JP2015231191A - 電子デバイスおよび電子デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた応力緩和特性を有し、内部空間の気密性の低下を低減することのできる電子デバイスおよび電子デバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】電子デバイス１は、セラミック層からなる第１の層３１と、第１の層３１の上面に配置され、ガラス材料で構成された第２の層３３と、第１の層３１の下面に配置された配線層３２とを有するベース基板３と、ベース基板３の上側に配置され、ガラス材料で構成されたリッド４と、振動素子６を保持し、ベース基板３とリッド４との間に配置されている枠部５２と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子デバイスおよび電子デバイスの製造方法に関するものである。

例えば、特許文献１には、ベース基板とリッド基板とで振動子基板を挟み込んだ構成の水晶振動子が記載されている。また、ベース基板とリッド基板は、それぞれ、ガラスまたは水晶で構成されている。このような構成とすることで、製造後に、ベース基板またはリッド基板を介して振動素子にレーザーを照射することができ、振動素子の周波数調整を行うことができる。

しかしながら、このような構成の水晶振動子では、次のような問題が生じてしまう。すなわち、ベース基板を回路基板（実装基板）に実装した状態では、ベース基板と回路基板との熱膨張率の違いからベース基板に熱応力が加わるが、ベース基板をガラスや水晶で構成することでベース基板が硬くなり過ぎ、前記熱応力を緩和・吸収することができず、この熱応力が振動素子に伝達されて振動素子の振動特性が変動してしまう。また、ベース基板の破損、各層基板の剥がれ、クラックの発生等が起こり、それに伴う内部空間の気密性低下等の問題が生じる。

特開２００１−２６７８７５号公報

本発明の目的は、優れた応力緩和特性を有し、内部空間の気密性の低下を低減することのできる電子デバイスおよび電子デバイスの製造方法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］
本適用例の電子デバイスは、セラミック層を含む第１の層、前記第１の層の一方の面側に配置され、ガラス、シリコンおよび水晶の少なくとも１つを材料として含む第２の層、および前記第１の層の他方の面側に配置されている配線層、を有するベース基板と、
前記ベース基板の前記第２の層側に配置され、ガラス、シリコンおよび水晶の少なくとも１つを材料として含む蓋体と、
振動素子を保持し、前記ベース基板と前記蓋体との間に配置されている枠部と、
を有することを特徴とする。

これにより、優れた応力緩和特性を有し、内部空間の気密性の低下を低減することのできる電子デバイスが得られる。

［適用例２］
本適用例の電子デバイスでは、前記振動素子は、前記ベース基板、前記蓋体、および前記枠部で構成される空間に収容されていることが好ましい。

これにより、振動素子を保護することができるとともに、安定して駆動させることができる。

［適用例３］
本適用例の電子デバイスでは、前記ベース基板は、前記第２の層の前記枠部側の面に開口する基板側凹部を有し、
前記蓋体は、前記枠部側の面に開口する蓋体側凹部を有し、
前記基板側凹部と前記蓋体側凹部の間に前記振動素子が位置していることが好ましい。
これにより、振動素子とベース基板および蓋体との接触を低減することができる。

［適用例４］
本適用例の電子デバイスでは、前記第１の層は、互いに積層された複数の前記セラミック層を有し、
前記複数のセラミック層の間に内部配線層が配置されていることが好ましい。

これにより、例えば、各層に形成されたビアに起因する気密性の低下を抑制することができる。

［適用例５］
本適用例の電子デバイスでは、前記枠部は、水晶であることが好ましい。
これにより、振動素子の形成が容易となる。

［適用例６］
本適用例の電子デバイスでは、前記枠部および前記第２の層は、それぞれ、シリコンを含み、
前記枠部と前記第２の層の間にはシリコン酸化膜が配置されていることが好ましい。

これにより、枠部と第２の層とをＳＯＩ基板から一体的に形成することができる。そのため、気密性が向上する。

［適用例７］
本適用例の電子デバイスでは、前記枠部および蓋体は、それぞれ、シリコンを含み、
前記枠部と前記蓋体の間にはシリコン酸化膜が配置されていることが好ましい。

これにより、枠部と蓋体とをＳＯＩ基板から一体的に形成することができる。そのため、気密性が向上する。

［適用例８］
本適用例の電子デバイスの製造方法は、セラミック層を含む第１の層、前記第１の層の一方の面側に配置され、ガラス、シリコンおよび水晶の少なくとも１つを材料として含む第２の層、および、前記第１の層の他方の面側に配置されている配線層を有するベース基板と、ガラス、シリコンおよび水晶の少なくとも１つを材料として含む蓋体と、振動素子を保持する枠部と、を用意する工程と、
前記ベース基板の前記第２の層と前記蓋体とで前記枠部を挟み込むようにして、前記振動素子を収容する内部空間を形成する工程と、
を含むことを特徴とする。

これにより、優れた応力緩和特性を有し、内部空間の気密性の低下を低減することのできる電子デバイスが得られる。

［適用例９］
本適用例の電子デバイスの製造方法では、前記内部空間を形成する工程よりも前に、前記ベース基板の前記枠部側の面に開口する凹部と、前記蓋体の前記枠部側の面に開口する凹部の少なくとも一方を、エッチング加工によって形成する工程を含むことが好ましい。

