JP2014146735A - Method for manufacturing electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子デバイスの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an electronic device.
近年、携帯型電子機器の普及が進み、それに伴って電子機器の小型軽量化および低コスト化の要求が高まってきている。そのため、電子機器に用いられる電子部品においても高精度を維持しつつ、小型化および低コスト化の要求が高まっている。特に、振動素子をパッケージ内に収納した振動デバイスにおいては、振動素子を収納する空間を気密に維持することで振動特性が維持されるため、その封止技術に種々の提案がされている。 In recent years, portable electronic devices have been widely used, and accordingly, demands for reducing the size and weight of electronic devices and reducing the cost have increased. For this reason, there is an increasing demand for miniaturization and cost reduction while maintaining high accuracy in electronic components used in electronic devices. In particular, in a vibration device in which a vibration element is housed in a package, vibration characteristics are maintained by maintaining a space in which the vibration element is housed in an airtight manner, and therefore various proposals have been made for its sealing technology.
例えば、特許文献1、特許文献2に開示されている接合方法では、振動デバイス素子(振動素子)を収納する空間の開口部を覆う蓋と開口部周縁とを一部を残して溶接した後に脱気を行い、その後溶接されていない部分の蓋と開口部周縁とを封止する。また、特許文献3に開示されている小型水晶振動子では、リッド(蓋)と接合されるパッケージ面に切り欠きを形成し、切り欠き以外の部分の一部を残して金属ロウ材を溶融してリッドとパッケージとを接合し、脱気を行う。その後、切り欠き部分の金属ロウ材を再溶融して蓋とパッケージとを封止する。
For example, in the joining methods disclosed in
しかしながら、上述した特許文献1、特許文献2に示されている接合方法では、一部を残して蓋と開口部周縁とを溶接し、脱気後に未溶接部分を溶接するため、未溶接部分の寸法などを安定的に管理することが困難であると共に、未溶接部分の僅かな隙間からの脱気となるため脱気時間が長くなり、封止の工数が大きくなってしまう。また、特許文献3に示されている構成では、金属ロウ材を溶融させながら脱気を行うため、溶融状態の管理が必要であり、安定的な脱気と封止を行うことができずに、振動特性が安定しない虞を有していた。
However, in the joining method shown in
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。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]本適用例の電子デバイスの製造方法は、ベースと蓋体との間に電子部品が収納される内部空間を形成しつつ、ベースと蓋体とを接合する電子デバイスの製造方法であって、蓋体には、ベースと接合される側の面に溝が設けられており、蓋体とベースとを接合する接合工程と、エネルギー線の照射を複数回に分けて行うエネルギー線溶接により、溝を塞ぐ封止工程と、を有していることを特徴とする。 Application Example 1 An electronic device manufacturing method according to this application example is an electronic device manufacturing method that joins a base and a lid while forming an internal space in which an electronic component is stored between the base and the lid. In the lid body, a groove is provided on the surface to be joined to the base, and a joining process for joining the lid body and the base and an energy beam for performing irradiation of energy rays in a plurality of times. And a sealing step of closing the groove by welding.
このような電子デバイスの製造方法によれば、蓋体に設けられた溝により内部空間と外部とが連通している状態になるように、蓋体とベースとを接合する。このように内部空間と外部とを連通している溝により、容易に内部空間を減圧または不活性ガス雰囲気とすることができる。そして、エネルギー線溶接により連通部分を塞ぐことにより、減圧または不活性ガス雰囲気となった内部空間を封止することができる。これにより、蓋体の接合時に生じたガスをパッケージ内から除去した後の封止が可能となり、高品質な気密封止を実現することができる。
さらに、エネルギー線の照射を複数回に分けて行うエネルギー線溶接により、溝を塞ぐため、エネルギー線が照射されて溶融した蓋体の溶融部の範囲(大きさ)を制限でき、溶融部の溶融時の温度を適切な温度にできるため、溶融部から発生するガスの量を抑制できる。これにより、内部空間の残留ガスの影響によって生じる電子デバイスの特性劣化を抑制することができる。
また、従来のような貫通孔および封止材を必要としないことから、製造工程が簡単化されるとともに、パッケージの小型化を図ることができる。
According to such a method for manufacturing an electronic device, the lid and the base are joined so that the internal space and the outside are in communication with each other through the groove provided in the lid. As described above, the groove that communicates the internal space with the outside can easily reduce the internal space to a reduced pressure or inert gas atmosphere. And the internal space which became pressure reduction or the inert gas atmosphere can be sealed by plugging up a communication part by energy beam welding. Thereby, the sealing after removing the gas generated at the time of joining the lid from the inside of the package becomes possible, and a high-quality hermetic sealing can be realized.
Furthermore, the energy beam welding is performed by dividing the energy beam into multiple times to close the groove, so that the range (size) of the melted part of the lid that has been melted by the energy beam can be limited, and the molten part can be melted. Since the time temperature can be set to an appropriate temperature, the amount of gas generated from the melting part can be suppressed. Thereby, the characteristic deterioration of the electronic device caused by the influence of the residual gas in the internal space can be suppressed.
Further, since the conventional through-hole and sealing material are not required, the manufacturing process is simplified and the package can be reduced in size.
[適用例2]上記適用例の電子デバイスの製造方法において、封止工程は、溝を介して内部空間の排気をしながら行われることが好ましい。 Application Example 2 In the electronic device manufacturing method of the above application example, it is preferable that the sealing step is performed while exhausting the internal space through the groove.
このように、封止工程は、溝を介して内部空間の排気をしながら行われることにより、内部空間の残留ガスの影響によって生じる電子デバイスの特性劣化をより抑制することができる。 As described above, the sealing process is performed while exhausting the internal space through the groove, thereby further suppressing deterioration in characteristics of the electronic device caused by the influence of the residual gas in the internal space.
以下、本発明の電子デバイスの製造方法について、添付図面に沿って詳細に説明する。 Hereinafter, an electronic device manufacturing method of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[電子デバイスの第1実施形態]
先ず、本発明に係る電子デバイスの製造方法を適用して製造される電子デバイスの第1実施形態として、振動子の実施形態について説明する。
[First Embodiment of Electronic Device]
First, an embodiment of a vibrator will be described as a first embodiment of an electronic device manufactured by applying an electronic device manufacturing method according to the present invention.
図1は、本発明に係る電子デバイスの第1実施形態としての振動子を示す概略斜視図である。図2は、本発明に係る電子デバイスの第1実施形態としての振動子の概略を示し、(a)は平面図、(b)は正断面図である。図3は、図2に示す振動子が備える電子部品としてのジャイロ素子を示す平面図である。なお、以下では、図2に示すように、互いに直交する3軸を、x軸、y軸およびz軸とし、z軸は、振動子の厚さ方向と一致する。また、x軸に平行な方向を「x軸方向(第2方向)」と言い、y軸に平行な方向を「y軸方向(第1方向)」と言い、z軸に平行な方向を「z軸方向」と言う。 FIG. 1 is a schematic perspective view showing a vibrator as a first embodiment of an electronic device according to the invention. 2A and 2B schematically show a vibrator as a first embodiment of an electronic device according to the present invention, wherein FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a front sectional view. FIG. 3 is a plan view showing a gyro element as an electronic component included in the vibrator shown in FIG. In the following, as shown in FIG. 2, the three axes orthogonal to each other are defined as an x-axis, a y-axis, and a z-axis, and the z-axis coincides with the thickness direction of the vibrator. A direction parallel to the x-axis is referred to as an “x-axis direction (second direction)”, a direction parallel to the y-axis is referred to as a “y-axis direction (first direction)”, and a direction parallel to the z-axis is “ z-axis direction ".
