JP2014113603A - レーザー照射装置、パッケージの製造方法、電子デバイス、電子機器および移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】ベース用基板と蓋体用基板とをレーザー光により高精度に接合することができるレーザー照射装置およびパッケージの製造方法を提供すること、また、優れた信頼性を有する電子デバイス、電子機器および移動体を提供すること。
【解決手段】本発明のレーザー照射装置は、レーザーヘッド６９０および固定治具４００を備える。固定治具４００は、平面部４１０と、平面部４１０に開口している複数の開口部４２０と、隣り合う２つの開口部４２０同士の間に位置し、平面部４１０から突出している押え部４３０と、を備え、ベース用基板２００とリッド１３０とをレーザー光により接合する際に、押え部４３０によりリッド１３０をベース用基板２００側へ向けて押えた状態で、開口部４２０を介してレーザー光をリッド１３０に照射し得る。
【選択図】図７

Description

本発明は、レーザー照射装置、パッケージの製造方法、電子デバイス、電子機器および移動体に関するものである。

パッケージ内に電子部品を収納した電子デバイスが知られている。
この電子デバイスのパッケージは、凹部を有するパッケージベースと、そのパッケージベースの凹部の開口を覆ってパッケージベースに接合されたリッドとを有する。
このようなパッケージベースとリッドとの接合方法としてレーザー接合法を用いる場合、リッドをパッケージベース側に押さえつける治具が必要となる。
例えば、特許文献１に記載の方法では、レーザー光に対する透過性を有する透過板によりリッドをパッケージベース側に押さえつけ、その状態で、その透過板越しにレーザー光をリッドに照射する。

しかし、このような従来の方法では、レーザー接合により生じる飛散物（ヒューム）が透過板に付着してしまい、透過板を透過するレーザー光の量が低下し、接合不良を招いてしまうという問題があった。
また、レーザー接合の際には、一般に、接合位置を撮像素子により画像として認識し、その認識結果に基づいてレーザー光の照射位置の位置決めを行うが、前述したように透過板に飛散物が付着すると、かかる画像の認識が困難となる。
さらに、複数個の接合を同時に行う場合、飛散物の逃げ場がないため、前述したような問題がさらに顕著となる。

特開２００１−３２０２５６号公報

本発明の目的は、ベース基板と蓋体とをレーザー光により高精度に接合することができるレーザー照射装置およびパッケージの製造方法を提供すること、また、優れた信頼性を有する電子デバイス、電子機器および移動体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］
本発明のレーザー照射装置は、レーザー照射手段と、
ベース面、前記ベース面に囲まれて開口している第１の開口部、および前記ベース面の一部である凸部、を有している治具と、を備え、
前記第１の開口部から被照射物の一部が見えるように前記凸部の先端を被照射物に当接した状態で、前記第１の開口部を前記レーザー光が通過するように前記被照射物に前記レーザーを照射することを特徴とする。
このようなレーザー照射装置によれば、ベース基板と蓋体とをレーザー光により高精度に接合することができる。

［適用例２］
本発明のレーザー照射装置では、前記治具は、ガスが通過するために前記ベース面に囲まれて開口している第２の開口部を有していることが好ましい。
これにより、蓋体（被照射物）をベース面で覆った状態で、蓋体とベース面との間の狭い空間に局所的に不活性ガスを供給することができる。そのため、大容量のチャンバー内を不活性ガスで置換する必要がなく、時間的な効率を高めることができる。また、不活性ガスの使用量を少なくすることができ、低コスト化を図ることもできる。しかも、不活性ガスが周囲の空気を巻き込む量を極めて少なくし、高濃度の不活性ガス雰囲気中で、ベース基板と蓋体との接合を行うことができる。その結果、接合部の酸化を防止し、かかる接合を用いて得られる製品の品質を向上させることができる。

［適用例３］
本発明のレーザー照射装置では、前記第２の開口部は前記凸部と前記第１の開口部との周囲にあることが好ましい。
これにより、ベース基板と蓋体との接合部の周囲における不活性ガスの濃度を均一かつ高いものとすることができる。

［適用例４］
本発明のレーザー照射装置では、前記凸部は、吸引手段と接続している吸引孔を先端部に有していることが好ましい。
これにより、蓋体を治具の凸部に吸着して搬送することができる。そのため、ベース基板と蓋体とをレーザー光により接合する装置において、蓋体のベース基板への位置決めを正確に行うことができる。さらに蓋体を搬送する機構を簡単化し、小型化および低コスト化を図ることができる。

