(57)【要約】      （修正有）【課題】生産性低下の原因となるカバー板を用いることなく、簡易な手法によって封止部材が封止孔から排出されるガスによって飛散することを確実に防止する電子デバイス用パッケージを提供する。【解決手段】内部に空所を有すると共に該空所を外部と連通させる封止孔を有した容器２と、溶融した後で固化することにより前記封止孔を封止する封止部材３８と、を有した電子デバイス用パッケージであって、封止孔の外周縁の面上、及び内壁には全周に渡って第１の金属膜４５が形成されると共に、封止孔の外周縁の面３７ａ’上の少なくとも一部には第２の金属膜４５が形成され、第２の金属膜の融点は第１の金属膜の融点よりも低い。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に空所を有すると共に、前記空所を外部と連通し、さらに封止部材を溶融した後で固化することにより封止する封止孔を有している容器を有している電子デバイス用パッケージであって、
前記封止孔の外部の周辺の面には、第１の金属膜が形成されると共に、前記封止孔の外部の周辺の面の少なくとも一部には第２の金属膜が形成され、前記第２の金属膜の融点は前記第１の金属膜の融点よりも低いことを特徴とする電子デバイス用パッケージ。
【請求項２】
前記第１の金属膜上に、前記第２の金属膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス用パッケージ。
【請求項３】
前記第２の金属膜は、前記第１の金属膜が存在しない前記封止孔の外部の周辺の面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス用パッケージ。
【請求項４】
前記第１の金属膜として金を用い、前記第２の金属膜として金−錫合金を用いていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の電子デバイス用パッケージ。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載の前記電子デバイス用パッケージと、前記封止部材と、前記容器の空所内に配置された電子部品と、を備えていることを特徴とする電子デバイス。
【請求項６】
前記封止部材として、金−ゲルマニウム合金を用いていることを特徴とする請求項５に記載の電子デバイス。
【請求項７】
請求項６に記載の電子デバイスを備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項８】
内部に空所を有すると共に前記空所を外部と連通させる封止孔を有した容器と、溶融した後で固化することにより前記封止孔を封止する封止部材と、前記封止部材によって前記封止孔を封止された前記容器内に収容されている電子部品と、を有し、前記封止孔の外周縁の面上、及び内壁には全周に渡って第１の金属膜が形成されると共に、前記封止孔の外周縁の面上の少なくとも一部には第２の金属膜が形成され、前記第２の金属膜の融点が前記第１の金属膜の融点よりも低い電子デバイスの製造方法であって、
前記電子部品を前記容器の空所内に収容する工程と、
前記封止孔が上向きとなるように前記容器をセットする容器セット工程と、
前記封止部材を前記封止孔上に配置する封止部材配置工程と、
前記第２の金属膜を溶融させる第１の溶融工程と、
前記第１の溶融工程を経た後に前記容器の空所を減圧する減圧工程と、
前記封止部材を溶融させる第２の溶融工程と、
を含み、
前記第１の溶融工程では、前記容器の空所と容器外部との連通を確保した状態で、前記第２の金属膜によって前記封止孔内、又は前記封止孔の周縁部に前記封止部材を固定することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動素子、その他の電子部品を容器内に収容した電子デバイス用パッケージ、電子デバイス、電子機器及び電子デバイスの製造方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＨＤＤ（ハード・ディスク・ドライブ）、モバイルコンピュータ、あるいはＩＣカード等の小型の情報機器や、携帯電話、自動車電話、またはページングシステム等の移動体通信機器において、近年、装置の小型薄型化がめざましく、それらに用いられる圧電デバイスも小型薄型化が要求されている。また、それとともに、装置の回路基板に表面実装が可能な表面実装タイプの圧電デバイスが求められている。
圧電振動子のように容器内に圧電振動素子を気密封止した構造の電子デバイスの製造工程にあっては、封止孔を有した容器内に圧電振動素子を収容した後で、この容器を真空チャンバー内に配置して真空吸引しつつ加熱することにより封止孔から容器の内部ガスを排出し、排出が完了した時点で封止部材を用いて封止孔を封止している。
封止工程では、真空チャンバー内において封止孔が上向きとなるように容器をセットし、封止孔を塞ぐように球状の金属製封止部材を載置してから封止部材にレーザー光を照射して溶融させることにより封止孔を封止する（特許文献１）。
電子デバイスの小型化に伴って封止部材も小型化し、例えば直径０．３ｍｍ程度の金属球が使用される。このような小型、軽量の金属球は、真空吸引する際に容器内部から封止孔を経て排出されてくるガスによって押し出されて容器外へ飛散し易く、飛散すると封止工程を実施できなくなり、これが圧電デバイスの生産性を低下させる原因となっている。
真空引きによって封印部材が飛散することを防止するために、真空引きの速度を低下させることが行われているが、真空チャンバーを改造するためのコスト増、生産性の低下を招くばかりでなく、電子デバイス内の真空度の低下、バラツキによって完成品の特性を低下させる原因となっている。
【０００３】
