JP6388274B2 - 電子部品装置の製造方法、及び電子部品装置 - Google Patents
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Description
本発明は、電子部品装置の製造方法、及び電子部品装置に関し、例えば、電子部品を空洞内に気密封止するものに関する。
電子部品には、内部に空洞を有する中空パッケージに気密封止するものがある。
例えば、水晶振動子やセンサ素子は、水晶振動子においては振動特性向上させる、センサ素子においてはセンシング精度を向上させるなどの目的から中空パッケージ内に真空状態で気密封止されている。
気密封止する技術は、各種提案されている。例えば、特許文献１の技術では、減圧された真空環境下において、凹部に電子部品が設置された基部の上に蓋部を位置合わせして設置し、その後、これを加熱して接合する。
また、特許文献２の技術では、エアー抜き用の開口部をパッケージ本体に設けている。
例えば、水晶振動子やセンサ素子は、水晶振動子においては振動特性向上させる、センサ素子においてはセンシング精度を向上させるなどの目的から中空パッケージ内に真空状態で気密封止されている。
気密封止する技術は、各種提案されている。例えば、特許文献１の技術では、減圧された真空環境下において、凹部に電子部品が設置された基部の上に蓋部を位置合わせして設置し、その後、これを加熱して接合する。
また、特許文献２の技術では、エアー抜き用の開口部をパッケージ本体に設けている。
しかし、特許文献１の技術では、基部と蓋部の位置合わせから加熱による接合までの一連の工程を減圧下で行うため、設備が複雑で大がかりとなり、製造コストが増すという問題があり、特許文献２の技術では、パッケージ本体に開口部を設けるため工程が増え、また、パッケージの信頼性も低下するという問題があった。
本発明は、信頼性の高い気密封止を低コストで行うことを目的とする。
（１）本発明は、前記目的を達成するために、電子部品が設置された基部と、前記基部と接合して前記電子部品を空洞部に気密封止する蓋部と、の少なくとも一方の接合部分に、前記空洞部と外部とを導通する気道を確保しながら金属ペースト層を形成する金属ペースト層形成工程と、前記形成した金属ペースト層を介して前記基部と前記蓋部を、大気圧下で位置合わせ貼り合わせる位置合わせ工程と、前記位置合わせした前記基部と前記蓋部を減圧室に入れ所定の真空度となるまで減圧し、前記基部と前記蓋部の間に形成された前記空洞部の内部の気体を前記気道を介して排出する排出工程と、前記空洞部の気体が排出された状態で前記金属ペースト層を変形させて前記気道を封止する封止工程と、前記金属ペースト層を溶融して前記基部と前記蓋部を固着させることにより前記電子部品を前記空洞部に気密封止する固着工程と、を備え、前記金属ペースト層には、最低限確保する前記気道の高さ以上の直径を有し、前記固着工程における温度よりも融点の高い物質によって形成された粒子状物質が含まれていることを特徴とする電子部品装置の製造方法を提供する。
（２）請求項２に記載の発明では、前記金属ペースト層を加圧しながら加熱することにより前記封止工程と前記固着工程とを同時に行うことを特徴とする請求項１に記載の電子部品装置の製造方法を提供する。
（３）請求項３に記載の発明では、前記排出工程で内部の気体を排出した後の空洞部に、前記気道を介して不活性ガスを充填することで、前記空洞部の内部の気体を置換する置換工程、を有し、前記封止工程では、前記空洞部の気体が前記不活性ガスに置換された状態で前記金属ペースト層を変形させて前記気道を封止する、ことを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の電子部品装置の製造方法を提供する。
（４）請求項４に記載の発明では、電子部品が設置された基部と、前記基部と接合して前記電子部品を空洞部に気密封止する蓋部と、前記基部と前記蓋部を接合する金属層と、前記空洞部と外部に開口部を有する貫通孔である気道が、前記空洞部の排気後に前記金属層により塞がれた、前記基部と前記蓋部との間の封鎖部と、前記封鎖部を除く金属層にほぼ均一に分散して含まれ、当該金属層を構成する金属の融点よりも融点の高い物質によって形成された、前記気道の高さ以上の直径を有する粒子状物質と、を具備したことを特徴とする電子部品装置を提供する。
（５）請求項５に記載の発明では、前記空洞部内には、不活性ガスが充填されている、ことを特徴とする請求項４に記載の電子部品装置を提供する。
（２）請求項２に記載の発明では、前記金属ペースト層を加圧しながら加熱することにより前記封止工程と前記固着工程とを同時に行うことを特徴とする請求項１に記載の電子部品装置の製造方法を提供する。
（３）請求項３に記載の発明では、前記排出工程で内部の気体を排出した後の空洞部に、前記気道を介して不活性ガスを充填することで、前記空洞部の内部の気体を置換する置換工程、を有し、前記封止工程では、前記空洞部の気体が前記不活性ガスに置換された状態で前記金属ペースト層を変形させて前記気道を封止する、ことを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の電子部品装置の製造方法を提供する。