これにより、振動素子とベース基板および蓋体との接触を低減することができる。また、各凹部を精度よく形成することができる。

本発明の第１実施形態に係る電子デバイスを示す断面図である。 図１に示す電子デバイスが有する振動素子基板の平面図および断面図である。 図１に示す電子デバイスを回路基板に実装した状態を示す断面図である。 図１に示す電子デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 図１に示す電子デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 図１に示す電子デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 図１に示す電子デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 図１に示す電子デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第２実施形態に係る電子デバイスを示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る電子デバイスを示す断面図である。 図１０に示す電子デバイスが有する振動素子基板の上面図である。 図１０に示す電子デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第４実施形態に係る電子デバイスを示す断面図である。 図１３に示す電子デバイスが有する振動素子基板の下面図である。 図１３に示す電子デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の電子デバイスを備えるモバイル型（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移動体を示す斜視図である。

以下、電子デバイスおよび電子デバイスの製造方法を添付図面に示す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実施形態に係る電子デバイスを示す断面図である。図２は、図１に示す電子デバイスが有する振動素子基板の平面図および断面図である。図３は、図１に示す電子デバイスを回路基板に実装した状態を示す断面図である。図４ないし図８は、それぞれ、図１に示す電子デバイスの製造方法を説明するための断面図である。なお、以下の説明では、図１中の上側を「上」と言い、図１中の下側を「下」と言う。

図１に示す電子デバイス１は、ベース基板３と、リッド４と、ベース基板３とリッド４との間に位置し、これらに挟持された振動素子基板５と、を有している。以下、ベース基板３、リッド４および振動素子基板５について順次詳細に説明する。

≪ベース基板≫
ベース基板３は、図１に示すように、第１の層３１と、第１の層３１の上面（一方の面）側に配置（積層）されている第２の層３３と、第１の層３１の下面（他方の面）に配置されている配線層３２と、を有している。

第１の層３１は、セラミック層である。このような第１の層３１は、例えば、セラミック粉末、ガラス粉末およびバインダーの混合物をシート状に成形したセラミックグリーンシートを焼成処理して得られる。なお、第１の層３１は、所謂、低温焼成セラミック層であってもよい。このように、第１の層３１にガラス成分を含有させることで、第１の層３１を柔らかくすること、具体的には第２の層３３よりもヤング率を低くすることができる。なお、第１の層３１のセラミック材料としては特に限定されないが、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、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、炭化珪素等の炭化物系セラミック等の各種セラミックを用いることができる。また、ガラス成分としては特に限定されないが、例えば、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス、ソーダガラス（ソーダ石灰ガラス）、カリウムガラス、等を用いることができる。

そして、このような第１の層３１の上面に第２の層３３が積層されている。第２の層３３は、ガラス材料を主材料として構成されたガラス層である。第２の層３３のガラス材料としては特に限定されず、例えば、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス、ソーダガラス（ソーダ石灰ガラス）、カリウムガラス、無アルカリガラス等を用いることができる。なお、第１の層３１と第２の層３３との接合方法としては、特に限定されないが、例えば、ガラスを溶融させることによる融着、低融点ガラス、接着剤等の接合部材を介した接合、金属膜を介した接合（表面活性化接合）等を用いることができる。

反対に、第１の層３１の下面には導電性を有する配線層３２が配置され、配線層３２は、一対の外部接続端子３２１、３２２を有している。なお、外部接続端子３２１、３２２の構成材料としては、導電性を有していれば特に限定されず、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等の金属材料を用いることができる。

このような構成のベース基板３には、その上面（振動素子基板５側の面）に開口する凹部３ａが設けられており、この凹部３ａによって、振動素子基板５に形成されている振動素子６とベース基板３との接触が防止されている。なお、凹部３ａは、第２の層３３を貫通する貫通孔３３１によって形成されており、凹部３ａの側面は貫通孔３１１の内周面で構成され、凹部３ａの底面は第１の層３１の上面で構成されている。また、貫通孔３１１の形成方法としては特に限定されないが、例えば、エッチング（ウエットエッチング、ドライエッチング）加工を用いることが好ましい。これにより、優れた寸法精度で凹部３ａが得られる。

また、ベース基板３の側面には、上面と下面とを繋ぐ切り欠き部３４１、３４２が形成されており、これら切り欠き部３４１、３４２の側面に配線６３、６４が配置されている。配線６３、６４は、振動素子６と外部接続端子３２１、３２２とを電気的に接続するための配線である。

以上、ベース基板３について説明した。ここで、第１の層３１の厚さとしては、特に限定されないが、例えば、２００μｍ以上、３００μｍ以下程度とすることができる。また、第２の層３３の厚さとしては、特に限定されないが、例えば、１００μｍ以上、２００μｍ以下程度とすることができる。

