JP5466102B2

JP5466102B2 - 貫通電極付きガラス基板の製造方法及び電子部品の製造方法

Info

Publication number: JP5466102B2
Application number: JP2010156170A
Authority: JP
Inventors: 昇川合
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2010-07-08
Filing date: 2010-07-08
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2030-07-08
Also published as: EP2405471A2; KR20120005398A; CN102377406A; TW201220993A; TWI513391B; KR101730661B1; US20120006467A1; US8596092B2; EP2405471A3; JP2012019106A

Description

本発明は、ガラス基板に複数の貫通電極を形成するガラス基板の製造方法及びこれを用いた電子部品の製造方法に関する。

近年、携帯電話や携帯情報端末機器の時刻源やタイミング源に水晶等を利用した圧電振動子が用いられている。圧電振動子には様々なものが知られているが、その一つとして表面実装型の圧電振動子が知られている。この圧電振動子として、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で上下から挟みこんで接合した３層構造タイプのものが知られている。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内に収納されている。

また、最近では、２層構造タイプの圧電振動子が開発されている。このタイプは、ベース基板とリッド基板を直接接合した２層構造タイプのパッケージからなり、ベース基板とリッド基板の間に構成されるキャビティ内に圧電振動片が収納されている。２層構造タイプの圧電素子は３層構造タイプに比べて薄型化を図ることができるなどの点において優れている。

特許文献１及び特許文献２には２層構造タイプの水晶振動子パッケージが記載されている。ベース基板やリッド基板のパッケージ材料としてガラスを使用している。ガラスを使用するので、セラミックスを使用した場合と比べて成形が容易であり、製造コストを下げることができる。また、ガラスは熱伝導率が小さいので断熱性に優れ、内部の圧電振動子を温度変化から保護することができる。

特許文献３には、上記と同様の２層構造タイプの水晶振動子パッケージを多数個同時に形成する方法が記載されている。この場合も、ベース基板にガラスを用い、このベース基板に金属材料を用いた貫通電極を形成する方法が記載されている。ガラスに貫通電極を形成する際に、まずガラス板に貫通孔を形成している。図１５は、ガラス板１３１に金属ピン１１５からなる貫通電極を形成する方法を表している（特許文献３の図３）。図１５（ａ）はガラス板１３１に貫通孔１１９を形成する方法を示す。ガラス板１３１をダイ１２６の底部に設置する。ダイ１２６にはヒータ１２５が設置され、ガラス板１３１を加熱することができる。ダイ１２６の上部にはパンチ１２９からなる穴開け機が設置されている。パンチ１２９のガラス板１３１側には孔開けピン１２８が設置され、また、パンチ１２９にもヒータ１２７が設置されている。そして、ガラス板１３１を所定の温度に加熱した後に、パンチ１２９を下げて貫通孔１１９を形成する。

図１５（ｂ）はガラス板１３１の貫通孔１１９に金属ピン１１５を打ち込む方法を示している。貫通孔１１９を形成したガラス板１３１を台１３５に設置し、ガラスフリット吹き付け機１３３により貫通孔１１９にガラスフリット１３２を吹き付け、金属ピン打ち込み機１３４により金属ピン１１５を貫通孔１１９に打ち込む。

図１６は、プレス成型工程を表している（特許文献３の図４）。図１６（ａ）に示されるように、金属ピン１１５を貫通孔１１９に打ち込んだガラス板１３１をプレス下型１３６とプレス上型１３７の間に設置する。プレス上型１３７には間仕切り凸条１３８、ピン頭収納凹部１３９や凹部形成用凸条１４１が形成されている。この型を電気炉に投入して、プレス上型１３７をプレス下型１３６に押圧しながら温度１０００℃以上に加熱する。その結果、図１６（ｂ）に示されるように、プレス上型１３７の表面の凹凸がガラス板１３１に転写され、分割用溝１４２や凹部１１６がガラス板１３１に形成される。同時にシール性が確保された金属ピン１１５からなる貫通電極がガラス板１３１に形成される。

特開２００２−１２４８４５号公報特開２００２−１２１０３７号公報特開２００３−２０９１９８号公報

しかしながら、ガラス板１３１に形成した貫通孔１１９に金属ピン１１９を挿入し、プレス上型１３７により押圧しながら加熱し、ガラスと金属ピンを溶着した後に冷却すると、ガラスの流動や冷却時の熱の不均一性により内部応力が発生し、ガラス板１３１が複雑に歪んだ。研削して反りを修正しようとしてもガラス板１３１が薄い場合はこの反りを除去することができない。また、研削量が多くなって多数個取りの目的が達成できない。また、凹部１１６を囲む側壁上面の平坦性が悪いと、この上面に接合する蓋の気密性が確保できなくなり、電子部品の信頼性が低下する、という課題があった。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、平坦性に優れた貫通電極付きのガラス基板を提供する目的でなされた。

