TWI595604B - 電子裝置及其玻璃密封方法 - Google Patents

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TWI595604B
TWI595604B TW102134677A TW102134677A TWI595604B TW I595604 B TWI595604 B TW I595604B TW 102134677 A TW102134677 A TW 102134677A TW 102134677 A TW102134677 A TW 102134677A TW I595604 B TWI595604 B TW I595604B
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高橋和也
小笠原克泰
那須義紀
矢萩由香里
江口治
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京瓷股份有限公司
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Description

電子裝置及其玻璃密封方法
本發明係關於一種於由元件搭載構件與蓋構件所形成之空間內收容有電子零件元件之構造之電子裝置、及製造該電子裝置時之玻璃密封方法。
電子裝置一般用於電子機器。尤其是，於行動通信機器等電子機器中較多地使用作為電子裝置之一例之晶體裝置。例如於專利文獻1中揭示有藉由玻璃密封材接合元件搭載構件與蓋構件並於其空間內收容有作為電子零件元件之晶體振盪元件的晶體裝置。
圖7所示之先前技術之晶體裝置90係成為如下構造：包含元件搭載構件92、蓋構件93、晶體振盪元件94、玻璃密封材95及活性焊料96，元件搭載構件92與蓋構件93藉由玻璃密封材95而接合，且晶體振盪元件94氣密密封於由元件搭載構件92與蓋構件93所形成之空間91內。蓋構件93包含金屬，元件搭載構件92包含陶瓷。
製造晶體裝置90時之玻璃密封方法係如下之方法，即，對蓋構件93實施金屬鍍敷，於其上塗佈活性焊料96，進而於其上塗佈玻璃密封材95，使蓋構件93重合於搭載有晶體振盪元件94之元件搭載構件92，於大氣壓環境中進行加熱，藉此，將玻璃密封材95熔融而將蓋構件93與元件搭載構件92接合。於蓋構件93與玻璃密封材95之間設置活性焊料96之原因係為了使蓋構件93與元件搭載構件92之接合強度提 高。
活性焊料96於蓋構件93之形成係利用例如以下所述之方法而進行。首先，於蓋構件93與玻璃密封材95之接合面，利用絲網印刷法或砑光輥法等將含有鈦、鋯、鉿中之一種以上之活性金屬之漿料狀之焊料印刷塗佈成70[μm]左右之厚度。繼而，將經印刷塗佈之含有活性金屬之漿料狀之焊料乾燥之後，於還原性環境之熱處理爐中以約800[℃]之溫度加熱60分鐘，藉此，形成層厚為55[μm]左右之活性焊料96。再者，此時，於活性焊料96之表面形成膜厚為3[μm]左右之活性金屬之氫化物層。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第3811423號公報
如上所述，於先前技術之晶體裝置90中，為了使蓋構件93與元件搭載構件92之接合強度充分，必須於蓋構件93與玻璃密封材95之間設置活性焊料96。然而，為了形成活性焊料96，不僅原材料價格較高，而且需要專用之絲網印刷設備或還原性環境之熱處理爐，而且需要約800[℃]且60分鐘之高溫且長時間之熱處理。因此，藉由使用活性焊料96，存在製造步驟複雜化且製造成本亦提高之問題。
因此，本發明之目的在於提供一種即便不使用活性焊料而僅利用玻璃密封材亦獲得充分之接合強度之電子裝置及其玻璃密封方法。
本發明之電子裝置具備：元件搭載構件，其包含處於正反關係之一主面及另一主面、設置於該一主面側之搭載墊、及與該搭載墊電性導通並且設置於上述另一主面側之外部連接端子； 蓋構件，其包含處於正反關係之一主面及另一主面，該一主面側與上述元件搭載構件之上述一主面側重疊，而與上述元件搭載構件一併形成空間；電子零件元件，其包含與上述搭載墊電性連接之連接端子，並且被收容於上述空間內；及玻璃密封材，其呈環狀設置於上述蓋構件之上述一主面側之周緣與上述元件搭載構件之上述一主面側之周緣之間，將上述空間內保持為真空。
