JP2016054195A - パッケージの製造方法、及びパッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】キャビティ内の真空度を高め、電子部品の特性を向上させることのできるパッケージの製造方法、及びパッケージを提供する。【解決手段】ベース基板用ウエハ４０にはんだからなる接合材が形成された状態で、接合材を予備加熱温度Ｔｈで加熱する予備加熱工程と、接合材を接合温度Ｔｓで加熱して、接合材を介して各ウエハ４０，５０を接合する接合工程と、を有し、予備加熱温度Ｔｈは、接合温度Ｔｓ以上に設定されていることを特徴とする。【選択図】図９

Description

本発明は、電子部品が封入されたパッケージの製造方法、及びパッケージに関するものである。

例えば振動子等の電子部品には、パッケージ内に封入されたものがある。パッケージは、第１基板と第２基板とが互いに接合されることで形成され、これら第１基板と第２基板との間に形成されたキャビティ内に振動子等の電子部品が封入される。
このような構成では、パッケージのキャビティ内が真空に近いほど、キャビティ内に封入された振動子の振動特性が良好となる。

ところで、第１基板及び第２基板を接合する方法として、接合材を介して各基板を陽極接合する方法が知られている。しかしながら、陽極接合を用いる場合、接合時の熱や電気化学的な反応等によって例えば各基板や接合材自体、または各基板と接合材との界面等からアウトガスが放出されるおそれがある。そして、アウトガスがキャビティ内に放出されると、キャビティ内の真空度が低下するおそれがある。

そこで、特許文献１においては、第１基板と第２基板とを陽極接合するのに先立ち、接合材が形成された第１基板及び第２基板を、スペーサを介して重ね合わせた状態で予備加熱する構成が開示されている。このような構成によれば、第１基板や第２基板、接合材からアウトガスを事前に放出させることによって、その後の陽極接合でのアウトガスの放出を抑制し、キャビティ内の真空度を高めることができるようになっている。

特開２０１２−７４９６９号公報

しかしながら、上述したように陽極接合の際には、電気化学的な反応によってもアウトガスが発生するため、真空度の改善には限界がある。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みたものであって、キャビティ内の真空度を高め、電子部品の特性を向上させることのできるパッケージの製造方法、及びパッケージを提供することである。

上記の課題を解決するため、本発明のパッケージの製造方法は、互いに接合された第１基板及び第２基板の間に、電子部品を封入可能なパッケージの製造方法であって、前記第１基板及び前記第２基板のうち、少なくとも一方の基板にはんだからなる接合材が形成された状態で、前記接合材を予備加熱温度で加熱する予備加熱工程と、前記接合材を接合温度で加熱して、前記接合材を介して前記第１基板及び前記第２基板を接合する接合工程と、を有し、前記予備加熱温度は、前記接合温度以上に設定されていることを特徴としている。

この構成によれば、予備加熱工程において接合材を接合温度以上の予備加熱温度で加熱することで、接合工程の前に基板や接合材に含まれる不純物をアウトガスとして放出させることができる。この場合、接合時の反応によって基板と接合材との界面からアウトガスが生成されることがないので、予備加熱工程でアウトガスを十分に放出させておくことで、接合工程でアウトガスがキャビティ内に放出されるのを抑制できる。その結果、キャビティ内の真空度を向上させ、パッケージの特性を向上させることができる。

また、前記第１基板及び前記第２基板のうち、少なくとも一方がガラスからなり、前記予備加熱温度は、ガラスの軟化点未満に設定されていてもよい。
この構成によれば、予備加熱工程で基板が軟化するのを抑制し、基板にダメージが及ぶのを抑制できる。

また、前記予備加熱工程では、前記第１基板と前記第２基板とをスペーサを挟んで対向させてもよい。
この構成によれば、第１基板と第２基板とをスペーサを挟んで対向させることで、各基板間にスペーサの厚み分の間隙が形成される。これにより、予備加熱工程で基板や接合材等から放出されるアウトガスを各基板間の間隙を通して外部に容易かつ確実に排出することができる。

また、前記接合材は、金基はんだであってもよい。
この構成によれば、予備加熱工程でアウトガスを効果的に放出できるとともに、各基板同士を確実に接合することができる。

また、前記接合材は、ＡｕとＳｎを含んだＡｕ−Ｓｎ系はんだであってもよい。
この構成によれば、Ａｕ−Ｓｎ系はんだは金基はんだの中でも比較的融点（共晶点）が低いので、接合温度を低く設定することができる。そのため、アウトガスを効果的に放出させた上で、熱によるパッケージや電子部品へのダメージを抑制できる。

