JP2015002313A - 電子部品の製造方法、電子部品、および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】ベース基板に配列された複数のパッケージ基板領域(収納空間)の真空度を、安定させることが可能な電子部品の製造方法、この製造方法により製造された電子部品、この電子部品を備えた電子機器を提供する。【解決手段】機能素子が収容されている複数の収納空間3と、収納空間3と収納空間3との間に設けられている溝部100とを備えているベース基板620、および蓋体用基板630を準備する工程と、複数の収容空間3を覆うように、蓋体用基板630をベース基板620に低融点ガラス570を介して配置する工程と、ベース基板620と、蓋体用基板640とを減圧下で加熱圧着して封止する工程と、を含むことを特徴とする電子部品の製造方法。【選択図】図5
Description
本発明は、電子部品の製造方法、電子部品、および電子機器に関する。
従来、例えば、パッケージ内に形成された収納空間に振動素子等の機能素子を収納した電子部品が知られている。また、このような電子部品の製造方法として、特許文献1に記載の製造方法が知られている。
特許文献1に記載の電子部品の製造方法は、シート基板にマトリックス状に配列された複数個の基板領域を有する母基板を用意し、該母基板の各基板領域に電子部品素子を搭載する工程と、電子部品素子が封止されるように、複数個のカバー領域を有する金属製の母カバーを載置・接合する工程を有し、母カバーには、複数個のカバー領域の間に溝部を有し、一括で分割を可能にしている。
特許文献1に記載の電子部品の製造方法は、シート基板にマトリックス状に配列された複数個の基板領域を有する母基板を用意し、該母基板の各基板領域に電子部品素子を搭載する工程と、電子部品素子が封止されるように、複数個のカバー領域を有する金属製の母カバーを載置・接合する工程を有し、母カバーには、複数個のカバー領域の間に溝部を有し、一括で分割を可能にしている。
しかしながら、特許文献1に記載の電子部品の製造方法では、真空パッケージにおける封止工程にて低融点ガラス・基材・Agペーストなどから発生するアウトガスを基板外に排出する排出空間が狭く、また、基板外へ通じていない。したがって、基板内部にアウトガスが封じ込められ、真空度のバラツキが顕著に発生し、凹部(収納空間)の真空度が上がらず、機能素子特性を満足に満たすことが出来ないという課題がある。
また、複数の基板領域を一括で封止する場合、母基板と、母カバーとを一括で加熱圧着するため、構成部材からのアウトガスの発生量が著しく多い。
また、複数の基板領域を一括で封止する場合、母基板と、母カバーとを一括で加熱圧着するため、構成部材からのアウトガスの発生量が著しく多い。
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応例として実現することが可能である。
本発明の目的は、収納空間において、より高い真空度を確保することのできる電子部品の製造方法、この電子部品の製造方法により製造された高い性能を有する電子部品、および、この電子部品を備えた高性能な電子機器を提供することにある。
本発明の目的は、収納空間において、より高い真空度を確保することのできる電子部品の製造方法、この電子部品の製造方法により製造された高い性能を有する電子部品、および、この電子部品を備えた高性能な電子機器を提供することにある。
[適用例1]本適用例に係る電子部品の製造方法は、機能素子が収容されている複数の収納空間と、隣り合う前記収納空間の間に設けられている溝部とを備えているベース基板、および蓋体用基板を準備する工程と、前記複数の収容空間を塞ぐように、前記蓋体用基板を前記ベース基板に接合材を介して配置する工程と、前記ベース基板と、前記蓋体用基板とを減圧下で加熱圧着して封止する工程と、を含むことを特徴とする。
本適用例によれば、ベース基板と、蓋体用基板とを減圧下において一括で加熱圧着して封止する際に、低融点ガラス・基材・Agペーストなどから発生するアウトガスを、溝部から確実に排出することができる。従って、複数の収納空間の圧力を、所定の真空度に保つことが可能になり、高性能な電子部品の製造方法を提供することができる。
[適用例2]上記適用例に記載の電子部品の製造方法において、前記溝部は前記基板の端部で開放していることを特徴とする。
本適用例によれば、複数の収納空間の互いの間に備えられた溝部がベース基板の端部とつながっていることで、封止する際に、複数の溝部の内部と減圧下の真空チャンバー内とが同等の圧力になるため、ベース基板の全面より発生するアウトガスは、基板外(減圧加熱圧着封止チャンバー)へ排出することが可能となる。従って、シート基板全体を高い真空度に抑制するという効果を得ることができる。
[適用例3]上記適用例に記載の電子部品の製造方法では、前記溝部の深さは、前記接合材の厚さよりも大きいことが好ましい。
本適用例によれば、溝部の深さを接合材の厚さよりも大きくすることで、例えば、封止時に溶融して潰れた低融点ガラスが溝部に流れ出し、溝部の空間を埋めて消滅させ、アウトガスの排出を妨げてしまうことがない。これによって、溝部を確保することが可能になり、外部への貫通口を確保することができる。従って、シート基板全体を高い真空度に抑制するという効果を得ることができる。
