電子器件的制造方法、電子設(shè)備以及移動(dòng)體設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供電子器件的制造方法、電子設(shè)備以及移動(dòng)體設(shè)備，在將蓋體接合于底座基板的密封部時(shí)不會(huì)在底座基板的陶瓷材料上產(chǎn)生裂紋。具有電子元件、底座基板和蓋體的電子器件的制造方法的特征在于，包含以下工序：以相比于所述蓋體的與所述密封部接合的接合部分的板厚，使得所述蓋體的在厚度方向的平面視中位于所述接合部分的內(nèi)側(cè)的部分的板厚變小的方式，照射所述能量束而將所述蓋體接合到所述密封部上。
【專利說(shuō)明】電子器件的制造方法、電子設(shè)備以及移動(dòng)體設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及實(shí)現(xiàn)了容器主體和蓋體的焊接方法的改善的電子器件的制造方法、使用了該制造方法的電子設(shè)備以及移動(dòng)體設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]作為將電子元件氣密密封到容器內(nèi)的構(gòu)造，在一面開(kāi)口的陶瓷容器主體內(nèi)配置電子元件，并使用導(dǎo)電性部件實(shí)現(xiàn)了電子元件與容器主體側(cè)布線的電導(dǎo)通之后，采用了對(duì)容器主體的開(kāi)口周緣部形成的密封部和金屬制的蓋體進(jìn)行縫焊(電阻焊)來(lái)進(jìn)行密封的方法、或者利用激光、電子束使兩者熔融來(lái)進(jìn)行接合的方法等。
[0003]在專利文獻(xiàn)I中，公開(kāi)了使用縫焊制造的壓電器件。壓電器件具有電子元件用的容器和壓電元件。電子元件用的容器具備蓋體和具有凹陷部的容器主體。
[0004]容器主體是在基板部的一個(gè)主面上設(shè)置框部而形成了凹陷部。構(gòu)成容器主體的基板部是通過(guò)層疊多層例如氧化鋁陶瓷等陶瓷材料而形成的?？虿坑煽煞ズ辖?K0VAR合金)等金屬構(gòu)成，采用了具有中空部的框狀的密封圈。此外，框部通過(guò)焊接等方式連接到形成于基板部的一個(gè)主面的金屬化層上。并且，在基板部的一個(gè)主面上設(shè)置有一對(duì)元件搭載焊盤(pán)。此外，在容器主體的另一個(gè)主面上設(shè)置有多個(gè)安裝端子。
[0005]蓋體由42合金或可伐合金等構(gòu)成，在與凹陷部側(cè)相對(duì)的主面上，以厚度從外側(cè)緣部朝向內(nèi)側(cè)增大的方式設(shè)置有傾斜部。蓋體在預(yù)定的環(huán)境內(nèi)被配置到容器主體的框部上，使縫焊機(jī)的輥電極與蓋體接觸，在輥電極中流過(guò)電流的同時(shí)沿著蓋體的外周緣移動(dòng)輥電極，從而將蓋體接合到框部上。
[0006]在蓋體上從外側(cè)緣部朝向內(nèi)側(cè)設(shè)置有傾斜部，因此能夠防止輥電極與輸送夾具相接觸。此外，即使增大輥電極的傾斜角也能夠減小蓋體與框部相接觸的寬度(接合寬度)。由此，公開(kāi)了能夠降低施加給容器主體的熱應(yīng)力(殘留應(yīng)力)，能夠防止容器主體上產(chǎn)生的斷裂、殘缺等。
[0007] 【專利文獻(xiàn)I】日本特開(kāi)2010-178113號(hào)公報(bào)
[0008]但是，近年來(lái)容器日益小型化，即使如專利文獻(xiàn)I所公開(kāi)的那樣，以厚度從端緣朝向蓋體的中央增大的方式使蓋體的構(gòu)造帶有傾斜，由于蓋體自身的厚度只有0.1mm左右，因此仍然存在難以避免由于焊接時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力(殘留應(yīng)力)引起的容器主體的裂紋產(chǎn)生的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明正是為了解決上述問(wèn)題而完成的，提供在蓋體上設(shè)置有緩和焊接時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力(殘留應(yīng)力)的應(yīng)力緩和部的電子器件的制造方法、使用了該制造方法的電子器件、電子設(shè)備以及移動(dòng)體設(shè)備。
[0010]本發(fā)明正是為了解決上述課題中的至少一部分而完成的，可以作為以下的方式或應(yīng)用例來(lái)實(shí)現(xiàn)。[0011][應(yīng)用例I]本發(fā)明的電子器件的制造方法的特征在于，包含以下工序:準(zhǔn)備電子元件、底座基板和蓋體，所述底座基板具有凹陷部，并且在所述凹陷部的周緣具有密封部，所述蓋體包含以金屬為材料的基材層和焊料層；在所述凹陷部的底部配置所述電子元件；以所述密封部與所述焊料層重疊的方式將所述蓋體配置到所述底座基板上；以及以相比于所述蓋體的與所述密封部接合的接合部分的板厚，使得所述蓋體的在厚度方向的平面視中位于所述接合部分的內(nèi)側(cè)的部分的板厚變小的方式，照射所述能量束而將所述蓋體接合到所述密封部上。