図1、および図2に示す電子デバイスの一例としての振動子1は、電子部品としてのジャイロ素子(振動素子)2と、ジャイロ素子2を収納するパッケージ9とを有している。以下、ジャイロ素子2およびパッケージ9について順次詳細に説明する。なお、図1に示すパッケージ9には、ベース91、接合材としてのシームリング93、蓋体としてのリッド92が含まれている。同図では、リッド92に設けられている溝94が示されているが、後述する封止(封止工程)が行われていない状態を示している。
A
(ジャイロ素子)
図3は、上側(後述するリッド92側であり図2のz軸方向)から見たジャイロ素子の平面図である。なお、ジャイロ素子には、検出信号電極、検出信号配線、検出信号端子、検出接地電極、検出接地配線、検出接地端子、駆動信号電極、駆動信号配線、駆動信号端子、駆動接地電極、駆動接地配線および駆動接地端子などが設けられているが、同図においては省略している。
(Gyro element)
FIG. 3 is a plan view of the gyro element viewed from the upper side (the
ジャイロ素子2は、z軸まわりの角速度を検出する「面外検出型」のセンサーであって、図示しないが、基材と、基材の表面に設けられている複数の電極、配線および端子とで構成されている。ジャイロ素子2は、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどの圧電材料で構成することができるが、これらの中でも、水晶で構成するのが好ましい。これにより、優れた振動特性(周波数特性)を発揮することのできるジャイロ素子2が得られる。
The
このようなジャイロ素子2は、所謂ダブルT型をなす振動体4と、振動体4を支持する支持部としての第1支持部51および第2支持部52と、振動体4と第1、第2支持部51、52とを連結する梁としての第1梁61、第2梁62、第3梁63および第4梁64とを有している。
Such a
振動体4は、xy平面に拡がりを有し、z軸方向に厚みを有している。このような振動体4は、中央に位置する基部41と、基部41からy軸方向に沿って両側に延出している第1検出振動腕421、第2検出振動腕422と、基部41からx軸方向に沿って両側に延出している第1連結腕431、第2連結腕432と、第1連結腕431の先端部からy軸方向に沿って両側に延出している振動腕としての第1駆動振動腕441、および第2駆動振動腕442と、第2連結腕432の先端部からy軸方向に沿って両側に延出している振動腕としての第3駆動振動腕443、および第4駆動振動腕444とを有している。第1、第2検出振動腕421、422および第1、第2、第3、第4駆動振動腕441、442、443、444の先端部には、それぞれ、基端側よりも幅の大きい略四角形の幅広部としての重量部(ハンマーヘッド)425、426、445、446、447、448が設けられている。このような重量部425、426、445、446、447、448を設けることでジャイロ素子2の角速度の検出感度が向上する。
The vibrating
また、第1、第2支持部51、52は、それぞれ、x軸方向に沿って延在しており、これら第1、第2支持部51、52の間に振動体4が位置している。言い換えれば、第1、第2支持部51、52は、振動体4を介してy軸方向に沿って対向するように配置されている。第1支持部51は、第1梁61、および第2梁62を介して基部41と連結されており、第2支持部52は、第3梁63、および第4梁64を介して基部41と連結されている。
Further, the first and
第1梁61は、第1検出振動腕421と第1駆動振動腕441との間を通って第1支持部51と基部41を連結し、第2梁62は、第1検出振動腕421と第3駆動振動腕443との間を通って第1支持部51と基部41を連結し、第3梁63は、第2検出振動腕422と第2駆動振動腕442との間を通って第2支持部52と基部41を連結し、第4梁64は、第2検出振動腕422と第4駆動振動腕444との間を通って第2支持部52と基部41を連結している。
The
各梁61、62、63、64は、それぞれ、x軸方向に沿って往復しながらy軸方向に沿って延びる蛇行部を有する細長い形状で形成されているので、あらゆる方向に弾性を有している。そのため、外部から衝撃が加えられても、各梁61、62、63、64で衝撃を吸収する作用を有するので、これに起因する検出ノイズを低減または抑制することができる。
Each
このような構成のジャイロ素子2は、次のようにしてz軸まわりの角速度ωを検出する。ジャイロ素子2は、角速度ωが加わらない状態において、駆動信号電極(図示せず)および駆動接地電極(図示せず)の間に電界が生じると、各駆動振動腕441、442、443、444がx軸方向に屈曲振動を行う。このとき、第1、第2駆動振動腕441、442と、第3、第4駆動振動腕443、444とは、中心点(重心)を通るyz平面に関して面対称の振動を行っているため、基部41と、第1、第2連結腕431、432と、第1、第2検出振動腕421、422とは、ほとんど振動しない。
The
この駆動振動を行っている状態にて、ジャイロ素子2にz軸まわりに角速度ωが加わると、各駆動振動腕441、442、443、444および連結腕431、432にy軸方向のコリオリの力が働き、このy軸方向の振動に呼応して、x軸方向の検出振動が励起される。そして、この振動により発生した検出振動腕421、422の歪みを検出信号電極(図示せず)および検出接地電極(図示せず)が検出して角速度ωが求められる。
When an angular velocity ω is applied to the
(パッケージ)
パッケージ9は、ジャイロ素子2を収納するものである。なお、パッケージ9には、後述する電子デバイスのように、ジャイロ素子2の他に、ジャイロ素子2の駆動等を行うICチップ等が収納されていてもよい。このようなパッケージ9は、その平面視(xy平面視)にて、略矩形状をなしている。
(package)
The
図1および図2に示すように、パッケージ9は、上面に開放する凹部を有するベース91と、凹部の開口を塞ぐように、接合材としてのシームリング93を介してベースに接合されている蓋体としてのリッド92とを有している。また、ベース91は、板状の底板911と、底板911の上面周縁部に設けられている枠状の側壁912とを有している。枠状の側壁912は、略矩形状の周状に設けられており、換言すれば、上記凹部の上面に開口する開口形状が略矩形状をなしている。この板状の底板911と枠状の側壁912に囲まれた凹部が電子部品としてのジャイロ素子2を収納する内部空間(収納空間)14となる。枠状の側壁912の上面には、例えばコバール等の合金で形成されたシームリング93が設けられている。シームリング93は、リッド92と側壁912との接合材としての機能を有しており、側壁912の上面に沿って枠状(略矩形状の周状)に設けられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
リッド92は、略矩形状の外形をなしており、裏面92bに外周から中央部に向かって、有底の溝94が設けられている。なお、リッド92の構成については後述で詳細について説明する。溝94は、リッド92がシームリング93上に載置されたとき、溝94が内部空間14にかかるように配置されている。側壁912には、シームリング93上に載置されたリッド92の溝94と対向する位置に、凹部89が設けられている。凹部89は、側壁912の外面から内側に向かって凹む凹形状をなしている。側壁912の外面方向から見た凹部89の底面である内壁面89a(図示のx軸方向)は、載置されたリッド92の外縁と略重なるような深さをもって形成されている。また、リッド92側から見た凹部89の底面89b(図示のz軸方向)は、側壁912の厚みと同程度の深さをもって形成されている。
The
このようなパッケージ9は、その内側に内部空間14を有しており、この内部空間14内に、ジャイロ素子2が気密的に収納、設置されている。なお、ジャイロ素子2が収納されている内部空間14は、溝94から排気(脱気)が行われた後、溝94が形成されている連通部分に残っているリッド92が、エネルギー線(例えば、レーザー光)によって溶融された後に固化された溶融部としての封止部95、即ちエネルギー線溶接による封止部95によって封止されている。なお、溶融部としての封止部95は、溝94の外部側の端部、即ちリッド92の外周面92c(図4参照)を含む部分が溶融、固化されて形成されている。
Such a
ベース91の構成材料としては、特に限定されないが、酸化アルミニウム等の各種セラミックスを用いることができる。また、リッド92の構成材料としては、特に限定されないが、ベース91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91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。
The constituent material of the