これに対して、特許文献２には、容器内に圧電振動素子を気密封止することが可能な小型の圧電デバイスの製造方法が開示されている。この製造方法では、真空チャンバー内に配置した容器の封止孔に球状の封止部材を配置してから真空チャンバー内を減圧することにより容器内部を減圧し、封止孔の内周と封止部材との隙間を介して容器内部のガスを外部に排出させる。このとき、封止孔を形成した容器の外底面とカバー板との隙間が、封止部材の直径よりも小さくなるようにカバー板を配置する。内部空間から排出される気体の圧力により封止孔から球状の封止部材が飛び出そうとした場合に、カバー板によりその封止部材を受け止めるようにしている。
しかし、容器が数ｍｍ角程度に小型化した場合には、この容器に形成した封止孔を封止するための球状の封止部材は例えば直径１ｍｍ以下となるため、トレイ上に複数セットされた全ての容器とカバーとの隙間を適正に維持することが極めて困難である。また、カバー板を準備してセットしたり、取り外す作業が増える分だけ、生産性が低下するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１５８４３９公報
【特許文献２】特開２０１１−１２９７３５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、生産性低下の原因となるカバー板を用いることなく、簡易な手法によって封止部材が封止孔から排出されるガスによって飛散することを確実に防止することができる電子デバイス用パッケージ、電子デバイス、及び電子デバイス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】
【０００６】
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。
【０００７】
［適用例１］本発明に係る電子デバイス用パッケージは、内部に空所を有すると共に、前記空所を外部と連通し、さらに封止部材を溶融した後で固化することにより封止する封止孔を有している容器を有している電子デバイス用パッケージであって、前記封止孔の外部の周辺の面には、第１の金属膜が形成されると共に、前記封止孔の外部の周辺の面の少なくとも一部には第２の金属膜が形成され、前記第２の金属膜の融点は前記第１の金属膜の融点よりも低いことを特徴とする。
【０００８】
この適用例によれば、減圧工程、及び本封止工程前に、封止部材を封止孔に仮固定するための溶融工程を実施するため、生産性低下の原因となるカバー板を用いることなく、簡易な手法によって封止部材が封止孔から排出されるガスによって飛散することを確実に防止することができる。封止部材を仮固定する手法としては、封止孔周辺に第２の金属膜を形成しておき、この第２の金属膜を溶融させる方法を採るため、生産性を高めることができる。
【０００９】
［適用例２］本発明に係る電子デバイス用パッケージは、適用例１において、前記第１の金属膜上に、前記第２の金属膜が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
第２の金属膜は、第１の金属膜上に形成してもよい。第２の金属膜を溶融させることにより、封止部材を仮固定できるので、封止部材の飛散を防止して減圧工程を効率化することができる。
【００１１】
［適用例３］本発明に係る電子デバイス用パッケージは、適用例１において、前記第２の金属膜は、前記第１の金属膜が存在しない前記封止孔の外部の周辺の面に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
第２の金属膜は、第１の金属膜が存在しない部分に形成してもよい。第２の金属膜を溶融させることにより、封止部材を仮固定できるので、封止部材の飛散を防止して減圧工程を効率化することができる。
【００１３】
［適用例４］本発明に係る電子デバイス用パッケージは、適用例１乃至３において、前記第１の金属膜として金を用い、前記第２の金属膜として金−錫合金を用いていることを特徴とする。
【００１４】
金−錫合金は融点が低いため、仮固定用の金属材料として適している。
【００１５】
［適用例５］本発明に係る電子デバイスは、適用例１乃至４の何れか一項に記載の前記電子デバイス用パッケージと、前記封止部材と、前記容器の空所内に配置された電子部品と、を備えていることを特徴とする。
【００１６】
この適用例によれば、電子デバイス用パッケージの生産性が高まるので、電子デバイスの生産性をも高めて、コストダウンを図ることができる。
【００１７】
［適用例６］本発明に係る電子デバイス用パッケージは、適用例５において、前記封止部材として、金−ゲルマニウム合金を用いていることを特徴とする。
【００１８】
この適用例によれば、融点が高い金−ゲルマニウム合金を用いたことにより、封止後の圧電デバイスを実装する工程において熱が加えられた場合に容易に溶融しないことから、容器内部の真空状態が封止部材の一部溶融によりリークされることが有効に防止される。しかも、封止部材に鉛を含有していないことから、鉛を原因とする環境汚染を回避することができる。
【００１９】
［適用例７］本発明に係る電子機器は、適用例６に記載の電子デバイスを備えていることを特徴とする。
【００２０】
［適用例８］本発明に係る電子デバイスの製造方法は、内部に空所を有すると共に前記空所を外部と連通させる封止孔を有した容器と、溶融した後で固化することにより前記封止孔を封止する封止部材と、前記封止部材によって前記封止孔を封止された前記容器内に収容されている電子部品と、を有し、前記封止孔の外周縁の面上、及び内壁には全周に渡って第１の金属膜が形成されると共に、前記封止孔の外周縁の面上の少なくとも一部には第２の金属膜が形成され、前記第２の金属膜の融点が前記第１の金属膜の融点よりも低い電子デバイスの製造方法であって、前記電子部品を前記容器の空所内に収容する工程と、前記封止孔が上向きとなるように前記容器をセットする容器セット工程と、前記封止部材を前記封止孔上に配置する封止部材配置工程と、前記第２の金属膜を溶融させる第１の溶融工程と、前記第１の溶融工程を経た後に前記容器の空所を減圧する減圧工程と、前記封止部材を溶融させる第２の溶融工程と、を含み、前記第１の溶融工程では、前記容器の空所と容器外部との連通を確保した状態で、前記第２の金属膜によって前記封止孔内、又は前記封止孔の周縁部に前記封止部材を固定することを特徴とする。