[0012]根據(jù)該制造方法，在電子器件、例如壓電振子的制造時(shí)通過(guò)能量束將蓋體接合到底座基板的密封部時(shí)，會(huì)由于蓋體和底座基板的線膨脹系數(shù)的差異、以及兩者的各部分的溫度分布的偏差，在容器返回到常溫時(shí)產(chǎn)生殘留應(yīng)力，但是，能夠利用厚度方向的平面視中相比于蓋體的與所述密封部接合的部分、比其靠?jī)?nèi)側(cè)的部分變小的所謂應(yīng)力緩和部來(lái)吸收/減小殘留應(yīng)力，從而具有不會(huì)在容器上產(chǎn)生裂紋等、并且能夠大幅降低電子器件的泄漏不良的效果。
[0013][應(yīng)用例2]另外，根據(jù)應(yīng)用例I所述的電子器件的制造方法，其特征在于，在所述進(jìn)行接合的工序中，通過(guò)使所述焊料移動(dòng)，來(lái)形成所述蓋體的板厚較小的部分。
[0014]根據(jù)該制造方法，可通過(guò)恰當(dāng)?shù)卣丈淠芰渴?，在蓋體上形成板厚較薄的部分，因此該較薄的部分作為應(yīng)力緩和部發(fā)揮作用，能夠防止在底座基板上產(chǎn)生裂紋，具有能夠得到氣密度優(yōu)異的電子器件的效果。
[0015][應(yīng)用例3]另外，電子器件的制造方法的特征在于，包含以下工序:準(zhǔn)備電子元件、底座基板和蓋體，所述底座基板具有凹陷部，并且在所述凹陷部的周緣具有密封部，所述蓋體包含以金屬為材料的基材層和焊料層，并且在厚度方向的平面視中，在所述蓋體的一部分中具有應(yīng)力緩和部；在所述凹陷部的底部配置所述電子元件；以所述密封部與所述焊料層重疊，并且在厚度方向的平面視中所述應(yīng)力緩和部與所述凹陷部重疊的方式將所述蓋體配置到所述底座基板上；以及照射能量束而將所述蓋體接合到所述密封部上。
[0016]根據(jù)該制造方法，以使底座基板的凹陷部、與在厚度方向的平面視中在一部分中具有應(yīng)力緩和部的蓋體重疊的方式，進(jìn)行能量束接合，因此利用應(yīng)力緩和部減小了因接合而產(chǎn)生的殘留應(yīng)力，防止了在底座基板上產(chǎn)生裂紋，具有能夠得到氣密度高的電子器件的效果。
[0017][應(yīng)用例4]另外，根據(jù)應(yīng)用例3所述的電子器件的制造方法，其特征在于，所述應(yīng)力緩和部的板厚比所述蓋體的其他部分的板厚小。
[0018]根據(jù)該制造方法，應(yīng)力緩和部的板厚形成得比蓋體的其他部分的板厚小，因此，利用應(yīng)力緩和部減小了對(duì)底座基板與蓋體進(jìn)行能量束接合時(shí)產(chǎn)生的殘留應(yīng)力，防止在底座基板上產(chǎn)生裂紋，具有能夠得到氣密性優(yōu)異的電子器件的效果。
[0019][應(yīng)用例5]另外，根據(jù)應(yīng)用例3所述的電子器件的制造方法，其特征在于，所述應(yīng)力緩和部在厚度方向上彎曲。
[0020]根據(jù)該制造方法，所述應(yīng)力緩和部在厚度方向上彎曲，因此進(jìn)一步緩和了對(duì)底座基板與蓋體進(jìn)行能量束接合時(shí)產(chǎn)生的殘留應(yīng)力，防止在底座基板上產(chǎn)生裂紋，具有能夠得到氣密性優(yōu)異的電子器件的效果。
[0021][應(yīng)用例6]本發(fā)明的電子設(shè)備的特征在于，該電子設(shè)備具有通過(guò)下述電子器件制造方法制造出的電子器件，所述電子器件制造方法包含以下工序:準(zhǔn)備電子元件、底座基板和蓋體，所述底座基板具有凹陷部，并且在所述凹陷部的周緣具有密封部，所述蓋體包含以金屬為材料的基材層和焊料層；在所述凹陷部的底部配置所述電子元件；以所述密封部與所述焊料層重疊的方式將所述蓋體配置到所述底座基板上；以及以相比于所述蓋體的與所述密封部接合的接合部分的板厚，使得所述蓋體的在厚度方向的平面視中位于所述接合部分的內(nèi)側(cè)的部分的板厚變小的方式，照射所述能量束而將所述蓋體接合到所述密封部上。
[0022]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，使用氣密性良好且頻率精度、頻率溫度特性、老化特性良好的電子器件來(lái)構(gòu)成電子設(shè)備，因此具有能夠得到頻率長(zhǎng)期穩(wěn)定的電子設(shè)備的效果。
[0023][應(yīng)用例7]本發(fā)明的移動(dòng)體設(shè)備的特征在于，該移動(dòng)體設(shè)備具有應(yīng)用例6所述的電子器件。
[0024]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，使用氣密性良好、小型且頻率精度、頻率溫度特性、老化特性良好的電子器件來(lái)構(gòu)成移動(dòng)體設(shè)備，因此具有能夠得到小型化且頻率長(zhǎng)期穩(wěn)定的移動(dòng)體設(shè)備的效果。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是本發(fā)明的電子器件用容器的圖，圖1的(a)是分解立體圖，圖1的(b)是(a)的P — P剖視圖，圖1的(C)是蓋體的剖視圖。
[0026]圖2是用于說(shuō)明能量束接合法的、放大了電子器件用容器的一部分的剖視圖。
[0027]圖3是其他實(shí)施例的蓋體的圖，圖3的(a)是平面圖，圖3的(b)是剖視圖。
[0028]圖4是其他實(shí)施例的蓋體的圖，圖4的(a)是平面圖，圖4的(b)是剖視圖。
[0029]圖5是使用平板狀蓋體的容器的局部放大剖視圖。
