JP2013211441A - パッケージ、パッケージの製造方法、電子デバイスおよび電子機器 - Google Patents

パッケージ、パッケージの製造方法、電子デバイスおよび電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】ベース基板からの接合層の剥離を抑制し、内部空間の気密性を保持することのできるパッケージを提供する。
【解決手段】パッケージは、ベース基板210と、ベース基板210の主面の周囲に配置されていて、複数の金属膜からなる接合層250と、接合層250を介してベース基板210に接合されている蓋部230とを有し、複数の金属膜は、その融点が蓋部230側からベース基板210側へ向けて順に高くなっていて、複数の金属膜のうちの最もベース基板210側の金属膜は、パラジウムを触媒として形成されている。
【選択図】図5

Description

本発明は、パッケージ、パッケージの製造方法、電子デバイスおよび電子機器に関するものである。
従来から、例えば、振動素子等の機能素子をパッケージに収納して構成される電子デバイスが知られている。また、パッケージは、凹部を有するベース基板と、凹部の開口を覆うリッドとを接合層(ろう材)を介して接合した構成が知られている。
このような圧電デバイスでは、パッケージの内部空間を気密的に封止するために、リッドをベース基板に気密的に接合しているが、この接合方法として、例えば、レーザー溶接が用いられている。このようなレーザー溶接による接合は、例えば、ベース基板上に接合層(メタライズ層)を形成し、この接合層にリッドを重ね、この状態にてリッド側からレーザーを照射して接合層を溶融し、これにより、接合層を介してリッドをベース基板に接合するものである(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、このようなレーザー溶接では、接合層の溶融によって、接合層がベース基板から剥離し、接合層とベース基板との間に隙間が生じてしまい、凹部内の気密性を確保することが困難であるという問題が生じる。
特開2003−158208号公報
本発明の目的は、ベース基板からの接合層の剥離を抑制し、内部空間の気密性を保持することのできるパッケージ、このパッケージの製造方法、このパッケージを備えた信頼性の高い電子デバイス、および、この電子デバイスを備えた信頼性の高い電子機器を提供することにある。
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]
本発明のパッケージは、ベース基板と、
前記ベース基板の主面の周囲に配置されていて、複数の金属膜からなる接合層と、
前記接合層を介して前記ベース基板に接合されている蓋部と、を有し、
前記複数の金属膜は、その融点が前記蓋部側から前記ベース基板側へ向けて順に高くなっていて、
前記複数の金属膜のうちの最も前記ベース基板側の金属膜は、パラジウムを触媒として形成されていることを特徴とする。
これにより、ベース基板からの接合層の剥離を抑制し、内部空間の気密性を保持することのできるパッケージが得られる。
[適用例2]
本発明のパッケージでは、前記蓋部と前記接合層と間にろう材があり、
前記複数の金属膜のうちの最も前記蓋部側の金属膜は、前記ろう材の融点に対して−100℃以上+100℃以内の融点を有する材料を含むことが好ましい。
これにより、ろう材と最も蓋部側の金属膜とを、ほとんど同じ温度で溶融させることができるため、これらをより確実に接合することができる。
[適用例3]
本発明のパッケージでは、前記最もベース基板側の金属膜は、前記ろう材よりも融点が高い材料を含むことが好ましい。
これにより、最もベース基板側の金属膜の溶融をより確実に防止でき、ベース基板からの接合層の剥離をより効果的に防止することができる。
[適用例4]
本発明のパッケージでは、前記複数の金属膜は、残留応力が圧縮応力である金属膜と、残留応力が引張応力である金属膜とが交互に積層している層を含むことが好ましい。
これにより、接合層の残留応力を低減することができる。そのため、ベース基板からの接合層の剥離をより効果的に防止することができる。
[適用例5]
本発明のパッケージでは、隣り合う一対の前記金属膜のうちの応力が大きい金属膜は、他方の金属膜よりも厚さが小さいことが好ましい。
これにより、接合層の残留応力をより低減することができる。
[適用例6]
本発明のパッケージの製造方法は、電子部品を収容するパッケージの製造方法であって、
ベース基板を用意する工程と、
前記ベース基板の主面にパラジウムを含む環状の触媒層を配置する工程と、
前記触媒層上に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜上に、前記金属膜よりも融点の低い材料を含む他の金属膜を積層する工程と、
前記積層している金属層を介して前記ベース基板に蓋部を配置する工程と、
前記積層している金属層の一部を溶融させて、前記蓋部を前記ベース基板に接合する工程と、
を含むことを特徴とする。
これにより、ベース基板からの接合層の剥離を抑制し、内部空間の気密性を保持することのできるパッケージが得られる。
