KR20110081089A - 패키지의 제조 방법, 압전 진동자 및 발진기 - Google Patents

패키지의 제조 방법, 압전 진동자 및 발진기 Download PDF

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Abstract

크랙 등을 발생시키지 않고 평탄도가 높은 형상 정밀도가 우수한 관통 전극을 갖는 베이스 기판을 용이하게 제조한다. 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 한쪽의 표면(41a)에 베이스 기판용 웨이퍼(41)를 관통하지 않는 삽입 구멍(55, 56)을 형성하는 삽입 구멍 형성 공정과, 삽입 구멍(55, 56)에 금속 재료로 이루어지는 도전성의 심재부(31)를 삽입하는 심재부 삽입 공정과, 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 한쪽의 표면(41a)측을 수형틀(62)로 유지함과 함께 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 다른 쪽의 표면(41b)을 평탄한 가압형틀(63)로 압압하면서, 베이스 기판용 웨이퍼(41)를 글래스 재료의 연화점보다 고온으로 가열하여 베이스 기판용 웨이퍼(41)를 심재부(31)에 용착시키는 용착 공정과, 베이스 기판용 웨이퍼(41)를 냉각하는 냉각 공정과, 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 양면을 연마하는 연마 공정을 구비한다.

Description

패키지의 제조 방법, 압전 진동자 및 발진기{METHOD FOR MANUFACTURING PACKAGE, PIEZOELECTRIC VIBRATOR AND OSCILLATOR}
본 발명은, 서로 접합되어 내측에 캐비티를 형성하는 복수의 기판과, 캐비티의 내부와 복수의 기판 중의 베이스 기판의 외부를 도통하는 관통 전극을 구비한 전자 부품용의 패키지의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 휴대 전화나 휴대 정보 단말 기기에는, 시각원이나 제어 신호 등의 타이밍원, 레퍼런스 신호원 등으로서 수정 등을 이용한 압전 진동자가 이용되고 있다. 이런 종류의 압전 진동자는, 다양한 것이 알려져 있지만, 그 하나로서, 표면 실장형의 압전 진동자가 알려져 있다. 이 주된 압전 진동자로서, 일반적으로 압전 진동편이 형성된 압전 기판을, 베이스 기판과 리드 기판 사이에 상하로부터 끼워 넣도록 접합한 3층 구조 타입의 것이 알려져 있다. 이 경우, 압전 진동편은, 베이스 기판에 실장되어, 베이스 기판과 리드 기판 사이에 형성된 캐비티 내에 수용되어 있다.
또한, 최근에는, 전술한 3층 구조 타입의 것이 아니라, 2층 구조 타입의 것도 개발되어 있다. 이 타입의 압전 진동자는, 패키지가 베이스 기판과 리드 기판이 직접 접합됨으로써 2층 구조로 되어 있고, 양 기판 사이에 형성된 캐비티 내에 압전 진동편이 수용되어 있다. 이 2층 구조 타입의 압전 진동자는, 3층 구조의 것에 비해 박형화를 도모할 수 있는 등의 점에서 우수하며, 바람직하게 사용되고 있다.
이와 같은 2층 구조 타입의 압전 진동자의 패키지의 하나로서, 글래스 재료의 베이스 기판에 형성된 관통 구멍에, 은 페이스트 등의 도전 부재를 충전하여 소성함으로써 관통 전극을 형성하고, 캐비티 내의 수정 진동편과 베이스 기판의 외측에 설치된 외부 전극을 전기적으로 접속한 것이 알려져 있다. 단, 이 방법이면, 관통 구멍과 도전 부재 사이에 미세한 간극이 있는 것 등에 의해 외기가 패키지 내에 침입하여 패키지 내의 진공도의 열화를 야기하고, 그 결과로서, 수정 진동자의 특성 열화를 야기하는 경우가 있다. 그 대책으로서, 특허 문헌 1∼3에서 제안되어 있는 바와 같이, 도전성의 금속 재료로 이루어지는 심재부를 베이스 기판 웨이퍼에 형성된 관통 구멍에 삽입하고, 또한, 글래스의 연화점 이상의 온도로 가열하여 글래스와 전극 핀을 용착시킴으로써, 진공도의 열화를 방지하는 방법이 있다.
[특허 문헌 1] 일본 특개 2003-209198호 공보 [특허 문헌 2] 일본 특개 2002-121037호 공보 [특허 문헌 3] 일본 특개 2002-124845호 공보
그러나, 특허 문헌 1∼3에 기재된 방법에서는, 글래스 재료로 이루어지는 베이스 기판용 웨이퍼를 가열하면서, 관통 구멍 형성용 핀에 의해 심재(芯材)부를 삽입하기 위한 관통 구멍을 베이스 기판용 웨이퍼에 형성하고 있다. 그 때문에, 베이스 기판용 웨이퍼의 양면에서, 관통 구멍이 개구되는 부분의 주위의 글래스 재료가 솟아오르게 된다. 또한, 베이스 기판용 웨이퍼를 심재부에 용착시킬 때는, 관통 구멍에 삽입된 심재부가 그 양단을 베이스 기판용 웨이퍼로부터 돌출시킨 상태로 되어 있다. 따라서, 이와 같은 베이스 기판용 웨이퍼의 양면을 후공정에서 연마하여, 평탄도가 높고 형상 정밀도가 높은 베이스 기판을 제조하고자 한 경우, 베이스 기판용 웨이퍼의 양면에서의 글래스 재료의 솟아오름 및 돌출된 심재부가 연마 시의 방해로 되어, 잘 연마할 수 없었다. 설령 연마할 수 있었다고 해도, 심재부의 주위의 글래스 재료에 크랙이 생겨 전극막의 단선의 원인을 되거나 글래스 기판용 웨이퍼에 깨짐이 생기거나 하는 것 외에, 글래스 기판용 웨이퍼의 평탄도가 크게 변동되거나 한다고 하는 과제가 있었다.
