JP6024242B2 - 電子デバイスの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ベース基板の製造方法、電子デバイスの製造方法、ベース基板および電子機器に関するものである。
従来から、例えば、振動素子等の機能素子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、パッケージは、凹部を有するベース基板と、凹部の開口を覆うリッド（蓋部）とを接合層（ろう材）を介して接合した構成が知られている。
このような電子デバイスでは、パッケージの内部空間を気密的に封止するために、リッドをベース基板に気密的に接合しているが、この接合方法として、例えば、レーザー溶接、シーム溶接、低融点ガラスによる接合等が用いられている。このようなレーザー溶接等による接合は、例えば、ベース基板上に接合層（メタライズ層）を形成し、この接合層にリッドを重ね、この状態にてリッド側からレーザーを照射して接合層を溶融し、これにより、接合層を介してリッドをベース基板に接合するものである（例えば、特許文献１参照）。
接合層は、Ｗ、Ｍｏ、Ａｇまたは、これらの合金で形成された下地層と、その下地層上に無電解めっきでＮｉまたはＮｉ−Ｐの金属層を形成し、その上に、ＰｄまたはＰｄ−Ｐの金属層を形成し、さらにその上に、Ａｕの金属層を形成したものである。
しかしながら、このような接合層では、レーザー溶接の際、接合層にクラックが生じ、接合層や、接合層とベース基板との間に隙間が生じてしまい、凹部内の気密性を確保することが困難であるという問題が生じる。
特開２００７−６３０４２号公報
本発明の目的は、接合層を介してベース基板と蓋部とを接合する際の接合層にクラックが発生することを防止し、内部空間の気密性を保持することができるベース基板の製造方法、電子デバイスの製造方法、ベース基板および電子機器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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
［適用例１］
本発明のベース基板の製造方法は、絶縁体基板を用意する工程と、
前記絶縁体基板上に、タングステンおよびモリブデンのうちの少なくとも１種を含む融点が１０００℃以上の金属を主成分とする第１の膜を形成する工程と、
前記第１の膜上に、ニッケルを主成分としてホウ素を含む第２の膜を形成する工程と、
前記第１の膜および前記第２の膜に対してシンター処理を行い、第１金属層を形成する工程と、
前記第１金属層上に、パラジウムを主成分とする第２金属層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする。
これにより、レーザー溶接・シーム溶接など溶接時に生じる熱影響により、接合層のめっきからのアウトガス・結晶性の変化を抑えることにより、接合層の熱的変化を抑えることが出来、接合層を介してベース基板と蓋部とを接合する際の接合層のクラックの発生を防止することができ、内部空間の気密性を保持することのできるベース基板が得られる。
また、パラジウムを主成分とする第２金属層を形成することにより、接合層を介してベース基板と蓋部とを接合する際、第２金属層がバリヤー層として機能し、第２金属層の下層のニッケルが第２金属層の上層に移動してしまうことを防止することができ、これにより、接合層上にニッケルの酸化物が形成されてしまうことを防止することができる。これによって、接合層上のろう材の濡れ性が失われることなく、内部空間の気密性を保持することができる。
［適用例２］
本発明のベース基板の製造方法では、前記シンター処理の後であって、前記第２金属層を形成する工程よりも前に、前記第１金属層上に、ニッケルおよびホウ素を含んで厚さが０．１μｍ以上０．５μｍ以下の範囲内にある第３金属層を形成する工程を含み、
第２金属層を形成する工程では、前記第３金属層の上に前記第２金属層が形成されることが好ましい。
これにより、接合層の厚さをより厚くすることができる。
［適用例３］
本発明のベース基板の製造方法では、前記第２の膜中のホウ素の濃度は、０．１質量％以上３質量％以下の範囲内にあることが好ましい。
これにより、より確実に、接合層を介してベース基板と蓋部とを接合する際の接合層のクラックの発生を防止することができる。
［適用例４］
本発明のベース基板の製造方法では、前記第２金属層上に、金を含む第４金属層を形成する工程を含むことが好ましい。
これにより、接合層の濡れ性を高めることができる。
［適用例５］
本発明のベース基板の製造方法では、前記第２金属層中のパラジウム以外の成分の濃度は、５質量％以下であることが好ましい。
これにより、前記第２金属層のバリヤー層としての機能を向上させることができる。
［適用例６］
本発明の電子デバイスの製造方法は、絶縁体基板を用意する工程と、
前記絶縁体基板上に、融点が１０００℃以上の金属を主成分とする第１の膜を形成する工程と、
前記第１の膜上に、ニッケルを主成分としてホウ素を含む第２の膜を形成する工程と、