[0030]圖6是示出電子器件的制造步驟的流程圖。
[0031]圖7的(a)是電子器件(壓電振子)的剖視圖，圖7的(b)是其他電子器件(壓電振蕩器)的剖視圖。
[0032]圖8的(a)是示出陀螺儀傳感器的結(jié)構(gòu)的平面圖，圖8的(b)是其剖視圖，圖8的(C)是對(duì)動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明的示意圖。
[0033]圖9是電子設(shè)備的概略圖。
[0034]圖10是移動(dòng)設(shè)備的說(shuō)明圖。
[0035]標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0036]1:容器；2:底座基板(容器主體)；2A:絕緣基板；3:蓋體；3a:外周區(qū)域；3b:內(nèi)側(cè)區(qū)域；5、6:電子器件；7:振動(dòng)陀螺儀傳感器；8:電子設(shè)備；10:密封部(金屬化層)；10a:接合部;10b:內(nèi)側(cè)端部;lla:基材層；llb、llb’、llb”:焊料層；llc:鎳膜；12:應(yīng)力緩和部；13:元件搭載盤(pán)；13a:部件搭載盤(pán)；14:安裝端子；15:貫通孔；18:腔室；30:電子元件；37:第2電子元件；40:振動(dòng)陀螺儀元件(電子元件)；41a、41b、41c、41d:第2連接臂；42a、42b:第I連接臂;43a、43b、44a、44b:驅(qū)動(dòng)用振動(dòng)臂；45a、45b:檢測(cè)用振動(dòng)臂;46a、46b、47a、47b:支撐臂；G:重心。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面，根據(jù)附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。[0038]圖1的(a)是本發(fā)明的電子器件用容器I的一個(gè)實(shí)施方式的分解立體圖，該圖的(b)是(a)的P — P剖視圖，該圖的(C)是蓋體3的放大剖視圖。
[0039]收納電子元件的容器I具備:具有可搭載電子元件的凹陷部的陶瓷制的底座基板(容器主體)2 ;以及對(duì)設(shè)置于底座基板2的一面的凹陷部(腔室)18進(jìn)行氣密密封的蓋體3。
[0040]本發(fā)明的電子器件用容器I的制造方法的概略如下。即，該制造方法是具備底座基板2和金屬制的蓋體3的電子器件用容器I的制造方法，其中，所述底座基板2具有以陶瓷為材料的絕緣基板2A，該制造方法具有以下工序:準(zhǔn)備底座基板2和蓋體3，所述底座基板2具有凹陷部18，并且在凹陷部的周緣具有密封部10，所述蓋體3包含基材層和焊料層；以密封部與焊料層重疊的方式將蓋體配置到底座基板上；以相比于蓋體的與密封部接合的接合部分的板厚，使得蓋體的在厚度方向的平面視中位于所述接合部分的內(nèi)側(cè)的部分的板厚變小的方式，照射所述能量束而將所述蓋體接合到所述密封部上。此處，設(shè)基材層的材料為金屬。
[0041]換言之，本發(fā)明的電子器件容器的制造方法具有以下工序:準(zhǔn)備底座基板2，所述底座基板2具有凹陷部(腔室)18，并且在該凹陷部(腔室)18的上部周緣具有密封部(金屬化層)10 ;準(zhǔn)備蓋體3，所述蓋體3具有蓋體用基材層11a、以及層疊于蓋體用基材層Ila的一個(gè)主面整體上的焊料層11b，并且在與凹陷部(腔室)18對(duì)應(yīng)的位置處具有應(yīng)力緩和部12 ；以使密封部(金屬化層)10與焊料層Ilb對(duì)準(zhǔn)的方式將蓋體3配置到底座基板2上；以及向蓋體3的周緣照射能量束(包含激光、電子束)而將蓋體3接合于密封部(金屬化層)10。
[0042]底座基板2具有絕緣基板2A和金屬化層10等，所述絕緣基板2A是層疊例如由陶瓷材料構(gòu)成的平板狀的下層板2a、作為中空環(huán)狀體的中層板2b和作為中空環(huán)狀體的上層板2c而構(gòu)成的。下層板2a形成底座基板2的底部，中層板2b形成電子元件的安裝面，作為中空環(huán)狀體的上層板2c與中層板2b —起形成底座基板2的內(nèi)部空間(腔室)。構(gòu)成陶瓷基板的下層板2a、中層板2b、上層板2c的陶瓷基材(絕緣基板2A)是對(duì)生片進(jìn)行成型/加工之后進(jìn)行燒制而形成的。
[0043]在中層板2b的靠近一端部的上表面上，形成有電子元件搭載用的多個(gè)元件搭載盤(pán)13，元件搭載盤(pán)13經(jīng)由多個(gè)貫通孔15與底座基板2的外側(cè)底面的安裝端子14電導(dǎo)通。
[0044]在上層板2c的上部周緣形成有金屬化層(密封部)10。金屬化層(密封部)10例如通過(guò)金屬化印刷(鎢W等)、燒制、鍍鎳(Ni)、密封圈焊接、鍍金(Au)等方式形成。此外，近年來(lái)，開(kāi)發(fā)出使用半添加法在陶瓷基板面上形成銅(Cu)、鎳(Ni)、金(Au)等金屬化層的方法。該方法是在燒制完成的生片上，利用由濺射實(shí)現(xiàn)的金屬膜(銅Cu)的成膜、光刻技術(shù)、鍍覆(Ni + Au)、蝕刻方法，在不伴有高溫加熱的情況下形成預(yù)定的金屬化層。后者的金屬化層(密封部)的平面度優(yōu)異。
[0045]此外，在底座基板2的外部底面上具有用于與外部布線連接的多個(gè)安裝端子14。
