(57)【要約】【課題】適した融点および特性を有する接合膜で２つの部材を接合することのできる接合方法、並びに、この接合方法を用いて製造された電子素子、発振器、電子機器および移動体を提供すること。【解決手段】ベース基板２と第１の蓋体３１の間に、第１の金属９１０からなる第１の金属層９１と、第１の金属層９１と接触して設けられ、第１の金属９１０と合金化可能であって第１の金属９１０よりも高い融点を有する第２の金属９２０からなる第２の金属層９２とを含む金属膜９０を配置する第１工程と、金属膜９０を加熱して溶融することによって、第１の金属９１０および第２の金属９２０を合金化する第２工程と、を含み、第１工程では、第１、第２の金属層９１、９２が金属膜９０の面内方向に並んで配置される。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の部材と第２の部材の間に、第１の金属により構成された第１の金属層と、前記第１の金属層と接触して設けられ、前記第１の金属と合金化可能であって前記第１の金属よりも高い融点を有する第２の金属により構成された第２の金属層とを含む金属膜を配置する第１工程と、
前記金属膜を加熱して溶融することによって、前記第１の金属および前記第２の金属を合金化する第２工程と、を含み、
第１工程では、前記第１の金属層と前記第２の金属層が前記金属膜の面内方向に並んで配置されることを特徴とする接合方法。
【請求項２】
前記金属膜は、帯状をなしており、その幅方向に沿って、前記第１の金属層と前記第２の金属層が並んでいる請求項１に記載の接合方法。
【請求項３】
前記金属膜は、帯状をなしており、その延在方向に沿って、前記第１の金属層と前記第２の金属層が並んでいる請求項１または２に記載の接合方法。
【請求項４】
前記第１の金属は、錫である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項５】
前記第２の金属は、金、銀または銅である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項６】
前記金属膜は、さらに、前記第１の金属層と接触して設けられ、前記第１の金属と合金化可能であって前記第２の金属よりも高い融点を有する第３の金属により構成された第３の金属層を含んでいる請求項１ないし５のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項７】
前記第１の金属層は、前記第２の金属層と前記第３の金属層との間に位置している請求項６に記載の接合方法。
【請求項８】
前記第３の金属は、ゲルマニウムである請求項７に記載の接合方法。
【請求項９】
前記第１の部材は、第１の面と前記第１の面から立設する第２の面とを有し、
前記第２の部材は、板状をなし、一方の主面が前記第１の面に面するとともに、側面が前記第２の面に面し、
前記第１の工程では、前記金属膜が前記第１の面と前記主面との間および前記第２の面と前記側面との間に跨って配置される請求項１ないし８のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項１０】
第１の部材と第２の部材とが合金層を介して接合され、
前記合金層は、Ａｕ−Ｓｎ−Ｇｅ系合金またはＡｇ−Ｓｎ−Ｇｅ系合金からなることを特徴とする電子素子。
【請求項１１】
前記第１の部材がベース基板であり、
前記第２の部材が蓋体であり、
前記ベース基板に振動素子が搭載されている請求項１０に記載の電子素子。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の電子素子と、
前記振動素子に接続された発振回路と、を備えていることを特徴とする発振器。
【請求項１３】
請求項１０または１１に記載の電子素子を備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項１４】
請求項１０または１１に記載の電子素子を備えていることを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合方法、電子素子、発振器、電子機器および移動体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＡＴカット水晶振動子は、励振する主振動の振動モードが厚みすべり振動であり、小型化、高周波数化に適し、且つ周波数温度特性が優れた三次曲線を呈するので、圧電発振器、電子機器等の多方面で使用されている。このようなＡＴカット水晶振動子として、振動素子をパッケージに収容したものが広く知られている。また、振動素子を収容するパッケージとしては、箱状のベースとベースの開口を覆うリッドとを気密的に接合した構成が広く用いられている（例えば、特許文献１、２参照）。
特許文献１では、半田を用いてベースとリッドとを接合している。しかしながら、半田は、その種類によって融点や特性が定まっているため、製造者は、適した融点や特性を有する半田を選択して使用しなければならない。半田の種類には限りがあるため、適した融点および特性を有する半田が存在しない場合や製造者が備えていない場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２１４９４４号公報
【特許文献２】特開２００３−１３３４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、適した融点および特性を有する接合膜で２つの部材を接合することのできる接合方法、並びに、この接合方法を用いて製造された電子素子、発振器、電子機器および移動体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述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］
本発明の接合方法は、第１の部材と第２の部材の間に、第１の金属により構成された第１の金属層と、前記第１の金属層と接触して設けられ、前記第１の金属と合金化可能であって前記第１の金属よりも高い融点を有する第２の金属により構成された第２の金属層とを含む金属膜を配置する第１工程と、