本発明によるガラス基板の製造方法は、板状ガラスに複数の電極用貫通孔とダミー貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、電極部材を前記電極用貫通孔に挿入する電極挿入工程と、前記板状ガラスを前記板状ガラスの軟化点よりも高い温度に加熱して、前記板状ガラスと前記電極部材とを溶着させる溶着工程と、前記板状ガラスの両面を前記電極部材とともに研削し、前記複数の電極部材を前記板状ガラスの両面に露出させ、互いに電気的に分離する複数の貫通電極とする研削工程と、を備える。

また、前記貫通孔形成工程は、前記ダミー貫通孔が周囲を電極用貫通孔により囲まれることとした。

また、前記貫通孔形成工程は、前記ガラス基板が切断分離される最小領域を単位セルとして、前記単位セルに複数の前記電極用貫通孔を形成し、隣接する単位セルの境界に前記ダミー貫通孔を形成することとした。

また、前記貫通孔形成工程は、前記板状ガラスの表面の中心点を中心として、前記板状ガラスを面積が略等しいｎ（ｎは２以上であり８以下の正の整数）等分に分割したときに、前記ダミー貫通孔を前記分割した領域の略中央部に形成することとした。

また、前記貫通孔形成工程は、前記複数の電極用貫通孔を前記板状ガラスの中央領域に形成し、前記複数のダミー貫通孔を前記板状ガラスの前記中央領域よりも外周側の外周領域に形成することとした。

また、前記貫通孔形成工程は、前記ダミー貫通孔を前記板状ガラスの中央部に形成することとした。

また、前記貫通孔形成工程は、前記ガラス基板が切断分離される最小領域を単位セルとして、前記単位セルに複数の前記電極用貫通孔を形成するとともに、一部の前記単位セルをダミー単位セルとして前記ダミー貫通孔を形成することとした。

また、前記貫通孔形成工程は、前記ガラス基板が切断分離される最小領域を単位セルとして、前記単位セルに前記電極用貫通孔と前記ダミー貫通孔を形成することとした。

また、前記電極挿入工程は、基台にピンが立設する電極部材の前記ピンを前記電極用貫通孔に挿入することとした。

また、前記溶着工程において、前記複数のピンを挿入した前記板状ガラスを、受型と加圧型により挟持して加圧することとした。

また、前記貫通孔形成工程は、カーボン材料からなる受型と加圧型のいずれかの型に複数の凸部を設け、前記受型と前記加圧型の間に前記板状ガラスを挟持して加熱し、前記板状ガラスの一方の表面に複数の凹部を形成する凹部形成工程と、前記板状ガラスの一方の表面とは反対側の他方の表面を研削し、前記複数の凹部を前記一方の表面から他方の表面に貫通させる貫通工程と、を備えることとした。

また、前記溶着工程の後に前記板状ガラスと前記電極部材とを冷却する冷却工程を含み、前記冷却工程において、前記板状ガラスの歪点よりも５０℃高い温度までの冷却速度よりも、歪点よりも５０℃高い温度から歪点よりも５０℃低い温度までの冷却速度を遅くすることとした。

本発明による電子部品の製造方法は、上記いずれかに記載のガラス基板の製造方法に基づいてガラス基板を形成し、前記ガラス基板に電極を形成してベース基板とするベース基板形成工程と、前記ベース基板に電子部品を実装する実装工程と、前記電子部品を実装したベース基板にリッド基板を接合する接合工程を備える。

本発明の貫通電極付き板状ガラスの製造方法は、板状ガラスに複数の電極用貫通孔とダミー貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、電極部材を電極用貫通孔に挿入する電極挿入工程と、板状ガラスをその軟化点よりも高い温度に加熱して、板状ガラスと電極部材とを溶着させる溶着工程と、板状ガラスの両面を電極部材とともに研削し、複数の電極部材を板状ガラスの両面に露出させ、互いに電気的に分離する複数の貫通電極とする研削工程とを備えている。これにより、残留内部応力が緩和して、平坦性に優れ気密性の高い貫通電極付きのガラス基板を形成することができる。

