JP6119108B2 - 電子デバイス、電子機器、ベース基板の製造方法および電子デバイスの製造方法 - Google Patents

電子デバイス、電子機器、ベース基板の製造方法および電子デバイスの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、電子デバイス、電子機器、ベース基板の製造方法および電子デバイスの製造方法に関するものである。
従来から、圧電素子等の電子部品をパッケージに収納した電子デバイスが知られている。また、パッケージとしては、ベース基板とリッド（蓋部）とを接合部材を介して接合した構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の電子デバイスは、ベース基板と、ベース基板に固定された圧電素子と、圧電素子を覆うように、ベース基板に接合されたリッドとを有している。また、ベース基板とリッドとの間には、絶縁層および絶縁性接着剤が介在しており、これらによって、リッドがベース基板に接合されている。
ここで、ベース基板とリッドとの接合方法としては、特許文献１のような絶縁性の接着剤を用いた方法の他にも、ベース基板とリッドとの間に金属層（メタライズ層）を介在させ、この金属層をレーザー照射によって加熱、溶融させることにより接合する方法も知られている（いわゆるレーザー封止）。
このようなレーザー封止は、接合精度、接合強度等の観点から他の方法と比較して優れた方法であるが、メタライズ層を有していない特許文献１の圧電素子には適用することができない。また、レーザー封止を適用するために、仮に、特許文献１の電子デバイスについて、絶縁層および絶縁性接着剤に換えてメタライズ層を設けた場合、そのメタライズ層が、ベース基板の上面に形成された接続電極（水晶保持端子）と下面に形成された実装端子とを接続する引出端子と重なり、接続されるため、レーザー封止時に、メタライズ層に加わった熱が引出端子を介してメタライズ層の外部へ逃げてしまう。そのため、メタライズ層内に温度のバラつきが生じ、それに伴って、リッドとベース基板の接合強度にバラつきが生じてしまう。
特開２０１１−２１１６８１号公報
本発明の目的は、メタライズ層からの熱の逃げを抑制し、加熱時のメタライズ層内の温度バラつきを抑制し、蓋部とベース基板とをより均一な接合強度にて接合することのできる電子デバイス、高い信頼性を有する電子機器、高い信頼性を有するベース基板の製造方法、および、高い信頼性を有する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］
本発明の電子デバイスは、電子部品と、
前記電子部品が固定されているベース基板と、
前記ベース基板とともに内部空間を構成していて、前記内部空間に前記電子部品を収容している蓋部と、
前記ベース基板上に配置され、前記ベース基板と前記蓋部とを接合している枠状のメタライズ層と、
前記ベース基板に配置されている電極と、を備え、
前記メタライズ層と前記電極とは電気的に絶縁されており、
前記メタライズ層は、前記ベース基板上に設けられた第１金属層と、前記第１金属層上に設けられた第２金属層と、前記第１金属層および前記第２金属層の表面を覆うように設けられた第３金属層とを含み、
平面視にて、前記第１金属層の幅Ｗ１は、前記第２金属層の幅Ｗ２よりも小さく、
前記第３金属層は、前記第２金属層と前記ベース基板との間に位置する部分を有することを特徴とする。
例えば、蓋部をベース基板に対して接合する方法として、蓋部をベース基板上に載置し、蓋部側からメタライズ層に向けてレーザーを照射し、メタライズ層を加熱、溶融させることにより接合する方法（レーザー封止）が知られている。本発明のように、メタライズ層をベース基板上に電極と離間して、すなわち独立（熱的に独立）して形成することにより、レーザーを照射してメタライズ層を加熱する際に、その熱をメタライズ層に効率的に閉じ込めることができ、レーザーの熱が電極を介して外部へ逃げてしまうのを抑制することができる。そのため、レーザーの熱を効率的にメタライズ層の加熱に用いることができ、より確実に、蓋部をベース基板に接合することができる。
また、加熱時のメタライズ層内の温度バラつきを抑制することができ、メタライズ層の周方向全域にわたってムラなく（すなわち均一に）接合することができる。そのため、蓋部とベース基板との接合強度を高めることができるとともに、収納空間の気密性をより高めることができる。また、例えば、従来と比較してレーザーの強度を低くしたり、レーザーの照射時間を短くしたりすることができ、メタライズ層が受けるダメージを低減することができる。
また、メタライズ層とベース基板との接触面積を小さくすることができ、メタライズ層からベース基板への熱の逃げを効果的に抑制することができる。
［適用例２］
本発明の電子デバイスでは、前記第２金属層は、金、銀および銅のうちの少なくとも１つを主成分とする材料を含むことが好ましい。
このように、メタライズ層が比較的高い熱伝導率を有する金属層を含むことにより、メタライズ層にレーザーの熱をより効率的にかつムラなく閉じ込めることができ、メタライズ層の加熱、溶融を効果的に行うことができる。
［適用例３］
本発明の電子デバイスでは、前記第１金属層は、Ｃｒ、Ｔｉ−Ｗ系合金およびＮｉ−Ｃｒ系合金のうちの少なくとも１つを主成分とする材料を含むことが好ましい。
