(57)【要約】      （修正有）【課題】気密封止性や耐衝撃性に優れた電子部品及びその製造方法を提供する。【解決手段】電子部品は、２以上の被接合部材である振動基体２０、第１基板３０、第２基板４０を、互いの接合面である第１接合部５０、第２接合部６０に金属メタライズを施すと共に、当該接合面をロウ材を挟んで接合してなる電子部品であって、前記ロウ材がＩｎであり、接合部が前記金属メタライズと前記Ｉｎとの拡散により形成された共晶合金。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２以上の被接合部材を、互いの接合面に金属メタライズを施すと共に、当該接合面をロウ材を挟んで接合してなる電子部品であって、
前記ロウ材がＩｎであり、
接合部が前記金属メタライズと前記Ｉｎとの拡散により形成された共晶合金であることを特徴とする電子部品。
【請求項２】
２つの被接合部材からなり、一方が電子素子を収容する容器であり、他方が当該容器の開口部を封止するリッドであることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項３】
３つの被接合部材からなり、第１の被接合部材が電子素子層であり、第２及び第３の被接合部材が前記電子素子層の上下面を夫々保持する第１のケースと第２のケースであることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項４】
前記金属メタライズの少なくとも表面層がＡｕであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電子部品。
【請求項５】
前記共晶合金のＩｎの含有比率が３６．８以上５３．８ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項４に記載の電子部品。
【請求項６】
前記共晶合金を構成するＡｕとＩｎの組成比率がＡｕ：Ｉｎ＝４６．２：５３．８（ｗｔ％）であることを特徴とする請求項４又は５に記載の電子部品。
【請求項７】
前記共晶合金がＡｕ−Ｉｎ２であることを特徴とする請求項４乃至６の何れか１項に記載の電子部品。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の電子部品の製造方法であって、
対向する何れか１つの被接合部材の金属メタライズの表層にロウ材からなる層を形成する工程と、
被接合部材の互いの接合面を対向させて積層させる積層体を作る工程と、
前記ロウ材が溶融する温度で前記積層体を加熱加圧し、前記ロウ材を前記メタライズ層の中へ拡散させることによって、互いの接合面同士を接合する工程と、
を含むことを特徴とする電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器等に用いられる圧電振動子等の電子部品に関し、特に複数の基材を金属合金を用いて気密的に接合封止してなる電子部品およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品の実装に用いる半田材として、Ｓｎ（錫）とＰｂ（鉛）の共晶合金がある。この共晶半田は６２Ｓｎ−３８Ｐｂ（ｗｔ％）組成からなり、共晶点の溶融温度が１８３度でリフロー用として電子部品の実装に用いられていた。しかし、このような共晶合金を用いた電子機器が廃棄された場合、有害な鉛が酸性雨などにより地下水又は河川へ溶出して汚染する土壌汚染及び水質汚染の問題が生じていた。
【０００３】
そこで近年、環境保護の観点から鉛フリー半田としてＡｕ−Ｓｎ共晶合金が着目されている。８０Ａｕ−２０Ｓｎ共晶合金（ｗｔ％）は、融点２８０度の共晶組成からなり、鉛などの有害物質を含まず、比較的低温度で熱処理を行なうことができ、耐食性にも優れるという利点から電子機器の分野で広く用いられるようになってきた。
【０００４】
特許文献１に開示された水晶振動子１００は、図１０に示すように平板形状の振動子基板１２０とベース基板１３０とリッド基板１４０とからなり、振動子基板１２０とベース基板１３０及びリッド基板１４０は、金と錫からなる共晶合金層（Ａｕ−Ｓｎ共晶合金）１５０の共晶接合により積層されて気密封止されている。
【０００５】
ところが図１１のＡｕとＳｎの平衡状態図（金属データブック  日本金属学会編  発行元：丸善株式会社出版事業部より引用）に示すように、Ａｕ−Ｓｎ共晶合金の共晶点Ａの組成比率（ｗｔ％）は、前述のようにＡｕ：Ｓｎ＝８０：２０であるため、錫よりも高価な金の含有率が高くなり、材料に係るコストが高くなってしまう問題があった。