[適用例4]上記適用例に記載の電子部品の製造方法では、前記溝部の深さは、前記収納空間の深さよりも大きいことが好ましい。
本適用例によれば、溝部の深さを収納空間の深さよりも大きくすることで、封止時に溝部を真空チャンバーと同等の真空度に制御することが可能となり、これによって、封止時に発生するアウトガスを素早く排出することができる。従って、シート基板全体を高い真空度に抑制するという効果を得ることができる。
[適用例5]上記適用例に記載の電子部品の製造方法では、前記接合材はガラス材料と、ギャップ材が含まれていることが好ましい。
本適用例によれば、ガラス材料にギャップ材が含まれているため、ガラス材料の板厚制御が可能となり、これにより、接合材のはみ出し量の抑制ができ、溝部を保つことができる。従って、シート基板全体を高い真空度に抑制するという効果を得ることができる。
[適用例6]上記適用例に記載の電子部品の製造方法では、前記溝部はベース基板を貫通する孔を有することが好ましい。
本適用例によれば、ベース基板内のアウトガスは、ベース基板を貫通する孔から排出される。これにより、アウトガスを発生場所毎に素早く抜くことが出来るため、基板の大きさに捉われることなく、効率良く確実に排出することが可能になる。
[適用例7]本適用例に記載の電子部品は、上記適用例に記載の電子部品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、高い性能を有する電子部品が得られる。
これにより、高い性能を有する電子部品が得られる。
[適用例8]本適用例に記載の電子機器は、上記適用例に記載の電子部品を備えることを特徴とする。
これにより、高性能な電子機器が得られる。
これにより、高性能な電子機器が得られる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。
〈第1実施形態〉
まず、本発明の第1実施形態にかかる電子部品、および電子部品の製造方法について説明する。
まず、本発明の第1実施形態にかかる電子部品、および電子部品の製造方法について説明する。
図1は、第1実施形態にかかる電子部品の製造方法によって製造される電子部品を示す平面図、図2は、図1に示す電子部品の断面図、図3は、図1に示す電子部品が有する振動素子の平面図である。また、図4〜図8は、第1実施形態にかかる電子部品の製造方法を説明するための図であり、図4はベース基板の平面図、図5はベース基板上の電子部品の断面図、図6はベース基板の平面図、図7(a)と(b)、および図8(a)、(b)は振動素子が配置されたベース基板と蓋体用基板とを正面から見た正断面図である。
1.電子部品
図1および図2に示すように、電子部品500は、ベース520と、蓋体530内に収容された、機能素子としての振動素子590とを有している。なお、電子部品500は、後述する電子部品の製造方法によって製造される。
図1および図2に示すように、電子部品500は、ベース520と、蓋体530内に収容された、機能素子としての振動素子590とを有している。なお、電子部品500は、後述する電子部品の製造方法によって製造される。
(振動素子)
図3(a)は、振動素子590を上方から見た上面の平面図であり、同図(b)は、振動素子590を上方から透過して見た下面の平面図である。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の一対の表面(上面、および下面)にそれぞれ形成された、励振電極593、595とを有している。なお、本説明では、説明の便宜上、下記主面と垂直方向の内、蓋体の配置される位置から主面を見る場合を「上方から見た」として説明する。
図3(a)は、振動素子590を上方から見た上面の平面図であり、同図(b)は、振動素子590を上方から透過して見た下面の平面図である。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の一対の表面(上面、および下面)にそれぞれ形成された、励振電極593、595とを有している。なお、本説明では、説明の便宜上、下記主面と垂直方向の内、蓋体の配置される位置から主面を見る場合を「上方から見た」として説明する。
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軸と一致し、表面が主面となる。
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軸と一致し、表面が主面となる。
励振電極593は、圧電基板591の一方の表面である上面に形成された電極部593aと、圧電基板591の上面と表裏の関係となる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。
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の上面側から見た平面視にて、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、図1(b)に示す圧電基板591の下面の一端側において、離間した角部にそれぞれ形成されている。
