JP2015149533A

JP2015149533A - パッケージの製造方法、電子デバイスの製造方法および電子デバイス

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Publication number: JP2015149533A
Application number: JP2014020069A
Authority: JP
Inventors: 知之鎌倉; Tomoyuki Kamakura
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2014-02-05
Filing date: 2014-02-05
Publication date: 2015-08-20

Abstract

【課題】優れた接合強度と高い気密性を有するパッケージの製造方法、電子デバイスの製造方法および電子デバイスを提供する。【解決手段】本発明のパッケージの製造方法は、低融点ガラス２７０が設けられているベース基板２１０とリッド２５９とを用意する工程と、低融点ガラス２７０を減圧雰囲気下で流動点以上に加熱して、低融点ガラス２７０を脱泡する工程と、低融点ガラス２７０を介してベース基板２１０およびリッド２５０を重ね合わせた後、低融点ガラス２７０を脱泡する工程よりも大気圧に近い圧力雰囲気下で流動点以上に加熱して、ベース基板２１０およびリッド２５０を接合する工程と、を有している。【選択図】図６

Description

本発明は、パッケージの製造方法、電子デバイスの製造方法および電子デバイスに関するものである。

従来から、振動素子等の電子部品をパッケージに収納して構成される電子デバイスが知られている。また、このような電子デバイスは、一般的に、ベース基板を用意し、ベース基板に振動素子を実装し、リッドをベース基板に接合して振動素子を気密封止することにより製造される（例えば特許文献１）。

特許文献１では、まず、ベース基板にペースト状の低融点ガラスを塗布し、この低融点ガラスを真空炉で脱泡した後に焼成する。次に、ベース基板に振動素子を実装し、最後に、低融点ガラスを介してリッドをベース基板に接合し振動素子を気密封止する。このような方法では、低融点ガラスの脱泡を予め行っているため、リッドをベース基板に接合する際の加熱温度を比較的低くすることができ、当該工程中でのガスの発生を抑制することができる。

しかしながら、特許文献１では脱泡の条件が不明であるため、低融点ガラスの脱泡を効率的に行うことができず、残った気泡がリークパスとなって気密性が低下する。そのため、パッケージの真空度が低下してしまうと言った問題がある。

特開２００４−１７２７５２号公報

本発明の目的は、高い気密性を有するパッケージの製造方法、電子デバイスの製造方法および電子デバイス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、以下の適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本適用例のパッケージの製造方法は、少なくとも一方に低融点ガラスが設けられているベース基板および蓋体を用意する工程と、
前記低融点ガラスを減圧雰囲気下で流動点以上に加熱して、前記低融点ガラスを脱泡する工程と、
前記低融点ガラスを介して前記ベース基板および前記蓋体を重ね合わせた後、前記脱泡する工程よりも大気圧に近い圧力雰囲気下で前記低融点ガラスを流動点以上に加熱して、前記ベース基板および前記蓋体を接合する工程と、を含むことを特徴とする。

これにより、脱泡を効果的に行うことができ、高い気密性を有するパッケージを製造することができる。

［適用例２］
本適用例の電子デバイスの製造方法は、少なくとも一方に低融点ガラスが設けられているベース基板および蓋体を用意する工程と、
前記低融点ガラスを減圧雰囲気下で流動点以上に加熱して、前記低融点ガラスを脱泡する工程と、
前記低融点ガラスを介して前記ベース基板および前記蓋体を重ね合わせた後、前記脱泡する工程よりも大気圧に近い圧力雰囲気下で前記低融点ガラスを流動点以上に加熱して、前記ベース基板および前記蓋体を接合する工程と、
前記接合する工程より前に行われ、前記ベース基板に接着剤を介して機能素子を実装する工程と、
を含むことを特徴とする。

これにより、脱泡を効果的に行うことができ、高い気密性を有する電子デバイスを製造することができる。

［適用例３］
本適用例の電子デバイスの製造方法では、前記脱泡する工程では、前記低融点ガラスを作業点以上に加熱することが好ましい。
これにより、低融点ガラスの脱泡をより効果的に行うことができる。

［適用例４］
本適用例の電子デバイスの製造方法では、前記接合する工程では、前記低融点ガラスを流動点以上かつ作業点以下に加熱することが好ましい。

これにより、接合時の温度を最小限に抑えることができるため、パッケージ内でのガスの発生を効果的に抑制することができる。また、パッケージ内の真空度を高めることができる。

［適用例５］
本適用例の電子デバイスの製造方法では、前記脱泡する工程より前に、前記低融点ガラスを酸素含有雰囲気中で転移点未満に加熱する工程を含むことが好ましい。

これにより、低融点ガラスに含まれるバインダーを除去（焼却）することができるため、後の工程中にバインダーが気化してガスとなるのを防止することができる。

［適用例６］
本適用例の電子デバイスの製造方法では、前記低融点ガラスは、少なくとも前記ベース基板に設けられており、
前記機能素子を実装する工程は、前記脱泡する工程より前に行われることが好ましい。

これにより、脱泡する工程にて、低融点ガラスの脱泡とともに、接着剤の焼成を行うことができる。そのため、製造工程の削減を行うことができ、また、低融点ガラスが受ける熱ダメージを低減することができる。