また、前記接合温度は、前記予備加熱温度よりも低く設定されてもよい。
この構成によれば、接合工程において、予備加熱温度よりも低い温度に接合温度を設定することで、アウトガスの放出後、熱によるパッケージや電子部品へのダメージを抑制できる。

また、前記予備加熱工程の前に、前記第１基板及び前記第２基板における接合領域に、前記接合材に対する濡れ性が前記第１基板及び前記第２基板よりも高い下地膜を各別に形成する接合パターン形成工程と、前記第１基板及び前記第２基板の前記接合領域のうち、少なくとも一方の前記接合領域に前記接合材を形成する接合材形成工程と、を有していてもよい。
この構成によれば、接合材形成工程に先立って接合領域に下地膜を形成することで、基板の所望の領域に下地膜を介して接合材を確実に形成することができ、各基板の接合強度を向上させることができる。

また、本発明のパッケージは、上記したようなパッケージの製造方法により製造されたことを特徴としている。
この構成によれば、上記本発明のパッケージの製造方法により製造されているので、特性に優れた信頼性の高いパッケージを提供できる。

本発明によれば、キャビティ内の真空度を高め、電子部品の特性を向上させることができる。

本発明の実施形態における発振器の斜視図である。 リッド基板、並びにＳＯＩ基板のシリコン支持層及びＢＯＸ層を取り外した状態における発振器の平面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 本実施形態の発振器の製造方法を示すフローチャートである。 振動子部作成工程の工程図であって、ＳＯＩ基板の断面図である。 振動子部作成工程の工程図であって、ＳＯＩ基板の断面図である。 振動子部作成工程の工程図であって、ＳＯＩ基板の断面図である。 ウエハ接合体の分解斜視図である。 リッド−ベースセット工程を説明するための説明図である。 封止工程における接合材の温度プロファイルである。 接合工程の説明図である。 予備加熱温度Ｔｈと、キャビティ内部の圧力と、の関係を示す図である。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［発振器］
図１は、本発明の実施形態における発振器１の斜視図である。図２は、リッド基板３、並びにＳＯＩ基板１４のシリコン支持層１１及びＢＯＸ層１２を取り外した状態における発振器１の平面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。なお、以下に示す各図では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
図１から図３に示すように、本実施形態の発振器１は、ベース基板２及びリッド基板３が接合材３５を介して接合されたパッケージ９と、パッケージ９のキャビティ３ａに収納された振動子部（電子部品）８と、を備えている。なお、以下の説明では、パッケージ９の厚さ方向におけるベース基板２側を下方、リッド基板３側を上方として説明する場合がある。

（振動子部）
図３に示すように、振動子部８は、シリコン支持層１１と、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）のＢＯＸ（Ｂｕｒｉｅｄ Ｏｘｉｄｅ）層１２と、シリコン活性層１５と、が順次積層された、いわゆるＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ−Ｏｎ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板１４を用いて半導体プロセス技術によって製造される。ただし、ＳＯＩ基板１４に限らず、シリコン等の半導体基板で振動子部８を製造しても構わない。
シリコン活性層１５には、振動子４と、一対の電極部４６ａ，４６ｂと、が形成されている。

図２に示すように、振動子４は、所定の電圧が印加されたときに振動するものであって、ＳＯＩ基板１４を厚さ方向から見た平面視でＩ字状を呈している。具体的に、振動子４は、一対の振動子アイランド４１ａ，４１ｂと、これら振動子アイランド４１ａ，４１ｂ間に両持ち状に支持された振動片４２と、を備えている。なお、以下の説明では、ＳＯＩ基板１４の面内方向のうち、後述する振動片４２の延在方向を単に延在方向といい、延在方向に直交する方向を幅方向という。

振動子アイランド４１ａ，４１ｂは、平面視で矩形状を呈し、その下面（ベース基板２側に位置する面）には、それぞれ電極パッド４３が形成されている。

振動片４２は、振動子アイランド４１ａ，４１ｂ間を架け渡すとともに、幅方向に振動可能とされている。振動片４２は、振動子アイランド４１ａ，４１ｂに連結される基端部４４ａ，４４ｂと、基端部４４ａ，４４ｂから基端部４４ａ，４４ｂ間を架け渡すように延出する振動部４５と、を備えている。

