JP6175760B2 - 電子デバイス用パッケージの製造方法、電子デバイスの製造方法、電子機器の製造方法、および移動体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子デバイス用パッケージの製造方法、電子デバイス、電子機器、および移動体に関する。

近年、携帯型電子機器の普及が進み、それに伴って電子機器の小型軽量化および低コスト化の要求が高まってきている。そのため、電子機器に用いられる電子部品においても高精度を維持しつつ、小型化および低コスト化の要求が高まっている。特に、振動素子をパッケージ内に収納した振動デバイスにおいては、振動素子を収納する空間を気密に維持することで振動特性が維持されるため、その封止技術に種々の提案がされている。

例えば、特許文献１、特許文献２に開示されている接合方法では、振動デバイス素子（振動素子）を収納する空間の開口部を覆う蓋と開口部周縁とを一部を残して溶接した後に脱気を行い、その後溶接されていない部分の蓋と開口部周縁とを封止する。また、特許文献３に開示されている小型水晶振動子では、リッド（蓋）と接合されるパッケージ面に切り欠きを形成し、切り欠き以外の部分の一部を残して金属ろう材を溶融してリッドとパッケージとを接合し、脱気を行う。その後、切り欠き部分の金属ろう材を再溶融して蓋とパッケージとを封止する。

特開２０００−２２３６０４号公報 特開２００２−３５９３１１号公報 特開平１−１５１８１３号公報

しかしながら、上述した特許文献１、特許文献２に示されている接合方法では、一部を残して蓋と開口部周縁とを溶接し、脱気後に未溶接部分を溶接するため、未溶接部分の寸法などを安定的に管理することが困難であると共に、未溶接部分の僅かな隙間からの脱気となるため脱気時間が長くなり、封止の工数が大きくなってしまう。また、特許文献３に示されている構成では、金属ろう材を溶融させながら脱気を行うため、溶融状態の管理が必要であり、安定的な脱気と封止を行うことができずに、振動特性が安定しない虞を有していた。

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。
本発明のある形態に係る電子デバイス用パッケージの製造方法は、ベースと蓋体との間に電子部品が収納される内部空間を形成しつつ、前記ベースと前記蓋体とを接合した電子デバイス用パッケージの製造方法であって、前記ベースと接合される面に前記内部空間と外部とを連通する溝を備えた前記蓋体、および前記ベースを用意する工程と、前記内部空間と前記外部とが前記溝を介して連通した状態を維持しつつ、前記ベースと前記蓋体とをシーム溶接により接合する第１の接合工程と、前記溝を介して前記内部空間の排気を行う工程と、前記溝の前記外部側の端部を含む部分にエネルギー線を照射して前記ベースに溶接し、前記溝を塞ぐ第２の接合工程と、を行うことを特徴とする。
本発明のある別の形態に係る電子デバイス用パッケージの製造方法は、上記形態において、前記第２の接合工程は、減圧下または不活性ガス雰囲気下で行うことを特徴とする。
本発明のある別の形態に係る電子デバイス用パッケージの製造方法は、上記形態において、前記ベースと前記蓋体との接合部には、前記シーム溶接により溶融し得る金属層が配置されており、前記溝の深さは、前記金属層の厚さよりも大きいことを特徴とする。
本発明のある別の形態に係る電子デバイス用パッケージの製造方法は、上記形態において、前記溝の幅をＬ１とし、前記溝の深さをＬ２としたときに、Ｌ１＞Ｌ２なる関係を満たすことを特徴とする。
本発明のある別の形態に係る電子デバイス用パッケージの製造方法は、上記形態において、前記蓋体の平面視での輪郭は、矩形状をなし、前記第１の接合工程では、前記蓋体の前記矩形状の辺部に沿って前記シーム溶接を行うことを特徴とする。
本発明のある別の形態に係る電子デバイス用パッケージの製造方法は、上記形態において、前記溝は、前記蓋体の前記矩形状の前記辺部に設けられていることを特徴とする。
本発明のある形態に係る電子デバイスの製造方法は、上記形態に係る電子デバイス用パッケージの製造方法において、前記第１の接合工程の前に、前記電子部品を用意する工程と、前記内部空間に前記電子部品を収納する工程とを行うことを特徴とする。
本発明のある形態に係る電子機器の製造方法は、上記形態に係る電子デバイスの製造方法によって製造された電子デバイスを電子機器本体部に取り付ける工程を行うことを特徴とする。
本発明のある形態に係る移動体の製造方法は、上記形態に係る電子デバイスの製造方法によって製造された電子デバイスをユニットに取り付ける工程と、前記ユニットを移動体本体に取り付ける工程とを行うことを特徴とする。

［適用例１］本発明の電子デバイス用パッケージの製造方法は、ベースと蓋体との間に電子部品が収納される内部空間を形成しつつ、前記ベースと前記蓋体とを接合する電子デバイス用パッケージの製造方法であって、前記蓋体の前記ベースと接合される側の面に、前記内部空間と外部とを連通する溝を形成する工程と、前記ベースと前記蓋体との接合予定部位のうち、前記溝に対応する部分を除いた分をシーム溶接により接合する第１の接合工程と、前記接合予定部位のうち、前記溝の前記外部側の端部を含む部分をエネルギー線溶接により接合する第２の接合工程と、を有していることを特徴とする。

