JP2014011421A - 電子デバイスの製造方法、蓋体用基板、電子デバイスおよび電子機器 - Google Patents

電子デバイスの製造方法、蓋体用基板、電子デバイスおよび電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】優れた生産性を有し、コストダウンを図ることのできる電子デバイスの製造方法を提供すること。
【解決手段】電子デバイスの製造方法は、複数の基板領域107を備えるベース基板100と、蓋体用基板200とを用意する工程と、各基板領域107に振動素子590を搭載する工程と、ベース基板100と蓋体用基板200とを位置決めして重ね合わせ、かつ、蓋体用基板200からベース基板100の一部を露出させる工程と、ベース基板100の蓋体用基板200から露出した部分と蓋体用基板200とを接着剤600によって接合し、ベース基板100と蓋体用基板200とを仮止めする工程と、ベース基板100と蓋体用基板200とを接合し、積層体400を得る工程と、積層体400をブレーキングによって個片化する工程とを含む。
【選択図】図8

Description

本発明は、電子デバイスの製造方法、蓋体用基板、電子デバイスおよび電子機器に関するものである。
例えば、従来から、パッケージ内に形成された収納空間に振動素子等の電子部品を収納した電子デバイスが知られている。このような電子デバイスの製造方法として、特許文献1に記載の方法が知られている。特許文献1に記載の製造方法は、セラミック材料で構成されたベース基板を用意する工程と、ベース基板に電子部品を搭載する工程と、金属材料で構成された蓋体用基板をベース基板に接合して電子部品を封止する工程と、ベース基板と蓋体用基板との積層体をダイシングによって個片化する工程とを有している。しかしながら、特許文献1のような製造方法では、生産性が低く、コストダウンが困難であるという問題がある。
特開2006−66629号公報
本発明の目的は、優れた生産性を有し、コストダウンを図ることのできる電子デバイスの製造方法、この製造方法に好適に用いることのできる蓋体用基板、この製造方法により製造された電子デバイス、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]
本発明の電子デバイスの製造方法は、脆性を有して複数の基板領域を備えるベース基板と、脆性を有して複数の蓋体領域を備える蓋体用基板と、を用意する工程と、
前記複数の基板領域の各々に電子部品を配置する工程と、
前記ベース基板と前記蓋体用基板とを重ね合わせ、前記蓋体用基板側から見たときに、前記蓋体用基板から前記ベース基板の一部を露出させて前記ベース基板と前記蓋体用基板との位置決めをする工程と、
前記ベース基板の前記蓋体用基板から露出した部分と前記蓋体用基板とを接着剤によって接合し、前記ベース基板と前記蓋体用基板との仮止めをする工程と、
前記ベース基板と前記蓋体用基板とを接合し、前記基板領域と前記蓋体領域とが前記電子部品を囲む内部空間を構成する積層体を得る工程と、
前記積層体を破断して個片化する工程と、を含むことを特徴とする。
これにより、優れた生産性を有し、コストダウンを図ることのできる電子デバイスの製造方法を提供することができる。
[適用例2]
本発明の電子デバイスの製造方法では、前記蓋体用基板は、厚さ方向に貫通する仮止め用貫通孔を備えており、
前記位置決めをする工程では、前記仮止め用貫通孔から前記ベース基板が露出するように位置決めを行い、
前記仮止めをする工程では、前記仮止め用貫通孔の内部に前記接着剤を供給することができる。
これにより、蓋体用基板から接着剤を塗布して、ベース基板と蓋体用基板とを仮止めすることができるため、仮止めを簡単に行うことができる。
[適用例3]
本発明の電子デバイスの製造方法では、前記仮止めをする工程では、前記接着剤は、前記仮止め用貫通孔の前記積層体の表面側にある開口よりも前記ベース基板側に配置されていることができる。
すなわち、接着剤が蓋体用基板から突出していないのが好ましい。これにより、ベース基板と蓋体用基板とを押圧して接合する際に、押圧部材と接着剤とが接触し、接触部に応力が集中してしまうことを防止できる。そのため、ベース基板と蓋体用基板とをより確実に接合することができる。
[適用例4]
本発明の電子デバイスの製造方法では、前記仮止め用貫通孔は、前記複数の基板領域の外側に2つ以上配置されていることができる。
これにより、より確実に、ベース基板と蓋体用基板とを仮止めすることができる。
[適用例5]
本発明の電子デバイスの製造方法では、前記蓋体用基板には、厚さ方向に貫通するアライメント用貫通孔が形成され、
前記ベース基板には、前記位置決め用のアライメントマークが設けられており、
前記位置決めをする工程では、前記アライメント用貫通孔と前記アライメントマークとが重なるようにして位置決めを行うことができる。
これにより、例えば、カメラ等で貫通孔を介してベース基板を観察しながら位置決めを行うことができる。そのため、ベース基板と蓋体用基板の位置決めを容易に行うことができる。
[適用例6]
本発明の電子デバイスの製造方法では、前記ベース基板が、前記複数の基板領域の中央部に前記アライメントマークを備えていることができる。
これにより、ベース基板と蓋体用基板との位置決めをより容易かつ正確に行うことができる。
[適用例7]
本発明の電子デバイスの製造方法では、前記接合する工程では、重ねられた前記ベース基板と前記蓋体用基板とを両側から押圧することにより前記ベース基板と前記蓋体用基板とを接合することができる。
これにより、より確実かつムラなく、ベース基板と蓋体用基板とを接合することができるため、気密性に優れる積層体が得られる。
[適用例8]
本発明の蓋体用基板は、重ね合わせるベース基板との位置決めを行うためのアライメント用貫通孔と、前記ベース基板との仮止めを行うための仮止め用貫通孔とを備えていることを特徴とする。
これにより、ベース基板との位置決めおよび仮止めを行うのに適した蓋体用基板が得られる。
[適用例9]
本発明の電子デバイスは、本発明の電子デバイスの製造方法により製造されたことを特徴とする。
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10]