前記第１の膜および前記第２の膜に対してシンター処理を行い、第１金属層を形成する工程と、
前記第１金属層上に、パラジウムを主成分とする第２金属層を形成し、ベース基板を得る工程と、
前記ベース基板上に、電子部品を設置する工程と、
前記第１金属層および前記第２金属層を介して前記ベース基板に蓋部を接合する工程と、
を含むことを特徴とする。
これにより、レーザー溶接・シーム溶接など溶接時に生じる熱影響により、接合層のめっきからのアウトガス・結晶性の変化を抑えることにより、接合層の熱的変化を抑えることが出来、接合層を介してベース基板と蓋部とを接合する際の接合層のクラックの発生を防止することができ、内部空間の気密性を保持することができ、信頼性の高い電子デバイスが得られる。
また、パラジウムを主成分とする第２金属層を形成することにより、接合層を介してベース基板と蓋部とを接合する際、第２金属層がバリヤー層として機能し、第２金属層の下層のニッケルが第２金属層の上層に移動してしまうことを防止することができ、これにより、接合層上にニッケルの酸化物が形成されてしまうことを防止することができる。これによって、接合層上のろう材の濡れ性が失われることなく、内部空間の気密性を保持することができる。
［適用例７］
本発明のベース基板は、本発明のベース基板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、接合層を介してベース基板と蓋部とを接合する際の接合層のクラックの発生を防止することができ、また、接合層上にニッケルの酸化物が形成されてしまうことを防止することができ、内部空間の気密性を保持することのできるベース基板が得られる。
［適用例８］
本発明の電子機器は、本発明の製造方法により製造された電子デバイスを有することを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
本発明の第１実施形態にかかる電子デバイスの平面図である。 図１に示す電子デバイスの断面図である。 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。 図１に示す電子デバイスの部分拡大断面図である。 図１に示す電子デバイスの他の構成例を示す部分拡大断面図である。 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自動車の構成を示す斜視図である。
以下、本発明のベース基板の製造方法、電子デバイスの製造方法、ベース基板および電子機器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平面図である。図２は、図１に示す電子デバイスの断面図である。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である。図４は、図１に示す電子デバイスの部分拡大断面図である。図５は、図１に示す電子デバイスの他の構成例を示す部分拡大断面図である。図６、図７および図８は、図１に示す電子デバイスの製造方法を説明するための図である。なお、以下では、説明の都合上、図２、図４〜図８中の上側を「上」、下側を「下」として説明する。
１．電子デバイス
まず、本発明の電子デバイスについて説明する。
図１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内に収容された電子部品としての振動素子（圧電素子）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（矩形）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。
このような構成の圧電基板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。
電極部３２１、３３１は、圧電基板３１０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３１０の平面視にて、電極部３２１、３３１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３２２、３３２は、圧電基板３１０の下面の図３（ｂ）中右側の端部に離間して形成されている。
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。
なお、励振電極３２０、３３０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。
このような振動素子３００は、一対の導電性接着剤２９１、２９２を介してパッケージ２００に固定されている。
−ベース基板（本発明のベース基板）を有するパッケージ−
図１および図２に示すように、パッケージ２００は、板状の絶縁体基板２１と、下側に開放する凹部を有するキャップ状のリッド（蓋部）２３０と、絶縁体基板２１とリッド２３０との間に介在しこれらを接合する接合層２５０とを備えている。このようなパッケージ２００では、凹部の開口が絶縁体基板２１で塞がれることにより、前述の振動素子３００を収納する収納空間Ｓが形成されている。なお、絶縁体基板２１および絶縁体基板２１上に設けられた接合層２５０等により、ベース基板２１０の主要部が構成される。
