電子デバイスの製造方法、及び容器の加熱装置
【課題】容器内の導電性接着剤からのアウトガスの生成を促進しつつ封印孔から容器外へ排出させるために、減圧下で容器下部を加熱する工程において、容器上部に設けた封止孔に配置した封止部材の直上位置に配置したカバー部材によって容器の温度が低下して残ガス量が増大したり、生産性が低下するという不具合を解消する。
【解決手段】封止孔３７を有した容器２と、封止部材３８と、電子部品３０と、を有した電子デバイスの製造方法であって、容器を下部加熱手段８１上にセットする工程と、封止部材配置工程と、封止部材との間に封止部材の直径よりも小さな隙間を空けて封止部材の直上を覆うようにカバー部材を配置させる工程と、減圧開始と同時、或いは減圧開始後に開始される容器加熱工程と、封止部材溶融工程と、を有し、加熱工程では下部加熱手段による下方からの加熱と、カバー部材を介した上方からの加熱を実施する。
【解決手段】封止孔３７を有した容器２と、封止部材３８と、電子部品３０と、を有した電子デバイスの製造方法であって、容器を下部加熱手段８１上にセットする工程と、封止部材配置工程と、封止部材との間に封止部材の直径よりも小さな隙間を空けて封止部材の直上を覆うようにカバー部材を配置させる工程と、減圧開始と同時、或いは減圧開始後に開始される容器加熱工程と、封止部材溶融工程と、を有し、加熱工程では下部加熱手段による下方からの加熱と、カバー部材を介した上方からの加熱を実施する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動素子、その他の電子部品を容器内に収容した電子デバイスの製造方法、及び容器の加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＨＤＤ（ハード・ディスク・ドライブ）、モバイルコンピュータ、あるいはＩＣカード等の小型の情報機器や、携帯電話、自動車電話、またはページングシステム等の移動体通信機器において、近年、装置の小型薄型化がめざましく、それらに用いられる圧電デバイスも小型薄型化が要求されている。また、それとともに、装置の回路基板に表面実装が可能な表面実装タイプの圧電デバイスが求められている。
圧電振動子のように容器内に圧電振動素子を気密封止した構造の電子デバイスの製造工程にあっては、封止孔を有した容器内に圧電振動素子を収容した後で、この容器を真空チャンバー内に配置して真空吸引しつつ加熱することにより封止孔から内部ガスを排出し、排出が完了した時点で封止部材を用いて封止孔を封止している。減圧下で加熱する目的は、圧電振動素子を容器内の電極部と接合するのに使用する銀ペーストなどの導電性接着剤などが硬化する過程で発生する有害なガス（アウトガス）等の生成を促進するためである。
【０００３】
封止工程では、真空チャンバー内において封止孔が上向きとなるように容器をセットし、封止孔を塞ぐように球状の金属製封止部材を載置してから封止部材にレーザー光を照射して溶融させることにより封止孔を封止する（特許文献１）。
電子デバイスの小型化に伴って封止部材も小型化し、例えば直径０．３ｍｍ程度の金属球が使用される。このような小型、軽量の金属球は、真空吸引する際に容器内部から封止孔を経て排出されてくるガスによって押し出されて飛散し易く、飛散すると封止工程を実施できなくなり、これが圧電デバイスの生産性を低下させる原因となっている。
真空引きによって封印部材が飛散することを防止するために、真空引きの速度を低下させることが行われているが、生産性の低下を招くばかりでなく、電子デバイス内の真空度の低下、バラツキによって完成品の特性を低下させる原因となっている。
このような不具合を解決するための手法として、特許文献２には、容器内に圧電振動素子を気密封止することが可能な小型の圧電デバイスの製造方法が開示されている。この製造方法では、真空チャンバー内に配置した容器の封止孔に球状の封止部材を配置してから、真空チャンバー内を減圧することにより容器内部を減圧し、封止孔の内周と封止部材との隙間を介して容器内部のガスを外部に排出させる。このとき、封止孔を形成した容器の外底面とカバー板との隙間が、封止部材の直径よりも小さくなるようにカバー板を配置する。内部空間から排出される気体の圧力により封止孔から球状の封止部材が飛び出そうとした場合に、カバー板によりその封止部材を受け止めるようにしている。
【０００４】
ところで、容器を加熱する工程はヒーター上に載置したトレイ上に容器をセットした状態で行われるのが一般であり、容器の下面（封止孔を形成していない面）からのみの加熱が一般である。
しかし、特許文献２に開示された製造方法においては、減圧下で容器を加熱する際にカバー板を容器の直上位置に近接配置するため、下方からの加熱のみで容器を加熱するとすれば、下方からの加熱により昇温した容器の熱の多くが容器上部から低温状態にあるカバー板側に吸収されて容器を低温化させる原因となる。このため、カバー板によって冷却された分だけ容器の加熱が不十分となり、容器内部の導電性接着剤から発生するガス量が減少して残留ガス量が増大することにより、完成した圧電デバイスの特性が低下したり、或いはガス除去工程に要する時間が長期化して生産性を低下させるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１５８４３９公報
【特許文献２】特開２０１１−１２９７３５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、容器内の導電性接着剤からのアウトガスの生成を促進しつつ封印孔から容器外へ排出させるために、減圧下で容器下部を加熱する工程において、容器上部に設けた封止孔に配置した封止部材の直上位置にカバー板を近接配置する場合に、カバー板によって容器の温度が低下して残ガス量が増大したり、生産性が低下するという不具合を解消することができる電子デバイスの製造方法、及び圧電デバイスの加熱装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
［適用例１］本適用例にかかる圧電デバイスの製造方法は、内部に空所を有すると共に該空所を容器外部と連通させる封止孔を備えている容器と、前記封止孔を封止するための封止部材と、前記空所内に固定している電子部品と、を備えている電子デバイスの製造方法であって、前記容器を加熱するための加熱手段に、該容器をセットする工程と、前記封止部材の少なくとも一部を前記封止孔内に配置する工程と、前記容器との距離が該封止部材の外形よりも小さくして、前記封止部材を覆うようにカバー部材を配置させる工程と、前記カバー部材を配置させる工程の後で前記空所を減圧する工程と、前記加熱手段と前記カバー部材とで前記容器を加熱する工程、とを含むことを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、容器内の導電性接着剤からのアウトガスの生成を促進しつつ封印孔から容器外へ排出させるために減圧下で容器下部を加熱する工程において、容器上部に設けた封止孔に配置した封止部材の直上位置に封止部材飛散防止用のカバー部材を近接配置する場合に、カバー部材側からも容器上部を加熱するようにしたので、カバー部材によって容器の温度が低下して残ガス量が増大したり、生産性が低下するという不具合を解消することができる。
【００１０】
［適用例２］本適用例にかかる電子デバイスの加熱装置は、適用例１において、前記カバー部材は前記封止部材の一部を収容するための凹所を備えていることを特徴とする。
【００１１】
これによれば、カバー部材の下面を容器上面に接触させることが可能となるので、上部加熱手段としてのカバー部材から容器上面に対する熱伝導効率を高めることができる。
【００１２】
［適用例３］本適用例にかかる電子デバイスの加熱装置は、減圧した環境で容器を加熱するための加熱装置であって、接触して前記容器を加熱するための加熱手段と、前記容器との間に隙間を空けて間接的に前記容器を加熱するためのカバー部材と、を備えていることを特徴とする。
【００１３】
この適用例では、加熱手段からの加熱に加えて、カバー部材を用いて容器を加熱するために、加熱効率を高めることができる。
【００１４】
［適用例４］本適用例に係る容器の加熱装置は、適用例３において、前記加熱手段が前記カバー部材を加熱することを特徴とする。
【００１５】
これによれば加熱手段からの熱を利用してカバー部材を加熱するので構成をシンプル化することができる。
【００１６】
［適用例５］本適用例に係る容器の加熱装置によれば、適用例３又は４において、前記カバー部材は熱源を備えていることを特徴とする。
【００１７】
これによれば、加熱手段とは別の部位からの加熱により加熱温度を任意に制御して容器内のガス発生効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の電子デバイスの一例としての圧電デバイスの第１の実施の形態を示した概略平面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線概略断面図である。
【図３】図１の底面図である。
【図４】（ａ）は容器本体内に圧電振動素子を搭載する手順を説明する縦断面図であり、（ｂ）は容器本体に蓋体を固定する手順を説明する図である。
【図５】（ａ）は真空チャンバー内で減圧した状態で封止部材を溶融している状態を示した説明図であり、（ｂ）はその要部拡大図である。
【図６】本発明に係る電子デバイスの製造方法を説明するフローチャートである。
【図７】真空チャンバー内で減圧を実施している状態を示す説明図である。
【図８】減圧工程における温度プロファイルの一例を示した図である。
【図９】トレイ上に配列した容器上にカバー部材を取り付けている状態を示す説明図である。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）はカバー部材を用いて減圧を行っている状態を示す要部縦断面図、及び封止部材により封止を行った後の状態を示す縦断面図である。
【図１１】（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施形態に係る電子デバイスの加熱装置の構成を示す正面縦断面図、及び平面図である。
【図１２】（ａ）及び（ｂ）は本発明の他の実施形態に係る電子デバイスの加熱装置の構成を示す正面縦断面図、及び平面図である。
【図１３】（ａ）（ｂ）は本発明の電子デバイスの加熱装置の他の構成例を示す要部断面図である。
【図１４】（ａ）は本発明の圧電デバイスの異なる実施の形態の構成を示す概略平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線概略断面図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る圧電デバイスを利用した電子機器の一例としてのデジタル式携帯電話装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
図１乃至図３は、本発明の電子デバイスの一例としての圧電デバイスの第１の実施の形態を示しており、図１はその概略平面図、図２は図１のＸ−Ｘ線概略断面図、図３は図１の底面図である。
これらの図において、圧電デバイス１は、圧電振動子を構成した例を示しており、圧電デバイス１は、容器２内に圧電振動素子（電子部品）３０を気密封止した構成を有している。