또한, 심재부가 대략 원주 형상을 이루고 있기 때문에, 베이스 기판용 웨이퍼의 관통 구멍에 삽입하기 어려움과 함께 용착 시에 심재부가 어긋나기 쉬워, 작업성이 나쁘다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은, 전술하는 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 크랙 등을 발생시키지 않고 평탄도가 높은 형상 정밀도가 우수한 관통 전극을 갖는 베이스 기판을 용이하게 제조할 수 있는 패키지의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 이하의 수단을 채용하였다.
즉, 본 발명에 따른 패키지의 제조 방법은, 서로 접합되어 내측에 캐비티를 형성하는 복수의 기판과, 상기 캐비티의 내부와 상기 복수의 기판 중의 글래스 재료로 이루어지는 베이스 기판의 외부를 도통하는 관통 전극을 구비한 패키지의 제조 방법으로서, 베이스 기판용 웨이퍼의 한쪽의 표면에 그 베이스 기판용 웨이퍼를 관통하지 않는 삽입 구멍을 형성하는 삽입 구멍 형성 공정과, 상기 삽입 구멍에 금속 재료로 이루어지는 도전성의 심재부를 삽입하는 심재부 삽입 공정과, 상기 베이스 기판용 웨이퍼의 한쪽의 표면측을 수형틀(受型)로 유지함과 함께 상기 베이스 기판용 웨이퍼의 다른 쪽의 표면을 평탄한 가압형틀로 압압하면서, 상기 베이스 기판용 웨이퍼를 상기 글래스 재료의 연화점보다 고온으로 가열하여 상기 베이스 기판용 웨이퍼를 상기 심재부에 용착시키는 용착 공정과, 상기 베이스 기판용 웨이퍼를 냉각하는 냉각 공정과, 상기 베이스 기판용 웨이퍼의 양면을 연마하는 연마 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 우선, 후에 관통 전극으로 되는 심재부를 베이스 기판용 웨이퍼에 삽입하기 위한 삽입 구멍을, 베이스 기판용 웨이퍼를 관통시키지 않고 그 한쪽의 표면에 형성하고 있다. 그 때문에, 베이스 기판용 웨이퍼의 다른 쪽의 표면은, 글래스 재료의 솟아오림이 생기지 않아, 평탄하게 된다. 그리고, 삽입 구멍에 삽입된 심재부에 베이스 기판용 웨이퍼를 용착시킬 때에는, 베이스 기판용 웨이퍼의 다른 쪽의 표면 즉 삽입 구멍이 개구되어 있지 않은 평탄한 표면을, 동일하게 평탄한 가압형틀로 압압하고 있다. 그 결과, 냉각 공정을 거친 후의 베이스 기판용 웨이퍼는 그 다른 쪽의 표면이 평탄하게 되어, 이 다른 쪽의 표면을 연마의 기준면으로서 이용함으로써, 베이스 기판용 웨이퍼의 양면 연마를 정밀도 좋게 행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 패키지의 제조 방법에서, 상기 삽입 구멍은, 상기 베이스 기판용 웨이퍼의 한쪽의 표면에 개구하는 측의 직경이 큰 대략 원추대 형상의 형상을 이루고, 상기 심재부도 상기 삽입 구멍에 대응하는 대략 원추대 형상의 형상을 이루고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 베이스 기판용 웨이퍼에 형성되는 삽입 구멍을 대략 원추대 형상의 오목부로 하고, 이 삽입 구멍에 삽입되는 심재부도 대응하는 대략 원추대 형상으로 하였기 때문에, 심재부를 용이하게 베이스 기판용 웨이퍼에 삽입할 수 있음과 함께 용착 시에 심재부가 어긋나기 어렵게 되어, 작업성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 패키지의 제조 방법에서, 상기 심재부는, 상기 삽입 구멍에 삽입되는 대략 원추대 형상의 선단 부분과 그 대직경측에 접속된 대략 원주형상의 말단 부분으로 구성된 형상인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 베이스 기판용 웨이퍼의 삽입 구멍에 삽입되는 대략 원추대 형상의 선단 부분과 대략 원주 형상의 말단 부분에 의해 심재부를 구성하고 있기 때문에, 용착 시에 심재부에서의 대략 원주 형상의 말단 부분을 유지함으로써, 용착 시의 심재부의 어긋남을 확실하게 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 압전 진동자는, 본 발명의 패키지의 제조 방법으로 제조된 패키지의 캐비티 내에, 상기 베이스 기판 상에 실장된 압전 진동편을 수용하고 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 따른 발진기는, 본 발명의 압전 진동자와, 상기 압전 진동자가 발진자로서 전기적으로 접속되는 집적 회로를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 냉각 공정을 거친 후의 베이스 기판용 웨이퍼는, 그 삽입 구멍이 형성되어 있지 않은 다른 쪽의 표면이 평탄하게 된다. 이 다른 쪽의 표면을 연마 시의 기준면으로서 이용함으로써, 베이스 기판용 웨이퍼의 양면의 연마가 용이해진다. 그 때문에, 전극막의 단선 등의 원인으로 되는 크랙을 발생시키지 않고 평탄도가 높은 형상 정밀도가 우수한 관통 전극을 갖는 베이스 기판을 용이하게 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 압전 진동자의 일례를 도시하는 외관 사시도.
