에 따라서, 코어부(28)의 측면과 압정체 수용부(67)의 내면 사이가 좁아지므로, 압정체(30)를 압정체 수용부(67)의 저부측까지 압입함으로써, 압정체 수용부(67) 내의 직경 방향 중앙부에서 코어부(28)를 어긋나지 않도록 유지할 수 있다.

또한, 가령 코어부(28)가 관통 구멍(24, 25) 내에 비스듬히 삽입된 경우 등에 있어서는, 용착 공정(S34)에 있어서 베이스 기판용 웨이퍼(40)를 압박함으로써, 코어부(28)의 선단이 압정체 수용부(67)의 내면(테이퍼면)을 따라서 이동하게 된다. 이에 의해, 코어부(28)가 압정체 수용부(67)의 저부측을 향함에 따라서, 압정체 수용부(67)의 직경 방향 중앙부로 유도되는 동시에, 코어부(28)가 서서히 기립해 간다. 따라서, 코어부(28)가 압정체 수용부(67)의 저면에 도달했을 때에는, 압정체 수용부(67)의 직경 방향 중앙부에 있어서, 코어부(28)의 연장 방향과 베이스 기판용 웨이퍼(40)의 두께 방향이 일치하도록 위치 결정된다. 이에 의해, 관통 전극(13, 14)의 위치 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 이때, 코어부(28)의 절반 정도가 압정체 수용부(67) 내에 유지된 상태로 용착되므로, 관통 전극(13, 14)의 위치 정밀도를 확실하게 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 코어부 삽입 공정(S33)에 있어서, 받침형(63) 내에 베이스 기판용 웨이퍼(40)를 삽입할 때에, 코어부(28)의 선단측이 압정체 수용부(67) 내에 수용되게 된다. 즉, 코어부(28)를 압정체 수용부(67) 내에 수용한 상태에서 용착 공정(S34)으로 이행할 수 있으므로, 용착 공정(S34) 시에 있어서의 압정체(30)의 유동을 확실하게 억제할 수 있다.

그리고, 본 실시 형태의 압전 진동자(1)에서는 관통 전극(13, 14)의 위치 정밀도를 향상시킬 수 있으므로, 관통 전극(13, 14)과 전극막[외부 전극(21, 22)이나 가이드 전극(9, 10)]의 도통성을 확보하여, 신뢰성이 높은 압전 진동자(1)를 제공할 수 있다.

또한, 만일 코어부(28)가 압정체 수용부(67) 내에서 기울어진 상태로 용착된 경우라도, 그 기울기를 압정체 수용부(67)의 내면의 구배까지 억제할 수 있다. 또한, 코어부(28)가 압정체 수용부(67)의 저부측까지 도달하고 있으면, 코어부(28)의 선단측은 압정체 수용부(67)의 직경 방향 중앙부에 배치된다. 그로 인해, 적어도 코어부(28)가 압정체 수용부(67)에 유지되는 제1 면(40a)측에서는 관통 전극(13, 14)을 원하는 위치에 형성할 수 있다.

여기서, 본 실시 형태의 압전 진동자(1)에 있어서, 베이스 기판용 웨이퍼(40)[베이스 기판(2)]의 제1 면(40a)[제1 면(2a)]은 가이드 전극(9, 10)을 통해 압전 진동편(4)이 실장되게 된다. 그로 인해, 베이스 기판용 웨이퍼(40)의 제1 면(40a)은 광범위에서 외부 전극(21)이 형성되는 제2 면(40b)[제2 면(2b)]측에 비해 관통 전극(13, 14)의 위치 정밀도가 높게 요구된다.

따라서, 본 실시 형태에서는 베이스 기판용 웨이퍼(40)의 제1 면(40a)측에 가이드 전극(9, 10)을 형성함으로써, 만일 코어부(28)가 압정체 수용부(67) 내에서 비스듬히 유지된 상태로 용착된 경우라도, 가이드 전극(9, 10)과 관통 전극(13, 14)의 도통성을 확보할 수 있다.

(발진기)

다음에, 본 발명에 관한 발진기의 일 실시 형태에 대해, 도 12를 참조하면서 설명한다.

본 실시 형태의 발진기(100)는, 도 12에 도시한 바와 같이 압전 진동자(1)를, 집적 회로(101)에 전기적으로 접속된 발진자로서 구성한 것이다. 이 발진기(100)는 콘덴서 등의 전자 부품(102)이 실장된 기판(103)을 구비하고 있다. 기판(103)에는 발진기용 상기 집적 회로(101)가 실장되어 있고, 이 집적 회로(101)의 근방에 압전 진동자(1)가 실장되어 있다. 이들 전자 부품(102), 집적 회로(101) 및 압전 진동자(1)는 도시하지 않은 배선 패턴에 의해 각각 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 각 구성 부품은 도시하지 않은 수지에 의해 몰드되어 있다.

이와 같이 구성된 발진기(100)에 있어서, 압전 진동자(1)에 전압을 인가하여, 상기 압전 진동자(1) 내의 압전 진동편(4)이 진동한다. 이 진동은 압전 진동편(4)이 갖는 압전 특성에 의해 전기 신호로 변환되어, 집적 회로(101)에 전기 신호로서 입력된다. 입력된 전기 신호는 집적 회로(101)에 의해 각종 처리가 이루어져, 주파수 신호로서 출력된다. 이에 의해, 압전 진동자(1)가 발진자로서 기능한다.