容器２は、容器本体３と、容器本体３上に搭載された圧電振動素子３０を気密封止するために組み付けられる蓋体２０と、から構成されている。
【００２０】
容器本体３は、例えば、セラミックグリーンシートを積層して焼結した酸化アルミニウム質焼結体等の基板で形成されている。複数の各基板は、その内側に所定の孔を形成することで、積層した場合に内側に所定の内部空間Ｓを形成するようにされている。すなわち、図２に示すように、本実施形態の容器本体３は、例えば、平板状の第１の積層基板１１と、その上に重ねられる一部に穴を有した第２の積層基板１２と、その上に重ねられる環状の第３の積層基板１３と、から形成されている。
容器本体３の内部空間Ｓ内の左端部付近において、内部空間Ｓに露出して底部を構成するベースとなる第２の積層基板１２には、Ａｕ及びＮｉメッキが施された電極部１５、１５が設けられている。この電極部１５、１５は、外部と接続されて駆動電圧を供給するものである。この各電極部１５、１５の上に導電性接着剤１６、１６が塗布され、この導電性接着剤１６、１６の上に圧電振動素子３０の基部３１が載置されて、導電性接着剤１６、１６が硬化されるようになっている。
【００２１】
圧電振動素子３０の基部３１の導電性接着剤１６、１６と触れる部分には、駆動電圧を伝えるための引出電極（図示せず）が形成されており、これにより、圧電振動素子３０は、駆動用電極が容器本体３側の電極部１５、１５と導電性接着剤１６、１６を介して電気的に接続されている。
圧電振動素子３０を構成する圧電基板は、例えば水晶で形成されており、水晶以外にもタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料を利用することができる。本実施形態の場合、圧電振動素子３０は、容器本体３側と固定される基部３１と、この基部３１から、図において右方に向けて二股に別れて平行に延びる一対の振動腕３４、３５を備えており、全体が音叉のような形状とされた、所謂、音叉型圧電振動素子が利用されている。
容器本体３の開放された上面には、低融点ガラス等のロウ材３３を介して、金属製の蓋体２０が接合されることにより封止されている。
【００２２】
また、容器本体３の底面のほぼ中央付近には、容器本体３の底板を構成する２枚の積層基板１１、１２に夫々第１及び第２の貫通孔３７ａ、３７ｂを連続形成することにより貫通孔としての封止孔３７が設けられている。この封止孔３７を構成する２つの貫通孔のうち、容器本体内部に開口する第１の貫通孔３７ａに対して、外側の第２の貫通孔３７ｂは、より大きな内径を備えた同心円状に構成されている。これにより、封止孔３７は段部４０を有する開口とされており、好ましくは、貫通孔３７ｂの段部と、貫通孔３７ａの孔内周面には後述する封止部材３８である金属ボール（例えば、金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ））に対して、濡れ性のよい金属、例えば、金メッキ等が、所定の下地層の上に形成されることにより被覆されている。
すなわち、容器本体３内に圧電振動素子３０を固定した後で、封止孔３７には封止部材（金属製封止部材）３８が溶融充填されることにより、容器本体３内を気密状態に封止する。
【００２３】
本例では、封止孔３７に充填される封止部材３８として、後述する封止工程で詳しく説明するように、特に金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ）が用いられている。なお、封止部材としては任意の金属材料を使用することができる。
さらに、この実施形態では、容器本体３を構成する第２の積層基板１２には、図において右端部付近に孔を形成することにより、この積層基板１２の厚みに対応した凹部４２が形成されている。この凹部４２は、圧電振動素子３０の下方に位置している。これにより、本実施形態では、容器本体３に外部から衝撃が加わった場合に、圧電振動素子３０の自由端が矢印Ｄ方向に変位して振れた場合においても、容器本体３の内側底面と接触することを防止している。
本実施形態に係る圧電デバイス１は以上のように構成されており、圧電デバイス１の容器本体３が金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ）からなる封止部材３８により封止されている。このため、封止後の圧電デバイス１を実装する工程において、熱が加えられた場合に、金ゲルマニウム合金は融点が高く、容易に溶融しないことから、容器２内部の真空状態が封止部材の一部溶融によりリークされることが有効に防止される。しかも、封止部材３８に鉛を含有していないことから、鉛を原因とする環境汚染を回避することができる。
【００２４】
次に、本発明の電子デバイスの製造方法は、次の如き特徴的な構成を有する。
即ち、本発明は、内部に空所Ｓを有すると共に該空所を容器外部と連通させる封止孔３７を外壁（積層基板１１、１２、或いは蓋体２０）に有した容器２と、溶融した後で固化することにより封止孔３７を封止する封止部材３８と、封止部材により封止孔を本封止された容器内に気密封止された電子部品３０と、を有した電子デバイスの製造方法に関するものである。
本発明に係る製造方法の特徴的な構成は、封止孔３７が上向きとなるように容器２を下部加熱手段（加熱手段）上にセットする容器セット工程と、封止部材３８を該封止孔上に配置する封止部材配置工程と、封止部材との間に該封止部材の直径よりも小さな隙間を空けて封止部材の直上を覆うようにカバー部材を配置させるカバー部材配置工程と、容器、及びカバー部材をチャンバー内に配置し、該チャンバー内を減圧することにより容器の空所を減圧する減圧工程と、減圧開始と同時、或いは減圧開始後に開始される容器を加熱する加熱工程と、空所が減圧された状態で封止部材を溶融させる溶融工程と、溶融工程の後で、チャンバーを大気開放する工程と、を有し、加熱工程では、下部加熱手段による容器下方からの加熱と、カバー部材を介した容器上方からの加熱を実施するようにした点にある。
【００２５】
次に、図６は本発明に係る電子デバイスの製造方法を説明するフローチャートである。
図６において、容器、及び圧電振動素子の製造工程は図示を省略し、容器本体準備工程（ステップＳ１）、圧電振動素子の準備工程（ステップＳ２）としてそれぞれ簡略化して示した。
ステップＳ１に示す容器本体３準備工程では、容器本体３を製造して準備する。容器本体３は、例えば、セラミック、ガラスなどの絶縁材料を用いて形成し、さらに具体的には、酸化アルミニウム質のセラミックグリーンシートなどを成形して用いることができる。そのセラミックグリーンシートなどの材料を成形して、直径の異なる同心の貫通孔３７ａ、３７ｂをそれぞれ設けた２枚の積層基板１１、１２を積層し、さらに第２の積層基板１２上に矩形環状の第３の積層基板１３を積層させ、その後焼成することによって段差を有する凹部が形成された容器本体３の外形を得る。
なお、各貫通孔３７ａ、３７ｂは円形の穴であってもよいし、非円形（多角形、その他の不規則形状）の穴であってもよい。
【００２６】
絶縁材料からなる容器本体３の外面適所に、例えば、タングステンメタライズを施した上に、ニッケルめっきおよび金めっきを行ない、さらにフォトリソグラフィーを併用するなどの方法により、第１の積層基板１１の外底面に設けられた外部実装端子（図示せず）、第２の積層基板１２の上面に設けられた電極部１５等を形成する。これと同時に、封止孔３７内周面及び外部周縁に封止部材とのなじみのよい金属膜を形成する。なお、容器本体３に設けられた上記の各種端子は、対応する端子同士を、引き回し配線や、各積層基板に予め形成されたスルーホールなどの層内配線により接続する。
ステップＳ２に示す圧電振動素子の準備工程では、圧電振動素子３０を製造して準備する。圧電振動素子３０の製造においては、まず、結晶軸に対して所定のカット角で切り出された大判の圧電基板、例えば水晶基板（水晶ウェハー）を準備し、フォトリソグラフィーを用いたウエットエッチング、またはドライエッチングすることにより、水晶基板の外形を形成する。
【００２７】
次に、スパッタリングや蒸着などにより、励振電極や外部接続端子などの電極形成を行う。電極形成は、圧電振動素子の外形が形成された水晶基板の表面に、スパッタリングや蒸着により、クロム層を下地として形成し、その上に金層を積層させて形成することができる。
そして、複数の圧電振動素子３０が形成されたウェハーをダイシングすることにより、個片の圧電振動素子を複数得る。
【００２８】
次に、圧電振動素子接合工程について説明する。
ステップＳ３に示した圧電振動素子接合工程では、容器本体３の凹部内に設けた電極部１５上に導電性接着剤１６を用いて圧電振動素子３０を配置して電気的、機械的な接続を伴う接合を行う。
具体的には、図４（ａ）において、容器本体３の外周壁上面に予め封止ガラス等のロウ材３３を塗布すると共に、凹部内の電極部１５上に導電性接着剤１６を塗布し、圧電振動素子３０の基部３１に設けられている引出し電極（図示せず）の箇所を載せ、軽く荷重をかけて位置決めし、導電性接着剤１６を硬化させることにより、圧電振動素子３０を容器本体３内にマウントする。
【００２９】
次に、ステップＳ４の圧電振動素子３０の周波数調整工程を行う。
周波数調整工程では、まず、圧電振動素子３０の初期周波数を測定し、その初期周波数と目標周波数との差を許容範囲まで小さく調整することにより行う。圧電振動素子３０の周波数調整は、例えば、レーザーやイオンビームを圧電振動素子３０に照射してその一部を所定量エッチングすることにより行う。圧電振動素子３０は、その振動部の質量を軽くすることにより振動周波数が高くなることが知られており、例えば、圧電振動素子３０に形成された励起電極以外の電極パターンの一部をエッチングすることによって、励起電極の形状を変化させることなく圧電振動素子３０の周波数を高く調整することができる。この質量削減方式による周波数調整方法を用いる場合には、圧電振動素子３０の初期の周波数を目標周波数に対して低めの周波数となるように作り込みを行っておく。また、上記の質量削減方式とは逆に、圧電振動素子３０の振動部に質量を付加して周波数を低下させることにより周波数調整を行うこともできる（質量付加方式）。質量付加の方法としては、スパッタリング法や蒸着法などにより圧電振動素子３０の振動部に金属膜を堆積させる方法などを利用することができる。この質量付加方式により周波数調整を行う場合には、圧電振動素子３０の初期の周波数は目標周波数に対して高めの周波数となるようにつくり込みを行う。
【００３０】
次に、ステップＳ５に示すように、容器本体３の外周壁の開放された上端に蓋体２０を接合する。容器本体３と蓋体２０との接合は、容器本体３の上端面上に、例えば、コバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ）合金などからなるロウ材としてのシールリングを設け、そのシールリングを介して、蓋体２０をシーム溶接することにより行うことができる。
具体的には、図４（ｂ）に示すように、例えば、窒素雰囲気を形成するためのチャンバー５１内において、支持台５３上のトレイ５４に、蓋体２０を載置し、その上に上述したロウ材３３が蓋体２０と接触するように容器本体３を逆さにして載置し、上から錘５２により荷重をかけながら、チャンバー５１内を加熱する。これにより、ロウ材３３を溶融して硬化させることにより蓋体２０を接合する。尚、この工程は、チャンバー５１に代えて、窒素雰囲気が管理されたベルト炉に圧電デバイス１を通して行うようにしてもよい。