絶縁体基板２１およびリッド２３０は、共に、平面視形状が略長方形（矩形）をなしている。
リッド２３０は、有底筒状の本体２３１と、本体２３１の下端（すなわち、本体２３１の開口の周囲）に形成されたフランジ２３３とを有している。また、フランジ２３３の下面には、開口の周囲を覆うように、ろう材２３５が膜状（層状）に設けられている。ろう材２３５は、例えば、スクリーン印刷法などによって、フランジ２３３の下面に形成することができる。
このようなリッド２３０は、ろう材２３５と接合層２５０とを溶接することにより、接合層２５０を介して絶縁体基板２１に接合されている。ろう材２３５としては、特に限定されず、金ろう、銀ろうなどを用いることができるが、銀ろうを用いるのが好ましい。また、ろう材２３５の融点としては、特に限定されないが、８００℃以上、１０００℃以下程度であるのが好ましい。このような融点を有することにより、レーザー封止等に適したパッケージ２００となる。
このような絶縁体基板２１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、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、リッド２３０の構成材料としては、特に限定されないが、絶縁体基板２１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、絶縁体基板２１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。
図１に示すように、絶縁体基板２１の上面（収納空間Ｓに臨む面）には、一対の接続電極２７１、２７２が形成されている。また、絶縁体基板２１の下面には、接続電極２７１、２７２をパッケージ２００の外側へ引き出すための一対の外部実装電極（図示せず）が形成されている。接続電極２７１と一方の外部実装電極、接続電極２７２と他方の外部実装電極は、それぞれ、絶縁体基板２１を厚さ方向に貫通する図示しないビアを介して電気的に接続されている。
収納空間Ｓには、振動素子３００が収納されている。収納空間Ｓに収納された振動素子３００は、一対の導電性接着剤２９１、２９２を介して絶縁体基板２１に片持ち支持されている。導電性接着剤２９１は、接続電極２７１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、導電性接着剤２９１を介して接続電極２７１とボンディングパッド３２２とが電気的に接続されている。一方の導電性接着剤２９２は、接続電極２７２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、導電性接着剤２９２を介して接続電極２７２とボンディングパッド３３２とが電気的に接続されている。
図１に示すように、接合層２５０は、絶縁体基板２１の上面の縁部に沿って枠状に設けられている。また、接合層２５０は、絶縁体基板２１の縁部とリッド２３０のフランジ２３３との間に設けられており、当該部分にて、絶縁体基板２１とリッド２３０とを接合している。これにより、接合層２５０の内側に位置する収納空間Ｓを気密的に封止することができる。
図４に示すように、接合層２５０は、３つの金属層（第１金属層）２５１、金属層（第２金属層）２５２、金属層（第４金属層）２５４が絶縁体基板２１側からこの順序で積層された積層体で構成されている。この接合層２５０は、後述する構成により、接合層２５０の熱的変化を抑えることが出来、残留応力が小さく、これにより、接合層２５０を介してベース基板２１０とリッド２３０とを接合する際、接合層２５０のクラックの発生を防止することができる。これによって、収納空間Ｓの気密性を確実に維持することができる。
金属層２５１は、タングステンおよびモリブデンのうちの少なくとも１種を含む融点が１０００℃以上の金属を主成分とする第１の膜と、第１の膜上に形成されたニッケル（Ｎｉ）を主成分としてホウ素（Ｂ）を含む第２の膜に対し、シンター処理（熱処理）を行って形成したものである。第１の膜および第２の膜の形成方法は、それぞれ、特に限定されないが、第２の膜については、めっきが好ましく、特に、無電解めっきが好ましい。また、第１の膜については、印刷法を用いることが好ましい。これにより、第１の膜、第２の膜を簡単に形成することができる。なお、シンター処理については、後で詳述する。
前記第１の膜の主成分の金属には、タングステンとモリブデンのいずれか一方または両方が含まれる。なお、第１の膜の主成分の金属の融点は、１０００℃以上であるが、１２００℃以上、４０００℃以下程度であるのが好ましく、１３００℃以上、３５００℃以下程度であるのがより好ましい。
なお、前記融点が１０００℃未満であると、接合層２５０のクラックの発生を有効に防止することができない虞がある。
また、第１の膜の厚さは、特に限定されないが、１μｍ以上、５０μｍ以下程度であるのが好ましく、１０μｍ以上、３０μｍ以下程度であるのがより好ましい。