[0046]在以上的說(shuō)明中，說(shuō)明了層疊3層陶瓷基板而成的底座基板2的例子，但也可以是2層、4層等。此外，圖1 (b)所示的元件搭載盤(pán)13、貫通孔15只不過(guò)是一個(gè)例子，也可以使用其他布線例。此外，最好根據(jù)需要來(lái)設(shè)置使密封部(金屬化層)10和接地用的安裝端子14導(dǎo)通的貫通孔。在將本發(fā)明的容器I用于電子器件等時(shí)，通過(guò)將金屬性的蓋體3保持為接地電位，既能夠利用蓋體3的屏蔽效應(yīng)保護(hù)不受來(lái)自外部的不必要的電信號(hào)、例如噪聲等的影響，又能夠防止對(duì)外部的不必要輻射。[0047]此外，如圖1 (c)的剖視圖所示，金屬制的蓋體3構(gòu)成為，蓋體3的壁厚從外周緣起朝向中央部減小。而且，蓋體3由以下部分構(gòu)成:由可伐合金(線膨脹系數(shù):5.5ppm / °C)構(gòu)成的蓋體用基材層11a，所述可伐合金是具有與構(gòu)成底座基板2的陶瓷基板(下層板2a、中層板2b、上層板2c)的線膨脹系數(shù)(7ppm / °C)接近的線膨脹系數(shù)的金屬材料；通過(guò)包覆(clad)法層疊到蓋體用基材層Ila的下表面的焊料層lib、例如銀焊料；以及通過(guò)包覆法層疊到蓋體用基材層Ila的上表面的防氧化膜用的鎳膜He。另外，作為蓋體用基材層Ila的材料，除了可伐合金以外，還可以使用42鎳(包含鐵和42%的鎳的合金，還稱作42合金)、SUS 等。
[0048]圖2是說(shuō)明電子器件用容器的能量束(例如激光)接合法的圖，是放大了圖1的容器的一部分后的縱剖視圖。在底座基板2的環(huán)狀的密封部(金屬化層)10上，以與焊料層Ilb接合的方式整合/配置金屬制的蓋體3，并向蓋體3的周緣照射能量束。如圖2所示，以能量束的光點(diǎn)直徑的中心部、和密封部(金屬化層)10與蓋體3之間的接合部IOa的寬度尺寸Wl的中心部基本一致的方式，來(lái)設(shè)定將密封部(金屬化層)10與金屬制蓋體3的周緣部接合時(shí)的能量束的照射位置。能量束的光點(diǎn)直徑的一例是100 y m左右，接合部IOa的寬度尺寸Wl的一例是150iim左右。能量束的能量在光點(diǎn)直徑的中心部最大，隨著遠(yuǎn)離中心部，其能量減小。另外，也可以構(gòu)成為:使光點(diǎn)直徑的中心部從接合部IOa的寬度尺寸Wl的中心部朝向蓋體3的中央少許地偏移，光點(diǎn)直徑的端部位于接合部IOa的內(nèi)側(cè)端部10b、或者越過(guò)端部。如果這樣地設(shè)定能量束的中心位置、端部的位置，能夠使得蓋體3背面的焊料層Ilb均勻且可靠地熔融，由此能夠使其均勻且在所需的足夠范圍內(nèi)展開(kāi)。
[0049]在底座基板2的上層板2c的上部周緣處形成的環(huán)狀的密封部(金屬化層)10上，整合地配置圖4所示那樣的平板狀的金屬制蓋體3，并向蓋體3的接合部分照射能量束(例如激光、電子束等)時(shí)，由熔點(diǎn)比較低的合金構(gòu)成的作為接合部件的焊料層lib、例如銀焊料熔融、固化并接合，從而對(duì)容器I進(jìn)行氣密密封。此時(shí)，金屬制的蓋體3由于能量束的照射而發(fā)熱，其熱量經(jīng)由焊料層Ilb傳導(dǎo)至密封部(金屬化層)10，進(jìn)而傳遞至底座基板2的上層板2c、中層板2b、下層板2a，但是熱量的溫度分布不均勻，根據(jù)各個(gè)部分而產(chǎn)生溫度差。而且，對(duì)于形成底座基板2的陶瓷基板與構(gòu)成蓋體3的可伐合金而言，線膨脹系數(shù)存在差異，在對(duì)容器I進(jìn)行密封后使容器I返回到常溫時(shí)，隔著焊料層Ilb在底座基板2與蓋體3之間產(chǎn)生殘留應(yīng)力。隨著容器I的小型化，底座基板2對(duì)于應(yīng)力的耐受性變得脆弱，可能在底座基板2的陶瓷材料(例如上層板2c)上產(chǎn)生裂紋。
[0050]因此，在本發(fā)明的第I實(shí)施方式的例子中，如圖1 (C)所示，針對(duì)蓋體3的截面形狀，使得與底座基板2的環(huán)狀的密封部(金屬化層)10接合的外周區(qū)域3a成為一樣的壁厚，并且，以壁厚從該區(qū)域朝向蓋體3的中央部而變薄的方式構(gòu)成了應(yīng)力緩和部12。這樣，通過(guò)在蓋體3的一部分上設(shè)置相對(duì)于張力發(fā)生變形的區(qū)域、即應(yīng)力緩和部12，能夠利用該應(yīng)力緩和部12吸收/減小因接合而產(chǎn)生的殘留應(yīng)力，減小施加給底座基板2的陶瓷材料的應(yīng)力，防止裂紋的產(chǎn)生。
[0051]另外，在本例中，構(gòu)成為，相對(duì)于壁厚均勻的外周區(qū)域3a，使應(yīng)力緩和部12的壁厚呈傾斜狀逐漸減小，不過(guò)，也可以在外周區(qū)域3a與應(yīng)力緩和部12的邊界處設(shè)置階梯部。并且，可以使應(yīng)力緩和部12的壁厚整體為均勻的厚度，還可以如圖1 (C)所示的那樣，使應(yīng)力緩和部12的厚度從外周部朝向中央部逐漸減小。[0052]圖3是蓋體3的第2實(shí)施方式的例子，該圖的(a)是平面圖，該圖的(b)是(a)的P-P剖視圖。第2實(shí)施例的特征點(diǎn)是:針對(duì)蓋體3的截面形狀，使得與環(huán)狀的密封部(金屬化層)10接合的外周區(qū)域3a成為一樣的壁厚，并且使得比該外周區(qū)域3a靠近蓋體3的中央的內(nèi)側(cè)區(qū)域3b成為波浪形狀(非平面形狀)，將該內(nèi)側(cè)區(qū)域作為應(yīng)力緩和部12。通過(guò)這樣地構(gòu)成由非平面形狀形成的應(yīng)力緩和部12，能夠利用該應(yīng)力緩和部吸收/減小因接合而產(chǎn)生的殘留應(yīng)力，減小施加給底座基板2的陶瓷材料的應(yīng)力，從而防止裂紋的產(chǎn)生。