このような電子デバイス用パッケージの製造方法によれば、シーム溶接後（第１の接合工程後）にベースと蓋体との間に局所的に隙間を形成することができる。そのため、この隙間を減圧下または不活性ガス雰囲気下で第２の接合工程で塞ぐことにより、シーム溶接時に生じたガスをパッケージ内から除去して、高品質な気密封止を実現することができる。また、従来のような貫通孔および封止材を必要としないことから、製造工程が簡単化されるとともに、パッケージの小型化を図ることができる。さらに、溝の外部側の端部を含む部分をエネルギー線溶接により接合していることから、エネルギー線によって溶融された溶融金属が、表面張力が小さな溝の端部側からベース側に流動する。これによって、溶融金属の流動性が良好となり溝の隙間を完全に塞ぐ、所謂気密封止を確実に行うことができ、気密の信頼性を向上させた電子デバイスの製造が可能となる。

［適用例２］上記適用例の電子デバイス用パッケージの製造方法において、前記第１の接合工程では、前記ベースと前記蓋体との接合部に前記シーム溶接により溶融し得る金属層を形成した後に、前記シーム溶接を行い、前記溝の深さは、前記金属層の厚さの和よりも大きいことが好ましい。

これにより、第１の接合工程において、蓋体のベースとの接合面に形成された溝が塞がれることなく、蓋体とベースとをシーム溶接により強固に接合することができる。

［適用例３］上記適用例の電子デバイス用パッケージの製造方法において、前記溝の幅をＬ１とし、前記溝の深さをＬ２としたときに、Ｌ１＞Ｌ２なる関係を満たすことが好ましい。

これにより、第１の接合工程後にベースと蓋体との間に局所的に隙間を形成するとともに、かかる隙間を第２の接合工程において簡単かつ確実に塞ぐことができる。

［適用例４］上記適用例の電子デバイス用パッケージの製造方法において、前記蓋体の平面視での輪郭は、矩形状をなし、前記第１の接合工程では、前記蓋体の平面視での各辺に沿って前記シーム溶接を行うことが好ましい。

これにより、第１の接合工程において、蓋体のベースとの接合面に形成された溝に対応する部分が溶接されないようにして、ベースと蓋体との接合予定部位の主要部分を簡単かつ確実に接合することができる。

［適用例５］上記適用例の電子デバイス用パッケージの製造方法において、前記溝は、前記蓋体の平面視での辺部に設けられていることが好ましい。

これにより、シーム溶接後にベースと蓋体との間に形成される局所的な隙間の大きさの制御が容易となる。

［適用例６］本適用例に記載の電子デバイスは、上記適用例に記載の製造方法を用いて製造された電子デバイス用パッケージと、前記電子デバイス用パッケージ内に収納された電子部品と、を有していることを特徴とする。

このような電子デバイスによれば、小型化を図るとともに、高品質な気密封止を簡単に実現することができる。

［適用例７］本適用例に記載の電子機器は、上記適用例に記載の電子デバイスを備えていることを特徴とする。

このような電子機器によれば、信頼性を優れたものとすることができる。

［適用例８］本適用例に記載の移動体は、上記適用例に記載の電子デバイスを備えていることを特徴とする。

このような移動体によれば、信頼性を優れたものとすることができる。

電子デバイスの第１実施形態としての振動子の概略を示す斜視図。 電子デバイスの第１実施形態としての振動子を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正断面図。 電子デバイスに用いられる電子部品としてのジャイロ素子を示す平面図。 電子デバイスに用いられる蓋体（リッド）の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正断面図。 （ａ）〜（ｄ）は、電子デバイスとしての振動子の製造工程の概略を示す正断面図。 封止工程を示す図であり、（ａ）は溝とエネルギー線との相関を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の正面図、（ｃ）は封止部の平面図、（ｄ）は、（ｃ）の正断面図。 封止工程の比較例を示す図であり、（ａ）は溝とエネルギー線との相関を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の正断面図、（ｃ）は封止部の平面図、（ｄ）は、（ｃ）のＰ−Ｐ断面図。 電子デバイスの第２実施形態としてのジャイロセンサーの概略を示す正断面図。 電子機器の一例としてのモバイル型のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図。 電子機器の一例としての携帯電話機の構成を示す斜視図。 電子機器の一例としてのデジタルスチールカメラの構成を示す斜視図。 移動体の一例としての自動車の構成を示す斜視図。

以下、本発明の電子デバイス用パッケージの製造方法について、添付図面に沿って詳細に説明する。

［電子デバイスの第１実施形態］
先ず、本発明に係る電子デバイス用パッケージの製造方法を適用して製造される電子デバイスの第１実施形態として、振動子の実施形態について説明する。

図１は、本発明に係る電子デバイスの第１実施形態としての振動子を示す概略斜視図である。図２は、本発明に係る電子デバイスの第１実施形態としての振動子の概略を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正断面図である。図３は、図２に示す振動子が備える電子部品としてのジャイロ素子を示す平面図である。なお、以下では、図２に示すように、互いに直交する３軸を、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸とし、ｚ軸は、振動子の厚さ方向と一致する。また、ｘ軸に平行な方向を「ｘ軸方向（第２方向）」と言い、ｙ軸に平行な方向を「ｙ軸方向（第１方向）」と言い、ｚ軸に平行な方向を「ｚ軸方向」と言う。

図１、および図２に示す電子デバイスの一例としての振動子１は、電子部品としてのジャイロ素子（振動素子）２と、ジャイロ素子２を収納するパッケージ９とを有している。以下、ジャイロ素子２およびパッケージ９について順次詳細に説明する。なお、図１に示すパッケージ９には、ベース９１、シームリング９３、蓋体としてのリッド９３が含まれている。同図では、リッド９３に設けられている溝９４が示されているが、後述する封止（第２の接合工程）が行われていない状態を示している。

