(57)【要約】【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。【解決手段】封止孔３７が上向きとなるように容器２をセットする工程と、封止部材３８を封止孔上に配置する工程と、封止部材を溶融させる第１の溶融工程と、第１の溶融工程を経た容器をチャンバー内に配置し、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、封止部材を溶融させる第２の溶融工程と、チャンバーを大気開放する工程と、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封止孔内に封止部材を固定する。【選択図】図７
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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該空所を容器外部と連通させる封止孔を有した容器と、前記封止孔を封止するための封止部材と、前記容器内に収容された電子部品と、を含む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、
前記封止部材の少なくとも一部を前記封止孔内に配置する封止部材配置工程と、
前記容器の空所と前記容器外部との連通を確保した状態で前記容器に前記封止部材を固定する第１の溶融工程と、
前記第１の溶融工程の後で、前記容器の空所を減圧する減圧工程と、
前記減圧工程の後で、前記封止部材を溶融させて前記容器を封止する第２の溶融工程と、
を含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項２】
レーザー光照射手段を準備し、該レーザーの光軸が前記封止部材の平面視中心部から外形側へ偏位した位置になるように該レーザー光を照射して、前記封止部材を溶融させることを特徴とする請求項１に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記第１の溶融工程において前記封止部材に照射する前記レーザー光のエネルギー量は、前記封止部材全体を溶融、固化させて前記封止孔を完全封止するのに要するエネルギー量の８０％以下であることを特徴とする請求項２に記載の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の製造方法は、内部に空所を有すると共に該空所を容器外部と連通させる封止孔を有した容器と、前記封止孔を封止するための封止部材と、前記容器内に収容された電子部品と、を含む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、前記封止部材の少なくとも一部を前記封止孔内に配置する封止部材配置工程と、前記容器の空所と前記容器外部との連通を確保した状態で前記容器に前記封止部材を固定する第１の溶融工程と、前記第１の溶融工程の後で、前記容器の空所を減圧する減圧工程と、前記減圧工程の後で、前記封止部材を溶融させて前記容器を封止する第２の溶融工程と、を含むことを特徴とする。
【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。
【０００９】
［適用例２］本発明に係る電子デバイスの製造方法では、レーザー光照射手段を準備し、該レーザーの光軸が前記封止部材の平面視中心部から外形側へ偏位した位置になるように該レーザー光を照射して、前記封止部材を溶融させることを特徴とする。
【００１０】
この適用例によれば、封止部材の中心部から外れた位置にレーザー光を照射するので、レーザー光を当てた部分とその周辺が先行して溶融し、それ以外の離間した部分は遅れて溶融する。このため、封止孔と遅れて溶融した封止部材部分との間に通気用の隙間を形成しつつ、先行して溶融した部分により固定を行うことができる。
【００１１】
［適用例３］本発明に係る電子デバイスの製造方法は、前記第１の溶融工程において前記封止部材に照射する前記レーザー光のエネルギー量は、前記封止部材全体を溶融、固化させて前記封止孔を完全封止するのに要するエネルギー量の８０％以下であることを特徴とする。
【００１２】
この適用例によれば、仮固定におけるレーザー照射により封止部材を溶融させるためのエネルギー量を調整し易くなり、生産性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の圧電デバイスの第１の実施の形態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）及び（ｂ）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、及び蓋体を接合する手順を示す説明図である。
【図５】（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６】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７】（ａ）及び（ｂ）は第１の溶融工程においてレーザー光を封止部材の中心部に向けて照射する場合を示す説明図、及び仮固定された封止部材を示す断面図である。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は第１の溶融工程においてレーザー光を封止部材の中心部からずれた位置に照射する場合を示す説明図、及び仮固定された封止部材を示す断面図である。
【図９】第１の溶融工程において封止部材を仮固定するのに要するエネルギー量（Ｊ）と、未溶融状態にある封止部材を溶融させて封止孔を本封止するのに要するエネルギー量（Ｊ）を示した図である。