本発明の実施形態に係るガラス基板の製造方法を表す工程図である。本発明の実施形態に係るガラス基板の製造方法を説明するための図であり、ガラス基板形成工程を表す。本発明の実施形態に係るガラス基板の製造方法を説明するための図である。本発明の実施形態に係るガラス基板の製造方法を説明するための図であり、電極用貫通孔とダミー貫通孔のレイアウトを表す。本発明の実施形態に係るガラス基板の製造方法を説明するための図であり、電極用貫通孔とダミー貫通孔のレイアウトを表す。本発明の実施形態に係るガラス基板の製造方法を説明するための図であり、電極用貫通孔とダミー貫通孔のレイアウトを表す。本発明の実施形態に係るガラス基板の製造方法を説明するための図であり、電極用貫通孔とダミー貫通孔のレイアウトを表す。本発明の実施形態に係るガラス基板の製造方法を説明するための図であり、電極用貫通孔とダミー貫通孔のレイアウトを表す。本発明の実施形態に係るガラス基板の製造方法を説明するための図であり、電極用貫通孔とダミー貫通孔のレイアウトを表す。本発明の実施形態に係るガラス基板の製造方法を説明するための図であり、電極用貫通孔とダミー貫通孔のレイアウトを表す。本発明の実施形態に係る電子部品の製造方法を表す工程図である。本発明の実施形態に係る電子部品の製造方法を表し、ガラス基板に圧電振動片を実装した状態を示す断面模式図である。本発明の実施形態に係る電子部品の製造方法を表し、圧電振動子の断面模式図である。本発明の実施形態に係る電子部品の製造方法により製造した圧電振動子を組み込んだ発振器の上面模式図である。従来公知のガラス板に貫通孔を形成し、ピンを打ち込む方法を表す。従来公知のプレス成型方法によりガラス板を成型する状態を表す。

図１は、本発明に係る貫通電極付きガラス基板の製造方法を表す工程図であり、本発明の基本的構成を表す。図２は、上記貫通電極付きガラス基板３の斜視図である。本発明に係る貫通電極付きガラス基板は多数の電子部品を同時にパッケージするためのものである。まず、貫通孔形成工程Ｓ１において、ガラス材料に複数の電極用貫通孔とダミー貫通孔を形成する。ダミー貫通孔は１個であっても多数個であってもよい。貫通孔形成工程Ｓ１は、サンドブラスト、ドリル研削、或いは型成形と研削により板状ガラスに貫通孔を形成することができる。型成形と研削による場合は、受型と加圧型のいずれかの型に複数の凸部を設け、受型と加圧型の間に板状ガラスを挟持して加熱し、板状ガラスの一方の表面に複数の凹部を形成する凹部形成工程と、凹部を形成した板状ガラスの一方の表面とは反対側の他方の表面を研削し、複数の凹部を一方の表面から他方の表面に貫通させる貫通工程とを通して貫通孔を形成することができる。

次に、電極挿入工程Ｓ２において、電極部材を電極用貫通孔に挿入する。次に、溶着工程Ｓ３において、板状ガラスをその軟化点よりも高い温度に加熱して、板状ガラスと電極部材とを溶着させる。次に、研削工程Ｓ４において、板状ガラスの両面を電極部材とともに研削し、複数の電極部材を板状ガラスの両面に露出させ、互いに電気的に分離する複数の貫通電極とする。図２はこのように製造したガラス基板３の斜視図であり、複数の貫通電極７とダミー貫通孔５が混在している。その結果、ガラス内部の残留応力が低減してガラス基板３の平坦性が向上する。なお、電極挿入工程Ｓ２において、台座にピンが立設する電極部材のピンを電極用貫通孔に挿入し、溶着工程Ｓ３において、当該ピンを挿入した板状ガラスを受型と加圧型に挟持し、加圧しながら加熱することができる。これにより、ガラスとピンを短時間で確実に溶着することができる。

以下、貫通孔形成工程Ｓ１において形成する電極用貫通孔とダミー貫通孔のレイアウト例を説明する。まず、ダミー貫通孔が周囲を電極用貫通孔に囲まれるように形成することができる。これにより、ダミー貫通孔が電極用貫通孔の周辺に生ずる内部応力を緩和し、ガラス基板の平坦性を向上させることができる。

また、ガラス基板が単体の電子部品として切断分離される最小領域を単位セルとして、この単位セルに複数の電極用貫通孔を形成し、隣接する単位セルの境界にダミー貫通孔を形成することができる。これにより、ダミー貫通孔が単位セル内に生じた内部応力を緩和し、ガラス基板の平坦性を向上させることができるとともに、ダミー貫通孔を切断領域に形成することで、多数個取りの際の取り個数が減少することを防ぐことができる。

また、ガラス基板の表面の中心点を中心として、このガラス基板を面積が略等しいｎ（２≦ｎ≦８）等分に分割したときに、ダミー貫通孔を分割した領域の略中央部に形成することができる。これにより、所定の面積内に生ずる内部応力はダミー貫通孔を設けたことにより緩和されるので、ガラス基板全体の平坦性を向上させることができる。

また、複数の電極用貫通孔をガラス基板の中央領域に形成し、複数のダミー貫通孔をガラス基板の中央領域よりも外周側の外周領域に形成することができる。周辺側の貫通孔が形成されない領域に集中する内部応力を低減し、ガラス基板全体の平坦性を向上させることができる。また、ガラス基板の中央部にダミー貫通孔を形成することができる。これにより、ガラス基板の中央部に集中する内部応力を低減し、ガラス基板全体の平坦性を向上させることができる。