【００３１】
以上の工程により、容器内に圧電振動素子を未封止状態で収容するプロセスを完了する。
次に、内部空間Ｓに圧電振動素子３０を収容、接合した容器２を、封止工程（Ｓ６〜Ｓ１０）に移して封止を行う。
封止工程は、例えば、図５（ａ）に示すように真空チャンバー５１ａなどの内部に圧電振動素子を収容した容器２（容器本体３、蓋体２０）を収容して行う。この際、封止孔３７が上向きとなるように、容器２の上下を逆にしてセットする。
まず、ステップＳ６に示すように、容器２の底面に設けた封止孔３７内に、金とゲルマニウムとの合金、あるいは、金と錫との合金などからなる球状の封止部材３８を配置する。この球状の封止部材３８の配置は、封止孔３７が有する内周の形状を利用して行うことができる。すなわち、内部空所Ｓ側の貫通孔３７ａと、その貫通孔３７ａよりも大きな同心の（外部側の）貫通孔３７ｂとが連通してなる封止孔３７の段差形状を利用して、容器２を内部空所Ｓ側が下側となるように載置することにより、封止孔３７の外部側から入れ込んだ球状の封止部材３８が封止孔３７内の段部に保持されて配置される（図５（ｃ））を参照）。
【００３２】
図５（ｃ）の工程をさらに詳しく説明する。図５（ｃ）の一部を拡大して示す図５（ｂ）に表されているように、球形の金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ）合金の封止部材３８が配置される封止孔３７は、所定の内径ｎ１を備える内側の第１の貫通孔３７ａと、この第１の貫通孔３７ａと連通して設けられると共に、第１の貫通孔３７ａよりも大きな内径ｎ２を備えて外側に開口した第２の貫通孔３７ｂとを備えている。球形の金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ）の封止部材３８の直径ｎ３は、第１の貫通孔３７ａの内径ｎ１よりも大きく、第２の貫通孔３７ｂの内径ｎ２よりも僅かに小さく形成されている。
このため、球形の金ゲルマニウム合金の封止部材（Ａｕ／Ｇｅ）３８は、図示されているように、第１の貫通孔３７ａの内周縁のエッジｅ（段部４０）の稜線上に接触して保持されている。
【００３３】
次に、ステップＳ７において減圧工程を実施する。
ステップＳ７の減圧工程において、真空チャンバー５１ａ内を減圧することにより容器２の内部空所Ｓを減圧しながら容器を上下両方から加熱し、封止孔３７の内周と封止部材３８との隙間を介して、加熱により生成された容器２内部のガスを容器２の外部に排出させる。すなわち、ステップＳ３で説明した圧電振動素子３０と電極部１５とを接合に供する銀ペーストなどの導電性接着剤１６などの硬化の過程で発生する有害なガス（アウトガス）や、容器２内部（内部空所Ｓ）の水分が蒸発した気体を、この減圧ステップで外部に排出させる。
即ち、ステップＳ７の減圧工程では、図７に示すように、封止部材３８を封止孔３７上に配置した状態にある容器２を真空チャンバー５１ａ内に配置し、真空チャンバー５１ａ内を図示しない真空排気手段により真空引きし、好ましくは、高真空状態とする。
【００３４】
また、減圧開始と同時、或いは減圧開始後に開始される容器を加熱する加熱工程では、下部加熱手段（加熱手段）による容器下方からの加熱と、カバー部材を介した容器上方からの加熱を実施する。
なお、図８は、減圧工程における温度プロファイルの一例を示している。すなわち、真空チャンバー５１ａ内を例えば、１０-3Ｐａ（パスカル）程度の高真空とする。そして、Ｔ１時間（例えば、２０分）の間、２５０度ないし３００度、好ましくは、２６０度以上にまで加熱する。この温度をＴ２時間（例えば、３０分）維持して、容器２内の例えば導電性接着剤１６等から生成される気体成分を容器２外に排出する。
【００３５】
続いて、真空チャンバー５１ａ内の温度と気圧を保持したまま、真空孔封止工程（溶融工程）をＴ３時間（例えば、２０分）行う。この時、周囲の温度が高くても、金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ）の封止部材３８の融点は高いので、溶融されることなく、従来２６０度程度であった加熱温度を２８０度程度まで上げて、効果的に上記気体成分の追い出しを行うことができる。そして、レーザー照射手段５５から、封止部材３８に向けてレーザー光Ｌを照射して、仮固定された封止部材３８を溶融、固化することにより、貫通孔３７を完全に塞ぐ（Ｓ８、Ｓ９）。
即ち、球形の金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ）合金の封止部材３８に、図５（ａ）のように、レーザー光Ｌを照射する。このレーザー光Ｌは、金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ）合金の封止部材３８の融点が３６０度程度であるにもかかわらず、本実施形態の封止部材３８は光を吸収しやすい性質をもつため、金すずの場合とほぼ同じ条件で照射することで、球形の金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ）合金３８を適切に溶融することができる。
【００３６】
本発明では、少なくとも上記ステップＳ７の減圧工程の際に、図７、図９に示すように、容器２の封止孔３７が形成された外底面と平行な隙間を空けてカバー部材７０を配置する。また、図７、図９では、製造効率を上げるために、複数の容器２を封止孔３７を上側に向けた状態でセットできる凹部５４ａが設けられたパッケージ載置台５４を用いた例を示している。
さらに詳細には、図１０（ａ）に示すように、容器２の外底面を形成する積層基板１１の外部側の面とカバー部材７０との隙間ｔが、封止部材３８の外形（例えば、球形の封止部材であればその直径）Ｄよりも小さくなるようにカバー部材７０を配置する（ｔ≦Ｄ）。これにより、容器２内部の脱ガスの過程で、内部空所Ｓから外部に排出される気体の圧力により封止孔３７から球状の封止部材３８が飛び出そうとした場合に、その球状の封止部材３８をカバー部材７０で受け止めて飛散を防止することができる。
封止部材は球形あるとは限らないため、非球形である場合にはその外形寸法をＤとする。
なお、また、図１０（ａ）では、減圧していない状態において封止孔３７に配置された球状の封止部材３８とカバー部材７０とが接触しないように、隙間ｔ≦外形Ｄとなる範囲にて所定の隙間を設けた例を示しているが、これは、後述する球状の封止部材３８を溶融させる工程（ステップＳ８）にて、カバー部材７０を容器２の外底面側に配置させたままの状態で球状の封止部材３８を溶融させた場合に、溶融した封止部材３８がカバー部材７０に付着するのを防ぐためである。ここで、容器２の外底面とカバー部材７０との隙間ｔは、球状の封止部材３８とカバー部材７０とが接触しない範囲でなるべく小さい方が、封止孔３７から飛び出そうとする挙動を呈した封止部材３８を、カバー部材７０により封止孔３７内の所定の位置に、より短時間で復帰させることができるので、減圧時間を短縮でき、作業効率の向上が図れるので好ましい。
【００３７】
ここで、容器２の外底面とカバー部材７０との隙間ｔを、ｔ≦Ｄの関係を満たす範囲で所望の隙間に管理して配置させるには、図示はしないが、パッケージ載置台５４の凹部５４ａが設けられた領域とは異なる領域に、容器２の外底面とカバー部材７０との隙間ｔと同じ厚みのスペーサーを設ければよい。
また、封止部材３８を溶融させるステップにて、カバー部材７０を容器２から離間、離脱させる場合には、減圧ステップにおいて、封止部材３８とカバー部材７０とが接触していてもよい。
【００３８】
本発明の特徴的な構成は、下部加熱手段による容器下方からの加熱の他に、カバー部材を介した容器上方からの加熱を併用したことにより、アウトガスの排出を促進して生産性を向上し、完成した製品の特性を高めた点にある。なお、加熱装置の構成例については後述する。
下部加熱手段による容器下部への加熱温度と、カバー部材を介した容器上部への加熱温度とは、同程度であってもよいが、カバー部材が容器から離間している場合にはカバー部材からの加熱温度の方を高く設定する方が好ましい。
ステップＳ７の減圧ステップにて、封止孔３７の内周と封止部材３８との隙間を介して容器２内部の脱ガスを行った後で、カバー部材７０を除去してから、封止孔３７に配置させた球状の封止部材３８に例えばレーザー光を照射して、球状の封止部材３８を溶融させる。すると、溶融した封止部材３８が金属膜４５に濡れ広がり、封止部材３８による封止孔３７の封止を強固なものとすることができる（ステップＳ８）。
なお、カバー部材としては、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の金属を使用するのが好ましい。たとえば、マグネシウム、アルミニウム、銅を用いる。
【００３９】
次に、図１０（ｂ）に示すように、溶融した封止部材３８を封止孔３７内に十分に充填させてから、レーザー光の照射をやめて溶融した封止部材３８を冷却して硬化（固化）させる（ステップＳ９）。そして、真空チャンバー内を大気開放して（ステップＳ１０）、ステップＳ６からの封止工程を終了し、真空チャンバー内から複数の圧電デバイス１（容器２）が載置されたパッケージ載置台５４を取り出し、一連の製造工程を終了する。
【００４０】
上記実施形態の圧電デバイス１の製造方法によれば、容器２の内部空所Ｓから脱ガスを行う減圧ステップ（ステップＳ７）において、内部空所Ｓから外部に排出される気体の圧力により封止孔３７から容器外へ飛び出そうとする球状の封止部材３８をカバー部材７０で受け止めることができるので、球状の封止部材３８が封止孔３７から飛び出すことによる圧電デバイス１の封止不良を防止することができる。したがって、圧電振動素子が接合された容器２の内部空所Ｓが確実に気密封止された圧電振動デバイス１を高歩留まりにて製造することができる。
【００４１】
また、本実施形態の方法では、容器本体３の底部に形成された貫通孔３７に対して、球形に形成した金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ）の封止部材３８を配置して、溶融工程において溶融（本封止）するようにしている。
この金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ）の封止部材３８は、融点が高いが、酸化されやすく、表面に酸化膜が形成されやすく、酸化膜が存在すると、加熱により流れにくくなり、封止作業がその分困難になる。ところが、金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ）を球形にして、レーザー光を照射すると、酸化膜のために、光を吸収しやすく、容易に溶融され、酸化膜が貫通孔３７の外側に向かって表面に押し出される。これにより、封止部材３８の合金成分を貫通孔３７内に適切に流すことで、貫通孔３７を完全に塞ぐことができる。このため、封止後の圧電デバイス１を実装する工程において、熱が加えられた場合に、金ゲルマニウム合金の封止部材３８は融点が高く、容易に溶融しないことから、容器２内部の真空状態が封止部材の一部溶融によりリークすることが有効に防止される。しかも、封止部材３８に鉛を含有していないことから、鉛を原因とする環境汚染を回避することができる。
【００４２】