本發明之電子裝置之玻璃密封方法係製造本發明之電子裝置時之玻璃密封方法，且包含：密封材形成步驟，其於上述蓋構件之上述一主面側之周緣與上述元件搭載構件之上述一主面側之周緣中之至少一者形成上述玻璃密封材；蓋構件配置步驟，其藉由將上述蓋構件之上述一主面側隔著上述玻璃密封材與搭載有上述電子零件元件之上述元件搭載構件之上述一主面側重合，而將上述電子零件元件收納於上述空間內；及接合步驟，其藉由於真空中加熱上述玻璃密封材而使該玻璃密封材熔融或軟化，藉由使該玻璃密封材再次硬化而在將上述空間內保持為真空之狀態下將上述元件搭載構件與上述蓋構件接合。
根據本發明之電子裝置及其玻璃密封方法，藉由利用玻璃密封材將由蓋構件與元件搭載構件所形成之空間內保持為真空，欲使蓋構件與元件搭載構件密接之大氣壓之力發揮作用，因此，即便不使用活性焊料而僅利用玻璃密封材，亦獲得蓋構件與元件搭載構件之充分之接合強度。因此，可省略活性焊料形成步驟，藉此，可簡化製造步驟，並且亦可降低製造成本。
10‧‧‧晶體裝置(電子裝置)
11‧‧‧空間
20‧‧‧元件搭載構件
21‧‧‧一主面
22‧‧‧另一主面
23‧‧‧搭載墊
24‧‧‧外部連接端子
25‧‧‧基板部
26‧‧‧框部
27‧‧‧導電性接著材料
28‧‧‧內部配線
30‧‧‧蓋構件
31‧‧‧一主面
32‧‧‧另一主面
33‧‧‧側面
40‧‧‧晶體振盪元件(電子零件元件)
41‧‧‧連接端子
42‧‧‧晶體片
43‧‧‧激勵電極
50、51‧‧‧玻璃密封材
60‧‧‧真空加熱裝置
61‧‧‧真空室
62‧‧‧鹵素加熱器
63‧‧‧真空泵
64‧‧‧真空計
65‧‧‧沖洗氣體供給源
66‧‧‧紅外線
71、73、74、76‧‧‧配管
72、75、77‧‧‧閥門
90‧‧‧晶體裝置
91‧‧‧空間
92‧‧‧元件搭載構件
93‧‧‧蓋構件
94‧‧‧晶體振盪元件
95‧‧‧玻璃密封材
96‧‧‧活性焊料
261‧‧‧突端面
ha‧‧‧高度
hb‧‧‧高度
圖1係表示實施形態1之晶體裝置之分解立體圖。
圖2係表示實施形態1之晶體裝置之圖1中之II-II線剖面圖。
圖3[A]係表示實施形態1之晶體裝置之變化例之局部放大剖面圖，圖3[B]係表示其比較例之局部放大剖面圖。
圖4係表示實施形態2之玻璃密封方法之剖面圖，圖4[A]係密封材形成步驟，圖4[B]係元件搭載步驟，圖4[C]係蓋構件配置步驟。
圖5係表示實施形態2之玻璃密封方法中之接合步驟之概略構成圖。
圖6係表示對使用低熔點玻璃改變真空度、加熱溫度及加熱時間而製成之試樣調查密封性及結晶化所得之結果的圖表。圖6[A]係使加熱時間固定之情形，圖6[B]係使加熱溫度固定之情形。
圖7係表示先前技術之晶體裝置之剖面圖。
以下，一面參照隨附圖式，一面對用以實施本發明之形態(以下稱為「實施形態」)進行說明。再者，於本說明書及圖式中，對實質上相同之構成要素使用相同之符號。圖式中描繪之形狀係以業者容易理解之方式描繪，因此，與實際之尺寸及比率未必一致。以下，作為電子零件元件之一例而列舉晶體振盪元件進行說明，作為電子裝置之一例而列舉晶體裝置進行說明。又，將本發明之電子裝置之一實施形態設為「實施形態1之晶體裝置」，且將本發明之電子裝置之玻璃密封方法之一實施形態設為「實施形態2之玻璃密封方法」進行說明。
圖1係表示實施形態1之晶體裝置之分解立體圖。圖2係表示實施形態1之晶體裝置之圖1中之II-II線剖面圖。以下，根據該等圖式進行說明。
圖1係表示密封材形成步驟後且元件搭載步驟前之狀態，圖2係 表示接合步驟後之狀態。於下文對該等各步驟進行敍述。首先，對本實施形態1之晶體裝置10之概要進行說明。
晶體裝置10包含元件搭載構件20、蓋構件30、晶體振盪元件40及玻璃密封材50。元件搭載構件20包含處於正反關係之一主面21及另一主面22、設置於一主面21側之搭載墊23、及與搭載墊23電性導通並且設置於另一主面22側之外部連接端子24。蓋構件30包含處於正反關係之一主面31及另一主面32，一主面31側與元件搭載構件20之一主面21側重疊，而與元件搭載構件20一併形成空間11。晶體振盪元件40包含與搭載墊23電性連接之連接端子41，並且收容於空間11內。玻璃密封材50係呈環狀設置於蓋構件30之一主面31側之周緣與元件搭載構件20之一主面21側之周緣之間，將空間11內保持為真空。