また、ガラス基板が切断分離される最小領域を単位セルとして、この単位セルに複数の電極用貫通孔を形成し、そのうちの一部の単位セルをダミー貫通孔とすることができる。これにより、ガラス基板に反りが発生しないようにダミー貫通孔を最適に設置することができる。

また、この単位セルに、電極用貫通孔とダミー貫通孔とを混在させて形成することができる。そして、溶着工程において板状ガラスを流動させてこのダミー貫通孔を閉塞することができる。これにより、板状ガラスの各単位セルにおいて内部応力を緩和させ、ガラス基板全体の歪みを低減して平坦性を向上させることができる。

なお、板状ガラスとしてソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス等を使用することができる。電極部材としてＮｉ−Ｆｅ合金、例えば４２アロイやコバールを使用することができる。これらの合金を使用すれば熱膨張係数をガラスに近似させることができ、熱変化に対するガラスと貫通電極間の界面劣化を防止することができる。

また、溶着工程Ｓ３の後に板状ガラスを冷却する冷却工程において、ガラス基板の歪点よりも５０℃高い温度までの冷却速度よりも、歪点よりも５０℃高い温度から歪点よりも５０℃低い温度までの冷却速度を遅くすることができる。これにより、ガラス基板に残留する歪みが低減し、ワイヤーとガラス基板との間に生じる間隙やクラックの発生を防止し、気密性の高い貫通電極を形成することができる。以下、本発明について図面を用いて詳細に説明する。

（第一実施形態）
図３は、本発明の第一実施形態に係るガラス基板の製造方法を説明するための図である。以下、図面に沿って説明する。まず、貫通孔形成工程Ｓ１を説明する。貫通孔形成工程Ｓ１は、ガラス準備工程Ｓ１ａと、凹部形成工程Ｓ１ｂと、貫通工程Ｓ１ｃを備えている。ガラス準備工程Ｓ１ａにおいて、図３（ａ）に示すように板状ガラス１を用意する。板状ガラス１はソーダ石灰ガラスを使用した。次に、凹部形成工程Ｓ１ｂにおいて、図３（ｂ）に示すように、表面に凸部を形成した受型１２と表面が平坦な加圧型１３との間に板状ガラス１を挟み、加圧型１３により押圧しながら板状ガラス１を軟化点以上の温度に加熱する。受型１２及び加圧型１３はガラスに対する離型性に優れたカーボン材料を使用した。

図３（ｃ）は板状ガラス１を冷却し型から取り出した状態を表す。板状ガラス１の一方の表面には受型１２の凸部が転写された複数の凹部１１が形成されている。次に、貫通工程Ｓ１ｃにおいて図３（ｄ）に示すように、板状ガラス１の一方の表面とは反対側の他方の表面を研削して、複数の凹部１１を一方の表面から他方の表面に貫通させる。これにより、３つの電極用貫通孔４と、その間に１つのダミー貫通孔５を形成した。各貫通孔は、断面が台形の円錐台の形状にして離型性をよくした。なお、電極用貫通孔４とダミー貫通孔５のレイアウト等については、第二〜第八実施形態において詳細に説明する。

次に、電極挿入工程Ｓ２において、図３（ｅ）に示すように、基台６ａにピン６ｂを立設した電極部材６のピン６ｂを電極用貫通孔４に装着し、これを加圧型９と受型１０の間に装着する。電極部材６は、板状ガラス１の熱膨張係数と近似する材料が好ましく、本実施形態ではＦｅ−Ｎｉ合金の４２アロイを使用した。加圧型９には残留気泡を外部に抜くためのスリット１４を設けている。受型１０は基台６ａを受けるための凹部を有している。次に、溶着工程Ｓ３の加熱加圧工程Ｓ３ａにおいて、図３（ｆ）に示すように、加圧型９と受型１０とを上下に反転し、加圧型９を押圧（例えば３０ｇ〜５０ｇ／ｃｍ²）しながら板状ガラス１の軟化点以上の温度（例えば９００℃）に加熱する。するとガラス材料が軟化して流動し、ピン６ｂの側面と電極用貫通孔４の内壁面が溶着する。

次に、溶着工程Ｓ３の取出し工程Ｓ３ｂにおいて、板状ガラス１を冷却し、図３（ｇ）に示すように板状ガラス１を型から取り出す。ダミー貫通孔５はガラスの内部応力を緩和し、板状ガラス１の反りや歪みを低減することができる。なお、板状ガラス１の冷却は、板状ガラス１の歪点よりも５０℃高い温度までの冷却速度よりも、歪点よりも５０℃高い温度から歪点よりも５０℃低い温度までの冷却速度を遅くすることができる。これにより板状ガラス１の残留歪みを低減させ、ピン６ｂと板状ガラス１との界面に熱膨張差による間隙やクラックの発生を防止することができる。