［適用例７］
本適用例の電子デバイスの製造方法では、前記脱泡する工程にて、前記低融点ガラスの脱泡とともに、前記接着剤の焼成が行われることが好ましい。

これにより、製造工程の削減を行うことができる。また、低融点ガラスが受ける熱ダメージを低減することができる。

［適用例８］
本適用例の電子デバイスは、ベース基板と蓋体とが低融点ガラスにより接合して構成されている内部空間に機能素子が配置されている電子デバイスであって、前記低融点ガラスの断面が緻密状態であることを特徴とする。
これにより、優れた接合強度と高い気密性を有する電子デバイスが得られる。

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の平面図である。図１に示す電子デバイスの断面図（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示す断面図である。仮焼成後の低融点ガラスの断面写真である。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示す断面図である。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を示す断面図である。本発明の電子デバイスを備える電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。本発明の電子デバイスを備える電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。本発明の電子デバイスを備える電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。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、本発明のパッケージの製造方法、電子デバイスの製造方法および電子デバイス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の平面図、図２は、図１に示す電子デバイスの断面図（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振動素子の平面図、図４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示す断面図、図５は、仮焼成後の低融点ガラスの断面写真、図６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示す断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図２中の上側を「上」と言い、下側を「下」と言う。

１．電子デバイス
まず、本発明の電子デバイス（本発明の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）について説明する。

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２００と、パッケージ２００内に収容された振動素子（機能素子）３００とを有している。

−振動素子−
図３（ａ）は、振動素子３００を上方から見た平面図であり、同図（ｂ）は、振動素子３００を上方から見た透過図（平面図）である。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、振動素子３００は、平面視形状が長方形の板状をなす圧電基板３１０と、圧電基板３１０の表面に形成された一対の励振電極３２０、３３０とを有している。

圧電基板３１０は、主として厚み滑り振動をする水晶素板である。本実施形態では、圧電基板３１０としてＡＴカットと呼ばれるカット角で切り出された水晶素板を用いている。なお、ＡＴカットとは、水晶の結晶軸であるＸ軸とＺ軸とを含む平面（Ｙ面）をＸ軸回りにＺ軸から反時計方向に約３５度１５分程度回転させて得られる主面（Ｘ軸とＺ’軸とを含む主面）を有するように切り出すことを言う。このような圧電基板３１０は、その長手方向が水晶の結晶軸であるＸ軸と一致する。

励振電極３２０は、圧電基板３１０の上面に形成された電極部３２１と、圧電基板３１０の下面に形成されたボンディングパッド３２２と、電極部３２１およびボンディングパッド３２２を電気的に接続する配線３２３とを有している。一方、励振電極３３０は、圧電基板３１０の下面に形成された電極部３３１と、圧電基板３１０の下面に形成されたボンディングパッド３３２と、電極部３３１およびボンディングパッド３３２を電気的に接続する配線３３３とを有している。そして、電極部３２１、３３１は、圧電基板３１０を介して対向して設けられており、ボンディングパッド３２２、３３２は、圧電基板３１０の下面の図３中右側の端部に離間して設けられている。

このような励振電極３２０、３３０は、例えば、圧電基板３１０上に蒸着、スパッタリングによってＮｉまたはＣｒの下地層を成膜した後、下地層の上に蒸着、スパッタリングによってＡｕの電極層を成膜し、その後フォトリソグラフィーおよび各種エッチング技術を用いて、所望の形状にパターニングすることにより形成することができる。下地層を形成することにより、圧電基板３１０と前記電極層との接着性が向上し、信頼性の高い振動素子３００が得られる。

このような振動素子３００は、一対の銀ペースト（導電性接着剤）２９１、２９２を介してパッケージ２００に固定されている。

−パッケージ−
図１および図２に示すように、パッケージ２００は、上側に開放する凹部を有するキャビティ状のベース基板２１０と、板状のリッド（蓋体）２５０と、ベース基板２１０とリッド２５０の間に介在し、これらを接合する低融点ガラス２７０とを有している。このようなパッケージ２００は、低融点ガラス２７０によって、その内部空間（収納空間Ｓ）が気密的に封止されている。なお、収納空間Ｓ内は、減圧状態（例えば、１０Ｐａ以下）とされることが好ましい。これにより、振動素子３００の振動特性が向上かつ安定し、信頼性の高い電子デバイス１００となる。

ベース基板２１０およびリッド２５０の構成材料は、それぞれ、特に限定されないが、例えば、酸化物系セラミックス、窒化物系セラミックス、炭化物系セラミックス等の各種セラミックスなどを用いることができる。

また、ベース基板２１０には一対の電極配線２３０、２４０が設けられている。電極配線２３０は、ベース基板２１０の上面に設けられた接続電極２３１と、ベース基板２１０の下面に設けられた外部実装電極２３２と、ベース基板２１０を貫通して設けられ、接続電極２３１と外部実装電極２３２とを接続する貫通電極２３３と、を有している。同様に、電極配線２４０は、ベース基板２１０の上面に設けられた接続電極２４１と、ベース基板２１０の下面に設けられた外部実装電極２４２と、ベース基板２１０を貫通して設けられ、接続電極２４１と外部実装電極２４２とを接続する貫通電極２４３と、を有している。