≪リッド≫
リッド４は、ガラス材料を主材料として構成されている。また、リッド４は、図１に示すように、下面に開口する凹部４ａを有するキャビティ状を有しており、凹部４ａがベース基板３の凹部３ａと対向するように配置されている。この凹部４ａによって、振動素子基板５に形成されている振動素子６とリッド４との接触が防止されている。なお、凹部４ａの形成方法としては、特に限定されないが、エッチング（ウエットエッチング、ドライエッチング）加工によって形成することが好ましい。これにより、凹部３ａと同様に、凹部４ａを優れた寸法精度で形成することができる。

≪振動素子基板≫
振動素子基板５は、水晶であり、本実施形態では、水晶Ｚ板が用いられている。このように、振動素子基板５を水晶で構成することで、より温度特性の良い振動素子６が得られる。図２に示すように、振動素子基板５は、振動部５１と、振動部５１を囲むように配置されている枠状の枠部５２と、振動部５１と枠部５２とを連結する連結部５３と、を有している。また、振動部５１は、基部５１１と、基部５１１から延在する一対の振動腕５１２、５１３と、振動腕５１２の上面および下面に形成されている溝５１２ａ、５１２ｂと、振動腕５１３の上面および下面に形成されている溝５１３ａ、５１３ｂと、を有している。そして、振動部５１は、基部５１１の基端にて連結部５３を介して枠部５２に連結されている。

また、振動部５１には一対の励振電極６１、６２が配置されており、振動部５１と、励振電極６１、６２とで音叉型の振動素子６が構成されている。励振電極６１は、振動腕５１２の溝５１２ａ、５１２ｂの内面と、振動腕５１３の両側面に配置され、励振電極６２は、振動腕５１２の両側面と、振動腕５１３の溝５１３ａ、５１３ｂの内面に配置されている。これら励振電極６１、６２間に所定周波数の交番電圧を印加することで、振動腕５１２、５１３を面内方向に互いに逆相で（接近・離間を繰り返すように）振動させることができる。

また、励振電極６１は、基部５１１上で１本にまとめられた後、連結部５３を介して枠部５２まで引き出されている。引き出された励振電極６１は、枠部５２に形成された切り欠き部５２１の側面に形成された端子５４１に電気的に接続されている。同様に、励振電極６２も、基部５１１上で１本にまとめられた後、連結部５３を介して枠部５２まで引き出されている。引き出された励振電極６２は、枠部５２に形成された切り欠き部５２２の側面に形成された端子５４２に電気的に接続されている。

以上のような構成の振動素子基板５は、図１に示すように、ベース基板３とリッド４との間に位置しており、枠部５２がベース基板３の上面とリッド４の下面とに挟まれた状態でベース基板３とリッド４とに接合されている。この状態では、ベース基板３の凹部３ａとリッド４の凹部４ａとの間に振動素子６が位置し、振動素子６のベース基板３やリッド４への接触が防止されている。電子デバイス１では、ベース基板３、リッド４および枠部５２によって、振動素子６を収容するためのパッケージ２が構成され、ベース基板３、リッド４および枠部５２で形成された内部空間Ｓに振動素子６が収容されている。これにより、振動素子６の露出が防止され、振動素子６の破損を防止することができると共に、振動素子６を安定して駆動させることができる。なお、内部空間Ｓは、気密的に封止されており、例えば、減圧（好ましくは真空）状態としてもよいし、アルゴンガス、窒素ガス等の不活性ガスを充填してもよい。

なお、ベース基板３と枠部５２との接合方法としては特に限定されないが、例えば、ベース基板３の第２の層３３を構成するガラスを溶融し、融着によって接合することができる。リッド４と枠部５２との接合方法についても同様に、リッド４を構成するガラスを溶融し、融着によって接合することができる。

また、振動素子基板５の枠部５２に配置されている端子５４１、４５２は、ベース基板３に形成された配線６３、６４を介して外部接続端子３２１、３２２に電気的に接続されている。このように、ベース基板３の側面（表面）を経由して励振電極６１、６２と外部接続端子３２１、３２２とを電気的に接続することで、例えば、ベース基板３を貫通するように形成されたビア（貫通電極）を介して接続する場合と比較して、内部空間Ｓの気密性を高めることができる。

以上、電子デバイス１について説明した。このような電子デバイス１では、セラミック層とガラス層の積層体であるベース基板３を用いているため、次のような効果を発揮することができる。

第１の効果として、優れた応力緩和（吸収）機能を発揮することができる点が挙げられる。具体的には、図３に示すように、半田Ｈ１、Ｈ２を用いて電子デバイス１を回路基板（プリント配線基板）９に実装した状態では回路基板９とパッケージ２との熱膨張率の違いから、ベース基板３（特に第１の層３１）に熱応力が加わるが、第１の層３１が比較的柔らかいセラミック層で構成されているため、第１の層３１において、前記熱応力を緩和・吸収することができる。そのため、前記熱応力がベース基板３を介して振動素子６に伝達されてしまうことが抑制され、振動素子６の振動特性（周波数特性）の変動を防止または低減することができる。また、ベース基板３が熱応力を緩和することで、リッド４、振動素子基板５の剥離や、パッケージ２へのクラックの発生を低減することができ、内部空間Ｓ内の気密性を高く維持することができる。