［適用例５］
本発明のパッケージの製造方法は、本発明のレーザー照射装置、蓋体、およびベース基板を用意する工程、
前記凸部を前記蓋体に当接しながら前記レーザーを前記蓋体に照射して、前記蓋体と前記ベース基板とを接合する接合工程、
を含むことを特徴とする。
このようなパッケージの製造方法によれば、ベース基板と蓋体とをレーザー光により高精度に接合することができる。

［適用例６］
本発明のパッケージの製造方法では、前記接合工程では、前記凸部に当接されている前記蓋体が複数あることが好ましい。
これにより、複数の蓋体をベース基板に効率的に接合することができる。
［適用例７］
本発明の電子デバイスは、本発明の製造方法により製造されたパッケージと、
前記パッケージに収納されている電子部品と、を備えることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する電子デバイスを提供することができる。

［適用例８］
本発明の電子機器は、本発明の電子デバイスを備えることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する電子機器を提供することができる。
［適用例９］
本発明の移動体は、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、優れた信頼性を有する移動体を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る電子デバイス（本発明のパッケージの製造方法を用いて製造されたパッケージを備える電子デバイス）を示す平面図である。 図１中のＡ−Ａ線断面図である。 図１に示す電子デバイスが有する電子部品（振動素子）の平面図である。 図２の部分拡大図である。 図１に示す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）を説明するための断面図である。 図５に示すワーク（ベース基板）を示す平面図である。 図１に示す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）を説明するための断面図である。 図７に示す接合工程に用いる接合装置の概略構成を示す斜視図である。 図８に示す接合装置のヘッド部を説明するため断面図である。 図９に示すヘッド部が備える固定治具を示す斜視図である。 図１０に示す固定治具の流路を説明するための図である。 図１０に示す固定治具と蓋体との位置関係を説明するための図である。 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、本発明のレーザー照射装置、パッケージの製造方法、電子デバイス、電子機器および移動体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。
１．電子デバイス
図１は、本発明の第１実施形態に係る電子デバイス（本発明のパッケージの製造方法を用いて製造されたパッケージを備える電子デバイス）を示す平面図、図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図、図３は、図１に示す電子デバイスが有する電子部品（振動素子）の平面図、図４は、図２の部分拡大図である。なお、以下では、説明の便宜上、図２中の上側を「上」、下側を「下」として説明する。
図１および図２に示すように、電子デバイス１００は、パッケージ１１０と、パッケージ１１０内に収容された電子部品としての振動素子１９０とを有している。

１−１．振動素子
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、振動素子１９０は、平面視形状が長方形（矩形）の板状をなす圧電基板１９１と、圧電基板１９１の表面に形成された導電性の１対の導体層１９３、１９５とを有している。なお、図３（ａ）は、振動素子１９０を上方から見た平面図であり、同図（ｂ）は、振動素子１９０を上方から見た透過図（平面図）である。
圧電基板１９１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１９１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。
また、圧電基板１９１は、その長手方向が水晶の結晶軸であるＸ軸と一致している。

導体層１９３は、圧電基板１９１の上面に形成された励振電極１９３ａと、圧電基板１９１の下面に形成されたボンディングパッド１９３ｂと、励振電極１９３ａとボンディングパッド１９３ｂとを電気的に接続する配線１９３ｃとを有している。
一方、導体層１９５は、圧電基板１９１の下面に形成された励振電極１９５ａと、圧電基板１９１の下面に形成されたボンディングパッド１９５ｂと、励振電極１９５ａおよびボンディングパッド１９５ｂを電気的に接続する配線１９５ｃとを有している。

励振電極１９３ａおよび励振電極１９５ａは、圧電基板１９１を介して互いに対向して設けられ、互いにほぼ同じ形状をなしている。すなわち、圧電基板１９１を平面視したとき（圧電基板１９１の厚さ方向からみたとき）、励振電極１９３ａおよび励振電極１９５ａは、互いに重なるように位置し、かつ、互いの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１９３ｂ、１９５ｂは、圧電基板１９１の下面の図３中右側の端部に互いに離間して形成されている。

このような導体層１９３、１９５は、例えば、圧電基板１９１上に蒸着やスパッタリング等の気相成膜法によってニッケル（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およびエッチング技法を用いて、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。このように、下地層を形成することにより、圧電基板１９１と電極層との接着性が向上し、信頼性の高い振動素子１９０が得られる。
なお、導体層１９３、１９５の構成は、上述した構成に限定されない。例えば、下地層を省略してもよいし、導体層１９３、１９５の構成材料を上述した金属以外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１１０は、上面に開放する凹部１２１を有するベース１２０と、凹部１２１の開口を塞ぐリッド１３０（蓋体）とを有している。このようなパッケージ１１０では、リッド１３０により塞がれた凹部１２１の内側が前述した振動素子１９０を収納する収納空間Ｓとして機能する。