このような電極配線２３０、２４０は、例えば、ベース基板２１０上に蒸着やスパッタリングによってＮｉまたは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術を用いて、所望の形状にパターニングすることにより形成することができる。また、マスクを用いたスクリーン印刷法によって金属ペーストを塗布し、塗布した金属ペーストを焼成することによっても形成することができる。

収納空間Ｓに収納された振動素子３００は、一対の銀ペースト２９１、２９２を介してベース基板２１０に片持ち支持されている。銀ペースト２９１は、接続電極２３１とボンディングパッド３２２とに接触して設けられており、これにより、銀ペースト２９１を介して接続電極２３１とボンディングパッド３２２とが電気的に接続されている。一方の銀ペースト２９２は、接続電極２４１とボンディングパッド３３２とに接触して設けられており、これにより、銀ペースト２９２を介して接続電極２４１とボンディングパッド３３２とが電気的に接続されている。

低融点ガラス２７０は、その断面が緻密状態となっている。言い換えると、低融点ガラス２７０中からほとんど気泡が除去されている。これにより、前記気泡によるリークパスの形成が低減（防止）され、収納空間Ｓの気密性が増す。すなわち、例えば、経時的な収納空間Ｓ内の真空度の低下を防止することができ、信頼性の高い電子デバイス１００となる。ここで、前記「緻密状態」は、例えば、空孔率（空隙率）で言い換えることができる。低融点ガラス２７０の空孔率（空隙率）としては、特に限定されないが、例えば、１μｍ以下の空孔率（空隙率）が５％以下であることが好ましく、１％以下であることがより好ましい。これにより、十分に緻密な低融点ガラス２７０となり、上記効果を効果的に発揮することができる。

このような低融点ガラス２７０としては、特に限定されず、例えば、バナジウム系（Ｖ−Ｐ−Ｏ）の低融点ガラス、ビスマス系（Ｂｉ−Ｂ−Ｏ）の低融点ガラス、鉛系（Ｐｂ−Ｂ−Ｏ）系の低融点ガラスなどを用いることができる。これらの中でも、低融点ガラス２７０としては、ベース基板２１０およびリッド２５０の線膨張係数により近い線膨張係数を有するものが好ましく、この観点から、バナジウム系の低融点ガラスを好適に用いることができる。

２．電子デバイスの製造方法
次に、図４〜図６に基づいて、電子デバイス１００の製造方法（本発明の電子デバイスの製造方法および本発明のパッケージの製造方法）を説明する。

なお、以下では、ガラスの粘度（η）が４．０×１０^１４Ｐ（ｌｏｇη＝１４．６）となる点（温度）を「ひずみ点Ｔｓ」と言い、ガラスの粘度が２．０×１０^１３Ｐ（ｌｏｇη＝１３．３）となる点（温度）を「転移点Ｔｇ」と言い、ガラスの粘度が１．０×１０^１３Ｐ（ｌｏｇη＝１３．０）となる点（温度）を「徐冷点Ｔａ」と言い、ガラスの粘度が４．５×１０^７Ｐ（ｌｏｇη＝７．６５）となる点（温度）を「軟化点Ｔｓｏｆｔ」と言い、ガラスの粘度が１．０×１０^５Ｐ（ｌｏｇη＝５．０）となる点（温度）を「流動点Ｔｆ」といい、ガラスの粘度が１．０×１０^４Ｐ（ｌｏｇη＝４．０）となる点（温度）を「作業点Ｔｗ」と言う。なお、これら各点は、ガラスの粘度特性を表すために広く用いられているものであり、また、ガラスの種類を問わずに用いることができる指標である。

電子デバイス１００の製造方法は、少なくとも一方に低融点ガラス２７０が塗布されたベース基板２１０およびリッド（蓋体）２５０を用意する準備工程と、低融点ガラス２７０を仮焼成して脱泡する仮焼成工程と、ベース基板２１０に振動素子３００を実装する実装工程と、ベース基板２１０とリッド２５０とを接合する接合工程とを有している。以下、これら各工程について順次説明する。なお、パッケージ２００の製造方法は、この電子デバイス１００の製造方法から実装工程を省略したものとなる。

［準備工程］
まず、図４（ａ）に示すように、ベース基板２１０とリッド２５０とを用意する。ベース基板２１０は、例えば、シート状のセラミックグリーンシートを複数枚積層することによって所定の外形形状に整形した未焼結体に、電極配線２３０、２４０となる金属ペーストをスクリーン印刷法によって成膜し、これを焼結することにより得られる。同様に、リッド２５０は、シート状のセラミックグリーンシートを単層または複数枚積層することによって所定の外形形状に整形した未焼結体を焼結することにより得られる。

次に、図４（ｂ）に示すように、ベース基板２１０の側壁の頂面２１１に低融点ガラス２７０を一様に塗布する。低融点ガラスの塗布方法としては、特に限定されないが、例えば、ガラス成分とバインダーの混合物に有機溶剤を加えて粘度を下げたペーストをスクリーン印刷によって塗布する方法が挙げられる。なお、低融点ガラス２７０は、ベース基板２１０に換えてリッド２５０に塗布してもよい。この場合は、リッド２５０の下面の縁部（頂面２１１と対向する部分）に沿って枠状に塗布すればよい。また、低融点ガラス２７０は、ベース基板２１０およびリッド２５０の両方に塗布してもよい。