次に、図１１（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施形態に係る電子デバイスの加熱装置の構成を示す正面縦断面図、及び平面図である。なお、電子デバイスの構成については、上記実施形態中の部材名、符号等を流用して説明する。
本発明の第１の実施形態に係る加熱装置８０は、内部に空所Ｓを有すると共に該空所を容器外部と連通させる封止孔３７を有した容器２、封止孔上に配置された封止部材３８、及び容器内に気密封止された電子部品３０を有した電子デバイス１（図面上現れていない）を加熱する手段である。
この電子デバイスの加熱装置８０は、封止孔３７を上向きとした容器２の下部（封止孔の存在しない部分）を加熱する下部加熱手段（ベースヒーター）８１と、封止孔が形成された容器の上部を加熱する上部加熱手段８５（カバー部材７０）と、を備え、下部加熱手段８１からの熱をカバー部材７０に熱伝導させて容器上部を加熱するように構成されている。
【００４３】
本例では、上部加熱手段８５としてカバー部材７０、及び熱伝導部材８２を利用しており、下部加熱手段８１上に立設したスペーサーを兼ねた熱伝導部材８２上にカバー部材７０を配置し、下部加熱手段８１からの熱を熱伝導部材８２を介してカバー部材７０に伝導することによりカバー部材を加熱している。この場合、熱伝導部材８２も上部加熱手段８５の一部を構成している。
熱伝導部材８２としては、例えば銅等の熱伝導の良好な金属を用い、上部加熱手段８５としてのカバー部材７０としては熱伝導の良好なマグネシウム、アルミニウム等の金属を用いる。
この実施形態によれば、上方からの加熱を行うための構成をシンプル化することができる。
【００４４】
次に、図１２（ａ）及び（ｂ）は本発明の他の実施形態に係る電子デバイスの加熱装置の構成を示す正面縦断面図、及び平面図である。
本例に係る上部加熱手段８５は、カバー部材７０と、カバー部材に配線したヒーター線８６とから構成されており、ヒーター線８６に通電させることによりカバー部材７０を発熱させている。本例では、カバー部材自体が熱源を備えている点において図１１の実施形態と異なっている。
なお、図示のように下部加熱手段８１上に設置した熱伝導部材８２を介して下部加熱手段からの熱がカバー部材７０に伝導されるように構成してもよい。
前述のように、減圧下で容器を加熱する際にカバー部材を容器の直上位置に近接配置する場合に容器を下方からのみ加熱するとすれば、下方からの加熱により昇温した容器の熱の多くが容器上部から低温状態にあるカバー部材側に吸収されて容器を低温化させる原因となる。この場合、カバー部材よって冷却された分だけ容器の加熱が不十分となり、容器内部の導電性接着剤から発生するガス量が低下して残留ガス量が増大することにより完成した圧電デバイスの特性が低下したり、或いはガス除去工程に要する時間が長期化して生産性を低下させるという問題がある。
【００４５】
これに対して本発明では、容器下部を加熱する際に、カバー部材７０を同時に加熱して十分に昇温させるので、容器の熱がカバー部材によって吸収されて容器の温度が低下することがなくなる。このため、容器内部の導電性接着剤からのガス量の発生を促進して効率的に残留ガス量を減少させることができる。このため、完成した圧電デバイスの特性の低下を防止し、ガス除去工程に要する時間を短縮して生産性を向上させることができる。
図１２の実施形態では、上部からの加熱温度を下部加熱手段からの加熱とは独立して任意に制御できるので、容器内のガス発生効率を高めることができる。
【００４６】
次に、図１３（ａ）（ｂ）は、本発明の電子デバイスの加熱装置の他の構成例を示す図である。
この加熱装置８０では、上部加熱手段８５としてのカバー部材７０は、封止部材３８と対向する下面に、封止部材３８との間に封止部材の外形（例えば、直径）Ｄよりも小さな隙間ｔを空けるための凹所７１を備えている。このカバー部材７０を電子デバイス上にセットした場合には、凹所７１の天井面が封止部材３８の上端部との間に隙間ｔを隔てて対向配置されると共に、カバー部材の底面は電子デバイスの容器上面（封止孔を形成した側の面）に接触するため、カバー部材からの熱を容器上面に直接伝導することができ、加熱効率を向上させることができる。
凹所７１の天井面と封止部材３８との間に隙間ｔを形成する本構成は、図１３（ａ）のように封止部材３８の一部が封止孔３７から外側に突出している場合のみならず、（ｂ）のように封止部材３８が封止孔から突出しない場合にも適用することができる。
なお、図１３（ａ）（ｂ）の何れにおいても、ｔ＝０、即ち、封止部材と凹所７１の天井面とが接触することも有り得る。この場合においても、加熱によって封止部材が溶融する訳ではないため、問題はない。
なお、カバー部材７０の下面を容器上面と接触させたとしても、両者の隙間から負圧が入り込んで封止孔内を減圧することができる。ただ、万が一、カバー部材７０の下面が封止孔３７を閉塞することがないように、凹所７１に対応するカバー部材部分には通気孔７２を形成してもよい。
この構成によれば、カバー部材７０から容器上部に対する加熱効率を大幅に高めることができる一方で、減圧時に容器内部から排出されるガスによって封止部材が飛散することも効果的に防止できる。
【００４７】
次に、図１４（ａ）は、本発明の圧電デバイスの異なる実施の形態の構成を示す概略平面図である。図において、圧電デバイス６０は、圧電振動素子３０を用いて、圧電発振器を形成した例を示しており、第１の実施の形態と同一の符号を付した箇所は共通する構成であるから、重複した説明は省略し、相違点を中心に説明する。
図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＸ−Ｘ線概略断面図であり、容器本体６１は、その製造の際に、第１の実施形態の容器本体３よりも多くのセラミックシートの積層基板を用いて製造されている。これにより、容器本体６１には、増えた分の積層基板を利用して中央付近に凹部６２が形成されており、その内側底部には、図示しない電極が設けられている。この電極上には、集積回路６３が実装されている。集積回路６３は、所定の分周回路等を構成していて、圧電振動素子３０の駆動電極と電気的に接続され、集積回路６３から出力された駆動電圧が圧電振動素子３０に与えられるようになっている。
容器本体６１の貫通孔３７に充填されている封止部材３８は、第１の実施形態で説明したものと同じであり、同一の封止工程で封止されたものである。したがって、本実施形態も第１の実施形態と同様の作用効果を発揮することができる。このように、本発明は、圧電振動子に限らず、図１４のような圧電発振器やフィルタ等、その名称にかかわらず、容器本体内に圧電振動素子を収容して、蓋体により封止する構成のあらゆる圧電デバイスに適用できる。
【００４８】
図１５は、本発明の上述した実施形態に係る圧電デバイスを利用した電子機器の一例としてのデジタル式携帯電話装置の概略構成を示す図である。図１５において、送信者の音声を受信するマイクロフォン１０８及び受信内容を音声出力とするためのスピーカ１０９を備えており、さらに、送受信信号の変調及び復調部に接続された制御部としての集積回路等でなるコントローラ１０１を備えている。コントローラ１０１は、送受信信号の変調及び復調の他に画像表示部としてのＬＣＤや情報入力のための操作キー等でなる情報の入出力部１０２や、ＲＡＭ、ＲＯＭ等でなる情報記憶手段１０３の制御を行うようになっている。このため、コントローラ１０１には、圧電デバイス１が取り付けられて、その出力周波数をコントローラ１０１に内蔵された所定の分周回路（図示せず）等により、制御内容に適合したクロック信号として利用するようにされている。このコントローラ１０１に取付けられる圧電デバイス１は、圧電デバイス１単体でなくても、圧電デバイス１と、所定の分周回路等とを組み合わせた発振器である図１４のような圧電デバイス６０であってもよい。
コントローラ１０１は、さらに、温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ）１０５と接続され、温度補償水晶発振器１０５は、送信部１０７と受信部１０６に接続されている。これにより、コントローラ１０１からの基本クロックが、環境温度が変化した場合に変動しても、温度補償水晶発振器１０５により修正されて、送信部１０７及び受信部１０６に与えられるようになっている。
このように、制御部を備えた携帯電話装置１１０のような電子機器に、上述した実施形態に係る圧電デバイスを利用することにより、製造工程において、容器本体内に正しく位置決めされた圧電振動素子を備える圧電デバイスを使用していることによって、正確なクロック信号を生成することができる。
【００４９】
本発明は上述の実施形態に限定されない。各実施形態の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略し、図示しない他の構成と組み合わせることができる。
また、上記実施形態では封止孔を容器本体側に形成したが、蓋体側に封止孔を備えた電子デバイスに対しても本発明による封止方法を適用することができる。要するに、本発明は容器の外面の何れかの部位に封止孔を有した電子デバイス一般に対して適用することができる。
また、上記実施形態に係る容器本体３は上面に凹部を有した絶縁基板としたが、凹部を有しない平板状の絶縁基板上に電子部品を搭載し、電子部品を含む絶縁基板上の空間をバスタブ形（逆椀形）の蓋体により封止するようにした電子デバイスに対しても本発明の封止方法を適用することができる。この場合、封止孔は絶縁基板側に設けても良いし、蓋体側に設けても良い。
【符号の説明】
【００５０】
１…圧電デバイス、２…容器、３…容器本体、１１、１２、１３…積層基板、１５…電極部、１６…導電性接着剤、２０…蓋体、３０…圧電振動素子、３１…基部、３３…ロウ材、３４、３５…振動腕、３７…封止孔、３７ａ、３７ｂ…貫通孔、３８…封止部材、４０…段部、４２…凹部、４５…金属膜、５１…チャンバー、５１ａ…真空チャンバー、５２…錘、５３…支持台、５４…トレイ（パッケージ載置台）、５４ａ…凹部、５５…レーザー照射手段、６０…圧電デバイス、６１…容器本体、６２…凹部、６３…集積回路、７０…カバー部材、７１…凹所、７２…通気孔、８０…加熱装置、８１…下部加熱手段（加熱手段）、８２…熱伝導部材、８５…上部加熱手段、８６…ヒーター線、１０１…コントローラ、１０２…入出力部、１０３…情報記憶手段、１０５…温度補償水晶発振器、１０６…受信部、１０７…送信部、１０８…マイクロフォン、１０９…スピーカ、１１０…携帯電話装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動素子、その他の電子部品を容器内に収容した電子デバイスの製造方法、及び容器の加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＨＤＤ（ハード・ディスク・ドライブ）、モバイルコンピュータ、あるいはＩＣカード等の小型の情報機器や、携帯電話、自動車電話、またはページングシステム等の移動体通信機器において、近年、装置の小型薄型化がめざましく、それらに用いられる圧電デバイスも小型薄型化が要求されている。また、それとともに、装置の回路基板に表面実装が可能な表面実装タイプの圧電デバイスが求められている。
圧電振動子のように容器内に圧電振動素子を気密封止した構造の電子デバイスの製造工程にあっては、封止孔を有した容器内に圧電振動素子を収容した後で、この容器を真空チャンバー内に配置して真空吸引しつつ加熱することにより封止孔から内部ガスを排出し、排出が完了した時点で封止部材を用いて封止孔を封止している。減圧下で加熱する目的は、圧電振動素子を容器内の電極部と接合するのに使用する銀ペーストなどの導電性接着剤などが硬化する過程で発生する有害なガス（アウトガス）等の生成を促進するためである。