ここで、振動片４２のうち、振動部４５は、基端部４４ａ，４４ｂよりも機械的に強固に形成されている。本実施形態では、振動部４５の幅が基端部４４ａ，４４ｂの幅に比べ広く形成されている。具体的に、基端部４４ａ，４４ｂは、振動片４２に対して幅方向の両側から矩形状に窪んでおり、振動部４５に比べ相対的に軟らかく形成されている。そして、振動片４２は、基端部４４ａ，４４ｂ間に、これら基端部４４ａ，４４ｂより幅の広い振動部４５が連結された状態となっている。

振動子４に対して幅方向の両側には、振動子４に対して一定距離を空けた状態で、振動子４を間に挟む一対の電極部４６ａ，４６ｂが配置されている。各電極部４６ａ，４６ｂは、電極部アイランド４７ａ，４７ｂと、電極パッド４８ａ，４８ｂと、を備えている。

図３に示すように、各電極部アイランド４７ａ，４７ｂは、シリコン支持層１１上にＢＯＸ層１２を介して形成されている。図２、図３に示すように、電極部アイランド４７ａ，４７ｂは、延在方向に沿って延設され、振動子４を幅方向の両側から囲んでいる。電極部アイランド４７ａ，４７ｂの各々は、振動片４２の振動部４５に向けて幅方向の内側に突出する凸部４９ａ，４９ｂを備えている。そして、これら凸部４９ａ，４９ｂにおける幅方向の内側端面と、振動部４５における幅方向の外側端面と、の間には、ギャップｄが形成されている。

電極パッド４８ａ，４８ｂは、電極部アイランド４７ａ，４７ｂの下面のほぼ全域に亘って形成されている。この電極パッド４８ａ，４８ｂのうち、一方の電極パッド４８ａが振動片４２の駆動用電極パッドとして構成され、他方の電極パッド４８ｂが振動片４２の振動の検出用電極パッドとして構成されている。

（パッケージ）
図３に示すように、ベース基板２及びリッド基板３は、ガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる基板である。
リッド基板３の下面側（ベース基板２との接合面側）には、上述した振動子部８を収容するキャビティ３ａが形成されている。なお、リッド基板３の下面のうち、キャビティ３ａを取り囲む額縁領域（接合領域）３ｂには、後述する接合材３５が接合される下地膜５１が形成されている。下地膜５１は、額縁領域３ｂ上において接合材３５との濡れ性を改善する機能を有し、接合材３５に対する濡れ性がリッド基板３よりも高い材料（例えばクロム（Ｃｒ）−金（Ａｕ）やチタン（Ｔｉ）−白金（Ｐｔ）−金（Ａｕ）等からなる積層膜）により形成されている。

図２に示すように、ベース基板２上には、上述した振動子部８が実装される引き回し電極３６，３７が形成されている。引き回し電極３６，３７のうち、第１引き回し電極３６には、振動子部８の振動子４が実装されている。具体的に、第１引き回し電極３６は、ベース基板２における長手方向（振動子部８の延在方向）の両端部に位置し、短手方向に沿って互いに逆向きに延設されている。各第１引き回し電極３６の一端部には、金（Ａｕ）等からなるバンプＢ１が形成され、このバンプＢ１を介して振動子アイランド４１ａ，４１ｂの電極パッド４３が各別に実装されている。

一方、引き回し電極３６，３７のうち、第２引き回し電極３７には、振動子部８の電極部４６ａ，４６ｂが実装されている。具体的に、第２引き回し電極３７は、ベース基板２における短手方向の両端部に位置し、長手方向に沿って互い逆向きに延設されている。各第２引き回し電極３７の一端部には、金（Ａｕ）等からなるバンプＢ２が形成され、このバンプＢ２を介して電極部４６ａ，４６ｂの電極パッド４８ａ，４８ｂが実装されている。

また、上述したベース基板２には、ベース基板２を厚さ方向に貫通するとともに、上述した各引き回し電極３６，３７と発振器１の外面に形成された図示しない外部電極と、の間を各別に接続する貫通電極３２，３３が設けられている。なお、貫通電極３２，３３は、例えば、コバールやＦｅ−Ｎｉ合金（４２アロイ）等の、熱膨張係数がベース基板２のガラス材料と近い（好ましくは同等か低め）材料により導電性の金属芯材により構成されている。