これにより、メタライズ層からベース基板への熱の逃げを効果的に抑制することができる。そのため、メタライズ層にレーザーの熱をより効率的に閉じ込めることができ、メタライズ層の加熱、溶融を効果的に行うことができる。
［適用例４］
本発明の電子デバイスでは、前記電極は、前記ベース基板を貫通し、前記メタライズ層から離間している貫通電極を有していることが好ましい。
これにより、貫通電極を介してメタライズ層の熱が逃げてしまうことを効果的に抑制することができる。
［適用例５］
本発明の電子デバイスでは、前記第１金属層の幅Ｗ１と前記第２金属層の幅Ｗ２とは、０．５Ｗ２≦Ｗ１≦０．８Ｗ２なる関係を満足することが好ましい。
［適用例６］
本発明の電子デバイスでは、前記第２金属層は、前記第１金属層の構成材料よりも熱伝導率の高い材料で構成されていることが好ましい。
［適用例７］
本発明の電子機器は、本発明の電子デバイスを備えていることを特徴とする。
これにより、高い信頼性を有する電子機器が得られる。
［適用例８］
本発明のベース基板の製造方法は、一方の面に配置された電極と、他方の面に配置されて前記一方の面の電極と電気的に接続している電極と、前記一方の面に配置されて前記一方の面の電極と電気的に絶縁しかつ前記一方の面の電極を囲んでいるメタライズ層と、を備えているベース基板の製造方法であって、
前記一方の面の電極と前記メタライズ層とをめっきにより同時に形成する工程を含んでおり、
前記メタライズ層は、前記ベース基板上に設けられた第１金属層と、前記第１金属層上に設けられた第２金属層と、前記第１金属層および前記第２金属層の表面を覆うように設けられた第３金属層とを含み、
平面視にて、前記第１金属層の幅Ｗ１は、前記第２金属層の幅Ｗ２よりも小さく、
前記第３金属層は、前記第２金属層と前記ベース基板との間に位置する部分を有することを特徴とする。
これにより、高い信頼性を有するベース基板を簡単に製造することができる。
［適用例９］
本発明の電子デバイスの製造方法は、一方の面に配置された電極、他方の面に配置されて前記一方の面の電極と電気的に接続している電極、および、前記一方の面に配置されて前記一方の面の電極と電気的に絶縁しかつ前記一方の面の電極を囲んでいるメタライズ層を備えているベース基板と、金属製の蓋体と、を用意する工程と、
エネルギービームの照射によって前記蓋体と前記ベース基板とを接合する工程と、を含み、
前記メタライズ層は、前記ベース基板上に設けられた第１金属層と、前記第１金属層上に設けられた第２金属層と、前記第１金属層および前記第２金属層の表面を覆うように設けられた第３金属層とを含み、
平面視にて、前記第１金属層の幅Ｗ１は、前記第２金属層の幅Ｗ２よりも小さく、
前記第３金属層は、前記第２金属層と前記ベース基板との間に位置する部分を有することを特徴とする。
これにより、高い信頼性を有する電子デバイスを簡単に製造することができる。
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圧電素子の平面図である。 図１に示す電子デバイスが有するメタライズ層の部分拡大断面図である。 図１に示す電子デバイスが有するベース基板の平面図（上面図）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。 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。
以下、本発明の電子デバイス、電子機器、ベース基板の製造方法および電子デバイスの製造方法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、図２は、図１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圧電素子の平面図、図４は、図１に示す電子デバイスが有するメタライズ層の部分拡大断面図、図５は、図１に示す電子デバイスが有するベース基板の平面図（上面図）、図６および図７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７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内の収納空間Ｓに収納された電子部品としての圧電素子３００とを有している。
−圧電素子−
図３（ａ）は、圧電素子３００を上方から見た平面図であり、同図（ｂ）は、圧電素子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、圧電素子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、信頼性の高い圧電素子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。
このような圧電素子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。
以上、圧電素子３００について説明したが、圧電素子３００の構成としては、これに限定されず、例えば、基部から複数の振動腕が延出した形状の振動子、ジャイロセンサー等であってもよい。
−パッケージ−
図１および図２に示すように、パッケージ２００は、板状のベース基板２１０と、下側に開放する凹部２２１を有するキャップ状のリッド（蓋部）２２０と、ベース基板２１０およびリッド２２０を接合するメタライズ層２３０とを有している。このようなパッケージ２００では、リッド２２０の凹部２２１の開口がベース基板２１０で塞がれることにより収納空間Ｓが形成されている。