【０００６】
更に、一般的に水晶振動子等の電子部品は他の回路部品と共にプリント配線基板へ表面実装されて機器装置へ組み込まれたり、或いは機器装置の補修解体のために再度、加熱処理がなされる。例えば、前記電子部品を表面実装して他の回路部品と共に機器装置用プリント配線基板に半田付けするためにリフローによる加熱処理工程を経て製品化される。この場合、リフロー温度において、電子部品が脱落したり、電子部品の各接合部位が溶融したりしないことが必要である。
【０００７】
従って、引用文献１で提案されているように、ロウ材としてＡｕ−Ｓｎ共晶合金を用いた場合、共晶点である約２８０度の温度より高温にするとＡｕ−Ｓｎ共晶合金からなる共晶合金層１５０が溶融してしまうので、気密封止された水晶振動子１００の内部空間の気密信頼性が劣化してしまうおそれがある。
【０００８】
水晶振動子をプリント配線基板へリフロー方式により実装する場合、リフロー炉をＡｕ−Ｓｎ共晶合金の共晶点の温度よりも高い温度に設定することができないという技術的な制約の問題があった。
【０００９】
或いは、特許文献３〜５には、接合する２つの端子電極の間に配置した金属ロウ材やインサート金属を一時的に溶融・液化した後、前記端子電極の金属の中へ前記金属ロウ材を拡散させて等温凝固することにより接合させる方法、所謂、液相拡散接合法（以下、ＴＬＰ（Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｐｈａｓｅ）接合と称す）が提案されている。即ち、２つの基板上に設けた夫々の電極（Ａｕ層）を接合する時、前記電極の少なくとも一方の電極上に金属ロウ材として低融点金属であるＳｎ層を設けて積層膜を形成し、前記Ｓｎを溶融して、前記金属層（Ａｕ層）中へ拡散させてＡｕ−Ｓｎ共晶合金を形成して２つの電極を接合する場合、Ｓｎの融点は約２３２度であるため、Ｓｎを少なくとも２３２度以上の温度で加熱することが必要となる。よって、基板や電極部の熱膨張係数の違いに起因した熱歪みや内部応力等を考慮すると、基板に対する加熱温度はできるだけ低い温度が望ましいため、加熱温度を低温度にすることによって、基板や電極の接合界面に生じる応力をできるだけ低減することができるので、接合部位を安定させるのに有利となる場合がある。
【００１０】
またＡｕ−Ｓｎ共晶合金を形成して接合を行なう場合、図１２に示すように、振動体基板１及び基板２とＡｕ層との密着性を良くするために下地層としてＣｒ層（クロム層）３を形成し、ついでＡｕ層（金層）４を形成する。ここで、前述のようにＡｕ−Ｓｎ共晶合金の組成比率は８０：２０であるため、基板２のＡｕ層４の上に形成するＳｎ層５の膜厚は、Ａｕ層４に対して薄くなってしまう。故に、接合を行なう前に、常温下で放置しているだけでＳｎ層５が下層のＡｕ層４へ自然拡散してしまい共晶反応が進行することとなる。即ち、もともとＳｎ層５は薄いので、Ｓｎが全て下層のＡｕに拡散してしまい、Ｓｎが消滅してしまう問題が生じる。故に、ＡｕとＳｎの積層構造においてはＡｕ層４の上にＳｎ層５を形成した後、すぐに接合を開始しなければならない。従って、共晶金属の組成は、溶融して拡散させる金属の含有率が多いほうが望ましい。
【００１１】
更に特許文献１においては、振動子基板１２０とベース基板１３０との接合（以下、第１の接合と称す）と、振動子基板１２０とリッド基板１４０との接合（以下、第２の接合と称す）にＡｕ−Ｓｎ共晶合金のような同一の金属ロウ材を用いると、第１及び第２の接合を同時に行なわなければならない。
【００１２】
即ち、同じ接合条件（金属ロウ材の融点が同じ）で第１の接合を行なった後に、第２の接合を行なうといった段階的な接合処理を行なうと、前述のように第２の接合を行なう際に第１の接合を行った接合部が溶融して振動子のパッケージの気密性が低下してしまうおそれがある。
【００１３】
このため、第１及び第２の接合を同時に行う必要があるので、中間層の振動子基板１２０の枠部１２１の両面に金属ロウ材をマスクを用いたスクリーン印刷等により塗布して振動子基板１２０の枠部１２１の両面に夫々ベース基板１３０とリッド基板１４０を貼り合わせる。或いは、中間層の振動子基板１２０の枠部１２１に対向するベース基板１３０及びリッド基板１４０の外周縁部に枠状にマスクを用いたスクリーン印刷等により金属ロウ材を塗布してベース基板１３０とリッド基板１４０を夫々振動子基板１２０の両面に貼り合わせなければならないといった煩雑性や貼り合わせる位置精度の確保や各部材の固定方法に困難性が生じる問題があった。