【００２１】
この適用例によれば、減圧工程、及び本封止工程前に、封止部材を封止孔に仮固定するための溶融工程を実施するため、生産性低下の原因となるカバー板を用いることなく、簡易な手法によって封止部材が封止孔から排出されるガスによって飛散することを確実に防止することができる。封止部材を仮固定する手法としては、封止孔周辺に第２の金属膜を形成しておき、この第２の金属膜を溶融させる方法を採るため、生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る圧電デバイス用パッケージを用いた電子デバイスの概略平面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線概略断面図である。
【図３】図１の底面図である。
【図４】（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は容器本体内に圧電振動素子を搭載する手順を示す縦断面図、封止孔周辺を示す底面図、及び蓋体を接合する手順を示す説明図である。
【図５】本発明に係る電子デバイスの製造方法を説明するフローチャートである。
【図６】（ａ）及び（ｂ）はレーザー光を用いた封止方法を説明する図、及びその要部拡大図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は第１の溶融工程においてレーザー光を第２の金属膜に向けて照射する状態を示す説明図、及び仮固定された封止部材を示す断面図である。
【図８】減圧工程における温度プロファイルの一例を示した図である。
【図９】封止部材を溶融させる第２の溶融工程を説明する断面図である。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は本発明の他の実施形態における第２の金属膜の構成を示す説明図、及び縦断面図である。
【図１１】（ａ）は本発明の圧電デバイスの異なる実施の形態の構成を示す概略平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線概略断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る圧電デバイスを利用した電子機器の一例としてのデジタル式携帯電話装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
図１乃至図３は、本発明の電子デバイス用パッケージを用いた電子デバイスの一実施形態を示しており、図１はその概略平面図、図２は図１のＸ−Ｘ線概略断面図、図３は図１の底面図である。また、図４（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は容器本体内に圧電振動素子を搭載する手順を示す縦断面図、封止孔周辺を示す底面図、及び蓋体を接合する手順を示す説明図である。
【００２４】
これらの図においては、圧電デバイス１として圧電振動子を例示しており、圧電デバイス１は、容器２内に圧電振動素子（電子部品）３０を気密封止した構成を有している。
容器２は、容器本体３と、容器本体３上に搭載された圧電振動素子３０を気密封止するために組み付けられる蓋体２０と、から構成されている。
容器本体３は、例えば、セラミックグリーンシートを積層して焼結した酸化アルミニウム質焼結体等の基板で形成されている。複数の各基板は、その内側に所定の孔を形成することで、積層した場合に内側に所定の内部空間Ｓを形成するようにされている。すなわち、図２に示すように、本実施形態の容器本体３は、例えば、平板状の第１の積層基板１１と、その上に重ねられる環状の第２の積層基板１２と、その上に重ねられる環状の第３の積層基板１３と、から構成されている。
容器本体３の内部空間Ｓ内の左端部付近において、内部空間Ｓに露出して底部を構成するベースとなる第２の積層基板１２には、Ａｕ及びＮｉメッキが施された電極部１５、１５が設けられている。この電極部１５、１５は外部と接続されて駆動電圧を供給するものである。この各電極部１５、１５の上に導電性接着剤１６、１６が塗布され、この導電性接着剤１６、１６上に圧電振動素子３０の基部３１が載置されて導電性接着剤１６、１６が硬化される。
【００２５】
圧電振動素子３０の基部３１の導電性接着剤１６、１６と触れる部分には、駆動電圧を伝えるための引出電極（図示せず）が形成されており、これにより、圧電振動素子３０は、駆動用電極が容器本体３側の電極部１５、１５と導電性接着剤１６、１６を介して電気的に接続されている。
圧電振動素子３０を構成する圧電基板は、例えば水晶で形成されており、水晶以外にもタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料を利用することができる。本実施形態の場合、圧電振動素子３０は、容器本体３側と固定される基部３１と、この基部３１から、図面右方に向けて二股に別れて平行に延びる一対の振動腕３４、３５を備えており、全体が音叉のような形状とされた、所謂、音叉型圧電振動素子が利用されている。
容器本体３の開放された上面には、低融点ガラス等のロウ材３３を介して、金属製の蓋体２０が接合されることにより封止されている。
【００２６】