次に、研削工程Ｓ４において、図３（ｈ）に示すように、板状ガラス１の両面を電極部材６とともに研削及び研磨して、電極部材６が両面に露出する貫通電極７付きガラス基板３を形成した。貫通電極７の間にダミー貫通孔５を形成したことにより、内部応力が緩和されて平坦性に優れ気密性の高い貫通電極付きのガラス基板を形成することができる。

（第二実施形態）
図４は、本発明の第二実施形態に係る貫通電極付きガラス基板の製造方法を表し、貫通孔形成工程Ｓ１において形成する電極用貫通孔４とダミー貫通孔５のレイアウトを示す。ガラス基板３の製造工程は第一実施形態と同じなので説明を省略する。

図４に示すように、板状ガラス１の表面には切断ライン８で仕切られる多数の単位セルＵが配列している。切断ライン８は、ガラス基板３のウエハーを多数の単位セルＵに切断分離するためのラインである。各単位セルＵには複数の電極用貫通孔４を形成した。更に、切断ライン８上であり隣接する単位セルＵとの角部にダミー貫通孔５を形成した。ダミー貫通孔５は電極用貫通孔４と同じ横断面で同じ面積の形状を有しているが、これに限定されない。ダミー貫通孔５は横断面が四角形であっても、長方形であっても、十字形であってもよい。また、ダミー貫通孔５はその横断面の面積を電極用貫通孔４の横断面の面積よりも大きくするか小さくするか必要に応じて決定すればよい。また、ダミー貫通孔５を単位セルＵの角部に設置することに代えて、隣接する単位セルＵとの間の長辺又は短辺の中央部に設置してもよい。これにより、ダミー貫通孔５が単位セルＵに生じた内部応力を低減し、ガラス基板３の平坦性を向上させることができる。

（第三実施形態）
図５は、本発明の第三実施形態に係る貫通電極付きガラス基板の製造方法を表し、貫通孔形成工程Ｓ１において形成する電極用貫通孔４とダミー貫通孔５の他のレイアウトを示す。第二実施形態と異なるのは、ダミー貫通孔５を単位セルＵの全ての角部に設置することに代えて、単位セルＵの一つ置きの角部に設置した点である。ガラス基板３の製造工程は第一実施形態と同じなので説明を省略する。図５に示すように、ダミー貫通孔５を単位セルＵの一つ置きの角部に設置したことにより、ガラスの流動量が減少し、単位セルＵの角部の板圧が薄くなることを防止することができる。なお、ダミー貫通孔５を、単位セルＵの一つ置きに代えて二つ置き或いはそれ以上の間隙を設けて設置してもよい。

（第四実施形態）
図６は、本発明の第四実施形態に係る貫通電極付きガラス基板の製造方法を表し、貫通孔形成工程Ｓ１において形成する電極用貫通孔４とダミー貫通孔５の他のレイアウトを示す。第二及び第三実施形態と異なるのは、ダミー貫通孔５を各単位セルＵの内部に設置した点である。ガラス基板３の製造工程は第一実施形態と同じなので説明を省略する。

図６に示すように、ダミー貫通孔５を単位セルＵ内に形成した２つの電極用貫通孔４の中間の位置に形成した。そして、ダミー貫通孔５の横断面の面積を電極用貫通孔４の横断面の面積よりも小さく形成した。これにより、個々の単位セルＵ内に生じた内部応力がダミー貫通孔５により低減し、ガラス基板３の平坦性が向上する。また、後の溶着工程Ｓ３においてガラスの流動にともなってダミー貫通孔５は閉塞される。そのため各単位セルＵを電子部品のパッケージに使用することに問題はない。

（第五実施形態）
図７は、本発明の第五実施形態に係る貫通電極付きガラス基板の製造方法を表し、貫通孔形成工程Ｓ１において形成する電極用貫通孔４とダミー貫通孔５の他のレイアウトを示す。第二〜第四実施形態と異なるのは、板状ガラス１を等分割した領域ごとにダミー貫通孔５を形成した点である。ガラス基板３の製造工程は第一実施形態と同じなので説明を省略する。

図７に示すように、板状ガラス１の中心点を中心に面積の等しい４分割に分割し、分割した各領域の略中央部にダミー貫通孔５を形成した。ダミー貫通孔５は横断面が円形形状を有している。これにより、板状ガラス１の所定面積内に生ずる内部応力をその略中央部に設置したダミー貫通孔５が緩和するので、ガラス基板３全体の平坦性が向上する。なお、本発明は４分割に限定されず、２〜８分割とすることができる。８分割以上では、板状ガラス１の中心部がダミー貫通孔５から遠くなり、残留応力が中心部に生じやすくなる。また、ダミー貫通孔５の形状は円形に限定されず、四角形でも他の多角形であってもよい。また、ダミー貫通孔５の横断面の面積は適宜決定する。