また、第２の効果として、優れた寸法精度（加工性）を有している点が挙げられる。具体的には、ベース基板３では凹部３ａが形成されているが、この凹部３ａは、前述したように、第２の層３３を貫通する貫通孔によって形成されている。第２の層３３は、ガラス層で構成されており、例えば、フォトリソグラフィー技法とエッチング技法とを用いるパターニング処理に対して相性がよく、よって、簡単かつ高い寸法精度で凹部３ａを形成することができる。そのため、凹部３ａを形成する際に、凹部３ａの製造誤差をほとんど考慮しなくてもよく、その分、凹部３ａをより小さくすることができ、電子デバイス１の小型化に寄与する。

以上のように、セラミック層とガラス層の積層体であるベース基板３によれば、優れた応力緩和特性と優れた寸法精度（加工特性）の両立を図ることができる。

また、電子デバイス１では、リッド４が、ガラスで構成されており、第２の層３３と同様に、フォトリソグラフィー技法とエッチング技法とを用いるパターニング処理に対して相性がよい。よって、簡単かつ高い寸法精度で凹部４ａを形成することができる。そのため、凹部４ａを形成する際に、凹部４ａの製造誤差をほとんど考慮しなくてもよく、その分、凹部４ａをより小さくすることができ、電子デバイス１の小型化に寄与する。

なお、本実施形態のベース基板３では、第２の層３３がガラスで構成されているが、第２の層３３の構成材料として、ガラスに替えて、シリコン（単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン）または水晶を用いてもよい。このように、第２の層３３をシリコンや水晶で構成しても、ガラスで構成した場合と同様の効果（すなわち、優れた寸法精度）を発揮することができる。また、第２の層３３は、ガラス層、シリコン層、水晶層から選択される２つ以上の層が積層した構成となっていてもよい。第２の層３３をシリコンで構成した場合には、第１の層３１と第２の層３３とを、例えば、陽極接合で接合することができる。

同様に、本実施形態のリッド４は、ガラスで構成されているが、リッド４の構成材料として、ガラスに替えて、シリコン（単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン）または水晶を用いてもよい。このように、リッド４をシリコンや水晶で構成しても、ガラスで構成した場合と同様の効果（すなわち、優れた寸法精度）を発揮することができる。また、リッド４は、ガラス層、シリコン層、水晶層から選択される２つ以上の層が積層した構成となっていてもよい。

≪電子デバイスの製造方法≫
次に、電子デバイス１の製造方法について説明する。

電子デバイス１の製造方法は、第１の層３１０と、第１の層３１０の上面側に配置された第２の層３３０と、第１の層３１０の下面側に配置されている配線層３２と、を有するベース基板３０と、リッド４０と、振動素子基板５０と、を用意する用意工程と、ベース基板３０の第２の層３３とリッド４０とで振動素子基板５を挟み込むようにして、振動素子６を収容する内部空間Ｓを形成する形成工程と、接合された積層体を個片化する個片化工程と、を含んでいる。

［用意工程］
−ベース基板３０の用意−
まず、図４（ａ）に示すように、複数の個片化領域Ｓ１をマトリックス状に有する第１の層３１０を準備する。第１の層３１０は、未焼成のセラミック層であり、例えば、アルミナ粉末と、ホウケイ酸ガラス粉末と、有機樹脂バインダーとの混合物をシート状に成形し、さらに、切り欠き部３４１、３４２となる貫通孔３１１をパンチング等によって形成したセラミックグリーンシートである。次に、図４（ｂ）に示すように、貫通孔３１１の内周面および第１の層３１０の下面に、タングステン、モリブテン等の高融点金属を含む導体ペーストからなる導体パターンＰを外部接続端子３２１、３２２の形状に合わせて配置する。次に、第１の層３１０および導体パターンＰを焼成し、その後、導体パターンＰに金めっきを施すことで、図４（ｃ）に示すように、焼成セラミック層からなる第１の層３１０に外部接続端子３２１、３２２（配線層３２）および配線６３、６４の一部が形成された状態となる。

次に、図５（ａ）に示すように、ガラス材料で構成された板状の第２の層３３０を用意し、この第２の層３３０を第１の層３１０の上面に重ね合わせる。なお、この第２の層３３０には、予め、切り欠き部３４１、３４２となる貫通孔３３２がエッチング等によって形成されており、さらに、貫通孔３３２の内周面には、配線６３、６４の一部を構成する金属膜が形成されている。次に、図５（ｂ）に示すように、加圧しながら、第１の層３１０と第２の層３３０の境界部にレーザーＬＬを照射し、当該境界部およびその付近のガラス（第１、第２の層３１０、３３０に含まれるガラス成分）を溶融することで、第１の層３１０と第２の層３３０とを融着によって接合する。このような方法によれば、第１の層３１０と第２の層３３０とを簡単に接合することができる。特に、第１の層３１０にもガラス成分が含まれていることで、第１の層３１０と第２の層３３０の親和性が高まり、より強固に第１の層３１０と第２の層３３０を接合することができる。また、レーザーＬＬを前記境界部に局所的に照射するため、第１の層３１０および第２の層３３０の昇温を抑えることができるので、接合時の第１、第２の層３１０、３３０の熱膨張を小さく抑えることができる。そのため、残留応力が小さく抑えられたベース基板３を得ることができ、第２の層３３０の剥離や、クラックの発生等をより効果的に抑制することができる。