また、ボンディングパッド593b、595bは、図1(b)に示す圧電基板591の下面の一端側において、離間した角部にそれぞれ形成されている。
このような励振電極593、595は、例えば、圧電基板591の表面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。
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。
(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520と、凹部521の開口を塞ぐ蓋体530とを有している。このようなパッケージ510では、蓋体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。
収納された振動素子590は、一対の導電接着剤561,562を介してパッケージ510に固定され、電気的な接続がなされている。
ベース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520の上面の中央部に開放する凹部521が形成されている。
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520と、凹部521の開口を塞ぐ蓋体530とを有している。このようなパッケージ510では、蓋体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。
収納された振動素子590は、一対の導電接着剤561,562を介してパッケージ510に固定され、電気的な接続がなされている。
ベース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520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523の収納空間3側の面には、一対の接続電極541、551が形成されている。また、基部523の収納空間3側と反対側の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(不図示)が形成されており、貫通電極を介して接続電極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。
基部523の収納空間3側の面には、一対の接続電極541、551が形成されている。また、基部523の収納空間3側と反対側の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(不図示)が形成されており、貫通電極を介して接続電極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および貫通電極の構成材料としては、特に限定されず、例えば、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、チタン(Ti)、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)、ニオブ(Nb)、鉄(Fe)、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。
(蓋体)
図1、図2に示すように、蓋体530は、ベース520の凹部521の開口部を塞ぐようにして、低融点ガラス(ガラス材料)570を介して気密的にベース520に接合されている。これにより、蓋体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。
蓋体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、蓋体530の構成材料としては、ベース520と同じ材料で構成されているのが好ましい。
図1、図2に示すように、蓋体530は、ベース520の凹部521の開口部を塞ぐようにして、低融点ガラス(ガラス材料)570を介して気密的にベース520に接合されている。これにより、蓋体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。
蓋体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、蓋体530の構成材料としては、ベース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、蓋体530とベース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、精度のよい電子部品500となる。また、比較的安価に電子部品500を製造することができる。
(導電性接着剤)
図1、図2に示すように、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(図3(b)参照)とを接続している。このように、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(図3(b)参照)とを接続している。このように、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。