前記金属膜を加熱して溶融することによって、前記第１の金属および前記第２の金属を合金化する第２工程と、を含み、
第１工程では、前記第１の金属層と前記第２の金属層が前記金属膜の面内方向に並んで配置されることを特徴とする。
このような接合方法によれば、第１の金属と第２の金属の種類や配合比等を適宜設定することによって、第１、第２の部材を適した条件で接合することができる。
【０００６】
［適用例２］
本発明の接合方法では、前記金属膜は、帯状をなしており、その幅方向に沿って、前記第１の金属層と前記第２の金属層が並んでいるのが好ましい。
これにより、第１、第２の金属層をより均質に合金化させることができる。
［適用例３］
本発明の接合方法では、前記金属膜は、帯状をなしており、その延在方向に沿って、前記第１の金属層と前記第２の金属層が並んでいるのが好ましい。
これにより、第１、第２の金属層をより確実に合金化することができる。
【０００７】
［適用例４］
本発明の接合方法では、前記第１の金属は、錫であるのが好ましい。
これにより、第２工程を比較的低い温度で行うことができ、例えば、周囲の電子部品等への熱ダメージを低減することができる。
［適用例５］
本発明の接合方法では、前記第２の金属は、金、銀または銅であるのが好ましい。
これにより、機械的特性に優れた合金が得られる。
【０００８】
［適用例６］
本発明の接合方法では、前記金属膜は、さらに、前記第１の金属層と接触して設けられ、前記第１の金属と合金化可能であって前記第２の金属よりも高い融点を有する第３の金属により構成された第３の金属層を含んでいるのが好ましい。
これにより、第１、第２の金属のみの場合と比較して、接合条件の選択肢が増え、第１、第２の部材をより適した条件で接合することができる。
【０００９】
［適用例７］
本発明の接合方法では、前記第１の金属層は、前記第２の金属層と前記第３の金属層との間に位置しているのが好ましい。
これにより、第１、第２、第３の金属をより確実に合金化することができる。
［適用例８］
本発明の接合方法では、前記第３の金属は、ゲルマニウムであるのが好ましい。
これにより、機械的特性に優れた合金が得られる。
【００１０】
［適用例９］
本発明の接合方法では、前記第１の部材は、第１の面と前記第１の面から立設する第２の面とを有し、
前記第２の部材は、板状をなし、一方の主面が前記第１の面に面するとともに、側面が前記第２の面に面し、
前記第１の工程では、前記金属膜が前記第１の面と前記主面との間および前記第２の面と前記側面との間に跨って配置されるのが好ましい。
これにより、金属膜と第１、第２の部材との接触面積が増えるため、より強固に第１の部材と第２の部材とを接合することができる。
【００１１】
［適用例１０］
本発明の電子素子は、第１の部材と第２の部材とが合金層を介して接合され、
前記合金層は、Ａｕ−Ｓｎ−Ｇｅ系合金またはＡｇ−Ｓｎ−Ｇｅ系合金からなることを特徴とする。
これにより、Ａｕ、Ｓｎ、Ｇｅ（または、Ａｇ、Ｓｎ、Ｇｅ）の配合比を適宜設定することによって、第１、第２の部材を適した条件で接合することができる。特に、Ａｕ（Ａｇ）とＧｅとの合金は、これらの配合量によって合金の融点を広い範囲で調節できる点で優れている。
【００１２】
［適用例１１］
本発明の電子素子では、前記第１の部材がベース基板であり、
前記第２の部材が蓋体であり、
前記ベース基板に振動素子が搭載されているのが好ましい。
これにより、信頼性の高い電子素子を簡単に製造することができる。
【００１３】
［適用例１２］
本発明の発振器は、本発明の電子素子と、
前記振動素子に接続された発振回路と、を備えていることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い発振器が得られる。
［適用例１３］
本発明の電子機器は、本発明の電子素子を備えていることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
［適用例１４］
本発明の移動体は、本発明の電子素子を備えていることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い移動体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる電子素子の断面図である。
【図２】ＡＴカット水晶基板と結晶軸との関係を説明する図である。
【図３】図１に示す電子素子が有する基板の上面図である。
【図４】図１に示す電子素子が有する基板の下面図である。
【図５】ベース基板と第１の蓋体との接合方法を説明するための図であり、（ａ）がベース基板の平面図（上面図）、（ｂ）が同図（ａ）中のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】ベース基板と第１の蓋体との接合方法を説明するための断面図である。
【図７】Ａｕ−Ｇｅ合金の配合比と融点との関係を示すグラフである。
【図８】本発明の第２実施形態にかかる接合方法を説明する断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態にかかる接合方法を説明するためのベース基板の上面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態にかかる接合方法を説明するためのベース基板の上面図である。
【図１１】本発明の第５実施形態にかかる電子素子の断面図である。
【図１２】図１１に示す電子素子が備える振動素子の平面図であり、（ａ）が上方から見た平面図、（ｂ）が上方から見た透過図である。
【図１３】本発明の発振器の好適な実施形態を示す断面図である。
【図１４】本発明の電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。
【図１５】本発明の電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。
【図１６】本発明の電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。