[0053]此外，構(gòu)成非平面形狀的應(yīng)力緩和部12的蓋體3的截面形狀也可以是鋸齒狀。由于是非平面形狀，由此能夠吸收/減小殘留應(yīng)力，減小施加給底座基板2的陶瓷材料的應(yīng)力，從而防止裂紋的產(chǎn)生。
[0054]圖4是蓋體3的第3實(shí)施方式的例子，該圖的(a)是平面圖，該圖的(b)是(a)的P-P剖視圖。這里，研究了是否存在利用圖4所示的一般的平板狀的蓋體3來(lái)緩和殘留應(yīng)力的方法。在底座基板2的密封部(金屬化層)10、與如圖4所示截面形狀是矩形的蓋體3的接合實(shí)驗(yàn)中，對(duì)能量束的輸出、光點(diǎn)直徑、照射位置、照射時(shí)間等接合條件進(jìn)行各種改變而進(jìn)行了接合。測(cè)量容器的氣密度，將接合截面拍攝成SEM相片，研究了焊料層Ilb熔融、固化的狀態(tài)與接合條件之間的關(guān)系。圖5是在這樣的實(shí)驗(yàn)中得到的SEM相片的示意圖的一例。
[0055]從圖5還可知，蓋體3的外側(cè)端部(圖5中為左側(cè))的上表面由于能量束的照射而如山那樣隆起，在焊料層lib’中產(chǎn)生足夠的潤(rùn)濕性，蔓延到蓋體3的外側(cè)端部的一部分。此外，從該圖可知，焊料層lib’在接合部的蓋體3的底面處充分地熔融，受到表面張力而固化。
[0056]此外，在圖5中發(fā)現(xiàn)，比密封部10與蓋體3之間的接合部更靠近腔室18的焊料層lib”熔融并在表面張力的作用下被吸引到接合部，在腔室18側(cè)產(chǎn)生了不存在焊料層lib”的區(qū)域。試著調(diào)查了容器I的氣密度、與不存在焊料層lib”的區(qū)域(稱作應(yīng)力緩和部)之間的關(guān)系，得知:在產(chǎn)生了應(yīng)力緩和部這樣的接合條件下進(jìn)行能量束接合的容器的氣密度的合格率極為良好。即，圖5示出了如下情形:與密封部10接近的腔室18側(cè)的焊料層lib”由于能量束的照射而熔融，并且在表面張力的作用下被吸引到密封部10與蓋體3之間并固化。發(fā)現(xiàn)了接合部附近的腔室18側(cè)的焊料層lib”被吸引到接合部10a，形成了不存在焊料層lib”的區(qū)域，該區(qū)域作為針對(duì)殘留應(yīng)力的應(yīng)力緩和部12發(fā)揮作用，即應(yīng)力緩和部12吸收/減小了因接合而產(chǎn)生的殘留應(yīng)力。
[0057]發(fā)現(xiàn)了如下情況:即使是不存在厚度和形狀的變化的平板狀蓋體3，通過(guò)恰當(dāng)?shù)卦O(shè)定能量束的輸出、光點(diǎn)直徑、照射位置、照射時(shí)間等接合條件，由此，與密封部10接近的腔室側(cè)的焊料層Ilb熔融，并且在表面張力的作用下被吸引到接合部10a，在與密封部10接近的腔室18側(cè)形成了不存在焊料層lib”的區(qū)域、即應(yīng)力緩和部12，從而也能夠吸收/減小殘留應(yīng)力，防止在陶瓷材料上產(chǎn)生裂紋。
[0058]如以上所說(shuō)明的那樣，在通過(guò)能量束將蓋體3接合到底座基板2的密封部10上時(shí)，會(huì)由于底座基板2和蓋體3的線膨脹系數(shù)的差異、以及兩者的各個(gè)部分的溫度分布的偏差，在容器I返回到常溫時(shí)產(chǎn)生殘留應(yīng)力，但是，能夠利用設(shè)置于蓋體3的應(yīng)力緩和部12吸收/減小殘留應(yīng)力，具有不會(huì)在容器I上產(chǎn)生裂紋等的效果。
[0059]此外，如圖1 (C)所示，通過(guò)將應(yīng)力緩和部12的壁厚設(shè)為比蓋體3的其他部分、即外周區(qū)域3a薄，能夠進(jìn)一步吸收、減小在執(zhí)行能量束接合時(shí)產(chǎn)生的殘留應(yīng)力，因此具有不會(huì)在容器I上產(chǎn)生裂紋等的效果。
[0060]此外，如圖3所示，根據(jù)容器的大小將應(yīng)力緩和部的形狀設(shè)為非平板狀、例如波浪形狀，由此能夠進(jìn)一步吸收、減小殘留應(yīng)力，因此具有不會(huì)在容器上產(chǎn)生裂紋等的效果。
[0061]如圖5所示，通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定能量束的輸出、光點(diǎn)直徑、照射位置、照射時(shí)間等接合條件，能夠利用容易制造且成本低的平板形狀的蓋體3，在該蓋體3上形成應(yīng)力緩和部12，能夠吸收、減小在執(zhí)行能量束接合時(shí)產(chǎn)生的殘留應(yīng)力，因此具有不會(huì)在容器I上產(chǎn)生裂紋等的效果。