【図１０】封止部材を仮固定した容器を真空チャンバー内に配置した状態を示す図である。
【図１１】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１２】（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１３】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】
【００１４】
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の一例としての圧電デバイスの第１の実施の形態を示しており、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。
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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、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。
すなわち、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には、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。
【００１７】
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、封止部材としては任意の金属材料を使用することができる。
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。
【００１８】
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。
【００１９】
次に、本発明の電子デバイスの製造方法は、次の如き特徴的な構成を有する。
即ち、本発明は、内部に空所Ｓを有すると共に該空所を容器外部と連通させる封止孔３７を外壁（積層基板１１、１２、或いは蓋体２０）に有した容器２と、溶融した後で固化することにより封止孔３７を封止する封止部材３８と、封止孔を本封止された容器内に気密封止された電子部品３０と、を有した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第１の特徴的な構成は、容器内に電子部品を収容する工程と、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を該封止孔上に配置する封止部材配置工程と、封止部材３８を溶融、固化させる第１の溶融工程（封止部材の仮固定工程）と、第１の溶融工程を経ることにより封止部材が仮固定された容器をチャンバー内に配置し、該チャンバー内を減圧することにより封止孔と封止部材との隙間を介して容器の内部空所Ｓを減圧する減圧工程と、内部空所が減圧された状態で、封止部材を溶融、固化させる第２の溶融工程（本封止工程）と、を有し、第１の溶融工程では、容器の内部空所と容器外部との連通を確保した状態で封止孔内、又は／及び、該封止孔の周縁部に封止部材を固定するようにした点にある。
【００２０】
また、本発明に係る製造方法の第２の特徴的な構成は、第１の溶融工程が、レーザー光を略球状の封止部材に照射して溶融させる工程であって、レーザー光を封止部材に照射する際の光軸の位置を、封止部材の平面視中心部から外径方向へ偏位した位置とした点にある。
また、本発明に係る製造方法の第３の特徴的な構成は、第１の溶融工程において封止部材に照射するレーザー光のエネルギー量（Ｊ）が、次式：エネルギー量（Ｊ）＝レーザー出力（ｋＷ）×照射時間（ｍｓｅｃ）×（レーザー光のスポット径（μｍ）／球状の封止部材の直径（μｍ））により算出され、第１の溶融工程におけるこのエネルギー量を、球状の封止部材（溶融前の封止部材）上の同一位置に同一出力、同一スポット径のレーザー光を照射して該封止部材全体を溶融、固化させて封止孔を封止するのに要する（本封止に最低限必要とされる）エネルギー量の８０％以下とした点にある。
なお、第２の溶融工程は、第１の溶融工程が完了した後、十分な冷却固化のための時間が経過してから実施されるので、第１の溶融工程を経た封止部材を第２の溶融工程で溶融させて封止孔を本封止するのに要するエネルギー量は、溶融前の球状封止部材を一回の溶融工程により溶融させて本封止するのに要するエネルギー量とほぼ同等である。
【００２１】
次に、図６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６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。
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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（ｂ）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。
【００２６】
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５（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（図５（ａ））を参照）。
【００２７】