接下來，對本實施形態1之晶體裝置10更詳細地進行說明。
晶體裝置10成為如下構造：於晶體振盪元件40搭載於元件搭載構件20之狀態下，元件搭載構件20與蓋構件30藉由玻璃密封材50而接合，且晶體振盪元件40氣密密封於由元件搭載構件20與蓋構件30所形成之空間11內。
晶體振盪元件40包含連接端子41、晶體片42及激勵電極43，於晶體片42之兩主面設置有激勵電極43，且以自激勵電極43延伸至晶體片42之主面之端部之方式設置有連接端子41。
蓋構件30例如包含42合金或科伐合金(Kovar)等金屬或陶瓷，一主面31及另一主面32成為矩形形狀之平板。
元件搭載構件20例如包含陶瓷，且包含基板部25與框部26。框部26係沿著基板部25之一主面21側之周緣呈環狀設置。又，元件搭載構件20係於成為空間11之底面之一主面21側設置有搭載墊23，於另一主面22側設置有外部連接端子24。搭載墊23係設置於與晶體振盪元件40之連接端子41對向之位置上，藉由導電性接著材料27而與連接端子 41電性連接。外部連接端子24係經由元件搭載構件20之內部配線28(圖2)而與搭載墊23電性連接。
因此，於元件搭載構件20上搭載晶體振盪元件40，晶體振盪元件40被收納於空間11內並且其連接端子41與搭載墊23電性連接。再者，蓋構件30為平板狀，且元件搭載構件20為具有凹部之構造，但亦可與此相反，設為蓋構件30具有凹部之構造而元件搭載構件20為平板狀。
又，玻璃密封材50係沿著元件搭載構件20之一主面21側之周緣形成為環狀。元件搭載構件20之一主面21側之周緣係指框部26之突端面261。藉此，蓋構件30之一主面31側係於與元件搭載構件20之一主面21側相接之狀態下，藉由玻璃密封材50而接合。再者，玻璃密封材50亦可代替元件搭載構件20或與元件搭載構件20一併形成於蓋構件30。
又，形成為環狀之玻璃密封材50係藉由於熔融或軟化之後再次硬化，而將蓋構件30與元件搭載構件20接合。此時，搭載於元件搭載構件20之晶體振盪元件40被氣密密封於由蓋構件30與元件搭載構件20所形成之空間11內。
玻璃密封材50例如包含氧化鉛系玻璃或磷酸鹽系玻璃等低熔點玻璃。使用玻璃密封材50之情形與使用金屬密封材之情形相比，耐氧化性及耐濕性優異。
接下來，對本實施形態1之晶體裝置10之作用及效果進行說明。
(1)藉由利用玻璃密封材50將由蓋構件30與元件搭載構件20所形成之空間11內保持為真空，欲使蓋構件30與元件搭載構件20密接之大氣壓之力發揮作用，因此，即便不使用活性焊料而僅利用玻璃密封材50，亦獲得蓋構件30與元件搭載構件20之充分之接合強度。因此，可省略活性焊料形成步驟，藉此，可簡化製造步驟，並且亦可降低製造 成本。再者，此處言及之「真空」係指根據JIS(Japanese Industrial Standard，日本工業標準)之「由壓力低於大氣壓之氣體充滿之空間內之狀態」。
(2)空間11內之真空度較佳為30[Pa]以下且0.001[Pa]以上。將空間11內之真空度設為30[Pa]以下之理由係為了加大與大氣壓之差而獲得更充分之接合強度。將空間11內之真空度設為0.001[Pa]以上之理由在於即便利用較為簡單之設備亦可達到上述真空度。
(3)蓋構件30之與玻璃密封材50相接之面包含氧化層，玻璃密封材50包含氧化鉛，於蓋構件30與玻璃密封材50相接之面，氧化層中所含之氧與玻璃密封材50中所含之鉛化學鍵結之情形時，蓋構件30與元件搭載構件20之接合強度藉由該化學鍵結而變得更牢固。如上所述之化學鍵結可如下述般利用實施形態2之玻璃密封方法而獲得。由此，蓋構件30亦可為陶瓷。
圖3[A]係表示實施形態1之晶體裝置之變化例之局部放大剖面圖，圖3[B]係表示其比較例之局部放大剖面圖。以下，根據圖1至圖3進行說明。
根據圖1及圖2，對成為本變化例之前提之蓋構件30及元件搭載構件20之形狀進行說明。蓋構件30係平板狀且矩形狀。元件搭載構件20包含設置有搭載墊23之平板狀且矩形狀之基板部25、及設置於基板部25之周緣且元件搭載構件20之一主面21側之矩形狀之框部26。框部26之矩形之外周大於蓋構件30之矩形之外周。元件搭載構件20之一主面21側之周緣係指框部26之突端面261。
