電子デバイス、発振器及び電子デバイスの製造方法
【課題】蓋基板２とベース基板３の位置合わせを容易とし、不良発生率を低下させた電子デバイスを提供する。
【解決手段】本発明の電子デバイス１は、蓋基板２と、この蓋基板２と接合し、蓋基板２との間に外気から密閉されるキャビティ４を構成するベース基板３と、このキャビティ４に収納される電子素子５と、蓋基板２又はベース基板３の外表面に設置されるモールド材６とを備えるようにしたので、蓋基板２又はベース基板３の反りが低減した。
【解決手段】本発明の電子デバイス１は、蓋基板２と、この蓋基板２と接合し、蓋基板２との間に外気から密閉されるキャビティ４を構成するベース基板３と、このキャビティ４に収納される電子素子５と、蓋基板２又はベース基板３の外表面に設置されるモールド材６とを備えるようにしたので、蓋基板２又はベース基板３の反りが低減した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの基板間に構成したキャビティに電子素子を実装した電子デバイス、発振器及び電子デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年普及している携帯電話等の携帯情報端末には表面実装型の小型パッケージを用いた電子デバイスが多く使用されている。例えば振動子やＭＥＭＳ、ジャイロセンサ、加速度センサ等は中空のキャビティ構造のパッケージに電子素子が収納される構造を有している。中空のキャビティ構造のパッケージは、例えばベース基板と蓋基板とを金属膜を介して陽極接合して構成するものが知られている。陽極接合の方法は例えば特許文献１に記載されている。
【０００３】
図１０は、この種の電子デバイス５０を多数個同時に形成する方法を示している。まず、ベース基板５１と蓋基板５２を用意する。次にベース基板５１に複数の貫通孔を形成し、この貫通孔に導電材料を埋め込んで貫通電極５６とする。ベース基板５１の裏面には貫通電極５６と電気的に接続する電極端子５８を形成する。また、ベース基板５１の表面には多数の電子素子５５を実装する。電子素子５５の実装の際には電子素子５５と貫通電極５６とを電気的に接続する。
【０００４】
蓋基板５２には多数の凹部５９を形成する。そして、ベース基板５１と蓋基板５２を重ね合わせて接合する。接合は接着剤や陽極接合により行う。蓋基板５２の凹部５９によりキャビティ５４を構成し、このキャビティ５４内に電子素子５５を収納する。その後、個々の電子デバイスに分割する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図１０に示すように、ベース基板５１や蓋基板５２は貫通電極５６や凹部５９を形成すると変形する。そのために、蓋基板５２とベース基板５１の位置合わせ精度が低下した。ベース基板５１と蓋基板５２の接合後においても図１０に示すように反りが発生した。特にベース基板５１や蓋基板５２の外径を大きくして取り個数を増やそうとすると、基板の反りが顕著となってベース基板５１と蓋基板５２の位置合わせが困難となった。また、周囲温度が変化することにより実装した電子素子５５に加わる応力が変化し、この応力変化に伴って電子素子５５の特性が変動するという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、基板の変形を低減させた電子デバイス及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電子デバイスは、蓋基板と、前記蓋基板と接合し、前記蓋基板との間に外気から密閉されるキャビティを構成するベース基板と、前記キャビティに収納される電子素子と、前記蓋基板又は前記ベース基板の外表面に設置されるモールド材と、を備えることとした。
【０００９】
また、前記蓋基板は凹部を有し、前記凹部が前記キャビティを構成することとした。
【００１０】
また、前記ベース基板は前記キャビティ側の内表面から前記キャビティ側とは反対側の外表面にかけて貫通する貫通電極を有し、前記電子素子が前記貫通電極と電気的に接続されることとした。
【００１１】
また、前記蓋基板と前記ベース基板とは金属材料を含む接合材を介して接合されることとした。
【００１２】
また、前記電子素子は、前記ベース基板の内表面に片持ち状態で実装される水晶振動子であることとした。
【００１３】
また、前記モールド材はエポキシ樹脂から成ることとした。
【００１４】
本発明の発振器は、上記いずれかに記載した電子デバイスと、前記電子デバイスに駆動信号を供給する駆動回路と、を備えることとした。
【００１５】
本発明の電子デバイスの製造方法は、蓋基板に凹部を形成する凹部形成工程と、ベース基板に電子素子を実装する実装工程と、前記蓋基板又は前記ベース基板の外表面にモールド材を設置するモールド材設置工程と、前記凹部に前記電子素子を収納して前記蓋基板と前記ベース基板を接合する接合工程と、を備える電子デバイスの製造方法。
【００１６】
また、前記モールド材設置工程は前記接合工程の前に行うこととした。
【００１７】
また、前記モールド材設置工程は前記接合工程の後に行うこととした。
【００１８】
また、前記ベース基板に貫通電極を形成する貫通電極形成工程を更に含み、前記モールド材設置工程は、前記ベース基板の前記電子素子が実装される側とは反対側の外表面に前記貫通電極を露出させて前記モールド材を設置する工程であることとした。
【００１９】
また、前記凹部形成工程は前記蓋基板に凹部を複数形成する工程であり、前記実装工程は前記ベース基板に前記電子素子を複数実装する工程であり、接合した前記蓋基板と前記ベース基板からなる積層体を切断分離する分離工程を備えることとした。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の電子デバイスは、蓋基板と、この蓋基板に接合し、蓋基板との間にキャビティを構成するベース基板と、キャビティに収納される電子素子と、蓋基板又はベース基板の外表面に設置されたモールド材と、を備える。蓋基板又はベース基板の外表面にモールド材を設置したことにより、基板の反りが低減し蓋基板とベース基板の位置合わせが容易となり、不良発生率を低下させることができる。更に、蓋基板又はベース基板から電子素子に印加される応力変動が減少し電子素子の特性を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第一実施形態に係る電子デバイスの縦断面模式図である。
【図２】本発明の第二実施形態に係る電子デバイスの縦断面模式図である。
【図３】本発明の第三実施形態に係る電子デバイスの縦断面模式図である。
【図４】本発明の第三実施形態に係る電子デバイスの分解斜視図である。
【図５】本発明の第四実施形態に係る発振器の上面模式図である。
【図６】本発明の第五実施形態に係る電子デバイスの製造方法を表す工程図である。
【図７】本発明の第五実施形態に係る電子デバイスの製造方法を説明するための図である。
【図８】本発明の第五実施形態に係る電子デバイスの製造方法を説明するための図である。
【図９】本発明の第五実施形態に係る電子デバイスの製造方法を説明するための図である。
【図１０】従来公知の電子デバイスを多数個同時に形成する方法を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜電子デバイス＞