（第六実施形態）
図８は、本発明の第六実施形態に係る貫通電極付きガラス基板の製造方法を表し、貫通孔形成工程Ｓ１において形成する電極用貫通孔４とダミー貫通孔５の他のレイアウトを示す。第二〜第五実施形態と異なるのは、板状ガラス１の表面に形成した単位セルＵの一部をダミー単位セルＤＵとして使用する点である。ガラス基板３の製造工程は第一実施形態と同じなので説明を省略する。

図８に示すように、分離切断される最小領域の単位セルＵが配列する中にダミー貫通孔５を形成したダミー単位セルＤＵを設置した。横及び縦の切断ライン８に沿って３個の単位セルＵの内の１個をダミー単位セルＤＵとした。なお、ダミー単位セルＤＵを基板面に均一に分布させることに限定されず、必要に応じて基板中心部から基板周辺部にかけてダミー単位セルＤＵの分布密度を変化させることができる。電極挿入工程Ｓ２において、ガラス基板３の反りに応じて電極部材６の挿入個所を決定することができる。

（第七実施形態）
図９は、本発明の第七実施形態に係る貫通電極付きガラス基板の製造方法を表し、貫通孔形成工程Ｓ１において形成する電極用貫通孔４とダミー貫通孔５の他のレイアウトを示す。第二〜第六実施形態と異なるのは、ダミー貫通孔５を板状ガラス１の外周部に形成した点である。ガラス基板３の製造工程は第一実施形態と同じなので説明を省略する。

図９に示すように、複数の電極用貫通孔４を板状ガラス１の中央領域に形成し、複数のダミー貫通孔５を板状ガラス１の中央領域よりも外周側の外周領域に形成した。具体的には、円盤状の板状ガラス１の外周側で電極用貫通孔４が形成されていない領域に、円弧状に細長いダミー貫通孔５を８個形成した。これにより、貫通電極７が形成されない外周領域の残留応力が低減してガラス基板３の反りが減少する。なお、ダミー貫通孔５の数は８個に限定されない。またダミー貫通孔５の形状は円弧形状に限定されず、円形、楕円形、矩形形状等であってもよい。

（第八実施形態）
図１０は本発明の第八実施形態に係る貫通電極付きガラス基板の製造方法を表し、貫通孔形成工程Ｓ１において形成する電極用貫通孔４とダミー貫通孔５の他のレイアウトを示す。第二〜第七実施形態と異なるのは、ダミー貫通孔５を板状ガラス１の中心部に形成した点である。ガラス基板３の製造工程は第一実施形態と同じなので説明を省略する。図１０に示すように、板状ガラス１の中央部に円形のダミー貫通孔５を形成した。これにより、板状ガラス１の中央部の残留応力が緩和するので、ガラス基板３の反りを低減することができる。なお、ダミー貫通孔５の外形は円形であっても矩形形状であってもよい。ダミー貫通孔５の面積は適宜決定することができる。

以上、第二〜第八実施形態において、ガラス基板３は外形が１インチ〜４インチ、厚さが０．２〜０．６ｍｍであり、単位セルの大きさは１ｍｍ〜３ｍｍであり、貫通電極７の直径が０．０５〜１ｍｍである。また、有効単位セルＥＵに２個の貫通電極７を設置した例を説明したが、貫通電極７を更に多数個形成してもよいことは言うまでもない。

（第九実施形態）
図１１は、本発明の第九実施形態に係る電子部品の製造方法を表す工程図である。ガラス基板に実装する電子部品として圧電振動子を用いた例を示す。図１２は、貫通電極７が形成されたガラス基板３に圧電振動片１８を実装した状態を表す断面模式図であり、図１３は完成した圧電振動子２０の断面模式図である。本第九実施形態はベース基板形成工程Ｓ４０、リッド基板形成工程Ｓ２０、及び圧電振動片作成工程Ｓ３０を備えている。以下、順に説明する。

まず、研磨、洗浄、エッチング処理Ｓ０において、板状ガラス１を準備し、研磨、洗浄及びエッチング処理等を行う。また、貫通電極７を形成するための、例えば基台６ａにピン６ｂを立設した電極部材６を準備する。貫通孔形成工程Ｓ１において、板状ガラス１に複数の電極用貫通孔４とダミー貫通孔５を形成する。板状ガラス１に単位セルＵを多数形成する多数個取りの場合は、板状ガラス１をその軟化点以上の温度に加熱し、多数の凸部を形成した型に押圧して板状ガラス１の表面に多数の凹部を同時に形成し、次に板状ガラス１を研削して多数の電極用貫通孔４とダミー貫通孔５を形成するのが好適である。