[0062]接著，圖6是示出本發(fā)明的電子器件的制造方法的一例的流程圖。圖6是說(shuō)明圖7 (a)所示的電子器件5的制造方法的流程圖，而對(duì)于圖7 (b)的電子器件6，也可以通過(guò)同樣的步驟進(jìn)行制造。
[0063]首先，本發(fā)明的電子器件用容器的制造方法的概略如下。
[0064]包含以下工序:準(zhǔn)備底座基板2和蓋體3，所述底座基板2具有凹陷部18，并且在凹陷部的周緣具有密封部10，所述蓋體3包含以金屬為材料的基材層和焊料層；以密封部與焊料層重疊的方式將蓋體配置到底座基板上；以相比于蓋體的與密封部接合的接合部分的板厚，使得蓋體的在厚度方向的平面視中位于所述接合部分的內(nèi)側(cè)的部分的板厚變小的方式，照射能量束而將所述蓋體接合到所述密封部。
[0065]接著，本發(fā)明的電子器件的制造方法的概略如下。
[0066]S卩，具有以下工序(Sla?S6):準(zhǔn)備底座基板2，所述底座基板2具有凹陷部18、并且在凹陷部18的周緣具有密封部10 ;準(zhǔn)備蓋體3，所述蓋體3具有蓋體用基材層11a、以及層疊于蓋體用基材層Ila的一個(gè)主面整體上的焊料層11b，并且在與凹陷部18對(duì)應(yīng)的位置處具有應(yīng)力緩和部12 ;在凹陷部18中配置電子元件30 ;以密封部10與焊料層Ilb整合的方式將蓋體3配置到底座基板2上；向蓋體3照射能量束而將蓋體3接合到密封部10上。
[0067]根據(jù)該制造方法，在電子器件、例如壓電振子5的制造時(shí)，能夠吸收、減小通過(guò)能量束將蓋體3接合到底座基板2時(shí)產(chǎn)生的殘留應(yīng)力，因此具有能夠大幅降低壓電振子5的氣密不良的效果。
[0068]圖7 (a)示出了作為本發(fā)明的電子器件的實(shí)施方式的一例的壓電振子5的結(jié)構(gòu)的縱剖視圖。壓電振子5具有電子元件(壓電振動(dòng)元件)30、和收納電子元件30的容器I。容器I包含具有凹陷部(腔室)18的底座基板2、和金屬制的蓋體3。在蓋體3的與底座基板2接合的表面的整個(gè)面上形成有焊料層lib。如圖7 (a)所示，底座基板2具有兩層絕緣基板(下層板、上層板)，是對(duì)作為絕緣材料的氧化鋁質(zhì)的陶瓷生片進(jìn)行燒制而形成的。環(huán)狀的密封部10由多層金屬化層構(gòu)成。此外，在凹陷部(腔室)18的底部形成有一對(duì)元件搭載盤(pán)
13。在容器主體的外部底面形成有多個(gè)安裝端子14。
[0069]構(gòu)成底座基板2的絕緣基板上形成的元件搭載盤(pán)13與安裝端子14通過(guò)貫通孔15電導(dǎo)通。元件搭載盤(pán)13的位置被配置成，當(dāng)載置了電子元件30時(shí)，元件搭載盤(pán)13與電子元件30的焊盤(pán)電極相對(duì)應(yīng)。
[0070]作為一例的電子元件(壓電振動(dòng)元件)30大致具有石英基板、一對(duì)激勵(lì)電極、引線電極和電極焊盤(pán)。在為AT切石英振子的情況下，為了實(shí)現(xiàn)小型化，石英基板一般為臺(tái)面型構(gòu)造。關(guān)于臺(tái)面型構(gòu)造的石英基板，通過(guò)對(duì)大型石英晶片應(yīng)用光刻法和蝕刻法，能夠大量制造相同品質(zhì)的石英基板。石英基板的臺(tái)面型構(gòu)造可以根據(jù)石英振子的特性要求而采用關(guān)于厚度方向?qū)ΨQ的I級(jí)構(gòu)造，或者可以采用2級(jí)、3級(jí)構(gòu)造。
[0071]激勵(lì)電極形成于石英基板的大致中央部，并形成分別朝向石英基板的端部形成的電極焊盤(pán)延伸的引線電極。作為激勵(lì)電極的一例，利用光刻法將石英基板形成為預(yù)定的形狀，其中，所述石英基板使用濺射法、真空蒸鍍法等，以鉻(Cr)或鎳(Ni)的電極膜為基底，在其上方層疊有金(Au)的電極膜。使用該方法，能夠一次將激勵(lì)電極、引線電極和電極焊盤(pán)形成為預(yù)定的形狀。關(guān)于激勵(lì)電極的大小，根據(jù)要求的規(guī)格，有時(shí)會(huì)擴(kuò)展到臺(tái)面型構(gòu)造的頂部、或周緣的一部分。此外，關(guān)于激勵(lì)電極的大小，一般以抑制高次的屈曲模式的方式來(lái)決定其尺寸。
[0072]在底座基板2上固定電子元件30時(shí)，首先在元件搭載盤(pán)13上涂覆導(dǎo)電性粘接劑35，以電子元件30的焊盤(pán)電極與元件搭載盤(pán)13整合的方式進(jìn)行載置并施加預(yù)定的載荷。作為導(dǎo)電性粘接劑35，有硅類(lèi)粘接劑、環(huán)氧類(lèi)粘接劑、聚酰亞胺類(lèi)粘接劑等，不過(guò)，由粘接劑35弓I起的應(yīng)力大小較小，且考慮到經(jīng)年變化，優(yōu)選選擇產(chǎn)生的氣體較少的粘接劑。
[0073]為了使搭載于底座基板2上的電子元件30的導(dǎo)電性粘接劑35硬化，將其放入到預(yù)定溫度的高溫爐中預(yù)定時(shí)間。在使導(dǎo)電性粘接劑35硬化、并實(shí)施了退火處理后，對(duì)激勵(lì)電極附加質(zhì)量、或減小質(zhì)量來(lái)進(jìn)行頻率調(diào)整。在形成于底座基板2的上表面的密封部10上配置蓋體3，在能量束接合機(jī)的腔內(nèi)，在真空中或者N2氮?dú)獾沫h(huán)境中，通過(guò)能量束將蓋體3的焊料層Ilb和密封部10接合并密封，從而完成壓電振子5。