また、低融点ガラス２７０としては、特に限定されず、例えば、バナジウム系（Ｖ−Ｐ−Ｏ）の低融点ガラス、ビスマス系（Ｂｉ−Ｂ−Ｏ）の低融点ガラス、鉛系（Ｐｂ−Ｂ−Ｏ）系の低融点ガラスなどを用いることができる。これらの中でも、低融点ガラス２７０としては、ベース基板２１０およびリッド２５０の線膨張係数により近い線膨張係数を有するものが好ましく、この観点から、バナジウム系の低融点ガラスを好適に用いることができる。

また、低融点ガラス２７０は、ギャップ材を含んでいてもよい。キャップ材を含むことにより、低融点ガラス２７０の線膨張係数を微調整することができる。また、ギャップ材によって、ベース基板２１０とリッド２５０との間に低融点ガラス２７０の存在スペースが確保されるため、ベース基板２１０とリッド２５０との間に低融点ガラス２７０が確実に存在でき、これらを確実に接合することができる。また、ギャップ材によって、パッケージ２００の高さを簡単に制御することもできる。なお、ギャップ材の形状は、特に限定されず、例えば、球状、楕円球状、扁平形状、異形状、ブロック状などとすることができる。

また、ギャップ材としては、後述する本焼成温度よりも高い融点（転移点Ｔｇ）を有するもの、すなわち、本焼成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、高融点ガラス（シリカビーズ）であるのが好ましい。高融点ガラスは、低融点ガラス２７０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、ベース基板２１０に塗布された低融点ガラス２７０を加熱し、低融点ガラス２７０中から有機溶媒を除去する。この際の低融点ガラス２７０の加熱温度としては、有機溶媒を除去することのできる温度であれば、特に限定されないが、低融点ガラス２７０の転移点Ｔｇ未満であるのが好ましい。具体的には、有機溶剤の種類によっても異なるが、例えば、１２０〜１８０℃程度であるのが好ましい。このように、転移点Ｔｇ以下の温度で有機溶剤の除去を行うことによって、低融点ガラス２７０が受ける熱ダメージを低減することができる。そのため、低融点ガラス２７０の結晶化を効果的に抑制することができる。

なお、このような有機溶剤の除去は、大気圧中で行うのが好ましい。これにより、例えば、減圧雰囲気下などの特殊な環境を設ける必要がないため、有機溶剤の除去を簡単かつ低コストで行うことができる。

次に、ベース基板２１０に塗布された低融点ガラス２７０を大気中（酸素含有雰囲気下）で加熱し、低融点ガラス２７０中からバインダーを焼却（除去）する。この際の低融点ガラス２７０の加熱温度としては、バインダーを焼却することのできる温度であれば、特に限定されないが、低融点ガラス２７０の転移点Ｔｇ未満であるのが好ましい。具体的には、バインダーの種類によっても異なるが、例えば、バインダーがアクリル系のものである場合には、２００〜３００℃程度であるのが好ましい。このように、転移点Ｔｇ未満の温度でバインダーの焼却を行うことによって、低融点ガラス２７０が受ける熱ダメージを低減することができる。そのため、低融点ガラス２７０の結晶化を効果的に抑制することができる。

［仮焼成工程］
次に、ベース基板２１０に塗布された低融点ガラス２７０を、減圧雰囲気下で流動点Ｔｆ以上に加熱して仮焼成する。仮焼成を行うことにより、低融点ガラス２７０中のガスを除去（脱泡）することができる。具体的には、低融点ガラス２７０を流動点Ｔｆ以上に加熱すると、低融点ガラス２７０の粘度が十分に低くなり、減圧雰囲気によって低融点ガラス２７０中の気泡（ガス）が表面へ引っ張られる。そして、表面まで移動してきた気泡は、そのまま消滅する。そのため、このような仮焼成を行うことにより、低融点ガラス２７０中のガスの除去を確実に行うことができる。

このような仮焼成を行うことによって、後述する本焼成時において、低融点ガラス２７０からのガスの発生を防止（抑制）することができる。そのため、収納空間Ｓ内を高い真空度とすることができる。さらには、低融点ガラス２７０中の気泡が除去されていることから、当該気泡を介する気体の移動がなく、ベース基板２１０とリッド２５０とを気密的に接合することができる。そのため、収納空間Ｓの真空度を長期的に維持することができる。

このような低融点ガラス２７０の仮焼成は、例えば、ヒーターが内蔵された金属製のステージ（ヒートプレート）上にベース基板２１０を載置し、この状態でベース基板２１０を真空炉に入れ、真空炉内を減圧した状態にてヒーターを発熱させることにより行うのが好ましい。このような方法によれば、ヒーターの熱がステージおよびベース基板を伝って低融点ガラス２７０に効率的に伝達されるため、減圧雰囲気下であっても、低融点ガラス２７０を効率的に加熱することができる。また、大気中の酸素の影響を抑えることができるため、結晶化の促進を抑えることが可能になる。