また、第２の膜中のホウ素の濃度は、３質量％以下であるのが好ましく、０．１質量％以上、２質量％以下であるのがより好ましい。第２の膜中のホウ素の濃度が３質量％を超えると、他の条件によっては、接合層２５０のクラックの発生を有効に防止することができない虞がある。
また、第２の膜の厚さは、特に限定されないが、０．１μｍ以上、５μｍ以下程度であるのが好ましく、０．５μｍ以上、２μｍ以下程度であるのがより好ましい。
なお、第２の膜は、ニッケルを主成分とし、ホウ素の他に、例えば、コバルト（Ｃｏ）、タングステン（Ｗ）、モリブテン（Ｍｏ）のような他の金属材料を含有していてもよい。
ここで、前記第１の膜および第２の膜に対してシンター処理を行うことにより、第１の膜中の金属が第２の膜中に拡散し、また、第２の膜中のニッケルが第１の膜中に拡散し、それぞれ、合金となり、金属層２５１が形成される。この場合、第１の膜の厚さは、第２の膜の厚さよりも厚いので、第２の膜は、その全体が合金となり、第１の膜は、第１の膜と第２の膜との境界面から所定の厚さまでが合金となる。これにより、ホウ素の放出と被膜中のＨ２・Ｈ２Ｏなどのガスを放出させる。これに伴い、残留応力を小さくすることができる。また、残留応力が大きい場合でも、接合層２５０を介してベース基板２１０とリッド２３０とを接合する際、金属層２５１のクラックが生じ難くなり、これによって、接合層２５０のクラックの発生を防止することができる。
また、金属層２５２は、パラジウム（Ｐｄ）を主成分とする層である。この金属層２５２を設けることにより、接合層２５０を介してベース基板２１０とリッド２３０とを接合する際、金属層２５２がバリヤー層として機能し、金属層２５２の下層のニッケルが金属層２５２の上層に移動してしまうことを防止することができ、これにより、接合層２５０上にニッケルの酸化物が形成されてしまうことを防止することができる。これによって、収納空間Ｓの気密性を確実に維持することができる。この金属層２５２の形成方法は、特に限定されないが、めっきが好ましく、特に、無電解めっきが好ましい。これにより、金属層２５２を簡単に形成することができる。
また、金属層２５２中のパラジウム以外の成分の濃度は、５質量％以下（０質量％を含む）であることが好ましく、０質量％であるのがより好ましい。これにより、前記金属層２５２のバリヤー層としての機能を向上させることができる。なお、金属層２５２中のパラジウム以外の成分の濃度が０質量％である場合は、金属層２５２の厚さをより薄くしても金属層２５２がバリヤー層として機能することができる。
また、金属層２５２中のパラジウム以外の成分としては、特に限定されないが、例えば、金属層２５２を無電解めっきにより形成する場合は、リン（Ｐ）である。
また、金属層２５２の厚さは、特に限定されないが、０．０５μｍ以上、１μｍ以下程度であるのが好ましく、０．１μｍ以上、０．５μｍ以下程度であるのがより好ましい。
また、金属層２５４は、金を主成分とする層であり、接合層２５０の最外層を構成している。これにより、接合層２５０の濡れ性を高めることができる。この金属層２５４の形成方法は、特に限定されないが、めっきが好ましく、特に、無電解めっきが好ましい。これにより、金属層２５４を簡単に形成することができる。
また、金属層２５４の厚さは、特に限定されないが、０．０５μｍ以下程度であるのが好ましく、０．０１μｍ以上、０．０５μｍ以下程度であるのがより好ましい。
なお、金属層２５４は、省略されていてもよい。この場合は、コストを低減することができる。
図５に示すように、他の構成の接合層２５０は、４つの金属層（第１金属層）２５１、金属層（第３金属層）２５３、金属層（第２金属層）２５２、金属層（第４金属層）２５４が絶縁体基板２１側からこの順序で積層された積層体で構成されている。この接合層２５０の金属層２５１、２５２、２５４は、前述した図４に示す接合層２５０と同様であるので、その説明は省略し、以下、金属層２５３について説明する。
金属層２５３は、ニッケルを主成分としてホウ素を含む合金からなる層である。この金属層２５３を設けることにより、接合層２５０の厚さを厚くすることができる。この金属層２５３の形成方法は、特に限定されないが、めっきが好ましく、特に、無電解めっきが好ましい。これにより、金属層２５３を簡単に形成することができる。
また、金属層２５３中のホウ素の濃度は、３質量％以下であるのが好ましく、０．１質量％以上、２質量％以下であるのがより好ましい。金属層２５３中のホウ素の濃度が３質量％を超えると、他の条件によっては、接合層２５０のクラックの発生を有効に防止することができない虞がある。
また、金属層２５３の厚さは、特に限定されないが、０．５μｍ以下程度であるのが好ましく、０．１μｍ以上、０．３μｍ以下程度であるのがより好ましい。
なお、金属層２５３は、ニッケルを主成分とし、ホウ素の他に、例えば、コバルト（Ｃｏ）、タングステン（Ｗ）、モリブテン（Ｍｏ）のような他の金属材料を含有していてもよい。
なお、金属層２５４は、省略されていてもよい。この場合は、コストを低減することができる。
２．電子デバイスの製造方法（本発明のベース基板の製造方法）