[0074]如圖7 (a)所示，如果構(gòu)成了電子器件、例如壓電器件5，則能夠緩和底座基板2的殘留應(yīng)力，因此具有如下效果:能夠構(gòu)成不僅泄漏不合格率得到改善，而且頻率精度、頻率溫度特性、經(jīng)年變化優(yōu)異的壓電器件。
[0075]圖7 (b)是示出本發(fā)明的電子器件6的實(shí)施方式的縱剖視圖。電子器件6例如大致具備:電子元件30 ;至少I(mǎi)個(gè)第2電子元件37 ；以及收納電子元件30和第2電子元件37的具有底座基板2和蓋體3的容器I。在底座基板2的腔室18的底面上，設(shè)置有元件搭載盤(pán)13和部件搭載盤(pán)13a，兩者均通過(guò)貫通孔15與安裝端子14導(dǎo)通連接。在元件搭載焊盤(pán)13上涂覆導(dǎo)電性粘接劑35，載置電子元件30的焊盤(pán)電極，并施加預(yù)定的重量，進(jìn)行熱處理以使導(dǎo)電性粘接劑35硬化。并且，在部件搭載盤(pán)13a上載置第2電子元件37，用超聲波接合等方式進(jìn)行接合。以與底座基板2的上表面的密封部10整合的方式載置蓋體3，并將它們放入到能量束接合機(jī)的腔內(nèi)進(jìn)行能量束接合，從而完成電子器件6。電子器件6的容器I內(nèi)可以為真空，也可以填充有氮(N2)。
[0076]在以上的實(shí)施方式的例子中，作為收納到容器I中的第2電子元件37，期望使用熱敏電阻、電容器、電抗元件、半導(dǎo)體元件(具有可變電容二極管、振蕩電路和放大器等的IC)中的至少一個(gè)來(lái)構(gòu)成電子器件。
[0077]圖8 Ca)是使用本發(fā)明的容器I構(gòu)成的陀螺儀傳感器7的概略平面圖，示出了取下蓋體3的狀態(tài)。圖8 (b)是(a)的P — P剖視圖。振動(dòng)陀螺儀傳感器7大致具備振動(dòng)陀螺儀元件40、和收納振動(dòng)陀螺儀元件40的容器I。如圖1所示，容器I具有底座基板2、和對(duì)底座基板2的腔室進(jìn)行氣密密封的蓋體3。
[0078]振動(dòng)陀螺儀元件40具有:基部41 ；以及從基部41的相對(duì)的2個(gè)端緣起分別在同一直線上突出設(shè)置的I對(duì)檢測(cè)用振動(dòng)臂45a、45b。并且，振動(dòng)陀螺儀元件40具有:從基部41的相對(duì)的另外2個(gè)端緣起分別在與檢測(cè)用振動(dòng)臂45a、45b垂直的方向上，在同一直線上突出設(shè)置的I對(duì)第I連接臂42a、42b ;以及從各個(gè)第I連接臂42a、42b的前部起，在與其垂直的兩個(gè)方向上分別突出設(shè)置的各I對(duì)驅(qū)動(dòng)用振動(dòng)臂43a、43b和44a、44b。
[0079]振動(dòng)陀螺儀元件40具有:從基部41的相對(duì)的另外2個(gè)端緣起分別在與所述檢測(cè)用振動(dòng)臂45a、45b垂直的方向上，在同一直線上突出設(shè)置的各I對(duì)第2連接臂41a、41b和41c、41d ;以及從各第2連接臂41a、41b和41c、41d的前端部起，在與其垂直的兩個(gè)方向上分別突出設(shè)置且配置于檢測(cè)用振動(dòng)臂45a、45b與驅(qū)動(dòng)用振動(dòng)臂43a、43b及44a、44b之間的各I對(duì)支撐臂46a、46b和47a、47b。
[0080]激勵(lì)電極至少分別形成于I對(duì)檢測(cè)用振動(dòng)臂45a、45b、以及各I對(duì)驅(qū)動(dòng)用振動(dòng)臂43a、43b和44a、44b上。在支撐臂46a、46b和47a、47b上形成有多個(gè)電極焊盤(pán)(未圖示)，該電極焊盤(pán)與激勵(lì)電極之間分別電連接。
[0081]振動(dòng)陀螺儀傳感器7在底座基板2的內(nèi)表面的、與振動(dòng)陀螺儀元件40的各檢測(cè)用振動(dòng)臂45a、45b以及各驅(qū)動(dòng)用振動(dòng)臂43a、43b和44a、44b的前部相對(duì)的部位設(shè)置有金屬或高分子材料的緩沖件。
[0082]圖8 (C)是說(shuō)明振動(dòng)陀螺儀元件的動(dòng)作的示意性平面圖。振動(dòng)陀螺儀傳感器7在未施加角速度的狀態(tài)下，其驅(qū)動(dòng)用振動(dòng)臂43a、43b、44a、44b在箭頭E表示的方向上進(jìn)行彎曲振動(dòng)。此時(shí),驅(qū)動(dòng)用振動(dòng)臂43a、43b和44a、44b進(jìn)行關(guān)于經(jīng)過(guò)重心G的Y軸方向的直線呈線對(duì)稱的振動(dòng)，因此基部41、連接臂42a、42b、檢測(cè)用振動(dòng)臂45a、45b基本不振動(dòng)。
[0083]當(dāng)對(duì)振動(dòng)陀螺儀傳感器7施加了繞Z軸的角速度Co時(shí)，對(duì)驅(qū)動(dòng)用振動(dòng)臂43a、43b、44a、44b和第I連接臂42a、42b作用科里奧利力，激勵(lì)產(chǎn)生新的振動(dòng)。該振動(dòng)是相對(duì)于重心G在周向的振動(dòng)。同時(shí)，檢測(cè)用振動(dòng)臂45a、45b對(duì)應(yīng)于該振動(dòng)而被激勵(lì)出檢測(cè)振動(dòng)。檢測(cè)用振動(dòng)臂45a、45b上形成的檢測(cè)電極檢測(cè)由于該振動(dòng)而產(chǎn)生的變形，求出角速度。