本発明の電子機器は、本発明の電子デバイスを備え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製造方法によって製造される電子デバイス(本発明の電子デバイス)を示す平面図である。 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。 本発明の第1実施形態にかかる電子デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第1実施形態にかかる電子デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第1実施形態にかかる電子デバイスの製造方法を説明するための平面図である。 本発明の第1実施形態にかかる電子デバイスの製造方法を説明するための平面図である。 本発明の第1実施形態にかかる電子デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第1実施形態にかかる電子デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第1実施形態にかかる電子デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第1実施形態にかかる電子デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第2実施形態にかかる電子デバイスの製造方法に用いられるベース基板および蓋体用基板の平面図である。 本発明の第3実施形態にかかる電子デバイスの製造方法に用いられる蓋体用基板の平面図である。 本発明の第4実施形態にかかる電子デバイスの製造方法に用いられるベース基板および蓋体用基板の平面図である。 位置決め工程を説明する平面図である。 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。 本発明の電子デバイスを備える電子機器を適用した移動体(自動車)の構成を示す斜視図である。
以下、本発明の電子デバイスの製造方法、蓋体用基板、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製造方法によって製造される電子デバイス(本発明の電子デバイス)を示す平面図、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ないし図11は、本発明の第1実施形態にかかる電子デバイスの製造方法を説明するための断面図または平面図である。なお、以下では、説明の都合上、図2、図4、図5、図8〜図10中の上側を「上」、下側を「下」として説明する。
1.電子デバイス
図1および図2に示すように、電子デバイス500は、パッケージ510と、パッケージ510内に収容された電子部品としての振動素子590とを有している。
1−1.振動素子
図3(a)は、振動素子590を上方から見た平面図であり、同図(b)は、振動素子590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590は、平面視形状が長方形(矩形)の板状をなす圧電基板591と、圧電基板591の表面に形成された一対の励振電極593、595とを有している。
圧電基板591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591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591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593は、圧電基板591の上面に形成された電極部593aと、圧電基板591の下面に形成されたボンディングパッド593bと、電極部593aおよびボンディングパッド593bを電気的に接続する配線593cとを有している。
一方、励振電極595は、圧電基板591の下面に形成された電極部595aと、圧電基板591の下面に形成されたボンディングパッド595bと、電極部595aおよびボンディングパッド595bを電気的に接続する配線595cとを有している。
電極部593a、595aは、圧電基板591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591の平面視にて、電極部593a、595a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593b、595bは、圧電基板591の下面の図2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593、595は、例えば、圧電基板591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ー技法とエッチング技法によって、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591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590が得られる。
なお、励振電極593、595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。
1−2.パッケージ
図1および図2に示すように、パッケージ510は、上面に開放する凹部521を有するベース基板520と、凹部521の開口を塞ぐリッド530とを有している。このようなパッケージ510では、リッド530により塞がれた凹部521の内側が前述の振動素子590を収納する収納空間3として機能する。
ベース基板520は、板状の基部523と、基部523の上面に設けられた枠状の側壁524とを有し、これによりベース基板520の上面の中央部に開放する凹部521が形成されている。
ベース基板520の構成材料としては、脆性および絶縁性を有していれば、特に限定されず、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア等の酸化物系セラミックス、窒化珪素、窒化アルミ、窒化チタン等の窒化物系セラミックス、炭化珪素等の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。