リッド２２０の下面であって、凹部２２１の開口端面には、銀ろう等のろう材２２５が枠状に形成されており、このろう材２２５を介してリッド２２０がメタライズ層２３０に接合されている。これにより、リッド２２０がベース基板２１０に接合され、パッケージ２００内に気密的な収納空間Ｓが形成されている。なお、ろう材２２５は、リッド２２０の下面全域に形成されていてもよい。
ベース基板２１０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２２０の構成材料としては、特に限定されないが、ベース基板２１０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、ベース基板２１０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。
メタライズ層２３０は、ベース基板２１０の上面の縁部に沿って枠状に設けられている。このようなメタライズ層２３０は、その全域がベース基板２１０の上面に形成されており、例えば、ベース基板２１０の側面まで延在する領域等を有していない。また、メタライズ層２３０は、ベース基板２１０に形成された接続電極２４１、２４２、実装電極２５１、２５２、２５３、２５４および貫通電極２６１、２６２のいずれにも接触（接続）していないし、ベース基板２１０の上面上にて接続電極２４１、２４２と他の部材（例えば絶縁層など）を介して重なり合ってもいない。すなわち、メタライズ層２３０は、ベース基板２１０に形成された接続電極２４１、２４２、実装電極２５１、２５２、２５３、２５４および貫通電極２６１、２６２のいずれとも絶縁されている。このように、メタライズ層２３０を、ベース基板２１０上にて、他の端子、電極等と分離（離間）して独立して形成することにより、次のような効果を発揮することができる。
リッド２２０をベース基板２１０に対して接合する方法として、後述する製造方法でも説明するように、リッド２２０をベース基板２１０上に載置した状態にて、リッド２２０側からリッド２２０を介してメタライズ層２３０にレーザーを照射し、メタライズ層２３０およびろう材２２５を加熱、溶融させ、これにより、リッド２２０をベース基板２１０に接合する方法（レーザー封止）が知られている。
パッケージ２００のように、メタライズ層２３０をベース基板２１０上に独立（絶縁）して形成することにより、レーザーを照射してメタライズ層２３０を加熱する際に、その熱をメタライズ層２３０に効率的に閉じ込めることができ、レーザーの熱が他の部材（特に、接続電極２４１、２４２、実装電極２５１、２５２、２５３、２５４、貫通電極２６１、２６２などの熱伝導率の比較的高い部材）を介して外部へ逃げてしまうのを抑制することができる。そのため、レーザーの熱を効率的に、メタライズ層２３０およびろう材２２５の加熱に用いることができ、より確実に、リッド２２０をベース基板２１０に接合することができる。
また、加熱時のメタライズ層２３０内の温度バラつきを抑制することができ、メタライズ層２３０の周方向全域にわたってムラなく接合することができ、リッド２２０とベース基板２１０との接合強度が高まるとともに、収納空間Ｓの気密性がより高まる。また、例えば、従来と比較してレーザーの強度を低くしたり、レーザーの照射時間を短くしたりすることができ、ろう材２２５やメタライズ層２３０が受けるダメージを低減することができる。したがって、例えば、ベース基板２１０からのメタライズ層２３０の剥離などをより効果的に防止することができ、リッド２２０のベース基板２１０への接合をより確実に行うことができるとともに、収納空間Ｓの気密性をより向上させることができる。
図４に示すように、本実施形態のメタライズ層２３０は、３つの金属層が積層した積層体、具体的には、ベース基板２１０側から第１金属層（下地層）２３１、第２金属層２３２、第３金属層（被覆層）２３３が順に積層した積層体で構成されている。なお、メタライズ層２３０が有する金属層の数としては、３つに限定されず、１つまたは２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。
これら第１〜第３金属層２３１〜２３３のうちの第１金属層２３１は、主に、メタライズ層２３０からベース基板２１０への熱の伝達を抑制する層であり、第２金属層２３２は、リッド２２０との接合に用いられる層であり、第３金属層２３３は、第１、第２金属層２３１、２３２の劣化（主に酸化）を防止したり、ろう材２２５の濡れ性を高めたりする層である。
（第１金属層）
第１〜第３金属層２３１〜２３３のうちの最もベース基板２１０側に位置する第１金属層２３１は、少なくとも、隣り合う（直上に位置する）第２金属層２３２の構成材料よりも熱伝導率の低い材料で構成されているのが好ましく、さらには、他の全ての金属層（すなわち、第２、第３金属層２３２、２３３）の構成材料よりも熱伝導率の低い材料で構成されているのが好ましい。これにより、リッド２２０をベース基板２１０に接合する際に、レーザーの熱をメタライズ層２３０に効果的に留めておくことができる。すなわち、レーザーの熱が第１金属層２３１を介してベース基板２１０に逃げてしまうのを抑制することができる。そのため、リッド２２０のベース基板２１０への接合をより確実かつ効率的に行うことができる。