次に、電子デバイス１００の製造方法について説明する。電子デバイス１００の製造方法は、絶縁体基板２１を用意する工程と、絶縁体基板２１上（主面）に、融点が１０００℃以上の金属を主成分とする第１の膜を形成する工程と、第１の膜上に、ニッケルを主成分としてホウ素を含む第２の膜を形成する工程と、第１の膜および第２の膜に対してシンター処理（熱処理）を行い、第１金属層２５１を形成する工程と、第１金属層２５１上に、パラジウムを主成分とする第２金属層２５２を形成し、ベース基板２１０を得る工程と、ベース基板２１０上に、電子部品を設置する工程と、接合層２５０（例えば、第１金属層２５１および第２金属層２５２）を介して絶縁体基板２１にリッド２３０を配置する工程と、接合層２５０を介してベース基板２１０にリッド（蓋部）２３０を接合する工程と含んでいる。
以下、詳細に説明するが、以下では、説明の便宜上、接合層２５０として図４に示す構成で、融点が１０００℃以上の金属としてタングステンを用いたものについて代表して説明する。
まず、図６（ａ）に示すように、板状の絶縁体基板２１を用意する。絶縁体基板２１は、セラミックスやガラスを有する原料粉末、有機溶剤およびバインダーの混合物をドクターブレード法等によってシート状に形成してセラミックグリーンシートを得、得られたセラミックグリーンシートを焼成し、その後、必要箇所に貫通孔（ビアを形成する箇所）に貫通孔を形成することにより得られる。この際、セラミックグリーンシートを複数枚積層したものを使用してもよい。
次に、図６（ｂ）に示すように、接合層２５０、接続電極２７１、２７２および前記外部実装電極を形成すべき領域に、タングステン（Ｗ）、モリブテン（Ｍｏ）などのペーストを印刷法にて、パターニング及び貫通孔（ビアを形成する箇所）に充填し、絶縁体基板２１と共に一括で焼成を行い、絶縁体基板２１上に皮膜（第１の膜）５１０を形成する。皮膜５１０の厚さは、前述した通りである。
次に、図６（ｃ）に示すように、無電解ニッケル−ホウ素合金めっきによってニッケル−ホウ素合金めっきを行い、皮膜５１０上にめっき皮膜（第２の膜）５２０を形成する。めっき皮膜５２０の厚さは、前述した通りである。
次に、皮膜５１０、めっき皮膜５２０に対して、所定の雰囲気下で、シンター処理（熱処理）を行う。これにより、図７（ａ）に示すように、皮膜５１０中のタングステンがめっき皮膜５２０中に拡散し、また、めっき皮膜５２０中のニッケルが皮膜５１０中に拡散し、それぞれ、合金となり、金属層２５１、３５１が形成される。この場合、めっき皮膜５２０は、その全体が合金となり、皮膜５１０は、皮膜５１０とめっき皮膜５２０との境界面から所定の厚さまでが合金となる。
ここで、皮膜５１０およびめっき皮膜５２０のうち接合層２５０に対応する領域に形成されている部分は、金属層２５１となり、接続電極２７１、２７２に対応する領域に形成されている部分は、金属層３５１となる。
このシンター処理の条件は、特に限定されず、皮膜５１０、めっき皮膜５２０中の金属材料の融点等の諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、加熱温度は、８５０℃以上であるのが好ましく、９５０℃以上であるのがより好ましく、９００℃以上、１０００℃以下であるのがさらに好ましい。
なお、ここでは、代表的に、融点が１０００℃以上の金属としてタングステンを用いる場合について説明しているので、加熱温度の上限の好適値は、前記温度であるが、例えば、モリブデンを用いる場合は、加熱温度は１０００℃以下であるのが好ましい。
次に、図７（ｂ）に示すように、無電解純パラジウムめっきによって純パラジウムめっきを行い、金属層２５１、３５１上にめっき皮膜５３０を形成する。めっき皮膜５３０の厚さは、前述した通りである。
ここで、めっき皮膜５３０のうち接合層２５０に対応する領域に形成されている部分は、金属層２５２となる。
次に、図７（ｃ）に示すように、無電解金めっきによって金めっきを行い、めっき皮膜５３０上にめっき皮膜５４０を形成する。めっき皮膜５４０の厚は、前述した通りである。
ここで、めっき皮膜５４０のうち接合層２５０に対応する領域に形成されている部分は、金属層２５４となる。これにより、金属層２５１、２５２、２５４からなる接合層２５０と、この接合層２５０と同様の構成の接続電極２７１、２７２とが得られ、ベース基板２１０が得られる。
次に、図７（ｄ）に示すように、導電性接着剤２９１、２９２を介して振動素子３００を絶縁体基板２１、すなわち、ベース基板２１０に搭載する。これにより、ボンディングパッド３２２と接続電極２７１が導電性接着剤２９１によって電気的に接続され、ボンディングパッド３３２と接続電極２７２とが導電性接着剤２９２によって電気的に接続される。なお、図７（ｄ）では、ボンディングパッド３３２、接続電極２７２および導電性接着剤２９２の図示を省略している。
次に、図８（ａ）に示すように、リッド２３０を用意する。リッド２３０のフランジ２３３の下面には、ろう材（銀ろう）２３５が膜状に設けられている。ろう材２３５の融点としては、特に限定されないが、８００℃以上、１０００℃以下程度であるのが好ましい。そして、ベース基板２１０上にリッド２３０を配置する。