貫通電極３２，３３のうち第１貫通電極３２は、ベース基板２における第１引き出し電極３６の他端部に対応する位置に形成され、その上端面がベース基板２の上面で第１引き回し電極３６に接続されている。第１貫通電極３２の下端面は、ベース基板２の下面で外部電極に接続されている。
一方、貫通電極３２，３３のうち第２貫通電極３３は、ベース基板２における第２引き出し電極３７の他端部に対応する位置に形成され、その上端面がベース基板２の上面で第２引き回し電極３７に接続されている。第２貫通電極３３の下端面は、ベース基板２の下面で外部電極に接続されている。このように、引き回し電極３６，３７及び貫通電極３２，３３を介して発振器１と外部電極とが導通している。

ここで、ベース基板２の上面には、ベース基板２及びリッド基板３間を接合する接合材３５が設けられている。本実施形態の接合材３５は、金基の共晶はんだ、例えば金（Ａｕ）と錫（Ｓｎ）を含んだＡｕ−Ｓｎ系はんだからなる。共晶はんだは、例えば金が８０ｗｔ％、錫が２０ｗｔ％に組成が調整され、その共晶点Ｔｃ（融点）は２８０℃になっている。なお、金基の共晶はんだとして、他に金（Ａｕ）とシリコン（Ｓｉ）を含んだＡｕ−Ｓｉ系はんだ、金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）を含んだＡｕ−Ｇｅ系はんだ等を用いても構わない。

接合材３５は、ベース基板２の外周部分において、上述したリッド基板３の額縁領域３ｂと厚さ方向で対向する部分に振動子部８を取り囲む枠状に形成されている。そして、ベース基板２及びリッド基板３が、接合材３５により接合されることで、キャビティ３ａ内の振動子部８が気密封止されている。なお、ベース基板２上における接合材３５の形成領域には、接合材３５の濡れ性を改善する下地膜５２が形成されている。なお、下地膜５２の材料としては、上述した下地膜５１と同様の材料を用いることができる。

このように構成された発振器１を作動させる場合には、貫通電極３２，３３や引き回し電極３６，３７等を介して振動子４と電極部４６ａとの間に電圧を印加すると、両者間に静電引力が発生する。すると、振動片４２が、幅方向に振動することで、振動片４２と電極部４６ａ，４６ｂとの間のギャップｄが変化し、振動片４２と電極部４６ａ，４６ｂとの間の静電容量が変化する。そして、電極部４６ｂの電極パッド４８ｂは、静電容量の変化を共振周波数として検出する。そして、検出された共振周波数は、検出信号として電極パッド４８ｂから第２引き回し電極３７や第２貫通電極３３等を介して外部に出力される。

［発振器の製造方法］
次に、上述した発振器１の製造方法を、図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。以下には、複数のベース基板２が連なるベース基板用ウエハ４０（第１基板）と、複数のリッド基板３が連なるリッド基板用ウエハ５０（第２基板）と、の間に複数の振動子部８を封入してウエハ接合体６０を形成し、ウエハ接合体６０を切断することにより複数の発振器１を同時に製造する方法について説明する。

本実施形態に係る発振器１の製造方法は、主に、振動子部作製工程Ｓ１０と、リッド基板用ウエハ作製工程Ｓ２０と、ベース基板用ウエハ作製工程Ｓ３０と、組立工程（Ｓ５０以降）と、を有している。なお、各工程のうち、振動子部作製工程Ｓ１０、リッド基板用ウエハ作製工程Ｓ２０及びベース基板用ウエハ作製工程Ｓ３０は、並行して実施することができる。

（振動子部作製工程）
図５〜図７は振動子部作成工程Ｓ１０の工程図であって、ＳＯＩ基板１４の断面図である。
図５に示すように、振動子部作製工程Ｓ１０では、まずシリコン支持層１１上にＢＯＸ層１２、シリコン活性層１５が順次積層されたＳＯＩ基板１４を準備する。そして、このＳＯＩ基板１４上に、後に電極パッド４３，４８ａ，４８ｂとなる図示しないメタル層を形成する。なお、メタル層は、スパッタや蒸着等によりＳＯＩ基板１４の全面に成膜する。

次に、図６に示すように、ＳＯＩ基板１４上に成膜されたメタル層をパターニングして、上述した形状の電極パッド４３，４８ａ，４８ｂ（図６では電極パッド４８ａ，４８ｂのみを示す）に形成する。具体的には、フォトリソグラフィ技術により露光・現像した図示しないレジストマスクを介してドライエッチングを行うことで、ＳＯＩ基板１４上に成膜されたメタル層をパターニングする。