本発明の電子デバイスは、蓋基板と、この蓋基板に接合し、蓋基板との間にキャビティを構成するベース基板と、このキャビティに収納される電子素子と、蓋基板又はベース基板の外表面に設置されたモールド材を備える。
【００２３】
本発明のこの構成により、蓋基板又はベース基板の反りが低減し、蓋基板とベース基板との間の位置合わせが容易となり、不良の発生率を低減させることができる。また、基板の反りが低減したことにより、大きなガラス基板を使用でき、多数個取りが可能となるので電子デバイスのコストダウンを図ることができる。また、基板の反りが低減したことにより、周囲の温度変化に対して電子素子に印加される応力変動が減少し、電子素子の特性が安定化する。
【００２４】
ここで、蓋基板及びベース基板としてガラス、セラミックス、合成樹脂、その他の材料を使用することができる。ガラス材料を使用すれば加工が容易であり、かつ水分や他の不純部の浸透を防止することができるので安価で高信頼性のパッケージを構成することができる。キャビティは、蓋基板側に形成した凹部により構成してもよいし、ベース基板側に形成した凹部により構成してもよい。電子素子は、蓋基板の内表面に実装してもよいし、ベース基板の内表面に実装してもよい。
【００２５】
モールド材は蓋基板の外表面に形成してもよいし、ベース基板の外表面に形成してもよいし、蓋基板とベース基板の両基板の外表面それぞれに形成してもよい。モールド材として樹脂材料、例えばエポキシ樹脂に充填材を加えたものを使用することができる。充填材としてはシリカ、アルミナ、アルミナ粉末等を使用することができる。充填材の種類や量に応じてモールド材の線膨張係数を調節することができる。また、モールド材は電子デバイスの外周面となるので、このモールド材に識別番号等を刻印しておけば確実に製品を特定することができる。
【００２６】
蓋基板とベース基板とを接着剤を用いて接合する、或いは金属材料を介在させて陽極接合することができる。陽極接合すれば高気密性のキャビティを構成することができる。また、キャビティ内に封止した電子素子からの電極取り出しは、蓋基板とベース基板の接合面に形成した電極により外部に取り出すようにしてもよいし、ベース基板又は蓋基板を貫通する貫通電極により外部に取り出すようにしてもよい。
【００２７】
（第一実施形態）
図１は本発明の第一実施形態に係る電子デバイス１の縦断面模式図である。電子デバイス１は、ソーダ石灰ガラスから成る蓋基板２と、蓋基板２に接合し、蓋基板２との間に外気から密閉されるキャビティ４を構成するソーダ石灰ガラスから成るベース基板３と、キャビティ４に収納され、ベース基板３に面実装される電子素子５と、蓋基板２のキャビティ４とは反対側の外表面に設置されるモールド材６とを備える。蓋基板２とベース基板３とは金属材料８を介して接合される。キャビティ４は蓋基板２に形成した凹部９から構成される。
【００２８】
蓋基板２は、凹部９を成形した後は凹部９側を凸にして反りやすい。そこで、蓋基板２の凹部９側とは反対側の表面にモールド材６を設置する。この場合に、ソーダ石灰ガラスの線膨張係数が９〜１１（ｐｐｍ/℃）であり、モールド材６の線膨張係数をソーダ石灰ガラスよりも小さくする。モールド材料を蓋基板２の表面に塗布し温度１００℃以上で熱硬化させてモールド材６を形成する。冷却して室温にもどした時に、蓋基板２の線膨張係数がモールド材６の線膨張係数より大きいので蓋基板２の外表面に圧縮応力が加わり、蓋基板２は凹部９側に凸となる反りが修正されて平坦化する。モールド材６の線膨張係数はモールド材６に充填する充填材や充填量により調節することができる。モールド材料としてエポキシ樹脂にシリカを充填したものを使用する場合は、シリカの充填量を多くすることによりモールド材６の線膨張係数を低下させることができる。
【００２９】
このように、蓋基板２の外表面にモールド材６を設置したので、蓋基板２の反りが低減し、蓋基板２とベース基板３との間の位置合わせが容易となる。また、大型基板を使用して多数個取りが可能となることから電子デバイスのコスト低減化を図ることができる。また、電子デバイス１の反りが低減したことにより、周囲の温度変化に対して電子素子に印加される応力変動が減少し、電子素子の特性を安定化させることができる。
【００３０】
（第二実施形態）
図２は本発明の第二実施形態に係る電子デバイス１の縦断面模式図である。電子デバイス１は、ソーダ石灰ガラスから成る蓋基板２と、蓋基板２に接合し、蓋基板２との間に外気から密閉されるキャビティ４を構成するソーダ石灰ガラスから成るベース基板３と、キャビティ４に収納され、ベース基板３に面実装される電子素子５と、蓋基板２及びベース基板３の外表面に設置されるモールド材６ａ、６ｂと、を備える。
【００３１】
電子デバイス１は、更に、ベース基板３を貫通する貫通電極７ａ、７ｂと、モールド材６ｂの外表面に形成され、モールド材６ｂを貫通して貫通電極７ａ、７ｂそれぞれに電気的に接続する電極端子１０ａ、１０ｂと、を備える。電子素子５は図示しない電極を介して貫通電極７ａ、７ｂに電気的に接続してベース基板３の上に実装される。従って、電子素子５は、電極端子１０ａ、１０ｂを介して外部から電力が供給され、また外部への送信が可能になる。
【００３２】
本実施形態では、ベース基板３の外表面にもモールド材６ｂを設置したので、ベース基板３の反りを低減させることができる。モールド材６ｂはベース基板３の反り、或いは蓋基板２とベース基板３とを接合したときの反りに応じてモールド材６ｂの線膨張係数を調節すればよい。例えば、ベース基板３が単独で、或いは蓋基板２とベース基板３とを接合した後に電子素子５側を凸にして反りやすい場合は、モールド材６ｂの線膨張係数をソーダ石灰ガラスの線膨張係数よりも小さくすればよい。
【００３３】
更に、モールド材６ｂは電子デバイス１を基板等に実装した際の緩衝部材として機能する。即ち、モールド材６ｂが無い場合は、電子デバイス１を基板等に実装する際に貫通電極７ａ、７ｂが基板等の実装電極と直接接合する。電子デバイス１の実装時や他の環境変化に伴って貫通電極７ａ、７ｂに大きな応力が印加され、貫通電極７ａ、７ｂ近傍のベース基板３、例えばガラス基板に欠けや亀裂が入り破損する不良が発生した。これに対して本実施形態においては実装基板の電極と貫通電極７ａ、７ｂとの間にモールド材６ｂ及び電極端子１０ａ、１０ｂが介在するので、貫通電極７ａ、７ｂ近傍のベース基板３に印加される応力が緩和され、ベース基板３に割れや欠けが発生することを防ぐことができる。
【００３４】
このように、蓋基板２及びベース基板３の外表面にモールド材６ａ、６ｂを設置したので、蓋基板２及びベース基板３それぞれの反りが低減し、電子素子５に対して印加される応力が減少して特性が安定する。また、周囲の温度変化に対して電子素子に印加される応力変動が減少し、電子素子の特性を安定させることができる。更に、モールド材６ａ、６ｂは応力緩和層として機能するので環境変化に対してベース基板３の割れや欠けの発生を防ぐことができる。このように、特性が安定しかつ信頼性の高い高品質の電子デバイスを提供することができる。
【００３５】
（第三実施形態）