（４）請求項４に記載の発明では、電子部品が設置された基部と、前記基部と接合して前記電子部品を空洞部に気密封止する蓋部と、前記基部と前記蓋部を接合する金属層と、前記空洞部と外部に開口部を有する貫通孔である気道が、前記空洞部の排気後に前記金属層により塞がれた、前記基部と前記蓋部との間の封鎖部と、前記封鎖部を除く金属層にほぼ均一に分散して含まれ、当該金属層を構成する金属の融点よりも融点の高い物質によって形成された、前記気道の高さ以上の直径を有する粒子状物質と、を具備したことを特徴とする電子部品装置を提供する。
（５）請求項５に記載の発明では、前記空洞部内には、不活性ガスが充填されている、ことを特徴とする請求項４に記載の電子部品装置を提供する。
本発明によれば、大がかりな設備やパッケージ本体に対する加工が必要ないため、信頼性の高い気密封止を低コストで行うことができる。
（１）実施形態の概要
電子部品装置１（図１（ａ））は、基部６の凹部と蓋部２を接合層１２で接合した中空パッケージの空洞部７に電子部品９を設置して構成されている。
接合層１２は、蓋部２と基部６に形成されたメタライズ層（薄膜３、薄膜５）を金属層４でロウ付けすることにより接合されている。
電子部品装置１（図１（ａ））は、基部６の凹部と蓋部２を接合層１２で接合した中空パッケージの空洞部７に電子部品９を設置して構成されている。
接合層１２は、蓋部２と基部６に形成されたメタライズ層（薄膜３、薄膜５）を金属層４でロウ付けすることにより接合されている。
金属層４は、金属ペースト４１を加熱・溶融・冷却して形成されるが、加熱前に金属ペースト４１に外界と空洞部７とを導通させる通気口である気道１５を形成しておく（図２（ｃ））。
そして、気道１５が形成された電子部品装置１を減圧炉に入れて、電子部品装置１の全体を減圧して空洞部７を排気した後、金属ペースト４１を溶融して気道１５を封じつつ金属層４を形成する。
そして、気道１５が形成された電子部品装置１を減圧炉に入れて、電子部品装置１の全体を減圧して空洞部７を排気した後、金属ペースト４１を溶融して気道１５を封じつつ金属層４を形成する。
このように、本実施の形態では、大気圧下で基部６に蓋部２を乗せて位置合わせした後、これを減圧炉に入れるため、真空環境下で基部６と蓋部２を位置合わせして貼り合わせる必要がなくなり、製造設備を簡素化してコスト低減を図ることができる。また、中空パッケージに開口部を設けないため、よけいな工程を省くとともに中空パッケージの信頼性を高めることができる。
（２）実施形態の詳細
図１の各図は、本実施の形態に係る電子部品装置１の構成を説明するための図である。
電子部品装置１は、一例として、中空パッケージにセンサ素子を格納して構成されており、多機能携帯電話、コンピュータなどの電子機器に搭載され、加速度をセンシングするのに用いられる。
図１の各図は、本実施の形態に係る電子部品装置１の構成を説明するための図である。
電子部品装置１は、一例として、中空パッケージにセンサ素子を格納して構成されており、多機能携帯電話、コンピュータなどの電子機器に搭載され、加速度をセンシングするのに用いられる。
図１（ａ）は、電子部品装置１の模式断面図を表し、図１（ｂ）は、平面図を表している。なお、図１（ｂ）のＸ−Ｘ断面図が図１（ａ）となっている。
図１（ａ）に示したように、電子部品装置１の中空パッケージは、中央領域に凹部を有する平板状の基部６と、平板形状の蓋部２を接合層１２で接合することにより構成されている。
基部６は、上面（蓋部２側）に凹部が形成された凹型パッケージであり、当該凹部が蓋部２に覆われることにより電子部品装置１の内部に空洞部７が形成される。
図１（ａ）に示したように、電子部品装置１の中空パッケージは、中央領域に凹部を有する平板状の基部６と、平板形状の蓋部２を接合層１２で接合することにより構成されている。
基部６は、上面（蓋部２側）に凹部が形成された凹型パッケージであり、当該凹部が蓋部２に覆われることにより電子部品装置１の内部に空洞部７が形成される。
空洞部７の底面には、例えば、センサ素子で構成された電子部品９が設置されている。
電子部品９の表面には、図示しない電極が形成されており、例えば、金線で構成されるボンディングワイヤ１０により、空洞部７の底面に一端側が露出している電極８と電気的に接続している。
電子部品９の表面には、図示しない電極が形成されており、例えば、金線で構成されるボンディングワイヤ１０により、空洞部７の底面に一端側が露出している電極８と電気的に接続している。
電極８は、凹部の底面から基部６の外部へと気密性を保ちながら貫通し、基部６の側面に沿って下方に回り込み、基部６の底面まで延設されている。当該延設された部分が外部電極となって図示しない電子機器のプリント基板に半田付けされる。
このようにして、外部の電子機器は、電極８を介して、空洞部７に気密封止された電子部品９と電気的に接続する。
このようにして、外部の電子機器は、電極８を介して、空洞部７に気密封止された電子部品９と電気的に接続する。
蓋部２は、凹部に蓋をして気密封止された空洞部７を形成する蓋体である。
基部６と蓋部２は、例えば、セラミック、ガラス、Ｓｉなどの無機材料・金属材料から構成されている。
また、耐熱樹脂材料、耐熱樹脂材料を繊維で強化してなる繊維強化型樹脂材料などを使用することも可能である。
基部６と蓋部２は、例えば、セラミック、ガラス、Ｓｉなどの無機材料・金属材料から構成されている。
また、耐熱樹脂材料、耐熱樹脂材料を繊維で強化してなる繊維強化型樹脂材料などを使用することも可能である。
基部６と蓋部２は、線膨張係数を等しくして加熱処理時におけるストレスを低減するために同じ材質を用いるのが望ましい。