次に、図８（ｂ）に示すように、リッド２３０の上方からフランジ２３３にレーザーを照射し、照射した部分を局所的に加熱する。これにより、レーザーが照射された部分のろう材２３５と、接合層２５０のリッド側の領域（言い換えれば、少なくとも金属層２５２）を溶融させ、ろう材２３５と接合層２５０とを接合する。なお、この際、金属層２５４は、ろう材２３５や金属層２５２へ拡散し、実質的に消滅する。このようなレーザー照射をフランジ２３３の全周にわたって行うことにより、フランジの全周にわたってろう材２３５と接合層２５０とを接合し、リッド２３０とベース基板２１０とを気密的に封止する。
以上によって、電子デバイス１００が製造される。
なお、接合層２５０として図５に示す構成のものを用いる場合は、電子デバイス１００の製造方法は、さらに、前記シンター処理の後、金属層２５１上に、ニッケルおよびホウ素を含む金属層２５３を形成する工程を含む。
以上説明したように、このような製造方法によれば、この接合層２５０は、残留応力が小さく、これにより、接合層２５０を介してベース基板２１０とリッド２３０とを接合する際、接合層２５０のクラックの発生を防止することができる。これによって、収納空間Ｓの気密性を確実に維持することができる。
特に、シンター処理を行うことにより、残留応力を小さくすることができ、また、残留応力が大きい場合でも、接合層２５０を介してベース基板２１０とリッド２３０とを接合する際、金属層２５１のクラックが生じ難くなり、これによって、接合層２５０のクラックの発生をより確実に防止することができる。
また、この金属層２５２を設けることにより、接合層２５０を介してベース基板２１０とリッド２３０とを接合する際、金属層２５２がバリヤー層として機能し、金属層２５２の下層のニッケルが金属層２５２の上層に移動してしまうことを防止することができ、これにより、接合層２５０上にニッケルの酸化物が形成されてしまうことを防止することができる。これによって、収納空間Ｓの気密性をより確実に維持することができる。
なお、ベース基板２１０とリッド２３０との接合方法としては、前述したレーザー溶接に限らず、この他、例えば、シーム溶接、低融点ガラスによる接合等が挙げられる。
＜第２実施形態＞
次に、本発明の電子デバイスの第２実施形態について説明する。
図９は、本発明の第２実施形態にかかる電子デバイスの断面図である。
以下、第２実施形態の電子デバイスについて、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、パッケージの構成が異なる以外は、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。
図９に示す電子デバイス１００Ａでは、パッケージ２００Ａは、上面に開放する凹部２１１Ａを有する絶縁体基板２１Ａと、凹部２１１Ａの開口を覆うように設けられた板状のリッド２３０Ａと、絶縁体基板２１Ａとリッド２３０Ａとを接合する接合層２５０とを有している。接合層２５０は、絶縁体基板２１Ａの上面であって、凹部２１１Ａの周囲を囲むように環状に設けられている。また、リッド２３０Ａの下面の周囲には、ろう材２３５が設けられている。なお、絶縁体基板２１Ａおよび絶縁体基板２１Ａ上に設けられた接合層２５０等により、ベース基板２１０Ａの主要部が構成される。
このようなパッケージ２００Ａでは、凹部２１１Ａ内に振動素子３００が収納されている。
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１２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、共振器等として機能する電子デバイス１００が内蔵されている。
図１３は、本発明の電子デバイスを備える電子機器を適用した自動車の構成を示す斜視図である。自動車（移動体）１５００には、電子デバイス１００であるジャイロセンサー１５０８が組み込まれている。ジャイロセンサー１５０８は、車体１５０２の姿勢を検出する。このジャイロセンサー１５０８の検出信号は、車体姿勢制御装置１５０６に供給される。車体姿勢制御装置１５０６は、前記検出信号に基づいて、例えば、車体１５０２の姿勢に応じてサスペンションの硬軟を制御したり、また、個々の車輪１５０４のブレーキを制御する。
なお、本発明の電子デバイス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のディジタルスチルカメラ、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）、フライトシュミレーター、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。
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
（実施例１）
条件を下記のようにして、図４に示すベース基板を製造した。
金属層２５１
第１の膜：タングステン
厚さ：１０μｍ
第２の膜：ニッケル−ホウ素合金（第２の膜中のホウ素の濃度：１質量％）