なお、第１金属層２３１の構成材料の熱伝導率（常温（約３００Ｋ）での熱伝導率）としては、特に限定されないが、例えば、第２金属層２３２の構成材料の熱伝導率の１／２以下程度であるのが好ましく、１／４以下程度であるのがより好ましい。具体的には、第１金属層２３１の構成材料の熱伝導率としては、特に限定されないが、例えば、２００Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以下程度であるのが好ましく、１００Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以下程度であるのがより好ましい。このような数値範囲とすることにより、上述した効果をより効果的に発揮することができる。
このような熱伝導率の比較的低い材料としては、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｍｏ（モリブテン）、Ｗ（タングステン）等の金属材料や、これら金属材料を含む合金（例えば、Ｔｉ−Ｗ系合金、Ｎｉ−Ｃｒ系合金）などが挙げられる。これらの中でも、特に、熱伝導率の低さの観点から、Ｃｒ、Ｔｉ−Ｗ系合金、Ｎｉ−Ｃｒ系合金であるのが好ましい。
また、平面視（ベース基板２１０の厚さ方向から見た平面視）にて、第１金属層２３１の幅Ｗ１は、第２金属層２３２の幅Ｗ２よりも小さいのが好ましい。具体的には、特に限定されないが、０．５Ｗ２≦Ｗ１≦０．８Ｗ２なる関係を満足することが好ましい。これにより、第１金属層２３１とベース基板２１０との接触面積をより小さくすることができるため、第１金属層２３１を介したベース基板２１０への熱の逃げをより効果的に抑制することができる。また、第１金属層２３１の幅Ｗ１が過度に細くなるのを防止でき、リッド２２０とベース基板２１０との接合強度の低下を抑制することができる。そのため、レーザー封止をより確実かつ効率的に行うことができ、収納空間Ｓの気密性をより高めることができる。
第１金属層２３１の幅を第２金属層２３２の幅よりも小さくすることにより、さらには、第２金属層２３２の第１金属層２３１から突出した部分（言い換れば、第２金属層２３２の幅方向の両端部）が、ベース基板２１０から浮いた状態となるため、当該部分が撓み易くなり（変形し易くなり）、当該部分が撓むことにより、リッド２２０を接合する際に加わる応力や、接合した後の残留応力を吸収または緩和することができる。そのため、より信頼性の高いパッケージ２００を得ることができる。
なお、幅Ｗ１としては、特に限定されず、パッケージ２００の大きさ等によっても異なるが、例えば、１２０μｍ以上、２２０μｍ以下程度であるのが好ましい。また、第１金属層２３１の厚さとしては、特に限定されないが、０．１μｍ以上、０．５μｍ以下程度であるのが好ましい。これにより、上述の効果を十分に発揮することができるとともに、過度な厚みの増加を抑制することができる。そのため、第１金属層２３１の残留応力を小さく抑えることができる。
以上、第１金属層２３１について説明したが、第１金属層２３１は、本実施形態のような単層で構成されたものに限定されず、例えば、クロムで構成された金属層上に銅で構成された金属層を積層したような、複数の金属層が積層した積層体で構成されていてもよい。
また、第１金属層２３１の形成方法としては、特に限定されず、例えば、スパッタリング、蒸着等の各種気相成膜法、スクリーン印刷等の各種印刷方法、電解めっき処理、無電解めっき処理等の各種めっき処理などを用いることができる。
（第２金属層）
第２金属層２３２は、第１金属層２３１の構成材料よりも熱伝導率の高い材料で構成されている。これにより、レーザー封止によってリッド２２０とベース基板２１０を接合する際に、第２金属層２３２のレーザーが照射されている領域をより均一にムラなく加熱し、溶融させることができる。そのため、リッド２２０のベース基板２１０への接合を、メタライズ層２３０の周方向全域にて確実にかつムラなく行うことができ、これらをより強固に接合することができる。その結果、収納空間Ｓの気密性をより高めることができる。また、ムラのない接合を行うことにより、パッケージ２００に発生する応力（残留応力）をより低減することができ、内部に収納された圧電素子３００の信頼性の低下を抑制することもできる。
このような第２金属層２３２の構成材料の熱伝導率（常温（約３００Ｋ）での熱伝導率）としては、特に限定されないが、例えば、３００Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以上程度であるのが好ましく、４００Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以上程度であるのがより好ましい。これにより、前述した効果をより効果的に発揮することができる。
第２金属層２３２の構成材料としては、上述のように比較的高い熱伝導率を有する材料であれば、特に限定されないが、例えば、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）、またはこれらのうちの少なくとも１種を含む（主成分とする）合金を好適に用いることができる。これらの材料は、より高い熱伝導率を有し、さらに取り扱いが容易である点で好ましい。
また、第２金属層２３２の厚さとしては、特に限定されないが、５μｍ以上、３０μｍ以下程度であるのが好ましい。これにより、第２金属層２３２の厚みをその機能を発揮するのに十分な厚さとすることができる。すなわち、例えばレーザー照射によって溶融、拡散し、第２金属層２３２が実質的に消滅してしまうことを防止でき、リッド２２０をベース基板２１０に確実に接合することができる。また、第２金属層２３２の過度な厚みの増加を抑制することができ、第２金属層２３２の残留応力を小さく抑えることができる。