図５（ａ）の工程をさらに詳しく説明する。図５（ａ）の一部を拡大して示す図５（ｃ）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。この球形の金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ）合金の封止部材３８に、図示のように、レーザー光Ｌを照射する。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。
【００２８】
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）に示すように球状の封止部材３８の外面の平面視中心部Ｃ１にレーザー光を照射して全体的に均等に加熱、溶融させて非球状に変形させた後で固化させることによって、封止孔内周縁と封止部材との間に通気用の隙間Ｇを形成した状態で封止部材を封止孔内周面、或いはその周縁部に固定（仮固定）する。或いは、図８（ａ）に示すように球状の封止部材３８の外面の平面視中心部Ｃ１から偏位した箇所にレーザー光を照射してその一部を溶融後固化させることによって、封止部材の溶融した一部を封止孔３７の内周面、或いはその周縁部に固定させる仮固定状態を実現させる。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に一部を固定させた状態を維持している。
これを更に詳しく説明すると、図７（ｂ）は封止部材の外面の平面視中心部Ｃ１にレーザー光の光軸を一致させて球内部の中心点Ｃ２に向けて照射した場合の封止部材の仮固定状態を示しており、図８（ｂ）は図８（ａ）のように封止部材の外面の平面視中心部Ｃ１から外径方向へ偏位した部位に対してレーザー光の光軸を一致させつつ、球内面の中心点Ｃ２を外した方向に照射した場合の封止部材の仮固定状態を示している。
【００２９】
図７の場合には、球状の封止部材が中心部Ｃ１を中心として全体として均等に溶融するため、封止部材は均等に非球状に潰れ変形しながら貫通孔３７ａの周辺に固着してゆき、貫通孔３７ａ、３７ｂの内周縁との間に内部空所内のガスを排出するに十分な隙間Ｇが形成される。この時点でレーザー光の照射を中止する。
図８の場合には、球状の封止部材の中心部Ｃ１から外れた部位を中心として溶融が進行するため、封止部材は溶融の進行が早い部分３８Ａと、溶融の進行が遅い（或いは、溶融しない部分）３８Ｂとに分けられ、レーザー光が照射されることによって溶融が早く進行した部分３８Ａは外径方向に展開してゆき、第２の貫通孔３７ｂの内壁に接合する一方で、溶融が進行していない部分３８Ｂは溶融が進行している部分３８Ａの冷却時に部分３８Ａによって引っ張られて封止孔内周縁から浮き上がる。このため、溶融が進行していない部分３８Ｂと封止孔内周縁との間（レーザー光を照射した部位と反対側の部位）に内部空所内のガスを排出するに十分な隙間Ｇが形成される。この時点でレーザー光の照射を中止する。
【００３０】
第１の溶融工程において封止部材３８が封止孔３７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、第１の溶融工程において封止部材に照射するレーザー光のエネルギー量（Ｊ）は、エネルギー量＝レーザー出力（ｋＷ）×照射時間（ｍｓｅｃ）×（レーザー光のスポット径（μｍ）／球状の封止部材の直径（μｍ））により算出される。
そして、第１の溶融工程におけるこの照射エネルギー量を、球状の封止部材（溶融前の封止部材）上の同一位置に同一出力、同一スポット径のレーザー光を照射して該封止部材全体を溶融、固化させて封止孔を完全封止するのに要するエネルギー量の８０％以下とすることにより、ガス抜きに供することができる程度の十分な開口量を備えた隙間Ｇを維持しつつ、他の部分で封止部材を封止孔周辺に固定することが可能となる。
【００３１】
レーザー光が封止部材を溶融させるためのエネルギー量は、レーザー出力（ｋＷ）と照射時間（ｍｓｅｃ）との積によって得られるエネルギー量（Ｊ）に対して、（レーザー光のスポット径／球状の封止部材の直径）を乗ずることにより得られる。このため、これらのパラメータを種々選定することによってエネルギー量を、球状の封止部材上の同一位置に同一出力、同一スポット径のレーザー光を照射して該封止部材全体を溶融、固化させて封止孔を完全封止するのに要するエネルギー量の８０％以下とすることで、封止孔と封止部材との間に必要十分な開口量を備えた隙間Ｇを形成することができる。
図７の場合は、レーザー光を封止部材の中心部に照射するため、レーザー光の照射によって封止部材に与えられる溶融のためのエネルギー量を正確に制御する必要があり、エネルギー量が過小であれば接合が不十分な仮固定不良状態となり、エネルギー量が過大であれば隙間形成が不十分な完全封止状態となる。
これに対して図８の場合は、レーザー光を封止部材の中心部からはずれた部位に照射するため、レーザー光の照射によって封止部材に与えられる溶融のためのエネルギー量が多少前記８０％を越えていたとしても、溶融が進行していない部分３８Ｂの浮き上がりによる隙間形成に大きな影響はない。従って、レーザー光照射によるエネルギー量の制御を低精度で行っても十分に仮固定することができる。
このように仮固定工程において、レーザー光から照射するエネルギー量を広い範囲内で選定することができるので、仮固定におけるレーザー照射による溶融のためのエネルギー量を調整し易くなり、生産性を向上することができる。
【００３２】
図９は第１の溶融工程において封止部材を仮固定するのに要するエネルギー量（Ｊ）と、未溶融状態にある封止部材を溶融させて封止孔を本封止するのに要するエネルギー量（Ｊ）を示しており、夫々レーザー光の照射エネルギー量を異ならせた場合の実験結果を示している。
第１の溶融工程において封止部材を仮固定する場合とは、図７に示したレーザー照射方法と、図８に示したレーザー照射方法の双方を含む。
なお、レーザー光が封止部材に与えるエネルギー量は、レーザー光のパワーＷと照射時間（ｍｓｅｃ）との積により決定される。