図1、図2に示すように、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(図3(b)参照)とを接続している。このように、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(図3(b)参照)とを接続している。このように、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。
(接合材としての低融点ガラス)
図1に示すように、ベース520(側壁524)の上面で、かつ、凹部521の開口の周囲を全周にわたって囲むように、液状態(溶融状態)の低融点ガラス(ガラス材料)570を塗布する。低融点ガラス570の塗布方法は、特に限定されず、例えば、スクリーン印刷、ディスペンサー等を用いることができる。
図1に示すように、ベース520(側壁524)の上面で、かつ、凹部521の開口の周囲を全周にわたって囲むように、液状態(溶融状態)の低融点ガラス(ガラス材料)570を塗布する。低融点ガラス570の塗布方法は、特に限定されず、例えば、スクリーン印刷、ディスペンサー等を用いることができる。
低融点ガラス570としては、特に限定はされない。例えはPd系(鉛)、V系(バナジウム)、Sn系(錫)、Bi系(ビスマス)等を用いることができる。
また、低融点ガラス570は、ベース基板520と蓋体530との接合材であるため、両者に近い線膨張係数を有する材料を選定することが好ましい。
また、低融点ガラス570には、複数のギャップ材580が含まれている。
また、低融点ガラス570は、ベース基板520と蓋体530との接合材であるため、両者に近い線膨張係数を有する材料を選定することが好ましい。
また、低融点ガラス570には、複数のギャップ材580が含まれている。
(ギャップ材)
ギャップ材580は、球状であり、ギャップ材580の粒径は、10〜50μm程度が好ましく、5〜20μm程度がより好ましい。粒径のバラツキは、できるだけ少ない方が好ましいが、具体的には、1μm以下が好ましく、0.5μm以下がより好ましい。なお、ギャップ材580の形状は、球状に限定されず、高さのバラツキを少なくして配設可能な形状であればよい。
これにより、低融点ガラス570のパッケージ510外へのはみ出し量が抑制されることで、後述するガス排出領域100の体積をより確実に確保することができるようになるため、ガス排出効果に寄与している。
また、低融点ガラス570への局所的な過剰なストレスを抑えることができるため、マイクロクラック等による、信頼性の低下を抑制する効果も含まれる。
ギャップ材580は、球状であり、ギャップ材580の粒径は、10〜50μm程度が好ましく、5〜20μm程度がより好ましい。粒径のバラツキは、できるだけ少ない方が好ましいが、具体的には、1μm以下が好ましく、0.5μm以下がより好ましい。なお、ギャップ材580の形状は、球状に限定されず、高さのバラツキを少なくして配設可能な形状であればよい。
これにより、低融点ガラス570のパッケージ510外へのはみ出し量が抑制されることで、後述するガス排出領域100の体積をより確実に確保することができるようになるため、ガス排出効果に寄与している。
また、低融点ガラス570への局所的な過剰なストレスを抑えることができるため、マイクロクラック等による、信頼性の低下を抑制する効果も含まれる。
ギャップ材580は、封止温度よりも高い融点を有するものであれば、例えば、ガラス材料(石英、ホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラス)、金属材料(Ta、Al、Ag、Ti、Nd)、樹脂材料(PTFE、PBI)などでよい。
特に、ギャップ材580としては、低融点ガラス570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570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。
以上、電子部品500について説明したが、電子部品500が有する機能素子としては前述した振動素子590に限定されない。機能素子としては、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、複数の機能素子が収納されていてもよい。この場合、異なる機能素子が収納されていてもよいし、同じ機能素子が収納されていてもよい。
また、機能素子の駆動を制御したり、機能素子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チップを機能素子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機能素子と重なるように配置してもよい。