ジャイロ素子2は、第1、第2支持部51、52にて、半田、銀ペースト、導電性接着剤(樹脂材料中に金属粒子などの導電性フィラーを分散させた接着剤)などの導電性固定部材8を介して底板911の上面に固定されている。第1、第2支持部51、52は、ジャイロ素子2のy軸方向の両端部に位置するため、このような部分を底板911に固定することにより、ジャイロ素子2の振動体4が両持ち支持され、ジャイロ素子2を底板911に対して安定的に固定することができる。そのため、ジャイロ素子2の不要な振動(検出振動以外の振動)が抑制され、ジャイロ素子2による角速度ωの検出精度が向上する。
The
また、導電性固定部材8は、第1、第2支持部51、52に設けられている2つの検出信号端子714、2つの検出接地端子724、駆動信号端子734および駆動接地端子744に対応(接触)して、且つ互いに離間して6つ設けられている。また、底板911の上面には、2つの検出信号端子714、2つの検出接地端子724、駆動信号端子734および駆動接地端子744に対応する6つの接続パッド10が設けられており、導電性固定部材8を介して、これら各接続パッド10とそれと対応するいずれかの端子とが電気的に接続されている。
The
(蓋体としてのリッド)
ここで、図4を用いて蓋体としてのリッド92について説明する。図4は、本発明に係る蓋体としてのリッドの一例を示し、(a)は平面図、(b)は正断面図、(c)は(a)のQ−Q断面図である。
(Lid as lid)
Here, the
蓋体としてのリッド92は、パッケージ9の上面に開放する凹部の開口を塞ぎ、凹部の開口の周囲を、例えばシーム溶接法などを用いて接合されている。詳述すると、リッド92は、表裏の関係にある表面92a、および裏面92bと、表面92aと裏面92bとを繋いでいる外周面92cとを有している板状の部材である。本例のリッド92は、板状であるため、形成が行い易く、さらには形状の安定しにも優れる。特に、後述する溝94は極めて小さな溝であるが、この形成も容易に行うことができる。また、本例のリッド92には、コバールの板材が用いられている。リッド92にコバールの板を用いることで封止の際に、コバールで形成されているシームリング93とリッド92とが同じ溶融状態で溶融され、さらには合金化もされ易いため封止を容易に、且つ確実に行うことができる。なお、リッド92には、コバールに換えて他の材料の板材を用いてもよく、例えば、42アロイ、ステンレス鋼などの金属材料、またはパッケージ9の側壁912と同材料などを用いることができる。
The
そして、リッド92を表面92a側から平面視したとき、外周面92cの内の一つの辺部からリッド92の中央部に向かう有底の溝94が、裏面92b側に設けられている。溝94は、外周面92c側から見た開口形状がくさび形状(例えば、裏面92b側に二つの頂点を有する三角形)で設けられており、平面視で一つの辺部の略中央に位置している。溝94は、リッド92がパッケージ9の上面に開放する凹部の開口を塞ぐように載置されたとき、その開口と重なる部分を有するように、リッド92の外周面92cから中心部に向かって設けられている。換言すれば、溝94は、外周面92cに開口する一方端94aと中央部側の他方端94bとを有しており、中央部側の他方端94bが、ベース91を構成する底板911の上面周縁部に設けられている枠状の側壁912の内壁よりも内側(パッケージの平面視中心側)に達するように設けられている。このように、溝94を設けることで、パッケージ9の内部空間14から排気を行うことが可能となる。また、溝94にはリッド92の中央部側に他方端94bが設けられているため、排気を一方向に行うことができる。即ち、一つの溝に一箇所の溶接(閉塞のための溶接)を行うことで封止が可能となる。
When the
なお、本実施形態では、溝94が平面視で長辺となる一つの辺部の略中央に位置する例で説明したがこれに限らず、溝94は、少なくとも一つの辺部のいずれかに設けられていればよい。また、溝94は、平面視で短辺となる一つの辺部に設けられていてもよい。平面視で短辺に溝94を設けることで以下のような効果を得ることができる。パッケージ9は、長辺方向の方が短辺方向よりも厚み方向(z軸方向)の変形が大きくなり易い。このため、パッケージ9に接合されたリッド92には、長辺方向に短辺方向より大きな残留応力が存在する。大きな残留応力を持ったまま、溝94を封止(後述)すると、封止部分に残留応力が加わり封止の信頼性を損ねる虞があるため、比較的残留応力の小さな短辺に溝94を設けることにより、残留応力による封止部分への影響を小さくすることが可能となる。
In the present embodiment, an example in which the
また、溝94の幅は、特に限定されないが、1μm以上200μm以下程度であることが好ましい。また、溝94の深さは、特に限定されないが、5μm以上30μm以下程度であることが好ましい。
The width of the
また、ベース91とリッド92との接合部のベース91とリッド92のそれぞれに、シーム溶接により溶融し得る金属層(図示せず)を形成した後に、シーム溶接を行うことがある。この場合溝94の深さは、この2つの金属層(ベース91に設けられた金属層とリッド92に設けられた金属層)の厚さの和よりも大きいことが好ましい。これにより、後述する接合工程において、リッド92のベース91との接合面に形成された溝94を塞ぐことなく、リッド92とベース91とをシーム溶接により強固に接合することができる。
Further, seam welding may be performed after a metal layer (not shown) that can be melted by seam welding is formed on each of the
そして、溝94によって形成されたとパッケージ9とリッド92との隙間から、凹部(内部空間14)の排気を行った後、この溝94の設けられている連通部分のリッド92および/またはシームリング93がレーザー光などのエネルギー線で溶融される。このように、溶融されたリッド92および/またはシームリング93によって形成される溶融部としての封止部95によって溝94が塞がれて内部空間14が気密に封止される。
Then, after the recess (internal space 14) is exhausted from the gap between the
なお、本実施形態ではリッド92に一つの溝94が設けられている例で説明したが、溝の数、および配置はこれに限らず、溝は複数であってもよく、さらに、溝がリッド92の表面92a、裏面92bに設けられている構成であってもよい。
In this embodiment, an example in which one
また、図4(c)で示す溝94の壁面の横断面形状は、矩形状、湾曲形状、半円状(円弧形状)など排気穴としての機能を有していればその形状は問わない。
Moreover, the cross-sectional shape of the wall surface of the groove |
(振動子の製造方法)
次に、本発明に係る電子デバイスとしての振動子の製造方法について図5、および図6を参照しながら説明する。図5(a)〜図5(d)は、上述した図1および図2に示す電子デバイスとしての振動子の製造工程の概略を示す正断面図である。図6は、封止工程を示す図であり、図6(a)は溝とエネルギー線(レーザー光)との相関を示す平面図、図6(b)は図6(a)の正断面図、図6(c)は封止部の平面図、図6(d)は、図6(c)の正断面図である。
(Manufacturing method of vibrator)
Next, a method for manufacturing a vibrator as an electronic device according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5A to FIG. 5D are front sectional views showing an outline of a manufacturing process of the vibrator as the electronic device shown in FIG. 1 and FIG. 6A and 6B are diagrams showing a sealing process, in which FIG. 6A is a plan view showing the correlation between the groove and the energy beam (laser light), and FIG. 6B is a front sectional view of FIG. 6A. 6 (c) is a plan view of the sealing portion, and FIG. 6 (d) is a front sectional view of FIG. 6 (c).
