(57)【要約】【課題】容器に形成された透孔２０を介して真空引きし、当該透孔２０を封止体４０で封止するにあたり、封止作業が容易かつ速やかに行うことができる電子部品の製造方法を提供すること。【解決手段】ケース体１１と蓋体１２とで区画される水晶振動子１０の収納空間１６と外部雰囲気とを連通する透孔２０を前記ケース体１１に設ける。貫通孔４１が形成された封止体４０を前記透孔２０へ配置させ、透孔２０を塞ぐ。次に、貫通孔４１を介して真空引きを行い、収納空間１６を減圧する。その後、封止体４０を溶解させて透孔２０を塞ぐ。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空引きされた気密な容器内に電子部品本体が設けられた電子部品を製造する方法において、
電子部品本体が収納された容器に形成された透孔に、真空引き用の貫通孔が形成された封止体を位置させる工程と、
次いで前記容器の置かれている雰囲気を真空雰囲気にして前記容器内を真空排気する工程と、
その後、封止体を溶解させて前記透孔を封止する工程と、を含むことを特徴とする電子部品の製造方法。
【請求項２】
前記封止体には貫通孔が複数形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の製造方法。
【請求項３】
複数の貫通孔は互いに直交していることを特徴とする請求項２に記載の電子部品の製造方法。
【請求項４】
真空引きされた気密な容器内に電子部品本体が設けられた電子部品を製造する方法において、
電子部品本体が収納された容器に形成された角形状の透孔に、球状の封止体を位置させる工程と、
次いで前記容器の置かれている雰囲気を真空雰囲気にして前記容器内を真空排気する工程と、
その後、封止体を溶解させて前記透孔を封止する工程と、を含むことを特徴とする電子部品の製造方法。
【請求項５】
前記透孔は、外側よりも奥側の孔が小さくなっていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の電子部品の製造方法。
【請求項６】
前記封止体を前記透孔に位置させたときに、両者の間に３０μｍ以上の隙間が形成されるように両者の形状が設定されていることを特徴とする請求項４に記載の電子部品の製造方法。
【請求項７】
真空引きされた気密な容器内に電子部品本体が設けられた電子部品を製造する方法において、
電子部品本体が収納され、外面から奥側に向かう程孔が小さくなっている透孔が形成された容器の当該透孔に、封止体を位置させる工程と、
次いで前記容器の置かれている雰囲気を真空雰囲気にして前記容器内を真空排気する工程と、
その後、封止体を溶解させて前記透孔を封止する工程と、を含み、
前記封止体の横断面及び透孔の横断面の一方が円形で他方が角形であることを特徴とする電子部品の製造方法。
【請求項８】
前記容器の透孔には前記封止体となじみのよい封止補助層が形成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載の電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品の製造方法に係り、特に電子部品を気密に封止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品本体である圧電振動子は、真空雰囲気で発振させることによって振動特性が安定するものであり、例えば空気等の振動を阻害する雰囲気では、圧電振動子の振動はその雰囲気に影響されて、その振動特性が変化してしまうおそれがある。ところで、圧電振動子をパッケージする手法には、セラミック等のケース体に圧電振動子を載置して、蓋をして封止するセラミックパッケージ法や３枚のシリコン基板すなわち蓋用のシリコン基板、素子用のシリコン基板、ベース用のシリコン基板を貼り合わせて、圧電振動子を収納して、その後ダイシングすることによって個々の圧電振動子に切り分けるＣＳＰ法（チップスケールパッケージ法）がある。
【０００３】
前記セラミックパッケージ法では、圧電振動子が収納される収納空間の空気を抜きながらケース体に蓋をするため、前記収納空間を高い真空状態（低い気圧状態）にすることは難しく、また前記ＣＳＰ法ではシリコン基板の貼り合わせに際して、位置ずれ等の誤差を修正することが真空雰囲気では困難であることから大気中にて貼り合わせが行われるため、この手法では圧電振動子の収納空間は真空な状態とはならない。
【０００４】
