JP2015503276A - カプセル化デバイスを製造する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、金属被覆（１１、９、４９、６９）によって少なくとも部分的に覆われた要素（２、４）を含む構成部品（５）のためのカプセル化デバイス（３）を形成するために別の部品（４、２）と協働するよう配設される要素（２、４、４４、６４）に関する。本発明によると、上記金属被覆は、融点が２５０℃未満である材料の非拡散部分（１２’、５２’、７２’）で覆われた金属間化合物（１９、５９、７９）で保護された、少なくとも１つの金属層（１５）を含む。【選択図】図４

Description

本発明は、微小電子機械システム即ち「ＭＥＭＳ」、及び特にＭＥＭＳ石英共振器のためのカプセル化デバイスを製造する方法に関する。

ＭＥＭＳを有する電子構成部品は一般に密閉閉鎖されたケースで形成され、このケース内にＭＥＭＳが設置される。ＭＥＭＳは例えば、発振器回路に接続するよう設計された石英共振器等の圧電共振器であってよい。例えば電子又は電子機械式腕時計に使用される、殆どの小寸法の石英共振器は、音叉型共振器である。

これらの石英共振器は通常、低周波信号が生成されてこれを発振器回路が送達する場合には真空密閉ケース内、又は不活性ガス雰囲気下にある。更に、カバーの一部は所定の光線の波長に対して透過性であってよく、これによって石英共振器の光学的調整を可能とする。

これらの共振器は一般に、例えばセラミック製の比較的平坦なケースに設置される。これらのケースは共振器が設置される平行六面体の中空主部、及びこの主部に固定された矩形カバーを含む。

現在、カバーと主部との間の密閉を保証するために、２つの部分の間に組み付けられた、共晶状態の金及びスズをベースとする合金製の密閉ガスケットが使用されており、このアセンブリを加熱して、制御された雰囲気にケースを恒常的に密閉する。

このような金−スズベースの合金の欠点は、本質的に高価な材料を使用する点、及び約２７８℃という比較的低い融点を有する点である。後者の特徴は、例えばプリント回路基板等の使用手段にケースを接続する間又はその後に使用できる方法を制限する。実際、２８０℃より高い温度での熱処理は接続の後には実行できないことは明らかであり、もし実行すればケースは非密閉状態になりやすく、これは部分的なものであっても、デバイスの気密性の低下、従って共振器の性能の低下をもたらすことになる。

本発明の目的は、新規のタイプの気密カプセル化デバイス及びこれを製造するための方法を提供することによって、上述の欠点の全て又は一部を克服することである。

従って本発明は、金属被覆によって少なくとも部分的に覆われた要素を含む構成部品のためのカプセル化デバイスを形成するために別の部品と協働するよう配設される要素に関し、上記金属被覆は、融点が２５０℃未満である材料の非拡散部分で覆われた金属間化合物で保護される、少なくとも１つの金属層を含むことを特徴とする。

本発明によると、上記少なくとも１つの層は、保護バリアを形成する１つ又は複数の化合物で保護される。更に、後に密閉手段を形成するために、融点が２５０℃未満の材料が残っている。

本発明の他の特徴によると：
−上記要素は、上記カプセル化デバイスを閉鎖するよう設計されたカバーであり；
−上記要素は、カプセル化デバイスのキャビティを形成するよう設計された主部であり；
−上記要素はセラミック又は金属で形成され；
−上記少なくとも１つの金属層は、ニッケル及び／又は銅及び／又は金を含み；
−上記少なくとも１つの金属層は、上記要素の本体で形成され；
−上記少なくとも１つの金属層は更に、上記要素の上記本体に接着するための接着層を含み；
−上記接着層は、モリブデン及び／又はタングステン及び／又はチタン及び／又はクロムを含み；
−上記金属間化合物は金を含み；
−融点が２５０℃未満である上記材料は、インジウム又はスズである。

更に本発明は、構成部品のためのカプセル化デバイスを形成するために別の部品と協働するよう配設される要素を製造するための方法に関し、本方法は以下のステップ：
ａ）上記要素を形成するステップ；
ｂ）コーティングによって保護された少なくとも１つの金属層を含む金属被覆を蒸着するステップ
を含み、本方法は更に以下のステップ：
ｃ）融点が２５０℃未満の材料の層を上記コーティング上に蒸着するステップ；
ｄ）融点が２５０℃未満の上記材料をコーティング内に部分的に拡散して、コーティングを金属間化合物に完全に変換し、融点が２５０℃未満の材料の非拡散部分を残すステップ
を含むことを特徴とする。