[適用例7]
本発明の電子デバイスは、本発明のパッケージと、
前記パッケージに収容されている電子部品と、を有することを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子デバイスが得られる。
[適用例8]
本発明の電子機器は、本発明の電子デバイスを有す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。
本発明の第1実施形態にかかる電子デバイスの平面図である。 図1に示す電子デバイスの断面図である。 図1に示す電子デバイスが有する振動素子の平面図である。 図1に示す電子デバイスが有するパッケージの部分拡大断面図である。 図4に示す接合層の具体例を示す断面図である。 図1に示す電子デバイスの製造方法を説明するための図である。 図1に示す電子デバイスの製造方法を説明するための図である。 図1に示す電子デバイスの製造方法を説明するための図である。 本発明の第2実施形態にかかる電子デバイスの断面図である。 本発明の電子デバイスを備える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。 本発明の電子デバイスを備える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。 本発明の電子デバイスを備える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。
以下、本発明のパッケージ、パッケージの製造方法、電子デバイスおよび電子機器を添付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>
図1は、本発明の第1実施形態にかかる電子デバイスの平面図、図2は、図1に示す電子デバイスの断面図、図3は、図1に示す電子デバイスが有する振動素子の平面図、図4は、図1に示す電子デバイスが有するパッケージの部分拡大断面図、図5は、図4に示す接合層の具体例を示す断面図、図6、図7および図8は、図1に示す電子デバイスの製造方法を説明するための図である。なお、以下では、説明の都合上、図2、図4〜7中の上側を「上」、下側を「下」として説明する。
1.電子デバイス
まず、本発明の電子デバイスについて説明する。
図1に示すように、電子デバイス100は、パッケージ(本発明のパッケージ)200と、パッケージ200内に収容された電子部品としての振動素子(圧電素子)300とを有している。
−振動素子−
図3(a)は、振動素子300を上方から見た平面図であり、同図(b)は、振動素子300を上方から見た透過図(平面図)である。
図3(a)、(b)に示すように、振動素子300は、平面視形状が長方形(矩形)の板状をなす圧電基板310と、圧電基板310の表面に形成された一対の励振電極320、330とを有している。
圧電基板310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、圧電基板310としてATカットと呼ばれるカット角で切り出された水晶素板を用いている。なお、ATカットとは、水晶の結晶軸であるX軸とZ軸とを含む平面(Y面)をX軸回りにZ軸から反時計方向に約35度15分程度回転させて得られる主面(X軸とZ’軸とを含む主面)を有するように切り出すことを言う。
このような構成の圧電基板310は、その長手方向が水晶の結晶軸であるX軸と一致する。
励振電極320は、圧電基板310の上面に形成された電極部321と、圧電基板310の下面に形成されたボンディングパッド322と、電極部321およびボンディングパッド322を電気的に接続する配線323とを有している。
一方、励振電極330は、圧電基板310の下面に形成された電極部331と、圧電基板310の下面に形成されたボンディングパッド332と、電極部331およびボンディングパッド332を電気的に接続する配線333とを有している。
電極部321、331は、圧電基板310を介して対向して設けられ、互いにほぼ同じ形状をなしている。すなわち、圧電基板310の平面視にて、電極部321、331は、互いに重なるように位置し、輪郭が一致するように形成されている。また、ボンディングパッド322、332は、圧電基板310の下面の図3中右側の端部に離間して形成されている。
このような励振電極320、330は、例えば、圧電基板310上に蒸着やスパッタリングによってニッケル(Ni)またはクロム(Cr)の下地層を成膜した後、下地層の上に蒸着やスパッタリングによって金(Au)の電極層を成膜し、その後フォトリソグラフィおよび各種エッチング技術を用いて、所望の形状にパターニングすることにより形成することができる。下地層を形成することにより、圧電基板310と前記電極層との接着性が向上し、信頼性の高い振動素子300が得られる。
なお、励振電極320、330の構成としては、上記の構成に限定されず、例えば、下地層を省略してもよいし、その構成材料を他の導電性を有する材料(例えば、銀(Ag)、銅(Cu)、タングステン(W)、モリブテン(Mo)等の各種金属材料)としてもよい。