そこで、特許文献１及び特許文献２ではベースに透孔を設けて、圧電振動子の収納空間を真空状態として、この真空状態で前記透孔に封止体を配置すると共に加熱溶解することによって気密封止を行う圧電振動子が記載されている。真空状態で透孔に封止体を配置する理由は、真空引き前に透孔に封止体を配置すると、透孔が塞がってしまうかあるいは透孔と封止体の狭い隙間より吸引を行わなければならないため、真空引きができないかあるいは長い時間を要するからである。しかし、真空状態で封止体を透孔に配置させることは容易なことではなく、手間と時間のかかる作業となり、圧電振動子の生産効率に悪影響を及ぼすことは明らかである。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２２９３４０
【特許文献２】特開２００３−１５８４３９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、電子部品本体を収納した容器に形成された透孔を介して真空引きし、透孔を封止体で封止するにあたり、封止作業が容易かつ速やかに行うことができる電子部品の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電子部品の製造方法は、
真空引きされた気密な容器内に電子部品本体が設けられた電子部品を製造する方法において、
電子部品本体が収納された容器に形成された透孔に、真空引き用の貫通孔が形成された封止体を位置させる工程と、
次いで前記容器の置かれている雰囲気を真空雰囲気にして前記容器内を真空排気する工程と、
その後、封止体を溶解させて前記透孔を封止する工程と、を含むことを特徴とする。
また、前記封止体には貫通孔が複数形成されていても良いし、これら複数の貫通孔は互いに直交していても良い。
【０００８】
また、本発明の電子部品の製造方法は、
真空引きされた気密な容器内に電子部品本体が設けられた電子部品を製造する方法において、
電子部品本体が収納された容器に形成された角形状の透孔に、球状の封止体を位置させる工程と、
次いで前記容器の置かれている雰囲気を真空雰囲気にして前記容器内を真空排気する工程と、
その後、封止体を溶解させて前記透孔を封止する工程と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
また前記透孔は、外側よりも奥側の孔が小さくなっていても良く、また、前記封止体を前記透孔に位置させたときに、両者の間に３０μｍ以上の隙間が形成されるように両者の形状が設定されていることとしても良い。
【００１０】
また、本発明の電子部品の製造方法は、
真空引きされた気密な容器内に電子部品本体が設けられた電子部品を製造する方法において、
電子部品本体が収納され、外面から奥側に向かう程孔が小さくなっている透孔が形成された容器の当該透孔に、封止体を位置させる工程と、
次いで前記容器の置かれている雰囲気を真空雰囲気にして前記容器内を真空排気する工程と、
その後、封止体を溶解させて前記透孔を封止する工程と、を含み、
前記封止体の横断面及び透孔の横断面の一方が円形で他方が角形であることを特徴とする。
また、前記容器の透孔には前記封止体となじみのよい封止補助層が形成されていても良い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、電子部品本体を収納した容器に形成された透孔を介して真空引きし、透孔を封止体で封止するにあたり、封止体に貫通孔を開けているため、封止体を透孔に位置させたまま当該貫通孔を介して容器内を速やかに真空引きできる。他の発明は、容器の透孔を角形状とし、封止体を球状としているため、封止体を透孔に位置させたまま両者の隙間を介して容器内を速やかに真空引きできる。更に他の発明は、奥側に向かう程孔が小さくなるように透孔を形成すると共に封止体の横断面及び透孔の横断面の一方を円形とし他方を角形としているため、封止体が透孔を通り抜けることなく透孔内に位置し、この状態で両者の間に隙間が形成されるので、この隙間を介して容器内を速やかに真空引きできる。従っていずれの発明においても、封止体のハンドリングを真空引きの前に例えば真空容器の外で行うことができるので、封止体のハンドリングが容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係る電子部品の製造方法の一実施形態を説明する。先ず電子部品の製造段階の途中である構造体について説明する。図１（ａ）中の１０は、電子部品本体である圧電振動子例えば水晶振動子であり、１１及び１２は夫々水晶振動子１０を収納する容器を成すケース体と蓋体である。前記ケース体１１は例えばセラミック材料から構成されており、その内部に前記水晶振動子１０を載置することが可能である。前記ケース体の底面１３には一対の内部電極１４ａ、１４ｂが形成されており、これら内部電極１４ａ、１４ｂは図示しないケース体１１内部の配線を介してケース体１１の下部に設けられた外部電極１５に接続されている。
【００１３】