【０００３】
封止工程では、真空チャンバー内において封止孔が上向きとなるように容器をセットし、封止孔を塞ぐように球状の金属製封止部材を載置してから封止部材にレーザー光を照射して溶融させることにより封止孔を封止する（特許文献１）。
電子デバイスの小型化に伴って封止部材も小型化し、例えば直径０．３ｍｍ程度の金属球が使用される。このような小型、軽量の金属球は、真空吸引する際に容器内部から封止孔を経て排出されてくるガスによって押し出されて飛散し易く、飛散すると封止工程を実施できなくなり、これが圧電デバイスの生産性を低下させる原因となっている。
真空引きによって封印部材が飛散することを防止するために、真空引きの速度を低下させることが行われているが、生産性の低下を招くばかりでなく、電子デバイス内の真空度の低下、バラツキによって完成品の特性を低下させる原因となっている。
このような不具合を解決するための手法として、特許文献２には、容器内に圧電振動素子を気密封止することが可能な小型の圧電デバイスの製造方法が開示されている。この製造方法では、真空チャンバー内に配置した容器の封止孔に球状の封止部材を配置してから、真空チャンバー内を減圧することにより容器内部を減圧し、封止孔の内周と封止部材との隙間を介して容器内部のガスを外部に排出させる。このとき、封止孔を形成した容器の外底面とカバー板との隙間が、封止部材の直径よりも小さくなるようにカバー板を配置する。内部空間から排出される気体の圧力により封止孔から球状の封止部材が飛び出そうとした場合に、カバー板によりその封止部材を受け止めるようにしている。
【０００４】
ところで、容器を加熱する工程はヒーター上に載置したトレイ上に容器をセットした状態で行われるのが一般であり、容器の下面（封止孔を形成していない面）からのみの加熱が一般である。
しかし、特許文献２に開示された製造方法においては、減圧下で容器を加熱する際にカバー板を容器の直上位置に近接配置するため、下方からの加熱のみで容器を加熱するとすれば、下方からの加熱により昇温した容器の熱の多くが容器上部から低温状態にあるカバー板側に吸収されて容器を低温化させる原因となる。このため、カバー板によって冷却された分だけ容器の加熱が不十分となり、容器内部の導電性接着剤から発生するガス量が減少して残留ガス量が増大することにより、完成した圧電デバイスの特性が低下したり、或いはガス除去工程に要する時間が長期化して生産性を低下させるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１５８４３９公報
【特許文献２】特開２０１１−１２９７３５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、容器内の導電性接着剤からのアウトガスの生成を促進しつつ封印孔から容器外へ排出させるために、減圧下で容器下部を加熱する工程において、容器上部に設けた封止孔に配置した封止部材の直上位置にカバー板を近接配置する場合に、カバー板によって容器の温度が低下して残ガス量が増大したり、生産性が低下するという不具合を解消することができる電子デバイスの製造方法、及び圧電デバイスの加熱装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
［適用例１］本適用例にかかる圧電デバイスの製造方法は、内部に空所を有すると共に該空所を容器外部と連通させる封止孔を備えている容器と、前記封止孔を封止するための封止部材と、前記空所内に固定している電子部品と、を備えている電子デバイスの製造方法であって、前記容器を加熱するための加熱手段に、該容器をセットする工程と、前記封止部材の少なくとも一部を前記封止孔内に配置する工程と、前記容器との距離が該封止部材の外形よりも小さくして、前記封止部材を覆うようにカバー部材を配置させる工程と、前記カバー部材を配置させる工程の後で前記空所を減圧する工程と、前記加熱手段と前記カバー部材とで前記容器を加熱する工程、とを含むことを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、容器内の導電性接着剤からのアウトガスの生成を促進しつつ封印孔から容器外へ排出させるために減圧下で容器下部を加熱する工程において、容器上部に設けた封止孔に配置した封止部材の直上位置に封止部材飛散防止用のカバー部材を近接配置する場合に、カバー部材側からも容器上部を加熱するようにしたので、カバー部材によって容器の温度が低下して残ガス量が増大したり、生産性が低下するという不具合を解消することができる。
【００１０】
［適用例２］本適用例にかかる電子デバイスの加熱装置は、適用例１において、前記カバー部材は前記封止部材の一部を収容するための凹所を備えていることを特徴とする。
【００１１】
これによれば、カバー部材の下面を容器上面に接触させることが可能となるので、上部加熱手段としてのカバー部材から容器上面に対する熱伝導効率を高めることができる。
【００１２】
［適用例３］本適用例にかかる電子デバイスの加熱装置は、減圧した環境で容器を加熱するための加熱装置であって、接触して前記容器を加熱するための加熱手段と、前記容器との間に隙間を空けて間接的に前記容器を加熱するためのカバー部材と、を備えていることを特徴とする。
【００１３】
この適用例では、加熱手段からの加熱に加えて、カバー部材を用いて容器を加熱するために、加熱効率を高めることができる。
【００１４】
［適用例４］本適用例に係る容器の加熱装置は、適用例３において、前記加熱手段が前記カバー部材を加熱することを特徴とする。
【００１５】
これによれば加熱手段からの熱を利用してカバー部材を加熱するので構成をシンプル化することができる。
【００１６】
［適用例５］本適用例に係る容器の加熱装置によれば、適用例３又は４において、前記カバー部材は熱源を備えていることを特徴とする。
【００１７】
これによれば、加熱手段とは別の部位からの加熱により加熱温度を任意に制御して容器内のガス発生効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の電子デバイスの一例としての圧電デバイスの第１の実施の形態を示した概略平面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線概略断面図である。
【図３】図１の底面図である。
【図４】（ａ）は容器本体内に圧電振動素子を搭載する手順を説明する縦断面図であり、（ｂ）は容器本体に蓋体を固定する手順を説明する図である。
【図５】（ａ）は真空チャンバー内で減圧した状態で封止部材を溶融している状態を示した説明図であり、（ｂ）はその要部拡大図である。
【図６】本発明に係る電子デバイスの製造方法を説明するフローチャートである。
【図７】真空チャンバー内で減圧を実施している状態を示す説明図である。
【図８】減圧工程における温度プロファイルの一例を示した図である。
【図９】トレイ上に配列した容器上にカバー部材を取り付けている状態を示す説明図である。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）はカバー部材を用いて減圧を行っている状態を示す要部縦断面図、及び封止部材により封止を行った後の状態を示す縦断面図である。
【図１１】（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施形態に係る電子デバイスの加熱装置の構成を示す正面縦断面図、及び平面図である。
【図１２】（ａ）及び（ｂ）は本発明の他の実施形態に係る電子デバイスの加熱装置の構成を示す正面縦断面図、及び平面図である。
【図１３】（ａ）（ｂ）は本発明の電子デバイスの加熱装置の他の構成例を示す要部断面図である。
【図１４】（ａ）は本発明の圧電デバイスの異なる実施の形態の構成を示す概略平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線概略断面図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る圧電デバイスを利用した電子機器の一例としてのデジタル式携帯電話装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
図１乃至図３は、本発明の電子デバイスの一例としての圧電デバイスの第１の実施の形態を示しており、図１はその概略平面図、図２は図１のＸ−Ｘ線概略断面図、図３は図１の底面図である。
これらの図において、圧電デバイス１は、圧電振動子を構成した例を示しており、圧電デバイス１は、容器２内に圧電振動素子（電子部品）３０を気密封止した構成を有している。
容器２は、容器本体３と、容器本体３上に搭載された圧電振動素子３０を気密封止するために組み付けられる蓋体２０と、から構成されている。
【００２０】
容器本体３は、例えば、セラミックグリーンシートを積層して焼結した酸化アルミニウム質焼結体等の基板で形成されている。複数の各基板は、その内側に所定の孔を形成することで、積層した場合に内側に所定の内部空間Ｓを形成するようにされている。すなわち、図２に示すように、本実施形態の容器本体３は、例えば、平板状の第１の積層基板１１と、その上に重ねられる一部に穴を有した第２の積層基板１２と、その上に重ねられる環状の第３の積層基板１３と、から形成されている。
容器本体３の内部空間Ｓ内の左端部付近において、内部空間Ｓに露出して底部を構成するベースとなる第２の積層基板１２には、Ａｕ及びＮｉメッキが施された電極部１５、１５が設けられている。この電極部１５、１５は、外部と接続されて駆動電圧を供給するものである。この各電極部１５、１５の上に導電性接着剤１６、１６が塗布され、この導電性接着剤１６、１６の上に圧電振動素子３０の基部３１が載置されて、導電性接着剤１６、１６が硬化されるようになっている。
【００２１】
圧電振動素子３０の基部３１の導電性接着剤１６、１６と触れる部分には、駆動電圧を伝えるための引出電極（図示せず）が形成されており、これにより、圧電振動素子３０は、駆動用電極が容器本体３側の電極部１５、１５と導電性接着剤１６、１６を介して電気的に接続されている。
圧電振動素子３０を構成する圧電基板は、例えば水晶で形成されており、水晶以外にもタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料を利用することができる。本実施形態の場合、圧電振動素子３０は、容器本体３側と固定される基部３１と、この基部３１から、図において右方に向けて二股に別れて平行に延びる一対の振動腕３４、３５を備えており、全体が音叉のような形状とされた、所謂、音叉型圧電振動素子が利用されている。
容器本体３の開放された上面には、低融点ガラス等のロウ材３３を介して、金属製の蓋体２０が接合されることにより封止されている。
【００２２】