基部523の上面には、収納空間3に臨む一対の接続電極541、551が形成されている。また、基部523の下面には一対の外部実装電極542、552が形成されている。また、基部523には、その厚さ方向に貫通する貫通電極543、553が形成されており、貫通電極543を介して接続電極541と外部実装電極542とが電気的に接続され、貫通電極553を介して接続電極551と外部実装電極552とが電気的に接続されている。
接続電極541、551、外部実装電極542、552および貫通電極543、553の構成材料としては、特に限定されず、例えば、金(Au)、金合金、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、アルミニウム合金、銀(Ag)、銀合金、クロム(Cr)、クロム合金、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、モリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)、タングステン(W)、鉄(Fe)、チタン(Ti)、コバルト(Co)、亜鉛(Zn)、ジルコニウム(Zr)等の金属材料料を用いることができる。
リッド530は、ベース基板520の凹部521の開口を塞ぐようにして、低融点ガラス(ガラス材料)570を介して気密的にベース基板520に接合されている。これにより、リッド530によって凹部521の開口が塞がれ、気密的な収納空間3が形成されている。
リッド530の構成材料としては、特に限定されず、例えば、酸化物セラミックス、窒化物セラミックス、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。これらの中でも、リッド530の構成材料としては、ベース基板520と同じ材料で構成されているのが好ましい。これにより、リッド530とベース基板520の線膨張係数を等しくすることができるため、パッケージ510の昇温による撓みなどを抑制することができる。そのため、振動素子590に不本意な応力(例えば、パッケージ510の撓みにより発生する応力)が加わり難く、振動素子590の振動特性の低下を抑制することができる。その結果、精度のよい電子デバイス500となる。また、比較的安価に電子デバイスを製造することができる。
パッケージ510の収納空間3には、振動素子590が収納されている。収納空間3に収納された振動素子590は、一対の導電性接着剤561、562を介してベース基板520に片持ち支持されている。
導電性接着剤561は、接続電極541とボンディングパッド593bとに接触して設けられており、導電性接着剤561を介して接続電極541とボンディングパッド593bとが電気的に接続されている。一方の導電性接着剤562は、接続電極551とボンディングパッド595bとに接触して設けられており、導電性接着剤562を介して接続電極551とボンディングパッド595bとが電気的に接続されている。
以上、電子デバイス500について説明したが、電子デバイス500が有する電子部品としては前述した振動素子590に限定されない。電子部品としては、例えば、音叉型の水晶振動子、SAW共振器、角速度検出素子、加速度検出素子等であってもよい。また、収納空間3内には、複数の電子部品が収納されていてもよい。この場合、異なる電子部品が収納されていてもよいし、同じ電子部品が収納されていてもよい。
また、電子部品の駆動を制御したり、電子部品からの信号を受信したりするICチップ等が収納されていてもよい。ICチップを収納する場合には、ICチップを電子部品の隣に並設してもよいし、ICチップをケーシングの厚さ方向に電子部品と重なるように配置してもよい。
2.電子デバイスの製造方法
電子デバイス500の製造方法は、基板用意工程と、実装工程と、仮止め工程と、減圧工程と、接合工程と、個片化工程とを有している。以下、これら各工程について詳細に説明する。
[基板用意工程]
この工程は、脆性を有して複数の基板領域107を備えるベース基板100と、脆性を有して複数の蓋体領域207を備える蓋体用基板(本発明の蓋体用基板)200とを用意する工程である。
(A)ベース基板100
ベース基板100は、表裏面を有し、表面には複数の基板領域107が設けられ、裏面には複数の基板領域107を個片化するための溝が形成されている。また、ベース基板100には、蓋体用基板200との位置決めを行うための複数のアライメントマーク(アライメントパターン)101が形成されている。
なお、ベース基板100の平面視形状としては、特に限定されないが、例えば、全体的に略四角形をなしており、4つの角部のうちの1つが欠損してノッチが形成されている形状とすることができる。ベース基板100をこのような形状とすることにより、略四角形の基板領域107を効率的により多く確保することができるとともに、蓋体用基板200との位置決めを簡単に行うことができる。
このようなベース基板100は、例えば、次のようにして製造することができる。まず、図4(a)に示すように、セラミックス粉末およびガラス粉末を含む材料粉末とバインダーとの混合物110をドクターブレード法等によってシート状に形成したセラミックグリーンシート120を用意する。セラミックグリーンシート120は、単層とするのが好ましい。これにより、電子デバイス500の製造コストの低減を図ることができる。また、焼結後の撓みや反りを抑制することができる。
次に、図示しないが、ベース基板100の各基板領域107に接続電極541、551、外部実装電極542、552および貫通電極543、553を形成する。また、これら電極と同時にベース基板100の縁部にアライメントマーク101を形成する。これら電極およびアライメントマーク101の形成方法は、特に限定されないが、例えば、まず、パンチ加工によって貫通電極543、553のための貫通孔を形成し、次に、例えばスクリーン印刷によって、貫通孔内を導電性材料で埋めるとともに、その上面および下面にも所定パターンの導電性材料の膜を形成する方法が挙げられる。
アライメントマーク101の平面視形状としては、特に限定されないが、例えば、直径が0.2mm程度の円形とすることができる。
次に、図4(b)に示すように、行列(マトリックス)状に配列された複数の凹部910を有する金型900を用意し、凹部910内に前述した混合物110を充填する。次に、この金型900をセラミックグリーンシート120の上面に押し付け、セラミックグリーンシート120上に格子状の凸部130および凸部130によって区画され、マトリックス状に配置された複数の凹部521を形成する。以上によって、図4(c)に示すようなセラミックグリーンシート140を得る。先に形成されたアライメントマーク101は、所定の凹部521の底面に位置することとなる。