また、ケース体１１の底面１３における４隅の一角には図１及び図２に示すようにエッチングによって透孔２０が形成されている。この透孔２０はケース体１１の底面１３の中央部に設けても良く、また１箇所だけでなく複数箇所に設けても良い。前記透孔２０の縦断面形状は図１（ａ）に示すように、ケース体１１の外面側から内面側へ向かって孔径が狭くなるように形成されている。そして、透孔２０の横断面形状は水晶の特性上角形例えば図１（ｂ）では６角形であるが、プレス加工等による物理的な力によって円形な形状とすることも可能である。また、透孔２０の表面には金属層２１が形成されており、この金属層２１としては例えば金スズ合金（ＡｕＳｎ）、金ゲルマニウム合金（ＡｕＧｅ）、金シリコン合金（ＡｕＳｉ）等が用いられる。この金属層２１は封止補助層をなすものであり、後述する封止体が溶解したときに当該封止体となじみやすい材料が用いられる。なお、金属層２１と封止体にはケース体１１よりも融点の低い金属が用いられる。前記透孔２０は、これに封止体を配置して、これら透孔２０及び封止体を介して水晶振動子１０の収納空間を真空雰囲気にする役割を有している。
【００１４】
前記容器の一部を成す蓋体１２は、ケース体１１の側壁上面部と例えば溶接材からなるシール材を介してシーム溶接することでケース体１１に固着されている。そして、蓋体１２の底面とケース体１１の内側面及び底面とで区画される空間が水晶振動子１０の収納空間１６として形成される。
【００１５】
前記水晶振動子１０は水晶片３０の両面に励振電極３１ａ、３１ｂが形成されており、図１（ｂ）に示すようにこれら励振電極３１ａ、３１ｂは水晶片３０の側面を介して表面と裏面に跨って形成された引き出し電極３２ａ、３２ｂに接続されている。また、これら引き出し電極３２ａ、３２ｂは導電性接着材３３を介して前記内部電極１４ａ、１４ｂに電気的に接続されていることから、水晶振動子１０は底面１３に固着された状態で保持されて、前記収納空間１６に収納されていることになる。なお、本実施形態で用いられる水晶振動子１０には、一対の振動腕を備えた音叉型水晶振動子を使用しても良い。
【００１６】
次に、図３を用いて封止体４０を説明する。この封止体４０は加熱溶解されることによって前記金属層２１と一体となって透孔２０を塞いで収納空間１６を封止する役割を持つものである。図３（ａ）に示すように封止体４０は例えば真球であり、その大きさは前記透孔２０に球体の半分程度が入り込むサイズに設定されている。また、当該真球の封止体４０には収納空間１６を真空引きするときに空気の抜き穴となる真空引き用の貫通孔４１が径方向に開いている。ここで透孔２０が外面から奥側に向かう程窄んでいるので貫通孔４１が１個あれば封止体４０の向きにかかわらず収納空間１６と外部雰囲気とを確実に連通することができるが、貫通孔４１を複数設ければ真空引きの開口部分の面積を大きくできるので好ましい。
【００１７】
そして、複数の貫通孔４１を図３（ｂ）に示すように互いに直交するようにかつ各々封止体４０の中心部を通るようにすれば、例えば透孔２０の形状が予定としている形状から外れて封止体４０の貫通孔４１が透孔２０のかなり近くなり、そのために開口面積が小さくなったとしても他の貫通孔４１により開口面積を稼げることから好ましいといえる。前記封止体４０としては例えば金スズ合金（ＡｕＳｎ）、金ゲルマニウム合金（ＡｕＧｅ）、金シリコン合金（ＡｕＳｉ）等が用いられる。これらの質量比はＡｕＳｎについては、Ｓｎの重量が例えば全体の２０±０．５％の範囲であり、ＡｕＧｅについては、Ｇｅの重量が例えば全体の１２．５±０．５％の範囲であり、ＡｕＳｉについては、Ｓｉの重量が例えば全体の３．１５±０．５％の範囲である。
【００１８】
次に、図４を用いて真空加熱装置５０を説明する。この真空加熱装置５０は、収納空間１６を真空雰囲気とし、封止体４０を加熱溶解することによって水晶振動子１０を容器に封止するためのものである。図４中５１は基台であり、この基台５１の下方には昇降機構５２が設けられており、これによって基台５１は昇降することが可能である。また、基台５１上には断熱材５３を介して載置ステージ５４が設けられており、その上にはケース体１１を複数個配列して載せることが可能である。そして、当該載置ステージ５４を囲んでガラス製のチャンバー５５が設けられており、このチャンバー５５の内壁と基台５１とで区画される内部空間５６は気密に密閉される。前記チャンバー５１の側壁には排気管５７が接続されており、この排気管５７は前記内部空間５６の空気を吸引することができる。また、前記チャンバー５５の上方にはヒータ５８が設けられており、前記内部空間５６を加熱することができる。さらに、このヒータ５８の熱が外部へ逃げないように断熱ケース５９がチャンバー５５とヒータ５８を取り囲んで設けられている。
【００１９】