本発明によれば、蒸着させる融点が２５０℃未満の材料は純物質であり、密閉手段を後に形成するための、共晶状態の金をベースとする合金ではない。

本発明の他の有利な特徴によると：
−上記要素は、上記セラミック又は金属で形成され；
−上記少なくとも１つの金属層は、ニッケル及び／又は銅及び／又は金を含み；
−上記少なくとも１つの金属層は、上記要素の本体で形成され；
−本方法は、ステップａ）とステップｂ）との間に、上記少なくとも１つの金属層のために接着層を蒸着することからなるステップを含み；
−上記接着層は、モリブデン及び／又はタングステン及び／又はチタン及び／又はクロムを含み；
−上記コーティングは金を含む。

更に本発明は、密閉手段の助けでカバーを用いて気密閉鎖されるキャビティを形成する主部を備えるケースを含む構成部品を受承するよう配設されるカプセル化デバイスに関し、上記密閉手段は、融点が２５０℃未満の材料を用いて少なくとも１つの金属で形成された金属間化合物を含み、これによって、上記金属間化合物を液体状態で上記少なくとも１つの金属と相互拡散させることができる。

本発明の他の特徴によると：
−密閉手段は、融点が２５０℃未満の材料を用いて少なくとも１つの第２の金属によって形成された上記第１の金属間化合物に隣接する第２の金属間化合物を含み；
−上記少なくとも１つの第２の金属は、金を含み；
−密閉手段は、第１の金属間化合物と実質的に同一の性質を有する第３の金属間化合物を含み、ここで第１及び第３の金属間化合物は、第２の金属間化合物の両側に位置し；
−密閉手段は、ケースに接着する少なくとも１つの層を含み；
−密閉手段は、カバーと上記金属間化合物との間、及び主部と上記金属間化合物との間に、上記少なくとも１つの金属の層を含み；
−密閉手段は、主部と上記金属間化合物との間及びカバー内に、上記少なくとも１つの金属の層を含み；
−融点が２５０℃未満の上記材料は、インジウム又はスズであり；
−上記少なくとも１つの金属層は、ニッケル及び／又は銅及び／又は金を含み；
−ケースはセラミック及び／又は金属で形成され；
−キャビティは、真空又は制御された雰囲気にある。

最後に本発明は、構成部品のためのカプセル化デバイスを製造する方法に関し、本方法は以下のステップ：
ｅ）上記構成部品を形成するステップ；
ｆ）第１の金属被覆を含みキャビティを形成する主部、及び第２の金属被覆を含むカバーを形成するステップであって、主部又はカバーは上述の実施形態のいずれかによる方法によって作製される、ステップ；
ｇ）構成部品をキャビティに設置するステップ；
ｈ）主部又はカバーの、融点が２５０℃未満の材料のうちステップｄ）で拡散されない部分を、それぞれカバー又は主部の金属被覆に対して組み付けるステップ；
ｉ）融点が２５０℃未満の上記材料の非拡散部分を、上記隣接する金属被覆に完全に拡散させるステップであって、融点が２５０℃未満の上記材料を、上記構成部品を上記カプセル化デバイス内に気密閉鎖できる第２の金属間化合物に完全に変換する、ステップ
を含むことを特徴とする。

よって金属被覆が既にニッケルを含む現行のケースについて、ケースを密閉閉鎖するために、低い融点を有する材料を単に添加することしか必要でないことは明らかである。更にニッケルベースは金よりも実質的に安価であり、またこれによって、現行の密閉手段よりも高い、従ってデバイスを設置するための標準的な方法で使用される温度と両立できる融点を有する少なくとも１つの金属間化合物を、気密性を低下させるリスクなしに得ることができる。

更に、現行の密閉手段と比較して、ニッケルから形成される１つ又は複数の第２の金属間化合物は、緩慢な成長動態を有することがわかっており、これによって有利なことに、化合物形成の制御を改善できる。最後に、１つ又は複数の第２の金属間化合物は、他のいずれの拡散を阻害する１つ又は複数の第１の金属間化合物により、主部の上記少なくとも１つのニッケル層のみから形成される。

本発明の他の特徴によると：
−本方法は、ステップｆ）とステップｇ）との間に、非拡散部分で覆われていない上記金属被覆を保護するために、保護層を蒸着することからなるステップを含み；
−主部及びカバーは、セラミック及び／又は金属で形成され；
−ステップｉ）は、真空又は制御された雰囲気で実施され；
−上記構成部品は、石英音叉型共振器であり；
−融点が２５０℃未満の上記材料は、インジウム又はスズである。