また、容器本体３の底面のほぼ中央付近には、容器本体３の底板を構成する２枚の積層基板１１、１２に夫々第１及び第２の貫通孔３７ａ、３７ｂを連続形成することにより、貫通孔としての封止孔３７が設けられている。この封止孔３７を構成する２つの貫通孔のうち、容器本体内部に開口する第１の貫通孔３７ａに対して、外側の第２の貫通孔３７ｂは、より大きな内径を備えた同心円状に構成されている。これにより、封止孔３７は段部４０を有する開口とされており、好ましくは、第２の貫通孔３７ｂの段部と、貫通孔３７ａの孔内周面には後述する封止部材３８である金属ボール（例えば、金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ））に対して、濡れ性のよい金属、例えば、金メッキ等が、所定の下地層の上に形成されることにより被覆されている。
具体的には、図４（ｂ）中に示すように第１の貫通孔３７ａの外周縁面３７ａ’と、内壁３７ａ’’には、金メッキ膜としての第１の金属膜４５が周方向に連続して（全周に渡って）成膜されている。更に、外周縁面３７ａ’上の少なくとも一部には第２の金属膜４７が形成されている。第２の金属膜４７は、第１の金属膜４５の融点よりも低い融点を有する材料から構成されている。第２の金属膜としては、例えば金−錫合金（Ａｕ−Ｓｎ合金）を用いる。金の融点は、１０６４℃であり、金−錫合金の融点は、３５６℃である。
容器本体３内に圧電振動素子３０を固定した後で、封止孔３７に封止部材（金属製封止部材）３８が溶融充填されることにより、容器本体３内を気密状態に封止する。
【００２７】
本例では、封止孔３７に充填される封止部材３８として、後述する封止工程で詳しく説明するように、特に金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ）が用いられている。なお、封止部材としてはこれ以外の任意の金属材料を使用することができる。
なお、容器２と、封止孔３７を封止した封止部材３８は、電子デバイスのパッケージＰを構成している。
さらに、この実施形態では、容器本体３を構成する第２の積層基板１２には、図面右端部付近に孔を形成することにより、この積層基板１２の厚みに対応した凹部４２が形成されている。この凹部４２は、圧電振動素子３０の下方に位置している。これにより、本実施形態では、容器本体３に外部から衝撃が加わった場合に、圧電振動素子３０の自由端が矢印Ｄ方向に変位して振れた場合においても、容器本体３の内側底面と接触することを防止している。
本実施形態に係る圧電デバイス１は以上のように構成されており、容器本体３に設けた封止孔３７が金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ）でなる封止部材３８により封止されている。このため、封止後の圧電デバイス１を実装する工程において熱が加えられた場合に、金ゲルマニウム合金は融点が高く、容易に溶融しないことから、容器２内部の真空状態が封止部材の一部溶融によりリークされることが有効に防止される。しかも、封止部材３８に鉛を含有していないことから、鉛を原因とする環境汚染を回避することができる。
【００２８】
次に、本発明の電子デバイスのパッケージＰは、次の如き特徴的な構成を有する。
即ち、電子デバイスのパッケージＰは、内部に空所Ｓを有すると共に該空所を外部と連通させる封止孔３７を有した容器２と、溶融した後で固化することにより封止孔を封止する封止部材３８と、を有し、第１の貫通孔３７ａの外周縁の面３７ａ’上、及び内壁３７ａ’’には全周に渡って第１の金属膜４５が連続形成されると共に、封止孔の外周縁の面上の少なくとも一部には第２の金属膜４７が形成され、第２の金属膜４７の融点は第１の金属膜４６の融点よりも低いことを特徴としている。
また、第２の金属膜４７は、第１の金属膜４５上に積層形成されていてもよいし、第１の金属膜４５が存在しない外周縁面３７ａ’（下地金属層）上に直接形成されていてもよい。
図４（ｂ）に示すように、第１の貫通孔３７ａの内周面には全周に渡って連続して第１の金属膜４５（４５ａ）が成膜されると共に、第１の貫通孔３７ａの内壁と第２の貫通孔３７ｂの内壁との間に位置する第１の貫通孔の外周縁面３７ａ’上にも第１の金属膜４５（４５ｂ）が周方向に連続して（全周に渡って）成膜されている。
【００２９】
更に、外周縁面３７ａ’上の第１の金属膜４５（４５ｂ）上の少なくとも一部には第２の金属膜４７が積層して成膜されている。第２の金属膜４７は外周縁面３７ａ’上に連続した環状に形成してもよいし、図示のように１８０度の範囲内に納まるように形成してもよい。第２の金属膜４７の径方向位置、及びその形状は、第２の貫通孔３７ｂの内壁と、第１の貫通孔３７ａの周縁に着座した封止部材３８の外周縁との間であって、上方から第２の金属膜４７の少なくとも一部に対してレーザー光を照射できる領域に設定する。
なお、第２の金属膜４７を第１の貫通孔３７ａの上部開口全周を包囲するように環状に構成してもよい。この場合には、レーザー光を照射する部位を第２の金属膜の一部に限定することにより、第２の金属膜４７の一部のみを溶融させて封止部材の一部だけを第１の貫通孔の周縁に固定することが可能である。
【００３０】
後述するように本封止工程前に、レーザー光によって第２の金属膜４７を溶融、固化させることにより、封止部材３８と第１の貫通孔３７ａの周縁との間を一部固着させて封止部材を仮固定するために、第２の金属膜４７は設けられている。
なお、図示した実施形態では、封止孔３７として小径の第１の貫通孔３７ａと、大径の第２の貫通孔３７ｂとを軸方向に連設した構成を示したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、軸方向全長に渡って同一内径を有した封止孔に対しても本発明を適用することができる。
【００３１】
次に、本発明の電子デバイスの製造方法について説明する。