先ず、電子部品としてのジャイロ素子2をベース91の内部空間14に収納する工程を説明する。図5(a)に示すように、板状の底板911と、底板911の上面周縁部に設けられている枠状の側壁912とを有し、底板911と側壁912の内壁とに囲まれて上面に開放する凹状の内部空間14を有するベース91を用意する。ベース91には、枠状の側壁912の上面にシームリング93が形成され、底板911の上面に接続パッド10が形成されている。側壁912には、内部空間14から見て外側(外部側)となる側面に、側壁912の上面から側壁912の厚さに略匹敵する長さで、側面から掘り込まれた凹部89が設けられている。また、上述したジャイロ素子2を用意する。そして、接続パッド10とジャイロ素子2とを電気的接続を取って固定する。この接続には、半田、銀ペースト、導電性接着剤(樹脂材料中に金属粒子などの導電性フィラーを分散させた接着剤)などの導電性固定部材8を用いることができる。このとき、ジャイロ素子2は、導電性固定部材8の厚みによって底板911の上面との空隙を有することになる。
First, a process of housing the
次に、内部空間14に蓋体としてのリッド92を載置する工程を説明する。図5(b)に示すように、内部空間14に収納されているジャイロ素子2を気密に保持するために、上述した蓋体としてのリッド92をシームリング93上に載置する。リッド92の裏面92bには、溝94が設けられている。リッド92は、側壁912に設けられている凹部89の近傍、詳述すれば、平面視(リッド92側から見た場合)で、溝94の外側に向かう延長線に凹部89が位置するように配設する。詳述すれば、平面視で、リッド92の溝94の少なくとも一部が、内部空間14と凹部89との間に位置するように、リッド92を配設する。さらに詳述すれば、平面視で、リッド92の溝94の外周面92cに開口する一方端94aが、内部空間14と凹部89との間に位置するように、リッド92を配設する。さらに、リッド92がシームリング93上に載置されたとき、溝94は内部空間14にかかるように延在されている。即ち、リッド92を載置する工程後のリッド92とシームリング93との間には、溝94によって内部空間14とベース91の外部を連通する連通部分として局所的な隙間が形成される。
Next, a process of placing the
次に、リッド92をベース91にシームリング93により接合する接合工程について説明する。図5(c)に示すように、枠状の側壁912上でリッド92とシームリング93とが対峙する部分を矩形の周状にシーム溶接機のローラー電極97を用いてシーム溶接を行いリッド92とシームリング93とを接合する。即ち、リッド92をベース91に接合する。ローラー電極97は、図示しない加圧機構により、リッド92に対して、ベース91とは反対側から加圧接触する。そして、ローラー電極97は、軸線まわりに回転しながら、リッド92の平面視における外周辺に沿って所定の速度で走行する。このとき、リッド92およびシームリング93を介してローラー電極97間に電流を流すことにより、シームリング93あるいは接合金属をジュール熱により溶融させ、リッド92とシームリング93とを接合する。
Next, a joining process for joining the
このとき、溝94が設けられている部分のリッド92は、溝94によってリッド92とシームリング93とが接触していないためシーム溶接されずに未溶接状態となる。換言すれば、溝94の内面がシームリング93と接触していないためシーム溶接されない。即ち、接合工程では、ベース91とリッド92との接合予定部位のうち、溝94に対応する部分を除いた部分をシーム溶接により接合する。溝94は、内部空間14とベース91の外部を連通しているため、この未溶接の空間が、次の封止工程での排気穴として機能する。
At this time, the
次に、溝94(排気穴)を用い内部空間14から排気を行う工程を説明する。本実施形態では、図5(d)に示すように、前述のシーム溶接時に溶接されていない溝94が、内部空間14まで達する連通部分として延設されている。したがって、溝94を排気穴として用い、同図に示す矢印のように内部空間14のガスを排気することができる。なお本実施形態では、内部空間14のガスを排気した状態、所謂減圧下で封止する例で説明したが、減圧下に限らず、排気の後不活性ガスなどを導入した不活性ガス雰囲気下で封止することも可能である。
Next, a process of exhausting from the
次に、排気が終了した内部空間14を気密に封止する封止工程を、図6(a)〜図6(d)を用いて説明する。図6(a)、図6(b)に示すように、内部空間14の排気が終了した状態で、排気穴として用いた溝94に対応する部分(連通部分)にエネルギー線(例えば、レーザー光、電子線)を照射する。そのエネルギー線の照射は、後述する照射条件を適用して行う。本実施形態ではエネルギー線としてレーザー光98を照射し、残っている部分の金属(コバール)を溶融する。このとき、レーザー光98のスポット内に溝94の外部側の端部、即ちリッド92の外周面92cを含む溝94の一方端94aを包含するように配置してレーザー光98を照射する。そして、図6(c)、(d)に示すように、レーザー光98の照射による熱エネルギーで、溝94が設けられた部分のリッド92の表面92a側の溝上部92dが溶融し、溶融した金属が溝94を埋めながらシームリング93上に流動する。十分に溶融金属が流動したところで、レーザー光98の照射を止めると、溶融していた金属が固化し、この固化した溶融金属が封止部(溶融部)95となって溝94を気密に封止(塞ぐ)する。なお、平面視において、リッド92の封止部(溶融部)95の少なくとも一部が、内部空間14と凹部89との間に位置していてもよい。
Next, a sealing process for hermetically sealing the
上述のように、レーザー光98を、そのスポット内に溝94の外部側の端部、即ちリッド92の外周面92cを含む溝94の端部部分を包含するように配置して照射し、溝94の端部を含むリッドの溝上部92dが溶融することで、溶融金属の流動性が良好となる。このように溶融金属の流動性が向上することで溝94の封止を確実に行うことができる。
As described above, the
このとき、リッド92は、平面視(リッド92側から見た場合)で、溝94の外側に向かう延長線に凹部89が位置するように配設されているため、この凹部89にリッド92から外側に照射されるレーザー光98が照射される。即ち、凹部89が設けられていることにより、側壁912の上面912aにレーザー光98が直接照射されない。これにより、レーザー光98が照射されることによるベース(側壁912)のダメージ(例えば、側壁912の溶融、側壁912に生じる微小クラックなどの発生)を防止することができる。
At this time, since the
このような工程を有する電子デバイスとしての振動子1の製造方法を用いることで、ベース91を構成する側壁912に対するレーザー光98の影響を防止しつつ、レーザー光98による溶融金属の流動性を高めた溶融部としての封止部95の形成を確実に行うことが可能となる。したがって、溝94の封止を確実に行うことができ、気密の信頼性を向上させた電子デバイスとしての振動子1の製造が可能となる。また、溝94がそのまま排気穴となるため、従来技術のような排気用に用いる未接合部分(排気穴)の寸法管理などを行うことが不要となり、安定的に排気、接合(封止)が行われるため、接合(封止)後に振動子1が高温加熱された場合でも、発生するガスを抑制することができる。また、安定的な排気、接合(封止)により、パッケージ9に収納されている電子部品としてのジャイロ素子2が残留ガスなどの影響によって受ける特性劣化を防止することができ、安定した特性の電子デバイスとしての振動子1を提供することができる。
By using the method for manufacturing the
なお、上述の説明では、1つの排気穴(溝94)を用いる例で説明したが、排気穴は複数であってもよい。このように、複数の排気穴を用いる場合は、排気速度は速くなるが、封止箇所は複数必要となる。 In the above description, an example in which one exhaust hole (groove 94) is used has been described, but a plurality of exhaust holes may be provided. As described above, when a plurality of exhaust holes are used, the exhaust speed is increased, but a plurality of sealing portions are required.