次に、電極挿入工程Ｓ２において電極部材６を電極用貫通孔４に挿入する。次に、溶着工程Ｓ３において、板状ガラス１をその軟化点よりも高い温度に加熱して、板状ガラス１と電極部材６とを溶着させる。受型１０と加圧型９との間に電極部材６を装着した板状ガラス１を挟持して、加圧型９を押圧しながら溶着させる。これにより、ガラスの流動を促進して溶着時間を短縮することができる。次に、冷却して型から板状ガラス１を取出す。次に、研削工程Ｓ４において、板状ガラス１を両面研削して複数の電極部材６をその表面に露出させる。このように、互いに電気的に分離する複数の貫通電極７を形成した平坦性の良好なガラス基板３を得る。以上が、ガラス基板形成工程Ｓ４１である。

次に、接合膜形成工程Ｓ４２において、ガラス基板３の各単位セルＵの外周領域に陽極接合を行うための接合膜を堆積する。接合膜としてアルミニュウム膜を堆積した。次に、引回し電極形成工程Ｓ４３において、一方の貫通電極７の上面からガラス基板３の外周部に沿って引回し電極１６を形成してベース基板２３とする。引回し電極１６、１６’は、スパッタリング法によりＡｕ／Ｃｒ膜を堆積し、フォトリソグラフィ及びエッチング処理によりパターニングして形成した。引回し電極１６、１６’は、スパッタリング法に代えて、印刷法等により形成することができる。以上がベース基板形成工程Ｓ４０である。

次に、リッド基板形成工程Ｓ２０を説明する。リッド基板１９はベース基板２３と接合したときの熱膨張差を縮小させるためにベース基板２３と同じ材料を使用することが好ましい。ベース基板２３としてソーダ石灰ガラスを使用したときは、リッド基板１９も同じソーダ石灰ガラスを使用する。まず、研磨、洗浄、エッチング工程Ｓ２１において、ガラス基板を研磨し、ガラス基板をエッチング処理して最表面の加工変質層を除去し、洗浄する。

次に、凹部形成工程Ｓ２２において、型成形により凹部２２を形成する。凹部２２は凸部を有する受型と凹部を有する加圧型の間にガラス基板を挟持し、ガラスの軟化点以上に加熱し押圧して成型する。成形用型は、カーボン材料から形成するのが好ましい。ガラスに対する離型性、気泡の吸収性が優れているからである。次に、研磨工程Ｓ２３において、ベース基板２３に接合する接合面を平坦面に研磨する。これにより、ベース基板２３と接合したときの密閉性を向上させることができる。

次に、圧電振動片作成工程Ｓ３０において、水晶板からなる圧電振動片１８を準備する。圧電振動片１８の両表面には互いに電気的に分離した図示しない励振電極を形成し、圧電振動片１８の一端の表面に形成した端子電極に電気的に接続しておく。次に、実装工程Ｓ１１において、ベース基板２３の貫通電極７と引回し電極１６’の端部に又は圧電振動片１８の端子電極に導電性接着材１７、例えば金バンプを形成する。この導電性接着材１７により圧電振動片１８を片持ち梁状に実装する。これにより、圧電振動片１８の両面に形成した励振電極は互いに電気的に分離して２つの貫通電極７に導通する。

次に、周波数調整工程Ｓ１２において、圧電振動片１８の振動周波数を所定の周波数に調整する。次に、重ね合せ工程Ｓ１３において、ベース基板２３の上にリッド基板１９を設置し接合材２１を介して重ね合わせる。次に、接合工程Ｓ１４において、重ね合わせたベース基板２３とリッド基板１９を加熱し、ベース基板２３とリッド基板１９間に高電圧を印加して陽極接合する。次に、外部電極形成工程Ｓ１５において、ベース基板２３の外面に貫通電極７のそれぞれに電気的に接続する外部電極１５を形成する。次に、切断工程Ｓ１６において、切断ライン８に沿って分離切断して、個々の圧電振動子２０を得る。

このように、板状ガラス１に電極用貫通孔４に加えてダミー貫通孔５を形成し、残留内部応力を低減したので、平坦であり、かつ気密性の優れた貫通電極７付きガラス基板３を作成することができる。これにより信頼性の高い圧電振動子２０を提供することができる。なお、上記実施形態において、外部電極形成工程Ｓ１５において形成する外部電極１５をガラス基板形成工程Ｓ４０において先に形成しておいてもよい。また、周波数調整工程Ｓ１２は切断工程Ｓ１６の後に行ってもよい。

