JP2011147054A - 電子装置、および、電子装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上に接合された電子部品をキャップ体により封止した電子装置、および、その製造方法を提供する。
【解決手段】セラミック基板１０の振動片接合端子１８が設けられた他方の主面側の周縁部には、その他方の主面と平行に段部１１が形成されている。段部１１と他方の主面とによる段差の壁面１２は、段部１１に対して垂直に設けられている。また、段部１１と壁面１２には金属層１３が設けられている。圧電振動片２０は、振動片接合端子１８に接合部材３９を介して接合されている。そして、セラミック基板１０の段部１１および壁面１２上の金属層１３と、キャップ体１９の当接脚部１９ｃの下面側およびその側壁部１９ｂの内側の当接脚部１９ｃ寄りとが、ろう材２９を介して接合され、キャップ体１９とセラミック基板１０の圧電振動片２０接合面とで囲まれたキャビティーＴ内に圧電振動片２０が気密封止されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品が接合された基板上にキャップ体を接合して電子部品を封止した電子装置、および、その製造方法に関するものである。

従来より、基板に接合した電子部品をキャップ体により封止した表面実装用の電子装置が広く用いられている。例えば、情報通信機器やコンピューターなどのＯＡ機器、民生機器などの様々な電子機器の電子回路のクロック源として、電子部品としての圧電振動片を基板に接合し、その圧電振動片を覆うように基板上に凹状のキャップ体を接合することにより、基板とキャップ体とによる凹部空間内に圧電振動片を気密封止した電子装置としての圧電デバイスが広く使用されている（例えば、特許文献１を参照）。

特許文献１に記載の圧電デバイス（水晶振動子）は、平板状の基板（平板状基板）と、圧電振動片（水晶片）と、フランジを有する凹状のキャップ体（金属カバー）と、を有している。セラミックからなる基板は、圧電デバイスの外底面となる一方の主面に外部実装端子が設けられ、他方の主面の周縁部に金属層（金属膜）が設けられているとともに、その金属層の内側に圧電振動片が接合される接合端子（水晶端子）を有している。そして、基板の接合端子に圧電振動片の一端部を導電性接着剤などの接合部材により接合した後、キャップ体の開口端面と基板の外周端より内側に位置決めし、キャップ体の外周面と基板の金属層との接触部近傍にろう材を当接させ、ろう材を加熱溶融させてろう付けすることにより、基板とキャップ体とにより形成される凹部空間内に圧電振動片を気密封止している。

特開２００３−３１８６９０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の圧電デバイスでは、キャップ体と基板との接合に供する当接部分がキャップ体の開口端面だけに限られるので、キャップ体と基板との接合強度が低くなり、耐衝撃性や接合強度の劣化、あるいはそれらによる封止の気密度の低下が起こる虞があるという課題があった。

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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

〔適用例１〕本適用例にかかる電子装置は、周縁部に段部を有する基板と、前記基板の前記段部よりも内側の面に接合された電子部品と、前記段部に接合され前記電子部品を封止するキャップ体と、を備え、前記段部の壁面が前記段部に対して垂直に設けられていることを特徴とする。

上記適用例の圧電デバイスによれば、基板に実装された電子部品を覆うようにキャップ体を基板に接合する際に、基板の段部と壁面とにキャップ体との接合面が形成されるので、基板の平坦な面にキャップを接合する場合に比して、キャップ体の基板への接合面積が大きくなることにより接合強度を向上させることができる。これにより、電子部品を確実に気密封止することができるので、落下などに対する耐衝撃性に優れ、高信頼性を有する電子装置を提供することができる。

〔適用例２〕上記適用例にかかる電子装置において、前記段部よりも内側の面を平面視したときの形状が、前記キャップ体の開口部の形状と略同じであることを特徴とする。

この構成によれば、基板の壁面にキャップ体の内壁が密着、あるいは近接した状態で接合されるので、基板とキャップ体との接合強度をより向上させることができる。

〔適用例３〕上記適用例にかかる電子装置において、前記キャップ体は、少なくとも前記基板との当接部分に金属または金属膜を有し、前記壁面および前記段部の表面に金属層を有することを特徴とする。

この構成によれば、キャップ体と基板との接合において、金属や合金などからなる接合部材を用いて、より強固で良好な接合を行うことができる。
例えば、キャップ体および壁面それぞれの接合部分の金属よりも融点の低い合金（ろう）を接合部材として接合（ろう付け）するろう付けにより、キャップ体や基板側の金属や金属層を溶融させずに強固に接合することができる。

〔適用例４〕上記適用例にかかる電子装置において、前記壁面の前記金属層が、前記段部よりも内側の面側に隙間を空けて設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、例えば、基板とキャップ体との接合を金属や合金からなる接合部材を介して接合する場合に、接合時に発生する接合金属の溶融飛沫が電子部品に飛散するのを抑えることができる。

〔適用例５〕本適用例にかかる電子装置の製造方法は、周縁部に段部を有する基板と、前記基板の前記段部よりも内側の面に接合された電子部品と、前記段部に接合され前記電子部品を封止するキャップ体と、を備え、前記段部の壁面が前記段部に対して垂直に設けられている電子装置の製造方法であって、前記基板を形成可能な基板シートを準備するステップと、プレス加工により前記基板シートから個片の前記基板に分割するための分割溝を形成する分割溝形成ステップと、を含み、前記分割溝形成ステップに、押圧刃を用いた段部形成ステップを含むことを特徴とする。