(溝の封止工程とガスの排気を同時に行う場合)
また、上述の説明では、溝94(排気穴)を用いた内部空間14のガスの排気が終了した後に、レーザー光により溝94を封止する封止工程を行う例で説明したが、この溝94の封止工程は溝94を用いた内部空間14のガスの排気と同時に行ってもよい。この場合、内部空間14からガスを排気しながら溝94の封止を行うため、レーザー光により溶融したリッド92の溶融金属から発生したガスを内部空間14から排気することができる。なお、その排気は、レーザー光により溝94を封止する封止工程において、少なくとも、レーザー光98の照射を開始した時からレーザー光98により溶融したリッド92の溶融金属が溝94を塞ぐ時まで行うことができる。この場合、内部空間14の残留ガスを排気することでジャイロ素子2が残留ガスなどの影響によって受ける特性劣化が抑制され、安定した特性の電子デバイスとしての振動子1を提供することができる。
(When performing the groove sealing process and gas exhaust simultaneously)
Further, in the above description, the example in which the sealing step of sealing the
(溝の封止工程におけるエネルギー線の照射条件)
溝94を封止する封止工程において、溝94を封止するためのエネルギー線としてのレーザー光98の照射を、仮に、1回の連続した照射によりを行うと、リッド92の溶融部95から発生するガスの一部が内部空間14に入り込んでしまうことがある。その状態で溝94が封止されてしまうと、内部空間14に入り込んだガスが内部空間14から十分に排気されることなく残留したままになってしまうという課題がある。また、仮に、レーザー光98の照射を1回の連続した照射により行う場合は、レーザー光98が照射されたリッド92の一部を中心とした広い範囲で且つ高い温度でリッド92が溶融する。そのため、溶融部95から発生するガスの量が多く、結果として、内部空間14に残留するガスの量が多くなるという課題がある。
(Energy beam irradiation conditions in the groove sealing process)
In the sealing step for sealing the
そこで、本実施形態では、溝94を封止する封止工程におけるレーザー光98の照射を、複数回に分けて行う。すなわち、レーザー光98の照射を、2回以上の断続的な照射により行う。具体的には、レーザー光98を照射する照射状態と、当該照射状態の直後にレーザー光98を照射しない非照射状態とからなる周期が、溝94の封止工程の開始から終了まで間に2周期以上含まれるようにレーザー光98の照射を行う。例えば、1ms〜1000msの時間でレーザー光98を照射する照射状態と、当該照射状態の直後に1ms〜1000msの時間でレーザー光98の照射しない非照射状態とからなる周期が、溝94の封止工程の開始から終了まで間に2周期以上含まれるようにレーザー光98の照射を行う。また、この場合、溝94を封止する封止工程は、溝94を介して内部空間14の排気をしながら行うことができる。このように、レーザー光98の照射を複数回に分けて行うことにより、レーザー光98の照射を開始した時の内部空間14と外部とを連通している連通部分は、レーザー光98の照射の回数が増えるにしたがって、レーザー光98により溶融したリッド92の溶融金属により、段階的に狭くなっていく。
Therefore, in the present embodiment, the
このように、レーザー光98の照射を複数回に分けて行うことにより、1回の連続した照射による場合と比較して、溝92の封止の開始から終了までの時間、より具体的には、レーザー光98の商社を開始した時からレーザー光98により溶融したリッド92の溶融金属が溝94を塞ぐ時までの時間(以下、溝94の封止時間という)を長くすることができ、リッド92の溶融部95から発生するガスを内部空間14から十分に排気した状態で溝94を塞ぐことができる。特に、エネルギー線の発生装置の制約などによりエネルギー線の出力を所定値以下に弱めることができない場合は、エネルギー線の出力を弱めて溝92の封止時間を長くすることが困難な場合がある。しかし、このようなレーザー光98の照射を複数回に分けて行うことにより、具体的には、レーザー光98の非照射状態の時間、回数、及び/又は、照射状態の時間、回数を設定することにより、溝92の封止に適切な封止時間を容易に調整することができるとともに、リッド92の溶融部95の範囲(大きさ)を制限でき、溶融部95の溶融時の温度が上昇しすぎることなく適切な温度にできるため、溶融部95から発生するガスの量を抑制できる。その結果、内部空間14の残留ガスを排気することでジャイロ素子2が残留ガスなどの影響によって受ける特性劣化が抑制され、安定した特性の電子デバイスとしての振動子1を提供することができる。
In this way, by performing the irradiation of the
なお、上述した実施形態では、レーザー光98の照射状態と非照射状態とを繰り返す形態を説明したが、別な形態として、レーザー光98の照射を行う第1の照射状態と、第1の照射状態より出力の弱いレーザー光98の照射を行う第2の照射状態とを繰り返すようにしても良い。すなわち、レーザー光98の出力を、時間の経過とともに変化させて、段階的に連通部分を狭くしていき塞ぐようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the mode in which the irradiation state and the non-irradiation state of the
(接合工程および接合構造の変形例)
上述した第1実施形態においては、ベース91とリッド92を接合する接合材としてリング状の金属枠体であるシームリング93を用い、シーム溶接機のローラー電極97によりシーム溶接する接合方法を説明したが、別な接合方法を適用することができる。すなわち、別な接合方法として、ベース91の枠状の側壁912の上面またはリッド92の表面に接合材として銀ロウ材などのロウ材を配置し、そのロウ材をシーム溶接機のローラー電極97により溶融させ、溶融した金属ロウ材によりリッド92とベース91とを接合する接合方法(所謂ダイレクトシーム法)を適用できる。その場合、金属ロウ材は、レーザー、電子ビームなどのエネルギー線により溶融させてもよい。さらに別な接合方法として、リッド92とベース91とを接合材を介して接合するのではなく、リッドの一部を溶融させ、その溶融したリッドの部材によりリッド92とベース91とを直接的に接合する接合方法を適用できる。これらの接合方法によれば、シームリング93が不要であるため、電子デバイスの小型化および低コスト化を実現できる。
(Modification of joining process and joining structure)
In the above-described first embodiment, a
(接合工程における溝の配置の変形例)
なお、上述した第1実施形態においては、図6(a)に示すように、リッド92がシームリング93上に載置されベース91に接合されたとき、溝94はリッド92の外周面92cから内部空間14にかかるように延在することで、溝94によって内部空間14とベース91の外部とを連通する連通部分が形成されていたが、溝94は、内部空間14にまでは延在させなくてもよい。すなわち、溝94は、平面視で内部空間14と重ならず、且つ、シールリング93の内周とリッド92の外周との間の領域に存在していても良い。この場合、溝94が内部空間14まで連通していない。しかし、リッド92の溝94が設けられた側の面(裏面92b)において、溝94と隣接する領域であって、且つ、平面視で内部空間14と隣接する領域を、シームリング93に溶接しないことで非溶接領域とし、その非溶接領域を除くシームリングと重なる領域をシーム溶接機により溶接することで、リッド92の非溶接領域とシームリング93との間の僅かな隙間を通じて、上述した脱気を行うことができる。
(Modification of groove arrangement in joining process)
In the first embodiment described above, as shown in FIG. 6A, when the
(凹部の変形例)
次に、図7を用いて凹部の変形例について説明する。図7は、凹部の変形例を示す斜視図である。なお、本変形例は、前述の第1実施形態の構成と凹部の構成が異なることを除き同一であるため、以下の説明では、同一構成には同符号付して説明を省略し、異なる構成について説明する。
(Modified example of recess)
Next, a modified example of the recess will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a perspective view showing a modified example of the recess. Since the present modification is the same as the first embodiment except that the configuration of the recesses is different, in the following description, the same components are denoted by the same reference numerals, the description thereof is omitted, and different configurations are provided. Will be described.