また、機能素子の駆動を制御したり、機能素子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チップを機能素子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機能素子と重なるように配置してもよい。
2.電子部品の製造方法
電子部品の製造工程について、図4から図8を参照しながら説明する。
(準備工程)
図4、図5に示すように、複数のベース520の母基板(シート基板とも言う)であるベース基板620と、複数の蓋体530の母基板(シート基板とも言う)である蓋体用基板630とを準備する。なお、図4では、ベース520が縦に11個、横に8個のマトリックス状に配列されたベース基板620を一として用いているが、ベース520の取り個数(配置数)を限定するものではない。
図4に示すベース基板620は、複数のベース520、複数設けられている収納空間3、および隣り合う収納空間3と収納空間3との間にガス排出領域100を備えている。また、ベース520と蓋体530とを含んだパッケージ510となる領域が、パッケージ基板領域550として複数配置されている。
電子部品の製造工程について、図4から図8を参照しながら説明する。
(準備工程)
図4、図5に示すように、複数のベース520の母基板(シート基板とも言う)であるベース基板620と、複数の蓋体530の母基板(シート基板とも言う)である蓋体用基板630とを準備する。なお、図4では、ベース520が縦に11個、横に8個のマトリックス状に配列されたベース基板620を一として用いているが、ベース520の取り個数(配置数)を限定するものではない。
図4に示すベース基板620は、複数のベース520、複数設けられている収納空間3、および隣り合う収納空間3と収納空間3との間にガス排出領域100を備えている。また、ベース520と蓋体530とを含んだパッケージ510となる領域が、パッケージ基板領域550として複数配置されている。
ガス排出領域100は、ベース基板620の交差する二つの端部(外周辺)に沿って配設されている溝部を備えており、マトリックス状にベース基板620に配置され、パッケージ基板領域550周辺からベース基板620の端部へと連通する構造である。
すなわち、溝部の一端がベース基板620の端部で開放されている。ガス排出領域100の形成方法は、ダイシングによる加工方法やグリーンシートから形成し、貼り合わせたのち焼結させる等、特に限定はされない。
すなわち、溝部の一端がベース基板620の端部で開放されている。ガス排出領域100の形成方法は、ダイシングによる加工方法やグリーンシートから形成し、貼り合わせたのち焼結させる等、特に限定はされない。
図5に示すように、収納空間3と収納空間3との間に溝部を備えたガス排出領域100が形成されていれば、溝部の幅は限定されない。
図6に示すように、外部へ連通する溝部の端部の数は、内部で発生するアウトガスが排出可能であれば、限定はされないが、ベース基板620全面から集約して排出される構造の場合は、好ましくは1箇所以上であり、より好ましくはベース基板四隅に各1箇所の4箇所以上あればよい。
図7(a)(b)に示すように、ガスが排出可能であれば、溝部を備えたガス排出領域100の大きさは、限定されない。好ましくは、低融点ガラス570の厚さ以上の深さを有し、収納空間3の深さ(すなわち隔壁の高さ)と同等の深さ以上を有していることがより好ましい。
図7(a)に示すように、ガス排出領域100の溝部幅は、特に限定されない。好ましくは、低融点ガラスのはみ出し量よりも広く、分割時に割れやすい間隔であればよい。
図7(b)に示すように、溝部の断面形状113、115は、四角形、逆三角形、台形などでもよく、形状は限定されない。四角形が好ましく、蓋体側に大きな開口となる形状がより好ましい。これにより、後述する減圧封止工程で発生するベース基板620内のアウトガスは、効率良く排出することが可能となる。
図6に示すように、外部へ連通する溝部の端部の数は、内部で発生するアウトガスが排出可能であれば、限定はされないが、ベース基板620全面から集約して排出される構造の場合は、好ましくは1箇所以上であり、より好ましくはベース基板四隅に各1箇所の4箇所以上あればよい。
図7(a)(b)に示すように、ガスが排出可能であれば、溝部を備えたガス排出領域100の大きさは、限定されない。好ましくは、低融点ガラス570の厚さ以上の深さを有し、収納空間3の深さ(すなわち隔壁の高さ)と同等の深さ以上を有していることがより好ましい。
図7(a)に示すように、ガス排出領域100の溝部幅は、特に限定されない。好ましくは、低融点ガラスのはみ出し量よりも広く、分割時に割れやすい間隔であればよい。
図7(b)に示すように、溝部の断面形状113、115は、四角形、逆三角形、台形などでもよく、形状は限定されない。四角形が好ましく、蓋体側に大きな開口となる形状がより好ましい。これにより、後述する減圧封止工程で発生するベース基板620内のアウトガスは、効率良く排出することが可能となる。
(配置工程)
図8(a)に示すように、複数の収容空間3を覆うように、蓋体用基板630をベース基板620に載置する。その際、ベース基板620の上面に接合材としての低融点ガラス(ガラス材料)570を塗布し、接合材を介して蓋体用基板630をベース基板620に配置する。