ここで、低融点ガラス２７０の仮焼成温度は、流動点Ｔｆ以上であれば、特に限定されないが、作業点Ｔｗ以上であるのが好ましい。低融点ガラス２７０を作業点Ｔｗ以上に加熱することにより、低融点ガラス２７０の粘度がさらに低下する。そのため、上記のような気泡の移動がより起こり易くなり、ガスの除去をより確実に行うことができるようになる。なお、作業点Ｔｗを超えたあたりから低融点ガラス２７０の粘度変化率が緩やかになる。そのため、作業点Ｔｗを過度に超える温度まで低融点ガラス２７０を加熱しても、脱泡の効果はそれほど向上せず、かえって低融点ガラス２７０が受ける熱ダメージが増大してしまう。そのため、作業の効率性と、低融点ガラス２７０が受ける熱ダメージの低減とを両立させる観点から、作業点Ｔｗ以上、作業点Ｔｗ＋１００℃以下程度の範囲で低融点ガラス２７０を加熱するのがより好ましい。

また、減圧雰囲気としては、より真空度の高い環境であるのが好ましい。具体的には１００Ｐａ以下であるのが好ましく、１Ｐａ以下であることがより好ましく、１．０×１０^−４Ｐａ以下であるのがさらに好ましい。このような減圧雰囲気下によれば、前述したような低融点ガラス２７０からの気泡の除去をより効果的に行うことができる。また、加熱時間を短くすることができるため、低融点ガラス２７０が受ける熱ダメージをより低減することができる。なお、本工程にて真空度を急峻に高めると、低融点ガラス２７０中の気泡が一気に発泡し、低融点ガラス２７０が周辺への飛散するおそれがある。また、発泡することで、穴（クレーター）が発現し、封止時にリークパスとなるおそれがある。そのため、作業点Ｔｗ以上では、徐々に真空度を上げた方が良い。真空度の上昇レートとしては、特に限定されない。

また、加熱時間としては、加熱温度などによっても異なるが、例えば、加熱温度が作業点Ｔｗ〜作業点Ｔｗ＋３０℃程度であれば、１０分〜６０分程度であるのが好ましい。このような時間によれば、低融点ガラス２７０中の気泡を十分に除去することができるとともに、低融点ガラス２７０が過度な熱ダメージを受けてしまうことを防止することができる。

ここで、図５は、仮焼成後の低融点ガラス２７０の断面写真（ＳＥＭ写真）である。図５（ａ）は、１．０×１０^−４Ｐａの減圧雰囲気下／転移点Ｔｇ未満／１０分の条件で仮焼成した場合の写真、（ｂ）は、１．０×１０^−４Ｐａの減圧雰囲気下／流動点Ｔｆ以上）／１０分の条件で仮焼成した場合の写真、（ｃ）は、１．０×１０^−４Ｐａの減圧雰囲気下／作業点Ｔｗ以上／６０分の条件で仮焼成した場合の写真である。図５から、流動点Ｔｆ以上の温度で仮焼成したものについては、効果的に脱泡されていくことが分かり、温度が高い程、また、加熱時間が長い程、より効果的に脱泡されているのが分かる。特に（ｃ）では気泡がほぼ抜けきっている緻密状態となっている。

［実装工程］
次に、図６（ａ）に示すように、一対の銀ペースト２９１、２９２を介してベース基板２１０に振動素子３００を実装する。

次に、銀ペースト２９１、２９２を乾燥し、銀ペースト２９１、２９２に含まれる不要な有機溶媒等を除去する。このような乾燥は、具体的には、例えば、Ｎ_２雰囲気下、２００〜２５０℃程度、６０〜１００分程度の条件によって行うのが好ましい。また、乾燥温度は、低融点ガラス２７０の転移点Ｔｇ以下の温度で行うのが好ましい。このような温度によれば、加熱温度が比較的低く抑えられ、低融点ガラス２７０が受ける熱ダメージを低減することができる。

次に、銀ペースト２９１、２９２を減圧雰囲気下で加熱して焼成する。焼成を行うことにより、銀ペースト２９１、２９２に含まれる有機溶媒や反応副生成物が焼失するとともに、銀ペースト２９１、２９２が硬化する。銀ペースト２９１、２９２が硬化することによって振動素子３００がベース基板２１０に固定、支持されるとともに、ボンディングパッド３２２、３３２と接続電極２３１、２４１が銀ペースト２９１、２９２を介して電気的に接続される。

なお、銀ペースト２９１、２９２の焼成温度としては、シリコーン系、エポキシ系、ポリイミド系の種類によっても異なるが、例えば、１５０〜３００℃程度であるのが好ましい。言い換えれば、銀ペースト２９１、２９２として、焼成温度が１５０〜３００℃程度のものを用いるのが好ましい。また、焼成温度は、低融点ガラス２７０の転移点Ｔｇ以下の温度で行うのが好ましい。このような焼成温度とすることで、銀ペースト２９１、２９２の焼成時に低融点ガラス２７０が受ける熱ダメージを低減することができる。

また、銀ペースト２９１、２９２の加熱時間としては、加熱温度などによっても異なるが、例えば、前述したように焼成温度が１５０〜３００℃程度であれば、５〜６時間程度であるのが好ましい。このような時間によれば、銀ペースト２９１、２９２の焼成を確実に行うことができるとともに、低融点ガラス２７０が過度な熱ダメージを受けてしまうことを防止することができる。

また、減圧雰囲気としては、より真空度の高い環境であるのが好ましい。具体的には、１００Ｐａ以下であるのが好ましく、１Ｐａ以下であるのがより好ましく、１．０×１０^−４Ｐａ以下であるのがさらに好ましい。このような減圧雰囲気下によれば、銀ペースト２９１、２９２内部の有機溶媒や反応副生成物の除去がより促進され、これらを効率的に除去することができる。