ここで、第２の層３３０のガラス転移点（Ｔｇ）としては、特に限定されないが、６００℃以下であることが好ましい。これにより、十分に低い温度で第２の層３３０のガラスを溶融することができ、レーザー照射時における第１、第２の層３１０、３３０の昇温（熱膨張）が効果的に抑えられ、残留応力がより小さくなる。

なお、第２の層３３０は、設計値よりも厚いものを用意し、第１の層３１０に接合した後に、研磨やエッチング等によって設計値まで薄くしてもよい。このような方法によれば、第２の層３３０の強度を高めることができるため、ハンドリング性が良くなり、作業中の第２の層３３０の破損等を効果的に抑制することができる。

次に、図５（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィー技法とエッチング技法とを用いて、個片化領域Ｓ１毎に第２の層３３０を貫通する貫通孔３３１を形成することで、凹部３ａを形成する。このように、エッチングによれば、所望の寸法の凹部３ａを簡単かつ精度よく形成することができる。なお、ウエットエッチングでは、第２の層３３０が等方的にエッチングされるため、形成される凹部３ａの側面は湾曲凹面となる。そのため、第１の層３１０と第２の層３３０の接合面積を広く確保しつつ、凹部３ａの体積を広くすることができ、凹部３ａを形成することによる機械的強度の低下を小さく抑えることができる。ただし、エッチング方法としては、ドライエッチングを用いてもよい。ドライエッチングにより形成された凹部３ａは、ウエットエッチングの場合と異なり、ほぼ垂直に切り立った側面となる。
以上により、ベース基板３０が得られる。

−リッド４０の用意−
まず、図６（ａ）に示すように、複数の個片化領域Ｓ１をマトリックス状に有するリッド４００を準備する。このリッド４００は、ガラス基板で構成されている。次に、図６（ｂ）に示すように、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、個片化領域Ｓ１毎に凹部４ａを形成する。これにより、リッド４０が得られる。凹部４ａをエッチングで形成することで、所望の寸法の凹部３ａを簡単かつ精度よく形成することができる。なお、ウエットエッチングでは、リッド４００が等方的にエッチングされるため、形成される凹部４ａの側面は湾曲凹面となる。エッチング方法としては、ウエットエッチングに限定されず、例えば、ドライエッチングを用いてもよい。ドライエッチングにより形成された凹部４ａは、上述のウエットエッチングの場合と異なり、ほぼ垂直に切り立った側面となる。
以上により、リッド４０が得られる。

−振動素子基板５の用意−
まず、図７（ａ）に示すように、複数の個片化領域Ｓ１をマトリックス状に有する水晶Ｚ板５００を準備する。次に、図７（ｂ）に示すように、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、個片化領域Ｓ１毎に振動部５１、枠部５２および連結部５３を形成する（ただし、連結部５３は、図示せず）。次に、水晶Ｚ板５００の表面に金属膜を製膜し、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この金属膜をパターニングすることで、図７（ｃ）に示すように、励振電極６１、６２および端子５４１、５４２を形成する。
これにより、振動素子６を支持する振動素子基板５０が得られる。

［形成工程］
まず、ベース基板３０に振動素子基板５０を接合する。具体的には、図８（ａ）に示すように、振動素子基板５０をベース基板３０に重ね合わせた状態で、振動素子基板５０（枠部５２）とベース基板３０の境界部にレーザーＬＬを照射し、前記境界部およびその付近のガラス（第２の層３３０のガラス成分）を溶融させ、これらを融着によって接合する。このような方法によれば、振動素子基板５０をベース基板３０に簡単に接合することができる。特に、レーザーＬＬを前記境界部に局所的に照射するため、振動素子基板５０やベース基板３０の過度な昇温を抑えることができ、接合時の熱膨張を小さく抑えることができる。そのため、残留応力が小さく抑えられたパッケージ２を得ることができ、振動素子基板５０の剥離や、クラックの発生等をより効果的に抑制することができる。また、昇温時の第１の層３１０と第２の層３３０の剥離等も抑制することができる。

次に、振動素子基板５０にリッド４０を接合する。具体的には、図８（ｂ）に示すように、リッド４０を振動素子基板５０に重ね合わせた状態で、リッド４０と振動素子基板５０（枠部５２）の境界部にレーザーＬＬを照射し、前記境界部およびその付近のガラス（リッド４０のガラス成分）を溶融させ、これらを融着によって接合する。このような方法によれば、リッド４０を振動素子基板５０に簡単に接合することができる。特に、レーザーＬＬを前記境界部に局所的に照射するため、リッド４０や振動素子基板５０の過度な昇温を抑えることができ、接合時の熱膨張を小さく抑えることができる。そのため、残留応力が小さく抑えられたパッケージ２を得ることができる。
これにより、内部空間Ｓが形成されて、この内部空間Ｓに振動素子６が収容される。

なお、図示しないが、第１の層３１０には、内部空間Ｓの内外を連通する封止孔が形成されており、第２の層３３０にリッド４０を接合した後、前記封止孔を介して内部空間Ｓ内を減圧とし、Ａｕ−Ｇｅ系合金等で封止孔を封止することで、内部空間Ｓ内を減圧状態に維持することができる。