即ち、本発明は、内部に空所Ｓを有すると共に該空所を外部と連通させる封止孔３７を有した容器２と、溶融した後で固化することにより封止孔を封止する封止部材３８と、封止部材によって封止孔を封止された容器内に収容された電子部品３０と、を有し、封止孔の外周縁面３７ａ’上、及び内壁３７ａ’’には全周に渡って第１の金属膜４５が連続形成されると共に、前封止孔の外周縁面３７ａ’上の少なくとも一部には第２の金属膜４７が形成され、第２の金属膜の融点が第１の金属膜の融点よりも低い電子デバイスの製造方法に関するものである。
本発明に係る製造方法の特徴的な構成は、電子部品３０を容器２の空所Ｓ内に収容する工程と、封止孔３７が上向きとなるように容器２をセットする容器セット工程と、封止部材３８を封止孔３７上に配置する封止部材配置工程と、第２の金属膜４７を溶融させる第１の溶融工程と、第１の溶融工程を経た容器２をチャンバー５１ａ内に配置し、該チャンバー内を減圧することにより容器の空所Ｓを減圧する減圧工程と、空所が減圧された状態で、封止部材３８を溶融させる第２の溶融工程と、を有し、第１の溶融工程では、容器の空所と容器外部との連通を確保した状態で、第２の金属膜４７によって封止孔内、又は／及び、該封止孔の周縁部に封止部材を固定する、という点にある。
【００３２】
次に、図５は本発明に係る電子デバイスの製造方法を説明するフローチャートである。
図５において、容器、及び圧電振動素子の製造工程は図示を省略し、容器本体準備工程（ステップＳ１）、圧電振動素子の準備工程（ステップＳ２）としてそれぞれ簡略化して示した。
ステップＳ１に示す容器本体３準備工程では、容器本体３を製造して準備する。容器本体３は、例えば、セラミック、ガラスなどの絶縁材料を用いて形成し、さらに具体的には、酸化アルミニウム質のセラミックグリーンシートなどを成形して用いることができる。そのセラミックグリーンシートなどの材料を成形して、直径の異なる同心の貫通孔３７ａ、３７ｂをそれぞれ設けた２枚の積層基板１１、１２を積層し、さらに第２の積層基板１２上に矩形環状の第３の積層基板１３を積層させ、その後焼成することによって段差を有する凹部が形成された容器本体３の外形を得る。
なお、各貫通孔３７ａ、３７ｂは円形の穴であってもよいし、非円形の穴であってもよい。
【００３３】
絶縁材料からなる容器本体３の外面適所に、例えば、タングステンメタライズを施した上に、ニッケルめっきおよび金めっきを行ない、さらにフォトリソグラフィーを併用するなどの方法により、第１の積層基板１１の外底面に設けられた外部実装端子（図示せず）、第２の積層基板１２の上面に設けられた電極部１５等を形成する。これと同時に、封止孔３７内周面及び外部周縁に封止部材とのなじみのよい金属膜を形成する。なお、容器本体３に設けられた上記の各種端子は、対応する端子同士を、引き回し配線や、各積層基板に予め形成されたスルーホールなどの層内配線により接続する。
封止孔３７内周面及び外部周縁に形成する封止部材とのなじみのよい金属膜、即ち第１の金属膜４５としては、例えば金を用いる。
第１の金属膜４５は、第１の貫通孔３７ａの内周面に全周に渡って連続形成した第１の金属膜４５ａと、第１の貫通孔の外周縁面３７ａ’上に周方向全長に渡って連続形成された第１の金属膜４５ｂと、から成り、両第１の金属膜４５ａ、４５ｂは電気的に接続している。
更に、外周縁面３７ａ’上の第１の金属膜４５ｂ上の少なくとも一部には第１の金属膜４５よりも融点が低い材料から成る第２の金属膜４７が積層して形成されている。
なお、第１の金属膜４５ｂの一部に第１の金属膜４５ｂが存在しない領域を形成し、この領域内に第２の金属膜４７を配置してもよい。第１の金属膜４５ｂを形成する際にフォトリソグラフィー技術を用いて第１の金属膜４５ｂが存在しない領域を形成し、その後この領域内にマスクを用いて第２の金属膜４７を成膜することは容易である。
【００３４】
ステップＳ２に示す圧電振動素子の準備工程では、圧電振動素子３０を製造して準備する。圧電振動素子３０の製造においては、まず、結晶軸に対して所定のカット角で切り出された大判の圧電基板、例えば水晶基板（水晶ウェハー）を準備し、フォトリソグラフィーを用いたウエットエッチング、またはドライエッチングすることにより、水晶基板の外形を形成する。
次に、スパッタリングや蒸着などにより、励振電極や外部接続端子などの電極形成を行う。電極形成は、圧電振動素子の外形が形成された水晶基板の表面に、スパッタリングや蒸着により、クロム層を下地として形成し、その上に金層を積層させて形成することができる。
そして、複数の圧電振動素子３０が形成されたウェハーをダイシングすることにより、個片の圧電振動素子を複数得る。
【００３５】
次に、圧電振動素子接合工程について説明する。
ステップＳ３に示した圧電振動素子接合工程では、容器本体３の凹部内に設けた電極部１５上に導電性接着剤１６を用いて圧電振動素子３０を配置して電気的、機械的な接続を伴う接合を行う。
具体的には、図４（ａ）において、容器本体３の外周壁上面に予め封止ガラス等のロウ材３３を塗布すると共に、凹部内の電極部１５上に導電性接着剤１６を塗布し、圧電振動素子３０の基部３１に設けられている引出し電極（図示せず）の箇所を載せ、軽く荷重をかけて位置決めし、導電性接着剤１６を硬化させることにより、圧電振動素子３０を容器本体３内にマウントする。
【００３６】
次に、ステップＳ４の圧電振動素子３０の周波数調整工程を行う。
周波数調整工程では、まず、圧電振動素子３０の初期周波数を測定し、その初期周波数と目標周波数との差を許容範囲まで小さく調整することにより行う。圧電振動素子３０の周波数調整は、例えば、レーザーやイオンビームを圧電振動素子３０に照射してその一部を所定量エッチングすることにより行う。圧電振動素子３０は、その振動部の質量を軽くすることにより振動周波数が高くなることが知られており、例えば、圧電振動素子３０に形成された励起電極以外の電極パターンの一部をエッチングすることによって、励起電極の形状を変化させることなく圧電振動素子３０の周波数を高く調整することができる。この質量削減方式による周波数調整方法を用いる場合には、圧電振動素子３０の初期の周波数を目標周波数に対して低めの周波数となるようにつくり込みを行っておく。また、上記の質量削減方式とは逆に、圧電振動素子３０の振動部に質量を付加して周波数を低下させることにより周波数調整を行うこともできる（質量付加方式）。質量付加の方法としては、スパッタリング法や蒸着法などにより圧電振動素子３０の振動部に金属膜を堆積させる方法などを利用することができる。この質量付加方式により周波数調整を行う場合には、圧電振動素子３０の初期の周波数は目標周波数に対して高めの周波数となるようにつくり込みを行う。