根據圖3[A]對本變化例之特徵進行說明。玻璃密封材50未自框部26之突端面261向外側溢出。又，玻璃密封材50係附著於蓋構件30之一主面31與另一主面32之間之側面33，且呈料狀自側面33附著至框部26之突端面261。如上所述之本變化例之構造係利用下述之實施形態2 之玻璃密封方法而容易獲得。本變化例之其他構成係與上述實施形態1相同。
根據圖3[B]對比較例進行說明。玻璃密封材51係自框部26之突端面261向外側溢出。又，玻璃密封材51未附著於蓋構件30之一主面31與另一主面32之間之側面33，因此，未呈料狀自側面33附著至框部26之突端面261。如上所述之比較例之構造係藉由例如於大氣壓環境中進行玻璃密封而獲得。再者，比較例中之空間11內成為大氣壓。比較例之其他構成係與本變化例相同。
根據圖3[A][B]對本變化例之作用及效果進行說明。
(1)於比較例中，由於玻璃密封材51自突端面261向外側溢出，故有溢出之玻璃密封材51碰上搬送用之托盤等而使玻璃密封材51產生裂紋之情形。與此相對，於本變化例中，由於玻璃密封材50未自突端面261向外側溢出，故可防止於搬送過程中等玻璃密封材50產生裂紋，藉此，可提高製造良率。
(2)於比較例中，玻璃密封材51未附著於側面33，因此，玻璃密封材51未呈料狀自側面33附著至突端面261。與此相對，於本變化例中，玻璃密封材50附著於側面33，且玻璃密封材50呈料狀自側面33附著至突端面261，藉此，玻璃密封材50牢固地附著於蓋構件30之側面33及一主面31之兩面，因此，可進一步提高蓋構件30與元件搭載構件20之接合強度。
(3)於本變化例中，玻璃密封材50附著於側面33，且玻璃密封材50呈料狀自側面33附著至突端面261，藉此，蓋構件30與元件搭載構件20之間之玻璃密封材50之厚度較比較例變薄。因此，本變化例中之裝置之高度ha較比較例中之裝置之高度hb變低。因此，根據本變化例，可達成裝置之低背化即小型化。
圖4係表示實施形態2之玻璃密封方法之剖面圖，圖4[A]係密封材 形成步驟，圖4[B]係元件搭載步驟，圖4[C]係蓋構件配置步驟。圖5係表示實施形態2之玻璃密封方法中之接合步驟之概略構成圖。以下，根據該等圖式進行說明。
本實施形態2之玻璃密封方法係製造實施形態1之晶體裝置10時之玻璃密封方法，其包含以下之步驟。
密封材形成步驟(圖4[A])係於蓋構件30之一主面31側之周緣與元件搭載構件20之一主面21側之周緣中之至少一者形成玻璃密封材50。於本實施形態2中，僅於元件搭載構件20形成玻璃密封材50。
蓋構件配置步驟(圖4[C])係藉由將蓋構件30之一主面31側隔著玻璃密封材50與搭載有晶體振盪元件40之元件搭載構件20(圖4[B])之一主面21側重合，而將晶體振盪元件40收納於空間11內。於本實施形態2中，元件搭載構件20之一主面21側係相當於框部26之突端面261。
接合步驟(圖5)係藉由於真空中加熱玻璃密封材50而使玻璃密封材50熔融或軟化，藉由使玻璃密封材50再次硬化而在將空間11內保持為真空之狀態下將元件搭載構件20與蓋構件30接合。
接下來，針對本實施形態2之玻璃密封方法對具體之一例進行說明。
接合步驟中之真空中之真空度為30[Pa]以下且0.001[Pa]以上。
蓋構件30係平板狀。元件搭載構件20包含設置有搭載墊23之平板狀之基板部25、及設置於基板部25之周緣且元件搭載構件20之一主面21側之框部26。於此情形時，於接合步驟中，藉由自蓋構件30之另一主面32側利用紅外線進行加熱而於真空中加熱玻璃密封材50，使玻璃密封材50熔融或軟化。
接合步驟包含在玻璃密封材50之硬化結束之前將真空中之真空度變為較截至當時為止更高壓的步驟。此處言及之「高壓」包含未達大氣壓之壓力、大氣壓、及超過大氣壓之壓力。
接下來，對本實施形態2之玻璃密封方法之各步驟更詳細地進行說明。
<密封材形成步驟(圖4[A])>
密封材形成步驟係對在一主面21側設置有搭載墊23且於另一主面22側設置有與搭載墊23電性連接之外部連接端子24之元件搭載構件20，沿著一主面21之周緣呈環狀形成玻璃密封材50的步驟。於本實施形態2中，一主面21側之周緣係指框部26之突端面261。玻璃密封材50係例如藉由利用絲網印刷法將玻璃料漿料塗佈於框部26之突端面261之後使其乾燥而形成。
<元件搭載步驟(圖4[B])>