［個片化工程］
次に、ダイシングソー等を用いて、個片化領域Ｓ１毎に個片化することで、図８（ｃ）に示すように、複数の電子デバイス１が得られる。このように、複数の電子デバイス１を一体形成した後に個片化することで、電子デバイス１の製造効率が向上する。ただし、個片化工程の順番は、上記の順番に限定されず、例えば、内部配線層形成工程、振動素子搭載工程およびリッド接合工程のいずれかに先立って行ってもよい。

以上、電子デバイス１の製造方法について説明した。このような製造方法によれば、優れた応力緩和特性を有し、内部空間Ｓの気密性の低下を低減することのできる電子デバイス１を簡単に製造することができる。

＜第２実施形態＞
図９は、本発明の第２実施形態に係る電子デバイスを示す断面図である。

以下、本発明の第２実施形態に係る電子デバイスについて説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

第２実施形態の電子デバイスは、ベース基板の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。

図９に示すように、本実施形態のベース基板３は、第１の層３１が２つのセラミック層３１Ａ、３２Ｂを積層した積層体で構成されている。また、セラミック層３１Ａ、３１Ｂの間には内部配線層３８が設けられており、この内部配線層３８は、端子５４１と外部接続端子３２１とを接続する配線３８１と、端子５４２と外部接続端子３２２とを接続する配線３８２とを有している。

また、外部接続端子３２１と配線３８１は、セラミック層３１Ａを貫通して設けられているビア３５３を介して電気的に接続され、端子５４１と配線３８１は、セラミック層３１Ｂおよび第２の層３３を貫通して設けられているビア３５５を介して電気的に接続されている。また、ビア３５３、３５５は、平面視で重ならないようにずれて配置されている。同様に、外部接続端子３２２と配線３８２は、セラミック層３１Ａを貫通して設けられているビア３５４を介して電気的に接続され、端子５４２と配線３８２は、セラミック層３１Ｂおよび第２の層３３を貫通して設けられているビア３５６を介して電気的に接続されている。また、ビア３５４、３５６は、平面視で重ならないようにずれて配置されている。このように、ビア３５３、３５５をずらして配置し、ビア３５４、３５６をずらして配置することで、ビア３５３〜３５６を介した内部空間Ｓの内外の連通がより効果的に防止され、内部空間Ｓの気密性を高めることができる。なお、本実施形態では、ビア３５５、３５６との電気的な接続を容易に行うために、端子５４１、５４２は、それぞれ、枠部５２の下面に配置されている。

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。

なお、本実施形態では、第１の層３１が２層のセラミック層３１Ａ、３１Ｂを積層した構成となっているが、第１の層３１が有するセラミック層の数としては、これに限定されず、３層以上であってもよい。

＜第３実施形態＞
図１０は、本発明の第３実施形態に係る電子デバイスを示す断面図である。図１１は、図１０に示す電子デバイスが有する振動素子基板の上面図である。図１２は、図１０に示す電子デバイスの製造方法を説明するための断面図である。

以下、本発明の第３実施形態に係る電子デバイスについて説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

第３実施形態の電子デバイスは、第２の層と振動素子基板とがＳＯＩ基板から形成されていることおよび振動素子の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。

図１０に示すように、本実施形態の電子デバイス１では、ベース基板３の第２の層３３と振動素子基板５とがＳＯＩ基板７から一体的に形成されている。すなわち、第２の層３３および振動素子基板５が共にシリコンで構成されており、これらの境界部にシリコン酸化膜が配置されている。このような構成とすることで、電子デバイス１の製造が容易となるとともに、第１実施形態と比較して接合箇所が減るため、内部空間Ｓの気密性をより高めることができる。

また、図１１に示すように、本実施形態の振動素子６では、振動部５１は、基部５１１と、基部５１１から延出する３本の振動腕５１２、５１３、５１４と、を有しており、各振動腕５１２、５１３、５１４の上面に、圧電体素子（圧電体層を上部電極と下部電極とで挟み込んだ素子）６５１、６５２、６５３が設けられている。そして、図示しないが、圧電体素子６５１、６５３の上部電極と圧電体素子６５２の下部電極とが配線を介して端子５４１に電気的に接続され、圧電体素子６５１、６５３の下部電極と圧電体素子６５２の上部電極とが配線を介して端子５４２に電気的に接続されている。そのため、端子５４１、５４２間に交番電圧を印加すると、振動腕５１２、５１３、５１４がそれぞれ面外方向（厚さ方向）に、かつ、振動腕５１２、５１４と振動腕５１３とが逆相となるように振動する。

以上のような電子デバイス１は、例えば、次のようにして製造することができる。まず、図１２（ａ）に示すように、第１のシリコン層７１、シリコン酸化膜７２および第２のシリコン層７３が積層してなるＳＯＩ基板７を用意する。次に、図１２（ｂ）に示すように、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、第１のシリコン層７１を振動素子基板５の外形形状にパターニングする。これにより、第１のシリコン層７１から振動素子基板５が得られる。次に、図１２（ｃ）に示すように、次に、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、第２のシリコン層７３を第２の層３３の外形形状にパターニングする。次に、図１２（ｄ）に示すように、シリコン酸化膜７２の不要部分をエッチングにより除去する。これにより、ＳＯＩ基板７から、振動素子基板５と第２の層３３とが一体的に形成される。なお、図示していないが、圧電体素子６５１、６５２、６５３、配線、端子５４１、５４２は、それぞれ、上記の工程の合間に各種成膜法を用いて形成することができる。また、圧電体素子６５１、６５２、６５３は、バルクの圧電体素子を張り付けてもよい。