【図１７】本発明の移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の接合方法、電子素子、発振器、電子機器および移動体を図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の接合方法および電子素子の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態にかかる電子素子の断面図、図２は、ＡＴカット水晶基板と結晶軸との関係を説明する図、図３は、図１に示す電子素子が有する基板の上面図、図４は、図１に示す電子素子が有する基板の下面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１中の上側を「上」と言い、下側を「下」と言い、右側を「右」と言い、左側を「左」と言う。
【００１６】
１．電子素子
図１に示す電子素子１は、振動子である。この電子素子１は、ベース基板（第１の部材）２と、第１の蓋体（第２の部材）３１と、第２の蓋体（第２の部材）３２と、第１のモールド材４１、第２のモールド材４２、電極５、６とを有している。
（ベース基板）
ベース基板２は、水晶基板である。ここで、ベース基板２の材料である水晶は、三方晶系に属しており、図２に示すように互いに直交する結晶軸Ｘ、Ｙ、Ｚを有している。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、それぞれ、電気軸、機械軸、光学軸と呼称される。本実施形態のベース基板２は、ＸＺ面をＸ軸の回りに所定の角度θ（θ＝３５°１５’）だけ回転させた平面に沿って切り出されたＡＴカット水晶基板からなる。
【００１７】
図１、図３および図４に示すように、ベース基板２は、板状（ブロック状）をなしており、その上面（一方の主面）に設けられた第１の凹部２１と、下面（他方の主面）に設けられた第２の凹部２２と、第１、第２の凹部２１、２２の底面同士を貫通する貫通孔２３と、貫通孔２３内に配置された振動基板２４と、振動基板２４と貫通孔２３の内壁とを連結する４つの梁部２５１、２５２、２５３、２５４と、を有している。このような形状のベース基板２は、板状の水晶基板をフォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いてパターニングすることによって簡単に形成することができる。
【００１８】
第１の凹部２１は、ベース基板２の上面の縁部を除く中央部に設けられている。また、第１の凹部２１は、ベース基板２の輪郭形状に対応するように長方形の輪郭形状を有している。したがって、ベース基板２の上面は、内外の輪郭が共に長方形である枠状をなしている。一方、第２の凹部２２は、ベース基板２の下面の縁部を除く中央部に設けられている。また、第２の凹部２２は、ベース基板２の輪郭形状に対応するように長方形の輪郭形状を有している。したがって、ベース基板２の下面は、内外の輪郭が共に長方形である枠状をなしている。第１、第２の凹部２１、２２は、ベース基板２の中心に対して対称的に形成されている。
【００１９】
貫通孔２３は、第１の凹部２１の底面２１１の縁部を除く中央部と、第２の凹部２２の底面２２１の縁部を除く中央部とを貫通して形成されている。また、貫通孔２３は、第１、第２の凹部２１、２２の輪郭形状に対応するように長方形の輪郭形状を有している。したがって、第１、第２の凹部２１、２２の底面２１１、２２１は、それぞれ、内外の輪郭が共に長方形である枠状をなしている。このように、底面２１１、２２１の縁部の全周を除くようにして貫通孔２３を形成することにより、後述するように、簡単に、第１、第２の蓋体３１、３２によって、貫通孔２３を気密的に封止することができる。
【００２０】
振動基板２４は、その平面視にて、長方形（矩形）の輪郭形状を有している。ここで、振動基板２４の長手方向は、水晶のＸ軸またはＺ軸と一致しているが、特に、Ｘ軸と一致するのが好ましい。これにより、電子素子１は、より優れた振動特性を発揮することができる。
また、振動基板２４は、貫通孔２３の内部に貫通孔２３の内周面と離間して配置されている。また、振動基板２４は、貫通孔２３の高さよりも薄く、貫通孔２３の高さ方向のほぼ中心に配置されている。言い換えると、振動基板２４の上面は、貫通孔２３の上側開口よりも下側に位置し、振動基板２４の下面は、貫通孔２３の下側開口よりも上側に位置している。振動基板２４をこのように配置することにより、振動基板２４と第１、第２の蓋体３１、３２との接触を防止することができる。
【００２１】
４つの梁部２５１〜２５４のうちの梁部２５１、２５２は、振動基板２４の長手方向の一端にて振動基板２４と貫通孔２３の内周面とを連結し、残りの梁部２５３、２５４は、振動基板２４の長手方向の他端にて振動基板２４と貫通孔２３の内周面とを連結している。このように、４つの梁部２５１〜２５４によって、振動基板２４を両持ち支持することによって、機械的強度の高いベース基板２となる。また、梁部２５１〜２５４によって、振動基板２４を貫通孔２３の内周面に連結することによって、振動基板２４（振動素子８）の振動漏れを効果的に抑制することができる。
【００２２】
また、梁部２５１〜２５４は、それぞれ、振動基板２４と同じ厚さであり、振動基板２４と同じ面に配置されている。なお、梁部の数は、振動基板２４を貫通孔２３の内周面に連結・固定することができれば、特に限定されない。例えば、梁部２５３、２５４を省略したような構成であってもよいし、梁部２５１、２５２を省略したような構成であってもよいし、梁部２５２〜２５４を省略したような構成であってもよい。
このようなベース基板２の外周部（振動基板２４の周囲を囲む部分）２６は、パッケージ７の一部（側壁）を構成する。
【００２３】
（電極５、６）
ベース基板２の表面には、電極５、６が形成されている。
電極５は、振動基板２４の上面に形成された励振電極５１と、第１の凹部２１の底面２１１のほぼ全面に枠状に形成された枠状電極（導電層）５２と、梁部２５１、２５２の上面を介して励振電極５１と枠状電極５２とを電気的に接続する配線電極５３と、枠状電極５２を第１の凹部２１の側面およびベース基板２の上面を介してベース基板２の図１中左側の外側面２６１に引き出す引出電極５４とを有している。
【００２４】