次に、図5(a)に示すように、凸部130の上面(頂面)に開放する格子状の溝(凹部)150を形成するとともに、セラミックグリーンシート140の下面に開放する格子状の溝160を形成する。これら溝150、160は、特に限定されないが、例えば、ナイフカットや、金型を押し付けることによって形成することができる。溝160は、ベース基板100の平面視(厚さ方向からみた平面視)にて、溝150の底面と重なるように形成されている。
なお、溝150は、例えば、凹部521と同時に形成してもよい。この場合には、凹部910の内側に溝150に対応した突起を有する金型900を用いるのが好ましい。これにより、容易に、凹部521、凸部130および溝150が一工程にて同時に形成することができる。
次に、セラミックグリーンシート140を焼結し、図5(b)に示すようなベース基板100が得られる。なお、ベース基板100の製造方法は、同様の構成となる限り上記の方法に限定されない。
ベース基板100では、溝(凹部)150によって凸部130がマトリックス状に配列した複数の枠状の凸部131に分割されている。分割された各凸部131は、側壁524を構成し、後述する実装工程にて、その内側(すなわち、凹部521)に振動素子590が配置される。言い換えれば、ベース基板100は、上方に突出し、内側に振動素子590を配置するための複数の枠状の凸部131と、隣り合う一対の凸部131の間に位置する溝(凹部)150とを有している。また、ベース基板100では、その平面視(厚さ方向から見た平面視)にて、溝150、160で仕切られた各領域(基板領域107)が、個片化されて1つのベース基板520となる。
ここで、アライメントマーク101の配置としては、特に限定されないが、図6に示すように、複数の基板領域107が形成された領域S’のほぼ中心を介して対向して2つ設けられているのが好ましい。さらには、2つのアライメントマーク101が、複数の基板領域107の配列方向、すなわち、図6中の横方向または縦方向のいずれか一方の方向に並んで(沿って)設けられているのが好ましい。このような配置とすることにより、2つのアライメントマーク101を対角線上に配置した場合と比較して、蓋体用基板200との位置決めをより正確に行うことができる。
(B)蓋体用基板
図7に示すように、蓋体用基板200は、表裏面を有し、表裏面の一方の面には、個片化用の溝210が形成されている。また、蓋体用基板200には、ベース基板100とのアライメントを行うための複数のアライメント用貫通孔201と、ベース基板100に対して仮止めを行うための複数の仮止め用貫通孔203とが形成されている。なお、各アライメント用貫通孔201の横断面形状としては、特に限定されないが、例えば、直径が0.4mm程度の円形とすることができる。各仮止め用貫通孔203についても同様である。
蓋体用基板200の平面視形状としては、特に限定されないが、ベース基板100の平面視形状と対応しているのが好ましく、例えば、全体的に略四角形をなしており、4つの角部のうちの1つが欠損してノッチが形成されている形状とすることができる。蓋体用基板200をこのような形状とすることにより、ベース基板100との位置決めをより容易に行うことができる。
また、アライメント用貫通孔201は、ベース基板100と蓋体用基板200とを正しい位置に位置決めした際に各アライメントマーク101と重なるように2つ形成されている。
一方、仮止め用貫通孔203は、ベース基板100と蓋体用基板200とを正しく位置決めしたときに、その平面視にて、領域S’の外側に2つ以上形成されているのが好ましい。本実施形態では、蓋体用基板200の縁部(外周部)であって、対角関係にある角部に1つずつ、計2つ形成されている。このような配置とすることで、2つの仮止め用貫通孔203をなるべく離間させることができ、より効果的に、ベース基板100と蓋体用基板200とを仮止めすることができる。ただし、仮止め用貫通孔203の数や配置については、これに限定されず、例えば、各角部に計4つの仮止め用貫通孔203が形成されていてもよい。
溝210は、個片化用の溝である。このような溝210は、蓋体用基板200とベース基板100とを接合した状態(後述する積層体400の状態)にて、その平面視にて、溝150と重なるように形成されている。言い換えると、溝210は、その開口が溝150の開口と連通するように形成されている。このような構成により、後述する個片化の際に、より確実に溝210からクラックを入れることができる。溝210は、格子状をなしており、溝210で囲まれた各領域が蓋体領域207を構成する。
このような蓋体用基板200も、酸化物セラミックス、窒化物セラミックス、炭化物系セラミックス等の各種セラミックスで構成されている。また、蓋体用基板200は、前述したベース基板100と同様に、セラミックスグリーンシートを焼成することにより製造することができる。すなわち、まず、混合物110をドクターブレード法等によってシート状に形成したセラミックグリーンシートを用意し、セラミックグリーンシートの一方の面に格子状の溝210を形成するとともに、パンチ加工等によって各貫通孔201、203を形成した後、セラミックグリーンシートを焼成することにより得られる。
[実装工程]
次に、図8(a)に示すように、各凸部131の上面の全周にわたって、液状状態の低融点ガラス(ガラス材料)300を塗布する。低融点ガラス300の塗布方法としては、特に限定されず、例えば、スクリーン印刷等を用いることができる。また、低融点ガラス300としては、特に限定されず、例えば、P−CuO−ZnO系低融点ガラス、P−SnO系低融点ガラス、B−ZnO−Bi−Al系低融点ガラス等を用いることができる。
このような低融点ガラス300には、複数の球状のギャップ材310が含まれているのが好ましい。なお、ギャップ材310の形状は、球状に限定されず、例えば、楕円球状、扁平形状、異形状、ブロック状などでもよい。このような複数のギャップ材310としては、封止温度よりも高い融点を有するもの、すなわち、封止温度以下で溶解しないものが用いられる。