この後は、第２のシリコン層７３（第２の層３３）の下面に第１の層３１を接合し、第１のシリコン層７１（振動素子基板５）の上面にリッド４を接合することで電子デバイス１が得られる。なお、第２の層３３と第１の層３１との接合方法や振動素子基板５とリッド４との接合方法としては、特に限定されないが、シリコンとガラスの接合であるため、陽極接合を用いることができる。また、接着剤や低融点ガラス等の接合部材を介して接合することもできる。

以上のような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第４実施形態＞
図１３は、本発明の第４実施形態に係る電子デバイスを示す断面図である。図１４は、図１３に示す電子デバイスが有する振動素子基板の下面図である。図１５は、図１３に示す電子デバイスの製造方法を説明するための断面図である。

以下、本発明の第４実施形態に係る電子デバイスについて説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

第４実施形態の電子デバイスは、リッドと振動素子基板とがＳＯＩ基板から形成されていることおよび振動素子の構成が異なること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。

図１３に示すように、本実施形態の電子デバイス１では、リッド４と振動素子基板５とがＳＯＩ基板８から一体的に形成されている。すなわち、リッド４および振動素子基板５が共にシリコンで構成され、これらの境界部にシリコン酸化膜が配置されている。このような構成とすることで、電子デバイス１の製造が容易となるとともに、第１実施形態と比較して接合箇所が減るため、内部空間Ｓの気密性をより高めることができる。

また、図１４に示すように、本実施形態の振動素子６では、振動部５１は、基部５１１と、基部５１１から延出する３本の振動腕５１２、５１３、５１４と、を有しており、各振動腕５１２、５１３、５１４の下面に、圧電体素子（圧電体層を上部電極と下部電極とで挟み込んだ素子）６５１、６５２、６５３が設けられている。そして、図示しないが、圧電体素子６５１、６５３の上部電極と圧電体素子６５２の下部電極とが配線を介して端子５４１に電気的に接続され、圧電体素子６５１、６５３の下部電極と圧電体素子６５２の上部電極とが配線を介して端子５４２に電気的に接続されている。そのため、端子５４１、５４２間に交番電圧を印加すると、振動腕５１２、５１３、５１４がそれぞれ面外方向（厚さ方向）に、かつ、振動腕５１２、５１４と振動腕５１３とが逆相となるように振動する。

以上のような電子デバイス１は、例えば、次のようにして製造することができる。まず、図１５（ａ）に示すように、第１のシリコン層８１、シリコン酸化膜８２および第２のシリコン層８３が積層してなるＳＯＩ基板８を用意する。次に、図１５（ｂ）に示すように、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、第２のシリコン層８３を振動素子基板５の外形形状にパターニングする。これにより、第２のシリコン層８３から振動素子基板５が得られる。次に、図１５（ｃ）に示すように、シリコン酸化膜８２に貫通孔８２１を形成した後、この貫通孔８２１を介して、第１のシリコン層８１をエッチングし、第１のシリコン層８１に凹部４ａを形成する。これにより、第１のシリコン層８１からリッド４が形成される。次に、図１５（ｄ）に示すように、シリコン酸化膜８２の不要部分をエッチングにより除去する。これにより、ＳＯＩ基板８から、振動素子基板５とリッド４とが一体的に形成される。なお、図示していないが、圧電体素子６５１、６５２、６５３、配線、端子５４１、５４２は、それぞれ、上記の工程の合間に各種成膜法を用いて形成することができる。また、圧電体素子６５１、６５２、６５３は、バルクの圧電体素子を張り付けてもよい。

この後は、第２のシリコン層８３（振動素子基板５）の下面にベース基板３を接合することで、電子デバイス１が得られる。なお、第２のシリコン層８３とベース基板３との接合方法としては、特に限定されないが、シリコンとガラスの接合であるため、陽極接合を用いることができる。また、接着剤や低融点ガラス等の接合部材を介して接合することもできる。

以上のような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

次に、電子デバイス１を備えた電子機器について説明する。
図１６は、本発明の電子デバイスを備えたモバイル型（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１１０８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、例えば発振器として電子デバイス１が内蔵されている。

図１７は、本発明の電子デバイスを備えた携帯電話機（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１２０８が配置されている。このような携帯電話機１２００には、例えば発振器として電子デバイス１が内蔵されている。

図１８は、本発明の電子デバイスを備え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１３１０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。このようなディジタルスチルカメラ１３００には、例えば発振器として電子デバイス１が内蔵されている。

なお、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等に適用することができる。

次に、電子デバイス１を備えた移動体について説明する。
図１９は、本発明の電子デバイスを備えた移動体を示す斜視図である。自動車（移動体）１５００には、電子デバイス１が搭載されている。電子デバイス１は、例えば、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。