他の特徴及び利点は、添付の図面を参照して非限定的な例として挙げる以下の説明から明らかになるであろう。

図１は、本発明による電子構成部品の上面図である。 図２は、本発明による電子構成部品の、図１のＡ−Ａに沿った断面図である。 図３は、本発明による、第１の拡散前のカバーの局所拡大図である。 図４は、本発明による、第１の拡散後のカバーの局所拡大図である。 図５は、本発明による、第２の拡散前の主部の局所拡大図である。 図６は、本発明による、第２の拡散後の主部とカバーとの間の境界面の局所拡大図である。 図７は、本発明による製造方法のフローチャートである。 図８は、本発明によって得られる密閉手段の例の断面図である。 図９は、図８の部分拡大図である。 図１０は、本発明による、第１の拡散前のカバーの第１の実施形態の局所拡大図である。 図１１は、本発明による、第１の拡散後のカバーの第１の実施形態の局所拡大図である。 図１２は、本発明による、第１の拡散前のカバーの第２の実施形態の局所拡大図である。 図１３は、本発明による、第１の拡散後のカバーの第２の実施形態の局所拡大図である。

以下の説明では、本技術分野において技術を有する者に公知である構成部品の全ての部品については詳細に説明しない。

図１、２において、電子構成部品１を簡略化して示す。電子構成部品１は主として、気密状態でＭＥＭＳ５を受承するよう設計されたカプセル化デバイス３を含む。カプセル化デバイス３は、中空の主部２及び密閉手段６を用いて中空部分３を閉鎖するよう設計されたカバー４で形成されたケース７を含む。

図１、２に示す実施例では、図示したＭＥＭＳ５は石英音叉型共振器であるが、真空又は制御された雰囲気でのカプセル化を必要とする他のタイプのＭＥＭＳ５も適用可能である。

中空部分２は一般に平行六面体形状を有し、ＭＥＭＳ５をカンチレバー様の配置において固定するよう設計された内部キャビティ１０内に肩部８を含む。キャビティ１０を取り囲む壁の自由端部は、カプセル化デバイス３内にＭＥＭＳ５を気密閉鎖するために、密閉手段６の助けによって実質的に矩形のカバー４を受承するよう設計される。

例として、ケース７即ち中空部分２及びカバー４は、長さ５ｍｍ、幅３．２ｍｍ、高さ１．０８ｍｍであってよい。更にケース７は好ましくは、通常の技術を用いてセラミックで作製される。

密閉手段６は、上記セラミックに接着されて気密性を実現可能とする層を形成するよう設計された一連の層で形成される。本発明によると有利には、密閉手段６は、融点が低い、即ちニッケルの融点より大幅に低い、例えば最高約２５０℃等である材料と結合したニッケルベース合金を含む。好ましくは、使用する材料はインジウム又はスズであってよい。

これらのＩｎ−Ｎｉ又はＮｉ−Ｓｎ合金は複数の金属間化合物を含んでよいが、これは、固体−液体相互拡散を伴う溶接によって得られ、即ちニッケルの融点に対するインジウム又はスズの融点の差によって、これら第１の材料のうちの１つを溶融させて固体ニッケル層内に拡散させ、金属間化合物を形成できる。

従ってこのような溶接は「低い」温度、即ち２５０℃未満で行ってよいが、このような溶接により、得られた金属間化合物の融点に起因する更に高い温度、即ち４００〜８００℃における、後の熱処理が可能である。

本発明によると有利には、図３、５に示すように、現在市販されているセラミックケース７は、少なくとも１つのニッケル層を既に含む金属被覆９、１１を含む。

図３から分かるように、カバー４の金属被覆９は典型的には複数の層を含む。例えばモリブデン又はタングステンで形成された第１の任意の接着層１３、及びニッケル等の少なくとも１つの金属層１５。金属被覆９はまた、例えば金製の、酸化に対する保護コーティング１７を含んでよい。接着層１３及び金属層１５の厚さはそれぞれ１０μｍ及び５μｍであり、保護コーティング１７の厚さは約０．７５μｍである。

同様に図５に示すように、主部２の金属被覆１１もまた複数の層を含む。例えばモリブデン又はタングステンで形成された第１の任意の接着層１４、及びニッケル等の少なくとも１つの金属層１６。金属被覆１１はまた、例えば金製の、酸化に対する保護コーティング１８を含んでよい。接着層１４及び金属層１６の厚さはそれぞれ１０μｍ及び５μｍであり、保護コーティング１８の厚さは約０．７５μｍである。

従って、インジウム−ニッケル又はニッケル−スズ金属間化合物で密閉手段６を形成するために、密閉手段６を形成するためには、本発明による固体−液体相互拡散によって溶接を形成するために純インジウム又は純スズの単一の層１２が必要であることが理解される。