一方、電極６は、振動基板２４の下面に形成された励振電極６１と、第２の凹部２２の底面２２１のほぼ全面に枠状に形成された枠状電極（導電層）６２と、梁部２５３、２５４の下面を介して励振電極６１と枠状電極６２とを電気的に接続する配線電極６３と、枠状電極６２を第２の凹部２２の側面およびベース基板２の下面を介してベース基板２の図１中右側の外側面２６２に引き出す引出電極６４とを有している。
【００２５】
このように、電極５をベース基板２の表面のうちの上側を向く面を介して外側面２６１まで引き出し、電極６をベース基板２の表面のうちの下側を向く面を介して外側面２６２まで引き出すことにより、電極５、６の接触を簡単かつ確実に防止することができる。特に、本実施形態では、前述したように、配線電極５３、６３が異なる梁部に形成されているため、この部位（電極５、６が接触するおそれが高い箇所）での電極５、６の接触を確実に防止することができる。
【００２６】
励振電極５１、６１は、振動基板２４を介して対向して形成されており、これら励振電極５１、６１間に交番電圧を印加すると、振動基板２４が所定の周波数で振動（厚み滑り振動）する。すなわち、電子素子１では、振動基板２４と一対の励振電極５１、６１とによって振動素子８が構成されていると言える。
このような電極５、６の構成としては、それぞれ、導電性を有していれば、特に限定されないが、例えば、クロム、タングステンなどのメタライズ層（下地層）に、ニッケル、金、銀、銅などの各被膜を積層した金属被膜で構成することができる。
【００２７】
（第１、第２の蓋体）
第１の蓋体３１は、板状をなしており、第１の凹部２１内に配置された状態にてベース基板２に接合されている。一方、第２の蓋体３２は、板状を成しており、第２の凹部２２内の配置された状態にてベース基板２に接合されている。第１、第２の蓋体３１、３２は、それぞれ、合金層９を介して接合されている。
【００２８】
合金層９は、底面２１１、２２１の全周にわたって設けられており、貫通孔２３が第１、第２の蓋体３１、３２によって気密的に封止されている。これにより、貫通孔２３の内部空間Ｓが安定し、振動素子８の振動特性が安定する。なお、内部空間Ｓは、減圧状態（好ましくは真空状態）としてもよいし、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを充填したガス充填状態としてもよい。内部空間Ｓをこのような環境とすることにより、振動素子８の振動特性が向上する。
【００２９】
合金層９としては、第１、第２の蓋体３１、３２とベース基板２とを接合することができれば、特に限定されないが、Ａｕ−Ｓｎ−Ｇｅ系合金またはＡｇ−Ｓｎ−Ｇｅ系合金であるのが好ましい。これら合金によれば、第１、第２の蓋体３１、３２とベース基板２との接合強度を十分に高くすることができる。そのため、信頼性の高い電子素子１が得られる。また、Ａｕ、Ｓｎ、Ｇｅ（または、Ａｇ、Ｓｎ、Ｇｅ）の配合比を適宜設定することによって、第１、第２の蓋体３１、３２とベース基板２との接合に適した合金を形成することができる。なお、Ａｕ−Ｓｎ−Ｇｅ系合金およびＡｇ−Ｓｎ−Ｇｅ系合金には、それぞれ、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）等の他の金属が含有されていてもよい。
本実施形態では、前述したように、底面２１１、２２１に枠状電極５２、６２が形成されている。これら枠状電極５２、６２は、ベース基板２（水晶）と比較して合金層９との接合性に優れるため、より強固に第１、第２の蓋体３１、３２をベース基板２に接合することができ、また、より確実に貫通孔２３を気密的に封止することができる。
【００３０】
第１の蓋体３１の厚さは、第１の凹部２１の深さよりも薄く、ベース基板２に接合された状態にて、ベース基板２の上面から突出していない（内側へ退避している）。同様に、第２の蓋体３２の厚さは、第２の凹部２２の深さよりも薄く、ベース基板２に接合された状態にて、ベース基板２の下面から突出していない（内側へ退避している）。このように、第１の蓋体３１のベース基板２の上面からの突出および第２の蓋体３２のベース基板２の下面からの突出を防止することにより、電子素子１の小型化を図ることができる。
【００３１】
第１、第２の蓋体３１、３２の構成材料としては、特に限定されず、例えば、水晶、各種ガラス材料、鉄、銅、ニッケル、コバルト、アルミニウム、マグネシウム等の各種金属材料（これらのうちの少なくとも１種を含む合金、金属間化合物を含む）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、アクリル系樹脂等の各種樹脂材料を用いることができる。例えば、一例として、第１、第２の蓋体３１、３２は、ステンレス鋼のコア材の表面にＮｉメッキを施したものや、鉄のコア材の表面にＮｉメッキを施したものにより構成することができる。このような例のように、第１、第２の蓋体３１、３２を金属材料により構成することによって、安価でかつ対候性（耐腐食性）の高い第１、第２の蓋体３１、３２が得られる。
以上、第１、第２の蓋体３１、３２について説明した。電子素子１では、これら第１、第２の蓋体３１、３２とベース基板２の外周部２６とによって、振動素子８を収容するパッケージ７が構成されているとも言える。
【００３２】
（第１、第２のモールド材）
図１に示すように、第１のモールド材４１は、第１の凹部２１を埋めるようにして設けられている。一方、第２のモールド材４２は、第２の凹部２２を埋めるようにして設けられている。このような第１、第２のモールド材４１、４２を設けることにより、合金層９を封止することができ、例えば、合金層９の経年劣化を効果的に抑制することができる。また、貫通孔２３の気密性をより向上させることがでる。なお、第１、第２のモールド材４１、４２としては、特に限定されず、例えば、各種樹脂材料で構成された公知のものを用いることができる。
【００３３】
以上、電子素子１について詳細に説明した。電子素子１は、従来の振動子と比較して部品点数が少ないため、その分、小型化を図ることができる。
また、電子素子１によれば、振動基板２４と、パッケージ７の側壁部をなす外周部２６とを一体にベース基板２に作り込むため、従来のようなパッケージと振動素子との位置決めを必要としない。従来では、振動素子の位置決めの際のずれを考慮して、パッケージを若干大きめに製造していたが、電子素子１では前述のような位置ずれの心配がないため、パッケージ７を従来よりも小さく設計することができる。この点からも、電子素子１の小型化を図ることができる。