図３及び図４は本発明の第三実施形態に係る電子デバイス１の縦断面模式図及び分解斜視図である。第二実施形態と異なる点は、電子素子５が片持ち状態でベース基板３の上に実装される点であり、その他の構成は第二実施形態とほぼ同様である。以下、主に異なる部分について説明する。同一の部分または同一の機能を有する部分については同一の符号を付している。
【００３６】
蓋基板２とベース基板３とは基板外周部において金属材料８を接合材として陽極接合される。電子素子５は、単結晶水晶から成る圧電振動片１１と、圧電振動片１１の両面に形成した励振電極１２と、励振電極１２に電気的に接続する接続電極１３ａ、１３ｂから成る。電子素子５は一方の端部が２つの実装部１４ａ、１４ｂに片持ち状態で実装される。２つの接続電極１３ａ、１３ｂは、実装部１４ａ、１４ｂ、引回し電極１５ａ、１５ｂ、貫通電極７ａ、７ｂを介して電極端子１０ａ、１０ｂ（又は１０ｃ）に互いに電気的に分離して接続される。蓋基板２とベース基板３とを接合した後に蓋基板２側を凸に反りやすい場合は、モールド材６ｂの線膨張係数を蓋基板２やベース基板３の線膨張係数、例えばソーダ石灰ガラスの線膨張係数よりも小さくすればよい。また、蓋基板２とベース基板３とを接合した後にベース基板３側を凸に反りやすい場合は、モールド材６ｂの線膨張係数をソーダ石灰ガラスの線膨張係数よりも大きくすればよい。
【００３７】
なお、本実施例において、圧電振動片１１としてＡＴカット水晶振動片を使用している。ここで、蓋基板２及びベース基板３の外径はそれぞれ略２ｍｍ×略１ｍｍであり、蓋基板２及びベース基板３の厚さはそれぞれ略０．２ｍｍであり、モールド材６ａ、６ｂの厚さはそれぞれ略５０μｍであり、蓋基板２に形成した凹部９の深さは略０．１ｍｍである。また、キャビティ４内は真空が維持され、圧電振動片１１の振動が空気の抵抗を受けない。
【００３８】
このように、蓋基板２及びベース基板３の外表面にモールド材６ａ、６ｂを設置したことにより、蓋基板２又はベース基板３の反りが低減し蓋基板２とベース基板３を接合する際の位置合わせが容易となるとともに、圧電振動片１１に加わる応力が低減し、圧電振動片１１の振動数のばらつきが低減する。加えて、周囲の温度変化に対し周波数特性が安定する。また、モールド材６ｂは緩衝部材として機能するので、電子デバイス１の実装時や他の環境変化に伴うベース基板３の割れや欠けを防ぐことができる。更に、モールド材６ａ、６ｂは電子デバイス１の外周面となるので、このモールド材６ａ又は６ｂに識別番号等を刻印しておけば確実に製品を特定することができる。
【００３９】
＜発振器＞
（第四実施形態）
図５は、本発明の第四実施形態に係る発振器４０の上面模式図である。本発振器４０は第三実施形態に示す単結晶水晶から成る圧電振動片１１を用いた電子デバイス１を組み込んでいる。図５に示すように、発振器４０は、基板４３、この基板上に設置した電子デバイス１、集積回路４１及び電子部品４２を備える。電子デバイス１は、電極端子１０ａ、１０ｂに与えられる駆動信号に基づいて一定周波数の信号を生成し、集積回路４１及び電子部品４２は、電子デバイス１から供給される一定周波数の信号を処理して、クロック信号等の基準信号を生成する。本発明による電子デバイス１は、高信頼性でかつ小型に形成することができるので、発振器４０の全体をコンパクトに構成することができる。
【００４０】
＜電子デバイスの製造方法＞
本発明に係る電子デバイスの製造方法は、蓋基板に凹部を形成する凹部形成工程と、ベース基板に電子素子を実装する実装工程と、蓋基板又はベース基板のいずれか一方又は両方の外表面にモールド材を設置するモールド材設置工程と、凹部に電子素子を収納して蓋基板とベース基板を接合する接合工程とを備える。
【００４１】
蓋基板又はベース基板のいずれか一方又は両方の外表面にモールド材を設置したことにより蓋基板又はベース基板の反りが低減し、蓋基板とベース基板との間の位置合わせが容易となる。更に、ベース基板にモールド材を設置したときは実装工程における電子部品の実装が容易となり、不良発生を低減させることができる。また、基板の反りが低減したことにより大きな基板を用いた多数個取りが可能となり、電子デバイスのコストダウンを図ることができる。同時に、環境変化に対して電子素子の特性変動が小さくなり、電子デバイスの高品質化を図ることができる。
【００４２】
（第五実施形態）
図６〜図９は、本発明の第五実施形態に係る電子デバイスの製造方法を説明するための図である。図６が電子デバイスの製造方法を表す工程図であり、図７、図８及び図９が各工程の説明図である。本実施形態においては、蓋基板２及びベース基板３としてソーダ石灰ガラスを使用し、電子素子５は水晶振動子とする。
【００４３】
図６及び図７を用いて蓋基板２の製造方法を説明する。まず、蓋基板準備工程Ｓ１０において、板状の蓋基板２を用意する。次に、型成形法により蓋基板２を成形型に設置し、加熱しながら押圧して複数の凹部９を同時に形成する。例えば、外径が４インチ、厚さが略０．２ｍｍのソーダ石灰ガラス板に深さが略０．１ｍｍの凹部９を多数同時に形成する。なお、凹部９は、型成形により形成することに代えて、蓋基板２の表面にマスクを設置し、サンドブラスト法やエッチング法により多数同時に形成してもよい。
【００４４】
次に、金属膜形成工程Ｓ２において、蓋基板２の凹部９側の表面にスパッタリング法によりアモルファスシリコンを含有するアルミニウムからなる金属膜１７を堆積する。金属膜１７は、後工程において蓋基板２とベース基板３との間の接合材として使用する。なお、蒸着法やめっき法により金属膜１７を堆積してもよい。また、必要に応じて他の金属材料を使用することができる。
【００４５】
次に、モールド材設置工程Ｓ３において、蓋基板２の凹部９とは反対側の外表面にモールド材６ａを設置する。モールド材料としてエポキシ樹脂材料にシリカを充填したものを使用し、蓋基板２の外表面に塗布し温度約１５０℃に加熱し硬化させてモールド材６ａを形成する。モールド材６ａは２０μｍ〜１００μｍの厚さに、好ましくは５０μｍの厚さに形成する。
【００４６】
図６及び図８を用いてベース基板３の製造方法を説明する。まず、板状のベース基板３を準備し、貫通孔形成工程Ｓ４０においてベース基板３に複数の貫通孔１６を形成する。凹部９の形成と同様に、型成形法により複数の貫通孔１６を一括形成することができる。また、型成形法に代えて、表面にマスクを設置して、サンドブラスト法或いはエッチング法によりにより複数の貫通孔１６を同時に形成してもよい。例えば、外径が４インチ、厚さが略０．２ｍｍのソーダ石灰ガラス板に直径が５０μｍ〜０．３ｍｍの貫通孔１６を縦方向と横方向に略０．５ｍｍ〜２ｍｍのピッチで形成する。
【００４７】
次に、貫通電極形成工程Ｓ４において、貫通孔１６に金属材料を充填して貫通電極７とする。例えば、貫通孔１６に金属棒を挿入してガラスと金属棒とを熱溶着或いは接着剤を介して気密に接着することができる。その後、ベース基板３の表面を研削又は研磨して平坦化する。
【００４８】