ベース１２０は、板状の基部１２３と、基部１２３の上面に設けられた枠状の側壁１２４とを有し、これによりベース１２０の上面の中央部に開放する凹部１２１が形成されている。
ベース１２０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、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１２３の上面には、１対の接続電極１４１、１５１が形成されている。一方、基部１２３の下面には、１対の外部実装電極１４２、１５２が形成されている。そして、基部１２３には、その厚さ方向に貫通する貫通電極１４３、１５３が形成されており、貫通電極１４３を介して接続電極１４１と外部実装電極１４２とが電気的に接続され、貫通電極１５３を介して接続電極１５１と外部実装電極１５２とが電気的に接続されている。

接続電極１４１、１５１、外部実装電極１４２、１５２および貫通電極１４３、１５３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）等の金属材料を用いることができる。

また、側壁１２４の上面には、枠状のメタライズ層１７０が設けられている。このメタライズ層１７０は、後述するろう材１３１との密着性を高めるものである。これにより、ろう材１３１によるベース１２０とリッド１３０との接合強度を高めることができる。
メタライズ層１７０の構成材料としては、ろう材１３１との密着性を高めることができるものであれば、特に限定されないが、例えば、前述した接続電極１４１、１５１等の構成材料で挙げたような金属材料を用いることができる。

リッド１３０は、平板状をなしている。そして、リッド１３０の下面には、その縁部に沿って枠状のろう材１３１が設けられている。
このようなリッド１３０は、ろう材１３１とメタライズ層１７０との溶着によりベース１２０に接合されている。なお、ろう材１３１は、リッド１３０の下面全域に形成されていてもよい。

ろう材１３１としては、特に限定されず、例えば、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１３１の融点としては、特に限定されないが、例えば、８００℃以上１０００℃以下程度であるのが好ましい。
また、リッド１３０の構成材料としては、特に限定されないが、金属材料が好適に用いられ、その中でも、ベース１２０の構成材料と線膨張係数が近似する金属材料を用いることが好ましい。したがって、例えば、ベース１２０をセラミックス基板とした場合には、リッド１３０の構成材料としてはコバール等の合金を用いることが好ましい。

リッド１３０をベース１２０に対して接合する方法としては、特に限定されないが、本実施形態では、後述するように、リッド１３０をベース１２０上に載置した状態で、リッド１３０の縁部にレーザーを照射し、メタライズ層１７０およびろう材１３１を加熱、溶融させ、これにより、リッド１３０をベース１２０に接合する。
特に、かかる接合は、後に詳述する固定治具４００によりリッド１３０を押さえつけた状態で行う。そのため、図４に示すように、リッド１３０の外周縁は、ベース１２０に対して浮き上がっている。すなわち、リッド１３０とベース１２０との外周部同士の間の隙間が外側に向けて大きくなっている。

これにより、かかる接合時に、ろう材１３１がリッド１３０とベース１２０との外周部同士の間に入り込みやすくなる。したがって、リッド１３０の外周縁とベース１２０との間に接合材（ろう材１３１）をフィレット状に埋めることができる。その結果、ベース１２０とリッド１３０との接合を確実かつ高強度なものとすることができる。そのため、優れた信頼性を有する電子デバイス１００を提供することができる。
このようなパッケージ１１０の収納空間Ｓには、前述した振動素子１９０が収納されている。収納空間Ｓに収納された振動素子１９０は、１対の導電性接着剤１６１、１６２を介してベース１２０に片持ち支持されている。

導電性接着剤１６１は、接続電極１４１とボンディングパッド１９３ｂとに接触して設けられており、これにより、接続電極１４１とボンディングパッド１９３ｂとを電気的に接続している。同様に、導電性接着剤１６２は、接続電極１５１とボンディングパッド１９５ｂとに接触して設けられており、これにより、接続電極１５１とボンディングパッド１９５ｂとを電気的に接続している。

２．電子デバイスの製造方法
次に、本発明のパッケージの製造方法を前述した電子デバイス１００の製造方法に適用した場合を一例として説明する。
図５は、図１に示す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）を説明するための断面図、図６は、図５に示すワーク（ベース基板）を示す平面図、図７は、図１に示す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）を説明するための断面図である。また、図８は、図７に示す接合工程に用いる接合装置の概略構成を示す斜視図、図９は、図８に示す接合装置のヘッド部を説明するため断面図である。また、図１０は、図９に示すヘッド部が備える固定治具を示す斜視図、図１１は、図１０に示す固定治具の流路を説明するための図、図１２は、図１０に示す固定治具と蓋体との位置関係を説明するための図である。