도 2는 도 1에 도시하는 압전 진동자를 그 리드 기판을 떼어내고 상방으로부터 본 도면.
도 3은 도 2의 A-A선 단면도.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 압전 진동자의 실장 형태를 도시하는 사시도.
도 5는 도 1에 도시하는 압전 진동자를 제조하는 흐름을 설명하는 플로우차트.
도 6은 도 5에 도시하는 플로우차트의 삽입 구멍 형성 공정을 설명하는 도면으로서, 삽입 구멍 형성용 형틀과 베이스 기판용 웨이퍼를 도시하는 도면.
도 7은 도 5에 도시하는 플로우차트의 삽입 구멍 형성 공정을 설명하는 도면으로서, 삽입 구멍 형성용 형틀이 베이스 기판용 웨이퍼에 삽입 구멍을 형성하고 있는 상태를 도시하는 도면.
도 8은 도 5에 도시하는 플로우차트의 심재부 삽입 공정을 설명하는 도면으로서, 삽입 구멍에 삽입하는 심재부의 사시도.
도 9는 도 5에 도시하는 플로우차트의 심재부 삽입 공정을 설명하는 도면으로서, 삽입 구멍에 심재부가 삽입된 도면.
도 10은 도 5에 도시하는 플로우차트의 용착 공정을 설명하는 도면.
도 11은 도 5에 도시하는 플로우차트의 연마 공정을 설명하는 도면으로서, 연마 공정 전의 모습을 도시하는 도면.
도 12는 도 5에 도시하는 플로우차트의 연마 공정을 설명하는 도면으로서, 연마 공정 후의 모습을 도시하는 도면.
도 13은 본 발명의 실시 형태에 따른 발진기의 일례를 도시하는 도면.
이하, 본 발명의 실시 형태에 따른 패키지의 제조 방법에 대하여, 도 1 내지 도 12에 기초하여 설명한다. 본 실시예에서는 패키지의 일례인 압전 진동자에 대하여 설명하지만, 반드시 압전 진동자일 필요는 없고, IC나 LSI, 센서류이어도 된다.
도 1∼도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 압전 진동자(1)는, 베이스 기판(2)과 리드 기판(3)이 2층으로 적층되어 이루어지는 상자 형상으로 형성되어 있고, 내부의 캐비티(3a) 내에 압전 진동편(4)이 수납된 표면 실장형의 압전 진동자(1)이다. 그리고, 압전 진동편(4)과 베이스 기판(2)의 외측에 설치된 외부 전극(21, 22)이, 베이스 기판(2)을 관통하는 한 쌍의 관통 전극(8, 9)에 의해 전기적으로 접속되어 있다.
베이스 기판(2)은, 글래스 재료, 예를 들면 소다 석회 글래스로 이루어지는 투명한 절연 기판으로 판 형상으로 형성되어 있다. 베이스 기판(2)에는, 한 쌍의 관통 전극(8, 9)이 형성되어 있다. 리드 기판(3)은, 베이스 기판(2)과 마찬가지로, 글래스 재료, 예를 들면 소다 석회 글래스로 이루어지는 투명한 절연 기판이며, 베이스 기판(2)에 겹침 가능한 크기의 판 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 리드 기판(3)은 베이스 기판(2)과 접합되는 접합면측에, 압전 진동편(4)이 수용되는 사각 형상의 오목부(3a)를 구비하고 있다. 오목부(3a)는, 베이스 기판(2) 및 리드 기판(3)이 서로 겹쳐졌을 때에, 압전 진동편(4)을 수용하는 캐비티(3a)로 된다. 그리고, 리드 기판(3)은, 오목부(3a)를 베이스 기판(2)측에 대향시킨 상태에서, 접합막(23)을 개재하여 베이스 기판(2)과 양극 접합 혹은 용융 접합되어 있다.
압전 진동편(4)은, 수정, 탄탈산리튬이나 니오븀산리튬 등의 압전 재료로 형성된 사각형 판 형상의 진동편이며, 소정의 전압이 인가되었을 때에 진동하는 것이다. 압전 진동편(4)은, 본 실시예에서는 예를 들면 AT 컷트 수정 진동편이다. 압전 진동편(4)은, 그 외표면 상에, 두께 슬립 진동을 발생시키기 위한 한 쌍의 여진 전극(5, 6)과, 이들 한 쌍의 여진 전극(5, 6)에 전기적으로 접속된 한 쌍의 마운트 전극(16, 17)을 갖고 있다. 압전 진동편(5)은, 그 기초부가 도전성 재료의 접착제(18, 19)(혹은 금속 범프)로 베이스 기판(2)의 상면에 접합됨으로써, 베이스 기판(2) 상에 실장되어 있다.