以上、第２金属層２３２について説明したが、第２金属層２３２は、本実施形態のような単層で構成されたものに限定されず、例えば、複数の金属層が積層した積層体で構成されていてもよい。
また、第２金属層２３２の形成方法としては、特に限定されず、例えば、スパッタリング、蒸着等の各種気相成膜法、スクリーン印刷等の各種印刷方法、電解めっき処理、無電解めっき処理等の各種めっき処理などを用いることができる。
（第３金属層）
第３金属層２３３は、前述したように、主に、第１、第２金属層２３１、２３２の酸化を防止する機能と、ろう材２２５の濡れ性を高める機能とを有しているのが好ましい。このような機能を有することにより、リッド２２０のベース基板２１０への接合をより確実かつ強固に、さらにはムラなく行うことができる。このような機能を有する第３金属層２３３は、酸化し難い材料で構成されているのが好ましく、このような材料としては、例えば、Ｐｔ（白金）、Ａｕ（金）、Ｐｄ（パラジウム）や、これらを含む合金が挙げられる。また、これらの中でも、酸化のし難さ、ろう材２２５の濡れ性の観点から、Ａｕ（金）を用いるのが好ましい。
第３金属層２３３は、第１、第２金属層２３１、２３２の表面全域を覆うように形成されている。これにより、第１、第２金属層２３１、２３２の酸化をより確実に防止することができる。
第３金属層２３３の厚さとしては、特に限定されないが、０．０５μｍ以上、０．４μｍ以下程度であるのが好ましい。第３金属層２３３は、前述のように、第１、第２金属層２３１、２３２の酸化防止と、ろう材２２５の濡れ性の向上を目的とした金属層であるため、上述のように比較的薄く形成しても、その機能を十分に発揮することができる。さらには、第３金属層２３３をこのような厚さに形成することにより、レーザー封止の際に第３金属層２３３が溶融、拡散し、実質的に消滅するため、第２金属層２３２とろう材２２５とをより確実に接合（溶接）することができる。
以上、第３金属層２３３について説明したが、第３金属層２３３は、本実施形態のような単層で構成されたものに限定されず、例えば、３〜５μｍの厚さを有しＮｉ（ニッケル）で構成された金属層上に、０．０５〜０．４μｍの厚さを有しＡｕ（金）、Ｐｄ（パラジウム）で構成された金属層を形成したような、複数の金属層が積層した積層体で構成されていてもよい。また、第３金属層２３３は、必要に応じて設ければよく、例えば、第２金属層２３２がＡｕ（金）などの酸化し難い材料で構成されている場合には、省略してもよい。
また、第３金属層２３３の形成方法としては、特に限定されず、例えば、スパッタリング、蒸着等の各種気相成膜法、スクリーン印刷等の各種印刷方法、電解めっき処理、無電解めっき処理等の各種めっき処理などを用いることができる。
以上、メタライズ層２３０を構成する第１〜第３金属層２３１〜２３３について詳細に説明した。
本実施形態のメタライズ層２３０は、その幅Ｗ３がリッド２２０の開口端面の幅Ｗ４よりも太くなるように形成されている。さらに、メタライズ層２３０は、パッケージの平面視にて、リッド２２０の周囲から外周側の縁部が突出するように、言い換えれば、平面視での外形形状がリッド２２０の外形形状よりも若干大きくなるように形成されている。これにより、リッド２２０をベース基板２１０に接合する際に、リッド２２０のベース基板２１０に対する位置合わせが不十分であったとしても、リッド２２０をベース基板２１０に対してメタライズ層２３０の周方向全域にわたって接合することができ、収納空間Ｓを気密的に封止することができる。そのため、このような構成によれば、製造の歩留まりを向上させることができる。
図５に示すように、ベース基板２１０には、上述のようなメタライズ層２３０の他にも、一対の接続電極（電極）２４１、２４２と、４つの実装電極（電極）２５１、２５２、２５３、２５４と、一対の貫通電極（電極）２６１、２６２とが形成されている。
接続電極２４１、２４２は、ベース基板２１０の上面であって、メタライズ層２３０の内側に形成されている。また、実装電極２５１〜２５４は、ベース基板２１０の下面の四隅（角部）に形成されている。これら実装電極２５１〜２５４のうちの実装電極２５１は、ベース基板２１０を厚さ方向に貫通する貫通電極２６１を介して接続電極２４１と電気的に接続されており、実装電極２５１に対して対角上に位置する実装電極２５２は、ベース基板２１０を厚さ方向に貫通する貫通電極２６１を介して接続電極２４２と電気的に接続されている。残り２つの実装電極２５３、２５４は、接続電極２４１、２４２と電気的に接続されておらず、実装用のダミー端子として機能する。
ここで、貫通電極２６１、２６２の位置としては、特に限定されないが、メタライズ層２３０に対してなるべく離間して形成することが好ましい。各貫通電極２６１、２６２とメタライズ層２３０との離間距離としては、特に限定されないが、１００μｍ以上であるのが好ましく、１５０μｍ以上であるのがより好ましい。このように、各貫通電極２６１、２６２をメタライズ層２３０に対して十分に離間することにより、レーザー照射により発生する熱が、貫通電極２６１、２６２を介して逃げてしまうのを効果的に抑制することができる。そのため、より効率的に、リッド２２０をベース基板２１０に接合することができる。