この構成によれば、基板に実装された電子部品を覆うようにキャップ体を基板に接合する際に、基板の段部と壁面とにキャップ体との接合面が形成されるので、基板の平坦な面にキャップを接合する場合に比してキャップ体の基板への接合面積が大きくなることにより、基板へのキャップ体の接合強度が向上する。これにより、電子部品が確実に気密封止され、落下などに対する耐衝撃性に優れ、高信頼性を有する電子装置を製造することができる。

〔適用例６〕上記適用例にかかる電子装置の製造方法において、前記キャップ体が、少なくとも前記基板との当接部分に金属または金属膜を有し、前記基板シートに導体パターンを形成する導体パターン形成ステップを含み、前記導体パターン形成ステップで、前記基板の前記壁面となる部分、および、前記段部となる部分の少なくとも前記段部と前記壁面との接続部分の近傍に前記導体パターンを形成することを特徴とする。

この構成によれば、金属同士を接合し得る接合部材を介して、比較的容易にキャップ体と基板とを強固に接合することができる。

〔適用例７〕上記適用例にかかる電子装置の製造方法において、前記基板シートの材料として未焼成のセラミックシートが用いられ、前記セラミックシートを焼成する焼成ステップを含み、前記焼成ステップの前に前記段部形成ステップを有することを特徴とする。

この構成によれば、未焼成のセラミックシートは可塑性を有するので、押圧刃によって垂直な壁面を有する段部の形状を容易に形成することができる。

（ａ）は、電子装置としての圧電デバイスの一実施形態を上側からみた概略平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面を示す概略断面図。 図１（ｂ）のＤ部を拡大して詳しく説明する部分断面図。 圧電デバイスの製造方法の一実施形態を説明するフローチャート。 グリーンシートにより基板としてのセラミック基板を製造する過程を示す概略平面図。 グリーンシートにより基板としてのセラミック基板を製造する過程を示す概略平面図。 グリーンシートによりセラミック基板を製造する過程を示す部分拡大断面図。 グリーンシートによりセラミック基板を製造する過程を示す部分拡大断面図。 グリーンシートによりセラミック基板を製造する過程を示す概略平面図。 グリーンシートによりセラミック基板を製造する過程を示す部分拡大断面図。 グリーンシートによりセラミック基板を製造する過程の変形例を示す概略平面図。 グリーンシートによりセラミック基板を製造する過程の変形例を示す概略平面図。 （ａ）および（ｂ）は、セラミック基板の段部と壁面の表面形状のバリエーションを説明する部分断面図。 圧電デバイスの変形例２を説明する部分断面図。 圧電デバイスの変形例３を説明する部分断面図。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。

（圧電デバイス）
図１は、電子装置としての圧電デバイスの一実施形態を説明するものであり、（ａ）は上側からみた概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面を示す概略断面図である。なお、図１（ａ）では、圧電デバイスの内部の構造を説明する便宜上、圧電デバイスの上方に設けられるキャップ体（１９）の一部を切り欠いて図示している。また、図２は、図１（ｂ）のＤ部を拡大して詳しく説明する部分断面図である。

図１において、圧電デバイス１は、基板としてのセラミック基板１０と、そのセラミック基板１０上に接合された電子部品としての圧電振動片２０と、圧電振動片２０を覆うようにセラミック基板１０上に接合された凹状のキャップ体１９と、を有し、セラミック基板１０とキャップ体１９とにより形成されるキャビティーＴ内に圧電振動片２０が気密封止されている。

セラミック基板１０は、平板状の絶縁性基材の一方の主面に複数の外部実装端子１６を有し、他方の主面に圧電振動片２０が接合される振動片接合端子１８を有している。振動片接合端子１８、および、図示しないその他の端子は、セラミック基板１０に設けた貫通孔（ビアホール）に高融点金属を含む導体ペーストを埋設することにより形成された層内配線（ビア）１７により対応する外部実装端子１６に接続されている。
外部実装端子１６が設けられたセラミック基板１０の一方の主面は圧電デバイス１の外底面となり、その外底面に設けられた外部実装端子１６によって、圧電デバイス１を電子機器などの外部実装基板に実装することができる。本実施形態のセラミック基板１０はセラミック基板用のグリーンシートを成形・加工してから焼成することにより形成されている（詳細について後述する）。

セラミック基板１０の振動片接合端子１８が設けられた他方の主面側の周縁部には、その他方の主面と平行に段部１１が形成されている。段部１１と他方の主面とによる段差の壁面１２は、段部１１に対して垂直に設けられている。
段部１１の面上と壁面１２上には金属層１３が設けられている。なお、上記した、他方の主面と平行に形成された段部１１、および、段部１１に対して垂直に設けられた壁面１２の各々の面同士の位置関係は、各面上に設けられた金属層１３を含めた位置関係を指すものである。例えば、図１２に示すように、段部１１および壁面１２のセラミック基板１０の基材に凹凸がある場合でも、その上に設けられる金属層１３の表面同士が互いに垂直な関係で設けられていればよい。具体的には、図１２（ａ）に示すように、セラミック基板１０の段部１１や壁面１２の表面に凹凸がある場合でも、その上に設けられた金属層１３の表面が略平坦で、且つ、各々の面同士が互いに垂直な位置関係であればよい。また、図１２（ｂ）に示すように、段部１１や壁面１２に設けられた金属層１３から、段部１１や壁面１２の一部が露出している場合でも、表面に金属層１３を有する段部１１や壁面１２の表面が略平坦で、且つ、各々の面同士が互いに垂直な位置関係であればよい。