그리고, 압전 진동편(4)의 제1 여진 전극(5)이, 한쪽의 마운트 전극(16), 베이스 기판(2) 상의 패드 전극(13) 및 한쪽의 관통 전극(8)을 통하여 한쪽의 외부 전극(21)에 전기적으로 접속되고, 압전 진동편(4)의 제2 여진 전극(6)이, 다른 쪽의 마운트 전극(17), 베이스 기판(2) 상의 패드 전극(14), 배선 전극(15) 및 다른 쪽의 관통 전극(9)을 통하여, 다른 쪽의 외부 전극(22)에 전기적으로 접속되어 있다. 압전 진동편(4)의 마운트 전극(16, 17)과 베이스 기판(2) 상에 형성되어 관통 전극(8, 9)에 접속된 패드 전극(13, 14)이, 도전성 재료의 접착제(18, 19) 혹은 금속 범프를 이용한 플립 칩 접합 등에 의해 접속되어 있다. 또한, 베이스 기판(2) 상의 패드 전극(14)은, 이것에 접속된 배선 전극(15)을 통하여 다른 쪽의 관통 전극(9)에 접속되어 있다. 외부 전극(21, 22)은, 베이스 기판(2)의 저면의 4구석에 설치된 4개의 단자 중의 대각선 상의 2개의 단자이며, 관통 전극(8, 9)과 전기적으로 접속하고 있다.
관통 전극(8, 9)은, 도전성의 금속 재료로 이루어지는 심재부(31)를 베이스 기판(2) 내에 배설하여 형성되고, 심재부(31)를 통하여 안정된 전기 도통성이 확보되어 있다. 한쪽의 관통 전극(8)은, 외부 전극(21)의 상방에서 베이스 기판(2) 상의 패드 전극(13)의 하방에 위치하고 있고, 다른 쪽의 관통 전극(9)은, 외부 전극(22)의 상방에서 배선 전극(15)의 하방에 위치하고 있다.
심재부(31)는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 직경이 작고 단면적이 작은 대략 원형의 한쪽의 단부와 직경이 크고 단면적이 큰 대략 원형의 다른 쪽의 단부가 매끄럽게 대략 동축 형상으로 접속된 대략 원추대 형상을 이루고 있다. 심재부(31)는, 그 직경이 작은 한쪽의 단부를 베이스 기판(2)의 상면에 노출시키고, 그 직경이 큰 다른 쪽의 단부를 베이스 기판(2)의 저면에 노출시키고 있다. 즉, 심재부(31)의 길이는, 베이스 기판(2)의 두께와 동일하게 되어 있다. 심재부(31)는, 글래스 재료로 이루어지는 베이스 기판(2)에 대하여 용착에 의해 고정되어 있고, 심재부(31)가 후술하는 삽입 구멍(55, 56)을 완전히 막아 캐비티(3a) 내의 기밀을 유지하고 있다. 또한, 심재부(31)는, 예를 들면, 코바르나 Fe-Ni 합금(42얼로이) 등의, 열팽창 계수가 베이스 기판(2)의 글래스 재료와 가까운(바람직하게는 동등하거나 조금 낮은) 도전성의 금속 재료에 의해 형성되어 있다.
또한, 관통 전극(8, 9)이 완성품으로서 형성된 경우에는, 전술한 바와 같이 심재부(31)는 대략 원추대 형상으로 베이스 기판(2)의 두께와 심재부(31)의 길이가 동일하게 되도록 형성되어 있지만, 제조 과정에서는, 도 8에 도시한 바와 같이, 심재부(31)는 대략 원추대 형상의 선단 부분(81)과 그 대직경측에 접속된 대략 원주 형상의 말단 부분(82)으로 구성된 형상이다. 또한, 제조 과정에서의 심재부(31)의 길이는, 후에 베이스 기판(2)으로 되는 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 두께보다도 길고, 도 9에 도시한 바와 같이, 삽입 구멍(55, 56)에 삽입된 상태에서는, 심재부(31)의 말단 부분(82)(대략 원주 형상의 부분)이 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 한쪽의 표면(41a)으로부터 돌출되어 있다. 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 표면(41a)으로부터 돌출된 심재부(31)의 말단 부분(82)은, 제조 과정에서, 연마되어 제거되어 있다.
(패키지의 제조 방법)
다음으로 전술한 압전 진동편을 수용한 패키지(압전 진동자)의 제조 방법에 대하여 도 5∼도 12를 참조하면서 설명한다.
우선, 후에 베이스 기판(2)으로 되는 베이스 기판용 웨이퍼(41)를 제작하는 공정을 행한다. 우선, 베이스 기판용 웨이퍼(41)를 형성한다. 구체적으로는, 소다 석회 글래스를 소정의 두께까지 연마 가공하여 세정한 후에, 에칭 등에 의해 최표면의 가공 변질층을 제거한다(S10). 계속해서, 베이스 기판용 웨이퍼(41)에 관통 전극(8, 9)을 형성한다(S11∼S15).
(삽입 구멍 형성 공정)
우선, 베이스 기판용 웨이퍼(41)에 삽입 구멍을 형성한다(S11). 삽입 구멍의 형성은, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 평판부(51)와 평판부(51)의 한쪽 면에 형성된 볼록부(52)를 구비한 카본 재료로 이루어지는 삽입 구멍 형성용 형틀(50)과 동일하게 카본 재료로 이루어지는 수형틀(53)로, 베이스 기판용 웨이퍼(41)를 압압하면서, 베이스 기판용 웨이퍼(41)를 가열하여 행한다.