また、接続電極２４１、２４２および実装電極２５１〜２５４は、前述したメタライズ層２３０と同じ構成をなしている。すなわち、図示しないが、接続電極２４１、２４２および実装電極２５１〜２５４は、それぞれ、第１金属層（下地層）と、第２金属層と、第３金属層（被覆層）とが積層した積層体で構成されている。このような構成とすることにより、後述する製造方法のようにして、接続電極２４１、２４２および実装電極２５１〜２５４を、メタライズ層２３０と同時に形成することができる。そのため、電子デバイス１００の製造の簡易化を図ることができる。また、接続電極２４１、２４２をメタライズ層２３０と同時に形成することにより、接続電極２４１、２４２の高さを、メタライズ層２３０の高さと一致させることができる。そのため、例えば、収納空間Ｓ内の圧電素子３００の高さ（ベース基板２１０との離間距離）管理などを簡単に行うことができ、収納空間Ｓ内にて、圧電素子３００がベース基板２１０の上面やリッド２２０の内面に接触することを簡単に防止することができる。
以上のようなパッケージ２００の収納空間Ｓには、前述した圧電素子３００が収納されている。また、圧電素子３００は、一対の導電性接着剤２９１、２９２を介してベース基板２１０に片持ち支持されている。導電性接着剤２９１は、接続電極２４１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２４１とボンディングパッド３２２とが電気的に接続されている。同様に、導電性接着剤２９２は、接続電極２４２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２４２とボンディングパッド３３２とが電気的に接続されている。
導電性接着剤２９１、２９２としては、圧電素子３００をベース基板２１０に固定でき、かつ導電性を有するものであれば、特に限定されないが、例えば、銀ペースト（例えば、エポキシ樹脂系の接着剤中に銀粒子を分散させたもの）、銅ペーストなどを好適に用いることができる。これらの中でも、耐酸化性および低抵抗の観点から、銀ペーストを用いるのが好ましい。
以上、電子デバイス１００の構成について詳細に説明した。このような電子デバイス１００によれば、例えば、リフロー方式のはんだ付け工程などにおいて、炉内で加熱された際に、リッド２２０から実装部（電子デバイス１００を実装する基板等）に熱が伝わり、必要以上にはんだが溶融することを防止することができる。またはフロー方式のはんだ付け工程などにおいて、はんだの熱がリッド２２０とベース基板２１０との接合部に伝わって、部分的に溶融してしまうことを防止することができる。
なお、上記では、リッド２２０とベース基板２１０とを接合する方法として、レーザー照射による方法を挙げて説明したが、接合方法はこれに限定されず、例えば、シーム溶接や、電子線、赤外線を照射する方法を用いてもよい。この場合でも、上記と同様の効果を発揮することができる。
２．電子デバイスの製造方法
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、メタライズ層２３０、接続電極２４１、２４２、実装電極２５１、２５２および貫通電極２６１、２６２が形成されているベース基板２１０と、リッド２２０とを用意する第１工程と、レーザー（エネルギービーム）の照射によってリッド２２０とベース基板２１０とを接合する第２工程とを有している。
［第１工程］
まず、図６（ａ）に示すように、貫通孔２１１、２１２を有する板状のベース基板２１０を用意する。ベース基板２１０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、レーザー照射などによって貫通孔２１１、２１２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は、単層とするのが好ましい。これにより、製造コストの低減を図ることができる。また、ベース基板２１０の撓みや反りを抑制することができる。
次に、図６（ｂ）に示すように、例えば、スパッタリングによって、ベース基板２１０の上面および下面にクロム（Ｃｒ）で構成された金属層２３１Ａを形成する。この際、金属層２３１Ａは、貫通孔２１１、２１２内の側面にも形成（充填）され、これにより、貫通電極２６１、２６２が形成される。なお、例えば、貫通孔２１１、２１２のアスペクト比が大きい（細長い）場合などには、金属層２３１Ａを形成する前に、予め、貫通孔２１１、２１２に金属材料を埋めておいてもよい。
次に、図６（ｃ）に示すように、金属層２３１Ａ上に、例えばスパッタリングによって、銅（Ｃｕ）で構成された金属層２３２Ａ’を形成する。
次に、図６（ｄ）に示すように、フォトリソグラフィ法を用いて、金属層２３２Ａ’上に、メタライズ層２３０、接続電極２４１、２４２および実装電極２５１、２５２の形状に対応したマスクＭを形成する。次に、電解銅めっき処理によってめっきを施すことにより、金属層２３２Ａ’のマスクＭから露出している部分（すなわち、メタライズ層２３０、接続電極２４１、２４２および実装電極２５１、２５２に対応する部分）に金属層２３２Ａ”を形成する。この際、貫通孔２１１、２１２内に銅めっきが充填され、貫通電極２６１、２６２が形成される。