【００１４】
これに対し、図１３に示すような特許文献２に開示された圧電振動デバイスは、枠付き圧電振動板１６０と、この枠付き圧電振動板１６０の上下に接合される第１のケース１６２と第２のケース１６３から構成され、前記第２のケース１６３と前記枠付き圧電振動板１６０との接合では、前記第１のケース１６２と前記枠つき圧電振動板１６０との接合に用いた接合材（金属ロウ材）よりも融点が低い接合材を用いることが提案されている。これによれば、前記第２のケース１６３と前記枠付き圧電振動板１６０との接合を行うときに、既に接合が完了している前記第１のケース１６２との前記枠付き圧電振動板１６０との接合に用いられた接合材の有する融点と同等の温度に加熱することができないので、前記第１のケース１６２と前記枠付き圧電振動板１６０との接合部が溶融して気密性が低下するといった悪影響を与えることなく接合することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００１−２６７８７５号公報
【特許文献２】特開２００７−２４３６８１号公報
【特許文献３】特許第４１３６８４４号公報
【特許文献４】再公表ＷＯ２００５／０８６２２１号公報
【特許文献５】特開２００７−１９３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、前記第１のケース１６２と前記枠付圧電振動板１６０との接合１６４（第１の接合）に用いる金属ロウ材と、前記第２のケース１６３と前記枠つき圧電振動板１６０との接合１６５（第２の接合）に用いる金属ロウ材とが異なるので、金属ロウ材の熱膨張係数や、剛性率がそれぞれ異なり、上下に接合された前記第１のケース１６２及び前記第２のケース１６３と枠付き圧電振動板１６０との接合界面に生じた熱ひずみや内部応力が不均一に分布していることが予想される。このため、圧電振動デバイスの振動特性の劣化や、振動子基板とケースとの接合界面にクラックが生じてしまうおそれがある。更に、第１の接合１６４と第２の接合１６５では金属ロウ材の種類が異なるので、夫々、接合条件が異なってしまい、接合工程が設定の変更などによる煩雑性を伴うので生産性が悪くなってしまうという問題があった。
【００１７】
そこで本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、気密封止性や耐衝撃性に優れた電子部品及びその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
〔適用例１〕本発明の電子部品は、２以上の被接合部材を、互いの接合面に金属メタライズを施すと共に、当該接合面をロウ材を挟んで接合してなる電子部品であって、前記ロウ材がＩｎであり、接合部が前記金属メタライズと前記Ｉｎとの拡散により形成された共晶合金であることを特徴としている。
【００１９】
Ａｕ−Ｉｎ共晶合金の共晶点は約５００度となり、共晶合金に悪影響を与えることなく電子部品をリフローを用いてプリント配線基板上などに実装することができる。また、Ｉｎの融点は１５６度であり、従来のＳｎの融点（２３２度）よりも低い温度で溶融しＡｕ中へ拡散させて共晶合金を形成し、接合を行うことができるので、接合界面での熱膨張係数の違いによる熱ひずみや内部応力を低減することができる。
【００２０】
〔適用例２〕２つの被接合部材からなり、一方が電子素子を収容する容器であり、他方が当該容器の開口部を封止するリッドであることを特徴とする適用例１に記載の電子部品。
これによれば、Ａｕ−Ｉｎ共晶合金の共晶点は約５００度となり、気密性の劣化のおそれがなく、高精度な２層積層構造の電子部品が得られる。
【００２１】
〔適用例３〕３つの被接合部材からなり、第１の被接合部材が電子素子層であり、第２及び第３の被接合部材が前記電子素子層の上下面を夫々保持する第１のケースと第２のケースであることを特徴とする適用例１に記載の電子部品。
【００２２】
これによれば、第１接合で形成された共晶結合は接合温度よりも高くなっているため、第２接合又はリフロー等の熱処理などの後工程を行う際、加熱により第１接合が溶解することがなく気密性の劣化のおそれがなく、高精度な３層積層構造の電子部品が得られる。
【００２３】
〔適用例４〕前記金属メタライズの少なくとも表面層がＡｕであることを特徴とする適用例１乃至３の何れか１例に記載の電子部品。
これによれば、Ａｕ−Ｉｎ共晶合金の共晶点は約５００度となり、共晶合金に悪影響を与えることなく電子部品をリフローを用いてプリント配線基板上などに実装することができる。