또한, 집적 회로(101)의 구성을, 예를 들어 RTC(리얼타임 클록) 모듈 등을 요구에 따라서 선택적으로 설정함으로써, 시계용 단기능 발진기 등 외에, 당해 기기나 외부 기기의 동작일이나 시각을 제어하거나, 시각이나 캘린더 등을 제공하는 기능을 부가할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시 형태의 발진기(100)에 따르면, 상술한 바와 같이 압전 진동편(4)과 관통 전극(13, 14)의 도통성이 안정적으로 확보되어 있는 압전 진동자(1)를 사용하고 있으므로, 발진기(100) 자체도 마찬가지로 도통성이 안정적으로 확보되어, 작동의 신뢰성을 높여 고품질화를 도모할 수 있다. 또한 이에 추가하여, 장기간에 걸쳐서 안정된 고정밀도의 주파수 신호를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 기술 범위는 상술한 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 상술한 실시 형태에 다양한 변경을 추가한 것을 포함한다. 즉, 실시 형태에서 예로 든 구체적인 재료나 층 구성 등은 일례에 지나지 않고, 적절하게 변경이 가능하다.

예를 들어, 상술한 실시 형태에서는 본 발명에 관한 패키지의 제조 방법을 사용하면서, 패키지의 내부에 압전 진동편을 봉입하여 압전 진동자를 제조하였지만, 패키지의 내부에 압전 진동편 이외의 전자 부품을 봉입하여, 압전 진동자 이외의 디바이스를 제조하는 것도 가능하다.

또한, 상술한 실시 형태에서는 본 발명의 패키지의 제조 방법을 압전 진동자에 적용한 경우에 대해 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, IC나 LSI, 센서류에 적용해도 상관없다.

또한, 상술한 실시 형태에서는 관통 구멍 형성용 형틀(57)에 의해 베이스 기판용 웨이퍼(40)를 가열 성형함으로써 관통 구멍(24, 25)을 형성하고 있지만, 그 외에 샌드블라스트법 등으로 베이스 기판용 웨이퍼(40)에 관통 구멍(24, 25)을 형성해도 좋다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 내면이 테이퍼 형상으로 형성된 압정체 수용부(67)가 코어부(28)를 유지하는 구성으로 하였지만, 이에 한정되지 않고 토대부(29)를 수용하는 구성으로 해도 좋고, 또한 코어부(28) 및 토대부(29)의 양쪽을 수용하는 구성으로 해도 상관없다.

또한, 상술한 실시 형태에서는 소다 석회 유리로 이루어지는 기판용 웨이퍼(40, 50)에 대해 가열 형성하는 경우에 대해 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 붕규산 유리(연화점 온도는 820℃ 정도)를 가열 형성해도 상관없다.

또한, 상술한 실시 형태에서는 본 발명을 AT 컷트형의 압전 진동편(두께 미끄럼 진동편)을 사용한 압전 진동자에 채용한 경우에 대해 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 음차형의 압전 진동편을 사용한 압전 진동자에 채용해도 상관없다.

1 : 압전 진동자
2 : 베이스 기판(관통 전극 형성 기판)
4 : 압전 진동편(전자 부품)
13, 14 : 관통 전극
24, 25 : 관통 구멍
28 : 코어부
29 : 토대부
30 : 압정체
61 : 성형 형틀
62 : 가압 형틀
63 : 받침형
67 : 압정체 수용부(수용부)
100 : 발신기
C : 캐비티

Claims (6)

1. 서로 접합된 복수의 기판 사이에 형성된 캐비티 내에, 전자 부품을 봉입 가능한 패키지의 제조 방법이며,
   상기 복수의 기판 중, 관통 전극 형성 기판을 두께 방향으로 관통하여, 상기 캐비티의 내측과 상기 복수의 기판의 외측을 도통시키는 관통 전극을 형성하는 관통 전극 형성 공정을 갖고,
   상기 관통 전극 형성 공정은,
   상기 관통 전극 형성 기판에 관통 구멍을 형성하는 관통 구멍 형성 공정과,
   상기 관통 구멍 내에 도전성의 금속 핀을 삽입하는 금속 핀 배치 공정과,
   성형 형틀에 의해 상기 관통 전극 형성 기판을 두께 방향 양측으로부터 압박하면서 가열하여, 상기 관통 전극 형성 기판을 상기 금속 핀에 용착시키는 용착 공정을 갖고,
   상기 성형 형틀에는 상기 금속 핀의 적어도 일단부측을 수용 가능한 수용부가 형성되고,
   상기 수용부는 내경이 저부측으로부터 개구측에 걸쳐서 넓어지는 테이퍼 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 패키지의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 금속 핀의 길이는 상기 관통 전극 형성 기판의 두께보다도 길게 형성되고,
   상기 금속 핀 배치 공정에서는 상기 금속 핀을 상기 관통 전극 형성 기판으로부터 두께 방향으로 돌출되도록 삽입하는 것을 특징으로 하는, 패키지의 제조 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 금속 핀은 토대부와, 상기 토대부의 표면에 세워 설치되어, 상기 금속 핀 배치 공정에 있어서 상기 관통 구멍에 삽입되는 코어부를 갖고 있는 것을 특징으로 하는, 패키지의 제조 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 기재된 패키지의 제조 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는, 패키지.
5. 제4항에 기재된 패키지의 상기 캐비티 내에, 압전 진동편이 기밀 밀봉되어 이루어지는 것을 특징으로 하는, 압전 진동자.
6. 제5항에 기재된 상기 압전 진동자가, 발진자로서 집적 회로에 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는, 발진기.

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