（ジャイロ素子）
図３は、上側（後述するリッド９２側であり図２のｚ軸方向）から見た振動片としてのジャイロ素子の平面図である。なお、ジャイロ素子には、検出信号電極、検出信号配線、検出信号端子、検出接地電極、検出接地配線、検出接地端子、駆動信号電極、駆動信号配線、駆動信号端子、駆動接地電極、駆動接地配線および駆動接地端子などが設けられているが、同図においては省略している。

振動片としてのジャイロ素子２は、ｚ軸まわりの角速度を検出する「面外検出型」のセンサーであって、図示しないが、基材と、基材の表面に設けられている複数の電極、配線および端子とで構成されている。ジャイロ素子２は、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどの圧電材料で構成することができるが、これらの中でも、水晶で構成するのが好ましい。これにより、優れた振動特性（周波数特性）を発揮することのできるジャイロ素子２が得られる。

このようなジャイロ素子２は、いわゆるダブルＴ型をなす振動体４と、振動体４を支持する支持部としての第１支持部５１および第２支持部５２と、振動体４と第１、第２支持部５１、５２とを連結する梁としての第１梁６１、第２梁６２、第３梁６３および第４梁６４とを有している。

振動体４は、ｘｙ平面に拡がりを有し、ｚ軸方向に厚みを有している。このような振動体４は、中央に位置する基部４１と、基部４１からｙ軸方向に沿って両側に延出している第１検出振動腕４２１、第２検出振動腕４２２と、基部４１からｘ軸方向に沿って両側に延出している第１連結腕４３１、第２連結腕４３２と、第１連結腕４３１の先端部からｙ軸方向に沿って両側に延出している振動腕としての第１駆動振動腕４４１、および第２駆動振動腕４４２と、第２連結腕４３２の先端部からｙ軸方向に沿って両側に延出している振動腕としての第３駆動振動腕４４３、および第４駆動振動腕４４４とを有している。第１、第２検出振動腕４２１、４２２および第１、第２、第３、第４駆動振動腕４４１、４４２、４４３、４４４の先端部には、それぞれ、基端側よりも幅の大きい略四角形の幅広部としての重量部（ハンマーヘッド）４２５、４２６、４４５、４４６、４４７、４４８が設けられている。このような重量部４２５、４２６、４４５、４４６、４４７、４４８を設けることでジャイロ素子２の角速度の検出感度が向上する。

また、第１、第２支持部５１、５２は、それぞれ、ｘ軸方向に沿って延在しており、これら第１、第２支持部５１、５２の間に振動体４が位置している。言い換えれば、第１、第２支持部５１、５２は、振動体４を介してｙ軸方向に沿って対向するように配置されている。第１支持部５１は、第１梁６１、および第２梁６２を介して基部４１と連結されており、第２支持部５２は、第３梁６３、および第４梁６４を介して基部４１と連結されている。

第１梁６１は、第１検出振動腕４２１と第１駆動振動腕４４１との間を通って第１支持部５１と基部４１を連結し、第２梁６２は、第１検出振動腕４２１と第３駆動振動腕４４３との間を通って第１支持部５１と基部４１を連結し、第３梁６３は、第２検出振動腕４２２と第２駆動振動腕４４２との間を通って第２支持部５２と基部４１を連結し、第４梁６４は、第２検出振動腕４２２と第４駆動振動腕４４４との間を通って第２支持部５２と基部４１を連結している。

各梁６１、６２、６３、６４は、それぞれ、ｘ軸方向に沿って往復しながらｙ軸方向に沿って延びる蛇行部を有する細長い形状で形成されているので、あらゆる方向に弾性を有している。そのため、外部から衝撃が加えられても、各梁６１、６２、６３、６４で衝撃を吸収する作用を有するので、これに起因する検出ノイズを低減または抑制することができる。

このような構成のジャイロ素子２は、次のようにしてｚ軸まわりの角速度ωを検出する。ジャイロ素子２は、角速度ωが加わらない状態において、駆動信号電極（図示せず）および駆動接地電極（図示せず）の間に電界が生じると、各駆動振動腕４４１、４４２、４４３、４４４がｘ軸方向に屈曲振動を行う。このとき、第１、第２駆動振動腕４４１、４４２と、第３、第４駆動振動腕４４３、４４４とは、中心点（重心）を通るｙｚ平面に関して面対称の振動を行っているため、基部４１と、第１、第２連結腕４３１、４３２と、第１、第２検出振動腕４２１、４２２とは、ほとんど振動しない。

この駆動振動を行っている状態にて、ジャイロ素子２にｚ軸まわりに角速度ωが加わると、各駆動振動腕４４１、４４２、４４３、４４４および連結腕４３１、４３２にｙ軸方向のコリオリの力が働き、このｙ軸方向の振動に呼応して、ｘ軸方向の検出振動が励起される。そして、この振動により発生した検出振動腕４２１、４２２の歪みを検出信号電極（図示せず）および検出接地電極（図示せず）が検出して角速度ωが求められる。

（パッケージ）
パッケージ９は、ジャイロ素子２を収納するものである。なお、パッケージ９には、後述する電子デバイスのように、ジャイロ素子２の他に、ジャイロ素子２の駆動等を行うＩＣチップ等が収納されていてもよい。このようなパッケージ９は、その平面視（ｘｙ平面視）にて、略矩形状をなしている。