次に、モールド材設置工程Ｓ５において、ベース基板３の下面に貫通電極７の端面を露出させてモールド材６ｂを設置する。モールド材料としてエポキシ樹脂材料にシリカを充填したものを使用し、ベース基板３の外表面に塗布し温度約１５０℃に加熱し硬化させてモールド材６ｂを形成する。モールド材６ｂは２０μｍ〜１００μｍの厚さに、好ましくは５０μｍの厚さに形成する。なお、モールド材６ｂの線膨張係数はベース基板３の反りの状態や、蓋基板２と接合した後の反りの状態を考慮して充填材の種類や充填量を調節する。より具体的には、ベース基板３が電子素子５の実装側を凸に反る場合や蓋基板２との接合後に蓋基板２側を凸に反る場合には、モールド材６ｂの線膨張係数をソーダ石灰ガラスの線膨張係数よりも小さくする。逆に、ベース基板３がモールド材６ｂ側を凸に反る場合や蓋基板２とベース基板３の接合後にベース基板３側を凸に反る場合には、モールド材６ｂの線膨張係数をソーダ石灰ガラスの線膨張係数よりも大きくする。
【００４９】
次に、電極端子形成工程Ｓ６において、モールド材６ｂの表面及び貫通電極７のモールド材６ｂ側の露出面に電極端子１０を形成する。電極端子１０は、蒸着法、スパッタリング法或いはめっき法等によりモールド材６ｂの外表面に金属膜を堆積し、フォトリソグラフィ及びエッチング法によりパターニングしてもよいし、導電材料からなるパターンを印刷し、熱処理して電極端子１０としてもよい。
【００５０】
次に、実装工程Ｓ７において、電子素子５を、実装部１４を介してベース基板３の上面に片持ち状に実装する。これにより、電子素子５の表面に形成される図示しない接続電極は、実装部１４及び貫通電極７を介して電極端子１０に電気的に接続する。なお、本実施形態において電子素子５は水晶振動子であり、一方端を実装部１４に固定し、他方端を振動させるためにベース基板３から浮かせた。
【００５１】
図６及び図９を用いて蓋基板２とベース基板３の接合工程Ｓ８と分割工程Ｓ９を説明する。接合工程Ｓ８において、蓋基板２の凹部９にベース基板３に実装した電子素子５が収納されるように蓋基板２とベース基板３とを金属膜１７を介在させて積層する。この接合工程Ｓ８は真空中で行う。蓋基板２とベース基板３のそれぞれの外表面にはモールド材６ａ及び６ｂが設置されているので各基板の反り量が小さく、容易に位置合わせを行うことができる。次に、蓋基板２とベース基板３を加熱し、蓋基板２とベース基板３の間に高電圧を印加して両基板の当接部を陽極接合する。例えば温度２００℃〜２５０℃に加熱し蓋基板２とベース基板３に５００Ｖの電圧を印加して陽極接合する。これにより、電子素子５は外気から遮断され、真空中に保持される。次に、分割工程Ｓ９においてダイサーにより個々の電子デバイス１に分離する。
【００５２】
このように、各基板の反り量が減少し、位置合わせが容易となったことにより、より大きな基板を使用して多数の電子デバイス１を同時に形成することができ、コストダウンを図ることができる。また、周囲の温度変化に対して電子素子に印加される応力変動が減少し、電子素子の特性が安定化し、電子デバイスの高品質化を図ることができる。
【００５３】
なお、本実施形態では金属膜１７を蓋基板２側に形成したが、金属膜１７をベース基板３側に形成してもよい。また、上記実施形態においては金属膜１７が蓋基板２の凹部９の側面や底面にも形成したが、金属膜１７は接合材として機能すればよいので、凹部９の底面や側面の金属膜１７は除去してもよい。また、本発明においては陽極接合が必須要件ではなく、例えば蓋基板２とベース基板３とを接着剤を介して接合してもよい。
【００５４】
また、上記実施形態において、蓋基板２とベース基板３を接合する前に各基板の外表面にモールド材６ａ、６ｂを形成したが、本発明はこれに限定されず、蓋基板２とベース基板３を接合した後に蓋基板２又はベース基板３の外表面にモールド材６ａ、６ｂを設置してもよい。なお、この場合は蓋基板２とベース基板３の位置合わせが可能である場合に限られる。また、上記実施形態においてモールド材料を基板表面に塗布してモールド材６を形成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、蓋基板２やベース基板３を型に設置し、モールド材料を型に流し込んで成型するトランスファー成形によりモールド材６を形成してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１ 電子デバイス
２ 蓋基板
３ ベース基板
４ キャビティ
５ 電子素子
６ モールド材
７ 貫通電極
８ 金属材料
９ 凹部
１０ 電極端子
１１ 圧電振動片
１２ 励振電極
１３ 接続電極
１４ 実装部
１５ 引回し電極
１６ 貫通孔
１７ 金属膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの基板間に構成したキャビティに電子素子を実装した電子デバイス、発振器及び電子デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年普及している携帯電話等の携帯情報端末には表面実装型の小型パッケージを用いた電子デバイスが多く使用されている。例えば振動子やＭＥＭＳ、ジャイロセンサ、加速度センサ等は中空のキャビティ構造のパッケージに電子素子が収納される構造を有している。中空のキャビティ構造のパッケージは、例えばベース基板と蓋基板とを金属膜を介して陽極接合して構成するものが知られている。陽極接合の方法は例えば特許文献１に記載されている。
【０００３】
図１０は、この種の電子デバイス５０を多数個同時に形成する方法を示している。まず、ベース基板５１と蓋基板５２を用意する。次にベース基板５１に複数の貫通孔を形成し、この貫通孔に導電材料を埋め込んで貫通電極５６とする。ベース基板５１の裏面には貫通電極５６と電気的に接続する電極端子５８を形成する。また、ベース基板５１の表面には多数の電子素子５５を実装する。電子素子５５の実装の際には電子素子５５と貫通電極５６とを電気的に接続する。
【０００４】
蓋基板５２には多数の凹部５９を形成する。そして、ベース基板５１と蓋基板５２を重ね合わせて接合する。接合は接着剤や陽極接合により行う。蓋基板５２の凹部５９によりキャビティ５４を構成し、このキャビティ５４内に電子素子５５を収納する。その後、個々の電子デバイスに分割する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図１０に示すように、ベース基板５１や蓋基板５２は貫通電極５６や凹部５９を形成すると変形する。そのために、蓋基板５２とベース基板５１の位置合わせ精度が低下した。ベース基板５１と蓋基板５２の接合後においても図１０に示すように反りが発生した。特にベース基板５１や蓋基板５２の外径を大きくして取り個数を増やそうとすると、基板の反りが顕著となってベース基板５１と蓋基板５２の位置合わせが困難となった。また、周囲温度が変化することにより実装した電子素子５５に加わる応力が変化し、この応力変化に伴って電子素子５５の特性が変動するという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、基板の変形を低減させた電子デバイス及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電子デバイスは、蓋基板と、前記蓋基板と接合し、前記蓋基板との間に外気から密閉されるキャビティを構成するベース基板と、前記キャビティに収納される電子素子と、前記蓋基板又は前記ベース基板の外表面に設置されるモールド材と、を備えることとした。
【０００９】
また、前記蓋基板は凹部を有し、前記凹部が前記キャビティを構成することとした。