なお、図５および図７は、それぞれ、図２に対応する断面を示しているが、図５および図７では、説明の便宜上、前述した導体層１９３、１９５、接続電極１４１、１５１、外部実装電極１４２、１５２および貫通電極１４３、１５３の図示を省略している。また、以下では、説明の便宜上、図５および図７中の上側を「上」、下側を「下」という。また、図８および図９では、説明の便宜上、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示している。ここで、Ｘ軸およびＹ軸は、それぞれ、水平方向に平行な軸であり、Ｚ軸は、鉛直方向に平行な軸である。また、以下では、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」という。

電子デバイス１００の製造方法は、図５および図７に示すように、［Ａ］ベース用基板２００を用意する工程（以下、「［Ａ］基板用意工程」ともいう）と、［Ｂ］ベース用基板２００に振動素子１９０を実装する工程（以下、「［Ｂ］実装工程」ともいう）と、［Ｃ］ベース用基板２００とリッド１３０（蓋体用基板）とを接合する工程（以下、「［Ｃ］接合工程」ともいう）と、［Ｄ］ベース用基板２００を個片化する工程（以下、「［Ｄ］個片化工程ともいう」）とを有する。
特に、この電子デバイス１００の製造方法では、［Ｃ］接合工程に先立ち、図８に示す接合装置６００（レーザー照射装置）、リッド１３０（被照射物）およびベース用基板２００を用意し、［Ｃ］接合工程において、接合装置６００を用いて、ベース用基板２００（ワーク）とリッド１３０（相手体）とをレーザー接合する。

以下、各工程を順次詳細に説明する。
［Ａ］基板用意工程
まず、図５（ａ）に示すように、ベース用基板２００を用意する。
このベース用基板２００は、図６に示すように、一方の面にマトリクス状（行列状）に配置された複数の凹部１２１が形成されており、［Ｄ］個片化工程において個片化されることにより、複数のベース１２０となるベース基板である。

このようなベース用基板２００は、例えば、セラミックス粉末（セラミックス材料）と、ガラス粉末（ガラス材料）とを用意し、これら粉末原料とバインダーとを混合した材料を成形してグリーンシートを得、このグリーンシートを焼結処理することによりセラミックする基板を得、このセラミックス基板に気相成膜法を用いてメタライズ層１７０を形成することにより得ることができる。また、図示しないが、外部実装電極１４２、１５２および貫通電極１４３、１５３も、メタライズ層１７０と同様にして形成することができる。

［Ｂ］実装工程
次に、図５（ｂ）に示すように、ベース用基板２００に振動素子１９０を実装する。
すなわち、ベース用基板２００の各凹部１２１内に導電性接着剤１６１、１６２により振動素子１９０を固定・設置する。
［Ｃ］接合工程
次に、図７（ｃ）に示すように、ベース用基板２００とリッド１３０（蓋体用基板）とを接合する。

特に、本工程では、かかる接合時にリッド１３０を固定するための固定用の治具４００（以下、「固定治具４００」という）を用いる。
この固定治具４００は、後に詳述するが、図７（ａ）に示すように、板状をなし、その厚さ方向に貫通するとともに平面部４１０（ベース面）に開口する複数の開口部４２０（第１の開口部）と、互いに隣り合う２つの開口部４２０同士の間に位置し平面部４１０から突出している押え部４３０（凸部）とを有する。

そして、本工程では、押え部４３０によりリッド１３０をベース用基板２００側へ向けて押え、その状態で、開口部４２０を介してレーザー光をリッド１３０に照射することにより、ベース用基板２００とリッド１３０とを接合する。
このような固定治具４００を用いることにより、レーザー接合により生じる飛散物（ヒューム）がリッド１３０へのレーザー光の照射を阻害することを防止しつつ、ベース用基板２００とリッド１３０とをレーザー接合することができる。その結果、ベース用基板２００とリッド１３０とを高精度にレーザー接合することができる。

また、開口部４２０を介して接合位置を撮像素子により画像として鮮明に認識し得る。
さらに、開口部４２０を介して飛散物を逃がすことができる。
このような接合工程は、例えば、図８に示す接合装置６００を用いる。
この接合装置６００は、図８に示すように、ワークテーブル３００と、基台６１０（装置本体）と、テーブル位置決め機構６２０と、支持部材６３０と、ヘッド荷重機構６４０と、荷重ヘッド６５０と、吸引機構６６０と、光源６７０と、支持部材６８０と、レーザーヘッド６９０（レーザー照射手段）とを備える。