また、容器本体３の底面のほぼ中央付近には、容器本体３の底板を構成する２枚の積層基板１１、１２に夫々第１及び第２の貫通孔３７ａ、３７ｂを連続形成することにより貫通孔としての封止孔３７が設けられている。この封止孔３７を構成する２つの貫通孔のうち、容器本体内部に開口する第１の貫通孔３７ａに対して、外側の第２の貫通孔３７ｂは、より大きな内径を備えた同心円状に構成されている。これにより、封止孔３７は段部４０を有する開口とされており、好ましくは、貫通孔３７ｂの段部と、貫通孔３７ａの孔内周面には後述する封止部材３８である金属ボール（例えば、金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ））に対して、濡れ性のよい金属、例えば、金メッキ等が、所定の下地層の上に形成されることにより被覆されている。
すなわち、容器本体３内に圧電振動素子３０を固定した後で、封止孔３７には封止部材（金属製封止部材）３８が溶融充填されることにより、容器本体３内を気密状態に封止する。
【００２３】
本例では、封止孔３７に充填される封止部材３８として、後述する封止工程で詳しく説明するように、特に金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ）が用いられている。なお、封止部材としては任意の金属材料を使用することができる。
さらに、この実施形態では、容器本体３を構成する第２の積層基板１２には、図において右端部付近に孔を形成することにより、この積層基板１２の厚みに対応した凹部４２が形成されている。この凹部４２は、圧電振動素子３０の下方に位置している。これにより、本実施形態では、容器本体３に外部から衝撃が加わった場合に、圧電振動素子３０の自由端が矢印Ｄ方向に変位して振れた場合においても、容器本体３の内側底面と接触することを防止している。
本実施形態に係る圧電デバイス１は以上のように構成されており、圧電デバイス１の容器本体３が金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ）からなる封止部材３８により封止されている。このため、封止後の圧電デバイス１を実装する工程において、熱が加えられた場合に、金ゲルマニウム合金は融点が高く、容易に溶融しないことから、容器２内部の真空状態が封止部材の一部溶融によりリークされることが有効に防止される。しかも、封止部材３８に鉛を含有していないことから、鉛を原因とする環境汚染を回避することができる。
【００２４】
次に、本発明の電子デバイスの製造方法は、次の如き特徴的な構成を有する。
即ち、本発明は、内部に空所Ｓを有すると共に該空所を容器外部と連通させる封止孔３７を外壁（積層基板１１、１２、或いは蓋体２０）に有した容器２と、溶融した後で固化することにより封止孔３７を封止する封止部材３８と、封止部材により封止孔を本封止された容器内に気密封止された電子部品３０と、を有した電子デバイスの製造方法に関するものである。
本発明に係る製造方法の特徴的な構成は、封止孔３７が上向きとなるように容器２を下部加熱手段（加熱手段）上にセットする容器セット工程と、封止部材３８を該封止孔上に配置する封止部材配置工程と、封止部材との間に該封止部材の直径よりも小さな隙間を空けて封止部材の直上を覆うようにカバー部材を配置させるカバー部材配置工程と、容器、及びカバー部材をチャンバー内に配置し、該チャンバー内を減圧することにより容器の空所を減圧する減圧工程と、減圧開始と同時、或いは減圧開始後に開始される容器を加熱する加熱工程と、空所が減圧された状態で封止部材を溶融させる溶融工程と、溶融工程の後で、チャンバーを大気開放する工程と、を有し、加熱工程では、下部加熱手段による容器下方からの加熱と、カバー部材を介した容器上方からの加熱を実施するようにした点にある。
【００２５】
次に、図６は本発明に係る電子デバイスの製造方法を説明するフローチャートである。
図６において、容器、及び圧電振動素子の製造工程は図示を省略し、容器本体準備工程（ステップＳ１）、圧電振動素子の準備工程（ステップＳ２）としてそれぞれ簡略化して示した。
ステップＳ１に示す容器本体３準備工程では、容器本体３を製造して準備する。容器本体３は、例えば、セラミック、ガラスなどの絶縁材料を用いて形成し、さらに具体的には、酸化アルミニウム質のセラミックグリーンシートなどを成形して用いることができる。そのセラミックグリーンシートなどの材料を成形して、直径の異なる同心の貫通孔３７ａ、３７ｂをそれぞれ設けた２枚の積層基板１１、１２を積層し、さらに第２の積層基板１２上に矩形環状の第３の積層基板１３を積層させ、その後焼成することによって段差を有する凹部が形成された容器本体３の外形を得る。
なお、各貫通孔３７ａ、３７ｂは円形の穴であってもよいし、非円形（多角形、その他の不規則形状）の穴であってもよい。
【００２６】
絶縁材料からなる容器本体３の外面適所に、例えば、タングステンメタライズを施した上に、ニッケルめっきおよび金めっきを行ない、さらにフォトリソグラフィーを併用するなどの方法により、第１の積層基板１１の外底面に設けられた外部実装端子（図示せず）、第２の積層基板１２の上面に設けられた電極部１５等を形成する。これと同時に、封止孔３７内周面及び外部周縁に封止部材とのなじみのよい金属膜を形成する。なお、容器本体３に設けられた上記の各種端子は、対応する端子同士を、引き回し配線や、各積層基板に予め形成されたスルーホールなどの層内配線により接続する。
ステップＳ２に示す圧電振動素子の準備工程では、圧電振動素子３０を製造して準備する。圧電振動素子３０の製造においては、まず、結晶軸に対して所定のカット角で切り出された大判の圧電基板、例えば水晶基板（水晶ウェハー）を準備し、フォトリソグラフィーを用いたウエットエッチング、またはドライエッチングすることにより、水晶基板の外形を形成する。
【００２７】
次に、スパッタリングや蒸着などにより、励振電極や外部接続端子などの電極形成を行う。電極形成は、圧電振動素子の外形が形成された水晶基板の表面に、スパッタリングや蒸着により、クロム層を下地として形成し、その上に金層を積層させて形成することができる。
そして、複数の圧電振動素子３０が形成されたウェハーをダイシングすることにより、個片の圧電振動素子を複数得る。
【００２８】
次に、圧電振動素子接合工程について説明する。
ステップＳ３に示した圧電振動素子接合工程では、容器本体３の凹部内に設けた電極部１５上に導電性接着剤１６を用いて圧電振動素子３０を配置して電気的、機械的な接続を伴う接合を行う。
具体的には、図４（ａ）において、容器本体３の外周壁上面に予め封止ガラス等のロウ材３３を塗布すると共に、凹部内の電極部１５上に導電性接着剤１６を塗布し、圧電振動素子３０の基部３１に設けられている引出し電極（図示せず）の箇所を載せ、軽く荷重をかけて位置決めし、導電性接着剤１６を硬化させることにより、圧電振動素子３０を容器本体３内にマウントする。
【００２９】
次に、ステップＳ４の圧電振動素子３０の周波数調整工程を行う。
周波数調整工程では、まず、圧電振動素子３０の初期周波数を測定し、その初期周波数と目標周波数との差を許容範囲まで小さく調整することにより行う。圧電振動素子３０の周波数調整は、例えば、レーザーやイオンビームを圧電振動素子３０に照射してその一部を所定量エッチングすることにより行う。圧電振動素子３０は、その振動部の質量を軽くすることにより振動周波数が高くなることが知られており、例えば、圧電振動素子３０に形成された励起電極以外の電極パターンの一部をエッチングすることによって、励起電極の形状を変化させることなく圧電振動素子３０の周波数を高く調整することができる。この質量削減方式による周波数調整方法を用いる場合には、圧電振動素子３０の初期の周波数を目標周波数に対して低めの周波数となるように作り込みを行っておく。また、上記の質量削減方式とは逆に、圧電振動素子３０の振動部に質量を付加して周波数を低下させることにより周波数調整を行うこともできる（質量付加方式）。質量付加の方法としては、スパッタリング法や蒸着法などにより圧電振動素子３０の振動部に金属膜を堆積させる方法などを利用することができる。この質量付加方式により周波数調整を行う場合には、圧電振動素子３０の初期の周波数は目標周波数に対して高めの周波数となるようにつくり込みを行う。
【００３０】
次に、ステップＳ５に示すように、容器本体３の外周壁の開放された上端に蓋体２０を接合する。容器本体３と蓋体２０との接合は、容器本体３の上端面上に、例えば、コバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ）合金などからなるロウ材としてのシールリングを設け、そのシールリングを介して、蓋体２０をシーム溶接することにより行うことができる。
具体的には、図４（ｂ）に示すように、例えば、窒素雰囲気を形成するためのチャンバー５１内において、支持台５３上のトレイ５４に、蓋体２０を載置し、その上に上述したロウ材３３が蓋体２０と接触するように容器本体３を逆さにして載置し、上から錘５２により荷重をかけながら、チャンバー５１内を加熱する。これにより、ロウ材３３を溶融して硬化させることにより蓋体２０を接合する。尚、この工程は、チャンバー５１に代えて、窒素雰囲気が管理されたベルト炉に圧電デバイス１を通して行うようにしてもよい。
【００３１】
以上の工程により、容器内に圧電振動素子を未封止状態で収容するプロセスを完了する。
次に、内部空間Ｓに圧電振動素子３０を収容、接合した容器２を、封止工程（Ｓ６〜Ｓ１０）に移して封止を行う。
封止工程は、例えば、図５（ａ）に示すように真空チャンバー５１ａなどの内部に圧電振動素子を収容した容器２（容器本体３、蓋体２０）を収容して行う。この際、封止孔３７が上向きとなるように、容器２の上下を逆にしてセットする。
まず、ステップＳ６に示すように、容器２の底面に設けた封止孔３７内に、金とゲルマニウムとの合金、あるいは、金と錫との合金などからなる球状の封止部材３８を配置する。この球状の封止部材３８の配置は、封止孔３７が有する内周の形状を利用して行うことができる。すなわち、内部空所Ｓ側の貫通孔３７ａと、その貫通孔３７ａよりも大きな同心の（外部側の）貫通孔３７ｂとが連通してなる封止孔３７の段差形状を利用して、容器２を内部空所Ｓ側が下側となるように載置することにより、封止孔３７の外部側から入れ込んだ球状の封止部材３８が封止孔３７内の段部に保持されて配置される（図５（ｃ））を参照）。
【００３２】
図５（ｃ）の工程をさらに詳しく説明する。図５（ｃ）の一部を拡大して示す図５（ｂ）に表されているように、球形の金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ）合金の封止部材３８が配置される封止孔３７は、所定の内径ｎ１を備える内側の第１の貫通孔３７ａと、この第１の貫通孔３７ａと連通して設けられると共に、第１の貫通孔３７ａよりも大きな内径ｎ２を備えて外側に開口した第２の貫通孔３７ｂとを備えている。球形の金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ）の封止部材３８の直径ｎ３は、第１の貫通孔３７ａの内径ｎ１よりも大きく、第２の貫通孔３７ｂの内径ｎ２よりも僅かに小さく形成されている。
このため、球形の金ゲルマニウム合金の封止部材（Ａｕ／Ｇｅ）３８は、図示されているように、第１の貫通孔３７ａの内周縁のエッジｅ（段部４０）の稜線上に接触して保持されている。
【００３３】
次に、ステップＳ７において減圧工程を実施する。