このような振動素子300は、一対の導電性接着剤291、292を介してパッケージ200に固定されている。
−パッケージ(本発明のパッケージ)−
図1および図2に示すように、パッケージ200は、板状のベース基板210と、下側に開放する凹部を有するキャップ状のリッド(蓋部)230と、ベース基板210とリッド230との間に介在しこれらを接合する接合層250とを有している。このようなパッケージ200では、凹部の開口がベース基板210で塞がれることにより、前述の振動素子300を収納する収納空間Sが形成されている。
ベース基板210およびリッド230は、共に、平面視形状が略長方形(矩形)をなしている。
リッド230は、有底筒状の本体231と、本体231の下端(すなわち、本体231の開口の周囲)に形成されたフランジ233とを有している。また、フランジ233の下面には、開口の周囲を覆うように、ろう材235が膜状(層状)に設けられている。ろう材235は、例えば、スクリーン印刷法などによって、フランジ233の下面に形成することができる。
このようなリッド230は、ろう材235と接合層250とを溶接することにより、接合層250を介してベース基板210に接合されている。ろう材235としては、特に限定されず、金ろう、銀ろうなどを用いることができるが、銀ろうを用いるのが好ましい。また、ろう材235の融点としては、特に限定されないが、800℃以上、1000℃以下程度であるのが好ましい。このような融点を有することにより、レーザー封止に適したパッケージ200となる。
このようなベース基板210の構成材料としては、絶縁性を有していれば、特に限定されず、例えば、酸化物系セラミックス、窒化物系セラミックス、炭化物系セラミックス等の各種セラミックスなどを用いることができる。また、リッド230の構成材料としては、特に限定されないが、ベース基板210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210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。
図1に示すように、ベース基板210の上面(収納空間Sに臨む面)には、一対の接続電極271、272が形成されている。また、ベース基板210の下面には、接続電極271、272をパッケージ200の外側へ引き出すための一対の外部実装電極(図示せず)が形成されている。接続電極271と一方の外部実装電極、接続電極272と他方の外部実装電極は、それぞれ、ベース基板210を厚さ方向に貫通する図示しないビアを介して電気的に接続されている。
収納空間Sには、振動素子300が収納されている。収納空間Sに収納された振動素子300は、一対の導電性接着剤291、292を介してベース基板210に片持ち支持されている。導電性接着剤291は、接続電極271とボンディングパッド322とに接触して設けられており、これにより、導電性接着剤291を介して接続電極271とボンディングパッド322とが電気的に接続されている。一方の導電性接着剤292は、接続電極272とボンディングパッド332とに接触して設けられており、これにより、導電性接着剤292を介して接続電極272とボンディングパッド332とが電気的に接続されている。
図1に示すように、接合層250は、ベース基板210の上面の縁部に沿って枠状に設けられている。また、接合層250は、ベース基板210の縁部とリッド230のフランジ233との間に設けられており、当該部分にて、ベース基板210とリッド230とを接合している。これにより、接合層250の内側に位置する収納空間Sを気密的に封止することができる。
図4に示すように、接合層250は、複数の金属膜250、金属膜250‥‥金属膜250n−1、金属膜250がベース基板210側から順に積層した積層体で構成されている。また、リッド230側からベース基板210側へ向かうに連れて、金属膜の融点(金属膜の構成材料の融点)が高くなっている。すなわち、任意の金属膜の融点T’と、その直上(リッド230側)にある金属膜の融点T”とは、T’>T”なる関係を満足する。また、図4の構成で言えば、金属膜250の融点>金属膜250の融点>‥‥>金属膜250n−1の融点>金属膜250の融点なる関係を満足する。
このような関係を満足することにより、後述するように、リッド230側からレーザーを照射して行うレーザー封止によってリッド230とベース基板210とを接合する場合に、その接合を、接合層250のベース基板210側の領域(特に、金属膜250)を溶融させずに行うことができる。そのため、ベース基板210からの接合層250の剥離を防止することができ、収納空間Sの気密性を確実に維持することができる。
ここで、各金属膜250〜250は、それぞれ、無電解めっき処理にて形成されているのが好ましい。これにより、接合層250を簡単に形成することができる。なお、各金属膜250〜250のうちの少なくとも1つを、電界めっき処理にて形成してもよい。