【００２４】
〔適用例５〕前記共晶合金のＩｎの含有比率が３６．８以上５３．８ｗｔ％以下であることを特徴とする適用例４に記載の電子部品。
これによれば、Ａｕ−Ｉｎ共晶合金の結晶粒を極めて小さくした緻密な構造を実現できるので、接合信頼性を格段に向上させることができる。
【００２５】
〔適用例６〕前記共晶合金を構成するＡｕとＩｎの組成比率がＡｕ：Ｉｎ＝４６．２：５３．８（ｗｔ％）であることを特徴とする適用例４又は５に記載の電子部品。
これによれば、Ａｕ−Ｉｎ共晶合金の結晶粒が極めて小さく緻密な構造を実現できるので、接合信頼性を高く安定化させることができる。
【００２６】
〔適用例７〕前記共晶合金がＡｕ−Ｉｎ２であることを特徴とする適用例４乃至６の何れか１例に記載の電子部品。
これによれば、共晶合金が最も結晶的に安定化させることができる。
【００２７】
〔適用例８〕本発明の電子部品の製造方法は、適用例１乃至７の何れか１例に記載の電子部品の製造方法であって、対向する何れか１つの被接合部材の金属メタライズの表層にロウ材からなる層を形成する工程と、被接合部材の互いの接合面を対向させて積層させる積層体を作る工程と、前記ロウ材が溶融する温度で前記積層体を加熱加圧し、前記ロウ材を前記メタライズ層の中へ拡散させることによって、互いの接合面同士を接合する工程と、を含むことを特徴としている。
【００２８】
これによれば、第２接合部を形成する工程では、第１接合部と同一材料、同一条件で行なうことができる。また第２基板の接合の前に振動体の発振周波数調整を行なうことができる。さらに第１接合で形成された共晶結合は接合温度よりも高くなっているため、第２接合又はリフロー等の熱処理などの後工程を行う際、加熱により第１接合が溶解することがなく気密性の劣化のおそれがなく、高精度な電子部品の製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る電子部品の一実施例である圧電振動子を第１基板の斜め上方から見た分解斜視図である。
【図２】圧電振動子の第２基板の斜め下方から見た分解斜視図である。
【図３】圧電振動子の変形例の断面図である。
【図４】本発明に係る圧電振動子の製造方法の説明図であって、（ａ）は第１接合部の接合前の配置状態の断面図、（ｂ）は周波数調整の説明図、（ｃ）は積層体の断面図である。
【図５】Ａｕ−Ｉｎ共晶合金を形成するプロセスを示した部分拡大図である。
【図６】ＡｕとＩｎの平衡状態図である。
【図７】ＴＬＰ接合により形成されたＡｕ−Ｉｎ共晶合金の図である。
【図８】ＡｕとＩｎの平衡状態図である。
【図９】本発明に係る電子部品の変形例の説明図であって、（ａ）は第１の変形例を示す断面図、（ｂ）は第２の変形例を示す断面図である。
【図１０】従来の水晶振動子の構成概略図である。
【図１１】ＡｕとＳｎの平衡状態図である。
【図１２】Ａｕ−Ｓｎ接合断面の部分拡大図である。
【図１３】従来の圧電振動デバイスの構成概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の電子部品及びその製造方法の実施形態を添付の図面を参照しながら、以下詳細に説明する。
図１は本発明に係る電子部品の一実施例である圧電振動子を第１基板の斜め上方から見た分解斜視図である。図２は前記圧電振動子の第２基板の斜め下方から見た分解斜視図である。
【００３１】
本発明に係る圧電振動子１０は、振動体基板２０と、第１基板３０と、第２基板４０と、第１接合部５０と、第２接合部６０を主な構成要素としている。
被接合部材となる振動体基板２０（電子素子層）は、振動体２１と、この振動体２１の外周と所定の間隔を隔てて振動体２１を囲む枠体２２とから構成されている。振動体２１と枠体２２とは連結部２３Ａ、２３Ｂを介して一体形成されている。なお本実施形態の振動体２１は、枠体２２よりも薄肉に形成されており、連結部２３Ａ、２３Ｂはテーパ状に形成している。連結部２３Ａと対角線上に位置する枠体には突出部２４を形成している。連結部２３Ａと突出部２４の裏面（第２基板４０側）には、一対の接続電極２５Ａ、２５Ｂが形成されている。振動体２１の表裏面には、一対の励振電極２６Ａ、２６Ｂが対向するように形成されている。励振電極２６Ａ、２６Ｂは夫々引き回し電極２７Ａ、２７Ｂを介して振動体基板の裏面に対角線上に形成した接続電極２５Ａ、２５Ｂと電気的に接続している。
【００３２】