元件搭載步驟係藉由將晶體振盪元件40之連接端子41電性及機械地連接於元件搭載構件20之搭載墊23而將晶體振盪元件40搭載於元件搭載構件20的步驟。於元件搭載步驟中，於元件搭載構件20之搭載墊23塗佈導電性接著材料27，使晶體振盪元件40之連接端子41接觸於導電性接著材料27，並使導電性接著材料27硬化，藉此，將搭載墊23與連接端子41電性連接。再者，該元件搭載步驟係包含於晶體裝置之製造方法之步驟中，但未必包含於本實施形態2之玻璃密封方法之步驟中。
<蓋構件配置步驟(圖4[C])>
蓋構件配置步驟係以藉由使蓋構件30之一主面31側接觸於元件搭載構件20之一主面21側即框部26之突端面261而將晶體振盪元件40收納於空間11內之方式配置蓋構件30的步驟。
<接合步驟(圖5)>
圖5係表示接合步驟中使用之真空加熱裝置之一例之概略構成圖。真空加熱裝置60包含真空室61、作為加熱源之鹵素加熱器62、真空泵63、真空計64、沖洗氣體供給源65等。於真空室61，收容有鹵素 加熱器62，經由配管71及閥門72而連接有真空泵63，經由配管73而連接有真空計64，經由配管74而連接有大氣開放用之閥門75，經由配管76及閥門77而連接有沖洗氣體供給源65。
接下來，以圖5為中心對接合步驟之詳細之一例進行說明。
首先，將蓋構件30隔著玻璃密封材50與元件搭載構件20重疊之狀態之晶體裝置10(圖4[C])放入於真空室61中。繼而，將閥門72設為「關閉」且將閥門75、77設為「打開」，藉此，利用氮氣置換真空室61內之空氣。繼而，將閥門75、77設為「關閉」，將閥門72設為「打開」，將真空泵63設為「接通」，藉此，開始進行抽真空。此時，由於玻璃密封材50係玻璃料漿料經塗佈及乾燥之狀態，故於玻璃密封材50與蓋構件30產生微小之間隙。由於氣體自上述間隙進出，故真空室61內之真空度與晶體裝置10之空間11(圖4[C])內之真空度變得大致相等。
繼而，若由真空計64測得之真空度達到例如30[Pa]以下，則將鹵素加熱器62設為「接通」而開始加熱。即，藉由自蓋構件30之另一主面32側利用紅外線66進行加熱，而於真空中加熱玻璃密封材50，使玻璃密封材50熔融或軟化。繼而，若將鹵素加熱器62設為「接通」後經過特定時間，則將鹵素加熱器62設為「斷開」而結束加熱。此時，亦可在玻璃密封材50之硬化結束之前將真空室61內之真空度變為較截至當時為止更高壓。具體而言，將鹵素加熱器62設為「斷開」之後特定時間後，藉由將閥門77設為「打開」而向真空室61內導入氮氣或者藉由將閥門75、77設為「打開」而使真空室61內充滿大氣壓之氮氣。又，亦可藉由將閥門72、75設為「關閉」且將閥門77設為「打開」，而使真空室61內充滿超過大氣壓之氮氣。最後，將元件搭載構件20與蓋構件30藉由玻璃密封材50而接合之狀態之晶體裝置10(圖2)自真空室61中取出。
接下來，對本實施形態2之玻璃密封方法之作用及效果進行說明。
(1)藉由於真空中加熱玻璃密封材50而使玻璃密封材50熔融或軟化，並藉由使玻璃密封材50再次硬化而在將空間11內保持為真空之狀態下將元件搭載構件20與蓋構件30接合，藉此，可獲得將空間11內保持為真空之晶體裝置10。因此，如上所述，即便不使用活性焊料而僅利用玻璃密封材50，亦獲得蓋構件30與元件搭載構件20之充分之接合強度，因此，可省略活性焊料形成步驟，藉此，可簡化製造步驟，並且亦可降低製造成本。再者，根據本實施形態2，可省略活性焊料形成步驟，而另一方面，需要真空設備等接合步驟稍微複雜化。然而，若與因省略活性焊料形成步驟而獲得之簡化相比，則接合步驟僅略微複雜化，因此，整體上可簡化製造步驟。
(2)將接合步驟中之真空中之真空度設為30[Pa]以下且0.001[Pa]以上之情形時，可使空間11內之真空度為30[Pa]以下且0.001[Pa]以上，因此，可如上述般利用相對簡單之設備獲得蓋構件30與元件搭載構件20之更充分之接合強度。
(3)於接合步驟中自例如蓋構件30側將玻璃密封材50加熱之情形時，自加熱源產生之熱會經過蓋構件30而傳遞至玻璃密封材50。此時，於先前技術中，於大氣壓環境中將晶體裝置加熱，藉此，供給至蓋構件之熱於大氣壓環境中亦會因對大氣之傳熱而流失，因此，相應地，若不將蓋構件成為高溫則無法將玻璃密封材加熱至所期望之溫度。與此相對，於本實施形態2中，於真空中加熱晶體裝置10，藉此，供給至蓋構件30之熱於真空中幾乎不流失，而其中大部分會經過蓋構件30傳遞至玻璃密封材50。即，根據本實施形態2，接合步驟中之蓋構件30與玻璃密封材50之溫度差變小，藉此可緩和熱應力，因此可降低製造步驟中產生之損傷，藉此可進一步提高蓋構件30與元件搭 載構件20之接合強度。