【００３７】
次に、ステップＳ５に示すように、容器本体３の外周壁の開放された上端に蓋体２０を接合する。容器本体３と蓋体２０との接合は、容器本体３の上端面上に、例えば、コバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ）合金などからなるロウ材としてのシールリングを設け、そのシールリングを介して、蓋体２０をシーム溶接することにより行うことができる。
具体的には、図４（ｃ）に示すように、例えば、窒素雰囲気を形成するためのチャンバー５１内において、支持台５３上のトレイ５４に蓋体２０を載置し、その上に上述したロウ材３３が蓋体２０と接触するように容器本体３を逆さにして載置し、上から錘５２により荷重をかけながらチャンバー５１内を加熱する。これにより、ロウ材３３を溶融して硬化させることにより蓋体２０を接合する。尚、この工程は、チャンバー５１に代えて、窒素雰囲気が管理されたベルト炉に圧電デバイス１を通して行うようにしてもよい。
ステップＳ３〜Ｓ５によって容器内に圧電振動素子３０（電子部品）を収容する工程を終了する。
【００３８】
容器本体３上に蓋体２０が接合されることにより形成された内部空間Ｓ内に接合された圧電振動素子３０を、封止工程（Ｓ６〜Ｓ１１）に移して封止を行う。
封止工程は、例えば、図６（ａ）に示すように真空チャンバー５１ａなどの内部に圧電振動素子を収容した容器２（容器本体３、蓋体２０）を収容して行う。この際、封止孔３７が上向きとなるように、容器２の上下を逆にしてセットする。
まず、ステップＳ６に示すように、容器本体３の底面に設けた封止孔３７内に、金とゲルマニウムとの合金、あるいは、金と錫との合金などからなる球状の封止部材３８を配置する。この球状の封止部材３８の配置は、封止孔３７が有する内周の形状を利用して行うことができる。すなわち、内部空所Ｓ側の貫通孔３７ａと、その貫通孔３７ａよりも大きな同心の（外部側の）貫通孔３７ｂとが連通してなる封止孔３７の段差形状を利用して、容器２を内部空所Ｓ側が下側となるように載置することにより、封止孔３７の外部側から入れ込んだ球状の封止部材３８が封止孔３７内の段部４０に保持されて配置される。
【００３９】
図６（ａ）の工程をさらに詳しく説明する。図６（ａ）の一部を拡大して示す図６（ｂ）に表されているように、球形の金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ）合金の封止部材３８が配置される封止孔３７は、所定の内径ｎ１を備える内側の第１の貫通孔３７ａと、この第１の貫通孔３７ａと連通して設けられると共に、第１の貫通孔３７ａよりも大きな内径ｎ２を備えて外側に開口した第２の貫通孔３７ｂとを備えている。球形の金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ）合金の封止部材３８の直径ｎ３は、第１の貫通孔３７ａの内径ｎ１よりも大きく、第２の貫通孔３７ｂの内径ｎ２よりも僅かに小さく形成されている。
このため、球形の金ゲルマニウム合金の封止部材（Ａｕ／Ｇｅ）３８は、図示されているように、第１の貫通孔３７ａの内周縁のエッジｅ（段部４０）の稜線上に接触して保持されている。この際、第２の貫通孔３７ｂの内壁と封止部材３８の外周輪郭との間には、第２の金属膜４７が露出した状態となっている。即ち、封止孔３７を上方から視認した際に、封止部材と第２の貫通孔３７ｂの内壁との間に位置する外周縁面３７ａ’上に第２の金属膜４７の存在が確認できる。従って、後述する第１の溶融工程においては、図７（ａ）に示したようにレーザー照射手段５５からのレーザー光を第２の金属膜４７に照射して溶融することが可能である。
【００４０】
次に、ステップＳ７において本発明の特徴をなす第１の溶融工程（封止部材の仮固定工程）を実施する。
第１の溶融工程では、図７（ａ）に示すように封止部材３８と第２の貫通孔３７ｂの内壁との間に位置する外周縁面３７ａ’上に露出して配置された第２の金属膜４７に対して、レーザー照射手段５５からのレーザー光を照射して溶融する。第２の金属膜４７を溶融してから硬化させることにより、第２の金属膜４７と封止部材３８の一部が固着した状態となる一方で、固着した部分を除いた封止部材３８の外面と第１の貫通孔３７ａの内周縁との間には通気用の隙間Ｇが形成される。この仮固定状態では、封止部材は内部空所Ｓと容器外部とを連通状態に保持しながら封止孔（第１の貫通孔３７ａ）に一部を固定させた状態を維持している。
第１の溶融工程において封止部材３８が第１の貫通孔３７ａを不完全に閉止した結果として、次段の減圧工程における加熱によって容器内のガスが封止部材と封止孔との隙間Ｇから効率的に排出される一方で、軽量の封止部材が排出されるガス圧力によって封止孔周辺から離脱して飛散することがなくなる。
なお、真空チャンバー５１ａの上面の一部はガラス板となっており、外部に配置したレーザー照射手段５５からのレーザー光Ｌはガラス板を経由して第２の金属膜４７に照射される。
【００４１】
次に、ステップＳ８の減圧工程において、真空チャンバー内を減圧することにより容器２の内部空所Ｓを減圧し、封止孔３７の内周と封止部材３８との隙間Ｇを介して、加熱により生成された容器２内部のガスを容器２の外部に排出させる。すなわち、ステップＳ３で説明した圧電振動素子３０と電極部１５とを接合に供する銀ペーストなどの導電性接着剤１６などの硬化の過程で発生する有害なガス（アウトガス）や、容器２内部（内部空所Ｓ）の水分が蒸発した気体を、この減圧ステップで外部に排出させる。