図8(a)に示すように、複数の収容空間3を覆うように、蓋体用基板630をベース基板620に載置する。その際、ベース基板620の上面に接合材としての低融点ガラス(ガラス材料)570を塗布し、接合材を介して蓋体用基板630をベース基板620に配置する。
次に、低融点ガラス570を例えば、200℃〜400℃程度の温度に加熱し仮焼成することにより、ガラス粒子同士を融着させる。その際に、バインダーの除去を行い、アウトガスの発生原因を除去する。このような仮焼成によって、低融点ガラス570中のガス(CO2、02、H20等)をある程度除去し、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。そのため、電子部品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。
(封止工程)
図8(b)に示すように、例えば、ベース基板620および蓋体用基板630を図示しない装置で挟持した状態で、図示しないチャンバー内に配置し、チャンバー内を減圧する(好ましくは真空下であり、機能素子の性能を維持できる真空下が好ましい)。チャンバー内の圧力は、好ましくは、10Pa以下であり、より好ましくは、0.01Pa以下である。これにより、ベース基板620内の各収納空間3内を減圧下に保つことができ、発生するガス(アウトガス)を排出可能になる。なお、低融点ガラス570は、仮焼成あがりの自由形状であるため、低融点ガラス570を介して容易にチャンバー内に移動できる。
図8(b)に示すように、例えば、ベース基板620および蓋体用基板630を図示しない装置で挟持した状態で、図示しないチャンバー内に配置し、チャンバー内を減圧する(好ましくは真空下であり、機能素子の性能を維持できる真空下が好ましい)。チャンバー内の圧力は、好ましくは、10Pa以下であり、より好ましくは、0.01Pa以下である。これにより、ベース基板620内の各収納空間3内を減圧下に保つことができ、発生するガス(アウトガス)を排出可能になる。なお、低融点ガラス570は、仮焼成あがりの自由形状であるため、低融点ガラス570を介して容易にチャンバー内に移動できる。
次に、ベース基板620、および蓋体用基板630を加熱し、低融点ガラス570を溶融する。この加熱は、二段階で行うのが好ましい。具体的には、低融点ガラス570の融点よりも低い第1温度で加熱する第1加熱状態と、低融点ガラス570の融点よりも高い第2温度で加熱する第2加熱状態とを有するのが好ましい。
第1加熱状態では、低融点ガラス570、導電性接着剤561、562、ベース基板620、および蓋体用基板630から、表面吸着水分やバインダーの燃え残りなど、さらにはアウトガスの除去を行う。第1加熱状態では、加熱温度が低融点ガラス570の融点よりも低いので、低融点ガラス570が溶融しておらず、収納空間3内に発生したガスや水分は、低融点ガラス570を介してチャンバー内に移動し収納空間3から除去される。このような第1加熱状態を有することにより、収納空間3内に閉じ込められてしまうガスや水分の量をより少なくすることができるため、特性および信頼性に優れる電子部品500を製造することができる。
このような第1加熱状態を維持する時間としては、特に限定されないが、1分以上60分以下程度であるのが好ましい。これにより、低融点ガラス570の脱ガス化や水分除去を十分に行うことができるとともに、ベース基板620や、蓋体用基板630が必要以上に高温下に曝されることを防止することができる。
なお、第1加熱状態における加熱温度としては、低融点ガラス570の軟化点よりも20〜50℃程度は低い温度であるのが好ましい。これにより、低融点ガラス570の軟化を防止しつつ、脱ガス化等をより短時間で効率的に行うことができる。
なお、第1加熱状態における加熱温度としては、低融点ガラス570の軟化点よりも20〜50℃程度は低い温度であるのが好ましい。これにより、低融点ガラス570の軟化を防止しつつ、脱ガス化等をより短時間で効率的に行うことができる。
第2加熱状態は、軟化点より高い加熱温度を有し、低融点ガラス570を溶融させる。この時点で、発生するガスは、ガス排出領域100より、基板外へ放出されるため、収納空間3内への影響を最小限に抑制できる。また、収納空間3内の真空度分布ムラを解消できる。これにより、ベース基板620と、蓋体用基板630とが接合され、収納空間3内が真空気密に封止される。
なお、第2加熱状態を維持する時間は、低融点ガラス570を溶融させることができれば短いほど好ましい。また、低融点ガラス570が溶融した後は、速やかに温度を下げるのが好ましい。これにより、収納空間3内の導電性接着剤561、562が必要以上に高温下に曝されることを防止することができる。
以上によって、複数の電子部品500がマトリックス状に配列された電子部品500の母基板(シート基板)を得ることができる。
以上によって、複数の電子部品500がマトリックス状に配列された電子部品500の母基板(シート基板)を得ることができる。