以上、電子デバイスおよび電子デバイスの製造方法について、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、前述した第１実施形態では、振動素子基板を水晶基板から形成しているが、水晶基板に替えて、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ_２Ｂ_４Ｏ_７）、ランガサイト（Ｌａ_３Ｇａ_５ＳｉＯ_１４）などの酸化物基板や、ガラス基板上に窒化アルミニウムや五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）などの圧電体材料を積層させて構成された積層圧電基板や、圧電セラミック基板を用いてもよい。

また、前述した第１実施形態では、振動素子が音叉型をなしているが、振動素子の構成としては、これに限定されず、例えば、ＡＴカット振動子、ＢＴカット振動素子等の厚み滑り振動素子であってもよい。また、振動素子は、角速度検出素子や加速度検出素子であってもよい。

また、前述した実施形態では、ベース基板において、第１の層の下面に配線層（外部接続端子）が配置されているが、第１の層と配線層との間に別の層（例えば、ガラス層）が介在していてもよい。

１……電子デバイス
２……パッケージ
３……ベース基板
３ａ……凹部
３０……ベース基板
３１……第１の層
３１Ａ、３１Ｂ……セラミック層
３１０……第１の層
３１１……貫通孔
３２……配線層
３２１、３２２……外部接続端子
３３……第２の層
３３０……第２の層
３３１、３３２……貫通孔
３４１、３４２……切り欠き部
３５３、３５４、３５５、３５６……ビア
３８……内部配線層
３８１、３８２……配線
４……リッド
４ａ……凹部
４０……リッド
４００……リッド
５……振動素子基板
５０……振動素子基板
５００……水晶Ｚ板
５１……振動部
５１１……基部
５１２、５１３、５１４……振動腕
５１２ａ、５１２ｂ、５１３ａ、５１３ｂ……溝
５２……枠部
５２１、５２２……切り欠き部
５３……連結部
５４１、５４２……端子
６……振動素子
６１、６２……励振電極
６３、６４……配線
６５１、６５２、６５３……圧電体素子
７、８……ＳＯＩ基板
７１、８１……第１のシリコン層
７２、８２……シリコン酸化膜
７３、８３……第２のシリコン層
８２１……貫通孔
９……回路基板
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
１１０８……表示部
１２００……携帯電話機
１２０２……操作ボタン
１２０４……受話口
１２０６……送話口
１２０８……表示部
１３００……ディジタルスチルカメラ
１３０２……ケース
１３０４……受光ユニット
１３０６……シャッターボタン
１３０８……メモリー
１３１０……表示部
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
Ｈ１、Ｈ２……半田
ＬＬ……レーザー
Ｐ……導体パターン
Ｓ……内部空間
Ｓ１……個片化領域

Claims (9)

1. セラミック層を含む第１の層、前記第１の層の一方の面側に配置され、ガラス、シリコンおよび水晶の少なくとも１つを材料として含む第２の層、および前記第１の層の他方の面側に配置されている配線層、を有するベース基板と、
   前記ベース基板の前記第２の層側に配置され、ガラス、シリコンおよび水晶の少なくとも１つを材料として含む蓋体と、
   振動素子を保持し、前記ベース基板と前記蓋体との間に配置されている枠部と、
   を有することを特徴とする電子デバイス。
2. 前記振動素子は、前記ベース基板、前記蓋体、および前記枠部で構成される空間に収容されている請求項１に記載の電子デバイス。
3. 前記ベース基板は、前記第２の層の前記枠部側の面に開口する基板側凹部を有し、
   前記蓋体は、前記枠部側の面に開口する蓋体側凹部を有し、
   前記基板側凹部と前記蓋体側凹部の間に前記振動素子が位置している請求項２に記載の電子デバイス。
4. 前記第１の層は、互いに積層された複数の前記セラミック層を有し、
   前記複数のセラミック層の間に内部配線層が配置されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電子デバイス。
5. 前記枠部は、水晶である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電子デバイス。
6. 前記枠部および前記第２の層は、それぞれ、シリコンを含み、
   前記枠部と前記第２の層の間にはシリコン酸化膜が配置されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電子デバイス。
7. 前記枠部および蓋体は、それぞれ、シリコンを含み、
   前記枠部と前記蓋体の間にはシリコン酸化膜が配置されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電子デバイス。
8. セラミック層を含む第１の層、前記第１の層の一方の面側に配置され、ガラス、シリコンおよび水晶の少なくとも１つを材料として含む第２の層、および、前記第１の層の他方の面側に配置されている配線層を有するベース基板と、ガラス、シリコンおよび水晶の少なくとも１つを材料として含む蓋体と、振動素子を保持する枠部と、を用意する工程と、
   前記ベース基板の前記第２の層と前記蓋体とで前記枠部を挟み込むようにして、前記振動素子を収容する内部空間を形成する工程と、
   を含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
9. 前記内部空間を形成する工程よりも前に、前記ベース基板の前記枠部側の面に開口する凹部と、前記蓋体の前記枠部側の面に開口する凹部の少なくとも一方を、エッチング加工によって形成する工程を含む請求項８に記載の電子デバイスの製造方法。

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