圧電振動片２０は、例えば、水晶などの圧電体材料により形成された平板状の圧電基板の両主面に、対向電極としての励振電極２５が設けられている。また、圧電振動片２０の各主面の一端部側には外部接続電極２６が設けられ、各々が対応する励振電極２５から引き出された電極間配線により電気的に接続されている。なお、圧電振動片２０の材質として、水晶以外の圧電体材料では、例えばタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどが挙げられ、また、圧電体材料以外では、シリコンなどを挙げることができる。

セラミック基板１０上（他方の主面側）において、圧電振動片２０は、その一端側に設けられた外部接続電極２６をセラミック基板１０の対応する振動片接合端子１８と位置合わせした状態で、例えば銀ペーストなどの接合部材３９により電気的な接続をはかりながら接合され、他端部側を自由端として片持ち支持されている。

凹状のキャップ体１９は、例えば４２アロイやコバール、あるいはリン青銅などの金属からなる板材を従来周知の板金加工により成形してなり、中央部に凹部が形成され、外周部には鍔状の当接脚部１９ｃが環状に形成されている。すなわち、キャップ体１９は、中央部に水平部１９ａを有し、その水平部１９ａの外周側で一旦鉛直方向に曲げられて側壁部１９ｂが形成され、さらにその側壁部１９ｂから外周側に垂直に曲げられることにより、キャップ体１９の外周部に水平部１９ａと略平行な環状の当接脚部１９ｃが形成されている。

このキャップ体１９は、水平部１９ａと側壁部１９ｂとにより形成される凹部の開口部側をセラミック基板１０側に向けた状態で、当接脚部１９ｃをセラミック基板１０の段部１１に対向させて接合されている。本実施形態では、図２に示すように、セラミック基板１０の段部１１および壁面１２上の金属層１３と、キャップ体１９の当接脚部１９ｃの下面側およびその側面の内側（凹部側）の当接脚部１９ｃ寄りとが、例えば、比較的低融点の合金からなる接合部材としてのろう材２９を介して接合されている。キャップ体１９は、その凹部とセラミック基板１０の圧電振動片２０接合面とで囲まれたキャビティーＴ内に圧電振動片２０を収容させることによって圧電振動片２０の搭載領域を気密封止するためのものである。

ここで、本実施形態の圧電デバイス１では、セラミック基板１０の周縁部の段部１１を平面視したときの形状が、キャップ体１９の開口部の形状と略同じ形状になっている。すなわち、壁面１２と圧電振動片２０接合面とにより形成される凸部に、その壁面１２をガイドにしてキャップ体１９を嵌め込むようにしてセラミック基板１０上に載置することができるようになっている。これにより、従来のセラミック基板のように平坦な面上にキャップ体を接合した場合に比して、キャップ体１９の当接脚部１９ｃとセラミック基板１０の段部１１との接合だけでなく、壁面１２と側壁部１９ｂとの接合もされるので、セラミック基板１０へのキャップ体１９の接合強度が向上し、圧電振動片２０を確実に気密封止することができるようになっている。

また、キャップ体１９は、段部１１および壁面１２に設けられた金属層１３を介してセラミック基板１０の図示しないグランド端子に電気的に接続されることが好ましい。このようにすれば、圧電デバイス１の使用時に、金属からなるキャップ体１９がグランド電位に保持されることにより、圧電振動片２０がキャップ体１９のシールド効果によって外部からの不要な電気的作用、例えばノイズなどから保護することができる。

かくして上述した圧電デバイス１は、セラミック基板１０の底面に設けられた外部実装端子１６を介して圧電振動片２０の両主面に設けられた励振電極２５間に外部からの変動電圧を印加し、圧電振動片２０の特性に応じた所定の周波数で振動を起こさせることによって圧電デバイス１として機能し、かかる圧電デバイス１の共振周波数に基づいて外部の発振回路で所定周波数の基準信号を発振・出力することができる。そして、このような基準信号は、例えば携帯用通信機器などの電子機器におけるクロック信号として利用することができる。

（圧電デバイスの製造方法）
次に、上記構成の圧電デバイス１の製造方法について、特に、セラミック基板１０の製造方法を中心として図面に沿って説明する。
図３は、圧電デバイス１の製造方法の一実施形態を説明するフローチャートである。
また、図４〜図９は、グリーンシートにより多数のセラミック基板を一括製造する過程を模式的に示すものであり、図４、図５、および図８は概略平面図、図６、図７、および図９は、図２と同じ断面を拡大して説明する部分断面図である。

圧電デバイス１の製造工程は、圧電振動片２０、セラミック基板１０、およびキャップ体１９をそれぞれ準備する前工程と、セラミック基板１０上に圧電振動片２０を接合してからキャップ体１９を接合して圧電振動片２０を気密封止する後工程（組立工程）とに大別することができる。まず、前工程のうち、圧電振動片２０、およびキャップ体１９の準備について概略を説明する。

ステップＳ１−１に示す圧電振動片２０準備では、圧電振動片２０を製造して圧電デバイス１組立ができる形態にする。圧電振動片２０は、例えば水晶などの圧電体材料を所定のサイズに切り出して研磨した大判のウェハーに複数並べて一括形成することができる。概要を説明すると、まず、結晶軸に対して所定のカット角で切り出してから所望の厚さおよび表面状態となるように研磨加工した大判の水晶基板（水晶ウェハー）を準備する。そして、フォトリソグラフィを用いたウェットエッチングにより、水晶基板に複数の圧電振動片２０の外形を形成する。なお、圧電振動片２０の外形は、水晶基板から完全に切り離されないようにミシン目状の折り取り部などにより水晶ウェハーにつなげたまま、以降の工程を水晶基板（ウェハー）状態にて効率的に流動することが好ましい。そして、スパッタリングや蒸着などによって、励振電極２５や外部接続電極２６などの電極形成を行うことにより、水晶ウェハーに複数の圧電振動片２０がマトリクス状に形成される。