수형틀(53)은, 베이스 기판용 웨이퍼(41)를 압압할 때에, 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 다른 쪽의 표면(41b)에 접하는 플랫한 부재이다. 관통 구멍 형성용 형틀(50)의 평판부(51)는, 베이스 기판용 웨이퍼(41)를 압압할 때에, 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 한쪽의 표면(41a)에 접하는 플랫한 부재이다. 또한, 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 한쪽의 표면(41a)은, 베이스 기판(2)의 저면으로 된다. 관통 구멍 형성용 형틀(50)의 볼록부(52)는, 베이스 기판용 웨이퍼(41)를 압압할 때에, 베이스 기판용 웨이퍼(41)에 대하여 볼록부(52)의 형상을 전사하여 삽입 구멍(55, 56)으로 되는 오목부를 형성하는 부재이다. 볼록부(52)의 측면에는 탈형용의 테이퍼가 형성되어 있고, 이 대략 원추대 형상의 볼록부(52)의 형상이 삽입 구멍(55, 56)에 전사된다. 삽입 구멍(55, 56)은, 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 한쪽의 표면(41a)에 개구하는 쪽의 직경이 큰 대략 원추대 형상의 형상으로 된다. 이 때, 삽입 구멍(55, 56)은, 심재부(31)의 직경보다도 20∼30㎛ 정도 큰 내경으로 되도록 형성된다. 또한, 후의 제조 공정에서 베이스 기판용 웨이퍼(41)가 심재부(31)에 용착함으로써, 삽입 구멍(55, 56)은 심재부(31)로 막아진다.
삽입 구멍 형성 공정은, 우선, 도 6에 도시한 바와 같이, 삽입 구멍 형성용 형틀(50)을 볼록부(52)가 상측으로 되도록 설치하고, 그 상에 베이스 기판용 웨이퍼(41)를 설치한다. 또한, 베이스 기판용 웨이퍼(41) 상에 수형틀(53)을 설치한다. 그리고, 가열로 내에 배치하고, 약 900℃ 정도의 고온 상태에서 압력을 가하여, 도 7에 도시한 바와 같이 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 한쪽의 표면(41a)에 볼록부(52)의 형상을 전사하여 오목부, 즉 베이스 기판용 웨이퍼(41)를 관통하지 않는 삽입 구멍(55, 56)을 형성한다.
이 때, 수형틀(53) 및 관통 구멍 형성용 형틀(50)은, 카본 재료로 이루어지므로, 가열되어 연화된 베이스 기판용 웨이퍼(41)가 수형틀(53) 및 관통 구멍 형성용 형틀(50)에 접착되는 일이 없다. 그 때문에, 베이스 기판용 웨이퍼(41)로부터 수형틀(53) 및 삽입 구멍 형성용 형틀(50)을 간단히 떼어낼 수 있다. 또한, 수형틀(53) 및 관통 구멍 형성용 형틀(50)이 카본 재료로 이루어지므로, 고온 상태의 베이스 기판용 웨이퍼(41)로부터 생기는 가스를 흡착하여, 베이스 기판용 웨이퍼(41)에 포러스가 생기는 것을 방지하여, 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 기공률을 내릴 수 있다. 이에 의해, 캐비티(3a)의 기밀성을 확보할 수 있다.
다음으로, 베이스 기판용 웨이퍼(41)를 서서히 온도를 내리면서 냉각한다. 이 냉각 방법은, 용착 공정 후에 행하는 냉각 공정의 설명에서 상술한다.
(심재부 삽입 공정)
계속해서, 삽입 구멍(55, 56)에 심재부(31)를 삽입하는 공정을 행한다(S12). 도 9에 도시한 바와 같이, 베이스 기판용 웨이퍼(41)를 후술하는 용착형틀(61)의 가압형틀(63) 상에 설치하고, 삽입 구멍(55, 56) 내에 심재부(31)의 대략 원추대 형상의 선단 부분(81)을 상측으로부터 삽입하고, 가압형틀(63)과 후술하는 용착형틀(61)의 수형틀(62)로 베이스 기판용 웨이퍼(41) 및 심재부(31)의 말단 부분(82)을 유지하고, 도 10에 도시한 바와 같이, 상하 반전시킨다.
여기서 심재부(31)의 형상 조감도를 도 8에 도시한다. 심재부(31)는, 대략 원추대 형상의 선단 부분(81)과 그 대직경측에 접속된 대략 원주 형상의 말단 부분(82)으로 구성된 형상이다. 심재부(31)의 선단 부분(81)이 삽입 구멍(55, 56)에 삽입되는 한편, 심재부(31)의 말단 부분(82)은 삽입 구멍(55, 56)으로부터 돌출된다. 심재부(31)를 삽입 구멍(55, 56)에 삽입하는 공정은, 불입기를 사용하여 행한다. 이 때, 삽입 구멍(55, 56)은 대략 원추대 형상의 형상을 이루고 있어, 심재부(31)의 선단 부분(81)과 마찬가지의 형상이기 때문에, 심재부(31)를 삽입 구멍(55, 56)에 삽입하기 쉬워 작업성이 좋다.