【００３４】
また、従来では、振動素子をパッケージに固定するために接着剤を用いていたため、接着剤から発生するガス（アウトガス）によって気密空間内が汚染される問題があったが、電子素子１では、このような問題が発生しない。したがって、電子素子１は、安定した振動特性を長期間発揮することができる。
また、電子素子１によれば、引出電極５４、６４が共にパッケージ７（外周部２６）の側面に引き出されているため、外部部品（例えば、後述する発振器１００のＩＣチップ１１０）との電気的接続を容易に行うことができる。
【００３５】
２．接合方法
次に、ベース基板２と第１、第２の蓋体３１、３２との接合方法（本発明の接合方法）を説明する。なお、ベース基板２と第１の蓋体３１との接合方法と、ベース基板２と第２の蓋体３２との接合方法とは、同様であるため、以下では、ベース基板２と第１の蓋体３１との接合方法を代表して説明する。また、本明細書の「合金」には、固溶体、共晶、金属間化合物が含まれる。
【００３６】
図５は、ベース基板と第１の蓋体との接合方法を説明するための図であり、（ａ）がベース基板の平面図（上面図）、（ｂ）が同図（ａ）中のＡ−Ａ線断面図、図６は、ベース基板と第１の蓋体との接合方法を説明するための断面図、図７は、Ａｕ−Ｇｅ合金の配合比と融点との関係を示すグラフである。なお、図５および図６では、説明の便宜上、電極５、６の図示を省略している。
【００３７】
ベース基板２と第１の蓋体３１との接合方法は、ベース基板２と第１の蓋体３１の間に、第１の金属９１０からなる第１の金属層９１と第２の金属９２０からなる第２の金属層９２と第３の金属９３０からかる第３の金属層９３とを有する金属膜９０を形成する第１工程と、金属膜９０を加熱して溶融することによって、第１、第２、第３の金属９１０、９２０、９３０を合金化する第２工程とを有している。
【００３８】
（第１工程）
まず、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、ベース基板２の底面２１１に第１の金属層９１と、第２の金属層９２と、第３の金属層９３とを成膜して枠状（両端が連結した帯状）の金属膜９０を形成する。第１、第２、第３の金属層９１、９２、９３は、それぞれ、枠状をなしており、第２の金属層９２が内側に位置し、第３の金属層９３が外側に位置し、第１の金属層９１が中央に位置している。すなわち、第１、第２、第３の金属層９１、９２、９３が金属膜９０の幅方向（面内方向）に沿って並んで配置され、第１の金属層９１が、第２、第３の金属層９２、９３の間に位置している。また、第１の金属層９１と第２の金属層９２とが接触し、第１の金属層９１と第３の金属層９３とが接触している。このような配置とすることにより、第２工程にて、第１、第２、第３の金属９１０、９２０、９３０の合金化を円滑に行うことができる。なお、第１、第２、第３の金属層９１、９２、９３の配置は、これに限定されず、例えば、第２の金属層９２と第３の金属層９３の配置を逆にしてもよい。
【００３９】
第１の金属層９１を構成する第１の金属９１０は、錫（Ｓｎ）である。このように、第１の金属９１０を錫とすることによって、合金層９に優れた接合性を付与することができる。ただし、第１の金属９１０としては、錫に限定されず、鉄、ニッケル、コバルト、金、白金、銀、銅、マンガン、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛、鉛、チタン、タングステン等であってもよい。
【００４０】
また、第２の金属層９２を構成する第２の金属９２０は、第１の金属９１０と合金化可能であって、第１の金属９１０よりも高い融点を有しており、具体的には金（Ａｕ）である。金は、第１の金属９１０である錫と容易に合金化可能な材料である。Ｓｎ−Ａｕ合金が十分に高い融点を有し、優れた対候性を有し、優れた接合性を有している点でも好ましい。なお、第２の金属９２０を金に替えて銀（Ａｇ）または銅（Ｃｕ）としても、金を用いた場合と同等の効果を得ることができる。ただし、第２の金属９２０としては、第１の金属９１０と合金化可能であって、第１の金属９１０よりも高い融点を有していれば、金、銀、銅に限定されず、例えば、鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛、鉛、錫、チタン、タングステン等であってもよい。
【００４１】
また、第３の金属層９３を構成する第３の金属９３０は、第１の金属９１０と合金化可能であって、第１の金属９１０よりも高い融点を有しており、具体的にはゲルマニウム（Ｇｅ）である。図７に示すように、ゲルマニウムは、第２の金属９２０である金との配合比を変化させることによって、得られる合金（Ａｕ−Ｇｅ合金）の融点を広い範囲で調整することができる。そのため、比較的簡単に、目的（ベース基板２と第１の蓋体３１との接合）に適した特性を有する合金層９を得ることができる。
【００４２】
（第２工程）
まず、図６（ａ）に示すように、ベース基板２の第１の凹部２１に第１の蓋体３１を配置し、ベース基板２と第１の蓋体３１との間に金属膜９０が介在した状態とする。次に、例えば、炉への投入、レーザー照射等によって、金属膜９０を加熱する。金属膜９０を加熱していくと、第１の金属９１０である錫が溶け始め、第２の金属層９２と接触している部分から第２の金属９２０である金との合金化（Ａｕ−Ｓｎ合金の形成）が進み、さらに、第３の金属層９３と接触している部分から第３の金属９３０であるゲルマニウムとの合金化（Ｇｅ−Ｓｎ合金の形成）が進む。そして、最終的に、第１、第２、第３の金属９１０、９２０、９３０が均質に合金化され、図６（ｂ）に示すように、Ａｕ−Ｓｎ−Ｇｅ合金で構成された合金層９が得られる。そして、このような合金層９によってベース基板２と第１の蓋体３１とが接合される。
Ａｕ−Ｓｎ−Ｇｅ合金の配合としては、特に限定されないが、例えば、融点を２５０〜４００℃程度としたいときは、６０ｍｏｌ％≦Ａｕ≦９０ｍｏｌ％、０ｍｏｌ％≦Ｓｎ≦３０ｍｏｌ％、０ｍｏｌ％≦Ｇｅ≦６０ｍｏｌ％程度であるのが好ましい。
【００４３】