この接合装置６００では、ワークテーブル３００に載置したベース用基板２００（ワークＷ）に重ね合せたリッド１３０に対し、レーザーヘッド６９０からレーザー光を照射することにより、ベース用基板２００とリッド１３０とをレーザー溶接する。その際、荷重ヘッド６５０に設けられた固定治具４００（図９参照）によりリッド１３０を吸着保持するとともに、リッド１３０をベース用基板２００側へ向けて押え、その状態で、固定治具４００に設けられた開口部４２０を介してレーザーヘッド６９０からのレーザー光をリッド１３０に照射する。

以下、接合装置６００の各部の構成を簡単に説明する。
ワークテーブル３００は、その上面にワークＷが載置される。
このワークテーブル３００は、テーブル位置決め機構６２０を介して基台６１０に支持されている。このテーブル位置決め機構６２０は、第１移動機構６２１と、第２移動機構６２２と、回動機構６２３とを有する。

このような第１移動機構６２１および第２移動機構６２２は、それぞれ、例えば、エアースライダーおよびリニアモーターで構成されている。
そして、第１移動機構６２１は、第２移動機構６２２を支持しており、第２移動機構６２２を基台６１０に対してＹ軸方向に移動し得るものである。
また、第２移動機構６２２は、回動機構６２３を支持しており、回動機構６２３を第１移動機構６２１に対してＸ軸方向に移動し得るものである。
また、回動機構６２３は、ワークテーブル３００を支持しており、ワークテーブル３００を第２移動機構６２２に対してＺ軸に平行な軸まわりに回動し得るものである。

一方、荷重ヘッド６５０は、基台６１０に立設・固定された支持部材６３０にヘッド荷重機構６４０を介して支持されている。
ヘッド荷重機構６４０は、例えば、電動シリンダーで構成されており、荷重ヘッド６５０をＺ軸方向に昇降し得るとともに、荷重ヘッド６５０を降下させた状態において、下方へ荷重をかけ得る。

荷重ヘッド６５０は、図９に示すように、固定治具４００が取り付けられた本体部６５１を有する。
この本体部６５１は、板状をなし、本体部６５１には、その厚さ方向（Ｚ軸方向）に貫通する貫通孔６５２が設けられている。
そして、この貫通孔６５２の下端開口を覆うように固定治具４００が設けられている。これにより、貫通孔６５２および固定治具４００の開口部４２０を介してリッド１３０にレーザー光を照射することができる。

また、本体部６５１には、上面および貫通孔６５２に開放する１対の凹部６５４が設けられている。この各凹部６５４内には、プリズム６５５が設置されている。このプリズム６５５は、長尺状をなし、一端部が貫通孔６５２内に臨むように設けられている。そして、プリズム６５５は、上方から貫通孔６５２とは反対側の端部に入射した光を貫通孔６５２側の端部から出射する。これにより、貫通孔６５２内を照明することができる。

吸引機構６６０は、荷重ヘッド６５０の本体部６５１の上面に取り付けられたブロック状の本体部６６１を有する。この本体部６６１には、Ｚ軸方向に貫通する貫通孔６６２が形成されている。この貫通孔６６２は、前述した荷重ヘッド６５０の貫通孔６５２と同心的に設けられている。これにより、貫通孔６６２、貫通孔６５２および固定治具４００の開口部４２０を介してリッド１３０にレーザー光を照射することができる。

また、この貫通孔６６２内には、下側から上側に向けて内径が拡がる内周面を有する筒状部材６６３が設けられている。この筒状部材６６３の外周面の下端部には、周方向に沿って形成された溝６６４が形成されている。この溝６６４は、筒状部材６６３の下端から貫通孔６６２内へ開放している。
また、本体部６６１には、貫通孔６６２の内周面の下端部に開口する吸気孔６６５と、貫通孔６６２の内周面の上端部に開口する吸引孔６６６とがそれぞれ形成されている。

吸気孔６６５は、溝６６４と対向する位置に開口しており、一方、吸引孔６６６は、筒状部材６６３に対して上側の位置に開口している。
そして、吸引孔６６６（排気孔）から貫通孔６６２の周方向に沿って気体を吸引することにより、筒状部材６６３内が負圧状態となる。そのため、吸気孔６６５を通じて溝６６４内に吸気しながら、溝６６４内の気体が筒状部材６６３の下端からコアンダ効果を伴って筒状部材６６３の内側に噴射される。この噴射された気体は、筒状部材６６３の内周面に沿って周方向に旋回しながら上昇し、吸引孔６６６から排出される。