(4)於接合步驟中在玻璃密封材50之硬化結束之前將真空中之真空度變為較截至當時為止更高壓之情形時，在玻璃密封材50熔融或軟化並將空間11內保持為氣密之狀態下空間11外之氣壓變高，藉此，欲使蓋構件30與元件搭載構件20密接之力發揮作用。其結果，已熔融或軟化之玻璃密封材50被壓延開，玻璃密封材50之附著面積增加，因此，可進一步提高蓋構件30與元件搭載構件20之接合強度。
(5)於接合步驟中在玻璃密封材50之硬化結束之前將真空中之真空度變為較截至當時為止更高壓之情形時，藉由將真空度變為高壓時對上述真空度進行調整，而獲得圖3[A]所示之構造。即，藉由將真空度變為高壓時對上述真空度進行調整，將玻璃密封材50向空間11內壓入之力充分地發揮作用，因而獲得玻璃密封材50未自框部26之突端面261向外側溢出之構造(圖3[A])。又，若施加一定以上之欲使蓋構件30與元件搭載構件20密接之力，則自例如圖2所示之狀態變成圖3[A]所示之狀態。即，藉由將真空度變為高壓時對上述真空度進行調整，而獲得玻璃密封材50附著於蓋構件30之側面33且玻璃密封材50呈料狀自側面33附著至框部26之突端面261之構造(圖3[A])。
(6)於接合步驟中在玻璃密封材50之硬化結束之前將真空中之真空度變為較截至當時為止更高壓之情形時，藉由將真空度變為高壓時對上述真空度進行調整，而可將玻璃密封材50中產生之空隙去除。若於接合步驟中在真空中使玻璃密封材50加熱、熔融、軟化，則殘留於晶體裝置10之空間11(圖4[C])內之少量之氣體會侵入至已熔融、軟化之玻璃密封材50中而成為氣泡且欲向外部逸出。若於該狀態下於真空中進行冷卻，則氣泡會作為空隙而殘留於已硬化之玻璃密封材50中。該空隙成為接合強度下降之主要因素。對此，藉由在玻璃密封材50之硬化結束之前施加高壓，而將該空隙去除。此處之「高壓」雖為大氣 壓，但可獲得充分之壓力、操作簡單且亦可期待由急遽冷卻所帶來之效果，因而較為理想。此處，「由急遽冷卻所產生之效果」係指藉由將玻璃密封材50利用大氣壓之氣體予以急遽冷卻故玻璃密封材50急速硬化，故而迅速抑制氣泡侵入至玻璃密封材50。急遽冷卻之溫度分佈為例如100[℃/min]。
(7)於接合步驟中在真空中加熱玻璃密封材50時，將真空中之真空度以及加熱之溫度及時間設於不會引起玻璃密封材50之結晶化之範圍內，藉此，可防止由玻璃密封材50之結晶化導致玻璃密封材50之強度下降。
根據圖6詳細進行說明。圖6係表示對使用低熔點玻璃改變「真空度、加熱溫度及加熱時間」而製成之試樣調查「密封性及結晶化」所得之結果的圖表。圖6[A]係使加熱時間固定且為30[min]之情形，圖6[B]係使加熱溫度固定且為330[℃]之情形。關於所製成之試樣，若接合強度為容許值以上則視為密封良好(OK)，若未達容許值則視為密封不佳(No Good)。此時使用之低熔點玻璃之組成除熱膨脹率調整用之填料以外為如下所述。氧化鉛(PbO)55[wt%]、氟化鉛(PbF2)18[wt%]、二氧化鈦(TiO2)6[wt%]、氧化鈮(Nb2O5)4[wt%]、氧化鉍(Bi2O3)5[wt%]、氧化硼(B2O3)3[wt%]、氧化鋅(ZnO)3[wt%]、氧化鐵(Fe2O3)3[wt%]、氧化銅(CuO)2[wt%]、氧化鈣(CaO)1[wt%]。再者，該低熔點玻璃之密封建議溫度為320[℃]。
根據該結果可知：真空度越高、加熱溫度越高、加熱時間越長，則分別越容易產生低熔點玻璃之結晶化。認為其原因在於：真空度越高、加熱溫度越高、加熱時間越長，則低熔點玻璃中之氧越向氣相中擴散，由此，低熔點玻璃之化學組成產生變化而容易結晶化。再者，若低熔點玻璃結晶化，則其部分變脆而接合強度下降。