ステップＳ７の減圧工程において、真空チャンバー５１ａ内を減圧することにより容器２の内部空所Ｓを減圧しながら容器を上下両方から加熱し、封止孔３７の内周と封止部材３８との隙間を介して、加熱により生成された容器２内部のガスを容器２の外部に排出させる。すなわち、ステップＳ３で説明した圧電振動素子３０と電極部１５とを接合に供する銀ペーストなどの導電性接着剤１６などの硬化の過程で発生する有害なガス（アウトガス）や、容器２内部（内部空所Ｓ）の水分が蒸発した気体を、この減圧ステップで外部に排出させる。
即ち、ステップＳ７の減圧工程では、図７に示すように、封止部材３８を封止孔３７上に配置した状態にある容器２を真空チャンバー５１ａ内に配置し、真空チャンバー５１ａ内を図示しない真空排気手段により真空引きし、好ましくは、高真空状態とする。
【００３４】
また、減圧開始と同時、或いは減圧開始後に開始される容器を加熱する加熱工程では、下部加熱手段（加熱手段）による容器下方からの加熱と、カバー部材を介した容器上方からの加熱を実施する。
なお、図８は、減圧工程における温度プロファイルの一例を示している。すなわち、真空チャンバー５１ａ内を例えば、１０-3Ｐａ（パスカル）程度の高真空とする。そして、Ｔ１時間（例えば、２０分）の間、２５０度ないし３００度、好ましくは、２６０度以上にまで加熱する。この温度をＴ２時間（例えば、３０分）維持して、容器２内の例えば導電性接着剤１６等から生成される気体成分を容器２外に排出する。
【００３５】
続いて、真空チャンバー５１ａ内の温度と気圧を保持したまま、真空孔封止工程（溶融工程）をＴ３時間（例えば、２０分）行う。この時、周囲の温度が高くても、金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ）の封止部材３８の融点は高いので、溶融されることなく、従来２６０度程度であった加熱温度を２８０度程度まで上げて、効果的に上記気体成分の追い出しを行うことができる。そして、レーザー照射手段５５から、封止部材３８に向けてレーザー光Ｌを照射して、仮固定された封止部材３８を溶融、固化することにより、貫通孔３７を完全に塞ぐ（Ｓ８、Ｓ９）。
即ち、球形の金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ）合金の封止部材３８に、図５（ａ）のように、レーザー光Ｌを照射する。このレーザー光Ｌは、金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ）合金の封止部材３８の融点が３６０度程度であるにもかかわらず、本実施形態の封止部材３８は光を吸収しやすい性質をもつため、金すずの場合とほぼ同じ条件で照射することで、球形の金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ）合金３８を適切に溶融することができる。
【００３６】
本発明では、少なくとも上記ステップＳ７の減圧工程の際に、図７、図９に示すように、容器２の封止孔３７が形成された外底面と平行な隙間を空けてカバー部材７０を配置する。また、図７、図９では、製造効率を上げるために、複数の容器２を封止孔３７を上側に向けた状態でセットできる凹部５４ａが設けられたパッケージ載置台５４を用いた例を示している。
さらに詳細には、図１０（ａ）に示すように、容器２の外底面を形成する積層基板１１の外部側の面とカバー部材７０との隙間ｔが、封止部材３８の外形（例えば、球形の封止部材であればその直径）Ｄよりも小さくなるようにカバー部材７０を配置する（ｔ≦Ｄ）。これにより、容器２内部の脱ガスの過程で、内部空所Ｓから外部に排出される気体の圧力により封止孔３７から球状の封止部材３８が飛び出そうとした場合に、その球状の封止部材３８をカバー部材７０で受け止めて飛散を防止することができる。
封止部材は球形あるとは限らないため、非球形である場合にはその外形寸法をＤとする。
なお、また、図１０（ａ）では、減圧していない状態において封止孔３７に配置された球状の封止部材３８とカバー部材７０とが接触しないように、隙間ｔ≦外形Ｄとなる範囲にて所定の隙間を設けた例を示しているが、これは、後述する球状の封止部材３８を溶融させる工程（ステップＳ８）にて、カバー部材７０を容器２の外底面側に配置させたままの状態で球状の封止部材３８を溶融させた場合に、溶融した封止部材３８がカバー部材７０に付着するのを防ぐためである。ここで、容器２の外底面とカバー部材７０との隙間ｔは、球状の封止部材３８とカバー部材７０とが接触しない範囲でなるべく小さい方が、封止孔３７から飛び出そうとする挙動を呈した封止部材３８を、カバー部材７０により封止孔３７内の所定の位置に、より短時間で復帰させることができるので、減圧時間を短縮でき、作業効率の向上が図れるので好ましい。
【００３７】
ここで、容器２の外底面とカバー部材７０との隙間ｔを、ｔ≦Ｄの関係を満たす範囲で所望の隙間に管理して配置させるには、図示はしないが、パッケージ載置台５４の凹部５４ａが設けられた領域とは異なる領域に、容器２の外底面とカバー部材７０との隙間ｔと同じ厚みのスペーサーを設ければよい。
また、封止部材３８を溶融させるステップにて、カバー部材７０を容器２から離間、離脱させる場合には、減圧ステップにおいて、封止部材３８とカバー部材７０とが接触していてもよい。
【００３８】
本発明の特徴的な構成は、下部加熱手段による容器下方からの加熱の他に、カバー部材を介した容器上方からの加熱を併用したことにより、アウトガスの排出を促進して生産性を向上し、完成した製品の特性を高めた点にある。なお、加熱装置の構成例については後述する。
下部加熱手段による容器下部への加熱温度と、カバー部材を介した容器上部への加熱温度とは、同程度であってもよいが、カバー部材が容器から離間している場合にはカバー部材からの加熱温度の方を高く設定する方が好ましい。
ステップＳ７の減圧ステップにて、封止孔３７の内周と封止部材３８との隙間を介して容器２内部の脱ガスを行った後で、カバー部材７０を除去してから、封止孔３７に配置させた球状の封止部材３８に例えばレーザー光を照射して、球状の封止部材３８を溶融させる。すると、溶融した封止部材３８が金属膜４５に濡れ広がり、封止部材３８による封止孔３７の封止を強固なものとすることができる（ステップＳ８）。
なお、カバー部材としては、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の金属を使用するのが好ましい。たとえば、マグネシウム、アルミニウム、銅を用いる。
【００３９】
次に、図１０（ｂ）に示すように、溶融した封止部材３８を封止孔３７内に十分に充填させてから、レーザー光の照射をやめて溶融した封止部材３８を冷却して硬化（固化）させる（ステップＳ９）。そして、真空チャンバー内を大気開放して（ステップＳ１０）、ステップＳ６からの封止工程を終了し、真空チャンバー内から複数の圧電デバイス１（容器２）が載置されたパッケージ載置台５４を取り出し、一連の製造工程を終了する。
【００４０】
上記実施形態の圧電デバイス１の製造方法によれば、容器２の内部空所Ｓから脱ガスを行う減圧ステップ（ステップＳ７）において、内部空所Ｓから外部に排出される気体の圧力により封止孔３７から容器外へ飛び出そうとする球状の封止部材３８をカバー部材７０で受け止めることができるので、球状の封止部材３８が封止孔３７から飛び出すことによる圧電デバイス１の封止不良を防止することができる。したがって、圧電振動素子が接合された容器２の内部空所Ｓが確実に気密封止された圧電振動デバイス１を高歩留まりにて製造することができる。
【００４１】
また、本実施形態の方法では、容器本体３の底部に形成された貫通孔３７に対して、球形に形成した金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ）の封止部材３８を配置して、溶融工程において溶融（本封止）するようにしている。
この金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ）の封止部材３８は、融点が高いが、酸化されやすく、表面に酸化膜が形成されやすく、酸化膜が存在すると、加熱により流れにくくなり、封止作業がその分困難になる。ところが、金ゲルマニウム合金（Ａｕ／Ｇｅ）を球形にして、レーザー光を照射すると、酸化膜のために、光を吸収しやすく、容易に溶融され、酸化膜が貫通孔３７の外側に向かって表面に押し出される。これにより、封止部材３８の合金成分を貫通孔３７内に適切に流すことで、貫通孔３７を完全に塞ぐことができる。このため、封止後の圧電デバイス１を実装する工程において、熱が加えられた場合に、金ゲルマニウム合金の封止部材３８は融点が高く、容易に溶融しないことから、容器２内部の真空状態が封止部材の一部溶融によりリークすることが有効に防止される。しかも、封止部材３８に鉛を含有していないことから、鉛を原因とする環境汚染を回避することができる。
【００４２】
次に、図１１（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施形態に係る電子デバイスの加熱装置の構成を示す正面縦断面図、及び平面図である。なお、電子デバイスの構成については、上記実施形態中の部材名、符号等を流用して説明する。
本発明の第１の実施形態に係る加熱装置８０は、内部に空所Ｓを有すると共に該空所を容器外部と連通させる封止孔３７を有した容器２、封止孔上に配置された封止部材３８、及び容器内に気密封止された電子部品３０を有した電子デバイス１（図面上現れていない）を加熱する手段である。
この電子デバイスの加熱装置８０は、封止孔３７を上向きとした容器２の下部（封止孔の存在しない部分）を加熱する下部加熱手段（ベースヒーター）８１と、封止孔が形成された容器の上部を加熱する上部加熱手段８５（カバー部材７０）と、を備え、下部加熱手段８１からの熱をカバー部材７０に熱伝導させて容器上部を加熱するように構成されている。
【００４３】
本例では、上部加熱手段８５としてカバー部材７０、及び熱伝導部材８２を利用しており、下部加熱手段８１上に立設したスペーサーを兼ねた熱伝導部材８２上にカバー部材７０を配置し、下部加熱手段８１からの熱を熱伝導部材８２を介してカバー部材７０に伝導することによりカバー部材を加熱している。この場合、熱伝導部材８２も上部加熱手段８５の一部を構成している。
熱伝導部材８２としては、例えば銅等の熱伝導の良好な金属を用い、上部加熱手段８５としてのカバー部材７０としては熱伝導の良好なマグネシウム、アルミニウム等の金属を用いる。
この実施形態によれば、上方からの加熱を行うための構成をシンプル化することができる。
【００４４】
次に、図１２（ａ）及び（ｂ）は本発明の他の実施形態に係る電子デバイスの加熱装置の構成を示す正面縦断面図、及び平面図である。
本例に係る上部加熱手段８５は、カバー部材７０と、カバー部材に配線したヒーター線８６とから構成されており、ヒーター線８６に通電させることによりカバー部材７０を発熱させている。本例では、カバー部材自体が熱源を備えている点において図１１の実施形態と異なっている。
なお、図示のように下部加熱手段８１上に設置した熱伝導部材８２を介して下部加熱手段からの熱がカバー部材７０に伝導されるように構成してもよい。
前述のように、減圧下で容器を加熱する際にカバー部材を容器の直上位置に近接配置する場合に容器を下方からのみ加熱するとすれば、下方からの加熱により昇温した容器の熱の多くが容器上部から低温状態にあるカバー部材側に吸収されて容器を低温化させる原因となる。この場合、カバー部材よって冷却された分だけ容器の加熱が不十分となり、容器内部の導電性接着剤から発生するガス量が低下して残留ガス量が増大することにより完成した圧電デバイスの特性が低下したり、或いはガス除去工程に要する時間が長期化して生産性を低下させるという問題がある。