以上、ベース基板２と第１の蓋体３１との接合方法について説明した。このような接合方法によれば、ベース基板２と第１の蓋体３１とを強固に接合することができる。また、第１、第２、第３の金属層９１、９２、９３の配合比（体積比）を適宜設定することにより、目的に適した特性（特に融点）を有する合金層９を簡単に形成することができる。ここで、従来のように、ベース基板２と第１の蓋体３１とを半田（合金）を用いて接合する場合は、種類の異なる半田を多数在庫しておき、その中から適した半田を選んで用いたり、在庫がない場合には、新たに半田を製造したりする必要があり、製造にコスト（特に在庫コスト）および手間がかかるという問題があった。これに対して、本願発明の接合方法によれば、多数の半田を在庫しておくことや、半田を製造する必要がなく、ベース基板２と第１の蓋体３１との接合を安価にかつ少ない工程で接合することができる。
【００４４】
ここで、合金層９は、均質（錫、金、ゲルマニウムが均一に分散した構成）であるのが好ましい。これにより、上記効果をより効果的に発揮することができる。ただし、合金層９は、不均質であってもよい。例えば、金の含有量が合金層９の内周部で高く、外周部で低くなっていてもよいし、ゲルマニウムの含有量が合金層９の外周部で高く、内周部で低くなっていてもよいし、錫の含有量が金属層の中央部で高く、外周部および内周部で低くなっていてもよい。
【００４５】
なお、本実施形態では、第２の金属９２０が金（Ａｕ）であるが、第２の金属９２０を銀（Ａｇ）にしてもよい。この場合は、第２工程にて、Ａｇ−Ｓｎ−Ｇｅ合金で構成された合金層９が得られ、この合金層９によって、ベース基板２と第１の蓋体３１とが接合される。このような構成の合金層９によっても、第２の金属９２０が金（Ａｕ）の場合と同等の効果を発揮することができる。
【００４６】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の接合方法および電子素子の第２実施形態について説明する。
図８は、本発明の第２実施形態にかかる接合方法を説明する断面図である。
以下、第２実施形態の接合方法について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第２実施形態にかかる接合方法は、金属膜の形成領域が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００４７】
本実施形態の接合方法では、図８（ａ）に示すように、まず、第１の凹部２１の底面（第１の面）２１１および側面（第１の面から立設する第２の面）２１２に跨って金属膜９０を形成し、第１の蓋体３１を第１の凹部２１に配置する。この状態では、第１の蓋体３１の下面（主面）３１１が底面２１１に面するとともに、側面３１２が側面２１２に面しており、金属膜９０が底面２１１と下面３１１との間および側面２１２と側面３１２との間に跨って配置されている。次に、図８（ｂ）に示すように、金属膜９０を加熱、溶融させて合金層９を形成し、この合金層９によってベース基板２と第１の蓋体３１とを接合する。ベース基板２と第２の蓋体３２との接合も同様にして行う。
【００４８】
このような接合方法によれば、前述した第１実施形態と比較して、合金層９をより広く形成することができるため、ベース基板２と第１の蓋体３１との接合強度が増すとともに、貫通孔２３の気密性が向上する。
このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００４９】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の接合方法および電子素子の第３実施形態について説明する。
図９は、本発明の第３実施形態にかかる接合方法を説明するためのベース基板の上面図である。
以下、第３実施形態の接合方法および電子素子について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第３実施形態にかかる接合方法および電子素子は、金属膜の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００５０】
図９に示すように、第１工程にて形成される金属膜９０は、その幅方向および周方向（延在方向）に沿って、第１、第２、第３の金属層９１、９２、９３が順に繰り返して並んでいる。また、第２、第３の金属層９２、９３は、幅方向および周方向の少なくとも一方の方向にて第１の金属層９１と隣り合っている（接触している）。金属膜９０をこのような構成とすることによって、より均質な合金層９を形成することができる。
このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００５１】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の接合方法および電子素子の第４実施形態について説明する。
図１０は、本発明の第４実施形態にかかる接合方法を説明するためのベース基板の上面図である。
以下、第４実施形態の接合方法および電子素子について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第４実施形態にかかる接合方法および電子素子は、金属膜の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
【００５２】
図１０に示すように、第１工程にて形成される金属膜９０は、錫（Ｓｎ）で構成された第１の金属層９１と、金（Ａｕ）で構成された第２の金属層９２とを有している。すなわち、本実施形態の金属膜９０は、前述した第１実施形態の金属膜から第３の金属層を省略した構成となっている。そのため、金属膜９０は、第２工程にてＡｇ−Ｓｎ合金からなる合金層９となり、この合金層９によって、ベース基板２と第１、第２の蓋体３１、３２とが接合される。
このような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
なお、第２の金属層９２を、銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）で構成しても、本実施形態と同等の効果を発揮することができる。