図１および図２に示すように、パッケージ９は、上面に開放する凹部を有するベース９１と、凹部の開口を塞ぐように、シームリング９３を介してベースに接合されている蓋体としてのリッド９２とを有している。また、ベース９１は、板状の底板９１１と、底板９１１の上面周縁部に設けられている枠状の側壁９１２とを有している。枠状の側壁９１２は、略矩形状の周状に設けられており、換言すれば、上記凹部の上面に開口する開口形状が略矩形状をなしている。この板状の底板９１１と枠状の側壁９１２に囲まれた凹部が電子部品としてのジャイロ素子２を収納する収納部（内部空間）となる。枠状の側壁９１２の上面には、例えばコバール等の合金で形成されたシームリング９３が設けられている。シームリング９３は、リッド９２と側壁９１２との接合材としての機能を有しており、側壁９１２の上面に沿って枠状（略矩形状の周状）に設けられている。リッド９２は、略矩形状の外形をなしており、裏面９２ｂに外周から中央部に向かって、有底の溝９４が設けられている。なお、リッド９２の構成の詳細については後述で説明する。溝９４は、リッド９２がシームリング９３上に載置されたとき、溝９４が収納部（内部空間）にかかるように配置されている。このようなパッケージ９は、その内側に収納部としての内部空間を有しており、この内部空間内に、ジャイロ素子２が気密的に収納、設置されている。なお、ジャイロ素子２が収納されている内部空間は、溝９４から排気（脱気）が行われた後、溝９４が形成されている部分に残っているリッド９２が、エネルギー線（例えば、レーザー光）によって溶融された後に固化された封止部９５、即ちエネルギー線溶接による封止部９５によって封止されている。なお、封止部９５は、溝９４の外部側の端部、即ちリッド９２の外周面９２ｃを含む部分が溶融、固化されて形成されている。

ベース９１の構成材料としては、特に限定されないが、酸化アルミニウム等の各種セラミックスを用いることができる。また、リッド９２の構成材料としては、特に限定されないが、ベース９１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９１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。

ジャイロ素子２は、第１、第２支持部５１、５２にて、半田、銀ペースト、導電性接着剤（樹脂材料中に金属粒子などの導電性フィラーを分散させた接着剤）などの導電性固定部材８を介して底板９１１の上面に固定されている。第１、第２支持部５１、５２は、ジャイロ素子２のｙ軸方向の両端部に位置するため、このような部分を底板９１１に固定することにより、ジャイロ素子２の振動体４が両持ち支持され、ジャイロ素子２を底板９１１に対して安定的に固定することができる。そのため、ジャイロ素子２の不要な振動（検出振動以外の振動）が抑制され、ジャイロ素子２による角速度ωの検出精度が向上する。

また、導電性固定部材８は、第１、第２支持部５１、５２に設けられている２つの検出信号端子７１４、２つの検出接地端子７２４、駆動信号端子７３４および駆動接地端子７４４に対応（接触）して、且つ互いに離間して６つ設けられている。また、底板９１１の上面には、２つの検出信号端子７１４、２つの検出接地端子７２４、駆動信号端子７３４および駆動接地端子７４４に対応する６つの接続パッド１０が設けられており、導電性固定部材８を介して、これら各接続パッド１０とそれと対応するいずれかの端子とが電気的に接続されている。

（蓋体としてのリッド）
ここで、図４を用いて蓋体としてのリッド９２について説明する。図４は、本発明に係る蓋体としてのリッドの一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正断面図である。

蓋体としてのリッド９２は、パッケージ９の上面に開放する凹部の開口を塞ぎ、凹部の開口の周囲を、例えばシーム溶接法などを用いて接合されている。詳述すると、リッド９２は、表裏の関係にある表面９２ａ、および裏面９２ｂと、表面９２ａと裏面９２ｂとを繋いでいる外周面９２ｃとを有している板状の部材である。本例のリッド９２には、コバールの板材が用いられている。リッド９２にコバールの板を用いることで封止の際に、コバールで形成されているシームリング９３とリッド９２とが同じ溶融状態で溶融され、さらには合金化もされ易いため封止を容易に、且つ確実に行うことができる。なお、リッド９２には、コバールに換えて他の材料の板材を用いてもよく、例えば、４２アロイ、ステンレス鋼などの金属材料、またはパッケージ９の側壁９１２と同材料などを用いることができる。

そして、リッド９２を表面９２ａ側から平面視したとき、外周面９２ｃの内の一つの辺部からリッド９２の中央部に向かう有底の溝９４が、裏面９２ｂ側に設けられている。溝９４は、平面視で一つの辺部の略中央に位置している。溝９４は、リッド９２がパッケージ９の上面に開放する凹部の開口を塞ぐように載置されたとき、その開口と重なる部分を有するように、リッド９２の外周面９２ｃから中心部に向かって設けられている。換言すれば、溝９４の中央部側の端が、ベース９１を構成する底板９１１の上面周縁部に設けられている枠状の側壁９１２の内壁よりも内側（パッケージの平面視中心側）に達するように設けられている。このように、溝９４を設けることで、パッケージ９の内部空間から排気を行うことが可能となる。なお、本実施形態では、溝９４が平面視で一つの辺部の略中央に位置する例で説明したがこれに限らず、溝９４は、少なくとも一つの辺部のいずれかに設けられていればよい。

また、溝９４は、溝９４の幅をＬ１とし、溝９４の深さをＬ２としたときに、Ｌ１＞Ｌ２なる関係を満たすことが好ましい。これにより、後述する第１の接合工程後にベース９１とリッド９２との間に局所的に隙間とするとともに、かかる隙間を後述する第２の接合工程において簡単かつ確実に塞ぐことができる。また、溝９４の幅Ｌ１と深さＬ２との比Ｌ２／Ｌ１は、特に限定されないが、例えば、０．１以上０．５以下であるのが好ましい。また、溝９４の幅Ｌ１は、特に限定されないが、１μｍ以上２００μｍ以下程度であるのが好ましい。また、溝９４の深さＬ２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。