また、複数の金属膜250〜250のうち、最もリッド230側に位置する金属膜250は、ろう材235の融点と同程度の融点を有しているのが好ましい。具体的には、金属膜250の融点は、ろう材235の融点に対して−100℃以上+100℃以内の範囲であるのが好ましい。金属膜250の融点は、このような範囲のうちでも、特に、ろう材235の融点よりも低いことが好ましい。これにより、金属膜250とろう材235とを同等の温度で溶融させることができるため、リッド230とベース基板210とをより確実に接合することができる。また、金属膜250の融点をろう材235の融点よりも低くすることにより、金属膜250およびろう材235がともに溶融する温度をなるべく低くすることができる。そのため、例えば、レーザーの出力等を抑えることができ、接合層250のベース基板210側の領域(特に、金属膜250)の溶融をより効果的に防止することができる。
金属膜250の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、Ni−P系合金またはPd−P系合金で構成されているのが好ましい。これにより、融点の高い金属膜250を簡単に形成することができる。
複数の金属膜250〜250のうち、最もベース基板210側に位置する金属膜250は、ろう材235よりも融点が高い材料で構成されている。金属膜250の融点とろう材235の融点の差としては、特に限定されないが、300℃以上程度であるのが好ましい。これにより、レーザー照射によって、ろう材235を溶融させるための熱を与えたときに、その熱によって、金属膜250が溶融してしまうことを効果的に防止することができる。そのため、接合層250のベース基板210からの剥離をより確実に防止することができる。
また、最もベース基板210側に位置する金属膜250は、パラジウム(Pd)を触媒として形成されている。パラジウムは、高い触媒活性を有しているため、パラジウムを触媒として用いることにより、金属膜250を容易に形成することができる。また、金属膜250の構成材料の選択性がより高くなる。
また、隣り合う金属膜、例えば金属膜250と金属膜250や、金属膜250n−1と金属膜250の融点の差としては、特に限定されないが、150℃以上、400℃以下程度であるのが好ましい。これにより、金属膜250に対して金属膜250の融点を十分に高くするとこができる。そのため、接合層250のベース基板210側の領域(特に、金属膜250)の溶融をより確実に防止でき、接合層250のベース基板210からの剥離をより確実に防止することができる。
また、接合層250は、残留応力が圧縮応力である少なくとも1つの金属膜と、残留応力が引張応力である少なくとも1つの金属膜とを有しているのが好ましい。さらに、接合層250は、残留応力が圧縮応力である金属膜と、残留応力が引張応力である金属膜とが交互に積層して構成されているのがより好ましい。すなわち、任意の金属膜が圧縮応力でる残留応力を有する場合には、その直上(リッド230側)および直下(ベース基板210側)に位置する金属膜は、それぞれ、引張応力の残留応力を有しており、反対に、任意の金属膜が引張応力の残留応力を有する場合には、その直上および直下に位置する金属膜は、それぞれ、圧縮応力の残留応力を有しているのが好ましい。これにより、圧縮応力と引張応力とを相殺させることができ、接合層250の残留応力をより小さくすることができる。そのため、ベース基板210からの接合層250の剥離(部分的な剥離を含む)をより確実に防止することができる。また、全体として残留応力の少ないパッケージ200を得ることができる。
また、残留応力が圧縮応力である金属膜と、残留応力が引張応力である金属膜とを交互に積層する場合において、残留応力が圧縮応力である任意の金属膜と、この金属膜の直上(または直下)にある残留応力が引張応力である金属膜とを比較した場合には、これら2つの金属膜のうちの応力(応力の絶対値)が大きい方を小さい方よりも薄く形成するのが好ましい。すなわち、隣り合う一対の金属膜のうちの応力が大きい金属膜は、他方の金属膜よりも厚さが小さいことが好ましい。具体的には、例えば、金属膜250と金属膜250とを比較した場合、金属膜250の応力が金属膜250の応力よりも大きい場合には、金属膜250を金属膜250よりも薄く形成し、反対に、金属膜250の応力が金属膜250の応力よりも小さい場合には、金属膜250を金属膜250よりも厚く形成するのが好ましい。このように複数の金属膜を配置することにより、上述した効果をより顕著に発揮でき、接合層250の残留応力をより小さくすることができる。
接合層250を構成する金属膜の数としては、特に限定されないが、2つ以上、5つ以下程度であるのが好ましい。これにより、金属膜の数が過度に多くならず、接合層250の形成が容易となる。また、接合層250の厚みが過度に厚くなるのを防止でき、例えば、接合層250に残留する応力をより小さくすることができる。そのため、全体として残留応力の少ないパッケージ200を得ることができる。
また、接合層250の厚さとしては、特に限定されないが、10μm以上、20μm以下程度であるのが好ましい。これにより、リッド230とベース基板210とをより確実に接合することができるとともに、接合層250が厚くなることに伴う残留応力の増加を防止することができる。
次に、接合層250の具体的な例をいくつか挙げるが、接合層250の構成は、以下に示すものに限定されない。