続いて、図７に示すように、シリコン活性層１５を、上述した形状の電極部アイランド４７ａ，４７ｂ及び振動子４に各々分離する。具体的には、フォトリソグラフィ技術により露光・現像した図示しないレジストマスクを介してドライエッチングを行うことで、シリコン活性層１５を貫通してＢＯＸ層１２の上面まで到達する凹部を形成する。

その後、振動子４の振動片形成領域のＢＯＸ層１２を除去する。具体的には、シリコン活性層１５に形成した凹部内をエッチングすることで、振動片４２がシリコン支持層１１から分離される。これにより、振動片４２が振動子アイランド４１ａ，４１ｂ（図３参照）に両持ち状に支持された振動子４が形成される。なお、このエッチングはドライエッチングまたはウェットエッチングのいずれの方法で行っても構わない。
以上により、振動子部作製工程Ｓ１０が終了する。

（リッド基板用ウエハ作製工程）
図８は、ウエハ接合体６０の分解斜視図である。なお、図８においては、上述した振動子部８や引き回し電極３６，３７等の図示は省略している。
図４、図８に示すように、リッド基板用ウエハ作製工程Ｓ２０では、後にリッド基板３となるリッド基板用ウエハ５０を作製する。まず、ソーダ石灰ガラスからなる円板状のリッド基板用ウエハ５０を、所定の厚さまで研磨加工して洗浄した後に、エッチング等により最表面の加工変質層を除去する（Ｓ２１）。
次いで、キャビティ形成工程Ｓ２２では、リッド基板用ウエハ５０におけるベース基板用ウエハ４０との接合面側に、キャビティ３ａを形成する。なお、キャビティ３ａの形成は、加熱プレス成型やエッチング加工等によって行うことができる。

次に、接合パターン形成工程Ｓ２３では、リッド基板用ウエハ５０の接合面側において、接合材３５との接合領域に下地膜５１を形成する。具体的には、下地膜５１となるメタル層を成膜した後、下地膜５１の形成領域に位置するメタル層が残存するようにパターニングを行う。なお、本実施形態では、キャビティ形成工程Ｓ２２の後に接合パターン形成工程Ｓ２３を行う構成について説明したが、これとは逆に接合パターン形成工程Ｓ２３の後に、キャビティ形成工程Ｓ２２を行っても構わない。

（ベース基板用ウエハ作製工程）
ベース基板用ウエハ作製工程Ｓ３０では、後にベース基板となるベース基板用ウエハ４０を作製する。まず、ソーダ石灰ガラスからなる円板状のベース基板用ウエハ４０を、所定の厚さまで研磨加工して洗浄した後に、エッチング等により最表面の加工変質層を除去する（Ｓ３１）。その後、ベース基板用ウエハ４０に、貫通電極３２，３３（図３参照）を形成する。

次いで、ベース基板用ウエハ４０上に引き回し電極３６，３７及び下地膜５２を形成する（Ｓ３２）。具体的には、ベース基板用ウエハ４０上に引き回し電極３６，３７及び下地膜５２となるメタル層を成膜し、引き回し電極３６，３７及び下地膜５２の形成領域に位置するメタル層が残存するようにパターニングを行う。その後、引き回し電極３６，３７上に、バンプＢ１，Ｂ２を形成する。なお、引き回し電極３６，３７及び下地膜５２を別々に形成しても構わない。

次に、ベース基板用ウエハ４０上に接合材３５を形成する（Ｓ３３）。具体的には、共晶はんだのペーストを下地膜５２上に印刷等により形成した後、リフローによりフラックスを除去する。なお、接合材３５は、印刷の他にスパッタや蒸着、電解めっき等により形成することも可能である。

続いて、ベース基板用ウエハ４０を洗浄する（Ｓ３４）。これにより、ベース基板用ウエハ４０上に付着した不純物や、接合材３５に残存したフラックス残渣が除去される。
この時点でベース基板用ウエハ作製工程Ｓ３０が終了する。

（組立工程）
次に、ベース基板用ウエハ４０の引き回し電極３６，３７上に、バンプＢ１，Ｂ２を介して振動子部８をマウントする振動子部マウント工程Ｓ５０を行う。具体的には、電極パッド４３，４８ａ，４８ｂをベース基板用ウエハ４０に対向させた状態で、振動子部８をバンプＢ１，Ｂ２上に載置する。そして、バンプＢ１，Ｂ２を所定温度に加熱しながら、振動子部８をバンプＢ１，Ｂ２に押し付けつつ超音波振動を印加する。これにより、図３に示すように、振動子部８がベース基板用ウエハ４０の主面から浮いた状態で、バンプＢ１，Ｂ２に実装される。