即ち、ステップＳ８の減圧工程では、図７に示すように第１の溶融工程において第２の金属膜４７を溶融、固化させることにより封止部材３８を封止孔３７に仮固定した状態にある容器２を真空チャンバー５１ａ内に配置し、真空チャンバー５１ａ内を図示しない真空排気手段により真空引きし、好ましくは、高真空状態とする。
この際、第１の溶融工程を経た封止部材３８は通気用の隙間を維持しつつ、その一部を確実に封止孔周辺に固定されているため、真空引き時に封止部材が飛び出して脱落する虞が皆無となる。このため、真空引きの速度、強度を高めることができ、生産性を高めることができる。また、同時に容器内の真空度を高めて真空度のバラツキをなくすることができるので、デバイス特性の向上、特性バラツキの減少を図ることができる。
【００４２】
図８は、減圧工程における温度プロファイルの一例を示している。すなわち、真空チャンバー５１ａ内を例えば、１０−３Ｐａ（パスカル）程度の高真空とする。そして、Ｔ１時間（例えば、２０分）の間、２５０度ないし３００度、好ましくは、２６０度以上にまで加熱する。この温度をＴ２時間（例えば、３０分）維持して、容器２内の例えば導電性接着剤１６等から生成される気体成分を容器２外に排出する。
続いて、真空チャンバー５１ａ内の温度と気圧を保持したまま、真空孔封止工程（第２の溶融工程）をＴ３時間（例えば、２０分）行う。この時、周囲の温度が高くても、金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ）の封止部材３８の融点は高いので、溶融されることなく、従来２６０度程度であった加熱温度を２８０度程度まで上げて、効果的に上記気体成分の追い出しを行うことができる。そして、レーザー照射手段５５から、封止部材３８に向けてレーザー光Ｌを照射して、仮固定された封止部材３８を溶融、固化することにより、貫通孔３７を完全に塞ぐ（Ｓ９、Ｓ１０））。
【００４３】
ステップＳ９の第２の溶融工程では、封止孔に仮固定された金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ）合金の封止部材３８に対してレーザー光Ｌを照射する（図９）。このレーザー光Ｌは、金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ）合金の封止部材３８の融点が３６０度程度であるにもかかわらず、本実施形態の封止部材３８は光を吸収しやすい性質をもつため、金すずの場合とほぼ同じ条件で照射することで、球形の金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ）合金３８を適切に溶融することができる。
封止部材３８が溶融して封止孔３７を封止する際には、溶融した封止部材は第１の金属膜４５及び第２の金属膜４７と一体化して封止孔に固着される。
その後大気開放して終了する（ステップＳ１１）。
このように、本実施形態に係る圧電デバイス（電子デバイス）の製造方法では、容器本体３の底部に形成された貫通孔３７に対して、球形に形成した金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ）の封止部材３８を配置し、第１の溶融工程によって第２の金属膜４５を溶融させることにより封止部材を第１の貫通孔３７ａの周縁に仮固定（未封止）し、その後第２の溶融工程において封止部材を溶融（本封止）するようにしている。
このため、生産性低下の原因となるカバー板を用いることなく、簡易な手法によって封止部材が封止孔から排出されるガスによって飛散することを確実に防止することができる。
【００４４】
また、封止部材を溶融させて本封止する前の仮固定により、封止部材を封止孔に対して確実に固定することができるので、減圧工程において封止部材の浮き上がり、離脱の虞をなくして、容器内空所の減圧、ガス抜きを十分に行うことが可能となる。このため、完成した電子デバイスの特性バラツキが低減できる。また、真空引き（減圧）の時間を短縮できるので、生産性を向上し、コストダウンを図ることができる。
金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ）の封止部材３８は、融点が高いが、酸化されやすく、表面に酸化膜が形成されやすく、酸化膜が存在すると、加熱により流れにくくなり、封止作業がその分困難になる。ところが、金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ）を球形にして、レーザー光を照射すると、酸化膜のために、光を吸収しやすく、容易に溶融され、酸化膜が貫通孔３７の外側に向かって表面に押し出される。これにより、封止部材３８の合金成分を貫通孔３７内に適切に流すことで、貫通孔３７を完全に塞ぐことができる。このため、封止後の圧電デバイス１を実装する工程において、熱が加えられた場合に、金ゲルマニウム合金の封止部材３８は融点が高く、容易に溶融しないことから、容器２内部の真空状態が封止部材の一部溶融によりリークすることが有効に防止される。しかも、封止部材３８に鉛を含有していないことから、鉛を原因とする環境汚染を回避することができる。
【００４５】
また、上記実施形態では第２の金属膜４７を第１の金属膜４５の上面に積層した構成例を示したが、図１０（ａ）及び（ｂ）の封止孔周辺の平面図、及び縦断面図に示すように、外周縁面３７ａ’上に第１の金属膜４５を形成しない部分４９を設け、この部分４９に第２の金属膜４７を充填して第１の積層基板１１の外面に直接、又は図示しない下地金属層を介して第２の金属膜４７を配置してもよい。このように構成した場合においても、第１の溶融工程において第２の金属膜を溶融させることにより、封止部材を第１の貫通孔３７ａ内、或いは／及び、外周縁面上に仮固定することができる。