また、筒状部材６６３内が負圧状態となることにより、レーザー接合時に生じた飛散物（ヒューム）は、前述した固定治具４００の開口部４２０および貫通孔６５２を介して筒状部材６６３内に吸い込まれ、前述した旋回する気体とともに吸引孔６６６から排出される。
また、本体部６６１には、Ｚ軸方向に貫通する１対の貫通孔６６７が形成されている。この１対の貫通孔６６７は、前述した荷重ヘッド６５０の１対の凹部６５４に対応して、前述した貫通孔６６２を挟むように設けられている。そして、各貫通孔６６７の下端開口は、プリズム６５５の貫通孔６５２とは反対側の端部に臨むように位置している。

一方、各貫通孔６６７の上端開口側には、光源６７０が設けられている。これにより、光源６７０からの光を、貫通孔６６７内を介してプリズム６５５に入射させることができる。
ここで、光源６７０は、接合位置を撮像素子（図示せず）により画像として認識し、その認識結果に基づいてレーザーヘッド６９０のレーザー光の照射位置の位置決めを行う際に、照明光となる光を出射するものである。

レーザーヘッド６９０は、基台６１０に立設・固定された支持部材６８０に支持されている。
レーザーヘッド６９０は、ベース用基板２００とリッド１３０とを接合し得るレーザー光を出射する。レーザーヘッド６９０からのレーザー光は、前述した貫通孔６６２、筒状部材６６３内、貫通孔６５２および固定治具４００の開口部４２０を介して、リッド１３０に照射される。

ここで、固定治具４００について詳述する。
固定治具４００は、図１０に示すように、表裏関係にある平面部４１０、４４０を有する板状をなしている。
この固定治具４００には、その厚さ方向に貫通して平面部４１０、４４０にそれぞれ開口する複数の開口部４２０（第１の開口部）が形成されている。各開口部４２０は、平面部４１０に囲まれて開口している。

この複数の開口部４２０は、それぞれ、一方向に延びるスリット状をなしている。そして、複数の開口部４２０は、その幅方向に互いに間隔を隔てて配置されている。
また、平面部４１０（ベース面）には、互いに隣り合う２つの開口部４２０同士の間に位置する押え部４３０（凸部）が突出している。各押え部４３０は、平面部４１０の一部である。
この押え部４３０は、開口部４２０に沿って一方向に延びる長手形状をなしている。

また、この押え部４３０には、その先端面（先端部）に開口する２つの吸引孔４３１が形成されている。
この吸引孔４３１内を負圧にすることにより、リッド１３０を押え部４３０に吸着し得る。これにより、リッド１３０を押え部４３０に吸着して搬送することができる。そのため、ベース用基板２００とリッド１３０とをレーザー光により接合する接合装置６００において、リッド１３０を搬送する機構を簡単化し、小型化および低コスト化を図ることができる。また、ベース用基板２００とリッド１３０とをレーザー光により接合する際、リッド１３０を押え部４３０により安定的に抑え、リッド１３０の位置ずれを防止することができる。

また、図７（ａ）に示すように、押え部４３０の幅Ｗ１は、凹部１２１の幅Ｗ２よりも小さい。これにより、押え部４３０によりリッド１３０をベース用基板２００側へ向けて押えたとき、前述したように、リッド１３０の外周縁をベース用基板２００（ベース１２０）に対して浮き上がった状態とすることができる。そのため、ベース用基板２００とリッド１３０との接合時に、リッド１３０の外周縁とベース用基板２００（ベース１２０）との間に接合材（ろう材１３１）をフィレット状に埋めることができる。その結果、ベース１２０とリッド１３０との接合を確実かつ高強度なものとすることができる。

この吸引孔４３１は、リッド１３０に対応して設けられている。したがって、本実施形態では、１つの押え部４３０は、２つのリッド１３０を吸着し得る。これにより、本接合工程では、押え部４３０に当接されているリッド１３０が複数ある。これにより、複数のリッド１３０をベース用基板２００に効率的に接合することができる。
また、各吸引孔４３１は、図１１に示すように、固定治具４００の内部に形成された流路４６１を介して、平面部４４０に形成された孔４４１に連通している。この孔４４１は、前述した荷重ヘッド６５０の本体部６５１に設けられた管路（図示せず）を介して、図示しない吸引手段に接続されている。これにより、各吸引孔４３１内を負圧状態とし、押え部４３０にリッド１３０を吸着することができる。
また、図１０（ａ）に示すように、平面部４１０には、複数の不活性ガス吐出用孔４１１が開口している。各不活性ガス吐出用孔４１１は、ガスが通過するために平面部４１０に囲まれて開口している第２の開口部である。