なお実施形態に係る振動体基板２０は、一例として平板状のＡＴカット水晶基板を用いて説明するが、振動体基板２０は水晶以外にもタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、チタン酸ジルコン酸鉛等の圧電材料、シリコン半導体などの半導体材料、またはその他絶縁体材料などを適用することが可能である。
【００３３】
被接合部材となる第１及び第２基板３０、４０（第１及び第２のケース）は、材質に水晶、ガラス或いはセラミック基板を用いることができる。第１及び第２基板３０、４０は、熱膨張係数差による熱歪みや内部応力を回避するために振動体基板２０と同質の材料を用いることが好ましい。第１基板３０は、前記振動体基板２０の上面を覆う平板基板である。第２基板４０は、前記振動体基板２０の下面を支持する平板基板である。第２基板４０は、振動体基板２０の下面に形成した接続電極２５Ａ、２５Ｂと対向する位置に貫通孔４２Ａ、４２Ｂが形成されている。貫通孔４２Ａ、４２Ｂは内部に金属被膜が形成されている。第２基板４０の下面には、外部電極４４Ａ、４４Ｂが形成されている。外部電極４４Ａ、４４Ｂは貫通孔４２Ａ、４２Ｂを介して接続電極２５Ａ、２５Ｂと電気的に接続させている。
【００３４】
第１及び第２接合部５０、６０は、ＴＬＰ接合を用いてＡｕ−Ｉｎ共晶合金を形成するために、接合用金属膜として金属メタライズを構成するＡｕ層とし、少なくとも何れか一方の接合部はＡｕ層の表面にロウ材となるＩｎ層を積層した積層構造となっている。Ａｕ−Ｉｎ共晶合金は、Ｉｎの融点である約１５６度以上でＩｎを加熱することによりＩｎを溶融させて、当該ＩｎをＡｕ中へ拡散させることにより共晶反応を引き起こさせて形成することができる。このとき形成されたＡｕ−Ｉｎ共晶合金の共晶点は約５００度となる。
【００３５】
ここで、従来の共晶合金として適用されていたＡｕ−Ｓｎ共晶合金では、Ｓｎの融点となる約２３２度以上で加熱し、溶融させＡｕ層へ拡散させることによりＡｕとＳｎの共晶反応を引き起こさせて共晶点が２８０度であるＡｕ−Ｓｎ共晶合金を形成していた。前述のとおり、水晶振動子等の圧電振動子をプリント配線基板へリフロー方式により実装する場合、リフロー炉をＡｕ−Ｓｎ共晶合金の共晶点の温度よりも高い温度に設定すると、Ａｕ−Ｓｎ共晶合金が溶融してしまうことになる。このため、リフロー炉（２００度〜３００度）をＡｕ−Ｓｎ共晶合金の共晶点の温度よりも高い温度に設定することができないという技術的な制約の問題があった。しかし、本実施形態の圧電振動子においては、前記第１及び第２接合部５０、６０に形成されるＡｕ−Ｉｎ共晶合金の融点はリフロー炉の温度よりも高い約５００度である。このため、Ａｕ−Ｉｎ共晶合金に悪影響を与えることなく圧電振動子をリフローを用いてプリント配線基板上に実装することができる。また、Ｉｎの融点は１５６度であるため、Ｓｎの融点（２３２度）よりも低い温度で溶融しＡｕ中へ拡散させて共晶合金を形成し、接合を行うことができるので、接合界面での熱膨張係数の違いによる熱ひずみや内部応力を低減することが可能である。
【００３６】
第１接合部５０は、振動体基板２０と第１基板３０の間に形成される共晶合金（Ａｕ−Ｉｎ）の膜である。第２接合部６０は、振動体基板２０と第２基板４０の間に形成される第１接合部５０と同質の共晶合金（Ａｕ−Ｉｎ）の膜である。
【００３７】
図３は圧電振動子の変形例の断面図である。図示のように圧電振動子１０ａは、振動板基板２０の振動体２１と枠体２２は同じ板厚に形成し、第１及び第２基板３０、４０は振動体２１と対向する面を凹状に形成し、キャビティ空間を形成する構成としてもよい。
【００３８】
次に上記構成による圧電振動子の製造方法について以下説明する。図４は本発明に係る圧電振動子の製造方法を説明する図であって、（ａ）は第１接合部の接合前の配置状態の断面図、（ｂ）は周波数調整の説明図、（ｃ）は積層体の断面図を示す。図示するように本実施形態の製造方法は、ウェハ単位での製造例で説明する。振動体基板２０は、振動体基板ウェハ（マザーウェハ）２００上に複数個整列配置されている。振動体基板ウェハ２００上の振動体基板２０の形状及び電極は、フォトリソグラフィ技術とエッチング技法或いはサンドブラスト法とを用いて形成している。また図１、図２に示すような第１及び第２基板３０、４０についても同様にそれぞれ第１及び第２基板ウェハ３００、４００上に複数個整列配置されており、形状及び電極はフォトリソグラフィ技法とエッチング技法或いはサンドブラスト法とを用いて形成している。
【００３９】
振動体基板ウェハ２００と第１及び第２基板ウェハ３００、４００の接合箇所には、第１及び第２接合部５０、６０が形成されている。本実施形態に係る第１及び第２接合部５０、６０はＡｕ−Ｉｎ共晶合金を用いている。