［接合工程］
次に、図６（ｂ）に示すように、ベース基板２１０とリッド２５０とを、間に低融点ガラス２７０が介在するように重ね合わせて積層体４００を得る。このような積層体４００を一対の押圧板９１０、９２０を備える冶具で挟持し、一対の押圧板９１０、９２０の離間距離を制御することにより、必要に応じて積層体４００に所定圧力を加えることができるようになっている。

一対の押圧板９１０、９２０は、例えば金属等の熱伝導性に優れた材料で構成されており、さらには、ヒーター９１１、９２１を内蔵している。ヒーター９１１、９２１は、積層体４００（低融点ガラス２７０）を加熱するための加熱手段である。すなわち、押圧板９１０、９２０は、ヒートプレートである。

このような押圧板９１０、９２０によれば、ヒーター９１１、９２１から発生した熱が押圧板９１０、９２０を介して効率的に積層体４００に伝達されるため、積層体４００を効率的に加熱することができる。また、このような押圧板９１０、９２０によれば、熱が伝達し難い減圧雰囲気下においても積層体４００への熱の伝達を効率的に行うことができるため、後述する接合を効率的かつ確実に行うことができる。

次に、一対の押圧板９１０、９２０によって積層体４００がほとんど加圧されていない状態で、積層体４００を減圧雰囲気下に置く。低融点ガラス２７０の表面は微小に凹凸しているため、低融点ガラス２７０とリッド２５０との間には隙間（図示せず）が形成されている。そのため、積層体４００を減圧雰囲気下に置くと、前記隙間を介して積層体４００の内部空間（収納空間Ｓ）内の気体が積層体４００の外部へ吸い出され、内部空間が減圧される。

ここで、減圧雰囲気としては、上述の仮焼成工程における減圧雰囲気よりも大気圧に近い雰囲気とされる。このような減圧雰囲気とすることで、本工程中の低融点ガラス２７０の発泡を低減することができる。具体的に説明すると、発泡は、低融点ガラス２７０内の圧力（内圧）と、低融点ガラス２７０の周囲の圧力（外圧）との差で起こる。そして、これら内圧と外圧の差（以下、単に「圧力差」とも言う。）が大きい程、発泡が多く発生する。そこで、本工程では、上述の仮焼成工程における減圧雰囲気よりも大気圧に近い雰囲気とし、前記圧力差を比較的小さくすることによって、低融点ガラス２７０の発泡を低減している。これにより、より気泡が少なく緻密な低融点ガラス２７０が得られ、製造された電子デバイス１００の収納空間Ｓ内の真空度を高く維持することができる。

なお、本工程における減圧雰囲気としては、上述の仮焼成工程における減圧雰囲気よりも大気圧に近い雰囲気であれば、特に限定されないが、例えば、製造する電子デバイス１００に求められる収納空間Ｓ内の真空度の１／１０〜１／２０程度の雰囲気とすることが好ましい。すなわち、例えば、電子デバイス１００に求められている収納空間Ｓの真空度が１０Ｐａ以下であれば、１Ｐａ〜０．５Ｐａ程度の雰囲気とすることが好ましい。前述したように、低融点ガラス２７０とリッド２５０との間には隙間が形成されていて、この隙間から収納空間Ｓ内の気体が外部へ吸い出されるが、例えば、前記隙間が小さい場合には、収納空間Ｓ内の気体が外部へ吸い出され難く、収納空間Ｓ内の減圧状態を減圧雰囲気と等しくすることが困難な場合もある。そこで、減圧雰囲気を、製造する電子デバイス１００に求められる収納空間Ｓ内の真空度の１／１０〜１／２０程度とすることで、上述のような問題が発生しても、より確実に、収納空間Ｓ内の真空度を求められている値以下とすることができる。

次に、減圧雰囲気を維持した状態にて、ヒーター９２１、９２２を駆動し、低融点ガラス２７０を流動点Ｔｆ以上に加熱して本焼成する。これにより、低融点ガラス２７０の粘度を十分に下げることができる。

なお、本工程における加熱温度（本焼成温度）としては、流動点Ｔｆ以上であれば、特に限定されないが、作業点Ｔｗ以下であるのが好ましい。加熱温度を作業点Ｔｗ以下とすることにより、銀ペースト２９１、２９２、ベース基板２１０、リッド２５０からのガスの発生を効果的に抑制することができる。さらには、低融点ガラス２７０が受ける熱ダメージを低減することができるため、低融点ガラス２７０の結晶化を抑制することができる。特に、前述したように、本実施形態では低融点ガラス２７０に酸化銀（Ａｇ_２Ｏ）粒子を混合し、低融点ガラス２７０の各点（流動点Ｔｆ、作業点Ｔｗ等）の温度を下げている。そのため、本工程での加熱温度を低く抑えることができ、上記効果をより顕著に発揮することができる。