金属材料は、無機材料に比べ安価でかつ、容易に成形できるため蓋部２に多く使用されている。また、金属材料に無機材料の薄膜をコーティングすることにより、電気絶縁膜が形成され、基部６として使用することもできる。
金属材料は、無機材料に比べ安価でかつ、容易に成形できるため蓋部２に多く使用されている。また、金属材料に無機材料の薄膜をコーティングすることにより、電気絶縁膜が形成され、基部６として使用することもできる。
接合層１２は、薄膜５、金属層４、薄膜３が積層して構成されており、基部６と蓋部２を気密に接合している。
薄膜５は、基部６の上端面において凹部の全周囲に渡って形成された金属薄膜であり、例えば、基部６の上に形成されたＮｉ薄膜と、更に、その上面に形成された金メッキ層から構成されている。
薄膜５は、基部６を金属層４により接合する際のメタライズ層として機能している。
薄膜５は、基部６の上端面において凹部の全周囲に渡って形成された金属薄膜であり、例えば、基部６の上に形成されたＮｉ薄膜と、更に、その上面に形成された金メッキ層から構成されている。
薄膜５は、基部６を金属層４により接合する際のメタライズ層として機能している。
金属層４は、金属ペーストを薄膜５の上に載置した後、溶融・冷却して形成された金属層であり、薄膜３と薄膜５を気密に固着している。
なお、後述する変形例で説明するように、粒子状のギャップ剤を混入することも可能である。
薄膜３は、蓋部２の下面（基部６側の面）に、薄膜５に対向して形成された金属薄膜であり、その構成は、薄膜５と同様である。
なお、後述する変形例で説明するように、粒子状のギャップ剤を混入することも可能である。
薄膜３は、蓋部２の下面（基部６側の面）に、薄膜５に対向して形成された金属薄膜であり、その構成は、薄膜５と同様である。
図１（ｂ）に示したように、金属層４には、金属ペーストを載置する際に空洞部７と外部に開口部を有する貫通孔である気道１５が形成されており、気道１５は、空洞部７の排気後に金属ペーストが気道１５を塞ぐことにより封鎖される。
そのため、気道１５は、空洞部７を排気するまでは金属層４（この段階では溶融前であるため金属ペーストとなっている）に存在し、空洞部７と外界との通気を確保する通気口として機能するが、電子部品装置１の完成品では閉じられ金属層４となっている。
そのため、気道１５は、空洞部７を排気するまでは金属層４（この段階では溶融前であるため金属ペーストとなっている）に存在し、空洞部７と外界との通気を確保する通気口として機能するが、電子部品装置１の完成品では閉じられ金属層４となっている。
図１（ｂ）の例では、気道１５が電極８の中心線上の対向する２箇所に設けられているが、これは、一例であって、空洞部７と外界を結ぶ通気口であれば、任意の箇所、任意の個数（少なくとも１つ）、任意の形状に形成することができる。
例えば、図のような四角形を有するパッケージの場合、１辺ごとに１箇所設けてもよい。
例えば、図のような四角形を有するパッケージの場合、１辺ごとに１箇所設けてもよい。
また、本実施の形態では、空洞部７を真空とするため、空洞部７の排気口として気道１５を用いるが、空洞部７を所定の気体（例えば、アルゴンなどの希ガス）で充填する場合は、気道１５を排気口として空洞部７の内部の気体を排気し、その後、気道１５を注入孔として目的の気体を空洞部７に導くことにより空洞部７の気体を所定の気体で置換することも可能である。
図１（ｃ）は、中空パッケージの変形例を説明するための図である。
上で説明した電子部品装置１に対応する部材には、同じ番号に英文字ａを付して表している。
本変形例に係る電子部品装置１ａでは、蓋部２ａに凹部を設けた帽子形状とし、これを平板状の基部６ａに被せて空洞部７ａを形成している。
接合層１２ａ、電子部品９ａ、ボンディングワイヤ１０ａ、電極８ａの構成は、それぞれ、接合層１２、電子部品９、ボンディングワイヤ１０、電極８と同様である。
このように、蓋部２ａに凹部を形成することにより空洞部７ａを形成することも可能である。
また、図示しないが、蓋部２と基部６の両方に凹部を形成して凹面同士を合わせて空洞部７を形成することも可能である。
上で説明した電子部品装置１に対応する部材には、同じ番号に英文字ａを付して表している。
本変形例に係る電子部品装置１ａでは、蓋部２ａに凹部を設けた帽子形状とし、これを平板状の基部６ａに被せて空洞部７ａを形成している。
接合層１２ａ、電子部品９ａ、ボンディングワイヤ１０ａ、電極８ａの構成は、それぞれ、接合層１２、電子部品９、ボンディングワイヤ１０、電極８と同様である。
このように、蓋部２ａに凹部を形成することにより空洞部７ａを形成することも可能である。
また、図示しないが、蓋部２と基部６の両方に凹部を形成して凹面同士を合わせて空洞部７を形成することも可能である。
図２は、気道１５が閉じられる過程を説明するための図である。
図２（ａ）は、薄膜５が形成済みの基部６を上面から（蓋部２が置かれる側から）見た図である。
図に示したように、薄膜５は、基部６の上端面の全周囲に渡って形成されている。
図２（ａ）は、薄膜５が形成済みの基部６を上面から（蓋部２が置かれる側から）見た図である。
図に示したように、薄膜５は、基部６の上端面の全周囲に渡って形成されている。
図２（ｂ）は、薄膜５の上面に金属ペースト４１を形成したところを示している。
金属ペースト４１は、熱処理を経て金属層４となるが、この段階では、粘性を持った液状、あるいは、乾燥してある程度固化した状態となっている。
金属ペースト４１は、気道１５となる領域には形成されていない。即ち、金属ペースト４１は、気道１５となる領域を除いて薄膜５の上面に載置される。