ステップＳ１−３に示すキャップ体１９準備では、キャップ体１９を製造して圧電デバイス１組立ができる形態にする。キャップ体１９は、例えば、４２アロイやコバール、あるいはリン青銅などの金属からなる板材を、従来周知の板金加工により成形することによって、中央部に凹部が形成され、外周部に当接脚部１９ｃが環状に設けられたキャップ体１９を形成する。

次に、セラミック基板１０の製造から圧電デバイス１組立までの製造工程を続けて説明する。
本実施形態では、セラミック基板１０の基材としてセラミックのグリーンシートが用いられており、セラミック基板１０の製造では、まず、ステップＳ１−２に示すように、複数のセラミック基板１０をマトリクス状、すなわち、ｍ列×ｎ行（ｎ，ｍは２以上の自然数）の行列状に並べて形成できるサイズのグリーンシート５１（図４を参照）の準備をする。なお、図４，５，８，１０，１１に示すグリーンシート５１において、１つのセラミック基板１０の形成領域は圧電デバイス形成領域１Ａとして図示している。グリーンシート５１は、一般に、セラミック粉末を含むスラリーをドクターブレード法によりフィルム上に均一に載せ、そのスラリーを乾燥させてから所望の大きさの矩形状に切断することによって得ることができる。なお、セラミック粉末の材料は特に限定されるものではないが、耐熱性、耐絶縁性、耐磨耗性、耐気密性などの特性や、電気的特性に優れるアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）やアルミナイトライド（ＡｌＮ＝窒化アルミニウム）などを用いることができる。また、スラリーには、セラミックス粉末の他に有機バインダー、可塑剤、及び溶剤などが添加され、グリーンシート５１が未焼成のこの段階では、グリーンシート５１は比較的高い可塑性を有している。

次に、ステップＳ２に示すように、各圧電デバイス形成領域１Ａにおいて、セラミック基板１０の両主面の導通を図るために必要となる通電用の層内配線を形成するための貫通孔（ビアホール）を、例えばプレス加工やパンチング加工などにより形成する孔あけを行う。
次に、ステップＳ３に示すように、セラミック基板１０にあけた貫通孔に、例えばタングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）などの高融点金属を含む導体ペーストをスクリーン印刷などの方法により充填することによってビアホール導通化を図り、セラミック基板１０の両主面間を電気的に接続する層内配線１７を形成する。
次に、ステップＳ４に示すように、例えばタングステンやモリブデンなどの高融点金属を含む導体ペーストをスクリーン印刷することにより、振動片接合端子１８や金属層１３、あるいは端子間配線やめっき用導体パターンなどの下地となる導体パターンを形成する。めっき用導体パターンは、後述するステップＳ７の導体パターンめっきステップにて、振動片接合端子１８や金属層１３に必要な金属めっき皮膜を電解めっきにより形成する際に、端子間配線を介してめっき電圧を供給するためのめっき用配線を指す。なお、図４は、グリーンシート５１の複数の圧電デバイス形成領域１Ａに振動片接合端子１８の下地となる導体パターンが印刷され、さらに、金属層１３の原形となる導体パターン１３Ａが形成された状態を示している（端子間配線やビアホールおよびめっき用導体パターンなどは図示を省略）。
なお、ステップＳ３のビアホール導通化とステップＳ４の導体パターン印刷は、スクリーン印刷により同時に行うことも可能である。

次に、ステップＳ５に示すように、グリーンシート５１から個片の圧電デバイス１に分割する際に折り取り可能となるように設ける分割溝と、段部１１とを、押圧刃で押圧して設ける（図５および図６（ａ），（ｂ）を参照、ただし、分割溝は図示を省略）。なお、図示を省略した分割溝は、段部１１よりも幅狭な押圧刃を使用して、段部１１よりも強く押圧することにより凹部の深い分割溝を形成する。分割溝の大きさおよび深さは、通常のハンドリングなどでは折れない程度で、且つ、無理なく折り取り作業をすることが可能な形状とする。

以下、分割溝および段部１１の形成のうち、段部１１の形成について詳述する。
段部１１の形成には、図６（ａ）に示すように、グリーンシート５１と最初に当接される面に対して垂直な両側面を有する押圧刃６０を所定の圧力でグリーンシート５１を押圧する。すると、図６（ｂ）に示すように、可塑性を有する未焼成のグリーンシート５１の塑性変形により押圧刃６０の形状の凹部が形成される。すなわち、グリーンシート５１の振動片接合端子１８が設けられた一方の主面と平行な段部１１と、その段部１１に対して垂直な壁面１２とが形成される。また、押圧刃６０により形成される段部１１と壁面１２とからなる凹部の表面には、金属層１３の原形となる導体パターン１３Ａが圧延されて薄くなった金属層１３が形成される。
なお、段部１１と、その段部１１に対して垂直に設けられた壁面１２との各々の面同士の位置関係は、各面上に設けられた金属層１３を含めて成り立っているものである。