(용착 공정)
계속해서, 베이스 기판용 웨이퍼(41)를 가열하여, 심재부(31)에 베이스 기판용 웨이퍼(41)를 용착시키는 공정을 행한다(S13). 용착 공정은, 도 10에 도시한 바와 같이, 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 하측에 설치되는 수형틀(62)과, 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 상측에 설치되는 가압형틀(63)과, 수형틀(62) 및 가압형틀(63)의 측방에 설치되는 측판(64)을 구비한 카본 재료로 이루어지는 용착형틀(61)에, 베이스 기판용 웨이퍼(41)를 1매씩 설치하고, 베이스 기판용 웨이퍼(41)를 압압하면서, 베이스 기판용 웨이퍼(41)를 가열하여 행한다.
수형틀(62)은, 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 하측 및 심재부(31)의 말단 부분(82)을 유지하는 형틀로, 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 평면 형상보다도 크고, 삽입 구멍(55, 56) 내에 심재부(31)의 선단 부분(81)이 삽입되어 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 표면(41a)으로부터 심재부(31)의 말단 부분(82)이 돌출되는 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 하측을 따른 형상을 하고 있다. 수형틀(62)은, 베이스 기판용 웨이퍼(41)를 유지할 때에 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 한쪽의 표면(41a)에 접하는 플랫한 부재인 수형틀 평판부(65)와, 심재부(31)의 말단 부분(82)에 접하여 대략 원주 형상의 말단 부분(82)에 상당하는 오목부의 수형틀 오목부(66)를 구비하고 있다.
수형틀 오목부(66)는, 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 삽입 구멍(55, 56) 내에 설치되는 심재부(31)의 위치에 맞추어 형성되어 있다. 수형틀 오목부(66)의 깊이는, 심재부(31)의 말단 부분(82)이 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 한쪽의 표면(41a)으로부터 돌출되는 높이와 일치한다. 한편, 수형틀 오목부(66)의 폭은 심재부(31)의 말단 부분(82)의 폭(직경)보다도 약 600마이크론 큰 폭이다. 이것은 수형틀(62)을 구성하는 카본 재료와 베이스 기판용 웨이퍼(41)를 구성하는 글래스 재료의 열팽창 계수가 상이하기 때문에, 용착 공정에서 심재부(31)의 위치와 수형틀 오목부(66)의 위치가 어긋나게 되는 것을 흡수하기 위해서이다. 이에 의해, 수형틀(62)은 심재부(31)가 튀어나오는 것을 방지하면서, 재료의 열팽창 차를 흡수한 유지를 할 수 있다.
가압형틀(63)은, 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 상측을 압압하는 형틀로, 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 상측을 압압할 때에 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 다른 쪽의 표면(41b)에 접하는 플랫한 부재인 가압형틀 평판부(67)를 구비하고 있다. 이에 의해, 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 다른 쪽의 표면(41b)은, 가압형틀 평판부(67)의 평탄한 면으로 압압된다. 또한, 가압형틀(63)은, 그 단부에 가압형틀(63)을 관통하는 슬릿(70)을 구비하고 있다. 슬릿(70)은, 베이스 기판용 웨이퍼(41)를 가열하여 압압하였을 때의 공기나 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 잉여의 글래스 재료의 퇴피 구멍으로 할 수 있다.
용착 공정은, 우선, 용착형틀(61)에 세트된 베이스 기판용 웨이퍼(41) 및 심재부(31)를 금속제의 메쉬 벨트 상에 올려 놓은 상태에서 가열로 내에 넣어 가열한다. 그리고, 가열로 내에 배치된 프레스기 등을 이용하여, 가압형틀(63)에 의해, 베이스 기판용 웨이퍼(41)를 예를 들면 30∼50g/㎠의 압력으로 가압한다. 가열 온도는, 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 글래스 재료의 연화점(예를 들면 545℃)보다도 높은 온도로 하고, 예를 들면 약 900℃로 한다.
가열 온도는, 서서히 상승시켜, 글래스 재료의 연화점보다 약 5℃ 정도 높은, 예를 들면 550℃의 시점에서 상승을 일단 정지하여 유지하고, 그 후, 약 900℃까지 재상승시킨다. 이와 같이 글래스 재료의 연화점보다도 약 5℃ 정도 높은 온도에서 온도 상승을 일단 정지하여 유지함으로써, 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 연화를 균일하게 할 수 있다.
그리고, 베이스 기판용 웨이퍼(41)를 고온 상태에서 가압함으로써, 베이스 기판용 웨이퍼(41)를 심재부(31)에 용착시켜, 심재부(31)가 삽입 구멍(55, 56)을 막는 상태로 된다. 또한, 용착형틀(61)에 다른 볼록부나 오목부를 형성해 둠으로써, 베이스 기판용 웨이퍼(41)를 심재부(31)에 용착시킴과 함께 베이스 기판용 웨이퍼(41)에 오목부나 볼록부를 형성하는 것도 가능하다.
(냉각 공정)
다음으로, 베이스 기판용 웨이퍼(41)를 냉각한다(S14). 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 냉각은, 용착 공정의 가열 시의 약 900℃부터 서서히 온도를 내린다. 이와 같이 하여, 도 11에 도시한 바와 같은, 심재부(31)의 선단 부분(82)이 삽입 구멍(55, 56)을 막은 상태의 베이스 기판용 웨이퍼(41)가 형성된다. 여기서, 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 다른 쪽의 표면(41b)은 플랫하게 되어 있다. 또한, 삽입 구멍 형성 공정에서, 가열한 베이스 기판용 웨이퍼(41)를 냉각하는 방법도, 전술한 냉각 방법으로 행한다.