金属ペースト４１は、熱処理を経て金属層４となるが、この段階では、粘性を持った液状、あるいは、乾燥してある程度固化した状態となっている。
金属ペースト４１は、気道１５となる領域には形成されていない。即ち、金属ペースト４１は、気道１５となる領域を除いて薄膜５の上面に載置される。
図２（ｃ）は、金属ペースト４１の上面に薄膜５と同様の薄膜３が形成された蓋部２を位置決めして置いたところを気道１５の方向に見た図である。
図に示したように、気道１５の領域には、金属ペースト４１が形成されていないため、上面が薄膜３、下面が薄膜５、両側面が金属ペースト４１で構成された気道１５が形成される。
図に示したように、気道１５の領域には、金属ペースト４１が形成されていないため、上面が薄膜３、下面が薄膜５、両側面が金属ペースト４１で構成された気道１５が形成される。
気道１５が形成された状態で電子部品装置１を減圧室に入れて減圧すると空洞部７に存在する気体が気道１５を経て排気される。
また、この際、空洞部７と減圧室の気圧が等しくなるため、内外の圧力差により気道１５が無理に変形したり、蓋部２と基部６がずれたりすることがなく、良好に排気することができる。
また、この際、空洞部７と減圧室の気圧が等しくなるため、内外の圧力差により気道１５が無理に変形したり、蓋部２と基部６がずれたりすることがなく、良好に排気することができる。
図２（ｄ）は、気道１５が塞がる過程を示した図である。
金属ペースト４１は、ペースト状であるため、これが変形して気道１５が塞がれる。図では、気道１５が半分ほど塞がっている状態を示している。
このような気道１５の閉塞は、例えば、蓋部２を基部６の方向に荷圧して金属ペースト４１を気道１５に押し出したり、あるいは、時間とともに金属ペースト４１が蓋部２と自身の重みによって（即ち、重力によって）徐々に気道１５に漏れだしたり、あるいは、加熱時に気道１５の壁面を構成する薄膜３、薄膜５が金属ペーストによって濡れることにより金属ペーストが気道１５に流入するなどして実現する。
金属ペースト４１は、ペースト状であるため、これが変形して気道１５が塞がれる。図では、気道１５が半分ほど塞がっている状態を示している。
このような気道１５の閉塞は、例えば、蓋部２を基部６の方向に荷圧して金属ペースト４１を気道１５に押し出したり、あるいは、時間とともに金属ペースト４１が蓋部２と自身の重みによって（即ち、重力によって）徐々に気道１５に漏れだしたり、あるいは、加熱時に気道１５の壁面を構成する薄膜３、薄膜５が金属ペーストによって濡れることにより金属ペーストが気道１５に流入するなどして実現する。
図２（ｅ）は、気道１５が塞がったところを示している。
このように、気道１５は、隣接する金属ペースト４１が変形して気道１５を閉塞することにより封鎖され、加熱処理により金属ペースト４１は、気道１５の存在しない金属層４となって空洞部７を封止する。
このように、気道１５は、隣接する金属ペースト４１が変形して気道１５を閉塞することにより封鎖され、加熱処理により金属ペースト４１は、気道１５の存在しない金属層４となって空洞部７を封止する。
図３は、電子部品装置１の製造工程を説明するためのフローチャートである。
まず、基部６の上端面と蓋部２の下端面にメタライズ層として機能する薄膜を形成する薄膜形成工程を行う（ステップ５）。
薄膜形成工程では、基部６と蓋部２との接合する部分に１μｍ程度の厚さの金属薄膜（薄膜５と薄膜３）をそれぞれ形成する。
薄膜５、薄膜３は、基部６や蓋部２の表面の薄膜形成領域（基部６と蓋部２が接合する領域）にＮｉをスパッタリングや蒸着またはＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）で成膜した後、表面をＡｕメッキして形成する。
まず、基部６の上端面と蓋部２の下端面にメタライズ層として機能する薄膜を形成する薄膜形成工程を行う（ステップ５）。
薄膜形成工程では、基部６と蓋部２との接合する部分に１μｍ程度の厚さの金属薄膜（薄膜５と薄膜３）をそれぞれ形成する。
薄膜５、薄膜３は、基部６や蓋部２の表面の薄膜形成領域（基部６と蓋部２が接合する領域）にＮｉをスパッタリングや蒸着またはＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）で成膜した後、表面をＡｕメッキして形成する。
なお、これは一例であって、薄膜５、薄膜３の材料は、基部６や蓋部２と密着のよい材料で、金属接合可能であればよい。また、形成方法も、上で述べた方法のほかに、メッキ、印刷、コーターなど他の薄膜形成技術を用いてもよい。
次に、薄膜５を形成した基部６に電子部品９を固定し、電子部品９の電極と電極８をボンディングワイヤ１０で配線する（ステップ１０）。
次に、薄膜５の上面に金属ペースト４１を塗布する金属ペースト塗布工程を行う（ステップ１５）。
この工程では、適量の金属ペースト４１を薄膜５の上端面の気道１５を形成する領域を除く全域に渡って塗布する。
次に、薄膜５の上面に金属ペースト４１を塗布する金属ペースト塗布工程を行う（ステップ１５）。
この工程では、適量の金属ペースト４１を薄膜５の上端面の気道１５を形成する領域を除く全域に渡って塗布する。
金属ペースト４１の塗布は、例えば、印刷やインクジェット技術を用いて行い、金属ペースト４１の厚さは５〜７μｍ程度とする。また、金属ペースト４１の塗布厚さはフレキソ印刷（転写印刷）により高精度に印刷できるが、グラビア印刷でもよい。印刷精度が悪いと未塗布部の気道幅を安定に形成することができなくなる。