如上述般為使與大氣壓之差變大而獲得充分之接合強度，真空 度較理想為儘可能地高。另一方面，如圖6所示，使真空度越高，則玻璃密封材50越是結晶化，由此，接合強度下降。例如，將加熱溫度設為330[℃]之情形時，若真空度為1[Pa]則以20[min]以上結晶化，若真空度為0.01[Pa]以下則以5[min]以上結晶化。因此，若考慮密封性，則將加熱溫度設為330[℃]之情形時，較理想為真空度設為0.01[Pa]以下且加熱時間設為1~5[min](更理想為1[min])。
(8)於蓋構件30之與玻璃密封材50相接之面包含氧化層且玻璃密封材50包含氧化鉛之情形時，於蓋構件30與玻璃密封材50相接之面，氧化層中所含之氧與玻璃密封材50中所含之鉛於接合步驟中化學鍵結，因此，藉由上述化學鍵結可使蓋構件30與元件搭載構件20之接合強度更牢固。例如，蓋構件30包含表面具有鍍鎳層之42合金時，於上述鍍鎳層之表面藉由大氣中之氧而自然地形成氧化鎳層。另一方面，包含一般之低熔點玻璃之玻璃密封材50中含有氧化鉛。認為氧化鉛對玻璃賦予低熔點性之原因在於Pb-O鍵較矽酸鹽玻璃之Si-O鍵弱而於低溫下容易解離，且因於鉛原子上存在非共有電子對而該等相互排斥，從而妨礙網狀結構形成。與如上所述之氧化鉛之性質相關聯地，若於接合步驟中在真空中加熱玻璃密封材50，則認為氧化鉛解離成氧與鉛，上述鉛與氧化鎳層之氧鍵結。再者，若於大氣中對玻璃密封材50進行加熱，則即便氧化鉛解離成氧與鉛亦會自大氣供給氧，由此上述鉛不會與氧化鎳層之氧鍵結。又，若於還原性環境中對玻璃密封材50進行加熱，則將玻璃密封材50中所含之氧化鉛等氧化物還原，由此玻璃密封材50之化學組成發生變化而強度下降。
接下來，關於對圖2所示之由本實施形態2獲得之晶體裝置10與圖7所示之先前技術之晶體裝置90進行拉伸試驗所得之結果進行說明。
試驗方法如下所述。首先，分別將晶體裝置10、90各準備10 個。繼而，對各自之蓋構件30、93之露出之主面之整體焊接環狀之銅線。繼而，按壓元件搭載構件20、92，並且將拉壓力計之掛鉤掛在環狀之銅線，以5[mm/min]拉伸環狀之銅絲直至蓋構件30、93剝落為止。
試驗結果如下所述。先前技術之晶體裝置90之斷裂點之平均值為6.4[N]。本實施形態2之晶體裝置10之斷裂點之平均值為17.2[N]。即，根據本實施形態2，雖然未使用活性焊料，但獲得先前技術之約3倍之斷裂強度。又，於本實施形態2中已斷裂之蓋構件30均附著有玻璃料。其表示並非於玻璃密封材50與蓋構件30之界面處剝離，而產生玻璃密封材50之塊體破壞，意味著即便不使用活性焊料亦獲得玻璃密封材50與蓋構件30之充分之接合強度。
以上，參照上述各實施形態對本發明進行了說明，但本發明並不限定於上述各實施形態。可對本發明之構成或詳細情況施加業者能夠理解之多種變更。例如，作為電子零件元件，亦可使用包含陶瓷之壓電振盪元件或電容器元件、半導體元件等。電子裝置亦可設為收容複數個電子零件元件者。又，將上述各實施形態之構成之一部分或全部相互進行適當組合所得者亦包含於本發明中。
10‧‧‧晶體裝置(電子裝置)
11‧‧‧空間
20‧‧‧元件搭載構件
21‧‧‧一主面
22‧‧‧另一主面
23‧‧‧搭載墊
24‧‧‧外部連接端子
25‧‧‧基板部
26‧‧‧框部
27‧‧‧導電性接著材料
30‧‧‧蓋構件
31‧‧‧一主面
32‧‧‧另一主面
40‧‧‧晶體振盪元件(電子零件元件)
41‧‧‧連接端子
42‧‧‧晶體片
43‧‧‧激勵電極
50‧‧‧玻璃密封材
261‧‧‧突端面

Claims (5)

  1. 一種電子裝置之玻璃密封方法，其係製造電子裝置時之玻璃密封方法，其中該電子裝置具備：元件搭載構件，其包含處於正反關係之一主面及另一主面、設置於該一主面側之搭載墊、及與該搭載墊電性導通並且設置於上述另一主面側之外部連接端子；蓋構件，其包含處於正反關係之一主面及另一主面，該一主面側與上述元件搭載構件之上述一主面側重疊，而與上述元件搭載構件一同形成空間；電子零件元件，其包含與上述搭載墊電性連接之連接端子，並且被收容於上述空間內；及玻璃密封材，其呈環狀設置於上述蓋構件之上述一主面側之周緣與上述元件搭載構件之上述一主面側之周緣之間，將上述空間內保持為真空；該玻璃密封方法包含：密封材形成步驟，其於上述蓋構件之上述一主面側之周緣與上述元件搭載構件之上述一主面側之周緣之至少一者形成上述玻璃密封材；蓋構件配置步驟，其藉由將上述蓋構件之上述一主面側隔著上述玻璃密封材與搭載有上述電子零件元件之上述元件搭載構件之上述一主面側疊合，而將上述電子零件元件收納於上述空間內；及接合步驟，其藉由於真空中加熱上述玻璃密封材而使該玻璃密封材熔融或軟化，並藉由使該玻璃密封材再次硬化而在將上述空間內保持為真空之狀態下將上述元件搭載構件與上述蓋構 件接合；其中上述接合步驟包含在上述硬化之期間將上述真空中之真空度變為高壓的步驟。