次に、図７（ａ）に示すように、マスクＭを除去した後に、金属層２３２Ａ”をマスクとして用いて、ウエットエッチングによって、金属層２３２Ａ’をパターニングする。この際、金属層２３２Ａ’、２３２Ａ”が同一の材料（Ｃｕ）で構成されているため、マスクとしての金属層２３２Ａ”も金属層２３２Ａ’、２３１Ａと同時にエッチングされ、その厚さが若干薄くなる。そのため、金属層２３２Ａ”を、エッチングに耐えられる厚さに形成するとともに、エッチングによる厚さの低下を見越して、設計値に対して若干厚く形成しておくことが好ましい。前述のような電解銅めっき処理によれば、他の方法と比較して、比較的厚い金属層２３２Ａ”を簡単に形成することができる。
次に、金属層２３２Ａ’、２３２Ａ”をマスクとして用いて、ウエットエッチングによって、金属層２３１Ａをパターニングする。この際、図７（ａ）に示すように、サイドエッチングによって、金属層２３１Ａの幅方向の両端部が除去されることにより、金属層２３１Ａの幅が金属層２３２Ａ’の幅よりも小さくなる。
次に、図７（ｂ）に示すように、無電解ニッケルめっき処理、無電解金めっき処理を順次行うことによってめっきを施すことにより、金属層２３２Ａ”上に金属層２３３Ａを形成する。なお、無電解めっき処理を用いることにより、金属層２３３Ａを、金属層２３１Ａ、２３２Ａ’、２３２Ａ”の全域を覆うように形成することができる。
以上のような工程によって、メタライズ層２３０、接続電極２４１、２４２、実装電極２５１、２５２および貫通電極２６１、２６２が形成されたベース基板が得られる。このようなベース基板２１０の製造方法（本発明の製造方法）によれば、メタライズ層２３０と、接続電極２４１、２４２、実装電極２５１、２５２および貫通電極２６１、２６２とを同時に（同一の工程で）形成することができるため、ベース基板２１０を簡単に製造することができる。
なお、メタライズ層２３０では、金属層２３１Ａが第１金属層２３１を構成し、金属層２３２Ａ’、２３２Ａ”が第２金属層２３２を構成し、金属層２３３Ａが第３金属層２３３を構成している。特に、前述したように、第３金属層２３３を無電解めっき処理によって形成することにより、第３金属層２３３によって、第１金属層２３１および第２金属層２３２の表面全域を覆うことができるため、第１、第２金属層２３１、２３２の酸化をより効果的に防止することができる。また、ウエットエッチング時のサイドエッチングを利用することにより、簡単かつ確実に、第１金属層２３１の幅を第２金属層２３２の幅よりも小さくすることができる。
このようにしてベース基板２１０を用意するとともに、ろう材２２５が形成されたリッド２２０を用意する。
［第２工程］
次に、導電性接着剤２９１、２９２を介して圧電素子３００をベース基板２１０に固定する。これにより、導電性接着剤２９１、２９２を介してボンディングパッド３２２、３３２と接続電極２４１、２４２とが電気的に接続される。
次に、例えば、減圧（好ましくは真空）環境下あるいは窒素等の不活性ガス環境下にて、図７（ｃ）に示すように、ろう材２２５を介してリッド２２０をベース基板２１０上に載置する。ろう材２２５は、リッド２２０下面（開口端面）に予め形成されているのが好ましい。これにより、リッド２２０の載置が容易となる。次に、リッド２２０側からろう材２２５に向けてレーザーを照射し、ろう材２２５およびメタライズ層２３０を溶融させることにより、リッド２２０をベース基板２１０に接合する。これにより、内部（収納空間Ｓ）が気密的に封止された、電子デバイス１００が得られる。
このような方法によれば、メタライズ層２３０が実装電極２５１〜２５４のいずれにも接続されておらず、ベース基板２１０の上面に独立して形成されているため、熱の逃げを効果的に抑制し、レーザーによってメタライズ層２３０およびろう材２２５を効率的に加熱することができる。そのため、例えば、従来と比較して、レーザーの強度を低くしたり、レーザーの照射時間を短くしたりすることができ、ろう材２２５やメタライズ層２３０が受けるダメージを低減することができる。したがって、例えば、ベース基板２１０からのメタライズ層２３０の剥離などをより効果的に防止することができ、リッド２２０とベース基板２１０との接合をより確実に行うことができるとともに、収納空間Ｓの気密性が向上する。
特に、本実施形態では、第１金属層２３１の幅を第２金属層２３２の幅よりも小さくしているため、メタライズ層２３０からベース基板２１０への熱の逃げをより効果的に抑制することができ、上記の効果をより顕著に発揮することができる。
＜第２実施形態＞
次に、本発明の電子デバイスの第２実施形態について説明する。
図８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、具体的には、ベース基板およびリッドの形状が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図８に示す電子デバイス１００では、ベース基板２１０が上面に開放する凹部を有するキャビティ型をなし、リッド２２０が板状をなしている。そして、リッド２２０がベース基板２１０の凹部開口を覆うように、ベース基板２１０の上面（開口端面）に接合されている。
このようなベース基板２１０は、板状の底部２１８と、底部の周囲から立設する枠状の側壁２１７とを有している。そして、底部２１８に、接続電極２４１、２４２、実装電極２５１〜２５４および貫通電極２６１、２６２が形成されており、側壁２１７の上面（凹部の開口端面）にメタライズ層２３０が形成されている。
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について、図９〜図１１に基づき、詳細に説明する。