【００１０】
また、前記ベース基板は前記キャビティ側の内表面から前記キャビティ側とは反対側の外表面にかけて貫通する貫通電極を有し、前記電子素子が前記貫通電極と電気的に接続されることとした。
【００１１】
また、前記蓋基板と前記ベース基板とは金属材料を含む接合材を介して接合されることとした。
【００１２】
また、前記電子素子は、前記ベース基板の内表面に片持ち状態で実装される水晶振動子であることとした。
【００１３】
また、前記モールド材はエポキシ樹脂から成ることとした。
【００１４】
本発明の発振器は、上記いずれかに記載した電子デバイスと、前記電子デバイスに駆動信号を供給する駆動回路と、を備えることとした。
【００１５】
本発明の電子デバイスの製造方法は、蓋基板に凹部を形成する凹部形成工程と、ベース基板に電子素子を実装する実装工程と、前記蓋基板又は前記ベース基板の外表面にモールド材を設置するモールド材設置工程と、前記凹部に前記電子素子を収納して前記蓋基板と前記ベース基板を接合する接合工程と、を備える電子デバイスの製造方法。
【００１６】
また、前記モールド材設置工程は前記接合工程の前に行うこととした。
【００１７】
また、前記モールド材設置工程は前記接合工程の後に行うこととした。
【００１８】
また、前記ベース基板に貫通電極を形成する貫通電極形成工程を更に含み、前記モールド材設置工程は、前記ベース基板の前記電子素子が実装される側とは反対側の外表面に前記貫通電極を露出させて前記モールド材を設置する工程であることとした。
【００１９】
また、前記凹部形成工程は前記蓋基板に凹部を複数形成する工程であり、前記実装工程は前記ベース基板に前記電子素子を複数実装する工程であり、接合した前記蓋基板と前記ベース基板からなる積層体を切断分離する分離工程を備えることとした。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の電子デバイスは、蓋基板と、この蓋基板に接合し、蓋基板との間にキャビティを構成するベース基板と、キャビティに収納される電子素子と、蓋基板又はベース基板の外表面に設置されたモールド材と、を備える。蓋基板又はベース基板の外表面にモールド材を設置したことにより、基板の反りが低減し蓋基板とベース基板の位置合わせが容易となり、不良発生率を低下させることができる。更に、蓋基板又はベース基板から電子素子に印加される応力変動が減少し電子素子の特性を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第一実施形態に係る電子デバイスの縦断面模式図である。
【図２】本発明の第二実施形態に係る電子デバイスの縦断面模式図である。
【図３】本発明の第三実施形態に係る電子デバイスの縦断面模式図である。
【図４】本発明の第三実施形態に係る電子デバイスの分解斜視図である。
【図５】本発明の第四実施形態に係る発振器の上面模式図である。
【図６】本発明の第五実施形態に係る電子デバイスの製造方法を表す工程図である。
【図７】本発明の第五実施形態に係る電子デバイスの製造方法を説明するための図である。
【図８】本発明の第五実施形態に係る電子デバイスの製造方法を説明するための図である。
【図９】本発明の第五実施形態に係る電子デバイスの製造方法を説明するための図である。
【図１０】従来公知の電子デバイスを多数個同時に形成する方法を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜電子デバイス＞
本発明の電子デバイスは、蓋基板と、この蓋基板に接合し、蓋基板との間にキャビティを構成するベース基板と、このキャビティに収納される電子素子と、蓋基板又はベース基板の外表面に設置されたモールド材を備える。
【００２３】
本発明のこの構成により、蓋基板又はベース基板の反りが低減し、蓋基板とベース基板との間の位置合わせが容易となり、不良の発生率を低減させることができる。また、基板の反りが低減したことにより、大きなガラス基板を使用でき、多数個取りが可能となるので電子デバイスのコストダウンを図ることができる。また、基板の反りが低減したことにより、周囲の温度変化に対して電子素子に印加される応力変動が減少し、電子素子の特性が安定化する。
【００２４】
ここで、蓋基板及びベース基板としてガラス、セラミックス、合成樹脂、その他の材料を使用することができる。ガラス材料を使用すれば加工が容易であり、かつ水分や他の不純部の浸透を防止することができるので安価で高信頼性のパッケージを構成することができる。キャビティは、蓋基板側に形成した凹部により構成してもよいし、ベース基板側に形成した凹部により構成してもよい。電子素子は、蓋基板の内表面に実装してもよいし、ベース基板の内表面に実装してもよい。
【００２５】
モールド材は蓋基板の外表面に形成してもよいし、ベース基板の外表面に形成してもよいし、蓋基板とベース基板の両基板の外表面それぞれに形成してもよい。モールド材として樹脂材料、例えばエポキシ樹脂に充填材を加えたものを使用することができる。充填材としてはシリカ、アルミナ、アルミナ粉末等を使用することができる。充填材の種類や量に応じてモールド材の線膨張係数を調節することができる。また、モールド材は電子デバイスの外周面となるので、このモールド材に識別番号等を刻印しておけば確実に製品を特定することができる。
【００２６】
蓋基板とベース基板とを接着剤を用いて接合する、或いは金属材料を介在させて陽極接合することができる。陽極接合すれば高気密性のキャビティを構成することができる。また、キャビティ内に封止した電子素子からの電極取り出しは、蓋基板とベース基板の接合面に形成した電極により外部に取り出すようにしてもよいし、ベース基板又は蓋基板を貫通する貫通電極により外部に取り出すようにしてもよい。
【００２７】
（第一実施形態）
図１は本発明の第一実施形態に係る電子デバイス１の縦断面模式図である。電子デバイス１は、ソーダ石灰ガラスから成る蓋基板２と、蓋基板２に接合し、蓋基板２との間に外気から密閉されるキャビティ４を構成するソーダ石灰ガラスから成るベース基板３と、キャビティ４に収納され、ベース基板３に面実装される電子素子５と、蓋基板２のキャビティ４とは反対側の外表面に設置されるモールド材６とを備える。蓋基板２とベース基板３とは金属材料８を介して接合される。キャビティ４は蓋基板２に形成した凹部９から構成される。
【００２８】
蓋基板２は、凹部９を成形した後は凹部９側を凸にして反りやすい。そこで、蓋基板２の凹部９側とは反対側の表面にモールド材６を設置する。この場合に、ソーダ石灰ガラスの線膨張係数が９〜１１（ｐｐｍ/℃）であり、モールド材６の線膨張係数をソーダ石灰ガラスよりも小さくする。モールド材料を蓋基板２の表面に塗布し温度１００℃以上で熱硬化させてモールド材６を形成する。冷却して室温にもどした時に、蓋基板２の線膨張係数がモールド材６の線膨張係数より大きいので蓋基板２の外表面に圧縮応力が加わり、蓋基板２は凹部９側に凸となる反りが修正されて平坦化する。モールド材６の線膨張係数はモールド材６に充填する充填材や充填量により調節することができる。モールド材料としてエポキシ樹脂にシリカを充填したものを使用する場合は、シリカの充填量を多くすることによりモールド材６の線膨張係数を低下させることができる。