この各不活性ガス吐出用孔４１１は、押え部４３０に押えられたリッド１３０に不活性ガスを供給する。これにより、リッド１３０を平面部４１０で覆った状態で、リッド１３０と平面部４１０との間の狭い空間に局所的に不活性ガスを供給することができる。そのため、大容量のチャンバー内を不活性ガスで置換する必要がなく、時間的な効率を高めることができる。また、不活性ガスの使用量を少なくすることができ、低コスト化を図ることもできる。しかも、不活性ガスが周囲の空気を巻き込む量を極めて少なくし、高濃度の不活性ガス雰囲気中で、ベース用基板２００とリッド１３０との接合を行うことができる。その結果、これらの接合部の酸化を防止し、かかる接合を用いて得られる製品の品質を向上させることができる。

この複数の不活性ガス吐出用孔４１１は、前述した複数の開口部４２０を囲むように配置されている。すなわち複数の不活性ガス吐出用孔４１１は、押え部４３０と開口部４２０との周囲にある。これにより、ベース用基板２００とリッド１３０との接合部の周囲における不活性ガスの濃度を均一かつ高いものとすることができる。
また、各不活性ガス吐出用孔４１１は、図１１に示すように、固定治具４００の内部に形成された流路４６２を介して、平面部４４０に形成された孔４４２に連通している。この孔４４２は、前述した荷重ヘッド６５０の本体部６５１に設けられた管路（図示せず）を介して、図示しない不活性ガス供給手段に接続されている。これにより、各不活性ガス吐出用孔４１１から不活性ガスを吐出することができる。

また、不活性ガス吐出用孔４１１から吐出（噴射）する不活性ガスとしては、特に限定されず、希ガス、窒素ガス等が挙げられるが、窒素ガスを用いることが好ましい。これにより、不活性ガスとして希ガスを用いる場合に比し、低コスト化を図ることができる。
また、固定治具４００には、厚さ方向に貫通する複数の孔４５０が設けられている。この各孔４５０は、固定治具４００を荷重ヘッド６５０の本体部６５１にネジ止めするのに用いる。
このように構成された接合装置６００では、図１２に示すように、固定治具４００により複数のリッド１３０を吸着保持する。このとき、リッド１３０の接合予定部位の一部が固定治具４００の開口部４２０から露出する。そして、固定治具４００をベース用基板２００およびリッド１３０に近接対向させた状態で、固定治具４００に設けられた開口部４２０を介してレーザーヘッド６９０からのレーザー光をリッド１３０に照射する。

すなわち、開口部４２０から被照射物であるリッド１３０の一部が見えるように押え部４３０の先端をリッド１３０に当接した状態で、開口部４２０をレーザー光が通過するようにリッド１３０にレーザーを照射する。
このような固定治具４００を備える接合装置６００、および、固定治具４００を用いたパッケージ１１０の製造方法によれば、ベース用基板２００とリッド１３０とをレーザー光により高精度に接合することができる。

なお、本実施形態では、ベース用基板２００に蓋体用基板としてリッド１３０を接合する場合を例に説明したが、個片化により複数のリッド１３０となる基板（例えば、複数のリッド１３０が連結されてなる基板）を蓋体用基板として用いてもよい。この場合、後述する［Ｄ］個片化工程において、蓋体用基板もベース用基板２００とともに個片化される。

また、前述したレーザー接合は、ベース用基板２００とリッド１３０との最終的な接合まで行うものであってもよいし、ベース用基板２００とリッド１３０とを仮止めする接合（途中までの接合）であってもよい。前述したレーザー接合をベース用基板２００とリッド１３０との仮止めに用いる場合、その仮止め後に、他のレーザー接合またはシーム溶接等の他の接合方法により、ベース用基板２００とリッド１３０との最終的な接合する接合を行ってもよい。また、仮止め後に、［Ｄ］個片化工程において、蓋体用基板もベース用基板２００とともに個片化し、その後に最終的な接合を行ってもよい。

［Ｄ］個片化工程
次に、図７（ｂ）に示すように、ベース用基板２００を個片化する。これにより、電子デバイス１００が得られる。
かかる個片化の方法は、特に限定されず、例えば、ダイシングソーやレーザーを用いて行うことができる。
以上説明したような電子デバイス１００は、前述したような固定治具４００を用いた製造方法によりベース１２０とリッド１３０とを接合したパッケージ１１０と、パッケージ１１０に収納されている振動素子１９０とを備えるので、優れた信頼性を有する。

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１００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１００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１００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１９０に換えて角速度検出素子を用いた電子デバイス１００’を用いることができる。このような電子デバイス１００’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１００’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１００’が組み込まれる。
以上説明したような電子機器または移動体は、電子デバイス１００または１００’を備えるので、優れた信頼性を有する。

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、本発明のレーザー照射装置、パッケージの製造方法、電子デバイス、電子機器および移動体について、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。