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。
なお、本発明の電子デバイスを備える電子機器は、図９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１０の携帯電話機、図１１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）、フライトシュミレーター等に適用することができる。
以上、本発明の電子デバイス、電子機器、ベース基板の製造方法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。
１００…電子デバイス ２００…パッケージ ２１０…ベース基板 ２１１、２１２…貫通孔 ２１７…側壁 ２１８…底部 ２２０…リッド ２２１…凹部 ２２５…ろう材 ２３０…メタライズ層 ２３１…第１金属層 ２３１Ａ…金属層 ２３２…第２金属層 ２３２Ａ’…金属層 ２３２Ａ”…金属層 ２３３…第３金属層 ２３３Ａ…金属層 ２４１、２４２…接続電極 ２５１、２５２、２５３、２５４…実装電極 ２６１、２６２…貫通電極 ２９１、２９２…導電性接着剤 ３００…圧電素子 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 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 Ｓ…収納空間 Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４…幅 Ｍ…マスク

Claims (9)

  1. 電子部品と、
    前記電子部品が固定されているベース基板と、
    前記ベース基板とともに内部空間を構成していて、前記内部空間に前記電子部品を収容している蓋部と、
    前記ベース基板上に配置され、前記ベース基板と前記蓋部とを接合している枠状のメタライズ層と、
    前記ベース基板に配置されている電極と、を備え、
    前記メタライズ層と前記電極とは電気的に絶縁されており、
    前記メタライズ層は、前記ベース基板上に設けられた第１金属層と、前記第１金属層上に設けられた第２金属層と、前記第１金属層および前記第２金属層の表面を覆うように設けられた第３金属層とを含み、
    平面視にて、前記第１金属層の幅Ｗ１は、前記第２金属層の幅Ｗ２よりも小さく、
    前記第３金属層は、前記第２金属層と前記ベース基板との間に位置する部分を有することを特徴とする電子デバイス。
  2. 前記第２金属層は、金、銀および銅のうちの少なくとも１つを主成分とする材料を含む請求項１に記載の電子デバイス。
  3. 前記第１金属層は、Ｃｒ、Ｔｉ−Ｗ系合金およびＮｉ−Ｃｒ系合金のうちの少なくとも１つを主成分とする材料を含む請求項２に記載の電子デバイス。
  4. 前記電極は、前記ベース基板を貫通し、前記メタライズ層から離間している貫通電極を有している請求項１ないし３のいずれか一項に記載の電子デバイス。
  5. 前記第１金属層の幅Ｗ１と前記第２金属層の幅Ｗ２とは、０．５Ｗ２≦Ｗ１≦０．８Ｗ２なる関係を満足する請求項１ないし４のいずれか一項に記載の電子デバイス。
  6. 前記第２金属層は、前記第１金属層の構成材料よりも熱伝導率の高い材料で構成されている請求項１ないし５のいずれか一項に記載の電子デバイス。
  7. 請求項１ないし６のいずれか一項に記載の電子デバイスを備えていることを特徴とする電子機器。
  8. 一方の面に配置された電極と、他方の面に配置されて前記一方の面の電極と電気的に接続している電極と、前記一方の面に配置されて前記一方の面の電極と電気的に絶縁しかつ前記一方の面の電極を囲んでいるメタライズ層と、を備えているベース基板の製造方法であって、
    前記一方の面の電極と前記メタライズ層とをめっきにより同時に形成する工程を含んでおり、
    前記メタライズ層は、前記ベース基板上に設けられた第１金属層と、前記第１金属層上に設けられた第２金属層と、前記第１金属層および前記第２金属層の表面を覆うように設けられた第３金属層とを含み、
    平面視にて、前記第１金属層の幅Ｗ１は、前記第２金属層の幅Ｗ２よりも小さく、
    前記第３金属層は、前記第２金属層と前記ベース基板との間に位置する部分を有することを特徴とするベース基板の製造方法。
  9. 一方の面に配置された電極、他方の面に配置されて前記一方の面の電極と電気的に接続している電極、および、前記一方の面に配置されて前記一方の面の電極と電気的に絶縁しかつ前記一方の面の電極を囲んでいるメタライズ層を備えているベース基板と、金属製の蓋体と、を用意する工程と、
    エネルギービームの照射によって前記蓋体と前記ベース基板とを接合する工程と、を含み、
    前記メタライズ層は、前記ベース基板上に設けられた第１金属層と、前記第１金属層上に設けられた第２金属層と、前記第１金属層および前記第２金属層の表面を覆うように設けられた第３金属層とを含み、
    平面視にて、前記第１金属層の幅Ｗ１は、前記第２金属層の幅Ｗ２よりも小さく、
    前記第３金属層は、前記第２金属層と前記ベース基板との間に位置する部分を有することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
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