図5(a)に示す接合層250は、ベース基板210側から、第1金属膜251、第2金属膜252および第3金属膜253が積層してなる積層体で構成されている。
第1金属膜251は、パラジウム(Pd)で構成されており、その融点は、1400℃程度である。また、第2金属膜252は、銅(Cu)で構成されており、その融点は、1100℃程度である。また、第3金属膜253は、ニッケル−リン系合金で構成されており、その融点は、860℃程度である。なお、第3金属膜253を構成するニッケル−リン系合金中のニッケルの含有量は、88〜96wt%程度であり、リンの含有量は、4〜12wt%程度であるのが好ましい。また、ニッケルーリン系合金には、ニッケル、リンの他に、コバルト(Co)やタングステン(W)、モリブテン(Mo)のような他の金属材料を含有していてもよい。
第1金属膜251の厚さは、5μm以下程度であるのが好ましく、第2金属膜252の厚さは、2μm以上、10μm以下程度であるのが好ましく、第3金属膜253の厚さは、2μm以上、10μm以下程度であるのが好ましい。
また、第1金属膜251の残留応力は、引張応力である。また、第2金属膜252の残留応力は、圧縮応力である。また、第3金属膜253は、例えば、構成材料中のリン(P)の含有量によって、その残留応力が引張応力であるか圧縮応力であるかが異なり、リンの含有量が8〜10wt%程度である場合には残留応力が圧縮応力となり、Pの含有量が10〜12wt%程度である場合には残留応力が引張応力となる。
図5(b)に示す接合層250は、ベース基板210側から、第1金属膜251Aおよび第2金属膜252Aが積層してなる積層体で構成されている。
第1金属膜251Aは、ニッケル−ボロン系合金で構成されており、その融点は、1400℃程度である。また、第2金属膜252Aは、ニッケル−リン系合金で構成されており、その融点は、860℃程度である。なお、第1金属膜251Aを構成するニッケル−ボロン系合金中のニッケルの含有量は、90〜99.7wt%程度であり、リンの含有量は、0.3〜10wt%程度であるのが好ましい。また、ニッケル−ボロン系合金には、ニッケル、ボロンの他に、コバルト(Co)やタングステン(W)、モリブテン(Mo)のような他の金属材料を含有していてもよい。第2金属膜252Aを構成するニッケル−リン係合金については、前述の第3金属膜253と同様である。
第1金属膜251Aの厚さは、1μm以上、5μm以下程度であるのが好ましく、第2金属膜252Aの厚さは、2μm以上、10μm以下程度であるのが好ましい。
また、第1金属膜251Aの残留応力は、材料中のボロン(B)の含有量によっても異なるが、ボロンの含有量が0.3〜3wt%程度の場合には引張応力となる。また、第2金属膜252Aの残留応力は、前述したように、リンの含有量によって引張応力である場合と、圧縮応力である場合とを選択することができる。
図5(c)に示す接合層250は、ベース基板210側から、第1金属膜251Bおよび第2金属膜252Bが積層してなる積層体で構成されている。
第1金属膜251Bは、銅(Cu)で構成されており、その融点は、1100℃程度である。また、第2金属膜252Bは、ニッケル−リン系合金で構成されており、その融点は、860℃程度である。また、第1金属膜251Bの厚さは、5μm以上、15μm以下程度であるのが好ましく、第2金属膜252Bの厚さは、2μm以上、10μm以下程度であるのが好ましい。
また、第1金属膜251Bの残留応力は、圧縮応力である。また、第2金属膜252Bの残留応力は、前述したように、Pの含有量によって引張応力を有する場合と、圧縮応力を有する場合とを選択することができる。
図5(d)に示す接合層250は、ベース基板210側から、第1金属膜251Cおよび第2金属膜252Cが積層してなる積層体で構成されている。
第1金属膜251Cは、銅(Cu)で構成されており、その融点は、1100℃程度である。また、第2金属膜252Cは、パラジウム−リン系合金で構成されており、その融点は、900℃程度である。なお、第2金属膜252Cを構成するパラジウムーリン系合金には、パラジウム、リンの他に、コバルト(Co)やタングステン(W)、モリブテン(Mo)のような他の金属材料を含有していてもよい。
第1金属膜251Cの厚さは、5μm以上、15μm以下程度であるのが好ましく、第2金属膜252Cの厚さは、0.1μm以上、1.0μm以下程度であるのが好ましい。
また、第1金属膜251Cの残留応力は、圧縮応力であり、第2金属膜252Cの残留応力は、圧縮応力である。
2.電子デバイスの製造方法(本発明のパッケージの製造方法)
次に、電子デバイス100の製造方法について説明する。電子デバイス100の製造方法は、ベース基板210を用意する工程と、ベース基板210の主面にパラジウムを含む環状の触媒層900を配置する工程と、触媒層900上に金属膜を形成する工程と、この金属膜上にそれよりも融点の低い材料を含む他の金属膜を積層する工程と、積層している金属層を介してベース基板210に蓋部230を配置する工程と、積層している金属層の一部を溶融させて、蓋部230をベース基板210に接合する工程と、を含んでいる。