図９中において本封止領域とは、仮固定のための第１の溶融工程において封止孔３７が完全に封止されてしまう場合のエネルギー量の範囲を示している。例えば、仮固定に要するエネルギー量を、本封止に要するエネルギー量の１００％とした場合には、ほぼ本封止（ＮＧ）となる。
また、不完全仮固定領域とは、仮固定のための第１の溶融工程において容器の内部空所Ｓと容器外部との間に十分な通気用の隙間Ｇを安定して確保できない状態となる場合におけるエネルギー量の範囲を示している。不完全仮固定領域においては、理想的な仮固定状態が実現できることもあるが、封止孔が完全に封止される本封止状態となることもあり、仮固定の精度がばらつくため、仮固定結果への信頼性が低くなる。このため、この範囲のエネルギー量を用いた仮固定により得られた製品は実使用に供し得なくなる。
【００３３】
次に、仮固定領域とは、仮固定のための第１の溶融工程において容器の内部空所Ｓと容器外部との間に必要十分な通気用の隙間Ｇを確保しつつ封止孔周縁に封止部材３８が固定される理想的な仮固定状態を実現できる場合におけるエネルギー量の範囲を示している。例えば、未溶融状態にある封止部材を用いて封止孔を本封止するのに要するエネルギー量が３．２Ｊである場合に、仮固定時に照射するエネルギー量を２．５６Ｊに留めることにより理想的な仮固定状態を１００％の確率で得ることができた。この場合、仮固定のためのエネルギー量２．５６は、本封止のためのエネルギー量３．２に対して、２．５６／３．２＝約０．８０であり、８０％以下に留まる。一方、仮固定のためのエネルギー量を２．６Ｊとした場合には仮固定状態となる精度が低下した。
【００３４】
また、封止孔を本封止するためのエネルギー量が３．８Ｊである場合に仮固定時に照射するエネルギー量を３．２Ｊに留めることにより理想的な仮固定状態を１００％の確率で得ることができた。この場合、仮固定のためのエネルギー量３．２Ｊは、本封止のためのエネルギー量３．８Ｊに対して、３．２／３．８＝約０．８４であり、８０％を越えている。一方、仮固定のためのエネルギー量を３．６Ｊとした場合には仮固定状態となる精度が低下した。
また、封止孔を本封止するためのエネルギー量が４．４Ｊである場合に仮固定時に照射するエネルギー量を３．６Ｊに留めることにより理想的な仮固定状態を１００％の確率で得ることができた。この場合、仮固定のためのエネルギー量３．６Ｊは、本封止のためのエネルギー量４．４Ｊに対して、３．６／４．４＝約０．８２であり、８０％を越えている。一方、仮固定のためのエネルギー量を４．０Ｊとした場合には仮固定状態となる精度が低下した。
【００３５】
以上の実験結果を踏まえると、理想的な仮固定状態が実現される確率が１００％となるのは、仮固定のためのエネルギー量が、本封止のためのエネルギー量の８０％以下に留まっている場合であることが判る。
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の内周と非球状に変形した封止部材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１０に示すように、第１の溶融工程において封止部材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。
【００３６】
図１１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））。
その後大気開放して終了する（ステップＳ１１）。
【００３７】
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を配置して第１の溶融工程によって仮固定（未封止）し、その後第２の溶融工程において本溶融（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。
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。
【００３８】
図１２（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１２（ｂ）は、図１２（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。
【００３９】
図１３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１２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。
【００４０】
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。
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。
【００４１】
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】
【００４２】
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、３８…封止部材、３８Ａ…溶融の進行が早い部分、３８Ｂ…溶融の進行が遅い部分、４０…段部、４２…凹部、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】
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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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