【００４０】
ここで振動体基板ウェハ２００と第１及び第２基板ウェハ３００、４００との接合部にＡｕ−Ｉｎ共晶合金を形成する場合、高融点（１０６４度）金属のＡｕ層を第１及び第２基板ウェハ３００、４００に形成した下地層のＣｒ層の表面上に形成し、低融点金属のＩｎ層を少なくとも何れか一方の基板上に形成した前記Ａｕ層の表面上に形成している。Ａｕ層を両方の基板に形成することによりＡｕとＩｎとのＴＬＰ接合を促進させることができる。また、Ｉｎ膜は何れか一方の基板に形成することにより製造工程を軽減化することができる。
【００４１】
図５はＡｕ−Ｉｎ共晶合金を形成するプロセスを示した部分拡大図である。本実施形態では、Ａｕ−Ｉｎ共晶合金の組成比率（ｗｔ％）を共晶点の組成比率となるＡｕ：Ｉｎ＝５９：４１としている。振動体基板２０は、フォトリソグラフィ技法とエッチング技法或いはサンドブラスト法等からなる複数の工程を経て、振動体２１と、この振動体２１の外周と所定の間隔を隔てて振動体２１を囲む枠体２２とを形成し、更に励振電極２６Ａ，２６Ｂ並びに引き回し電極２７Ａ，２７Ｂ等を形成しなければならないので、振動体基板ウェハ２００に比べ構造が単純な第１及び第２基板ウェハ３００、４００上に形成することが望ましい。
【００４２】
第１及び第２接合部５０、６０の形成は、Ａｕ層の密着性を向上させるために、まず水晶基板と密着性の高いＣｒ層５１を第１及び第２基板ウェハ３００、４００上に形成し、その後、Ａｕとの密着性が高いＣｒ層５１の上にＡｕ層５２を形成している。
【００４３】
振動体基板ウェハ２００（振動体基板２０）の枠体２２の表裏面に形成するＡｕ層５３は、矩形の枠体２２に沿って形成し、まず下地層となるＣｒ層５４を形成し、ついでＡｕ層５３を形成した積層構造としている。Ａｕ層５３は、接続電極２５Ａ，２５Ｂ、引き回し電極２７Ａ，２７Ｂと短絡しないように所定間隔を隔てて形成している。
【００４４】
次にＩｎ層５５の形成は、第１及び第２基板３０、４０のＡｕ層５２上に形成している。
図４（ａ）に示すように、振動体基板ウェハ２００と第１基板ウェハ３００をＴＬＰ接合により接合する。具体的には両ウェハの接合面を重ね合わせて積層体を形成すると、第１接合部５０は、図５に示すように上からＣｒ層５１、Ａｕ層５２、Ｉｎ層５５、Ａｕ層５３、Ｃｒ層５４の積層構造となる。そしてＩｎ層５５の融点（約１５６度）以上の温度、例えば２００度で加熱加圧することにより、Ａｕ層５２、５３間のＩｎ層５５を溶融して、ＩｎをＡｕ層５２、５３中へ拡散させることにより共晶反応を引き起こし、共晶合金であるＡｕ−Ｉｎを形成させる。このとき、Ａｕ層５２のＩｎ層５５は拡散により共晶合金化されているので、振動体基板ウェハ２００上のＣｒ層５４と第１基板ウェハ３００上のＣｒ層５１との間にはＡｕ−Ｉｎ共晶合金のみが存在する。
【００４５】
次に本願発明者は、接合信頼性に着目し接合強度の観点からＡｕ−Ｉｎ共晶合金の最適な組成比率について、鋭意検討を試みた。
図６は学術論文「ＧＯＬＤ−ＩＮＤＩＵＭ  ＴＲＡＮＳＩＥＮＴ  ＬＩＱＵＩＤ  ＰＨＡＳＥ  （ＴＬＰ）ＷＡＦＥＲ  ＢＯＮＤＩＮＧ  ＦＯＲ  ＭＥＭＳ  ＶＡＣＣＵＭ  ＰＡＣＫＡＧＩＮＧ  （ＭＥＭＳ  ２００８、Ｔｕｃｓｏｎ、ＡＺ、ＵＳＡ、Ｊａｎｕａｒｙ  １３−１７、  ２００８）」に掲載されているＡｕとＩｎの平衡状態図である。当該状態図に示すように、共晶点である５００度付近には、共晶構造が三斜型のＡｕ−Ｉｎと共晶構造が立方型のＡｕ−Ｉｎ２とが存在する。Ａｕ−Ｉｎは共晶点に対して亜共晶組成領域にあり、Ａｕ−Ｉｎ２は共晶点に対して過共晶組成領域にある。この状態図からＡｕ−Ｉｎの融点は５０９度、Ａｕ−Ｉｎ２の融点は５４０．７度であることがわかる。また夫々の融点における組成比率については、Ａｕ−ＩｎがＡｕ：Ｉｎ＝６３．２：３６．８ｗｔ％で、Ａｕ−Ｉｎ２がＡｕ：Ｉｎ＝４６．２：５３．８ｗｔ％である。
【００４６】
次にＴＬＰ接合により形成された共晶合金の解析を行った。図７はＴＬＰ接合により形成されたＡｕ−Ｉｎ共晶合金の図である。
図示のようにＳＥＭ分析によれば、接合部はＡｕ−Ｉｎ２からなる固相とＡｕ−Ｉｎからなる固相とが混在しており、断面観察の結果からＡｕ−Ｉｎ２の方がＡｕ−Ｉｎに比べて、結晶粒が極めて小さく緻密な構造になっていることが判明した。
【００４７】
共晶合金を形成する過程で、組成比率を最適にコントロールしなければ、このように２つの固相からなるＡｕ−Ｉｎ共晶合金が形成されてしまうことになるため、相分離が発生し接合部が剥離してしまう危険性があるという新たな問題に直面した。