図９は、リッド−ベースセット工程Ｓ６０を説明するための説明図である。
図９に示すように、リッド−ベースセット工程Ｓ６０では、まず真空チャンバ６５内にリッド基板用ウエハ５０及びベース基板用ウエハ４０をセットする。

真空チャンバ６５には真空ポンプＰが接続されており、この真空ポンプＰにより真空チャンバ６５内の圧力が調節可能になっている。
真空チャンバ６５には、ベース基板用ウエハ４０を加熱する第１ヒータ７１と、リッド基板用ウエハ５０を加熱する第２ヒータ７２と、が設けられている。第１ヒータ７１及び第２ヒータ７２には、市販のホットプレート等が使用される。

リッド基板用ウエハ５０及びベース基板用ウエハ４０は、以下の手順で真空チャンバ６５内にセットされる。
まず、第１ヒータ７１上にベース基板用ウエハ４０をセットする。なお、第１ヒータ７１には、不図示の治具が配置され、この治具によってベース基板用ウエハ４０が第１ヒータ７１に対して位置決めされる。

次に、ベース基板用ウエハ４０上に、複数（本実施形態では２個）のスペーサ７５を配置する。
スペーサ７５は、例えばステンレス等からなる平面視略矩形状をした平板部材である。スペーサ７５は、ベース基板用ウエハ４０上に形成された引き回し電極３６，３７や接合材３５を傷付けないように、ベース基板用ウエハ４０の外周部（発振器１の形成領域の外側）に配置する。

続いて、スペーサ７５上にリッド基板用ウエハ５０を配置する。これにより、スペーサ７５は、ベース基板用ウエハ４０とリッド基板用ウエハ５０とにより挟持された状態となる。そして、各ウエハ４０，５０間には、スペーサ７５の厚み分の間隙Ｇが形成される。

最後に、リッド基板用ウエハ５０に対してベース基板用ウエハ４０とは反対側から第２ヒータ７２を配置する。なお、第２ヒータ７２には、不図示の治具が配置され、この治具によってリッド基板用ウエハ５０が第２ヒータ７２に対して位置決めされる。以上で、リッド−ベースセット工程Ｓ６０が終了する。

（封止工程）
続いて、振動子部８をキャビティ３ａ内に気密封止する封止工程Ｓ７０を行う。本実施形態の接合工程Ｓ７０は、予備加熱工程Ｓ７１と、接合工程Ｓ７２と、を有している。

予備加熱工程Ｓ７１では、まず窒素雰囲気とされた真空チャンバ６５内を真空ポンプＰで真空引きし、減圧雰囲気とする。
この状態で、第１ヒータ７１及び第２ヒータ７２により各ウエハ４０，５０を加熱することで、各ウエハ４０，５０間に位置する接合材３５が加熱される。なお、真空ポンプＰによる真空引きと、接合材３５の加熱は、並行して行ってもよい。

図１０は、封止工程Ｓ７０における接合材３５の温度プロファイルである。
図１０に示すように、上述した予備加熱工程Ｓ７１において、接合材３５の予備加熱温度Ｔｈは、後述する接合工程Ｓ７２における接合温度Ｔｓ以上、ウエハ４０，５０の軟化点未満の範囲に設定されている。例えば、接合材３５として、Ａｕ−Ｓｎ系はんだを用いる場合、共晶点Ｔｃは２８０℃である。そのため、本実施形態において、接合温度Ｔｓは、共晶点Ｔｃよりも十分に高い温度、例えば３２０℃程度に設定される。そして、予備加熱温度Ｔｈは、接合温度Ｔｓよりも高い例えば３５０℃程度に設定されている。なお、予備加熱温度Ｔｈを維持する加熱時間（予備加熱時間ｔｈ）は、例えば１０分程度に設定されている。

接合材３５を予備加熱すると、接合材３５が溶融することで、上述したリフロー時に形成されたボイド内に残留したガスや、フラックス残渣等の不純物がアウトガスとして放出される。さらに、予備加熱により、各ウエハ４０，５０に含まれる不純物についてもアウトガスとして放出される。そして、接合材３５やウエハ４０，５０から放出されるアウトガスは、各ウエハ４０，５０間に形成された間隙Ｇを通して外部に排出される。

なお、接合材３５を印刷以外の方法で形成した場合であっても、形成時に接合材３５内に含まれた不純物がアウトガスとして放出される。例えば、スパッタにより接合材３５を成膜した場合には、成膜時に接合材３５内に取り込まれるアルゴンガスがアウトガスとして放出される。また、電解めっきにより接合材３５を成膜した場合には、成膜時に取り込まれる水分等がアウトガスとして放出される。