図１４は、上記第九実施形態において説明した製造方法により製造した圧電振動子２０を組み込んだ発振器４０の上面模式図である。図１４に示すように、発振器４０は、基板４３、この基板上に設置した圧電振動子２０、集積回路４１及び電子部品４２を備えている。圧電振動子２０は、外部電極６、７に与えられる駆動信号に基づいて一定周波数の信号を生成し、集積回路４１及び電子部品４２は、圧電振動子２０から供給される一定周波数の信号を処理して、クロック信号等の基準信号を生成する。本発明による圧電振動子２０は、高信頼性でかつ小型に形成することができるので、発振器４０の全体をコンパクトに構成することができる。

１板状ガラス
３ガラス基板
４電極用貫通孔
５ダミー貫通孔
６電極部材
７貫通電極
８切断ライン
９、１３加圧型
１０、１２受型
１１凹部

Claims

板状ガラスに複数の電極用貫通孔とダミー貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
電極部材を前記電極用貫通孔に挿入する電極挿入工程と、
前記板状ガラスを前記板状ガラスの軟化点よりも高い温度に加熱して、前記板状ガラスと前記電極部材とを溶着させる溶着工程と、
前記板状ガラスの両面を前記電極部材とともに研削し、前記複数の電極部材を前記板状ガラスの両面に露出させ、互いに電気的に分離する複数の貫通電極とする研削工程と、を備える貫通電極付きガラス基板の製造方法。
前記貫通孔形成工程は、
前記ダミー貫通孔が周囲を電極用貫通孔により囲まれている請求項１に記載の貫通電極付きガラス基板の製造方法。
前記貫通孔形成工程は、
前記ガラス基板が切断分離される最小領域を単位セルとして、前記単位セルに複数の前記電極用貫通孔を形成し、隣接する単位セルの境界に前記ダミー貫通孔を形成した請求項１又は２に記載の貫通電極付きガラス基板の製造方法。
前記貫通孔形成工程は、
前記板状ガラスの表面の中心点を中心として、前記板状ガラスを面積が略等しいｎ（ｎは２以上であり８以下の正の整数）等分に分割したときに、前記ダミー貫通孔を前記分割した領域の略中央部に形成する請求項１に記載の貫通電極付きガラス基板の製造方法。
前記貫通孔形成工程は、
前記複数の電極用貫通孔を前記板状ガラスの中央領域に形成し、前記複数のダミー貫通孔を前記板状ガラスの前記中央領域よりも外周側の外周領域に形成する請求項１に記載の貫通電極付きガラス基板の製造方法。
前記貫通孔形成工程は、
前記ダミー貫通孔を前記板状ガラスの中央部に形成した請求項１に記載の貫通電極付きガラス基板の製造方法。
前記貫通孔形成工程は、
前記ガラス基板が切断分離される最小領域を単位セルとして、前記単位セルに複数の前記電極用貫通孔を形成するとともに、一部の前記単位セルをダミー単位セルとして前記ダミー貫通孔を形成する請求項１に記載の貫通電極付きガラス基板の製造方法。
前記貫通孔形成工程は、
前記ガラス基板が切断分離される最小領域を単位セルとして、前記単位セルに前記電極用貫通孔と前記ダミー貫通孔を形成した請求項１に記載の貫通電極付きガラス基板の製造方法。
前記電極挿入工程は、基台にピンが立設する電極部材の前記ピンを前記電極用貫通孔に挿入する請求項１〜８のいずれか一項に記載の貫通電極付きガラス基板の製造方法。
前記溶着工程において、前記複数のピンを挿入した前記板状ガラスを、受型と加圧型により挟持して加圧する請求項９に記載の貫通電極付きガラス基板の製造方法。
前記貫通孔形成工程は、
カーボン材料からなる受型と加圧型のいずれかの型に複数の凸部を設け、前記受型と前記加圧型の間に前記板状ガラスを挟持して加熱し、前記板状ガラスの一方の表面に複数の凹部を形成する凹部形成工程と、
前記板状ガラスの一方の表面とは反対側の他方の表面を研削し、前記複数の凹部を前記一方の表面から他方の表面に貫通させる貫通工程と、を備える請求項１〜１０のいずれか一項に記載の貫通電極付きガラス基板の製造方法。
前記溶着工程の後に前記板状ガラスと前記電極部材とを冷却する冷却工程を含み、
前記冷却工程において、前記板状ガラスの歪点よりも５０℃高い温度までの冷却速度よりも、歪点よりも５０℃高い温度から歪点よりも５０℃低い温度までの冷却速度を遅くする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の貫通電極付きガラス基板の製造方法。
前記請求項１〜１２のいずれか一項に記載のガラス基板の製造方法に基づいてガラス基板を形成し、前記ガラス基板に電極を形成してベース基板とするベース基板形成工程と、
前記ベース基板に電子部品を実装する実装工程と、
前記電子部品を実装したベース基板にリッド基板を接合する接合工程を備える電子部品の製造方法。