次に、ステップＳ６に示すように、壁面１２を有する段部１１が形成されたグリーンシート５１を還元雰囲気中の高温で焼成する。例えば、グリーンシート５１のセラミック粉末がアルミナの場合には１５５０℃程度の高温で上記導体パターンの高融点金属と同時焼成する。
次に、ステップＳ７に示すように、焼成したグリーンシート５１を電解めっき液中に浸漬し、上記しためっき用導体パターンを介して通電を行い、振動片接合端子１８や金属層１３などの露出する高融点金属からなる全ての導体パターンに電解めっき皮膜（図示せず）を形成する。この電解めっき皮膜は、特に種類を限定するものではないが、例えば、電解ニッケル皮膜や電解金皮膜、あるいはニッケルと金とをこの順に積層させた複数層の電解めっき皮膜などがある。
以上、ステップＳ１−２のグリーンシート５１準備からステップＳ２〜ステップＳ７までのステップにより、段部１１を有するセラミック基板１０がマトリクス状に複数形成されたグリーンシート５１が完成する（図５を参照）。
なお、この段階で、グリーンシート５１から個片のセラミック基板１０に分割することもできる。例えば、図８（ａ）に示すように、複数の圧電デバイス形成領域１Ａがマトリクス状に形成されたグリーンシート５１を、図中、想像線（二点鎖線）で示すダイシングライン７５に沿ってダイシングすることなどにより、図８（ｂ）に示す個片のセラミック基板１０を得ることができる。
本実施形態では、複数のセラミック基板１０が形成されたグリーンシート５１の状態のままで、圧電デバイス１の組立を効率的に行う方法について、以下、説明する。

圧電デバイス組立工程では、まず、ステップＳ８に示すように、グリーンシート５１の各圧電デバイス形成領域１Ａに、上記ステップＳ１−１で準備した圧電振動片２０を接合する。具体的には、まず、各圧電デバイス形成領域１Ａの振動片接合端子１８上に、ディスペンサーやスクリーン印刷などにより銀ペーストなどの接合部材３９を塗布してから、圧電振動片２０の一端側に設けられた外部接続電極２６を、対応する振動片接合端子１８に位置合わせして仮止めする。そして、接合部材３９の硬化方法に応じた処理、例えば、熱硬化型の接合部材３９であれば所定の温度で加熱し、また、紫外線硬化型の接合部材であれば紫外線を照射することにより接合部材３９を固化させて、圧電振動片２０を片持ち支持された態様に接合する。

次に、ステップＳ９に示すように、圧電振動片２０が接合されたグリーンシート５１の各圧電デバイス形成領域１Ａにキャップ体１９を配置する。キャップ体１９は、図１に示すように、その凹部の開口部と略同じ形状の壁面１２と圧電振動片２０接合面とにより形成される凸部に、その壁面１２をガイドにして嵌め込むことにより容易に位置合わせして配置することができる。このとき、段部１１および壁面１２の表面の金属層１３とキャップ体１９の側壁部１９ｂおよび当接脚部１９ｃとの間にはろう材２９を介在させる。
ろう材２９としては、金−ニッケル（Ａｕ−Ｎｉ）や金−錫（Ａｕ−Ｓｎ）あるいは金−ゲルマニウム（Ａｕ−Ｇｅ）などの合金（共晶合金）や半田などのろう材を用いることができる。また、低融点ガラスや、封止材として用いられる接着剤などを利用することもできる。このとき、セラミック基板１０の金属層１３や、キャップ体１９のセラミック基板１０との当接部分にろう材２９あるいはその一部を設けておくこともできる。

次に、ステップＳ１０に示すように、キャップ体１９とセラミック基板１０の段部１１および壁面１２（金属層１３）とがろう材２９を介して当接された状態のグリーンシート５１を、例えば、３００℃〜３５０℃の温度に保持された恒温炉内に入れて、ろう材２９を加熱・溶融させることによりキャップ体１９をセラミック基板１０に接合する。本実施形態では、金属からなるキャップ体１９を、金属系のろう材をろう材２９として接合することにより、キャップ体１９による圧電振動片２０の気密封止をより強固で確実なものとすることができる。

なお、上述した一連のセラミック基板１０へのキャップ体１９接合ステップ（ステップＳ９のキャップ体１９配置、および、ステップＳ１０のキャップ体１９接合）は、例えば、窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気、あるいは減圧空間内で行うことが好ましい。これによって、圧電振動片２０が収納されるセラミック基板１０とキャップ体１９とにより形成されるキャビティーＴの内部が不活性ガスが充満され、あるいは減圧空間に密閉・封止されるので、圧電振動片２０が酸素や大気中の水分などによって腐食・劣化するのを有効に防止することができる。
以上、説明した一連のステップを経て、グリーンシート５１に、複数の圧電デバイス１がマトリクス状に形成される。

次に、ステップＳ１１に示すように、上述したステップＳ１０までのステップを経たグリーンシート５１を分割して複数の個片の圧電デバイス１を同時に得る。グリーンシート５１の分割は、例えば図８に示すダイシングライン７５に沿って、図６（ｂ）に示すダイシングソーの高速回転するダイシングブレード７０によってダイシングすることなどにより、図６（ｃ）に示すように切断することができる。