図１１は、接合工程Ｓ７２の説明図である。
次に、リッド基板用ウエハ５０及びベース基板用ウエハ４０を接合する接合工程Ｓ７２を行う。具体的には、図１１に示すように、まずウエハ４０，５０間からスペーサ７５を引き抜き、接合材３５を介して各ウエハ４０，５０を当接させる。

続いて、不図示の加圧装置を用いて第２ヒータ７２を押圧し、リッド基板用ウエハ５０をベース基板用ウエハ４０に向けて押し付ける。さらに、ヒータ７１，７２の出力を下げ、接合材３５を接合温度Ｔｓに設定する。なお、上述した予備加熱温度Ｔｈを接合温度Ｔｓと同等に設定した場合には、ヒータ７１，７２の出力を調整する必要はない。また、接合温度Ｔｓを維持する加熱時間（接合時間ｔｓ）は、例えば５分程度に設定されている。
その後、各ウエハ４０，５０、及び接合材３５を冷却することで、接合材３５が硬化する。これにより、各ウエハ４０，５０が接合材３５を介して接合されてなるウエハ接合体６０が形成される。以上で、接合工程Ｓ７０が終了する。

次に、ベース基板用ウエハ４０の外面に導電性材料をパターニングして、外部電極を形成する（Ｓ８０）。
続いて、ウエハ接合体６０を所定の切断線Ｍに沿って切断する（Ｓ９０）。これにより、ウエハ接合体６０を複数の発振器１に分離することができる。

その後、内部の電気特性検査を行う（Ｓ１００）。すなわち、振動子４の共振周波数や共振抵抗値、ドライブレベル特性（共振周波数及び共振抵抗値の励振電力依存性）等を測定してチェックする。また、絶縁抵抗特性等を併せてチェックする。そして、最後に発振器１の外観検査を行って、寸法や品質等を最終的にチェックする。これをもって発振器１の製造が終了する。

本実施形態によれば、予備加熱工程Ｓ７１において接合材３５を接合温度Ｔｓ以上の予備加熱温度Ｔｈで加熱することで、接合工程Ｓ７２の前に接合材３５やウエハ４０，５０に含まれる不純物をアウトガスとして放出させることができる。これにより、接合工程Ｓ７２でアウトガスがキャビティ３ａ内に放出されるのを抑制できるので、キャビティ３ａ内の真空度を向上させ、発振器１の特性を向上させることができる。

図１２は、予備加熱温度Ｔｈと、キャビティ３ａ内部の圧力と、の関係を示す図である。なお、図１２には、従来のように陽極接合を用いて各ウエハを接合する前に、本実施形態と同等の温度で予備加熱を行った場合を比較例として示している（図１２中の陽極接合）。

図１２に示すように、本実施形態では、比較例に比べて接合後のキャビティ３ａの圧力を低くする（真空度を高くする）ことが可能であった。これは、陽極接合時には、ウエハと接合材との界面で生じる電気化学的な反応によってもアウトガスが放出される。そのため、本実施形態に比べてキャビティ内の圧力が高くなったものと考えられる。
これに対して、本実施形態では、接合工程Ｓ７２で新たにアウトガスが生成されることがないので、予備加熱工程Ｓ７１でアウトガスを十分に放出させておくことで、真空度の高いパッケージ９を作製することが可能である。
また、予備加熱工程Ｓ７１においては、予備加熱温度Ｔｈが高いほど、接合後のキャビティ３ａ内の圧力が低くなっていることが確認できた。

また、本実施形態では、予備加熱工程Ｓ７１において各ウエハ４０，５０の軟化点未満の温度に予備加熱温度Ｔｈを設定することで、予備加熱工程Ｓ７１で各ウエハ４０，５０が軟化するのを抑制し、ウエハ４０，５０にダメージが及ぶのを抑制できる。
また、予備加熱工程Ｓ７１において、スペーサ７５を挟んで各ウエハ４０，５０を対向させることで、予備加熱工程Ｓ７１で接合材３５等から放出されるアウトガスを各ウエハ４０，５０間に形成された間隙Ｇを通して外部に容易かつ確実に排出することができる。これによっても、キャビティ３ａ内の真空度を向上させることができる。