【００４８】
そこで、本願発明者は、実験並びに評価分析を重ねた結果、結晶粒が極めて小さく緻密な構造であるＡｕ−Ｉｎ２或いはそれに近い固相とするためにＡｕ−Ｉｎ共晶合金のＩｎの含有比率を少なくとも４１以上５５ｗｔ％以下とすることに想到した。
【００４９】
ここで、Ｉｎが４１〜５５ｗｔ％の範囲を外れた場合について考察する。
図６の状態図において、各組成比の成分Ｃａ（Ａｕ−Ｉｎ共晶合金の成分）、Ｃｂ（Ａｕ−Ｉｎ２共晶合金の成分）、Ｃｃ（温度Ｔ１の成分）、Ｃ０（ＣａとＣｂの間の領域）、Ｃ１（ＣｂよりもＩｎの組成が多い領域）について、それらの溶融状態における相の比率について検討する。
【００５０】
図中Ａにおける成分Ｃ０において、Ａｕ−Ｉｎ相とＡｕ−Ｉｎ２相は下記の比率で混在していることになる。
Ａｕ−Ｉｎ：Ａｕ−Ｉｎ２＝（Ｃｂ−Ｃ０）：（Ｃ０−Ｃａ）
よって、Ａｕ−Ｉｎ２の組成比率に近い合金であればＡｕ−Ｉｎ２相の割合が多くなる。
【００５１】
また図中Ｂにおける成分Ｃ１において、温度Ｔ１におけるＩｎの液相とＩｎの固相の比率が、以下の比率となる。
Ｉｎ液相：Ｉｎ固相＝（Ｃｃ−Ｃ１）：（Ｃ１−Ｃｂ）
この場合、Ａｕ−Ｉｎ相とＡｕ−Ｉｎ２相は上記の比率で混在していることになる。
【００５２】
ここで、ＡｕとＩｎの原子量は、それぞれＡｕが１９７、Ｉｎが１１４．８であるから、Ａｕ−ＩｎとＡｕ−Ｉｎ２の夫々におけるＩｎの重量濃度（％）は、以下のように算出される。
Ａｕ−Ｉｎに対するＩｎの比率＝１１４．８／（１９７＋１１４．８）＝３６．８％
Ａｕ−Ｉｎ２に対するＩｎの比率＝（１１４．８×２）／（１９７＋１１４．８×２）＝５３．８％
【００５３】
従って、成分Ｃｂにおける共晶合金はＡｕ−Ｉｎ２であるので、その組成比率は
Ａｕ：Ｉｎ＝４６．２：５３．８
となる。ここで、図６に示す平衡状態図を見ると、Ｉｎの組成比率が５３．８％以上になると１５６度以上で固相と液相が混在することになり、つまり１５６度以上で融解するところが存在することになる。
【００５４】
一方、４０ｗｔ％以下になると、Ａｕ−Ｉｎ２の固相がかなり少なくなり、Ａｕ−Ｉｎの固相が大部分を占めることなる。
一方、成分Ｃａにおける共晶合金は、Ａｕ−Ｉｎであるので、そのＩｎの組成比率が３６．８％であることは前述の通りである。
【００５５】
ここで図８は、長崎  誠三、平林  眞  編著、「二元合金状態図集」、アグネ技術センターに掲載されているＡｕとＩｎの平衡状態図である。Ｉｎの比率が３６％より低下し逆にＡｕの比率が増加していくと、特に組成比率がＡｕ：Ｉｎ＝８０：２０においてＡｕ７−Ｉｎ３の相が存在するので、Ｉｎの比率が３６％より低下してしまうと、Ａｕ−Ｉｎ相とＡｕ７−Ｉｎ３とが混在した領域となり、Ａｕ−Ｉｎ２相はほとんど存在しない領域となってしまう。
【００５６】
即ち、１００％のＩｎ中へＡｕを拡散させ徐々にＡｕの組成比率を上げながら合金化が進行していくと、最初にＡｕ−Ｉｎ２相が形成される。さらに拡散が進行するとＡｕ−Ｉｎ相が形成されていくことになる。そしてさらに拡散が進行していくと、Ａｕ７−Ｉｎ３相が形成されることとなる。
【００５７】
よって、Ｉｎの比率が３６．８％より低下してしまうと、Ａｕ７−Ｉｎ３相の割合が増えていくことになる。
従って、接合部にＡｕが残っていると拡散が進行し組成比率が変化しながら共晶合金相を形成していくことになるので、Ａｕ−Ｉｎ２相の組成比率でＡｕとＩｎとの拡散が完了してＡｕ−Ｉｎ２相での組成比率よりＡｕの比率の高い合金相（図中のＡｕ−Ｉｎ２よりも左側にある合金相）が形成されないようにすれば良いことになる。つまり、Ａｕの全てが拡散したときにＡｕ−Ｉｎ２の共晶合金相を形成するように組成比率を調整すれば良い。このときの組成比率がＡｕ：Ｉｎ＝４６．２：５３．８ｗｔ％となる。
【００５８】
従って、Ａｕ−Ｉｎ共晶合金のＩｎの含有比率を少なくとも３６．８以上５３．８ｗｔ％以下とすることによって、結晶粒を極めて小さくした緻密な構造を実現できるので、接合信頼性を格段に向上させることが可能となった。
そして、より好ましくは、ＡｕとＩｎとの共晶合金としてはＡｕとＩｎの組成比率が４６．２：５３．８ｗｔ％のＡｕ−Ｉｎ２が結晶的に安定していて好ましいことがわかった。
【００５９】
次に図４（ｂ）に示すように、振動体基板２０の発振周波数の調整を行なう。具体的には第２基板ウェハ４００を接合させる面から励振電極２６が露出するようにマスク５００を配置する。そして励振電極２６に対し、イオンエッチングによる金属膜の低減又は蒸着による質量付加によってモニタリングしながら周波数調整を行なっている。