また、ベース９１とリッド９２との接合部のベース９１とリッド９２のそれぞれに、シーム溶接により溶融し得る金属層（図示せず）を形成した後に、シーム溶接を行うことがある。この場合溝９４の深さ（深さＬ２）は、この２つの金属層（ベース９１に設けられた金属層とリッド９２に設けられた金属層）の厚さの和よりも大きいことが好ましい。これにより、後述する第１の接合工程において、リッド９２のベース９１との接合面に形成された溝９４を塞ぐことなく、リッド９２とベース９１とをシーム溶接により強固に接合することができる。

そして、溝９４によって形成されたとパッケージ９とリッド９２との隙間から、凹部（収納部としての内部空間）の排気を行った後、この溝９４の設けられている部分のリッド９２をレーザー光などで溶融し、溝９４を塞ぐことによって内部空間が気密に封止される。

なお、本実施形態ではリッド９２に一つの溝９４が設けられている例で説明したが、溝の数、および配置はこれに限らず、溝は複数であってもよく、さらに、溝がリッド９２の表面９２ａ、裏面９２ｂに設けられている構成であってもよい。

また、溝９４の壁面の横断面形状は、矩形状、湾曲形状、半円状、テーパー状（くさび形状）など排気穴としての機能を有していればその形状は問わない。

（振動子の製造方法）
次に、本発明に係る電子デバイスとしての振動子の製造方法について図５、図６、および図７を参照しながら説明する。図５（ａ）〜（ｄ）は、上述した図１および図２に示す電子デバイスとしての振動子の製造工程の概略を示す正断面図である。図６は、第２の接合工程としての封止工程を示す図であり、（ａ）は溝とエネルギー線（レーザー光）との相関を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の正断面図、（ｃ）は封止部の平面図、（ｄ）は、（ｃ）の正断面図である。図７は、封止工程の比較例を示す図であり、（ａ）は溝とエネルギー線（レーザー光）との相関を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の正断面図、（ｃ）は封止部の平面図、（ｄ）は、（ｃ）のＰ−Ｐ断面図である。

先ず、ジャイロ素子２をベース９１の内部空間としての収納部に収納する工程を説明する。図５（ａ）に示すように、板状の底板９１１と、底板９１１の上面周縁部に設けられている枠状の側壁９１２とを有し、側壁９１２の内壁に囲まれて上面に開放する凹部（以下、「収納部」という）を有するベース９１を用意する。ベース９１には、枠状の側壁９１２の上面にシームリング９３が形成され、底板９１１の上面に接続パッド１０が形成されている。また、上述したジャイロ素子２を用意する。そして、接続パッド１０とジャイロ素子２とを電気的接続を取って固定する。この接続には、半田、銀ペースト、導電性接着剤（樹脂材料中に金属粒子などの導電性フィラーを分散させた接着剤）などの導電性固定部材８を用いることができる。このとき、ジャイロ素子２は、導電性固定部材８の厚みによって底板９１１の上面との空隙を有することになる。

次に、収納部に蓋体としてのリッド９２を載置する工程を説明する。図５（ｂ）に示すように、収納部に収納されているジャイロ素子２を気密に保持するために、上述した蓋体としてのリッド９２をシームリング９３上に載置する。リッド９２の裏面９２ｂには、溝９４が設けられている。そして、リッド９２がシームリング９３上に載置されたとき、溝９４は収納部にかかるように延在されている。即ち、リッド９２を載置する工程後のリッド９２とシームリング９３との間には、溝９４によって収納部とベース９１の外部を連通する隙間が形成される。

次に、リッド９２をベース９１に接合する第１の接合工程を説明する。図５（ｃ）に示すように、枠状の側壁９１２上でリッド９２とシームリング９３とが対峙する部分を矩形の周状にシーム溶接機のローラー電極９７を用いてシーム溶接を行いリッド９２とシームリング９３とを接合する。即ち、リッド９２をベース９１に接合する。ローラー電極９７は、図示しない加圧機構により、リッド９２に対して、ベース９１とは反対側から加圧接触する。そして、ローラー電極９７は、軸線まわりに回転しながら、リッド９２の平面視における外周辺に沿って所定の速度で走行する。このとき、リッド９２およびシームリング９３を介してローラー電極９７間に電流を流すことにより、シームリング９３あるいは接合金属をジュール熱により溶融させ、リッド９２とシームリング９３とを接合する。

このとき、溝９４が設けられている部分のリッド９２は、溝９４によってリッド９２とシームリング９３とが接触していないためシーム溶接されずに未溶接状態となる。即ち、第１の接合工程では、ベース９１とリッド９２との接合予定部位のうち、溝９４に対応する部分を除いた部分をシーム溶接により接合する。溝９４は、収納部とベース９１の外部を連通しているため、この未溶接の空間が、次の封止工程での排気穴として機能する。

次に、溝９４（排気穴）を用い収納部から排気を行う工程を説明する。本例では、図５（ｄ）に示すように、前述のシーム溶接時に溶接されていない溝９４が、収納部まで達するように延設されている。したがって、溝９４を排気穴として用い、同図に示す矢印のように収納部のガスを排気することができる。なお本実施形態では、収納部のガスを排気した状態、所謂減圧下で封止する例で説明したが、減圧下に限らず、排気の後不活性ガスなどを導入した不活性ガス雰囲気下で封止することも可能である。