金属ペースト４１は、例えば、ナノ金、ナノ銀、ナノ銅、金錫、高融点半田などの金属粉末をペースト状にしたものである。
ここでは、金属ペースト４１の層を薄膜５の上面に形成したが、薄膜３に形成してもよいし、あるいは、薄膜５と薄膜３の両方に形成することも可能である。
金属ペースト４１は、例えば、ナノ金、ナノ銀、ナノ銅、金錫、高融点半田などの金属粉末をペースト状にしたものである。
ここでは、金属ペースト４１の層を薄膜５の上面に形成したが、薄膜３に形成してもよいし、あるいは、薄膜５と薄膜３の両方に形成することも可能である。
ステップ１５は、電子部品が設置された基部と、前記基部と接合して前記電子部品を空洞部内に気密封止する蓋部と、の少なくとも一方の接合部分に、前記空洞部と外部とを導通する気道を確保しながら金属ペースト層を形成する金属ペースト層形成工程を構成している。
次に、薄膜５に形成した金属ペースト４１を仮乾燥させる仮乾燥工程を行う（ステップ２０）。
この工程では、金属ペースト４１を摂氏７０〜９０度の温度で約１５分間乾燥させ、金属ペースト４１の塗布形状と粘着状態を保ちながら仮硬化させる。
この工程では、金属ペースト４１を摂氏７０〜９０度の温度で約１５分間乾燥させ、金属ペースト４１の塗布形状と粘着状態を保ちながら仮硬化させる。
次に、基部６の上端面に蓋部２を位置決めして基部６に蓋をすることにより、基部６と蓋部２を貼りあわせる貼り合わせ工程を行う（ステップ２５）。
より詳細には、気道１５が形成された金属ペースト４１の上に、金属ペースト４１と薄膜３が対面するように蓋部２を乗せて、電子部品９を蓋部２で覆う。
このとき、蓋部２は、仮乾燥した金属ペースト４１の粘着力により固定されつつ、気道１５の形状も保たれる。
より詳細には、気道１５が形成された金属ペースト４１の上に、金属ペースト４１と薄膜３が対面するように蓋部２を乗せて、電子部品９を蓋部２で覆う。
このとき、蓋部２は、仮乾燥した金属ペースト４１の粘着力により固定されつつ、気道１５の形状も保たれる。
ステップ２５までの工程は、大気圧中で行うことができる。このため、従来のように、減圧下で基部６に蓋部２を位置合わせして貼り合わせる大規模で複雑な設備が不要となる。
ステップ２５は、形成した金属ペースト層を介して基部と蓋部を位置合わせする位置合わせ工程を構成している。
ステップ２５は、形成した金属ペースト層を介して基部と蓋部を位置合わせする位置合わせ工程を構成している。
次に、ステップ２５で基部６と蓋部２を貼り合わせた段階の電子部品装置１を減圧炉に入れて真空ポンプによって炉内を減圧する減圧工程を行う（ステップ３０）。
減圧工程では、炉内が真空状態と判断される所定の真空度となるまで減圧を行う。炉内が減圧されるに従って電子部品装置１の空洞部７も気道１５を経由して減圧され、真空状態となる。
また、金属ペースト４１に形成された気道１５を介して排気されるため、基部６や蓋部２の中空パッケージ本体に開口部を設ける必要がなく、加工費が低減するほか、電子部品装置１の信頼性が高まる。
ステップ３０は、位置合わせした基部と蓋部の間に形成された空洞部の内部の気体を気道を介して排出する排出工程を構成している。
減圧工程では、炉内が真空状態と判断される所定の真空度となるまで減圧を行う。炉内が減圧されるに従って電子部品装置１の空洞部７も気道１５を経由して減圧され、真空状態となる。
また、金属ペースト４１に形成された気道１５を介して排気されるため、基部６や蓋部２の中空パッケージ本体に開口部を設ける必要がなく、加工費が低減するほか、電子部品装置１の信頼性が高まる。
ステップ３０は、位置合わせした基部と蓋部の間に形成された空洞部の内部の気体を気道を介して排出する排出工程を構成している。
ステップ３０の減圧工程で空洞部７の空気を抜いた後、蓋部２を基部６に荷圧するとともに加熱する荷圧、及び加熱工程を行う（ステップ３５）。
具体的には、蓋部２と基部６を圧接することにより金属ペースト４１を気道１５側へ変形させて気道１５を塞ぎ（即ち、気道１５を金属ペースト４１で満たした状態にする）、引き続いて減圧炉の温度を金属ペースト４１の融点よりも１〜２割高い温度に上昇させる。
この工程は、空洞部内の気体が排出された状態で金属ペースト層を変形させて気道を封止する封止工程を構成している。
具体的には、蓋部２と基部６を圧接することにより金属ペースト４１を気道１５側へ変形させて気道１５を塞ぎ（即ち、気道１５を金属ペースト４１で満たした状態にする）、引き続いて減圧炉の温度を金属ペースト４１の融点よりも１〜２割高い温度に上昇させる。
この工程は、空洞部内の気体が排出された状態で金属ペースト層を変形させて気道を封止する封止工程を構成している。
温度上昇後、約５〜１０秒後に金属ペースト４１は液化して薄膜３、薄膜５と合金接合する。
その後、温度を低下させて接合金属を硬化させて基部６と蓋部２を固着（溶着、融着）した後、減圧炉から取り出す。
この工程は、金属ペースト層を溶融して基部と蓋部を固着させることにより電子部品を空洞部内に気密封止する固着工程を構成している。
その後、温度を低下させて接合金属を硬化させて基部６と蓋部２を固着（溶着、融着）した後、減圧炉から取り出す。
この工程は、金属ペースト層を溶融して基部と蓋部を固着させることにより電子部品を空洞部内に気密封止する固着工程を構成している。
また、変形例として、高温のコテで蓋部２の上から金属ペースト４１を基部６の方へ荷圧し、荷圧と加熱を同時に行うこともできる。
この場合の工程では、金属ペースト層を荷圧しながら加熱することにより封止工程と固着工程とを同時に行っている。