図7に示す変形例の凹部89cが形成されているパッケージ9には、ベース91、接合材としてのシームリング93、蓋体としてのリッド92が含まれている。同図では、リッド92に設けられている溝94が示されているが、封止が行われていない状態を示している。
7 includes a
凹部89cは、ベース91の、リッド92が接合される側の面である接合面である側壁912(図6参照)の上面912aから、上面912aの反対側の面である底板のベース面911aまで貫通して設けられている。換言すれば、凹部89cは、ベース91の外周面と上面912aとベース面911aとの3面に開口する凹状に設けられている。
The
このような構成の凹部89cを設けることにより、凹部89cにおけるレーザー光照射方向の長さが長くなり、且つ貫通しているため、前述した封止工程におけるエネルギー線としてのレーザー光のベースへの照射をより確実に防止することができる。
By providing the
(振動子のその他の構成)
次に、第1実施形態の振動子におけるその他の構成について図8を参照して説明する。図8は、第1実施形態としての振動子のその他の構成を示す概略図であり、図8(a)は振動子の構成の一部を示す部分平面図、図8(b)は部分正断面図である。なお、以下の説明では、第1実施形態と同じ構成には同符号を付して説明を省略することがある。
(Other configurations of vibrator)
Next, another configuration of the vibrator according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic diagram illustrating another configuration of the vibrator according to the first embodiment. FIG. 8A is a partial plan view showing a part of the structure of the vibrator, and FIG. It is sectional drawing. In the following description, the same components as those in the first embodiment may be denoted by the same reference numerals and description thereof may be omitted.
図8(a)、図8(b)に示す振動子の構成では、内部空間(収納空間)14の開口を塞ぐように、接合材としてのシームリング93を介してベース(側壁912)に接合されている蓋体としてのリッド92とを有している。枠状の側壁912の上面には、例えばコバール等の合金で形成されたシームリング93が設けられている。シームリング93は、リッド92と側壁912との接合材としての機能を有しており、側壁912の上面に沿って枠状(略矩形状の周状)に設けられている。また、シームリング93は、リッド92側から見た平面視で、後述する凹部89の一部にシームリング93が重なるように設けられている。
8A and 8B, the vibrator is bonded to the base (side wall 912) via a
リッド92は、略矩形状の外形をなしており、裏面92bに外周から中央部に向かって、有底の溝94が設けられている。なお、リッド92の構成については前述した実施形態と同一であるので説明を省略する。溝94は、リッド92がシームリング93上に載置されたとき、溝94が内部空間14にかかるように配置されている。側壁912には、シームリング93上に載置されたリッド92の溝94の外側への延長線と重なる位置に、凹部89が設けられている。凹部89は、側壁912の外面から内側に向かって凹む凹形状をなしている。
The
本構成の振動子では、内部空間14の排気が終了した状態で、排気穴として用いた溝94に対応する部分(連通部分)にレーザー光98が照射されて、残っている部分の金属(コバール)が溶融される。このとき、レーザー光98のスポット内に溝94の外部側の端部、即ちリッド92の外周面92cを含む溝94の一方端94aを包含するように配置してレーザー光98を照射する。そして、図示しないが、レーザー光98の照射による熱エネルギーで、溝94が設けられた部分のリッド92の表面92a側の溝上部92dが溶融し、溶融した金属が溝94を埋めながらシームリング93上に流動する。溶融金属が流動したところで、レーザー光98の照射を止めると、溶融していた金属が固化し、この固化した溶融金属が図示しない封止部(溶融部)となって溝94が気密に封止(塞ぐ)される。
In the vibrator of this configuration, in a state where the exhaust of the
本構成の振動子では、レーザー光98の照射される位置の近傍には、凹部89が設けられており、さらに凹部89と平面視で重なるように、換言すれば、凹部89に張り出すようにシームリング93が設けられている。これらにより、凹部89、およびシームリング93にリッド92より外側に照射されるレーザー光98が照射される。即ち、凹部89および凹部89に張り出したシームリング93が設けられていることにより、側壁912の上面912aにレーザー光98が直接照射されない。これにより、レーザー光98が照射されることによるベース(側壁912)のダメージ(例えば、側壁912の溶融、側壁912に生じる微小クラックなどの発生)を防止することができる。
In the vibrator of this configuration, a
(溝の変形例)
ここで、図9を用いてリッド92に設けられている溝94の開口形状について説明する。図9は、溝の開口形状の変形例を示す正面図である。上述した実施形態では、リッド92に設けられている溝94の開口形状を、図9(a)に示すような、くさび形状(例えば、裏面92b側に二つの頂点を有する三角形)で説明した。溝94の開口形状は、くさび形状とすることがさらに好ましく、溝94を成形する際の成形具(例えば、成形金型)での成形性を良好とすることができる。即ち、成形具の先端が先細り形状となっていることで成形具が押し付けを容易に行うことが可能となる。なお、溝94の開口形状は、他の先細り形状であってもよい。例えば図9(b)に示すような、くさび形状の先端部94fが円弧状をなしている形状の溝94e、あるいは図9(c)に示すような、くさび形状の先端部94hが幅の狭い直線部分で形成された、所謂台形形状の溝94gなどであってもよい。このような形状の溝94e、94gにおいても、溝94と同様な効果を得ることができる。
(Modification example of groove)
Here, the opening shape of the
(凹部、および溝の他の配置例)
ここで、図10を参照して、凹部、および溝の他の配置例について説明する。図10は、凹部、および溝の他の配置例を説明するための斜視図である。
(Other arrangement examples of recesses and grooves)
Here, with reference to FIG. 10, another arrangement example of the recesses and the grooves will be described. FIG. 10 is a perspective view for explaining another arrangement example of the recesses and the grooves.