(연마 공정)
계속해서, 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 표면(41a, 41b)을 양측으로부터 연마함으로써, 심재부(31)의 돌출부(말단 부분(82))를 연마하여 제거함과 함께, 심재부(31)를 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 표면(41a, 41b)에 노출시킨다(S15). 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 표면(41a, 41b)과 심재부(31)의 돌출부의 연마는 공지의 방법으로 행한다.
우선, 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 플랫한 다른 쪽의 표면(41b)을 기준면으로 하여, 심재부(31)의 돌출부(말단 부분(82))와 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 한쪽의 표면(41a)을 연마함으로써, 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 한쪽의 표면(41a)과 심재부(31)(관통 전극(8, 9))의 표면이 대략 동일한 높이의 상태로 된다.
다음으로, 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 다른 쪽의 표면(41b)을 연마하여, 심재부(31)를 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 다른 쪽의 표면(41b)에 노출시킴으로써, 도 12에 도시한 바와 같이, 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 표면(41a, 41b)과 심재부(31)(관통 전극(8, 9))의 표면이 대략 동일한 높이의 상태로 된다.
다음으로, 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 다른 쪽의 표면(41b)에 배선 전극을 형성하는 배선 전극 형성 공정을 행함(S16)과 함께, 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 한쪽의 표면(41a)에 도전성 재료를 패터닝하여, 외부 전극(21, 22)을 형성하는 외부 전극 형성 공정(S17)을 행한다. 이와 같이 하여, 베이스 기판용 웨이퍼(41)(=베이스 기판(2))의 제작 공정이 종료된다.
다음으로, 베이스 기판(2)의 제작과 동시 또는 전후의 타이밍에서, 후에 리드 기판(3)으로 되는 리드 기판용 웨이퍼를 제작한다. 리드 기판(3)을 제작하는 공정에서는, 우선, 후에 리드 기판(3)으로 되는 원판 형상의 리드 기판용 웨이퍼를 형성한다. 구체적으로는, 소다 석회 글래스를 소정의 두께까지 연마 가공하여 세정한 후에, 에칭 등에 의해 최표면의 가공 변질층을 제거한다(S20). 다음으로, 리드 기판용 웨이퍼에 에칭이나 프레스 가공 등에 의해 캐비티(3a)용의 오목부(3a)를 형성한다(S21). 계속해서 리드 기판용 웨이퍼의 양면을 연마하여 목적의 두께로 한다(S22). 다음으로 리드 기판용 웨이퍼에서의 베이스 기판용 웨이퍼와 접합하는 면에, 전체 면에 접합막(23)을 형성한다(S23).
그리고, 이와 같이 형성된 베이스 기판(2)과 리드 기판(3)으로 형성되는 캐비티(3a) 내에, 압전 진동편(4)을 배치하여 패드 전극(13, 14)에 실장하고(S30), 베이스 기판(2)과 리드 기판(3)을 양극 접합 혹은 용융 접합하여 웨이퍼체를 형성한다(S31). 그리고, 웨이퍼체를 소편화하는 절단을 행하고(S32), 내부의 전기 특성 검사를 행함으로써 압전 진동편(4)을 수용한 패키지(압전 진동자(1))가 형성된다(S33).
본 실시 형태에 따른 패키지의 제조 방법에서는, 후에 관통 전극(8, 9)으로 되는 심재부(31)를 베이스 기판용 웨이퍼(41)에 삽입하기 위한 삽입 구멍(55, 56)이, 베이스 기판용 웨이퍼(41)를 관통하지 않는 오목부로서 형성되어 있다. 그 때문에, 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 다른 쪽의 표면(41b)은, 글래스 재료의 솟아오름이 생기지 않아, 평탄하게 된다. 그리고, 삽입 구멍(55, 56)에 삽입된 심재부(31)에 베이스 기판용 웨이퍼(41)를 용착시킬 때에는, 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 평탄한 다른 쪽의 표면(41b)을 동일하게 평탄한 가압형틀(63)의 가압형틀 평판부(67)로 압압한다. 그 결과, 냉각 공정을 거친 후의 베이스 기판용 웨이퍼(41)는 그 다른 쪽의 표면(41b)이 평탄하게 된다. 이 다른 쪽의 표면(41b)을 연마 시의 기준면으로서 이용함으로써, 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 양면의 연마가 용이하게 되어, 단선 등의 원인으로 되는 크랙을 발생시키지 않고 평탄도가 높은 형상 정밀도가 우수한 관통 전극(8, 9)을 갖는 베이스 기판(2)을 용이하게 제조할 수 있다.
또한, 삽입 구멍(55, 56)은, 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 한쪽의 표면(41a)에 개구하는 측의 직경이 큰 대략 원추대 형상의 형상을 이루고, 심재부(31)도 삽입 구멍(55, 56)에 대응하는 대략 원추대 형상의 선단 부분(81)을 갖고 있다. 그와 같이 심재부(31)는, 삽입 구멍(55, 56)에 삽입되는 대략 원추대 형상의 선단 부분(81)의 대직경측에 접속된 대략 원주 형상의 말단 부분(82)을 갖고 있다.