以上のようにして、空洞部７が真空となった状態で電子部品９を空洞部７に気密封止することができる。
この場合の工程では、金属ペースト層を荷圧しながら加熱することにより封止工程と固着工程とを同時に行っている。
以上のようにして、空洞部７が真空となった状態で電子部品９を空洞部７に気密封止することができる。
以上の工程を経て製造された電子部品装置１は、電子部品が設置された基部と、前記基部と接合して前記電子部品を空洞部内に気密封止する蓋部と、の少なくとも一方の接合部分に、前記空洞部と外部とを導通する気道を確保しながら金属ペースト層を形成する金属ペースト層形成工程と、前記形成した金属ペースト層を介して前記基部と前記蓋部を位置合わせする位置合わせ工程と、前記位置合わせした基部と蓋部の間に形成された空洞部の内部の気体を前記気道を介して排出する排出工程と、前記空洞部内の気体が排出された状態で前記金属ペースト層を変形させて前記気道を封止する封止工程と、前記金属ペースト層を溶融して前記基部と前記蓋部を固着させることにより前記電子部品を前記空洞部内に気密封止する固着工程と、を経て製造された電子部品装置に該当する。
次に、図４を用いて、本実施の形態の変形例について説明する。
図４（ａ）は、金属ペースト４１に粒子状物質２０を混入した例を説明するための図である。
粒子状物質２０は、薄膜３と薄膜５のギャップ（間隔）を安定させるギャップ材として金属ペースト４１に混入されたものである。また、ギャップ材は接合後の金属層４の厚さ調整用であるため、蓋部２を接合した後の金属層４の厚さの既定値以下の直径である必要があり、かつ、接合力の強度を得るために要求される厚さ以上の直径である必要がある。
粒子状物質２０は、金属ペースト４１を溶融する温度よりも高い融点を有する金属（例えば、Ｎｉ、Ｍｏ、タングステン）または無機物質で構成されており、直径が１〜４μｍ、好ましくは２〜３μｍの略球形を有している。
粒子状物質２０は、金属ペースト４１中に粒子状に分散しており、薄膜５の上に塗布した金属ペースト４１にほぼ均一に分散している。
また、金属ペースト材料に対して２重量％〜８重量％、好ましくは４重量％〜６重量％混入させる。ギャップ材を混入させることにより、以後の熱処理工程において、蓋部２を基部６側に相対的に加圧したときに金属ペースト４１の厚さを均一にすることができると共に、金属ペースト４１部材の厚みが薄くなることを防止することができる。
図４（ａ）は、金属ペースト４１に粒子状物質２０を混入した例を説明するための図である。
粒子状物質２０は、薄膜３と薄膜５のギャップ（間隔）を安定させるギャップ材として金属ペースト４１に混入されたものである。また、ギャップ材は接合後の金属層４の厚さ調整用であるため、蓋部２を接合した後の金属層４の厚さの既定値以下の直径である必要があり、かつ、接合力の強度を得るために要求される厚さ以上の直径である必要がある。
粒子状物質２０は、金属ペースト４１を溶融する温度よりも高い融点を有する金属（例えば、Ｎｉ、Ｍｏ、タングステン）または無機物質で構成されており、直径が１〜４μｍ、好ましくは２〜３μｍの略球形を有している。
粒子状物質２０は、金属ペースト４１中に粒子状に分散しており、薄膜５の上に塗布した金属ペースト４１にほぼ均一に分散している。
また、金属ペースト材料に対して２重量％〜８重量％、好ましくは４重量％〜６重量％混入させる。ギャップ材を混入させることにより、以後の熱処理工程において、蓋部２を基部６側に相対的に加圧したときに金属ペースト４１の厚さを均一にすることができると共に、金属ペースト４１部材の厚みが薄くなることを防止することができる。
粒子状物質２０の直径は、最低限確保したい気道１５の高さとなっており、減圧時に金属ペースト４１の厚さが薄くなって気道１５がつぶれるのを防ぐほか、金属ペースト４１の溶融温度においても溶融しないため、金属ペースト４１が溶融した際に変形して金属層４の厚さが不均一になるのを防ぐことができる。
このように、金属ペースト層には、最低限確保する気道の高さ以上の直径を有し、固着工程（加熱工程）における温度よりも融点の高い物質によって形成された粒子状物質が含まれている。
このように、金属ペースト層には、最低限確保する気道の高さ以上の直径を有し、固着工程（加熱工程）における温度よりも融点の高い物質によって形成された粒子状物質が含まれている。
そして、本変形例により製造された電子部品装置１は、電子部品が設置された基部と、前記基部と接合して前記電子部品を空洞部内に気密封止する蓋部と、前記基部と蓋部を接合する金属層と、前記金属層に含まれ、当該金属層を構成する金属の融点よりも融点の高い物質によって形成された粒子状物質と、を具備したことを特徴とする電子部品装置を構成している。
図４（ｂ）は、薄膜５に気道１５を形成した例を説明するための図である。
この例では、薄膜３と金属ペースト４１は、上に述べた実施の形態の電子部品装置１と同様に電子部品装置１の全周に渡って均一の厚さに形成されている。
一方、薄膜５には、外部から空洞部７に通じる溝が形成されており、その上端には金属ペースト４１の層が形成されている。
これにより、薄膜５には、下端面と両側の面が薄膜５で構成され、上端面が金属ペースト４１で構成された気道１５が形成されている。
この例では、薄膜３と金属ペースト４１は、上に述べた実施の形態の電子部品装置１と同様に電子部品装置１の全周に渡って均一の厚さに形成されている。