さらに、本実施形態では、金基の共晶はんだを接合材３５に用いることで、予備加熱工程Ｓ７１でアウトガスを効果的に放出できるとともに、各ウエハ４０，５０同士を確実に接合することができる。
また、本実施形態では、金基はんだの中でも比較的融点（共晶点Ｔｃ）が低いＡｕ−Ｓｎ系はんだを用いているので、接合温度Ｔｓを低く設定することができる。そのため、アウトガスを効果的に放出させた上で、熱による発振器１へのダメージを抑制できる。
しかも、本実施形態では、接合工程Ｓ７２において、予備加熱温度Ｔｈよりも低い温度に接合温度Ｔｓを設定することで、アウトガスの放出後、熱による発振器１へのダメージを抑制できる。

また、本実施形態では、接合材形成工程Ｓ３３に先立って各ウエハ４０，５０に下地膜５１，５２を形成することで、ウエハ４０，５０の所望の領域に下地膜５１，５２を介して接合材３５を確実に形成することができ、各ウエハ４０，５０の接合強度を向上させることができる。

そして、本実施形態のパッケージ９は、上述した製造方法により製造されているので、特性に優れた信頼性の高いパッケージ９を提供できる。

なお、本発明は上述した実施形態に限られるものではない。
例えば上述した実施形態では、ベース基板用ウエハ４０（ベース基板２）側に接合材３５を設けるようにしたが、リッド基板用ウエハ５０（リッド基板３）側に接合材３５を設けてもよく、両ウエハ４０，５０に接合材３５を設けてもよい。
また、上述した実施形態では、接合材３５として金基はんだを用いる構成について説明したが、これに限られない。例えば、錫（Ｓｎ）とビスマス（Ｂｉ）を含んだ錫基はんだ等を用いても構わない。

また、上述した実施形態では、各ウエハ４０，５０（基板２，３）をガラス製としたが、これに限らず、シリコンやセラミック等により形成しても構わない。この場合、各ウエハ４０，５０の双方をシリコンやセラミックで形成してもよく、一方をシリコンやセラミックで形成し、他方をガラスで形成しても構わない。なお、ベース基板用ウエハ４０をシリコン材料から形成する場合、振動子部８をベース基板用ウエハ４０と一体に作り込むようにしても良い。

また、パッケージ９内に封入される電子部品としては、上述した振動子部８に限られない。例えば、水晶等を利用した圧電振動片を封入してもよく、また加速度センサや、ジャイロスコープ、赤外線センサ等の各種センサを封入しても構わない。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

８…振動子部（電子部品）
９…パッケージ
３５…接合材
４０…ベース基板用ウエハ（第１基板）
５０…リッド基板用ウエハ（第２基板）
５１，５２…下地膜
Ｔｈ…予備加熱温度
Ｔｓ…接合温度

Claims (8)

1. 互いに接合された第１基板及び第２基板の間に、電子部品を封入可能なパッケージの製造方法であって、
   前記第１基板及び前記第２基板のうち、少なくとも一方の基板にはんだからなる接合材が形成された状態で、前記接合材を予備加熱温度で加熱する予備加熱工程と、
   前記接合材を接合温度で加熱して、前記接合材を介して前記第１基板及び前記第２基板を接合する接合工程と、を有し、
   前記予備加熱温度は、前記接合温度以上に設定されていることを特徴とするパッケージの製造方法。
2. 前記第１基板及び前記第２基板のうち、少なくとも一方がガラスからなり、
   前記予備加熱温度は、ガラスの軟化点未満に設定されていることを特徴とする請求項１に記載のパッケージの製造方法。
3. 前記予備加熱工程では、前記第１基板と前記第２基板とをスペーサを挟んで対向させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパッケージの製造方法。
4. 前記接合材は、金基はんだであることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載のパッケージの製造方法。
5. 前記接合材は、ＡｕとＳｎを含んだＡｕ−Ｓｎ系はんだであることを特徴とする請求項４記載のパッケージの製造方法。
6. 前記接合温度は、前記予備加熱温度よりも低く設定されることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載のパッケージの製造方法。
7. 前記予備加熱工程の前に、前記第１基板及び前記第２基板における接合領域に、前記接合材に対する濡れ性が前記第１基板及び前記第２基板よりも高い下地膜を各別に形成する接合パターン形成工程と、
   前記第１基板及び前記第２基板の前記接合領域のうち、少なくとも一方の前記接合領域に前記接合材を形成する接合材形成工程と、を有していることを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１項に記載のパッケージの製造方法。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のパッケージの製造方法により製造されたことを特徴とするパッケージ。

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