なお、第１の金属膜４５を形成しない部分４９に配置される第２の金属膜４７と、第１の金属膜とは接触している必要はなく、離間していてもよい。
この実施形態においても第１の金属膜４５は周方向に連続している。即ち、第１の金属膜４５が存在しない部分４９が外周縁面３７ａ‘内に島状に形成しているに過ぎず、図１０（ａ）に示すように部分４９の周縁部において第１の金属膜４５は周方向へ連続している。
【００４６】
図１１（ａ）は、本発明の圧電デバイスの異なる実施の形態の構成を示す概略平面図である。図１１において、圧電デバイス６０は、圧電振動素子３０を用いて、圧電発振器を形成した例を示しており、第１の実施の形態と同一の符号を付した箇所は共通する構成であるから、重複した説明は省略し、相違点を中心に説明する。
図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＸ−Ｘ線概略断面図であり、容器本体６１は、その製造の際に、第１の実施形態の容器本体３よりも多くのセラミックシートの積層基板を用いて製造されている。これにより、容器本体６１には、増えた分の積層基板を利用して中央付近に凹部６２が形成されており、その内側底部には、図示しない電極が設けられている。この電極上には、集積回路６３が実装されている。集積回路６３は、所定の分周回路等を構成していて、圧電振動素子３０の駆動電極と電気的に接続され、集積回路６３から出力された駆動電圧が圧電振動素子３０に与えられるようになっている。
容器本体６１の貫通孔３７に充填されている封止部材３８は、第１の実施形態で説明したものと同じであり、同一の封止工程で封止されたものである。したがって、本実施形態も第１の実施形態と同様の作用効果を発揮することができる。このように、本発明は、圧電振動子に限らず、図１１のような圧電発振器やフィルタ等、その名称にかかわらず、容器本体内に圧電振動素子を収容して、蓋体により封止する構成のあらゆる圧電デバイスに適用できる。
【００４７】
図１２は、本発明の上述した実施形態に係る圧電デバイスを利用した電子機器の一例としてのデジタル式携帯電話装置の概略構成を示す図である。図において、送信者の音声を受信するマイクロフォン１０８及び受信内容を音声出力とするためのスピーカ１０９を備えており、さらに、送受信信号の変調及び復調部に接続された制御部としての集積回路等でなるコントローラ１０１を備えている。コントローラ１０１は、送受信信号の変調及び復調の他に画像表示部としてのＬＣＤや情報入力のための操作キー等でなる情報の入出力部１０２や、ＲＡＭ、ＲＯＭ等でなる情報記憶手段１０３の制御を行うようになっている。このため、コントローラ１０１には、圧電デバイス１が取り付けられて、その出力周波数をコントローラ１０１に内蔵された所定の分周回路（図示せず）等により、制御内容に適合したクロック信号として利用するようにされている。このコントローラ１０１に取付けられる圧電デバイス１は、圧電デバイス１単体でなくても、圧電デバイス１と、所定の分周回路等とを組み合わせた発振器である図１１のような圧電デバイス６０であってもよい。
コントローラ１０１は、さらに、温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ）１０５と接続され、温度補償水晶発振器１０５は、送信部１０７と受信部１０６に接続されている。これにより、コントローラ１０１からの基本クロックが、環境温度が変化した場合に変動しても、温度補償水晶発振器１０５により修正されて、送信部１０７及び受信部１０６に与えられるようになっている。
このように、制御部を備えた携帯電話装置１１０のような電子機器に、上述した実施形態に係る圧電デバイスを利用することにより、製造工程において、容器本体内に正しく位置決めされた圧電振動素子を備える圧電デバイスを使用していることによって、正確なクロック信号を生成することができる。
【００４８】
本発明は上述の実施形態に限定されない。各実施形態の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略し、図示しない他の構成と組み合わせることができる。
上記実施形態では封止孔を容器本体側に形成したが、蓋体側に封止孔を備えた電子デバイスに対しても本発明による封止方法を適用することができる。要するに、本発明は容器の外面の何れかの部位に封止孔を有した電子デバイス一般に対して適用することができる。
また、上記実施形態に係る容器本体３は上面に凹部を有した絶縁基板としたが、凹部を有しない平板状の絶縁基板上に電子部品を搭載し、電子部品を含む絶縁基板上の空間をバスタブ形（逆椀形）の蓋体により封止するようにした電子デバイスに対しても本発明の封止方法を適用することができる。この場合、封止孔は絶縁基板側に設けても良いし、蓋体側に設けても良い。
【符号の説明】
【００４９】
１…圧電デバイス、２…容器、３…容器本体、１１、１２…積層基板、１５…電極部、１６…導電性接着剤、２０…蓋体、３０…圧電振動素子（電子部品）、３１…基部、３３…ロウ材、３４、３５…振動腕、３７…封止孔、３７ａ、３７ｂ…貫通孔、３７ａ’…外周縁面、３７ａ’’…内壁、３８…封止部材、４０…段部、４２…凹部、４５（４５ａ、４５ｂ）…第１の金属膜、４７…第２の金属膜、５１…チャンバー、５１ａ…真空チャンバー、５２…錘、５３…支持台、５４…トレイ、５５…レーザー照射手段、６０…圧電デバイス、６１…容器本体、６２…凹部、６３…集積回路
【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】
2013110492.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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