このようなギャップ材310の構成材料としては、特に限定されず、例えば、Al、Au、Cr、Nb、Ta、Tiのような金属材料、石英ガラス、ケイ酸ガラス(石英ガラス)、ケイ酸アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリ石灰ガラス、鉛(アルカリ)ガラス、バリウムガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス材料、アルミナ、ジルコニア、フェライト、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化チタン、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化タングステンのようなセラミックス材料、グラファイトのような炭素材料が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
特に、ギャップ材としては、低融点ガラス300が溶ける温度では溶解しない高融点ガラス(シリカビーズ)であるのが好ましい。このような材料によれば、ガラス同士であるため、低融点ガラス300との馴染みが良く、さらには、高い強度を有するため少ない添加量(1wt%以下程度)で機能を発揮することができるという利点がある。
次に、低融点ガラス300を例えば、300℃〜400℃程度の温度に加熱することによって仮焼成し、その表面を平坦化するとともに脱ガス化する。このように仮焼成によって低融点ガラス300中のガス(酸素ガス等)をある程度除去することにより、後述する本焼成時に発生するガスの量を少なくすることができるため、収納空間3内に発生するガスの量を少なくすることができる。そのため、電子デバイス500の性能低下をより抑制することができる。このような仮焼成は、真空中(減圧環境下)にて行うことが特に好ましい。これにより、脱ガス化をより効果的に行うことができる。なお、低融点ガラス300の仮焼成は、例えば、振動素子590を実装した後に行ってもよい。
ここで、仮焼成後の低融点ガラス300の厚さとしては、ギャップ材310の外形寸法(例えば平均粒径)よりも大きいことが好ましく、具体的には、ギャップ材310の外形寸法によっても異なるが、5μm以上100μm以下程度であるのが好ましい。これにより、より確実に、低融点ガラス300を介してベース基板100と蓋体用基板200とを隙間なく気密的に接合することができる。
なお、低融点ガラス300の厚さが上記上限値を超えると、場合によっては、本焼成時に低融点ガラス300から発生するガスの量が多くなり、収納空間3内に多くのガスが発生し、電子デバイス500の性能が低下する場合がある。反対に、低融点ガラス300の厚さが上記下限値未満であると、場合によっては、ギャップ材310が邪魔をして、低融点ガラス300が蓋体用基板200側に十分に濡れ広がらず、ベース基板100と蓋体用基板200とを気密的に接合することができない場合がある。
次に、図8(b)に示すように、各凹部521に1つの振動素子590を配置(実装)する。1つの凹部521について代表して説明すると、振動素子590を、ボンディングパッド593b、593bにて一対の導電性接着剤561、562を介して凹部521内に設けられた一対の接続電極541、551に固定する。これにより、各凹部521にて、振動素子590がベース基板520に片持ち支持された状態となる。
[仮止め工程]
仮止め工程は、ベース基板100と蓋体用基板200とを重ね合わせ、蓋体用基板200側から見たときに、蓋体用基板200からベース基板100の一部を露出させてベース基板100と蓋体用基板200との位置決めをする工程である。
まず、前述した基板用意工程で用意した蓋体用基板200を準備する。
次に、図8(c)に示すように、蓋体用基板200を、溝210が形成されている面をベース基板100側にして、ベース基板100との位置決めを行いながら、ベース基板100の上面に載置する。位置決めは、例えば、互いのノッチが重なるように蓋体用基板200の向きを決め、図示しないカメラによって、蓋体用基板200側から各アライメント用貫通孔201、202を観察しながら、蓋体用基板200をベース基板100に対して移動させ、各アライメント用貫通孔201を介してベース基板100に設けられたアライメントマーク101が観察される位置に合わせ、その状態を維持したまま、蓋体用基板200をベース基板100上に載置することにより行うことができる。このような方法によれば、簡単かつ確実に、ベース基板100と蓋体用基板200との位置決めを行うことができる。
次に、仮止め用貫通孔203の内部へ接着剤600を供給し、ベース基板100の仮止め用貫通孔203から露出している部分と、仮止め用貫通孔203の内周面とを接着することにより、ベース基板100と蓋体用基板200とを仮止する。このとき、図9に示すように、接着剤600が仮止め用貫通孔203からはみ出して蓋体用基板200から上方へ突出しないように、すなわち、接着剤600の全域が蓋体用基板200の上面(仮止め用貫通孔203のベース基板100と反対側の開口(後述する積層体400の表面側にある開口))よりもベース基板100側に位置するように、接着剤600の供給量を制御する。これにより、後述する冶具800と接着剤600との不本意な接触を防止し、応力集中を防止することができる。そのため、ベース基板100と蓋体用基板200とを全域にわたって均一に接合することができ、封止精度が向上する。
以上の工程よって、ベース基板100と蓋体用基板200との間に低融点ガラス300が介在してなる積層体400が得られる。このような積層体400では、隣り合う凸部131が十分離間しているため、各凸部131の上面に塗布された低融点ガラス300が互いに独立している。すなわち、積層体400では、隣り合う一対の凸部131に塗布された低融点ガラス300同士が非接触で存在している。また、各低融点ガラス300は、溝210とも非接触で存在している。
[減圧工程]
次に、図10(a)に示すように、積層体400を冶具800で挟持し、積層体400がその両側から所定圧力で押圧された状態とする。なお、冶具800は、万力のような構成となっており、一対の押圧板(押圧部)810、820で積層体400を挟持することができるようになっている。この際、図示するように、弾性体830を蓋体用基板200と押圧板810との間に介在させるのが好ましい。これにより、蓋体用基板200を、ベース基板100の反りや撓みに倣って変形させることができるため、ベース基板100と蓋体用基板200とを低融点ガラス300の全域にわたって均一にかつ確実に接合することができる。