次に、排気が終了した収納部を気密に封止する第２の接合工程を、図６（ａ）〜（ｄ）、および図７（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。図６（ａ）、（ｂ）に示すように、収納部の排気が終了した状態で、排気穴として用いた溝９４に対応する部分にエネルギー線（例えば、レーザー光、電子線）を照射する。本実施形態ではエネルギー線としてレーザー光９８を照射し、残っている部分の金属（コバール）を溶融する。このとき、レーザー光９８のスポット内に溝９４の外部側の端部、即ちリッド９２の外周面９２ｃを含む溝９４の端部部分を包含するように配置してレーザー光９８を照射する。そして、図６（ｃ）、（ｄ）に示すように、レーザー光９８の照射による熱エネルギーで、溝９４が設けられた部分のリッド９２の表面９２ａ側の溝上部９２ｄが溶融し、溶融した金属が溝９４を埋めながらシームリング９３上に流動する。十分に溶融金属が流動したところで、レーザー光９８の照射を止めると、溶融していた金属が固化し、この固化した溶融金属が封止部９５となって溝９４を気密的に封止（塞ぐ）する。

上述のように、レーザー光９８を、そのスポット内に溝９４の外部側の端部、即ちリッド９２の外周面９２ｃを含む溝９４の端部部分を包含するように配置して照射し、溝９４の端部を含むリッドの溝上部９２ｄが溶融することで、溶融金属の流動性が良好となる。このように溶融金属の流動性が向上することで溝９４の封止を確実に行うことができる。このことについて、図７の比較例を用いてさらに説明する。

図７に示す比較例は、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、レーザー光９８のスポットが溝９４の外部側の端部から内側に入った位置にある。即ち、レーザー光９８が、リッド９２の外周面９２ｃを含まない位置で照射される。このため、図７（ｃ）、（ｄ）に示すように、リッド９２の溶融部分はリッド９２の外周面９２ｃを残す部分になる。したがって、溶融金属は、外周にリッド９２の裏面９２ｂが存在するため表面張力が均衡する（つりあう）こととなり、下部に位置するシームリング９３に流れ難くなる。このため、図７（ｄ）に示すように、溝９４の両側隅ｖ、ｖ’の部分に溶融金属が流動しきれずに固化し、封止部９５ａが形成されてしまい気密性を損ねてしまう虞を生じていた。

これに対し、図６に示す本実施形態では、リッド９２の外周面９２ｃを含む溝９４の端部部分を包含するようにレーザー光９８が照射されるため、端部側に面が存在しないため、表面張力のバランスが取れずに、即ち均衡が悪く、表面張力の弱い側である端部側に溶融金属が流れ易くなる。

このような工程を有する電子デバイスとしての振動子１の製造方法を用いることで、レーザー光９８による溶融金属の流動性が良好となり、封止部９５の形成を確実に行うことが可能となる。したがって、溝９４の封止を確実に行うことができ、気密の信頼性を向上させた電子デバイスとしての振動子１の製造が可能となる。また、溝９４がそのまま排気穴となるため、従来技術のような排気用に用いる未接合部分（排気穴）の寸法管理などを行うことが不要となり、安定的に排気、接合（封止）が行われるため、接合（封止）後に振動子１が高温加熱された場合でも、発生するガスを抑制することができる。また、安定的な排気、接合（封止）により、パッケージ９に収納されている電子部品としてのジャイロ素子２が残留ガスなどの影響によって受ける特性劣化を防止することができ、安定した特性の電子デバイスとしての振動子１を提供することができる。

なお、上述の説明では、１つの排気穴（溝９４）を用いる例で説明したが、排気穴は複数であってもよい。このように、複数の排気穴を用いる場合は、排気速度は速くなるが、封止箇所は複数必要となる。

［電子デバイスの第２実施形態］
次に、電子デバイスの第２実施形態として、ジャイロセンサーの実施形態について、図８を用いて説明する。図８はジャイロセンサーの概略を示す正断面図である。なお、本実施形態では、上述の第１実施形態と同様な構成については、同じ符号を付けて説明を省略することもある。

ジャイロセンサー２００は、電子部品としてのジャイロ素子２、回路素子としてのＩＣ１１２、収容器としてのパッケージ（ベース）１１１、蓋体としてのリッド９２を備えている。セラミックなどで形成されたパッケージ１１１は、積層された第３基板１２５ｃ、第２基板１２５ｂ、および第１基板１２５ａと、第１基板１２５ａの表面周縁部に設けられている枠状の側壁１１５と、第３基板１２５ｃの表面周縁部に設けられている枠状の側壁１２０とを有している。

枠状の側壁１１５の上面には、例えばコバール等の合金で形成されたシームリング１１７が形成されている。シームリング１１７は、リッド９２との接合材としての機能を有しており、側壁１１５の上面に沿って枠状（周状）に設けられている。リッド９２は、シームリング１１７に対向する面である裏面９２ｂの端部に溝９４が設けられている。なお、リッド９２の構成については上述の第１実施形態と同様である。リッド９２がシームリング１１７上に載置されたとき、溝９４は、収納部（内部空間）にかかるように形成されている。第１基板１２５ａの表面と枠状の側壁１１５の内壁で囲まれた空間が、ジャイロ素子２の収納部（内部空間）となり、第３基板１２５ｃと枠状の側壁１２０の内壁で囲まれた空間が、ＩＣ１１２の収納部（内部空間）となる。なお、ジャイロ素子２が収納されている内部空間は、溝９４から排気（脱気）が行われた後、溝９４が形成されている部分に残るリッド９２が溶融された後固化された封止部９５によって封止されている。また、枠状の側壁１２０の表面（図示下面）には、複数の外部端子１２２が設けられている。