一方、薄膜５には、外部から空洞部７に通じる溝が形成されており、その上端には金属ペースト４１の層が形成されている。
これにより、薄膜５には、下端面と両側の面が薄膜５で構成され、上端面が金属ペースト４１で構成された気道１５が形成されている。
気道１５は、荷圧、及び加熱工程の際に上端面の金属ペースト４１が気道１５に流れ込んで閉塞される。
なお、気道１５の下端面は基部６ではなく薄膜５の層を形成しておき、金属ペースト４１と基部６が薄膜５を介して接合するようにしておく。これは、金属ペースト４１と基部６は直接接合しないためである（このため、メタライズ層が必要となる）。
なお、気道１５の下端面は基部６ではなく薄膜５の層を形成しておき、金属ペースト４１と基部６が薄膜５を介して接合するようにしておく。これは、金属ペースト４１と基部６は直接接合しないためである（このため、メタライズ層が必要となる）。
以上に説明した実施形態では金属ペースト材料を蓋部２と基部６の接合材料として使用しているが、無機材料の低融点ガラスペースト材を使用しても、金属ペースト材料と同様な製造工程（前記ステップ）で蓋部２と基部６を接合できる。また、低融点ガラスペースト材を使用する場合、前記メタライズ層は必要なくなり、製造コストを削減できる。
図４（ｃ）は、複数の電子部品装置１を同時に多数形成する場合を説明するための図である。
以上に説明した実施の形態では、単体の電子部品装置１を用いて説明したが、実際の工程では、コスト低減を図るために多数の電子部品装置１（数千個から数万個程度）を同時に製造する。
以上に説明した実施の形態では、単体の電子部品装置１を用いて説明したが、実際の工程では、コスト低減を図るために多数の電子部品装置１（数千個から数万個程度）を同時に製造する。
この例では、凹部の集合体が形成された基部６に蓋部２を設置して金属ペースト４１で接合することにより一度に多数の中空パッケージを作成する。なお、基部６、蓋部２、薄膜５、薄膜３などは図示していないが上に説明した実施の形態と同様である。
図は、仮乾燥させた金属ペースト４１の上端面に蓋部２を設置した集合体１００を示しており、電子部品装置１、電子部品装置１、・・・が同時に形成されている。
図は、仮乾燥させた金属ペースト４１の上端面に蓋部２を設置した集合体１００を示しており、電子部品装置１、電子部品装置１、・・・が同時に形成されている。
各電子部品装置１の空洞部７、空洞部７、・・・は、隣接する電子部品装置１の空洞部と気道１５によって連結しており、集合体１００の端部にある電子部品装置１の気道１５は、外部に開口している。
このため、集合体１００を減圧室に入れて真空状態にすると、各電子部品装置１の空洞部７、空洞部７、空洞部７、・・・は、排気されて真空状態となる。
そして、金属ペースト４１を加熱・冷却して基部６と蓋部２を固着した後、各電子部品装置１を個片に切り分けると、複数の電子部品装置１が得られる。
このため、集合体１００を減圧室に入れて真空状態にすると、各電子部品装置１の空洞部７、空洞部７、空洞部７、・・・は、排気されて真空状態となる。
そして、金属ペースト４１を加熱・冷却して基部６と蓋部２を固着した後、各電子部品装置１を個片に切り分けると、複数の電子部品装置１が得られる。
このように、電子部品９を収納する凹部を有する基部６を多数個形成した凹部集合体に電子部品９を多数実装して電子部品装置の集合体１００とし、集合体１００に隣接した空洞部７と連接する気道１５の開口部を有するように金属ペースト４１を塗布することで空洞部７の集合体の内圧を同時に調節することができる。
そして、金属ペースト４１を溶融することにより基部６の集合体の上端面に形成された薄膜５と蓋部２の下端面に形成された薄膜３を接合して中空パッケージの集合体を形成し、当該中空パッケージを個片に切り分けて多数の電子部品装置１を同時に製造することができる。
そして、金属ペースト４１を溶融することにより基部６の集合体の上端面に形成された薄膜５と蓋部２の下端面に形成された薄膜３を接合して中空パッケージの集合体を形成し、当該中空パッケージを個片に切り分けて多数の電子部品装置１を同時に製造することができる。
以上に説明した、実施の形態により、次のような効果を得ることができる。
（１）基部６と蓋部２の貼り合わせ工程までを大気中で行った後、これを減圧室に入れればよいので、真空中で貼り合わせ工程を行う複雑で大がかりな設備を必要とせず、コスト低減を図ることができる。
（２）中空パッケージに排気用の穴を開けないため、よけいな工程が必要ないほか、中空パッケージの信頼性を高めることができる。
（３）パッケージの接合方法に紫外線硬化樹脂を接着剤に用いるものも存在するが、この場合、紫外線が透過するように蓋部２を透明にする必要があるが、電子部品装置１では、その必要がなく、蓋部２と基部６の材質を揃えて加熱による線膨張係数を等しくし、中空パッケージの加熱による歪みを低減して、信頼性を高めることができる。
（４）基部６と薄膜の最上層（薄膜５、薄膜３が形成された端面）に金属ペースト４１を気道１５と外界への開口部を設けるように塗布し、仮硬化することにより、基部６に蓋部２で蓋をした後、中空パッケージの内圧を調節することができる。また、中空パッケージの内圧を調整した後、基部６と蓋部２を圧着することにより、気道１５が金属ペースト４１で満たされ、気密状態で金属ペースト４１を金属硬化させることができる。
（５）信頼性が高い電子部品装置１を簡単かつ安価に製造することができる。
（６）電子部品９は、任意の電子部品素子とすることができるので、上で説明した製造方法は、中空パッケージに電子部品９を収納するタイプのあらゆる用途の電子部品装置１に使用可能である。