그 때문에, 심재부(31)를 용이하게 베이스 기판용 웨이퍼(41)의 삽입 구멍(55, 56)에 삽입할 수 있는 것 외에, 용착 시에는 대략 원주 형상의 말단 부분(82)을 수형틀(62)의 수형틀 오목부(66)로 유지할 수 있어, 용착 시에서의 심재부의 어긋남이 생기기 어렵게 된다.
(발진기)
다음으로, 본 발명에 따른 발진기의 일 실시 형태에 대하여, 도 13을 참조하면서 설명한다. 본 실시 형태의 발진기(100)는, 도 13에 도시한 바와 같이, 압전 진동자(1)를, 집적 회로(101)에 전기적으로 접속된 발진자로서 구성한 것이다. 이 발진기(100)는, 컨덴서 등의 전자 부품(102)이 실장된 기판(103)을 구비하고 있다. 기판(103)에는, 발진기용의 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)에서, 압전 진동자(1)에 전압을 인가하면, 그 압전 진동자(1) 내의 압전 진동편(5)이 진동한다. 이 진동은, 압전 진동편(5)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 들면, RTC(리얼 타임 클럭) 모듈 등을 요구에 따라서 선택적으로 설정함으로써, 시계용 단기능 발진기 등 외에, 그 기기나 외부 기기의 동작일이나 시각을 제어하거나, 시각이나 캘린더 등을 제공하거나 하는 기능을 부가할 수 있다.
전술한 본 실시 형태의 발진기(100)에 의하면, 캐비티(4) 내의 기밀이 확실하고, 압전 진동편(5)과 외부 전극(6, 7)과의 도통성이 안정적으로 확보되어, 작동의 신뢰성이 향상된 고품질의 압전 진동자(1)를 구비하고 있기 때문에, 발진기(100) 자체도 마찬가지로 도통성이 안정적으로 확보되어, 작동의 신뢰성을 높여 고품질화를 도모할 수 있다. 또한 이 외에, 장기간에 걸쳐 안정된 고정밀도의 주파수 신호를 얻을 수 있다.
이상, 본 발명에 따른 패키지의 제조 방법의 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 상기의 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하다. 요컨대, 본 발명에서 소기의 기능이 얻어지면 되는 것이다.
1 : 압전 진동자
2 : 베이스 기판
3 : 리드 기판
3a : 캐비티
4 : 압전 진동편
5, 6 : 여진 전극
8, 9 : 관통 전극
13, 14 : 패드 전극
15 : 배선 전극
16, 17 : 마운트 전극
18, 19 : 접착제
21, 22 : 외부 전극
23 : 접합막
31 : 심재부
41 : 베이스 기판용 웨이퍼
50 : 삽입 구멍 형성용 형틀
51 : 평판부
52 : 볼록부
53 : 수형틀 평판부
55, 56 : 삽입 구멍
61 : 용착형틀
62 : 수형틀
63 : 가압형틀
64 : 측판
65 : 수형틀 평판부
66 : 수형틀 오목부
67 : 가압형틀 평판부
70 : 슬릿
81 : 선단 부분
82 : 말단 부분

Claims (5)

  1. 서로 접합되어 내측에 캐비티를 형성하는 복수의 기판과, 상기 캐비티의 내부와 상기 복수의 기판 중의 글래스 재료로 이루어지는 베이스 기판의 외부를 도통하는 관통 전극을 구비한 패키지의 제조 방법으로서,
    베이스 기판용 웨이퍼의 한쪽의 표면에 그 베이스 기판용 웨이퍼를 관통하지 않는 삽입 구멍을 형성하는 삽입 구멍 형성 공정과,
    상기 삽입 구멍에 금속 재료로 이루어지는 도전성의 심재부를 삽입하는 심재부 삽입 공정과,
    상기 베이스 기판용 웨이퍼의 한쪽의 표면측을 수형틀로 유지함과 함께 상기 베이스 기판용 웨이퍼의 다른 쪽의 표면을 평탄한 가압형틀로 압압하면서, 상기 베이스 기판용 웨이퍼를 상기 글래스 재료의 연화점보다 고온으로 가열하여 상기 베이스 기판용 웨이퍼를 상기 심재부에 용착시키는 용착 공정과,
    상기 베이스 기판용 웨이퍼를 냉각하는 냉각 공정과,
    상기 베이스 기판용 웨이퍼의 양면을 연마하는 연마 공정
    을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 패키지의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 삽입 구멍은, 상기 베이스 기판용 웨이퍼의 한쪽의 표면에 개구하는 측의 직경이 큰 대략 원추대 형상의 형상을 이루고, 상기 심재부도 상기 삽입 구멍에 대응하는 대략 원추대 형상의 형상을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 패키지의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 심재부는, 상기 삽입 구멍에 삽입되는 대략 원추대 형상의 선단 부분과 그 대직경측에 접속된 대략 원주 형상의 말단 부분으로 구성된 형상인 것을 특징으로 하는 패키지의 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 패키지의 제조 방법으로 제조된 패키지의 캐비티 내에, 상기 베이스 기판 상에 실장된 압전 진동편을 수용하고 있는 것을 특징으로 하는 압전 진동자.
  5. 제4항에 기재된 압전 진동자와,
    상기 압전 진동자가 발진자로서 전기적으로 접속되는 집적 회로
    를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 발진기.
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