【００２９】
このように、蓋基板２の外表面にモールド材６を設置したので、蓋基板２の反りが低減し、蓋基板２とベース基板３との間の位置合わせが容易となる。また、大型基板を使用して多数個取りが可能となることから電子デバイスのコスト低減化を図ることができる。また、電子デバイス１の反りが低減したことにより、周囲の温度変化に対して電子素子に印加される応力変動が減少し、電子素子の特性を安定化させることができる。
【００３０】
（第二実施形態）
図２は本発明の第二実施形態に係る電子デバイス１の縦断面模式図である。電子デバイス１は、ソーダ石灰ガラスから成る蓋基板２と、蓋基板２に接合し、蓋基板２との間に外気から密閉されるキャビティ４を構成するソーダ石灰ガラスから成るベース基板３と、キャビティ４に収納され、ベース基板３に面実装される電子素子５と、蓋基板２及びベース基板３の外表面に設置されるモールド材６ａ、６ｂと、を備える。
【００３１】
電子デバイス１は、更に、ベース基板３を貫通する貫通電極７ａ、７ｂと、モールド材６ｂの外表面に形成され、モールド材６ｂを貫通して貫通電極７ａ、７ｂそれぞれに電気的に接続する電極端子１０ａ、１０ｂと、を備える。電子素子５は図示しない電極を介して貫通電極７ａ、７ｂに電気的に接続してベース基板３の上に実装される。従って、電子素子５は、電極端子１０ａ、１０ｂを介して外部から電力が供給され、また外部への送信が可能になる。
【００３２】
本実施形態では、ベース基板３の外表面にもモールド材６ｂを設置したので、ベース基板３の反りを低減させることができる。モールド材６ｂはベース基板３の反り、或いは蓋基板２とベース基板３とを接合したときの反りに応じてモールド材６ｂの線膨張係数を調節すればよい。例えば、ベース基板３が単独で、或いは蓋基板２とベース基板３とを接合した後に電子素子５側を凸にして反りやすい場合は、モールド材６ｂの線膨張係数をソーダ石灰ガラスの線膨張係数よりも小さくすればよい。
【００３３】
更に、モールド材６ｂは電子デバイス１を基板等に実装した際の緩衝部材として機能する。即ち、モールド材６ｂが無い場合は、電子デバイス１を基板等に実装する際に貫通電極７ａ、７ｂが基板等の実装電極と直接接合する。電子デバイス１の実装時や他の環境変化に伴って貫通電極７ａ、７ｂに大きな応力が印加され、貫通電極７ａ、７ｂ近傍のベース基板３、例えばガラス基板に欠けや亀裂が入り破損する不良が発生した。これに対して本実施形態においては実装基板の電極と貫通電極７ａ、７ｂとの間にモールド材６ｂ及び電極端子１０ａ、１０ｂが介在するので、貫通電極７ａ、７ｂ近傍のベース基板３に印加される応力が緩和され、ベース基板３に割れや欠けが発生することを防ぐことができる。
【００３４】
このように、蓋基板２及びベース基板３の外表面にモールド材６ａ、６ｂを設置したので、蓋基板２及びベース基板３それぞれの反りが低減し、電子素子５に対して印加される応力が減少して特性が安定する。また、周囲の温度変化に対して電子素子に印加される応力変動が減少し、電子素子の特性を安定させることができる。更に、モールド材６ａ、６ｂは応力緩和層として機能するので環境変化に対してベース基板３の割れや欠けの発生を防ぐことができる。このように、特性が安定しかつ信頼性の高い高品質の電子デバイスを提供することができる。
【００３５】
（第三実施形態）
図３及び図４は本発明の第三実施形態に係る電子デバイス１の縦断面模式図及び分解斜視図である。第二実施形態と異なる点は、電子素子５が片持ち状態でベース基板３の上に実装される点であり、その他の構成は第二実施形態とほぼ同様である。以下、主に異なる部分について説明する。同一の部分または同一の機能を有する部分については同一の符号を付している。
【００３６】
蓋基板２とベース基板３とは基板外周部において金属材料８を接合材として陽極接合される。電子素子５は、単結晶水晶から成る圧電振動片１１と、圧電振動片１１の両面に形成した励振電極１２と、励振電極１２に電気的に接続する接続電極１３ａ、１３ｂから成る。電子素子５は一方の端部が２つの実装部１４ａ、１４ｂに片持ち状態で実装される。２つの接続電極１３ａ、１３ｂは、実装部１４ａ、１４ｂ、引回し電極１５ａ、１５ｂ、貫通電極７ａ、７ｂを介して電極端子１０ａ、１０ｂ（又は１０ｃ）に互いに電気的に分離して接続される。蓋基板２とベース基板３とを接合した後に蓋基板２側を凸に反りやすい場合は、モールド材６ｂの線膨張係数を蓋基板２やベース基板３の線膨張係数、例えばソーダ石灰ガラスの線膨張係数よりも小さくすればよい。また、蓋基板２とベース基板３とを接合した後にベース基板３側を凸に反りやすい場合は、モールド材６ｂの線膨張係数をソーダ石灰ガラスの線膨張係数よりも大きくすればよい。
【００３７】
なお、本実施例において、圧電振動片１１としてＡＴカット水晶振動片を使用している。ここで、蓋基板２及びベース基板３の外径はそれぞれ略２ｍｍ×略１ｍｍであり、蓋基板２及びベース基板３の厚さはそれぞれ略０．２ｍｍであり、モールド材６ａ、６ｂの厚さはそれぞれ略５０μｍであり、蓋基板２に形成した凹部９の深さは略０．１ｍｍである。また、キャビティ４内は真空が維持され、圧電振動片１１の振動が空気の抵抗を受けない。
【００３８】
このように、蓋基板２及びベース基板３の外表面にモールド材６ａ、６ｂを設置したことにより、蓋基板２又はベース基板３の反りが低減し蓋基板２とベース基板３を接合する際の位置合わせが容易となるとともに、圧電振動片１１に加わる応力が低減し、圧電振動片１１の振動数のばらつきが低減する。加えて、周囲の温度変化に対し周波数特性が安定する。また、モールド材６ｂは緩衝部材として機能するので、電子デバイス１の実装時や他の環境変化に伴うベース基板３の割れや欠けを防ぐことができる。更に、モールド材６ａ、６ｂは電子デバイス１の外周面となるので、このモールド材６ａ又は６ｂに識別番号等を刻印しておけば確実に製品を特定することができる。
【００３９】
＜発振器＞
（第四実施形態）
図５は、本発明の第四実施形態に係る発振器４０の上面模式図である。本発振器４０は第三実施形態に示す単結晶水晶から成る圧電振動片１１を用いた電子デバイス１を組み込んでいる。図５に示すように、発振器４０は、基板４３、この基板上に設置した電子デバイス１、集積回路４１及び電子部品４２を備える。電子デバイス１は、電極端子１０ａ、１０ｂに与えられる駆動信号に基づいて一定周波数の信号を生成し、集積回路４１及び電子部品４２は、電子デバイス１から供給される一定周波数の信号を処理して、クロック信号等の基準信号を生成する。本発明による電子デバイス１は、高信頼性でかつ小型に形成することができるので、発振器４０の全体をコンパクトに構成することができる。
【００４０】
＜電子デバイスの製造方法＞
本発明に係る電子デバイスの製造方法は、蓋基板に凹部を形成する凹部形成工程と、ベース基板に電子素子を実装する実装工程と、蓋基板又はベース基板のいずれか一方又は両方の外表面にモールド材を設置するモールド材設置工程と、凹部に電子素子を収納して蓋基板とベース基板を接合する接合工程とを備える。
【００４１】