ただし、図６に示すように、グリーンシート５１に形成された金属層１３がダイシングライン７５にかかっている場合には、金属層１３を切断する際とグリーンシート５１のセラミック基材を切断する場合とでダイシングブレード７０を交換しないと、切断面にバリやカエリなどの形状品質異常が生じたり、ダイシングブレード７０の劣化が早く進行したりして製造効率を低下させる虞がある。
このような不具合を回避する方法として、上記ステップＳ５の分割溝・段部形成ステップで分割溝および段部１１を形成した後で、図７（ａ）に示すように、角錐状の断面を有する押圧刃６０Ｂを用いて段部１１のダイシングライン上に圧痕５２を形成する。このとき、圧痕５２の幅はダイシングブレード７０の幅と同じか若干広くすることが好ましい。これにより、圧痕５２を形成した部分の金属膜はさらに圧延されて極薄くなるので、グリーンシート５１の基材をダイシングするのに適したダイシングブレード７０を用いてダイシングすることにより、図７（ｃ）に示すように良好な切断面にて複数の圧電デバイス１が形成されたグリーンシート５１の分割をすることができる。
また、さらに良好なダイシングを行なう方法として、上記ステップＳ４の導体パターン印刷ステップで、図９（ａ）に示すように、グリーンシート５１のダイシングラインとなる領域を避けて金属層１３の原形となる導体パターン１３Ｂを形成する。このようにすれば、図９（ｂ）に示すようにグリーンシート５１の基材をダイシングするのに適したダイシングブレード８０を用いてダイシングすることにより、図９（ｃ）に示すようにさらに良好な切断面にて圧電デバイス（１）のグリーンシート５１からの分割をすることができる。

分割ステップにより得られた圧電デバイス１は、ステップＳ１２に示すように、電気的特性や外観品質の検査を行なうことにより完成され、一連の圧電デバイス１の製造工程を終了する。

上記実施形態の圧電デバイス１、およびその製造方法によれば、セラミック基板１０の圧電振動片２０が接合される振動片接合端子１８が設けられた側の主面（他方の主面）の周縁部に形成された段部１１および壁面１２とキャップ体１９との当接面同士が接合されることにより、セラミック基板の平坦な面にキャップ体を接合する従来構造に比して、セラミック基板１０とキャップ体１９との接合面積が増えて強固な接合がされ、圧電振動片２０を高い気密性にて確実に封止することができる。

また、上記実施形態では、セラミック基板の材料として可塑性を有する未焼成のグリーンシート５１を利用し、そのグリーンシートを用いたセラミック基板の製造工程において標準的なステップである分割刃による分割溝形成ステップにて段部１１を形成してから焼成を行う工順とした。
これにより、既存の設備を利用して、製造工程の増大を抑えながら、比較的容易に段部１１および段部１１の壁面１２を形成することができる。

また、上記実施形態の圧電デバイス１では、セラミック基板１０の周縁部の段部１１を平面視したときの形状が、キャップ体１９の開口部の形状と略同じ形状とした。
これにより、段部１１の壁面１２と圧電振動片２０接合面とにより形成される凸部に、その壁面１２をガイドにしてキャップ体１９を嵌め込むようにセラミック基板１０上に載置できるので、キャップ体１９の位置ずれを起こすことなく容易に位置決めをすることができる。

上記実施形態で説明した圧電デバイスおよびその製造方法は、以下の変形例として実施することも可能である。

（変形例１）
上記実施形態の圧電デバイス１の製造方法では、グリーンシート５１の複数の圧電デバイス形成領域１Ａに対して、平面視でコーナー部が丸められた矩形状の段部１１（図５を参照）を、押圧刃６０により一括により形成（図５，図６を参照）する方法を説明した。これに限らず、複数種類の押圧刃を用意して段部１１の形状を複数回に分けて形成する構成としてもよい。
図１０および図１１は、グリーンシートに、複数種類の押圧刃を用いて複数回に分けて段部を形成する過程を説明する概略平面図である。なお、段部が完成した状態のグリーンシートの図は、上記実施形態の説明で用いた図５を参照する。また、図１０および図１１に示すグリーンシートにおいて、上記実施形態と同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。

本変形例の分割溝および段部形成ステップ（図３のステップＳ５）では、導体パターン印刷ステップ（ステップＳ４）までのステップを経て、振動片接合端子１８や金属層の原形となる導体パターン１３Ａなどが形成されたグリーンシート５１（図４を参照）に、図１０に示すように、まず、マトリクス状に配置された複数の圧電デバイス形成領域１Ａの段部（１１）の縦横いずれか一方の外形となる複数の段部１１ａを形成する。本変形例では、各圧電デバイス形成領域１Ａの段部（１１）の長手方向側の外形となる段部１１ａを最初に形成した例を示している。
なお、図１０では、グリーンシート５１に４列の段部１１ａを形成した例を図示しているが、これら４列の段部１１ａは、４列の段部１１ａを形成できる形状の押圧刃を用意して一括して押圧加工することにより形成することができる。この場合、加工時間をより短縮することができる。
また、４列の段部１１ａは、１列の段部１１ａを形成できる形状の押圧刃を用意して、４回に分けて押圧加工することにより形成することができる。また、２列の段部１１ａを形成できる押圧刃を用意して２回に分けて４列の段部１１ａを形成することもできる。このように、最終的に形成される段部１１ａの列数の約数の段部１１ａを形成可能な押圧刃により複数回に分けて段部１１ａを形成する方法を用いた場合には、押圧刃の汎用化が可能になり、また、１回の押圧加工の際に押圧刃に印加する圧力が低くて済むとともに、１つの段部１１ａごとに形成位置を調整することも可能なので、段部１１ａの位置精度や形状を安定化させ易い。

次に、図１１に示すように、複数の圧電デバイス形成領域１Ａの段部（１１）の縦横の外形のうち、上記の段部１１ａとは異なる他方の外形となる複数の段部１１ｂを形成する。
なお、図１１では、グリーンシート５１に形成された４列の段部１１ｂを形成した例を図示しているが、上記の段部１１ａの場合と同様に、４列の段部１１ｂを、４列の段部１１ｂを形成できる形状の押圧刃を用意して一括して押圧加工することにより形成することもでき、また、最終的に形成される段部１１ｂの列数の約数の段部１１ｂを形成可能な押圧刃により、複数回に分けて形成することもできる。