（７）電子部品９を覆うように封止、硬化後、凹型を蓋した中空パッケージが気密封止されるため電子部品の環境試験下での品質を向上させることができる。
（８）中空パッケージの内圧を調整した後の工程を不活性ガス中で行えば、電子部品装置１の内空間を不活性ガスに置換することができる。
（９）中空パッケージに内圧調整用の空気孔を設ける必要がなく、製造工程の削減が図れ、低コストかつ、高精度、高品質で、高信頼性の電子部品装置１を提供することができる。
（１）基部６と蓋部２の貼り合わせ工程までを大気中で行った後、これを減圧室に入れればよいので、真空中で貼り合わせ工程を行う複雑で大がかりな設備を必要とせず、コスト低減を図ることができる。
（２）中空パッケージに排気用の穴を開けないため、よけいな工程が必要ないほか、中空パッケージの信頼性を高めることができる。
（３）パッケージの接合方法に紫外線硬化樹脂を接着剤に用いるものも存在するが、この場合、紫外線が透過するように蓋部２を透明にする必要があるが、電子部品装置１では、その必要がなく、蓋部２と基部６の材質を揃えて加熱による線膨張係数を等しくし、中空パッケージの加熱による歪みを低減して、信頼性を高めることができる。
（４）基部６と薄膜の最上層（薄膜５、薄膜３が形成された端面）に金属ペースト４１を気道１５と外界への開口部を設けるように塗布し、仮硬化することにより、基部６に蓋部２で蓋をした後、中空パッケージの内圧を調節することができる。また、中空パッケージの内圧を調整した後、基部６と蓋部２を圧着することにより、気道１５が金属ペースト４１で満たされ、気密状態で金属ペースト４１を金属硬化させることができる。
（５）信頼性が高い電子部品装置１を簡単かつ安価に製造することができる。
（６）電子部品９は、任意の電子部品素子とすることができるので、上で説明した製造方法は、中空パッケージに電子部品９を収納するタイプのあらゆる用途の電子部品装置１に使用可能である。
（７）電子部品９を覆うように封止、硬化後、凹型を蓋した中空パッケージが気密封止されるため電子部品の環境試験下での品質を向上させることができる。
（８）中空パッケージの内圧を調整した後の工程を不活性ガス中で行えば、電子部品装置１の内空間を不活性ガスに置換することができる。
（９）中空パッケージに内圧調整用の空気孔を設ける必要がなく、製造工程の削減が図れ、低コストかつ、高精度、高品質で、高信頼性の電子部品装置１を提供することができる。
１ 電子部品装置
２ 蓋部
３ 薄膜
４ 金属層
５ 薄膜
６ 基部
７ 空洞部
８ 電極
９ 電子部品
１０ ボンディングワイヤ
１２ 接合層
１５ 気道
２０ 粒子状物質
４１ 金属ペースト
１００ 集合体
２ 蓋部
３ 薄膜
４ 金属層
５ 薄膜
６ 基部
７ 空洞部
８ 電極
９ 電子部品
１０ ボンディングワイヤ
１２ 接合層
１５ 気道
２０ 粒子状物質
４１ 金属ペースト
１００ 集合体
Claims (5)
- 電子部品が設置された基部と、前記基部と接合して前記電子部品を空洞部に気密封止する蓋部と、の少なくとも一方の接合部分に、前記空洞部と外部とを導通する気道を確保しながら金属ペースト層を形成する金属ペースト層形成工程と、
前記形成した金属ペースト層を介して前記基部と前記蓋部を、大気圧下で位置合わせ貼り合わせる位置合わせ工程と、
前記位置合わせした前記基部と前記蓋部を減圧室に入れ所定の真空度となるまで減圧し、前記基部と前記蓋部の間に形成された前記空洞部の内部の気体を前記気道を介して排出する排出工程と、
前記空洞部の気体が排出された状態で前記金属ペースト層を変形させて前記気道を封止する封止工程と、
前記金属ペースト層を溶融して前記基部と前記蓋部を固着させることにより前記電子部品を前記空洞部に気密封止する固着工程と、を備え、
前記金属ペースト層には、最低限確保する前記気道の高さ以上の直径を有し、前記固着工程における温度よりも融点の高い物質によって形成された粒子状物質が含まれていることを特徴とする電子部品装置の製造方法。 - 前記金属ペースト層を加圧しながら加熱することにより前記封止工程と前記固着工程とを同時に行うことを特徴とする請求項１に記載の電子部品装置の製造方法。
- 前記排出工程で内部の気体を排出した後の空洞部に、前記気道を介して不活性ガスを充填することで、前記空洞部の内部の気体を置換する置換工程、を有し、
前記封止工程では、前記空洞部の気体が前記不活性ガスに置換された状態で前記金属ペースト層を変形させて前記気道を封止する、
ことを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の電子部品装置の製造方法。 - 電子部品が設置された基部と、
前記基部と接合して前記電子部品を空洞部に気密封止する蓋部と、
前記基部と前記蓋部を接合する金属層と、
前記空洞部と外部に開口部を有する貫通孔である気道が、前記空洞部の排気後に前記金属層により塞がれた、前記基部と前記蓋部との間の封鎖部と、
前記封鎖部を除く金属層にほぼ均一に分散して含まれ、当該金属層を構成する金属の融点よりも融点の高い物質によって形成された、前記気道の高さ以上の直径を有する粒子状物質と、
を具備したことを特徴とする電子部品装置。 - 前記空洞部内には、不活性ガスが充填されている、
ことを特徴とする請求項４に記載の電子部品装置。
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