なお、本実施形態では、蓋体用基板200の方がベース基板100よりも薄く変形し易いため、蓋体用基板200と押圧板810との間に弾性体830を介在させたが、反対に、ベース基板100の方が蓋体用基板200よりも変形し易い場合には、ベース基板100と押圧板820との間に弾性体830を介在させ、ベース基板100を蓋体用基板200の反りや撓みに倣って変形させればよい。
また、図10(b)に示すように、押圧板(押圧部)810、820で2つの積層体400を挟持してもよい。この場合には、2つの積層体400を蓋体用基板200同士が対向するように配置し、かつ、2つの積層体400の間に弾性体830を介在させればよい。このような配置によって、各蓋体用基板200を上述したようにベース基板100に倣って変形させることができるとともに、複数の積層体400を同時に接合することができるため、生産性が向上する。
次に、冶具800で挟持された積層体400を、図示しないチャンバー内に配置し、キャンバー内を減圧する(好ましくは真空とする)。これにより、積層体400内の各凹部521内を減圧する(好ましくは真空とする)。なお、低融点ガラス300は、仮焼成あがりの自由形状であるため、各凹部521内の気体は、低融点ガラス300を介して容易にチャンバー内に移動する。
[接合工程]
接合工程は、ベース基板100と蓋体用基板200とを接合し、基板領域107と蓋体領域207とが振動素子590を囲む収納空間(内部空間)3を構成する積層体を得る工程である。
まず、積層体400を加熱し、低融点ガラス300を溶融させる。これにより、低融点ガラス300を介してベース基板100と蓋体用基板200とが接合され、各凹部521が気密的に封止される。この際、ベース基板100と蓋体用基板200との仮止めに用いた接着剤600が熱によって蒸発して消失してもよい。
なお、積層体400の加熱方法としては、特に限定されないが、例えば、次のような方法を用いることができる。すなわち、一対の押圧板810、820を金属等の熱伝導性に優れた材料で構成し、さらに、押圧板810上に押圧板810を加熱する加熱手段(例えば、ヒーター等)を配置するとともに、押圧板820上に押圧板820を加熱する加熱手段(例えば、ヒーター等)を配置する。そして、各加熱手段によって押圧板810、820を加熱し、その熱で低融点ガラス300を溶融させる構成とすることができる。前述したようにチャンバーは減圧されているため、熱が伝わり難いため、このように、押圧板810、820を直接加熱することにより、効率的に、低融点ガラス300を溶融させることができる。
以上によって、各基板領域107とこれに対応する蓋体領域207とが1つの振動素子590を囲む収納空間3を構成する積層体400、すなわち、複数の電子デバイス500がマトリックス状に配列する積層体400が得られる。このような積層体400では、底面に対し、ベース基板100に配置されている溝160および蓋体用基板200に配置されている溝210が、それぞれ、積層体400の厚さ方向の平面視で少なくとも一部が重なっている。
[個片化工程]
次に、積層体400に含まれる複数の電子デバイス500をブレーキング(破断)によって個片化する。例えば、積層体400を、ベース基板100を下側にしてスポンジシート等の柔らかいシート上に載置する。そして、図11(a)に示すように、積層体400を、上側から局所的に押圧する。すると、溝160の開口を広げるようにベース基板100が変形(図中の矢印方向へ変形)する。これにより、溝160からクラックが生じ、そのクラックが溝150に到達する。さらに、溝210の開口を広げるように蓋体用基板200が変形(図中の矢印方向へ変形)する。これにより、溝210からクラックが生じ、そのクラックが蓋体用基板200の上面に到達する。これにより、図11(b)に示すように、溝160、210に沿って、積層体400に含まれる各電子デバイス500が個片化される。
このような個片化は、例えば、積層体400の上面で、ローラーを下側(積層体400側)へ付勢しつつ転がすことにより、簡単に行うことができる。具体的には、ローラーを溝150、160、210の形成方向に沿って、まず、第1の方向へ転がし、次に、第1の方向に直交する第2の方向へ転がすことにより、上述のような個片化を簡単に行うことができる。
以上、電子デバイス500の製造方法について説明した。
このような製造方法によれば、ベース基板100と蓋体用基板200との位置決め(アライメント)を容易かつ確実に行うことができ、仮止めによってその状態を維持したままベース基板100と蓋体用基板200とを接合することができるため、優れた生産性を発揮することができる。さらには、ベース基板100および蓋体用基板200の両方に個片化用の溝160、210を形成し、ブレーキングによって積層体400を個片化するため、積層体400を容易に個片化することができ、電子デバイス500の製造コストの低減を図ることができる。また、これら効果に伴って、電子デバイス500の歩留まりが向上する。
<第2実施形態>
次に、本発明の電子デバイスの製造方法の第2実施形態について説明する。
図12は、本発明の第2実施形態にかかる電子デバイスの製造方法に用いられるベース基板および蓋体用基板の平面図である。
以下、第2実施形態の電子デバイスの製造方法について、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の製造方法は、ベース基板に設けられたアライメントマークの数および蓋体用基板に設けられたアライメント用貫通孔の数が異なり、それに伴って位置決め工程が異なる以外は、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12(a)に示すように、ベース基板100Aは、前述した第1実施形態と同様の2つのアライメントマーク101に加えて、領域S’のほぼ中心に設けられた1つのアライメントマーク101’を有している。また、図12(b)に示すように、蓋体用基板200Aは、前述した第1実施形態と同様の2つのアライメント用貫通孔201に加えて、アライメントマーク101’と重なる位置に形成されたアライメント用貫通孔201’を有している。