また、本工程における加熱温度は、前述の仮焼成工程における加熱温度よりも低いことが好ましい。これにより、低融点ガラス２７０の過度な粘度の低下を防止することができ、後に、積層体４００が両側から加圧されたときに、低融点ガラス２７０が収納空間Ｓ内へ流れ出てしまうことを低減することができる。収納空間Ｓ内に流れ出てしまった低融点ガラス２７０は、ガスの発生源となるおそれもあるため、前記流れ出しを低減することで、より確実に、収納空間Ｓ内の真空度を高く維持することができる。

このように、低融点ガラス２７０を流動点Ｔｆ以上に加熱し、低融点ガラス２７０の粘度を適度に下げた後、一対の押圧板９１０、９２０によって積層体４００を両側から加圧する。そして、この加圧状態を一定時間（好ましくは、１０〜３０分程度）維持する。これにより、低融点ガラス２７０が潰されて前記隙間が消滅する。

なお、本実施形態では、低融点ガラス２７０を本焼成する工程と、積層体４００を加圧する工程とを順に行っているが、これら２つの工程を同時に行ってもよい。すなわち、積層体４００を加圧しながら低融点ガラス２７０を加熱してもよい。このように、２つの工程を同時に行うことにより、電子デバイス１００の製造工程を削減することができるとともに、製造時間を短縮することができる。

次に、積層体４００への加圧を維持しつつ、低融点ガラス２７０を冷却する。これにより、低融点ガラス２７０が硬化し、ベース基板２１０とリッド２５０とが低融点ガラス２７０を介して気密的に接合される。なお、冷却方法としては、特に限定されないが、まず、低融点ガラス２７０を徐冷点Ｔａまで冷却し、この温度を一定時間（例えば１５〜３０分）維持することにより低融点ガラス２７０内のひずみを除去した後、低融点ガラス２７０をひずみ点Ｔｓ以下に冷却するのが好ましい。これにより、ひずみのない（少ない）低融点ガラス２７０とすることができる。

以上によって、収納空間Ｓが気密封止された電子デバイス１００が製造される。このようにして電子デバイス１００が製造された後、減圧雰囲気を解除するとともに、押圧板９１０、９２０による加圧を解除し、電子デバイス１００を取り出す。
以上、電子デバイス１００の製造方法について詳細に説明した。

このような電子デバイス１００の製造方法では、本焼成時において、低融点ガラス２７０は、仮焼成によって脱泡された状態にあるため、低融点ガラス２７０内や低融点ガラス２７０とベース基板２１０およびリッド２５０との界面での前記気泡に起因したリークパス（収納空間Ｓの内外を連通する空洞）の形成が防止され、その結果、気密性の高い電子デバイス１００が製造される。また、本焼成時の減圧雰囲気を、仮焼成時の減圧雰囲気よりも大気圧に近い雰囲気としているため、本焼成時の低融点ガラス２７０の発泡を低減することができる。この点からも、気密性の高い電子デバイス１００が製造される。

また、各工程での温度管理を適切に制御することによって、低融点ガラス２７０が過度な熱ダメージを受けることを防止し、低融点ガラス２７０の結晶化（変質）を抑制している。そのため、低融点ガラス２７０は、優れた接着強度を発揮することができ、ベース基板２１０とリッド２５０とをより強固に接合することができる。特に、本焼成時の加熱温度を制御し、銀ペースト２９１、２９２からのガスの発生を抑えているため、収納空間Ｓ内の真空度の低下を効果的に抑制することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の電子デバイスの製造方法の第２実施形態について説明する。

図７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を説明する断面図である。

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は、銀ペーストの焼成と、低融点ガラスの仮焼成を同時に（同じ工程で）行うこと以外は、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。

電子デバイス１００の製造方法は、少なくとも一方に低融点ガラス２７０が塗布されたベース基板２１０およびリッド（蓋体）２５０を用意する準備工程と、ベース基板２１０に振動素子３００を実装する実装工程と、銀ペースト２９１、２９２の焼成と低融点ガラス２７０の仮焼成とを行う仮焼成工程と、ベース基板２１０とリッド２５０とを接合する接合工程とを有している。以下、これら各工程について順次説明する。

［準備工程］
本工程は、前述した第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。

［実装工程］
まず、図７に示すように、一対の銀ペースト２９１、２９２を介してベース基板２１０に振動素子３００を実装する。

［仮焼成工程］
まず、ベース基板２１０に塗布された低融点ガラス２７０を、減圧雰囲気下で流動点Ｔｆ以上に加熱して仮焼成する。低融点ガラス２７０を仮焼成することにより、低融点ガラス２７０中のガスを除去（脱泡）することができる。また、このような低融点ガラス２７０の仮焼成中の熱を利用して、銀ペースト２９１、２９２を焼成する。すなわち、低融点ガラス２７０の仮焼成と同時に銀ペースト２９１、２９２の焼成を行う。銀ペースト２９１、２９２を焼成することにより、銀ペースト２９１、２９２内部の有機溶媒や反応副生成物の除去がより効率的に焼結し、銀ペースト２９１、２９２が硬化する。なお、本工程の条件は、前述した第１実施形態の仮焼成工程と同様とすることができる。低融点ガラス２７０の仮焼成と比較して、銀ペースト２９１、２９２の焼成の条件が緩いため、低融点ガラス２７０の仮焼成に条件を合わせることにより、低融点ガラス２７０の仮焼成と銀ペースト２９１、２９２の焼成とを確実に行うことができ、出ガスの抑制効果を発揮することができる。