ここまでのステップにより、グリーンシート５１に形成された各圧電デバイス形成領域１Ａの段部（１１）のうち、平面視でコーナー部が丸められていない矩形状の段部１１ａ，１１ｂには、次に、各コーナー部を平面視で丸めた形状に成形することが可能な押圧刃を用いて押圧加工することにより、図５に示すように、各圧電デバイス形成領域１Ａにおける段部１１の形成を完了させる。
なお、このステップの押圧加工においても、コーナー部を丸めた形状に成形することが可能な形状の押圧刃は、グリーンシート５１内の全てのコーナー部を一括して丸めた形状に押圧加工することにより形成してもよく、また、グリーンシート５１内の一部のコーナー部を丸めた形状に成形することが可能な押圧刃により、複数回に分けて形成してもよい。前者の場合は、加工時間をより短くすることができ、後者の場合は、押圧加工回数が少ないほど製造効率がよく、また、複数回に分けて押圧加工することにより、１回の押圧加工の際に印加する圧力が低くて済むとともに、コーナー部ごとに形成位置を精緻に調整することが可能になり形状の安定化が図れる。

（変形例２）
上記実施形態では、セラミック基板１０の壁面１２において、段部１１から圧電振動片２０接合面にまでに渡って金属層１３を形成した。これに限らず、壁面の金属層を、圧電振動片２０接合面から所定の隙間を設けて形成することにより、キャップ体接合時に発生する虞のある不具合を回避することが可能になる。
図１３は、壁面の金属層の形成位置を規定した圧電デバイスの変形例２を示すものであり、図２と同じ断面を拡大して説明する部分断面図である。なお、図１３に示す圧電デバイスの変形例２において、上記実施形態の圧電デバイス１と同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。

図１３において、本変形例の圧電デバイス１０１のセラミック基板１０は、振動片接合端子１８が設けられた圧電振動片２０接合面の周縁部に、その圧電振動片２０接合面と平行に段部１１が形成されている。段部１１と圧電振動片２０接合面とによる段差の壁面１１２は、段部１１に対して垂直に設けられている。
段部１１の面上と壁面１１２上には金属層１３が設けられている。このうち、壁面１１２の金属層１３は、圧電振動片２０接合面から隙間を空けて設けられている。

上記変形例２の構成によれば、壁面１１２の圧電振動片２０接合面側に金属層１３が無いので、圧電振動片２０が接合されたセラミック基板１０にろう付けによりキャップ体１９を接合する際に、金属や合金からなるろう材２９（ろう材）の溶融飛沫が圧電振動片２０に飛散して発生し得る圧電振動片２０の機能の低下を抑えることができる。

（変形例３）
上記実施形態および変形例１，２では、セラミック基板１０の段部１１と壁面１２，１１２との接続部分の断面形状が、略直角の角部となっている形態について説明した。これに限らず、段部から壁面にかけての形状を、キャップ体の側壁部から当接脚部にかけての形状に合わせて形成することにより、セラミック基板へのキャップ体の接合強度の向上を図ることができる。
図１４は、段部から壁面にかけての形状を変更した圧電デバイスの変形例３を示すものであり、図２（および図１３）と同じ断面を拡大して説明する部分断面図である。なお、図１４に示す圧電デバイスの変形例３において、上記実施形態の圧電デバイス１と同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。

図１４において、本変形例の圧電デバイス１´のセラミック基板１０は、振動片接合端子１８が設けられた圧電振動片２０接合面の周縁部に、その圧電振動片２０接合面と平行に段部１１´と、段部１１´と圧電振動片２０接合面とによる段差の壁面１２´とを有している。壁面１２´は段部１１´に対して垂直に設けられている。また、段部１１´と壁面１２´との接続部分１１１は、角張らずに丸味を帯びた断面形状を呈している。この接続部分１１１の丸味を帯びた断面形状は、段部１１´と壁面１２´とに当接させて接合されるキャップ体１９の側壁部１９ｂと当接脚部１９ｃとの接続部と略同じ丸味にて形成されている。また、この丸味を帯びた接続部分１１１の形状は、段部１１´を形成するステップ（図３のステップＳ５に示す分割溝・段部形成ステップ）で、丸味を帯びた接続部分１１１により接続された段部１１´と壁面１２´とを形成できる形状の押圧刃を用意して、その押圧刃により押圧加工することにより形成することができる。

上記実施形態のように、電子部品（圧電振動片２０）を接合した基板（セラミック基板１０）を、キャップ体１９により気密封止する構造の電子装置（圧電デバイス１）では、キャップ体１９は金属材料を周知の板金加工により形成することが多く、その場合、キャップ体１９の側壁部１９ｂと当接脚部１９ｃとを垂直に接続する接続部分は丸味を帯びた断面形状にて曲げ加工される。
上記変形例３の圧電デバイス１´によれば、段部１１´と壁面１２´とを接続する接続部分１１１の断面形状が、キャップ体１９の側壁部１９ｂと当接脚部１９ｃとを接続する丸味を帯びた断面形状の接続部分と近似な断面形状を有して形成されている。これにより、キャップ体１９とセラミック基板１０との接合において互いに当接される部分、または、近接する部分が大きくなることにより、良好な接合状態が得られやすく、高い気密度にて封止された動作安定性の高い圧電デバイス１´を提供することができる。