[0084]圖9是示出本發(fā)明的電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)的概略結(jié)構(gòu)圖。電子設(shè)備8具有上述電子器件5?7中的至少I(mǎi)個(gè)。作為使用了電子器件的電子設(shè)備8，可舉出傳送設(shè)備等。在這些電子設(shè)備8中，電子器件被用作基準(zhǔn)信號(hào)源、或電壓可變型振蕩器等，能夠提供小型且電氣特性良好的電子設(shè)備。
[0085]在如上這樣地構(gòu)成電子設(shè)備時(shí)，使用氣密性良好且頻率精度、頻率溫度特性、老化特性良好的電子器件來(lái)構(gòu)成電子設(shè)備8，因此具有能夠得到頻率長(zhǎng)期穩(wěn)定的電子設(shè)備8的效果。
[0086]圖10概略地示出搭載有移動(dòng)體設(shè)備的汽車(chē)110作為一個(gè)具體例子。在汽車(chē)110中組裝有例如圖8所示那樣具有陀螺儀傳感器元件40的陀螺儀傳感器7。陀螺儀傳感器7能夠檢測(cè)車(chē)體111的姿勢(shì)。陀螺儀傳感器7的檢測(cè)信號(hào)能夠提供到車(chē)體姿勢(shì)控制裝置112。車(chē)體姿勢(shì)控制裝置112例如能夠根據(jù)車(chē)體111的姿勢(shì)控制懸架的軟硬或者控制各個(gè)車(chē)輪113的制動(dòng)。另外，這樣的姿勢(shì)控制能夠用于雙足步行機(jī)器人或無(wú)線電操縱直升機(jī)。在實(shí)現(xiàn)姿勢(shì)控制時(shí)組裝陀螺儀傳感器7。
[0087]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，使用氣密性良好、小型且電氣特性穩(wěn)定、老化特性良好的電子器件來(lái)構(gòu)成移動(dòng)體設(shè)備，因此具有能夠得到小型化并且頻率長(zhǎng)期穩(wěn)定的移動(dòng)體設(shè)備的效果。
【權(quán)利要求】
1.一種電子器件的制造方法，其特征在于，該電子器件的制造方法包含以下工序: 準(zhǔn)備電子元件、底座基板和蓋體，所述底座基板具有凹陷部，并且在所述凹陷部的周緣具有密封部，所述蓋體包含基材層和焊料層； 在所述凹陷部的底部配置所述電子元件； 以所述密封部與所述焊料層重疊的方式將所述蓋體配置到所述底座基板上；以及以相比于所述蓋體的與所述密封部接合的接合部分的板厚，使得所述蓋體的在厚度方向的平面視中位于所述接合部分的內(nèi)側(cè)的部分的板厚變小的方式，照射所述能量束而將所述蓋體接合到所述密封部上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子器件的制造方法，其特征在于， 在所述進(jìn)行接合的工序中，通過(guò)使所述焊料移動(dòng)，來(lái)形成所述蓋體的板厚較小的部分。
3.一種電子器件的制造方法，其特征在于，該電子器件的制造方法包含以下工序: 準(zhǔn)備電子元件、底座基板和蓋體，所述底座基板具有凹陷部，并且在所述凹陷部的周緣具有密封部，所述蓋體包含基材層和焊料層，并且在厚度方向的平面視中，在所述蓋體的一部分中具有應(yīng)力緩和部； 在所述凹陷部的底部配置所述電子元件； 以所述密封部與所述焊料層重疊，并且在厚度方向的平面視中所述應(yīng)力緩和部與所述凹陷部重疊的方式將所述蓋體配置到所述底座基板上；以及照射能量束而將所述蓋體接合到所述密封部上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子器件的制造方法，其特征在于， 所述應(yīng)力緩和部的板厚比所述蓋體的其他部分的板厚小。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子器件的制造方法，其特征在于， 所述應(yīng)力緩和部在厚度方向上彎曲。
6.一種電子設(shè)備，其特征在于，該電子設(shè)備具有通過(guò)下述電子器件制造方法制造出的電子器件，所述電子器件制造方法包含以下工序: 準(zhǔn)備電子元件、底座基板和蓋體，所述底座基板具有凹陷部，并且在所述凹陷部的周緣具有密封部，所述蓋體包含基材層和焊料層； 在所述凹陷部的底部配置所述電子元件； 以所述密封部與所述焊料層重疊的方式將所述蓋體配置到所述底座基板上；以及以相比于所述蓋體的與所述密封部接合的接合部分的板厚，使得所述蓋體的在厚度方向的平面視中位于所述接合部分的內(nèi)側(cè)的部分的板厚變小的方式，照射所述能量束而將所述蓋體接合到所述密封部上。
7.一種移動(dòng)體設(shè)備，其特征在于，該移動(dòng)體設(shè)備具有權(quán)利要求6所述的電子器件。
【文檔編號(hào)】H01L23/02GK103681519SQ201310435933
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月26日
【發(fā)明者】宮坂英男 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社