【００５３】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の接合方法および電子素子の第５実施形態について説明する。
図１１は、本発明の第５実施形態にかかる電子素子の断面図、図１２は、図１１に示す電子素子が備える振動素子の平面図であり、（ａ）が上方から見た平面図、（ｂ）が上方から見た透過図である。
【００５４】
以下、第５実施形態の接合方法および電子素子について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第５実施形態にかかる接合方法および電子素子は、電子素子の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図１１に示す電子素子１Ａは、パッケージ７Ａと、パッケージ７Ａに収容された振動素子８Ａとを有している。
【００５５】
（パッケージ）
パッケージ７Ａは、上面に開放する凹部７１１を有する箱状のベース基板（第１の部材）７１と、凹部７１１の開口を塞いでベース基板７１に接合された板状の蓋体（第２の部材）蓋体７２とを有している。そして、凹部７１１が蓋体７２によって塞がれることにより形成された収容空間に振動素子８Ａが収容されている。収容空間は、減圧（真空）状態となっていてもよいし、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入されていてもよい。
【００５６】
ベース基板７１の構成材料としては、特に限定されないが、酸化アルミニウム等の各種セラミックスを用いることができる。また、蓋体７２の構成材料としては、特に限定されないが、ベース基板７１の構成材料と線膨張係数が近似する部材であると良い。例えば、ベース基板７１の構成材料を前述のようなセラミックスとした場合には、コバール等の合金とするのが好ましい。
ベース基板７１と蓋体７２は、合金層９を介して接合されている。なお、合金層９の構成およびベース基板７１と蓋体７２との接合方法は、前述した第１実施形態と同様である。
【００５７】
凹部７１１の底面には、接続端子７５１、７６１が形成されている。また、ベース基板７１の下面には、外部実装端子７５２、７６２が形成されている。接続端子７５１は、ベース基板７１に形成された貫通電極７５３を介して外部実装端子７５２と電気的に接続されており、接続端子７６１は、ベース基板７１に形成された貫通電極７６３を介して外部実装端子７６２と電気的に接続されている。
【００５８】
接続端子７５１、７６１、外部実装端子７５２、７６２および貫通電極７５３、７６３の構成としては、それぞれ、導電性を有していれば、特に限定されないが、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）などのメタライズ層（下地層）に、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）などの各被膜を積層した金属被膜で構成することができる。
【００５９】
（振動素子）
図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、振動素子８Ａは、平面視形状が長方形（矩形）の板状をなす振動基板８１と、振動基板８１の表面に形成された一対の電極８２、８３とを有している。
振動基板８１は、主として厚み滑り振動をする水晶素板である。本実施形態では、振動基板８１としてＡＴカット水晶素板を用いている。また、振動基板８１の長手方向が水晶の結晶軸であるＸ軸またはＺ軸と一致している。
【００６０】
電極８２は、振動基板８１の上面に形成された励振電極８２１と、振動基板８１の下面に形成された接続電極８２２と、励振電極８２１と接続電極８２２とを電気的に接続する配線電極８２３とを有している。一方、電極８３は、振動基板８１の下面に形成された励振電極８３１と、振動基板８１の下面に形成された接続電極８３２と、励振電極８３１および接続電極８３２を電気的に接続する配線電極８３３とを有している。
このような振動素子８Ａは、一対の導電性接着剤７８、７９を介してベース基板７１に固定（搭載）されている。導電性接着剤７８は、接続電極８２２と接続端子７５１とに接触し、これらを電気的に接続している。一方、導電性接着剤７９は、接続電極８３２と接続端子７６１とに接触し、これらを電気的に接続している。
【００６１】
以上、電子素子１Ａについて説明したが、振動素子８Ａの構成としては、特に限定されず、例えば、基部から複数の振動腕が延出した形状の振動素子（音叉型の振動素子、双音叉型の振動素子等）、ジャイロセンサー等であってもよい。
このような第５実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００６２】
≪発振器≫
次に、本発明の電子素子を適用した発振器（本発明の発振器）について説明する。
図１３は、本発明の発振器の好適な実施形態を示す断面図である。
図１３に示す発振器１００は、電子素子１Ａと、振動素子８Ａを駆動するためのＩＣチップ１１０とを有している。以下、発振器１００について、前述した振動素子との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００６３】
図１３に示すように、発振器１００では、ベース基板７１の凹部７１１にＩＣチップ１１０が固定されている。ＩＣチップ１１０は、凹部７１１の底面に形成された複数の内部端子１２０と電気的に接続されている。複数の内部端子１２０には、接続端子７５１、７６１と接続されているものと、外部実装端子７５２、７６２と接続されているものがある。ＩＣチップ１１０は、電子素子１Ａ（振動素子８Ａ）の駆動を制御するための発振回路を有している。ＩＣチップ１１０によって電子素子１Ａを駆動すると、所定の周波数の信号を取り出すことができる。
【００６４】
≪電子機器≫
次に、本発明の電子素子を適用した電子機器（本発明の電子機器）について説明する。
図１４は、本発明の電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。この図において、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部２０００を備えた表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター１１００には、フィルター、共振器、基準クロック等として機能する電子素子１が内蔵されている。