  2. 一種電子裝置之玻璃密封方法，其係製造電子裝置時之玻璃密封方法，其中該電子裝置具備：元件搭載構件，其包含處於正反關係之一主面及另一主面、設置於該一主面側之搭載墊、及與該搭載墊電性導通並且設置於上述另一主面側之外部連接端子；蓋構件，其包含處於正反關係之一主面及另一主面，該一主面側與上述元件搭載構件之上述一主面側重疊，而與上述元件搭載構件一同形成空間；電子零件元件，其包含與上述搭載墊電性連接之連接端子，並且被收容於上述空間內；及玻璃密封材，其呈環狀設置於上述蓋構件之上述一主面側之周緣與上述元件搭載構件之上述一主面側之周緣之間，將上述空間內保持為真空；該玻璃密封方法包含：密封材形成步驟，其於上述蓋構件之上述一主面側之周緣與上述元件搭載構件之上述一主面側之周緣之至少一者形成上述玻璃密封材；蓋構件配置步驟，其藉由將上述蓋構件之上述一主面側隔著上述玻璃密封材與搭載有上述電子零件元件之上述元件搭載構件之上述一主面側疊合，而將上述電子零件元件收納於上述空間內；及接合步驟，其藉由於真空中加熱上述玻璃密封材而使該玻璃密封材熔融或軟化，並藉由使該玻璃密封材再次硬化而在將上 述空間內保持為真空之狀態下將上述元件搭載構件與上述蓋構件接合；其中上述蓋構件為平板狀且矩形狀，上述元件搭載構件包含設置有上述搭載墊之平板狀且矩形狀之基板部、及設置於該基板部之周緣且該元件搭載構件之上述一主面側之矩形狀之框部，上述框部之矩形之外周大於上述蓋構件之矩形之外周，上述元件搭載構件之上述一主面側之周緣係指上述框部之突端面，於上述接合步驟中，藉由在上述硬化之期間將上述真空中之真空度變為高壓，而將上述玻璃密封材以不自上述框部之突端面向外側溢出之方式壓入。
  3. 一種電子裝置之玻璃密封方法，其係製造電子裝置時之玻璃密封方法，其中該電子裝置具備：元件搭載構件，其包含處於正反關係之一主面及另一主面、設置於該一主面側之搭載墊、及與該搭載墊電性導通並且設置於上述另一主面側之外部連接端子；蓋構件，其包含處於正反關係之一主面及另一主面，該一主面側與上述元件搭載構件之上述一主面側重疊，而與上述元件搭載構件一同形成空間；電子零件元件，其包含與上述搭載墊電性連接之連接端子，並且被收容於上述空間內；及玻璃密封材，其呈環狀設置於上述蓋構件之上述一主面側之周緣與上述元件搭載構件之上述一主面側之周緣之間，將上述空間內保持為真空；該玻璃密封方法包含： 密封材形成步驟，其於上述蓋構件之上述一主面側之周緣與上述元件搭載構件之上述一主面側之周緣之至少一者形成上述玻璃密封材；蓋構件配置步驟，其藉由將上述蓋構件之上述一主面側隔著上述玻璃密封材與搭載有上述電子零件元件之上述元件搭載構件之上述一主面側疊合，而將上述電子零件元件收納於上述空間內；及接合步驟，其藉由於真空中加熱上述玻璃密封材而使該玻璃密封材熔融或軟化，並藉由使該玻璃密封材再次硬化而在將上述空間內保持為真空之狀態下將上述元件搭載構件與上述蓋構件接合；其中上述蓋構件為平板狀且矩形狀，上述元件搭載構件包含設置有上述搭載墊之平板狀且矩形狀之基板部、及設置於該基板部之周緣且該元件搭載構件之上述一主面側之矩形狀之框部，上述框部之矩形之外周大於上述蓋構件之矩形之外周，上述元件搭載構件之上述一主面側之周緣係指上述框部之突端面，於上述接合步驟中，藉由在上述硬化之期間將上述真空中之真空度變為高壓，而使上述玻璃密封材附著於上述蓋構件之上述一主面與上述另一主面之間之側面，且使該玻璃密封材自該側面附著至上述框部之上述突端面。
  4. 如請求項1之電子裝置之玻璃密封方法，其中於上述接合步驟中，藉由在上述硬化之期間將上述真空中之真空度變為高壓，而將上述玻璃密封材中產生之空隙去除。
  5. 如請求項1之電子裝置之玻璃密封方法，其中 於上述接合步驟中，於真空中加熱上述玻璃密封材時，將上述真空中之真空度以及上述加熱之溫度及時間設為不會引起上述玻璃密封材之結晶化之範圍內。
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