次に、電子部品の製造方法を説明する。図５に示すように、先ずケース体１１を用意して、このケース体１１の底面１３に透孔２０をエッチングにより形成する。次に、この透孔２０に金属層２１を形成する。当該金属層２１の形成方法は、例えばスパッタ装置を用いて金属膜を形成して、次にフォトリソグラフィーでパターニングし、不要な部分をウエットエッチングで除去する。続いて、図６（ａ）、（ｂ）に示すように電極１４ａ、１４ｂに導電性接着材３３を塗布して、これに水晶振動子１０の引き出し電極３２ａ、３２ｂを配置して、導電性接着材３３を硬化させることによって水晶振動子１０をケース体１１に固着させる。次に、図７に示すようにケース体１１の側壁上面に例えばロウ材を塗布して、このロウ材を溶解して固着させることによって、蓋体１２をケース体１１に結合させる。これによって、水晶振動子１０は収納空間１６に収納されることになる。
【００２０】
続いて、ケース体１１を透孔２０の形成された側が上を向くように反転させ、封止体４０を透孔２０を覆うように位置させる。即ち、封止体４０を透孔２０内に落とし込む。封止体４０をハンドリングする工程は、真空吸着もしくは、振込みボール搭載機を用いて行われる。従来真空中でハンドリングが行われていたため、真空状態を形成するのに時間がかかり、また問題が生じた場合には大気状態に戻す必要があるため手間がかかっていた。しかし、封止体４０のハンドリングを大気中で行うために、その作業が容易であると共に封止体４０と透孔２０との位置がずれた場合に容易に修正を行うことができる。次に、例えば図示しない搬送手段によってケース体１１を真空加熱装置５０の載置ステージ５４に載置させて、昇降機構５２が基台５１を上昇させることによって、当該基台５１とチャンバー５５とが接続されて、前記内部空間５６が気密に密閉される。その後、排気管５７を介して、当該内部空間５６の雰囲気を真空状態としてゆく、これに伴って図８（ａ）に示すように水晶振動子１０の収納空間１６の空気が封止体４０の貫通孔４１及び封止体４０と透孔２０との隙間４２より外部へ吸い出されていき、当該収納空間１６の雰囲気は減圧される（真空となる）。
【００２１】
次に、収納空間１６の雰囲気を真空に保った状態で、前記ヒータ５８によってケース体１１を封止体４０の融点かあるいはそれより少し高めの温度に加熱すると図８（ｂ）に示すように封止体４０及び金属層２１が溶解し、溶解した金属により透孔２０が塞がれる。その後、ヒータ５８の加熱を停止して、内部空間５６を冷却することによって図８（ｃ）に示すよう水晶振動子１０の配置雰囲気が真空にされた気密な電子部品が得られる。
【００２２】
上述の実施形態によれば、水晶振動子１０を収容したケース体１１に形成された透孔２０を介して真空引きし、透孔２０を封止体４０で封止するにあたり、封止体４０に貫通孔４１が開いているため、封止体４０を透孔２０に位置させたまま当該貫通孔４１を介して収納空間１６を速やかに真空引きできる。従って、封止体４０のハンドリングを真空引きの前に例えば真空容器の外で行うことができるので、封止体４０のハンドリングが容易になる。
【００２３】
また、他の実施の形態としては以下に述べる構成としても良い。なお、上述の実施形態と相違する点を中心に説明する。この実施の形態に係る水晶振動子１０は図９に示すように素子用のウエハ６１と、蓋体を成す蓋用のウエハ６２と、ベース体用のウエハ６３の３枚を用いて作製される。前記素子用のウエハ６１及びベース体用のウエハ６３には、夫々点線によって水晶振動子１０の形成領域６４とベース体の形成領域６５が示されている。図１０（ａ）に示すように、素子用のウエハ６１には、励振電極３１ａ、３１ｂ及び引き出し電極３２ａ、３２ｂが形成されて、水晶振動子１０を取り囲む枠部６６が形成される。この枠部６６は蓋体１２とベース体６７に接合するための部位となるものである。前記ベース体用のウエハ６３には、エッチング等によって凹部６８が形成されると共に電極１４ａ、１４ｂが形成される。
【００２４】
次に、ベース体用のウエハ６３の表面に半田を蒸着させて、ベース体用のウエハ６３の表面に素子用のウエハ６１を貼り合わせ、前記半田を加熱溶解させることによって、ベース用のウエハ６３に素子用のウエハ６１を結合させる。すなわち、水晶振動子１０の枠部６６とベース体６７の凹部６８の側壁上面部が接合されることになる。続いて、素子用のウエハ６１の表面に半田を蒸着させて、素子用のウエハ６１の表面に蓋用のウエハ６２を貼り合わせて、半田を加熱溶解させることによって、素子用のウエハ６１に蓋用のウエハ６２を貼り合わせる。その後に、ダイシングソーを用いて水晶振動子１０を１個ずつ切り分けることによって、水晶振動子１０がパッケージされる。
【００２５】