ジャイロ素子２の収納部（内部空間）に位置する第１基板１２５ａの表面には、接続パッド１１０が形成されており、ジャイロ素子２が、接続パッド１１０と電気的接続を取って固定されている。この接続には、半田、銀ペースト、導電性接着剤（樹脂材料中に金属粒子などの導電性フィラーを分散させた接着剤）などの導電性固定部材１２７を用いることができる。このとき、ジャイロ素子２は、導電性固定部材１２７の厚みによって第１基板１２５ａの上面との空隙を有することになる。

ジャイロ素子２が収納された収納部（内部空間）の開口は、蓋体としてのリッド９２で塞がれ、気密に封止されている。リッド９２は、上述の第１実施形態で説明したリッド９２と同様な構成であるので詳細な説明は省略し、概略を説明する。リッド９２は、パッケージ１１１の上面に開放する収納部の開口を塞ぎ、開口の周囲を、例えばシーム溶接法などを用いて接合されている。リッド９２は、コバールの板材が用いられ、表裏の関係にある表面９２ａ、および裏面９２ｂを有している。上述の第１実施形態と同様に、リッド９２には、裏面９２ｂ側にリッド９２の外周面から中央部に向かって設けられている有底の溝９４が設けられている。そして、シームリング１１７とリッド９２との隙間である溝９４から、収納部としての内部空間の排気を行った後、この溝９４の端部を含む部分をレーザー光などで溶融し、固化させることによって気密な封止が行われている。

一方、ＩＣ１１２の収納部（内部空間）に位置する第３基板１２５ｃの表面には、接続電極１１８が形成されており、接続電極１１８とＩＣ１１２とが金（Ａｕ）バンプ１２４での接合などにより電気的接続を取って固定されている。ＩＣ１１２と第３基板１２５ｃの表面との間隙は、樹脂などのアンダーフィル１３１が配設されて埋められている。なお樹脂は、ＩＣ１１２を覆うように設けられていてもよい。なお、接続パッド１１０、接続電極１１８、外部端子１２２などは、それぞれが内部配線などで接続されているが、本発明での説明は図示も含めて省略している。

（ジャイロセンサーの製造方法）
次に、ジャイロセンサー２００の製造方法について説明するが、上述の振動子１の製造方法で説明した工程と同様な工程の説明は省略する。省略する工程は、ジャイロ素子２をベースとしてのパッケージ１１１の内部空間としての収納部に収納する工程、収納部にリッド９２を載置する工程、リッド９２をパッケージ１１１に接合する第１の接合工程、および排気が終了した収納部を気密に封止する第２の接合工程である。

上述の工程に加えて、ジャイロセンサー２００の製造では、第３基板１２５ｃの表面周縁部に設けられている枠状の側壁１２０に囲まれたＩＣ１１２の収納部に、ＩＣ１１２を収納する。ＩＣ１１２は、第３基板１２５ｃの表面に設けられた接続電極１１８に金（Ａｕ）バンプ１２４を用い、電気的接続を取って固定する。ＩＣ１１２と第３基板１２５ｃの表面との間隙には、樹脂などのアンダーフィル１３１を充填し、隙間を埋める。以上の工程によって、ジャイロセンサー２００が完成する。

上述の第２実施形態によれば、第１実施形態と同様にレーザー光による溶融金属（リッド９２）の流動性が良好となり、封止部９５の形成を確実に行うことが可能となる。したがって、溝９４の封止を確実に行うことができ、気密の信頼性を向上させた電子デバイスとしてのジャイロセンサー２００の製造が可能となる。また、溝９４がそのまま排気穴となるため、従来技術のような排気用に用いる未接合部分（排気穴）の寸法管理などを行うことが不要となり、安定的に排気、接合（封止）が行われるため、接合（封止）後にジャイロセンサー２００が高温加熱された場合でも、発生するガスを抑制することができる。また、安定的な排気、接合（封止）により、パッケージ１１１に収納されている電子部品としてのジャイロ素子２が残留ガスなどの影響によって受ける特性劣化を防止することができ、安定した特性の電子デバイスとしてのジャイロセンサー２００を提供することができる。

上述の電子デバイスの説明では、振動片として所謂ダブルＴ型のジャイロ素子２を用いた振動子１、ジャイロセンサー２００を例に説明したがこれに限らず、パッケージ内に素子を気密に収納する電子デバイスに適用することができる。他の電子デバイスとしては、例えば素子としてＨ型、あるいは音叉型のジャイロ素子を用いたジャイロセンサー、振動素子を用いたタイミングデバイス（振動子、発振器など）、感圧素子を用いた圧力センサー、半導体素子を用いた半導体装置などであってもよい。

なお、振動素子としては、圧電体を用いたＭＥＭＳ素子などの圧電振動素子、あるいは素材に水晶を用いた音叉型水晶振動片などの屈曲振動を行う水晶振動片、縦振動型水晶振動片、厚みすべり水晶振動片などを好適に用いることができる。

［電子機器］
次いで、本発明の一実施形態に係る電子デバイスとしての振動子１、あるいは電子デバイスとしてのジャイロセンサー２００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。なお、説明では、ジャイロ素子２を用いた振動子１を適用した例を示している。