また、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用基板と、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、板状のベース用基板と、キャビティ型のリッドとを接合した構成としてもよい。
また、電子デバイスが有する電子部品としては、前述した振動素子１９０に限定されない。かかる電子部品としては、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、電子デバイスが有するパッケージの収納空間内には、複数の電子部品が収納されていてもよい。この場合、複数の電子部品は、互いに異なっていてもよいし、互いに同じであってもよい。

また、電子デバイスが有するパッケージ内には、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。
また、電子デバイスのパッケージ内に収納される電子部品としては、振動素子に限定されず、パッケージ内に収納して用いるものであれば、各種電子部品を用いることができる。

１００‥‥電子デバイス １１０‥‥パッケージ １２０‥‥ベース １２１‥‥凹部 １２３‥‥基部 １２４‥‥側壁 １３０‥‥リッド（蓋体） １３１‥‥ろう材 １４１‥‥接続電極 １４２‥‥外部実装電極 １４３‥‥貫通電極 １５１‥‥接続電極 １５２‥‥外部実装電極 １５３‥‥貫通電極 １６１‥‥導電性接着剤 １６２‥‥導電性接着剤 １７０‥‥メタライズ層 １９０‥‥振動素子（電子部品） １９１‥‥圧電基板 １９３‥‥導体層 １９３ａ‥‥励振電極 １９３ｂ‥‥ボンディングパッド １９３ｃ‥‥配線 １９５‥‥導体層 １９５ａ‥‥励振電極 １９５ｂ‥‥ボンディングパッド １９５ｃ‥‥配線 ２００‥‥ベース用基板（ベース基板） ３００‥‥ワークテーブル ４００‥‥固定治具（治具） ４１０‥‥平面部（ベース面） ４１１‥‥不活性ガス吐出用孔（第２の開口部） ４２０‥‥開口部（第１の開口部） ４３０‥‥押え部（凸部） ４３１‥‥吸引孔 ４４０‥‥平面部 ４４１‥‥孔 ４４２‥‥孔 ４６１‥‥流路 ４６２‥‥流路 ６００‥‥接合装置（レーザー照射装置） ６１０‥‥基台 ６２０‥‥テーブル位置決め機構 ６２１‥‥第１移動機構 ６２２‥‥第２移動機構 ６２３‥‥回動機構 ６３０‥‥支持部材 ６４０‥‥ヘッド荷重機構 ６５０‥‥荷重ヘッド ６５１‥‥本体部 ６５２‥‥貫通孔 ６５４‥‥凹部 ６５５‥‥プリズム ６６０‥‥吸引機構 ６６１‥‥本体部 ６６２‥‥貫通孔 ６６３‥‥筒状部材 ６６４‥‥溝 ６６５‥‥吸気孔 ６６６‥‥吸引孔 ６６７‥‥貫通孔 ６７０‥‥光源 ６８０‥‥支持部材 ６９０‥‥レーザーヘッド（レーザー照射手段） 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 Ｓ‥‥収納空間 Ｔ‥‥高さ Ｗ‥‥ワーク Ｗ１‥‥幅 Ｗ２‥‥幅

Claims (9)

1. レーザー照射手段と、
   ベース面、前記ベース面に囲まれて開口している第１の開口部、および前記ベース面の一部である凸部、を有している治具と、を備え、
   前記第１の開口部から被照射物の一部が見えるように前記凸部の先端を被照射物に当接した状態で、前記第１の開口部を前記レーザー光が通過するように前記被照射物に前記レーザーを照射することを特徴とするレーザー照射装置。
2. 前記治具は、ガスが通過するために前記ベース面に囲まれて開口している第２の開口部を有していることを特徴とする請求項１に記載のレーザー照射装置。
3. 前記第２の開口部は前記凸部と前記第１の開口部との周囲にあることを特徴とする請求項２に記載のレーザー照射装置。
4. 前記凸部は、吸引手段と接続している吸引孔を先端部に有していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のレーザー照射装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載のレーザー照射装置、蓋体、およびベース基板を用意する工程、
   前記凸部を前記蓋体に当接しながら前記レーザーを前記蓋体に照射して、前記蓋体と前記ベース基板とを接合する接合工程、
   を含むことを特徴とするパッケージの製造方法。
6. 前記接合工程では、前記凸部に当接されている前記蓋体が複数あることを特徴とする請求項５に記載のパッケージの製造方法。
7. 請求項５または請求項６に記載の製造方法により製造されたパッケージと、
   前記パッケージに収納されている電子部品と、を備え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備えることを特徴とする電子機器。
9. 請求項７に記載の電子デバイスを備えることを特徴とする移動体。

Images