以下、詳細に説明するが、以下では、説明の便宜上、接合層250として図5(a)に示す構成を用いたものについて代表して説明する。また、図5(b)〜(c)に示す各構成についても、めっき液(めっき浴)を適宜変更することによって、以下に説明する製造方法と同様にして製造することができる。
まず、図6(a)に示すように、板状のベース基板210を用意する。ベース基板210は、セラミックスやガラスを有する原料粉末、有機溶剤およびバインダーの混合物をドクターブレード法等によってシート状に形成してセラミックグリーンシートを得、得られたセラミックグリーンシートを焼成し、その後、必要箇所に貫通孔(ビアを形成する箇所)に貫通孔を形成することにより得られる。この際、セラミックグリーンシートを複数枚積層したものを焼成してもよい。
次に、図6(b)に示すように、接合層250、接続電極271、272および前記外部実装電極を形成すべき領域に、めっき触媒としてのパラジウムを担持したカップリング剤を含む触媒液400を塗布する。
このような触媒液400としては、分子中にめっき触媒としてのパラジウムを担持可能な官能基であるアミノ基を有するシランカップリング剤、例えば、アルキル基上にN置換基(アミノ基)を有するアルキルトリアルコキシシラン類(いわゆるアミノ系シランカップリング剤)を用いることができる。また、触媒液400中のパラジウムの含有率としては、特に限定されないが、例えば、1.0wt%以上、3.0wt%以下程度であるのが好ましい。
また、触媒液400の塗布方法としては、特に限定されないが、インクジェット法を用いるのが好ましい。すなわち、液滴吐出ヘッドから触媒液400を吐出し、ベース基板210に付着させる方法を用いるのが好ましい。インクジェット法によれば、ベース基板210に対して非接触かつマスクなしで触媒液400を高精度にパターニングすることができる。
次に、図6(c)に示すように、ベース基板210上に付着した触媒液400を焼成することにより触媒層900を形成する。焼成によって、ベース基板210の表面の−OH基と、シランカップリング剤のシラノール基(Si−OH)との脱水縮合反応が進み、シランカップリング剤とベース基板210とが水素結合により強固な共有結合で結合された状態となる。また、隣り合うシランカップリング剤のシラノール基(Si−OH)の間でも脱水縮合反応が進み、隣り合うシランカップリング剤同士も強固な共有結合で結合された状態となる。その結果、触媒層900はベース基板210に対して十分に密着性した状態となる。
なお、前記焼成は、不活性ガス雰囲気(例えば、窒素ガスやアルゴンガス雰囲気)または還元雰囲気(例えば、窒素ガスやアルゴンガスに水素ガスが混合された雰囲気)で行うことが好ましい。これにより、次のような利点がある。カップリング剤に担持されたパラジウム触媒は、パラジウムが0価の状態と、+2価の状態がある。めっき浴中の金属イオンを析出させるためにパラジウムが触媒として機能するには0価の状態である必要があり、パラジウムが+2価の状態や酸化パラジウムの状態ではこのような機能が発現されにくくなる。前記焼成を不活性ガス雰囲気または還元雰囲気で行うことにより、酸化パラジウムの生成が防止され、パラジウムと析出する金属が金属結合をする割合が多くなり、触媒層900と第1金属膜251との密着性が向上する。
次に、図6(d)に示すように、無電解純パラジウムめっきによって純パラジウムめっきを行い、触媒層900上にめっき皮膜510を形成する。めっき皮膜510の形成には、例えば、ギ酸塩を還元剤として使用する無電解めっき浴を用いることができる。めっき皮膜510の厚さとしては、特に限定されないが、1μm以上、5μm以下程度であるのが好ましい。
ここで、めっき皮膜510のうち接合層250に対応する領域に形成されている部分は、第1金属膜251となる。
なお、第1金属膜251の堆積成長における初期反応は、堆積材料とパラジウムとの置換反応であるため、触媒層900の厚みによっては、第1金属膜251の形成により触媒層900が実質的に消滅する場合がある。以下では、触媒層900が実質的に消滅したものとする。
次に、図6(e)に示すように、無電解銅めっきによって銅めっきを行い、めっき皮膜510上にめっき皮膜520を形成する。めっき皮膜520の形成には、例えば、Co2+を還元剤として使用する中性無電解銅めっき浴、ホルムアルデヒドやEDTA(エチレンジアミン四酢酸)を還元剤として使用するアルカリ性無電解めっき浴のいずれを用いてもよいが、中性無電解銅めっき浴を用いるのが好ましい。これにより、カップリング剤とベース基板210との密着性の低下を防止することができる。なお、めっき皮膜520の厚さとしては、特に限定されないが、2μm以上、10μm以下程度であるのが好ましい。
ここで、めっき皮膜520のうち接合層250に対応する領域に形成されている部分は、第2金属膜252となる。
なお、説明の便宜上、図6(e)では、めっき皮膜520がめっき皮膜510の上面を覆うように図示しているが、無電解めっき処理によりめっき皮膜520を形成したした場合には、めっき皮膜520は、めっき皮膜510の上面のみならず側面も(すなわち、外部に臨む表面全域を)覆うように形成される。そのため、例えば、めっき皮膜510の酸化等を効果的に抑制することができる。このことは、後に説明するめっき皮膜530および酸化防止膜800についても同様である。