【００６０】
次に図４（ｃ）に示すように、周波数調整した後、振動体基板ウェハ２００と第２基板ウェハ４００を接合させる。具体的に両ウェハの接合面を重ね合わせて積層体を形成すると、第２接合部６０は、第１接合部５０と同様に上からＣｒ層５４、Ａｕ層５３、Ｉｎ層５５、Ａｕ層５２、Ｃｒ層５１の積層構造となる。
【００６１】
第２接合部６０の共晶合金の形成は、第１基板ウェハ３００と同一の条件、即ちＩｎ層５５の融点である約１５６度以上の例えば２００度で加熱加圧して行なう。また第２接合部６０の接合は、例えば真空封止又は不活性ガス雰囲気で気密封止している。このとき第１接合部５０はＡｕ−Ｉｎ共晶合金により共晶点が約５００度となるため、第２接合部６０のＩｎ層５５を溶融させる加熱により溶融することがない。
【００６２】
このような共晶接合により積層されてなるウェハの積層体は、図中点線に示すよう切断（ダイシング）して個片にすると圧電振動子１０が得られる。
このような本発明の電子部品の製造方法によれば、第２接合部を形成する工程では、第１接合部と同一材料、同一条件で行なうことができる。また第２基板の接合の前に振動体の発振周波数調整を行なうことができる。さらに第１接合で形成された共晶合金による第１接合部は接合温度よりも高くなっているため、第２接合又はリフロー等の熱処理などの後工程を行う際、加熱により前記第１接合部が溶解することがなく気密性の劣化のおそれがなく、高精度な電子部品の製造が可能となる
【００６３】
なお前記第１及び第２接合部を構成する共晶合金は、電子部品のリフロー等の熱処理の加熱温度よりも高い共晶点を有するものであればよく、Ａｕ−Ｉｎ共晶合金以外にもＡｇ−Ｉｎ共晶合金（共晶点約８８０度）、Ｃｕ−Ｉｎ共晶合金（共晶点約６５０度）等を適用することができる。
【００６４】
以上、本願発明に係るＡｕ−Ｉｎ共晶合金を用いた接合からなる電子部品は、振動体基板２０の上下面を第１基板３０と第２基板４０とで夫々サンドイッチしてなる三層構造の圧電振動子１０を用いて説明したが、この他にも図９に示すような電子部品に適用できる。
【００６５】
図９は本発明に係る電子部品の変形例の説明図であって、（ａ）は第１の変形例を示す断面図、（ｂ）は第２の変形例を示す断面図である。
図９（ａ）の第１の変形例に示すように、内部に水晶振動子７０等のチップ部品（電子素子）を搭載した凹型のパッケージ（容器）７２の額縁状封止面を金属やガラス、水晶等からなるリッド７４で気密的に封止する際に、Ａｕ−Ｉｎ共晶合金７６を形成することによって前記封止面を接合してもよい。
【００６６】
また図９（ｂ）の第２の変形例に示すように、複数のチップ部品７７ａ，７７ｂ等を搭載した凹型のパッケージ７２の額縁状封止面を金属やガラス、水晶等からなるリッド７４で気密的に封止する際に、Ａｕ−Ｉｎ共晶合金７６を形成することによって前記封止面を接合しても良いことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６７】
１………振動体基板、２………基板、３………Ｃｒ層、４………Ａｕ層、５………Ｓｎ層、１０………圧電振動子、２０………振動体基板、２１………振動体、２２………枠体、２３………連結部、２４………突出部、２５………接続電極、２６………励振電極、２７………引き回し電極、３０………第１基板、４０………第２基板、４２………貫通孔、４４………外部電極、５０………第１接合部、５１………Ｃｒ層、５２………Ａｕ層、５３………Ａｕ層、５４………Ｃｒ層、５５………Ｉｎ層、６０………第２接合部、７０………水晶振動子、７２………パッケージ、７４………リッド、７６………Ａｕ−Ｉｎ共晶合金、７７………チップ部品、１００………水晶振動子、１２０………振動子基板、１２１………枠部、１３０………ベース基板、１４０………リッド基板、１５０………共晶合金、１６０………枠付き圧電振動板、１６２………第１のケース、１６３………第２のケース、１６４………接合、１６５………接合、２００………振動体基板ウェハ、３００………第１基板ウェハ、４００………第２基板ウェハ、５００………マスク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図４】
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【図７】
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