このような構成によれば、ベース基板100Aと蓋体用基板200Aとの位置決めをより容易に行うことができる。
すなわち、まず、図示しないカメラによって、蓋体用基板200A側からアライメント用貫通孔201’を観察しながら、蓋体用基板200Aをベース基板100Aに対して移動させ、アライメント用貫通孔201’を介してベース基板100に設けられたアライメントマーク101’が観察される位置に合わせる。
次に、カメラによって、蓋体用基板200A側から各アライメント用貫通孔201を観察しながら、蓋体用基板200Aをアライメント用貫通孔201’を中心にして回転させて、各アライメント用貫通孔201を介してベース基板100に設けられたアライメントマーク101が観察される位置に合わせる。そして、この状態を維持したまま、蓋体用基板200Aをベース基板100A上に載置する。
このように、中心を規定した後、蓋体用基板200Aを回転させて位置決めする方法によれば、より容易に、ベース基板100Aと蓋体用基板200Aとの位置決めを行うことができる。
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。
<第3実施形態>
次に、本発明の電子デバイスの製造方法の第3実施形態について説明する。
図13は、本発明の第3実施形態にかかる電子デバイスの製造方法に用いられる蓋体用基板の平面図である。
以下、第3実施形態の電子デバイスの製造方法について、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3実施形態の電子デバイスの製造方法は、ベース基板および蓋体用基板の構成が異なり、それに伴って位置決め工程が異なる以外は、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13に示すように、本実施形態の蓋体用基板200Bは、前述した第1実施形態の蓋体用基板200に対してアライメント用貫通孔201が省略されている代わりに、アライメントマーク(アライメントパターン)205を有している。アライメントマーク205は、ベース基板100と蓋体用基板200Bとを正しい位置に位置決めした際に各アライメントマーク101と並ぶように2つ形成されている。このようなアライメントマーク205は、例えば、ベース基板100に形成されたアライメントマーク101と同様の構成とすることができる。
また、蓋体用基板200Bは、その平面視(厚さ方向から見た平面視)にて、ベース基板100の外形形状(輪郭形状)よりも小さい外形を有しており、ベース基板100と蓋体用基板200Bとを正しい位置に位置決めした際に、アライメントマーク101が露出するように構成されている。
このような構成によっても、ベース基板100と蓋体用基板200との位置決めおよび仮止めをそれぞれ容易に行うことができる。
すなわち、位置決め工程では、蓋体用基板200側から、図示しないカメラによってアライメントマーク101、205を観察しながら、図13に示すように、各アライメントマーク205がアライメントマーク101と並んで位置するように、蓋体用基板200をベース基板100に対して移動させる。そして、この状態を維持したまま、蓋体用基板200をベース基板100上に載置する。このような方法によっても、容易にベース基板100と蓋体用基板200との位置決めを行うことができる。
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。
<第4実施形態>
次に、本発明の電子デバイスの製造方法の第4実施形態について説明する。
図14は、本発明の第4実施形態にかかる電子デバイスの製造方法に用いられるベース基板および蓋体用基板の平面図、図15は、位置決め工程を説明する平面図である。
以下、第4実施形態の電子デバイスの製造方法について、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4実施形態の電子デバイスの製造方法は、ベース基板および蓋体用基板の構成が異なり、それに伴って位置決め工程および仮止め工程が異なる以外は、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14(a)に示すように、ベース基板100Cは、前述した第1実施形態のベース基板100に対してアライメントマーク101およびノッチが省略されている。一方、図14(b)に示すように、蓋体用基板200Cは、前述した第1実施形態の蓋体用基板200に対してアライメント用貫通孔201および仮止め用貫通孔203が省略されている。また、蓋体用基板200Cは、ベース基板100Cと所定の角部同士を合わせると、ベース基板100Cに対して正しい位置に位置決めされるように構成されている。
このような構成によっても、ベース基板100Cと蓋体用基板200Cとの位置決めおよび仮止めをそれぞれ容易に行うことができる。
すなわち、図15に示すように、位置決め工程では、位置決め用の突起にベース基板100Cおよび蓋体用基板200Cの所定の角部を付き当てて、ベース基板100Cと蓋体用基板200Cの位置決めを行う。次に、仮止め工程では、ベース基板100Cの蓋体用基板200Cのノッチから露出した部分に接着剤600を塗布し、ベース基板100Cの上面と蓋体用基板200Cの側面とを接着する。
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。
3.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16〜図18に基づき、詳細に説明する。
図16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1000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500が内蔵されている。
図17は、本発明の電子デバイス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1000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500が内蔵されている。
図18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500が内蔵されている。