次に、図7(a)に示すように、無電解ニッケル−リン合金めっきによって、ニッケル−リン合金めっきを行い、めっき皮膜520上にめっき皮膜530を形成する。めっき皮膜530の厚さとしては、特に限定されないが、2m以上、10μm以下程度であるのが好ましい。
ここで、めっき皮膜530のうち接合層250に対応する領域に形成されている部分は、第3金属膜253となる。これにより、第1〜第3金属膜251〜253からなる接合層250、接続電極271、272が得られる。
次に、図7(b)に示すように、無電解金めっき処理によって金めっきを行い、めっき皮膜530上に、酸化防止膜800を形成する。これにより、めっき皮膜530の酸化を防止することができる。また、リッド230が有するろう材(銀ろう)235の濡れ性を高めることができる。酸化防止膜800の厚さとしては、特に限定されないが、0.05μm以上、0.3μm以下程度であるのが好ましい。
次に、図7(c)に示すように、導電性接着剤291、292を介して振動素子300をベース基板210に搭載する。これにより、ボンディングパッド322と接続電極271が導電性接着剤291によって電気的に接続され、ボンディングパッド332と接続電極272とが導電性接着剤292によって電気的に接続される。なお、図7(c)では、ボンディングパッド332、接続電極272および導電性接着剤292の図示を省略している。
次に、図8(a)に示すように、リッド230を用意する。リッド230のフランジ233の下面には、ろう材(銀ろう)235が膜状に設けられている。ろう材235の融点としては、特に限定されないが、800℃以上、1000℃以下程度であるのが好ましい。
次に、図8(b)に示すように、リッド230の上方からフランジ233にレーザーを照射し、照射した部分を局所的に加熱する。これにより、レーザーが照射された部分のろう材235と、接合層250のリッド側の領域(言い換えれば、少なくとも第3金属膜253)を溶融させ、ろう材235と接合層250とを接合する。なお、この際、酸化防止膜800は、ろう材235や第3金属膜253へ拡散し、実質的に消滅する。このようなレーザー照射をフランジ233の全周にわたって行うことにより、フランジの全周にわたってろう材235と接合層250とを接合し、リッド230とベース基板210とを気密的に封止する。
以上によって、電子デバイス100が製造される。
このような方法によれば、接合層250内においてリッド230側よりもベース基板210側の方の融点が高いため、レーザーを照射した際に、接合層250のベース基板210側の領域(特に、第1金属膜251)を溶融させずに、接合層250とろう材235とを接合することができる。そのため、ベース基板210からの接合層250の剥離を防止することができ、収納空間Sの気密性を確実に維持することができる。
また、接続電極271、272を、上述のように、3層のめっき皮膜510〜530で構成することにより、ビアを形成するための貫通孔(スルーホール)をより確実に気密封止することができる。そのため、収納空間S内の気密性をより確実に確保することができる。
なお、図5(c)、(d)に示す構成では、接合層250のうちの最もベース基板210側の金属膜(第1金属膜)を銅めっき皮膜で構成している。このように、第1金属膜を銅めっきで形成することにより、貫通孔(スルーホール)内にめっき皮膜をより確実に形成することができる。そのため、接続電極271、272と外部実装電極との導通をより確実にとることができる。また、貫通孔(スルーホール)をより確実に気密的に封止することができる。
また、図5(c)に示す構成では、銅で構成された第1金属膜251B上に、ニッケル−リン系合金で構成された第2金属膜252Bを形成する場合には、まず、第1金属膜251上に触媒としてのパラジウム(Pd)で構成された触媒層を形成することが好ましい。これにより、第2金属膜252Bをより確実に無電解めっき処理にて形成することができる。
<第2実施形態>
次に、本発明の電子デバイスの第2実施形態について説明する。
図9は、本発明の第2実施形態にかかる電子デバイスの断面図である。
以下、第2実施形態の電子デバイスについて、前述した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実施形態の電子デバイスは、パッケージ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9に示す電子デバイス100Aでは、パッケージ200Aは、上面に開放する凹部211Aを有するベース基板210Aと、凹部211Aの開口を覆うように設けられた板状のリッド230Aと、ベース基板210Aとリッド230Aとを接合する接合層250とを有している。接合層250は、ベース基板210の上面であって、凹部211Aの周囲を囲むように環状に設けられている。また、リッド230Aの下面の周囲には、ろう材235が設けられている。