蓋基板又はベース基板のいずれか一方又は両方の外表面にモールド材を設置したことにより蓋基板又はベース基板の反りが低減し、蓋基板とベース基板との間の位置合わせが容易となる。更に、ベース基板にモールド材を設置したときは実装工程における電子部品の実装が容易となり、不良発生を低減させることができる。また、基板の反りが低減したことにより大きな基板を用いた多数個取りが可能となり、電子デバイスのコストダウンを図ることができる。同時に、環境変化に対して電子素子の特性変動が小さくなり、電子デバイスの高品質化を図ることができる。
【００４２】
（第五実施形態）
図６〜図９は、本発明の第五実施形態に係る電子デバイスの製造方法を説明するための図である。図６が電子デバイスの製造方法を表す工程図であり、図７、図８及び図９が各工程の説明図である。本実施形態においては、蓋基板２及びベース基板３としてソーダ石灰ガラスを使用し、電子素子５は水晶振動子とする。
【００４３】
図６及び図７を用いて蓋基板２の製造方法を説明する。まず、蓋基板準備工程Ｓ１０において、板状の蓋基板２を用意する。次に、型成形法により蓋基板２を成形型に設置し、加熱しながら押圧して複数の凹部９を同時に形成する。例えば、外径が４インチ、厚さが略０．２ｍｍのソーダ石灰ガラス板に深さが略０．１ｍｍの凹部９を多数同時に形成する。なお、凹部９は、型成形により形成することに代えて、蓋基板２の表面にマスクを設置し、サンドブラスト法やエッチング法により多数同時に形成してもよい。
【００４４】
次に、金属膜形成工程Ｓ２において、蓋基板２の凹部９側の表面にスパッタリング法によりアモルファスシリコンを含有するアルミニウムからなる金属膜１７を堆積する。金属膜１７は、後工程において蓋基板２とベース基板３との間の接合材として使用する。なお、蒸着法やめっき法により金属膜１７を堆積してもよい。また、必要に応じて他の金属材料を使用することができる。
【００４５】
次に、モールド材設置工程Ｓ３において、蓋基板２の凹部９とは反対側の外表面にモールド材６ａを設置する。モールド材料としてエポキシ樹脂材料にシリカを充填したものを使用し、蓋基板２の外表面に塗布し温度約１５０℃に加熱し硬化させてモールド材６ａを形成する。モールド材６ａは２０μｍ〜１００μｍの厚さに、好ましくは５０μｍの厚さに形成する。
【００４６】
図６及び図８を用いてベース基板３の製造方法を説明する。まず、板状のベース基板３を準備し、貫通孔形成工程Ｓ４０においてベース基板３に複数の貫通孔１６を形成する。凹部９の形成と同様に、型成形法により複数の貫通孔１６を一括形成することができる。また、型成形法に代えて、表面にマスクを設置して、サンドブラスト法或いはエッチング法によりにより複数の貫通孔１６を同時に形成してもよい。例えば、外径が４インチ、厚さが略０．２ｍｍのソーダ石灰ガラス板に直径が５０μｍ〜０．３ｍｍの貫通孔１６を縦方向と横方向に略０．５ｍｍ〜２ｍｍのピッチで形成する。
【００４７】
次に、貫通電極形成工程Ｓ４において、貫通孔１６に金属材料を充填して貫通電極７とする。例えば、貫通孔１６に金属棒を挿入してガラスと金属棒とを熱溶着或いは接着剤を介して気密に接着することができる。その後、ベース基板３の表面を研削又は研磨して平坦化する。
【００４８】
次に、モールド材設置工程Ｓ５において、ベース基板３の下面に貫通電極７の端面を露出させてモールド材６ｂを設置する。モールド材料としてエポキシ樹脂材料にシリカを充填したものを使用し、ベース基板３の外表面に塗布し温度約１５０℃に加熱し硬化させてモールド材６ｂを形成する。モールド材６ｂは２０μｍ〜１００μｍの厚さに、好ましくは５０μｍの厚さに形成する。なお、モールド材６ｂの線膨張係数はベース基板３の反りの状態や、蓋基板２と接合した後の反りの状態を考慮して充填材の種類や充填量を調節する。より具体的には、ベース基板３が電子素子５の実装側を凸に反る場合や蓋基板２との接合後に蓋基板２側を凸に反る場合には、モールド材６ｂの線膨張係数をソーダ石灰ガラスの線膨張係数よりも小さくする。逆に、ベース基板３がモールド材６ｂ側を凸に反る場合や蓋基板２とベース基板３の接合後にベース基板３側を凸に反る場合には、モールド材６ｂの線膨張係数をソーダ石灰ガラスの線膨張係数よりも大きくする。
【００４９】
次に、電極端子形成工程Ｓ６において、モールド材６ｂの表面及び貫通電極７のモールド材６ｂ側の露出面に電極端子１０を形成する。電極端子１０は、蒸着法、スパッタリング法或いはめっき法等によりモールド材６ｂの外表面に金属膜を堆積し、フォトリソグラフィ及びエッチング法によりパターニングしてもよいし、導電材料からなるパターンを印刷し、熱処理して電極端子１０としてもよい。
【００５０】
次に、実装工程Ｓ７において、電子素子５を、実装部１４を介してベース基板３の上面に片持ち状に実装する。これにより、電子素子５の表面に形成される図示しない接続電極は、実装部１４及び貫通電極７を介して電極端子１０に電気的に接続する。なお、本実施形態において電子素子５は水晶振動子であり、一方端を実装部１４に固定し、他方端を振動させるためにベース基板３から浮かせた。
【００５１】
図６及び図９を用いて蓋基板２とベース基板３の接合工程Ｓ８と分割工程Ｓ９を説明する。接合工程Ｓ８において、蓋基板２の凹部９にベース基板３に実装した電子素子５が収納されるように蓋基板２とベース基板３とを金属膜１７を介在させて積層する。この接合工程Ｓ８は真空中で行う。蓋基板２とベース基板３のそれぞれの外表面にはモールド材６ａ及び６ｂが設置されているので各基板の反り量が小さく、容易に位置合わせを行うことができる。次に、蓋基板２とベース基板３を加熱し、蓋基板２とベース基板３の間に高電圧を印加して両基板の当接部を陽極接合する。例えば温度２００℃〜２５０℃に加熱し蓋基板２とベース基板３に５００Ｖの電圧を印加して陽極接合する。これにより、電子素子５は外気から遮断され、真空中に保持される。次に、分割工程Ｓ９においてダイサーにより個々の電子デバイス１に分離する。
【００５２】
このように、各基板の反り量が減少し、位置合わせが容易となったことにより、より大きな基板を使用して多数の電子デバイス１を同時に形成することができ、コストダウンを図ることができる。また、周囲の温度変化に対して電子素子に印加される応力変動が減少し、電子素子の特性が安定化し、電子デバイスの高品質化を図ることができる。
【００５３】
なお、本実施形態では金属膜１７を蓋基板２側に形成したが、金属膜１７をベース基板３側に形成してもよい。また、上記実施形態においては金属膜１７が蓋基板２の凹部９の側面や底面にも形成したが、金属膜１７は接合材として機能すればよいので、凹部９の底面や側面の金属膜１７は除去してもよい。また、本発明においては陽極接合が必須要件ではなく、例えば蓋基板２とベース基板３とを接着剤を介して接合してもよい。
【００５４】
また、上記実施形態において、蓋基板２とベース基板３を接合する前に各基板の外表面にモールド材６ａ、６ｂを形成したが、本発明はこれに限定されず、蓋基板２とベース基板３を接合した後に蓋基板２又はベース基板３の外表面にモールド材６ａ、６ｂを設置してもよい。なお、この場合は蓋基板２とベース基板３の位置合わせが可能である場合に限られる。また、上記実施形態においてモールド材料を基板表面に塗布してモールド材６を形成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、蓋基板２やベース基板３を型に設置し、モールド材料を型に流し込んで成型するトランスファー成形によりモールド材６を形成してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１ 電子デバイス