図10に示すように、本配置例による凹部89d、および溝94cは、パッケージ9を構成するベース91およびリッド92の1辺の一方端近傍に設けられている。以下に、詳細を説明する。
As shown in FIG. 10, the
ベース91がシームリング93を介してリッド92とシーム溶接に接合される際は、シーム溶接ローラーが軌跡S1、S2、S3、S4に示すように各辺の縁に沿って移動する。このようにシーム溶接ローラーが移動する。そのため4つの角部では、シーム溶接ローラーが2度通過することになる。したがって、シーム溶接ローラーが2度通過する領域R1、R2、R3、R4に、溝94cが設けられていると、2度シーム溶接がされることになり、溝94cが塞がりやすくなる。
When the
また、ベース91およびリッド92の各辺の中央部近傍は、端部近傍と比較すると厚み方向の変形が大きくなり易い。このため、パッケージ9に接合されたリッド92の各辺の中央部近傍には、端部近傍と比べ大きな残留応力が存在する。大きな残留応力を持ったまま、溝94cを溶融により封止すると、この封止部分に残留応力が加わり封止の信頼性を損ねる虞がある。これを回避するためには、比較的残留応力の小さな各辺の端部近傍に溝94cを設けることにより、残留応力による封止部分への影響を小さくすることが可能となる。
In addition, the deformation in the thickness direction is likely to be larger in the vicinity of the central portion of each side of the
このように、シーム溶接ローラーが2度通過する領域R1、R2、R3、R4を避けたリッド92の1辺の一方端近傍に凹部89d、および溝94cを設けることで、より安定した溝94cの形成と、信頼性が向上した封止を行うことが可能となる。
Thus, by providing the
上述した第1実施形態の振動子1によれば、リッド92に設けられた溝94(94c、94e、94g)により内部空間14と外部とが連通している状態になるように、且つ、溝94がベース91としての側壁912の側面に設けられている凹部89(89c、89d)の近傍に位置するように、リッド92とベース91とが接合される。このように内部空間14と外部とを連通している溝94により、容易に内部空間14を減圧または不活性ガス雰囲気とすることができる。そして、連通部分にレーザー光98を照射して連通部分を塞ぐことにより、減圧または不活性ガス雰囲気となった内部空間14を容易に封止することができる。これにより、リッド92の接合時に生じたガスをパッケージ9内から除去した後の封止が可能となり、高品質な気密封止を実現した振動子1を提供することができる。
According to the
また、上述した第1実施形態の振動子1によれば、レーザー光98の照射される位置の溝94の近傍に凹部89が設けられているため、凹部89内にリッド92より外側に照射されるレーザー光98が照射される。即ち、凹部89が設けられていることにより、側壁912の上面912aにレーザー光98が直接照射されない。これにより、レーザー光98が照射されることによるベース(側壁912)のダメージ(例えば、側壁912の溶融、側壁912に生じる微小クラックなどの発生)を防止した振動子1を提供することができる。
Further, according to the
[電子デバイスの第2実施形態]
次に、電子デバイスの第2実施形態として、ジャイロセンサーの実施形態について、図11を用いて説明する。11はジャイロセンサーの概略を示す正断面図である。なお、本実施形態では、上述の第1実施形態と同様な構成については、同じ符号を付けて説明を省略することもある。
[Second Embodiment of Electronic Device]
Next, as a second embodiment of the electronic device, an embodiment of a gyro sensor will be described with reference to FIG. 11 is a front sectional view showing an outline of the gyro sensor. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment described above may be denoted by the same reference numerals and description thereof may be omitted.
ジャイロセンサー200は、電子部品としてのジャイロ素子2、回路素子としてのIC112、収容器としてのパッケージ(ベース)111、蓋体としてのリッド92を備えている。セラミックなどで形成されたパッケージ111は、積層された第3基板125c、第2基板125b、および第1基板125aと、第1基板125aの表面周縁部に設けられている枠状の側壁115と、第3基板125cの表面周縁部に設けられている枠状の側壁120とを有している。
The
枠状の側壁115の上面には、例えばコバール等の合金で形成された接合材としてのシームリング117が形成されている。シームリング117は、リッド92との接合材としての機能を有しており、側壁115の上面に沿って枠状(周状)に設けられている。リッド92は、シームリング117に対向する面である裏面92bの端部に溝94が設けられている。なお、リッド92の構成については上述の第1実施形態と同様である。リッド92がシームリング117上に載置されたとき、溝94は、内部空間114にかかるように形成されている。ここで、第1基板125aの表面と枠状の側壁115の内壁で囲まれた空間が、ジャイロ素子2の内部空間114となり、第3基板125cと枠状の側壁120の内壁で囲まれた空間が、IC112の収納部となる。なお、ジャイロ素子2が収納されている内部空間114は、溝94から排気(脱気)が行われた後、溝94が形成されている部分に残るリッド92が溶融された後固化された封止部95によって封止されている。また、枠状の側壁120の表面(図示下面)には、複数の外部端子122が設けられている。また、側壁115には、シームリング117上に載置されたリッド92の溝94と対向する位置に、凹部89が設けられている。凹部89は、側壁115の外面から内側に向かって凹む凹形状をなしている。
On the upper surface of the frame-shaped
ジャイロ素子2の内部空間114に位置する第1基板125aの表面には、接続パッド110が形成されており、ジャイロ素子2が、接続パッド110と電気的接続を取って固定されている。この接続には、半田、銀ペースト、導電性接着剤(樹脂材料中に金属粒子などの導電性フィラーを分散させた接着剤)などの導電性固定部材127を用いることができる。このとき、ジャイロ素子2は、導電性固定部材127の厚みによって第1基板125aの表面との空隙を有することになる。
A
ジャイロ素子2が収納された内部空間114の開口は、蓋体としてのリッド92で塞がれ、気密に封止されている。リッド92は、上述の第1実施形態で説明したリッド92と同様な構成であるので詳細な説明は省略し、概略を説明する。リッド92は、パッケージ111の上面に開放する内部空間114の開口を塞ぎ、開口の周囲を、例えばシーム溶接法などを用いて接合されている。リッド92は、コバールの板材が用いられ、表裏の関係にある表面92a、および裏面92bを有している。上述の第1実施形態と同様に、リッド92には、裏面92b側にリッド92の外周面92cから中央部に向かって設けられている有底の溝94が設けられている。そして、シームリング117とリッド92との隙間である溝94から、内部空間114の排気を行った後、この溝94の端部を含む部分をレーザー光などで溶融し、固化させることによって気密な封止が行われている。
The opening of the
一方、IC112の収納部に位置する第3基板125cの表面には、接続電極118が形成されており、接続電極118とIC112とが金(Au)バンプ124での接合などにより電気的接続を取って固定されている。IC112と第3基板125cの表面との間隙は、樹脂などのアンダーフィル131が配設されて埋められている。なお樹脂は、IC112を覆うように設けられていてもよい。なお、接続パッド110、接続電極118、外部端子122などは、それぞれが内部配線などで接続されているが、本発明での説明は図示も含めて省略している。
On the other hand, a
(ジャイロセンサーの製造方法)
次に、ジャイロセンサー200の製造方法について説明するが、上述の振動子1の製造方法で説明した工程と同様な工程の説明は省略する。省略する工程は、ジャイロ素子2をベースとしてのパッケージ111の内部空間14に収納する工程、内部空間114にリッド92を載置する工程、リッド92をパッケージ111に接合する接合工程、および排気が終了した内部空間114を気密に封止する封止工程である。
(Gyro sensor manufacturing method)
Next, a method for manufacturing the
上述の工程に加えて、ジャイロセンサー200の製造では、第3基板125cの表面周縁部に設けられている枠状の側壁120に囲まれたIC112の収納部に、IC112を収納する。IC112は、第3基板125cの表面に設けられた接続電極118に金(Au)バンプ124を用い、電気的接続を取って固定する。IC112と第3基板125cの表面との間隙には、樹脂などのアンダーフィル131を充填し、隙間を埋める。以上の工程によって、ジャイロセンサー200が完成する。
In addition to the above-described steps, in manufacturing the
上述の第2実施形態によれば、第1実施形態と同様にレーザー光による溶融金属(リッド92)の流動性が良好となり、封止部95の形成を確実に行うことが可能となる。したがって、溝94の封止を確実に行うことができ、気密の信頼性を向上させた電子デバイスとしてのジャイロセンサー200の製造が可能となる。また、溝94がそのまま排気穴となるため、従来技術のような排気用に用いる未接合部分(排気穴)の寸法管理などを行うことが不要となり、安定的に排気、接合(封止)が行われるため、接合(封止)後にジャイロセンサー200が高温加熱された場合でも、発生するガスを抑制することができる。また、安定的な排気、接合(封止)により、パッケージ111に収納されている電子部品としてのジャイロ素子2が残留ガスなどの影響によって受ける特性劣化を防止することができ、安定した特性の電子デバイスとしてのジャイロセンサー200を提供することができる。
According to the second embodiment described above, the fluidity of the molten metal (lid 92) by laser light is good as in the first embodiment, and the sealing
また、第1実施形態と同様に、レーザー光の照射される位置の溝94の近傍に凹部89が設けられているため、凹部89内にリッド92より外側に照射されるレーザー光98が照射される。即ち、凹部89が設けられていることにより、側壁115の上面にレーザー光98が直接照射されない。これにより、レーザー光98が照射されることによるベース(側壁115)のダメージ(例えば、側壁115の溶融、側壁115に生じる微小クラックなどの発生)を防止したジャイロセンサー200を提供することができる。