以上、発明者によってなされた本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記した実施の形態およびその変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記実施形態および変形例では、基板としてのセラミック基板１０が単層のグリーンシート５１により形成された例を説明した。
これに限らず、グリーンシートからセラミック基板を製造する場合には、上記実施形態で説明した導電パターンが形成されたグリーンシート５１を複数層積層させて形成する多層基板とすることもできる。
この場合、上記実施形態で説明した図３のステップＳ１−２のグリーンシート準備、および、ステップＳ２の孔あけから、ステップＳ４の導体パターン印刷までを経たグリーンシートを複数容易し、これら複数のグリーンシートを積層させて仮固定したのち、ステップＳ５の分割溝・段部形成を行ってからステップＳ６の焼成を行うことにより、段部を有する多層のセラミック基板を得ることができる。

また、上記実施形態および変形例では、金属製のキャップ体１９を用いて、また、セラミック基板１０の段部１１，１１´および壁面１２，１２´，１１２に金属層１３，１３´を設けて、キャップ体１９とセラミック基板１０とを金属や合金からなるろう材２９により接合する例を説明した。そのろう材による接合（ろう付け）は、母材（キャップ体１９および金属層１３，１３´）よりも融点の低い金属や合金をろう材２９を接合部材として用いて、そのろう材２９を溶融させて接合する方法を指し、例えば、接合前にキャップ体１９とセラミック基板１０との当接部分の間にろう材２９を供給しておき、それを溶融させる方法の他に、キャップ体１９およびセラミック基板１０の両方またはいずれか一方に、ろう材２９となる金属や合金の層を形成しておく方法なども含む。
また、本発明では、キャップ体１９とセラミック基板１０との接合に用いる接合部材は、上記実施形態および変形例のような金属や合金からなる接合部材に限らず、例えば、低融点ガラスや有機系（樹脂系）の接着剤を接合部材として接合する構成も含む。この場合、キャップ体１９は金属製である必要はなく、また、段部１１，１１´および壁面１２，１２´に金属層１３，１３´を設ける必要がない。

また、上記実施形態および変形例で説明した特定の形態、例えば、セラミック基板１０やグリーンシート５１、あるいは電子部品としての圧電振動片２０などの形状は限定されるものではない。
同様に、各電極、配線、端子などの位置や形状についても上記実施形態およびに限定されない。

また、上記実施形態および変形例では、電子装置の一例として、電子部品としての圧電振動片２０を搭載した圧電デバイス１，１´，１０１について説明した。これに限らず、上記実施形態および変形例に示す構成は、電子部品として半導体回路素子など種々の電子部品を基板に接合し、その電子部品をキャップ体により気密封止する構造の様々な電子装置に適用することができる。

１…電子装置としての圧電デバイス、１Ａ…圧電デバイス形成領域、１０…基板としてのセラミック基板、１１，１１´…段部、１１ａ…（段部の一部となるグリーンシートの）段部、１２，１２´，１１２…壁面、１３…金属層、１３Ａ，１３Ｂ…（金属層の原形となる）導体パターン、１６…外部実装端子、１８…振動片接合端子、１９…キャップ体、１９ａ…水平部、１９ｂ…側壁部、１９ｃ…当接脚部、２０…電子部品としての圧電振動片、２５…励振電極、２６…外部接続電極、２９…接合部材としてのろう材、３９…接合部材、５１…基板シートとしてのグリーンシート、５２…圧痕、６０，６０Ｂ…押圧刃、７０，８０…ダイシングブレード、７５…ダイシングライン、１１１…接続部分。

Claims (7)

1. 周縁部に段部を有する基板と、
   前記基板の前記段部よりも内側の面に接合された電子部品と、
   前記段部に接合され前記電子部品を封止するキャップ体と、を備え、
   前記段部の壁面が前記段部に対して垂直に設けられていることを特徴とする電子装置。
2. 請求項１に記載の電子装置において、
   前記段部よりも内側の面を平面視したときの形状が、前記キャップ体の開口部の形状と略同じであることを特徴とする電子装置。
3. 請求項２に記載の電子装置において、
   前記キャップ体は、少なくとも前記基板との当接部分に金属または金属膜を有し、
   前記壁面および前記段部の表面に金属層を有することを特徴とする電子装置。
4. 請求項３に記載の電子装置において、
   前記壁面の前記金属層が、前記段部よりも内側の面側に隙間を空けて設けられていることを特徴とする電子装置。
5. 周縁部に段部を有する基板と、前記基板の前記段部よりも内側の面に接合された電子部品と、前記段部に接合され前記電子部品を封止するキャップ体と、を備え、前記段部の壁面が前記段部に対して垂直に設けられている電子装置の製造方法であって、
   前記基板を形成可能な基板シートを準備するステップと、
   プレス加工により前記基板シートから個片の前記基板に分割するための分割溝を形成する分割溝形成ステップと、を含み、
   前記分割溝形成ステップに、押圧刃を用いた段部形成ステップを含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
6. 請求項５に記載の電子装置の製造方法において、
   前記キャップ体が、少なくとも前記基板との当接部分に金属または金属膜を有し、
   前記基板シートに導体パターンを形成する導体パターン形成ステップを含み、
   前記導体パターン形成ステップで、前記基板の前記壁面となる部分、および、前記段部となる部分の少なくとも前記段部と前記壁面との接続部分の近傍に前記導体パターンを形成することを特徴とする電子装置の製造方法。
7. 請求項５に記載の電子装置の製造方法において、
   前記基板シートの材料として未焼成のセラミックシートが用いられ、
   前記セラミックシートを焼成する焼成ステップを含み、
   前記焼成ステップの前に前記段部形成ステップを有することを特徴とする電子装置の製造方法。

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