厚さ：２μｍ
金属層２５２：パラジウム
厚さ：０．２μｍ
金属層２５４：金
厚さ：０．０５μｍ
まず、絶縁体基板表面に第１の膜として形成されたタングステン上に、無電解ニッケル−ホウ素合金めっきによってニッケル−ホウ素合金めっきを行い、第１の膜上に第２の膜を形成した。
次に、所定の雰囲気下で、第１の膜および第２の膜に対してシンター処理を行って、金属層２５１を形成した。シンター処理の加熱温度は、９５０℃とした。
次に、無電解純パラジウムめっきによって純パラジウムめっきを行い、金属層２５１上に金属層２５２を形成した。
次に、無電解金めっきによって金めっきを行い、金属層２５２上に金属層２５４を形成した。
以上のようにしてベース基板を得た。
（実施例２）
条件を下記のように変更した以外は、前記実施例１と同様にして、ベース基板を製造した。
金属層２５１
第１の膜：タングステン
厚さ：１０μｍ
第２の膜：ニッケル−ホウ素合金（第２の膜中のホウ素の濃度：１質量％）
厚さ：２μｍ
金属層２５３：ニッケル−ホウ素合金（金属層２５３中のホウ素の濃度：１質量％）
厚さ：０．５μｍ
金属層２５２：パラジウム
厚さ：０．２μｍ
金属層２５４：金
厚さ：０．０５μｍ
（実施例３）
条件を下記のように変更し、金属層２５３形成後にも、シンター処理を実施した（同条件９５０℃）以外は、前記実施例１と同様にして、ベース基板を製造した。
金属層２５１
第１の膜：タングステン
厚さ：１０μｍ
第２の膜：ニッケル−ホウ素合金（第２の膜中のホウ素の濃度：１質量％）
厚さ：２μｍ
金属層２５３：ニッケル−ホウ素合金（金属層２５３中のホウ素の濃度：１質量％）
厚さ：２μｍ
金属層２５２：パラジウム
厚さ：０．２μｍ
（実施例４）
条件を下記のように変更した以外は、前記実施例１と同様にして、ベース基板を製造した。
金属層２５１
第１の膜：モリブデン
厚さ：１０μｍ
第２の膜：ニッケル−ホウ素合金（第２の膜中のホウ素の濃度：１質量％）
厚さ：２μｍ
金属層２５２：パラジウム
厚さ：０．２μｍ
金属層２５４：金
厚さ：０．０５μｍ
（実施例５）
条件を下記のように変更し、金属層２５３形成後にも、シンター処理を実施した（同条件９５０℃）以外は、前記実施例１と同様にして、ベース基板を製造した。
金属層２５１
第１の膜：モリブデン
厚さ：１０μｍ
第２の膜：ニッケル−ホウ素合金（第２の膜中のホウ素の濃度：１質量％）
厚さ：２μｍ
金属層２５３：ニッケル−ホウ素合金（金属層２５３中のホウ素の濃度：１質量％）
厚さ：２μｍ
金属層２５２：パラジウム
厚さ：０．２μｍ
金属層２５４：金
厚さ：０．０５μｍ
（実施例６）
条件を下記のように変更した以外は、前記実施例１と同様にして、ベース基板を製造した。
金属層２５１
第１の膜：モリブデン
厚さ：１０μｍ
第２の膜：ニッケル−ホウ素合金（第２の膜中のホウ素の濃度：３質量％）
厚さ：２μｍ
金属層２５３：ニッケル−ホウ素合金（金属層２５３中のホウ素の濃度：３質量％）
厚さ：０．５μｍ
金属層２５２：パラジウム
厚さ：０．２μｍ
（実施例７）
条件を下記のように変更した以外は、前記実施例１と同様にして、ベース基板を製造した。
シンター処理の加熱温度：９００℃
（実施例８）
条件を下記のように変更した以外は、前記実施例１と同様にして、ベース基板を製造した。
シンター処理の加熱温度：８５０℃
（比較例１）
条件を下記のように変更した以外は、前記実施例１と同様にして、ベース基板を製造した。
金属層２５１
第１の膜：モリブデン
厚さ：１０μｍ
第２の膜：ニッケル−ホウ素合金（第２の膜中のホウ素の濃度：３質量％）
厚さ：２μｍ
金属層２５３に対応する層：ニッケル−リン合金（金属層中のリンの濃度：８〜１０質量％）
厚さ：５μｍ
金属層２５２：パラジウム
厚さ：０．２μｍ
金属層２５４：金
厚さ：０．０５μｍ
まず、絶縁体基板上に形成された第１の膜に、無電解ニッケル−ホウ素合金めっきによってニッケル−ホウ素合金めっきを行い、第１の膜上に第２の膜を形成した。
次に、所定の雰囲気下で、第１の膜および第２の膜に対してシンター処理を行って、金属層２５１を形成した。シンター処理の加熱温度は、９５０℃とした。
次に、金属層２５１を形成した上にニッケル−リン合金を形成し、金属層２５３を形成した。
次に、無電解純パラジウムめっきによって純パラジウムめっきを行い、金属層２５３上に金属層２５２を形成した。
次に、無電解金めっきによって金めっきを行い、金属層２５２上に金属層２５４を形成した。
（比較例２）
条件を下記のように変更し、かつシンター処理を行わない以外は、前記実施例１と同様にして、ベース基板を製造した。
絶縁体基板側の金属層：ニッケル−リン合金（金属層中のリンの濃度：８質量％）
厚さ：５μｍ
中間の金属層：パラジウム−リン合金（金属層中のリンの濃度：３質量％）
厚さ：０．２μｍ
最上部の金属層：金
厚さ：０．０５μｍ
まず、無電解ニッケル−リン合金めっきによってニッケル−リン合金めっきを行い、絶縁体基板上に金属層を形成した。
次に、無電解パラジウム−リン合金めっきによってパラジウム−リン合金めっきを行い、前記金属層上に金属層を形成した。