このように、低融点ガラス２７０の仮焼成と銀ペースト２９１、２９２の焼成とを同時に行うことにより（同じ工程で行うことにより）、例えば、前述した第１実施形態と比較して、低融点ガラス２７０の熱履歴（熱が加わった回数）を少なくすることができるため、低融点ガラス２７０が受ける熱ダメージをより効果的に低減することができる。また、封止時に発生の恐れのある、銀ペースト２９１、２９２からの出ガスをより強力に除去することによって、収納空間Ｓの真空度をより確実に維持することができる。

［接合工程］
本工程は、前述した第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。

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奏することができる。

以上のような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

（電子機器）
次いで、本発明の電子デバイスを備える電子機器について、図８〜図１１に基づき、詳細に説明する。

図８は、本発明の電子デバイスを備える電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。この図において、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部２０００を備えた表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター１１００には、フィルター、共振器、基準クロック等として機能する電子デバイス１００が内蔵されている。

図９は、本発明の電子デバイスを備える電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。この図において、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部２０００が配置されている。このような携帯電話機１２００には、フィルター、共振器等として機能する電子デバイス１００が内蔵されている。

図１０は、本発明の電子デバイスを備える電子機器を適用した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、基準クロック等として機能する電子デバイス１００が内蔵されている。

図１１は、本発明の電子デバイスを備える電子機器を適用した移動体（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、機能素子として、振動素子３００に換えて角速度検出素子（ジャイロ素子）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。

なお、本発明の電子デバイスを備える電子機器は、図８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９の携帯電話機、図１０のディジタルスチルカメラ、図１１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、本発明のパッケージの製造方法、電子デバイスの製造方法および電子デバイスについて、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、ベース基板がキャビティ型をなし、リッドが板状をなしている構成について説明したが、ベース基板およびリッドの形状は、接合されてパッケージとなったときに、内部に振動素子を収納する空間を形成することができれば、特に限定されない。例えば、前述した実施形態とは逆に、ベース基板を板状とし、リッドをキャビティ型としてもよい。また、両者をキャビティ型としてもよい。

また、前述した実施形態では、機能素子がＡＴカット水晶振動素子であるが、機能素子としては特に限定されず、例えば、水晶Ｚ板を用いた音叉型の水晶振動素子であってもよいし、シリコンを用いた振動素子であってもよい。

１００、１００’…電子デバイス２００…パッケージ２１０…ベース基板２１１…頂面２３０…電極配線２３１…接続電極２３２…外部実装電極２３３…貫通電極２４０…電極配線２４１…接続電極２４２…外部実装電極２４３…貫通電極２５０…リッド２７０…低融点ガラス２９１、２９２…銀ペースト３００…振動素子３１０…圧電基板３２０…励振電極３２１…電極部３２２…ボンディングパッド３２３…配線３３０…励振電極３３１…電極部３３２…ボンディングパッド３３３…配線４００…積層体９１０、９２０…押圧板９１１、９２１…ヒーター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２０００…表示部Ｓ…内部空間（収納空間）

Claims

少なくとも一方に低融点ガラスが設けられているベース基板および蓋体を用意する工程と、
前記低融点ガラスを減圧雰囲気下で流動点以上に加熱して、前記低融点ガラスを脱泡する工程と、
前記低融点ガラスを介して前記ベース基板および前記蓋体を重ね合わせた後、前記脱泡する工程よりも大気圧に近い圧力雰囲気下で前記低融点ガラスを流動点以上に加熱して、前記ベース基板および前記蓋体を接合する工程と、を含むことを特徴とするパッケージの製造方法。
少なくとも一方に低融点ガラスが設けられているベース基板および蓋体を用意する工程と、
前記低融点ガラスを減圧雰囲気下で流動点以上に加熱して、前記低融点ガラスを脱泡する工程と、
前記低融点ガラスを介して前記ベース基板および前記蓋体を重ね合わせた後、前記脱泡する工程よりも大気圧に近い圧力雰囲気下で前記低融点ガラスを流動点以上に加熱して、前記ベース基板および前記蓋体を接合する工程と、
前記接合する工程より前に行われ、前記ベース基板に接着剤を介して機能素子を実装する工程と、を含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
前記脱泡する工程では、前記低融点ガラスを作業点以上に加熱する請求項２に記載の電子デバイスの製造方法。
前記接合する工程では、前記低融点ガラスを流動点以上かつ作業点以下に加熱する請求項２または３に記載の電子デバイスの製造方法。
前記脱泡する工程より前に、前記低融点ガラスを酸素含有雰囲気中で転移点未満に加熱する工程を含む請求項２ないし４のいずれか１項に記載の電子デバイスの製造方法。
前記低融点ガラスは、少なくとも前記ベース基板に設けられており、
前記機能素子を実装する工程は、前記脱泡する工程より前に行われる請求項２ないし５のいずれか１項に記載の電子デバイスの製造方法。
前記脱泡する工程にて、前記低融点ガラスの脱泡とともに、前記接着剤の焼成が行われる請求項６に記載の電子デバイスの製造方法。
ベース基板と蓋体とが低融点ガラスにより接合して構成されている内部空間に機能素子が配置されている電子デバイスであって、前記低融点ガラスの断面が緻密状態であることを特徴とする電子デバイス。