図９は、本発明の一実施形態に係る電子デバイスとしての振動子１を備える電子機器としてのモバイル型（又はノート型）のパーソナルコンピューターの構成の概略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１００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、角速度を検出する機能を備えたジャイロ素子２を用いた振動子１が内蔵されている。

図１０は、本発明の一実施形態に係る電子デバイスとしての振動子１を備える電子機器としての携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成の概略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１００が配置されている。このような携帯電話機１２００には、角速度センサー等として機能するジャイロ素子２を用いた振動子１が内蔵されている。

図１１は、本発明の一実施形態に係る電子デバイスとしての振動子１を備える電子機器としてのデジタルスチールカメラの構成の概略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、デジタルスチールカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）等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。

デジタルスチールカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部１００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１００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等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１００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、このデジタルスチールカメラ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。このようなデジタルスチールカメラ１３００には、角速度センサー等として機能するジャイロ素子２を用いた振動子１が内蔵されている。

なお、本発明の一実施形態に係る振動子１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のデジタルスチールカメラの他にも、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、ページャー、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の電子機器に適用することができる。

［移動体］
図１２は移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図である。自動車１０６には本発明に係る電子デバイスとしての振動子１が搭載されている。例えば、同図に示すように、移動体としての自動車１０６には、ジャイロ素子２を用いた振動子１を内蔵してタイヤ１０９などを制御する電子制御ユニット１０８が車体１０７に搭載されている。また、振動子１は、他にも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。

１…電子デバイスとしての振動子、２…電子部品としてのジャイロ素子、４…振動体、８…導電性固定部材（銀ペースト）、９…パッケージ、１０…接続パッド、４１…基部、５１…第１支持部、５２…第２支持部、６１…第１梁、６２…第２梁、６３…第３梁、６４…第４梁、９１…ベース、９２…蓋体としてのリッド、９２ａ…表面、９２ｂ…裏面、９２ｃ…外周面、９２ｄ…溝上部、９３…シームリング、９４…溝、９５…封止部、９７…シーム溶接機のローラー電極、９８…レーザー光、１０６…移動体としての自動車、１１０…接続パッド、１１１…パッケージ（ベース）、１１２…ＩＣ、１１５、１２０…側壁、１１７…シームリング、１１８…接続電極、１２２…外部端子、１２４…金バンプ、１２５ａ…第１基板、１２５ｂ…第２基板、１２５ｃ…第３基板、１２７…導電性固定部材、１３１…アンダーフィル、２００…電子デバイスとしてのジャイロセンサー、４２１…第１検出振動腕、４２２…第２検出振動腕、４２５、４２６、４４５、４４６、４４７，４４８…重量部（ハンマーヘッド）、４３１…第１連結腕、４３２…第２連結腕、４４１…第１駆動振動腕、４４２…第２駆動振動腕、４４３…第３駆動振動腕、４４４…第４駆動振動腕、７１４…検出信号端子、７２４…検出接地端子、７３４…駆動信号端子、７４４…駆動接地端子、９１１…底板、９１２…側壁、１１００…電子機器としてのモバイル型のパーソナルコンピューター、１２００…電子機器としての携帯電話機、１３００…電子機器としてのデジタルスチールカメラ。

Claims (9)

1. ベースと蓋体との間に電子部品が収納される内部空間を形成しつつ、前記ベースと前記蓋体とを接合した電子デバイス用パッケージの製造方法であって、
   前記ベースと接合される面に前記内部空間と外部とを連通する溝を備えた前記蓋体、および前記ベースを用意する工程と、
   前記内部空間と前記外部とが前記溝を介して連通した状態を維持しつつ、平面視で前記蓋体の前記溝が形成された部分を含む外周に電流を流し、前記ベースと前記蓋体とをシーム溶接する第１の接合工程と、
   前記溝を介して前記内部空間の排気を行う工程と、
   前記溝の前記外部側の端部を含む部分にエネルギー線を照射して、前記溝の前記外部側の前記蓋体の一部を溶融して流動させ、前記溝を塞ぐ第２の接合工程と、
   を順に行うことを特徴とする電子デバイス用パッケージの製造方法。
2. 前記第２の接合工程は、減圧下または不活性ガス雰囲気下で行うことを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス用パッケージの製造方法。
3. 前記ベースと前記蓋体との接合部には、前記シーム溶接により溶融し得る金属層が配置されており、
   前記溝の深さは、前記金属層の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子デバイス用パッケージの製造方法。
4. 前記溝の幅をＬ１とし、前記溝の深さをＬ２としたときに、
   Ｌ１＞Ｌ２なる関係を満たすことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の電子デバイス用パッケージの製造方法。
5. 前記蓋体の平面視での輪郭は、矩形状をなし、
   前記第１の接合工程では、前記蓋体の前記矩形状の辺部に沿って前記シーム溶接を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の電子デバイス用パッケージの製造方法。
6. 前記溝は、前記蓋体の前記矩形状の前記辺部に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の電子デバイス用パッケージの製造方法。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の電子デバイス用パッケージの製造方法において、
   前記第１の接合工程の前に、前記電子部品を用意する工程と、前記内部空間に前記電子部品を収納する工程とを行うことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
8. 請求項７に記載の電子デバイスの製造方法によって製造された電子デバイスを電子機器本体部に取り付ける工程を行うことを特徴とする電子機器の製造方法。
9. 請求項７に記載の電子デバイスの製造方法によって製造された電子デバイスをユニットに取り付ける工程と、前記ユニットを移動体本体に取り付ける工程とを行うことを特徴とする移動体の製造方法。

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