次に、無電解金めっきによって金めっきを行い、前記金属層上に金属層を形成した。
以上のようにしてベース基板を得た。
［評価］
実施例１〜８および比較例１、２のベース基板に対し、それぞれ、接合層および銀ろうを介してリッドを接合した。ベース基板とリッドとの接合は、レーザー溶接で行った。そして、実施例１〜８および比較例１、２について、それぞれ、下記の各評価を行った。
（評価１：クラックの発生）
１０個のサンプルについて、接合面を研磨し、断面のＳＥＭ観察を行った。評価基準は、下記の通りである。
○：クラックの発生が０個
△：クラックの発生が１個以上、４個以下
×：クラックの発生が５個以上
（評価２：浸漬試験）
１０個のサンプルについて、ベース基板とリッドとで囲まれた内部空間に対して、液体の加圧浸漬を行い、漏れを測定した。評価基準は、下記の通りである。
○：液体の漏れの発生が０個
△：液体の漏れの発生が１個以上、４個以下
×：液体の漏れの発生が５以上
Figure 0006024242
上記表１から明らかなように、実施例１〜８では、良好な結果が得られた。
これに対し、比較例１、２では、満足する結果は得られなかった。
以上、本発明のベース基板の製造方法、電子デバイスの製造方法、ベース基板および電子機器について、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、他の任意の構成物や工程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。
１００、１００Ａ…電子デバイス ２００、２００Ａ…パッケージ ２１、２１Ａ…絶縁体基板 ２１０、２１０Ａ…ベース基板 ２１１Ａ…凹部 ２３０、２３０Ａ…リッド ２３１…本体 ２３３…フランジ ２３５…ろう材 ２５０…接合層 ２５１、２５２、２５３、２５４、３５１…金属層 ２７１、２７２…接続電極 ２９１、２９２…導電性接着剤 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…触媒液 ５１０…皮膜 ５２０、５３０、５４０…めっき皮膜 ２０００…表示部 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 １５０２…車体 １５０４…車輪 １５０６…車体姿勢制御装置 １５０８…ジャイロセンサー Ｓ…収納空間

Claims (7)

  1. 絶縁体基板を用意する工程と、
    前記絶縁体基板上に、融点が１０００℃以上の金属を主成分とする第１の膜を形成する工程と、
    前記第１の膜上に、ニッケルを主成分としてホウ素を含む第２の膜を形成する工程と、
    前記第１の膜および前記第２の膜に対してシンター処理を行い、第１金属層を形成する工程と、
    前記第１金属層上に、パラジウムを主成分とする第２金属層を形成し、ベース基板を得る工程と、
    前記ベース基板上に、電子部品を設置する工程と、
    前記第１金属層および前記第２金属層を介して前記ベース基板に蓋部を接合する工程と、
    を含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
  2. 前記第１の膜の前記金属は、タングステンおよびモリブデンのうちの少なくとも１種を含む請求項１に記載の電子デバイスの製造方法。
  3. 前記シンター処理の後であって、前記第２金属層を形成する工程よりも前に、前記第１金属層上に、ニッケルおよびホウ素を含んで厚さが０．１μｍ以上０．５μｍ以下の範囲内にある第３金属層を形成する工程を含み、
    第２金属層を形成する工程では、前記第３金属層の上に前記第２金属層が形成される請求項１または２に記載の電子デバイスの製造方法。
  4. 前記第２の膜中のホウ素の濃度は、０．１質量％以上３質量％以下の範囲内にある請求項１ないし３のいずれか一項に記載の電子デバイスの製造方法。
  5. 前記第２金属層上に、金を含む第４金属層を形成する工程を含む請求項１ないし４のいずれか一項に記載の電子デバイスの製造方法。
  6. 前記第２金属層中のパラジウム以外の成分の濃度は、５質量％以下である請求項１ないし５のいずれか一項に記載の電子デバイスの製造方法。
  7. 絶縁体基板上に、融点が１０００℃以上の金属を主成分とする第１の膜を形成する工程と、
    前記第１の膜上に、ニッケルを主成分としてホウ素を含む第２の膜を形成する工程と、
    前記第１の膜および前記第２の膜に対してシンター処理を行い、第１金属層を形成する工程と、
    前記第１金属層上に、パラジウムを主成分とする第２金属層を形成する工程と、により得られたベース基板を準備する工程と、
    前記ベース基板上に、電子部品を設置する工程と、
    前記第１金属層および前記第２金属層を介して前記ベース基板に蓋部を接合する工程と、
    を含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
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