このようなパッケージ200Aでは、凹部211A内に振動素子300が収納されている。
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。
(電子機器)
次いで、本発明の電子デバイスを適用した電子機器(本発明の電子機器)について、図10〜図12に基づき、詳細に説明する。
図10は、本発明の電子デバイスを備える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デバイス100が内蔵されている。
図11は、本発明の電子デバイスを備える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デバイス100が内蔵されている。
図12は、本発明の電子デバイスを備える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。
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。
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−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デバイス100が内蔵されている。
なお、本発明の電子デバイスを備える電子機器は、図10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11の携帯電話機、図12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。
以上、本発明のパッケージ、パッケージの製造方法、電子デバイスおよび電子機器について、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、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
100、100A…電子デバイス 200、200A…パッケージ 210、210A…ベース基板 211A…凹部 230、230A…リッド 231…本体 233…フランジ 235…ろう材 250、250、250、250n−1、250…金属膜 251、251A、251B、251C…第1金属膜 252、252A、252B、252C…第2金属膜 253…第3金属膜 271、272…接続電極 291、292…導電性接着剤 300…振動素子 310…圧電基板 320…励振電極 321…電極部 322…ボンディングパッド 323…配線 330…励振電極 331…電極部 332…ボンディングパッド 333…配線 400…触媒液 510、520、530…めっき皮膜 800…酸化防止膜 900…触媒層 2000…表示部 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

Claims (8)

  1. ベース基板と、
    前記ベース基板の主面の周囲に配置されていて、複数の金属膜からなる接合層と、
    前記接合層を介して前記ベース基板に接合されている蓋部と、を有し、
    前記複数の金属膜は、その融点が前記蓋部側から前記ベース基板側へ向けて順に高くなっていて、
    前記複数の金属膜のうちの最も前記ベース基板側の金属膜は、パラジウムを触媒として形成されていることを特徴とするパッケージ。
  2. 前記蓋部と前記接合層と間にろう材があり、
    前記複数の金属膜のうちの最も前記蓋部側の金属膜は、前記ろう材の融点に対して−100℃以上+100℃以内の融点を有する材料を含む請求項1に記載のパッケージ。
  3. 前記最もベース基板側の金属膜は、前記ろう材よりも融点が高い材料を含む請求項2に記載のパッケージ。
  4. 前記複数の金属膜は、残留応力が圧縮応力である金属膜と、残留応力が引張応力である金属膜とが交互に積層している層を含む請求項1ないし3のいずれか一項に記載のパッケージ。
  5. 隣り合う一対の前記金属膜のうちの応力が大きい金属膜は、他方の金属膜よりも厚さが小さい請求項4に記載のパッケージ。
  6. 電子部品を収容するパッケージの製造方法であって、
    ベース基板を用意する工程と、
    前記ベース基板の主面にパラジウムを含む環状の触媒層を配置する工程と、
    前記触媒層上に金属膜を形成する工程と、
    前記金属膜上に、前記金属膜よりも融点の低い材料を含む他の金属膜を積層する工程と、
    前記積層している金属層を介して前記ベース基板に蓋部を配置する工程と、
    前記積層している金属層の一部を溶融させて、前記蓋部を前記ベース基板に接合する工程と、
    を含むことを特徴とするパッケージの製造方法。
  7. 請求項1ないし5のいずれかに記載のパッケージと、
    前記パッケージに収容されている電子部品と、を有することを特徴とする電子デバイス。
  8. 請求項7に記載の電子デバイスを有することを特徴とする電子機器。
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