【００４５】
これに対して本発明では、容器下部を加熱する際に、カバー部材７０を同時に加熱して十分に昇温させるので、容器の熱がカバー部材によって吸収されて容器の温度が低下することがなくなる。このため、容器内部の導電性接着剤からのガス量の発生を促進して効率的に残留ガス量を減少させることができる。このため、完成した圧電デバイスの特性の低下を防止し、ガス除去工程に要する時間を短縮して生産性を向上させることができる。
図１２の実施形態では、上部からの加熱温度を下部加熱手段からの加熱とは独立して任意に制御できるので、容器内のガス発生効率を高めることができる。
【００４６】
次に、図１３（ａ）（ｂ）は、本発明の電子デバイスの加熱装置の他の構成例を示す図である。
この加熱装置８０では、上部加熱手段８５としてのカバー部材７０は、封止部材３８と対向する下面に、封止部材３８との間に封止部材の外形（例えば、直径）Ｄよりも小さな隙間ｔを空けるための凹所７１を備えている。このカバー部材７０を電子デバイス上にセットした場合には、凹所７１の天井面が封止部材３８の上端部との間に隙間ｔを隔てて対向配置されると共に、カバー部材の底面は電子デバイスの容器上面（封止孔を形成した側の面）に接触するため、カバー部材からの熱を容器上面に直接伝導することができ、加熱効率を向上させることができる。
凹所７１の天井面と封止部材３８との間に隙間ｔを形成する本構成は、図１３（ａ）のように封止部材３８の一部が封止孔３７から外側に突出している場合のみならず、（ｂ）のように封止部材３８が封止孔から突出しない場合にも適用することができる。
なお、図１３（ａ）（ｂ）の何れにおいても、ｔ＝０、即ち、封止部材と凹所７１の天井面とが接触することも有り得る。この場合においても、加熱によって封止部材が溶融する訳ではないため、問題はない。
なお、カバー部材７０の下面を容器上面と接触させたとしても、両者の隙間から負圧が入り込んで封止孔内を減圧することができる。ただ、万が一、カバー部材７０の下面が封止孔３７を閉塞することがないように、凹所７１に対応するカバー部材部分には通気孔７２を形成してもよい。
この構成によれば、カバー部材７０から容器上部に対する加熱効率を大幅に高めることができる一方で、減圧時に容器内部から排出されるガスによって封止部材が飛散することも効果的に防止できる。
【００４７】
次に、図１４（ａ）は、本発明の圧電デバイスの異なる実施の形態の構成を示す概略平面図である。図において、圧電デバイス６０は、圧電振動素子３０を用いて、圧電発振器を形成した例を示しており、第１の実施の形態と同一の符号を付した箇所は共通する構成であるから、重複した説明は省略し、相違点を中心に説明する。
図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＸ−Ｘ線概略断面図であり、容器本体６１は、その製造の際に、第１の実施形態の容器本体３よりも多くのセラミックシートの積層基板を用いて製造されている。これにより、容器本体６１には、増えた分の積層基板を利用して中央付近に凹部６２が形成されており、その内側底部には、図示しない電極が設けられている。この電極上には、集積回路６３が実装されている。集積回路６３は、所定の分周回路等を構成していて、圧電振動素子３０の駆動電極と電気的に接続され、集積回路６３から出力された駆動電圧が圧電振動素子３０に与えられるようになっている。
容器本体６１の貫通孔３７に充填されている封止部材３８は、第１の実施形態で説明したものと同じであり、同一の封止工程で封止されたものである。したがって、本実施形態も第１の実施形態と同様の作用効果を発揮することができる。このように、本発明は、圧電振動子に限らず、図１４のような圧電発振器やフィルタ等、その名称にかかわらず、容器本体内に圧電振動素子を収容して、蓋体により封止する構成のあらゆる圧電デバイスに適用できる。
【００４８】
図１５は、本発明の上述した実施形態に係る圧電デバイスを利用した電子機器の一例としてのデジタル式携帯電話装置の概略構成を示す図である。図１５において、送信者の音声を受信するマイクロフォン１０８及び受信内容を音声出力とするためのスピーカ１０９を備えており、さらに、送受信信号の変調及び復調部に接続された制御部としての集積回路等でなるコントローラ１０１を備えている。コントローラ１０１は、送受信信号の変調及び復調の他に画像表示部としてのＬＣＤや情報入力のための操作キー等でなる情報の入出力部１０２や、ＲＡＭ、ＲＯＭ等でなる情報記憶手段１０３の制御を行うようになっている。このため、コントローラ１０１には、圧電デバイス１が取り付けられて、その出力周波数をコントローラ１０１に内蔵された所定の分周回路（図示せず）等により、制御内容に適合したクロック信号として利用するようにされている。このコントローラ１０１に取付けられる圧電デバイス１は、圧電デバイス１単体でなくても、圧電デバイス１と、所定の分周回路等とを組み合わせた発振器である図１４のような圧電デバイス６０であってもよい。
コントローラ１０１は、さらに、温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ）１０５と接続され、温度補償水晶発振器１０５は、送信部１０７と受信部１０６に接続されている。これにより、コントローラ１０１からの基本クロックが、環境温度が変化した場合に変動しても、温度補償水晶発振器１０５により修正されて、送信部１０７及び受信部１０６に与えられるようになっている。
このように、制御部を備えた携帯電話装置１１０のような電子機器に、上述した実施形態に係る圧電デバイスを利用することにより、製造工程において、容器本体内に正しく位置決めされた圧電振動素子を備える圧電デバイスを使用していることによって、正確なクロック信号を生成することができる。
【００４９】
本発明は上述の実施形態に限定されない。各実施形態の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略し、図示しない他の構成と組み合わせることができる。
また、上記実施形態では封止孔を容器本体側に形成したが、蓋体側に封止孔を備えた電子デバイスに対しても本発明による封止方法を適用することができる。要するに、本発明は容器の外面の何れかの部位に封止孔を有した電子デバイス一般に対して適用することができる。
また、上記実施形態に係る容器本体３は上面に凹部を有した絶縁基板としたが、凹部を有しない平板状の絶縁基板上に電子部品を搭載し、電子部品を含む絶縁基板上の空間をバスタブ形（逆椀形）の蓋体により封止するようにした電子デバイスに対しても本発明の封止方法を適用することができる。この場合、封止孔は絶縁基板側に設けても良いし、蓋体側に設けても良い。
【符号の説明】
【００５０】
１…圧電デバイス、２…容器、３…容器本体、１１、１２、１３…積層基板、１５…電極部、１６…導電性接着剤、２０…蓋体、３０…圧電振動素子、３１…基部、３３…ロウ材、３４、３５…振動腕、３７…封止孔、３７ａ、３７ｂ…貫通孔、３８…封止部材、４０…段部、４２…凹部、４５…金属膜、５１…チャンバー、５１ａ…真空チャンバー、５２…錘、５３…支持台、５４…トレイ（パッケージ載置台）、５４ａ…凹部、５５…レーザー照射手段、６０…圧電デバイス、６１…容器本体、６２…凹部、６３…集積回路、７０…カバー部材、７１…凹所、７２…通気孔、８０…加熱装置、８１…下部加熱手段（加熱手段）、８２…熱伝導部材、８５…上部加熱手段、８６…ヒーター線、１０１…コントローラ、１０２…入出力部、１０３…情報記憶手段、１０５…温度補償水晶発振器、１０６…受信部、１０７…送信部、１０８…マイクロフォン、１０９…スピーカ、１１０…携帯電話装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に空所を有すると共に該空所を容器外部と連通させる封止孔を備えている容器と、前記封止孔を封止するための封止部材と、前記空所内に固定している電子部品と、を備えている電子デバイスの製造方法であって、
前記容器を加熱するための加熱手段に、該容器をセットする工程と、
前記封止部材の少なくとも一部を前記封止孔内に配置する工程と、
前記容器との距離が該封止部材の外形よりも小さくして、前記封止部材を覆うようにカバー部材を配置させる工程と、
前記カバー部材を配置させる工程の後で前記空所を減圧する工程と、前記加熱手段と前記カバー部材とで前記容器を加熱する工程、とを含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記カバー部材は前記封止部材の一部を収容するための凹所を備えていることを特徴とする請求項１に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項３】
減圧した環境で容器を加熱するための加熱装置であって、
接触して前記容器を加熱するための加熱手段と、
前記容器との間に隙間を空けて間接的に前記容器を加熱するためのカバー部材と、を備えていることを特徴とする容器の加熱装置。
【請求項４】
前記加熱手段が前記カバー部材を加熱することを特徴とする請求項３に記載の容器の加熱装置。
【請求項５】
前記カバー部材は熱源を備えていることを特徴とする請求項３又は４に記載の容器の加熱装置。
【請求項１】
内部に空所を有すると共に該空所を容器外部と連通させる封止孔を備えている容器と、前記封止孔を封止するための封止部材と、前記空所内に固定している電子部品と、を備えている電子デバイスの製造方法であって、
前記容器を加熱するための加熱手段に、該容器をセットする工程と、
前記封止部材の少なくとも一部を前記封止孔内に配置する工程と、
前記容器との距離が該封止部材の外形よりも小さくして、前記封止部材を覆うようにカバー部材を配置させる工程と、
前記カバー部材を配置させる工程の後で前記空所を減圧する工程と、前記加熱手段と前記カバー部材とで前記容器を加熱する工程、とを含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記カバー部材は前記封止部材の一部を収容するための凹所を備えていることを特徴とする請求項１に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項３】
減圧した環境で容器を加熱するための加熱装置であって、
接触して前記容器を加熱するための加熱手段と、
前記容器との間に隙間を空けて間接的に前記容器を加熱するためのカバー部材と、を備えていることを特徴とする容器の加熱装置。
【請求項４】
前記加熱手段が前記カバー部材を加熱することを特徴とする請求項３に記載の容器の加熱装置。
【請求項５】
前記カバー部材は熱源を備えていることを特徴とする請求項３又は４に記載の容器の加熱装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−９８６８６（Ｐ２０１３−９８６８６Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３８４３３（Ｐ２０１１−２３８４３３）
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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