以上、説明した第1実施形態の電子部品500によれば、ベース基板620と、蓋体用基板630とを減圧下において一括で加熱圧着して封止する際に、低融点ガラス570、ベース基板620の基材、導電性接着剤561、562などから発生するアウトガスを、ガス排出領域100から確実に排出することができる。従って、複数の収納空間3の圧力を、所定の真空度に保つことが可能になり、高性能な電子部品500の製造方法、および電子部品500を提供することができる。
〈第2実施形態〉
次に本発明の第2実施形態にかかる電子部品、および電子部品の製造方法ついて説明する。図9は、第2実施形態にかかる電子部品の製造方法を説明するためのベース基板の平面図である。以下、第2実施形態の電子部品、および電子部品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。
次に本発明の第2実施形態にかかる電子部品、および電子部品の製造方法ついて説明する。図9は、第2実施形態にかかる電子部品の製造方法を説明するためのベース基板の平面図である。以下、第2実施形態の電子部品、および電子部品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。
(ベース基板)
図9に示すように、ベース基板640には、収納空間3が複数配置され、収納空間3と収納空間3との間にガス排出領域100が形成されている。ガス排出領域100は、パッケージ基板領域550とパッケージ基板領域550との間に形成されている。ガス排出領域100には、ベース基板640の収納空間3側からベース基板640の外部接続端子側(裏面)へと貫通する貫通孔110が設けられている。ベース基板640からガスが排出可能であれば、貫通孔110の位置は限定されないが、パッケージ基板領域550の少なくとも一つの隅に配置されることが好ましく、パッケージ基板領域550の四隅に配置されていることがより好ましい。
図9に示すように、ベース基板640には、収納空間3が複数配置され、収納空間3と収納空間3との間にガス排出領域100が形成されている。ガス排出領域100は、パッケージ基板領域550とパッケージ基板領域550との間に形成されている。ガス排出領域100には、ベース基板640の収納空間3側からベース基板640の外部接続端子側(裏面)へと貫通する貫通孔110が設けられている。ベース基板640からガスが排出可能であれば、貫通孔110の位置は限定されないが、パッケージ基板領域550の少なくとも一つの隅に配置されることが好ましく、パッケージ基板領域550の四隅に配置されていることがより好ましい。
また、貫通孔の大きさは、特に限定されないが、収納空間の隔壁に緩衝しなければ、できるだけ大きい方が好ましい。
また、パッケージ基板領域550パッケージ基板領域550に形成されたガス排出領域100の間隔は、特に限定されない。好ましくは、低融点ガラス570のはみ出し量よりも広く、分割時に割れやすい間隔であればよい。これにより、第1実施形態で述べた減圧封止工程で発生するベース基板640内のアウトガスは、効率良く確実に排出可能になる。
また、パッケージ基板領域550パッケージ基板領域550に形成されたガス排出領域100の間隔は、特に限定されない。好ましくは、低融点ガラス570のはみ出し量よりも広く、分割時に割れやすい間隔であればよい。これにより、第1実施形態で述べた減圧封止工程で発生するベース基板640内のアウトガスは、効率良く確実に排出可能になる。
また、前述した第1実施形態と併用してもよい。これにより、後述する減圧封止工程で発生するアウトガスをシート全面でより早く効率良く排出可能になるため、減圧封止工程での熱影響を最小限にすることが可能であり、真空度の制御がより容易にできる。
ベース基板620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。
以上、説明した第2実施形態によれば、ベース基板640を用いることで、減圧封止工程で発生するベース基板640内のアウトガスは、ベース基板640の収納空間3側からベース基板640の外部接続端子側(裏面)へと貫通する貫通孔110から排出される。これにより、アウトガスを発生場所毎に素早く抜くことが出来るため、基板の大きさに捉われることなく、効率良く確実に排出することが可能になる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。
〈電子機器〉
次いで、本発明に係る電子部品500を適用した電子機器(本発明の電子機器)について、図10〜図13に基づき、詳細に説明する。
次いで、本発明に係る電子部品500を適用した電子機器(本発明の電子機器)について、図10〜図13に基づき、詳細に説明する。
図10は、本発明に係る電子部品500を備える電子機器としてのモバイル型(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部品500が内蔵されている。
図11は、本発明に係る電子部品500を備える電子機器としての携帯電話機(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部品500が内蔵されている。