Similarly to the first embodiment, since the
上述の電子デバイスの説明では、電子部品として所謂ダブルT型のジャイロ素子2を用いた振動子1、ジャイロセンサー200を例に説明したがこれに限らず、パッケージ内に素子を気密に収納する電子デバイスに適用することができる。他の電子デバイスとしては、例えば電子部品としてH型、あるいは音叉型のジャイロ素子を用いたジャイロセンサー、振動素子を用いたタイミングデバイス(振動子、発振器など)、感圧素子を用いた圧力センサー、半導体素子を用いた半導体装置などであってもよい。
In the above description of the electronic device, the
なお、振動素子としては、圧電体を用いたMEMS素子などの圧電振動素子、あるいは素材に水晶を用いた音叉型水晶振動片などの屈曲振動を行う水晶振動片、縦振動型水晶振動片、厚みすべり水晶振動片などを好適に用いることができる。 As the vibration element, a piezoelectric vibration element such as a MEMS element using a piezoelectric body, or a crystal vibration piece that performs bending vibration such as a tuning fork type crystal vibration piece using quartz as a material, a longitudinal vibration type crystal vibration piece, a thickness A sliding crystal vibrating piece or the like can be suitably used.
[電子機器]
次いで、本発明の一実施形態に係る電子デバイスとしての振動子1、あるいは電子デバイスとしてのジャイロセンサー200を適用した電子機器について、図12〜図14に基づき、詳細に説明する。なお、説明では、ジャイロ素子2を用いた振動子1を適用した例を示している。
[Electronics]
Next, an electronic apparatus to which the
図12は、本発明の一実施形態に係る電子デバイスとしての振動子1を備える電子機器としてのモバイル型(又はノート型)のパーソナルコンピューターの構成の概略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100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、角速度を検出する機能を備えたジャイロ素子2を用いた振動子1が内蔵されている。
FIG. 12 is a perspective view schematically illustrating a configuration of a mobile (or notebook) personal computer as an electronic apparatus including the
図13は、本発明の一実施形態に係る電子デバイスとしての振動子1を備える電子機器としての携帯電話機(PHSも含む)の構成の概略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100が配置されている。このような携帯電話機1200には、角速度センサー等として機能するジャイロ素子2を用いた振動子1が内蔵されている。
FIG. 13 is a perspective view schematically illustrating a configuration of a mobile phone (including PHS) as an electronic apparatus including the
図14は、本発明の一実施形態に係る電子デバイスとしての振動子1を備える電子機器としてのデジタルスチールカメラの構成の概略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、デジタルスチールカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)等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。
FIG. 14 is a perspective view schematically illustrating a configuration of a digital still camera as an electronic apparatus including the
デジタルスチールカメラ1300におけるケース(ボディー)1302の背面には、表示部100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100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等を含む受光ユニット1304が設けられている。
A
撮影者が表示部100に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン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、このデジタルスチールカメラ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、デー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。このようなデジタルスチールカメラ1300には、角速度センサー等として機能するジャイロ素子2を用いた振動子1が内蔵されている。
When the photographer confirms the subject image displayed on the
なお、本発明の一実施形態に係る振動子1は、図12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13の携帯電話機、図14のデジタルスチールカメラの他にも、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、ページャー、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)、フライトシミュレーター等の電子機器に適用することができる。
The
[移動体]
図15は移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図である。自動車106には本発明に係る電子デバイスとしての振動子1が搭載されている。例えば、同図に示すように、移動体としての自動車106には、ジャイロ素子2を用いた振動子1を内蔵してタイヤ109などを制御する電子制御ユニット108が車体107に搭載されている。また、振動子1は、他にもキーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム(ABS)、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム(TPMS:Tire Pressure Monitoring System)、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム、等の電子制御ユニット(ECU:electronic control unit)に広く適用できる。
[Moving object]
FIG. 15 is a perspective view schematically showing an automobile as an example of a moving body. The
1…電子デバイスとしての振動子、2…電子部品としてのジャイロ素子、4…振動体、8…導電性固定部材(銀ペースト)、9…パッケージ、10…接続パッド、14…内部空間(収納空間)、41…基部、51…第1支持部、52…第2支持部、61…第1梁、62…第2梁、63…第3梁、64…第4梁、89、89c…凹部、89a…凹部の内壁面、89b…凹部の底面、91…ベース、92…蓋体としてのリッド、92a…表面、92b…裏面、92c…外周面、92d…溝上部、93…シームリング、94、94c、94e、94g…溝、94a…溝の一方端、94b…溝の他方端、95…溶融部としての封止部、97…シーム溶接機のローラー電極、98…エネルギー線としてのレーザー光、106…移動体としての自動車、110…接続パッド、111…パッケージ(ベース)、112…IC、114…内部空間、115、120…側壁、117…シームリング、118…接続電極、122…外部端子、124…金バンプ、125a…第1基板、125b…第2基板、125c…第3基板、127…導電性固定部材、131…アンダーフィル、200…電子デバイスとしてのジャイロセンサー、421…第1検出振動腕、422…第2検出振動腕、425、426、445、446、447,448…重量部(ハンマーヘッド)、431…第1連結腕、432…第2連結腕、441…第1駆動振動腕、442…第2駆動振動腕、443…第3駆動振動腕、444…第4駆動振動腕、714…検出信号端子、724…検出接地端子、734…駆動信号端子、744…駆動接地端子、911…底板、911a…底板のベース面、912…側壁、912a…側壁の上面、1100…電子機器としてのモバイル型のパーソナルコンピューター、1200…電子機器としての携帯電話機、1300…電子機器としてのデジタルスチールカメラ。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記蓋体には、前記ベースと接合される側の面に溝が設けられており、前記蓋体と前記ベースとを接合する接合工程と、
エネルギー線の照射を複数回に分けて行うエネルギー線溶接により、前記溝を塞ぐ封止工程と、
を有していることを特徴とする電子デバイスの製造方法。 An electronic device manufacturing method for joining the base and the lid while forming an internal space in which an electronic component is stored between the base and the lid,
The lid is provided with a groove on a surface to be joined to the base, and a joining step for joining the lid and the base;
A sealing step of closing the groove by energy beam welding in which energy beam irradiation is performed in a plurality of times;
The manufacturing method of the electronic device characterized by having.
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