上記の工程は、真空中で行うとウエハ間の位置合わせが困難になるという理由から大気中で行われるため、水晶振動子１０の収納空間１６は真空雰囲気とはならない。そこで、図１０（ｂ）に示すように、ベース体６７の底部に透孔２０及び金属層２１を形成して、当該透孔２０へ封止体４０を配置して封止を行うことによって、先の実施形態と同様に水晶振動子１０を真空雰囲気に置く状態を作り出すことができる。
【００２６】
また、他の実施の形態としては、貫通孔４１を有さない球状の封止体４０を用いる例を挙げることができる。図１１（ａ）に示すようにケース体１１には角形状例えば６角形の透孔２０が形成されており、この透孔２０の孔径は深さ方向に一定の大きさであり、既述の例のように縮径していない。また、透孔２０の表面には金属層２１が形成されている。図１１（ｂ）に示すように、透孔２０を塞ぐように球状の封止体４０を位置させると、封止体４０と透孔２０とは球と６角形の関係であることから、図１１（ｃ）に示すように両者の間に隙間４２が形成される。そして、隙間４２を介して真空引きして水晶振動子１０を気密に封止することが可能である。
【００２７】
また、図１２に示すように、６角形の透孔２０をケース体１１の外側から内側へ向けて、その孔径が狭くなるように形成する構成においては、球状の封止体４０と透孔２０との間には隙間４２が形成されることとなる。また、封止体４０と透孔２０との間に３０μｍ以上の隙間４２が形成されるように、当該封止体４０及び透孔２０の形状が設定されていることが好ましい。このように透孔２０を窄んだ形状とする場合には、封止体４０の横断面及び透孔２０の横断面の一方が円形で他方が角形であるように封止体４０及び透孔２０を構成すればよい。従って例えば、図１３に示すように封止体４０に横断面が四角形となる立方体を用いて、透孔２０には横断面が円形となるように丸型としている。この場合にも、前記封止体４０を透孔２０に位置させたときに、両者の間に隙間４２が形成されるので容器を真空雰囲気においた状態で容器を気密に封止することができる。なお、本発明では封止用補助層（既述の例の金属層２１）は必ずしも必要なものではなく、容器の材質と封止体４０との組み合わせによっては、封止用補助層がなくても封止した後で溶解した封止体が容器に十分に密着する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態に係る水晶振動子の縦断面図及び横断面図である。
【図２】前記水晶振動子を収納する容器に形成された透孔の拡大図である。
【図３】前記透孔に配置された封止体を模式的に示した説明図である。
【図４】前記水晶振動子を真空引きして、加熱する真空加熱装置の縦断面図である。
【図５】前記容器に透孔を設ける様子を示した説明図である。
【図６】前記水晶振動子を収納する様子を示した説明図である。
【図７】前記水晶振動子を収納した時の様子を示した説明図である。
【図８】前記水晶振動子を封止する様子を模式的に示した説明図である。
【図９】本発明の他の実施形態における水晶振動子の収納方法を説明する図である。
【図１０】本発明の他の実施形態における水晶振動子の縦断面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態における透孔及び封止体を説明する説明図である。
【図１２】本発明の他の実施形態における透孔及び封止体を説明する説明図である。
【図１３】本発明の他の実施形態における透孔及び封止体を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０          水晶振動子
１１          ケース体
１２          蓋体
１６          収納空間
２０          透孔
２１          金属層
４０          封止体
４１          貫通孔
４２          隙間
５０          真空加熱装置
【図１】
2010114582.tif 000003
【図２】
2010114582.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010114582.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2010114582.tif 000009
【図８】
2010114582.tif 000010
【図９】
2010114582.tif 000011
【図１０】
2010114582.tif 000012
【図１１】
2010114582.tif 000013
【図１２】
2010114582.tif 000014
【図１３】
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