図19は、本発明の電子デバイスを備える電子機器を適用した移動体(自動車)の構成を示す斜視図である。自動車1500には、例えば、ジャイロセンサーとして本発明の電子デバイスが組み込まれる。この場合は、電子部品として、振動素子590に換えて角速度検出素子を用いた電子デバイス500’を用いることができる。このような電子デバイス500’によれば、車体1501の姿勢を検出することができる。電子デバイス500’の検出信号は、車体姿勢制御装置1502に供給され、車体姿勢制御装置1502は、その信号に基づいて車体1501の姿勢を検出し、検出結果に応じてサスペンションの硬軟を制御したり、個々の車輪1503のブレーキを制御したりすることができる。その他、このような姿勢制御は、二足歩行ロボットやラジコンヘリコプターで利用することができる。以上のように、各種移動体の姿勢制御の実現にあたって、電子デバイス500’が組み込まれる。
なお、本発明の電子デバイスを備える電子機器は、図16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17の携帯電話機、図18のディジタルスチルカメラ、図19の移動体の他にも、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、本発明の電子デバイスの製造方法、蓋体用基板、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。
なお、前述した実施形態では、電子デバイスが有するパッケージをキャビティ型のベース基板と、板状のリッドとを接合してなる構成としたが、パッケージの構成は、これに限定されない。例えば、板状のベース基板と、キャビティ型のリッドとを接合した構成としてもよい。
100…ベース基板 100A…ベース基板 100C…ベース基板 101…アライメントマーク 101’…アライメントマーク 107…基板領域 110…混合物 120…セラミックグリーンシート 130…凸部 131…凸部 140…セラミックグリーンシート 150…溝 160…溝 200…蓋体用基板 200A…蓋体用基板 200B…蓋体用基板 200C…蓋体用基板 201…アライメント用貫通孔 201’…アライメント用貫通孔 203…仮止め用貫通孔 205…アライメントマーク 207…蓋体領域 210…溝 3…収納空間 300…低融点ガラス 310…ギャップ材 400…積層体 500…電子デバイス 500’…電子デバイス 510…パッケージ 520…ベース基板 521…凹部 523…基部 524…側壁 530…リッド 541、551…接続電極 542、552…外部実装電極 543、553…貫通電極 561、562…導電性接着剤 570…低融点ガラス 590…振動素子 591…圧電基板 593…励振電極 593a…電極部 593b…ボンディングパッド 593c…配線 595…励振電極 595a…電極部 595b…ボンディングパッド 595c…配線 600…接着剤 800…冶具 810…押圧板 820…押圧板 830…弾性体 900…金型 910…凹部 1000……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 1500……自動車 1501……車体 1502……車体姿勢制御装置 1503……車輪

Claims (10)

  1. 脆性を有して複数の基板領域を備えるベース基板と、脆性を有して複数の蓋体領域を備える蓋体用基板と、を用意する工程と、
    前記複数の基板領域の各々に電子部品を配置する工程と、
    前記ベース基板と前記蓋体用基板とを重ね合わせ、前記蓋体用基板側から見たときに、前記蓋体用基板から前記ベース基板の一部を露出させて前記ベース基板と前記蓋体用基板との位置決めをする工程と、
    前記ベース基板の前記蓋体用基板から露出した部分と前記蓋体用基板とを接着剤によって接合し、前記ベース基板と前記蓋体用基板との仮止めをする工程と、
    前記ベース基板と前記蓋体用基板とを接合し、前記基板領域と前記蓋体領域とが前記電子部品を囲む内部空間を構成する積層体を得る工程と、
    前記積層体を破断して個片化する工程と、を含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
  2. 前記蓋体用基板は、厚さ方向に貫通する仮止め用貫通孔を備えており、
    前記位置決めをする工程では、前記仮止め用貫通孔から前記ベース基板が露出するように位置決めを行い、
    前記仮止めをする工程では、前記仮止め用貫通孔の内部に前記接着剤を供給する請求項1に記載の電子デバイスの製造方法。
  3. 前記仮止めをする工程では、前記接着剤は、前記仮止め用貫通孔の前記積層体の表面側にある開口よりも前記ベース基板側に配置されている請求項2に記載の電子デバイスの製造方法。
  4. 前記仮止め用貫通孔は、前記複数の基板領域の外側に2つ以上配置されている請求項2または3に記載の電子デバイスの製造方法。
  5. 前記蓋体用基板には、厚さ方向に貫通するアライメント用貫通孔が形成され、
    前記ベース基板には、前記位置決め用のアライメントマークが設けられており、
    前記位置決めをする工程では、前記アライメント用貫通孔と前記アライメントマークとが重なるようにして位置決めを行う請求項1ないし4のいずれか一項に記載の電子デバイスの製造方法。
  6. 前記ベース基板が、前記複数の基板領域の中央部に前記アライメントマークを備えている請求項5に記載の電子デバイスの製造方法。
  7. 前記接合する工程では、重ねられた前記ベース基板と前記蓋体用基板とを両側から押圧することにより前記ベース基板と前記蓋体用基板とを接合する請求項1ないし6のいずれか一項に記載の電子デバイスの製造方法。
  8. 重ね合わせるベース基板との位置決めを行うためのアライメント用貫通孔と、前記ベース基板との仮止めを行うための仮止め用貫通孔とを備えていることを特徴とする蓋体用基板。
  9. 請求項1ないし7のいずれか一項に記載の電子デバイスの製造方法により製造されたことを特徴とする電子デバイス。
  10. 請求項9に記載の電子デバイスを備えることを特徴とする電子機器。
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