図12は、本発明に係る電子部品500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、従来のフィルムカメラは、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)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−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、フィルター、共振器等として機能する電子部品500が内蔵されている。
図13は、本発明に係る電子部品500備える電子機器を適用した移動体としての自動車の構成を示す斜視図である。自動車506には本発明に係る電子部品500が搭載されている。例えば、同図に示すように、自動車506には、電子部品500を内蔵してタイヤ509などを制御する電子制御ユニット508が車体507に搭載されている。また、電子部品500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。
なお、本発明の電子部品500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のデジタルスチールカメラ、図13の自動車の他にも、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)、フライトシミュレーター、二足歩行ロボット、ラジコンヘリコプター等に適用することができる。
3…収納空間,100…ガス排出領域,110…貫通孔,500…電子部品,506…自動車,507…車体,508…電子制御ユニット,509…タイヤ,510…パッケージ,520…ベース,530…蓋体,541、551…接続電極,550…パッケージ基板領域,561、562…導電性接着剤,570…低融点ガラス,580…ギャップ材,590…振動素子,591…圧電基板,593、595…励振電極,593a、595a…電極部,593b、595b…ボンディングパッド,593c、595c…配線,620…ベース基板,630…蓋体用基板,1100…パーソナルコンピューター,1101…表示部,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…デジタルスチールカメラ,1302…ケース,1304…受光ユニット,1306…シャッターボタン,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)
- 機能素子が収容されている複数の収納空間と、隣り合う前記収納空間の間に設けられている溝部とを備えているベース基板、および蓋体用基板を準備する工程と、
前記複数の収容空間を塞ぐように、前記蓋体用基板を前記ベース基板に接合材を介して配置する工程と、
前記ベース基板と、前記蓋体用基板とを減圧下で加熱圧着して封止する工程と、
を含むことを特徴とする電子部品の製造方法。 - 前記溝部は前記ベース基板の端部で開放していることを特徴する、請求項1に記載の電子部品の製造方法。
- 前記溝部の深さは、前記接合材の厚さよりも大きいことを特徴する、請求項1または2に記載の電子部品の製造方法。
- 前記溝部の深さは、前記収納空間の深さよりも大きいことを特徴とする、請求項1ないし3のいずれか一項に記載の電子部品の製造方法。
- 前記接合材はガラス材料と、ギャップ材が含まれていることを特徴とする、請求項1ないし4のいずれか一項に記載の電子部品の製造方法。
- 前記溝部はベース基板を貫通する孔を有することを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載の電子部品の製造方法。
- 請求項1ないし6いずれか一項に記載の電子部品の製造方法により製造されたことを特徴とする電子部品。
- 請求項7に記載の電子部品を備えることを特徴とする電子機器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2013127274A JP2015002313A (ja) | 2013-06-18 | 2013-06-18 | 電子部品の製造方法、電子部品、および電子機器 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2015002313A true JP2015002313A (ja) | 2015-01-05 |
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JP2013127274A Pending JP2015002313A (ja) | 2013-06-18 | 2013-06-18 | 電子部品の製造方法、電子部品、および電子機器 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2015002313A (ja) |
-
2013
- 2013-06-18 JP JP2013127274A patent/JP2015002313A/ja active Pending
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