【００６５】
図１５は、本発明の電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。この図において、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部２０００が配置されている。このような携帯電話機１２００には、フィルター、共振器等として機能する電子素子１が内蔵されている。
【００６６】
図１６は、本発明の電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。
【００６７】
ディジタルスチルカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。
【００６８】
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送・格納される。また、このディジタルスチルカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニター１４３０が、データ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピューター１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニター１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。このようなディジタルスチルカメラ１３００には、フィルター、共振器等として機能する電子素子１が内蔵されている。
【００６９】
なお、本発明の電子素子を備える電子機器は、図１４のパーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）、図１５の携帯電話機、図１６のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシュミレーター等に適用することができる。
【００７０】
≪移動体≫
次に、本発明の電子素子を適用した移動体（本発明の移動体）について説明する。
図１７は、本発明の移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図である。自動車１５００には、電子素子１が搭載されている。電子素子１は、キーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム(ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System)、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム、等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。
【００７１】
以上、本発明の接合方法、電子素子、発振器、電子機器および移動体について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、前述した各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
また、前述した実施形態では、基板として水晶基板を用いているが、これに替えて、例えば、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等の各種振動基板を用いてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１、１Ａ…電子素子  ２…ベース基板  ２１…第１の凹部  ２１１…底面  ２１２…側面  ２２…第２の凹部  ２２１…底面  ２３…貫通孔  ２４…振動基板  ２５１、２５２、２５３、２５４…梁部  ２６…外周部  ２６１、２６２…外側面  ３１…第１の蓋体  ３１１…下面  ３１２…側面  ３２…第２の蓋体  ４１…第１のモールド材  ４２…第２のモールド材  ５…電極  ５１…励振電極  ５２…枠状電極  ５３…配線電極  ５４…引出電極  ６…電極  ６１…励振電極  ６２…枠状電極  ６３…配線電極  ６４…引出電極  ７、７Ａ…パッケージ  ７１…ベース基板  ７１１…凹部  ７２…蓋体  ７５１、７６１…接続端子  ７５２、７６２…外部実装端子  ７５３、７６３…貫通電極  ７８、７９…導電性接着剤  ８、８Ａ…振動素子  ８１…振動基板  ８２、８３…電極  ８２１、８３１…励振電極  ８２２、８３２…接続電極  ８２３、８３３…配線電極  ９…合金層  ９０…金属膜  ９１…第１の金属層  ９１０…第１の金属  ９２…第２の金属層  ９２０…第２の金属  ９３…第３の金属層  ９３０…第３の金属  １００…発振器  １１０…ＩＣチップ  １２０…内部端子  １１００…パーソナルコンピューター  １１０２…キーボード  １１０４…本体部  １１０６…表示ユニット  １２００…携帯電話機  １２０２…操作ボタン  １２０４…受話口  １２０６…送話口  １３００…ディジタルスチルカメラ  １３０２…ケース  １３０４…受光ユニット  １３０６…シャッターボタン  １３０８…メモリー  １３１２…ビデオ信号出力端子  １３１４…入出力端子  １４３０…テレビモニター  １４４０…パーソナルコンピューター  １５００…自動車  ２０００…表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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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１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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