２ 蓋基板
３ ベース基板
４ キャビティ
５ 電子素子
６ モールド材
７ 貫通電極
８ 金属材料
９ 凹部
１０ 電極端子
１１ 圧電振動片
１２ 励振電極
１３ 接続電極
１４ 実装部
１５ 引回し電極
１６ 貫通孔
１７ 金属膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓋基板と、
前記蓋基板と接合し、前記蓋基板との間に外気から密閉されるキャビティを構成するベース基板と、
前記キャビティに収納される電子素子と、
前記蓋基板又は前記ベース基板の外表面に設置されるモールド材と、を備える電子デバイス。
【請求項２】
前記蓋基板は凹部を有し、前記凹部が前記キャビティを構成する請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項３】
前記ベース基板は前記キャビティ側の内表面から前記キャビティ側とは反対側の外表面にかけて貫通する貫通電極を有し、前記電子素子が前記貫通電極と電気的に接続される請求項１又は２に記載の電子デバイス。
【請求項４】
前記蓋基板と前記ベース基板とは金属材料を含む接合材を介して接合される請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子デバイス。
【請求項５】
前記電子素子は、前記ベース基板の内表面に片持ち状態で実装される水晶振動子である請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子デバイス。
【請求項６】
前記モールド材はエポキシ樹脂から成る請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子デバイス。
【請求項７】
請求項５に記載の電子デバイスと、
前記電子デバイスに駆動信号を供給する駆動回路と、を備える発振器。
【請求項８】
蓋基板に凹部を形成する凹部形成工程と、
ベース基板に電子素子を実装する実装工程と、
前記蓋基板又は前記ベース基板の外表面にモールド材を設置するモールド材設置工程と、
前記凹部に前記電子素子を収納して前記蓋基板と前記ベース基板を接合する接合工程と、を備える電子デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記モールド材設置工程は前記接合工程の前に行う請求項８に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記モールド材設置工程は前記接合工程の後に行う請求項８に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記ベース基板に貫通電極を形成する貫通電極形成工程を更に含み、
前記モールド材設置工程は、前記ベース基板の前記電子素子が実装される側とは反対側の外表面に前記貫通電極を露出させて前記モールド材を設置する工程である請求項８〜１０のいずれか一項に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項１２】
前記凹部形成工程は前記蓋基板に凹部を複数形成する工程であり、
前記実装工程は前記ベース基板に前記電子素子を複数実装する工程であり、
接合した前記蓋基板と前記ベース基板からなる積層体を切断分離する分離工程を備える請求項８〜１１のいずれか一項に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項１】
蓋基板と、
前記蓋基板と接合し、前記蓋基板との間に外気から密閉されるキャビティを構成するベース基板と、
前記キャビティに収納される電子素子と、
前記蓋基板又は前記ベース基板の外表面に設置されるモールド材と、を備える電子デバイス。
【請求項２】
前記蓋基板は凹部を有し、前記凹部が前記キャビティを構成する請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項３】
前記ベース基板は前記キャビティ側の内表面から前記キャビティ側とは反対側の外表面にかけて貫通する貫通電極を有し、前記電子素子が前記貫通電極と電気的に接続される請求項１又は２に記載の電子デバイス。
【請求項４】
前記蓋基板と前記ベース基板とは金属材料を含む接合材を介して接合される請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子デバイス。
【請求項５】
前記電子素子は、前記ベース基板の内表面に片持ち状態で実装される水晶振動子である請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子デバイス。
【請求項６】
前記モールド材はエポキシ樹脂から成る請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子デバイス。
【請求項７】
請求項５に記載の電子デバイスと、
前記電子デバイスに駆動信号を供給する駆動回路と、を備える発振器。
【請求項８】
蓋基板に凹部を形成する凹部形成工程と、
ベース基板に電子素子を実装する実装工程と、
前記蓋基板又は前記ベース基板の外表面にモールド材を設置するモールド材設置工程と、
前記凹部に前記電子素子を収納して前記蓋基板と前記ベース基板を接合する接合工程と、を備える電子デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記モールド材設置工程は前記接合工程の前に行う請求項８に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記モールド材設置工程は前記接合工程の後に行う請求項８に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記ベース基板に貫通電極を形成する貫通電極形成工程を更に含み、
前記モールド材設置工程は、前記ベース基板の前記電子素子が実装される側とは反対側の外表面に前記貫通電極を露出させて前記モールド材を設置する工程である請求項８〜１０のいずれか一項に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項１２】
前記凹部形成工程は前記蓋基板に凹部を複数形成する工程であり、
前記実装工程は前記ベース基板に前記電子素子を複数実装する工程であり、
接合した前記蓋基板と前記ベース基板からなる積層体を切断分離する分離工程を備える請求項８〜１１のいずれか一項に記載の電子デバイスの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−３０９５７（Ｐ２０１３−３０９５７Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６５２９１（Ｐ２０１１−１６５２９１）
【出願日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
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