その結果、密閉手段６の助けにより、ＭＥＭＳ５を、カプセル化デバイス３のキャビティ１０内部に、真空又は制御された雰囲気で含めることができ、これをより安価な材料を用いて、現行の密閉手段より融点が高い少なくとも１つの金属間化合物を得ながらこれを行うことができる。

図１、２に示す実施例では、ＭＥＭＳ５は、共通の基部１３が肩部８に固定された屈曲モードで振動するための２つの平行な歯１４、１６で形成された、従来の石英音叉である。圧電駆動のために必要なＭＥＭＳ５の金属被覆層、及び例えば発振器ステージを有する集積回路１５への接続パッドは、本発明の応用に関して必要不可欠なものでないため、詳細には示していない。

ここでカプセル化デバイス３を製造するための方法について、図３〜７を参照して説明する。方法２１は、段階２２、２４、２６でそれぞれＭＥＭＳ５、カバー４、中空部分２を独立して製造するための第１のステップを含む。

よって、ＭＥＭＳ５が石英音叉型共振器である場合、段階２２は、単結晶石英にウェハをエッチングすること、続いてウェハの厚さ内に音叉本体をエッチングすること、そして最後に音叉を装備すること、即ち音叉の動作に必要な導電層を蒸着することからなってよい。

カバー４は好ましくは、セラミックを用いて段階２４で形成される。これを達成するために、通常の様式において、１つ又は複数のセラミックシートを加工し、積層し、互いを互いの上に固定する。次に、カバー４を部分的に金属被覆し、後に主部２と協働できるようにする。本発明によると、カバー４の形成後、コーティング１７で保護された少なくとも１つの金属層１５を蒸着する。よってカバー４は複数の金属層を含む。例えばモリブデン及び／又はタングステン及び／又はチタン及び／又はクロムで形成された第１の任意の接着層１３並びにニッケル等の少なくとも１つの金属層１５。

接着層１３及び金属層１５の厚さはそれぞれ１０μｍ及び５μｍであり、保護コーティング１７の厚さは約０．７５μｍである。

主部２は好ましくは、セラミックを用いて段階２６で形成される。これを達成するために、通常の様式において、複数のセラミックシートを加工し、積層し、互いを互いの上に固定する。次に、主部２を部分的に金属被覆し、後にカバー４と協働できるようにする。

本発明によると、主部２の形成後、場合によっては例えば金製であってよいコーティング１８で保護されたニッケル等の、少なくとも１つの金属層１６を蒸着する。更に、例えばニッケル製の層１６の蒸着前に、層１６のための接着層１４を蒸着する中間ステップを実行してよい。

従って上述のように、主部２は複数の金属層を含む。例えばモリブデン及び／又はタングステン及び／又はチタン及び／又はクロムで形成された第１の任意の接着層１４並びに少なくとも１つの金属層１６。層１６は図５に示すように、例えば金製の、酸化に対する保護コーティング１８を含んでよい。

接着層１４及び金属層１６の厚さはそれぞれ１０μｍ及び５μｍであってよく、保護コーティング１８の厚さは約０．７５μｍである。これらの蒸着は例えば、スクリーン印刷、電着又は物理堆積法によって実行してよい。

本発明によると有利には、方法２１の段階２４又は段階２６は、融点が２５０℃未満の材料の層１２を、カバー４又は主部２の、例えば金で形成されたコーティング１７、１８上に蒸着するステップに続く。上述のように、融点が２５０℃未満の材料はインジウム又はスズであってよい。図３は、層１２がカバー４上に蒸着された状態を示す図である。

層１２の厚さは重要である。なぜなら、第１の段階ではこれを用いて保護層１７、１８のうちの一方を有する第１の金属間化合物を形成し、第２の段階ではこれを用いて主部２又はカバー４の金属被覆層１１、９のうちの少なくとも一方を有する第２の金属間化合物を形成するためである。

よって段階２４又は２６は、融点が２５０℃未満である材料をコーティング１７、１８に部分的に拡散することによって、コーティング１７、１８を、上記少なくとも１つの金属層１５のための保護層１９を形成できる金属間化合物に完全に変換することを目的とするステップで終わる。図４は、層１９がカバー４上に形成された図を示す。

よって、層１２の一部を使用すること、及び段階２４又は２６の終わりに、層１２は、層１２より薄いが同一の性質を有する層１２’となることが理解される。本発明によると有利には、拡散ステップは周囲温度で実行してよいが、アセンブリを加熱することによりステップを加速できる。

最後の拡散のために使用する上記少なくとも１つの金属層１５、１６の厚さもまた重要である。なぜなら、ケース７を気密閉鎖するよう設計された第２の金属間化合物を形成することによって層１２’を完全に「消費（ｃｏｎｓｕｍｅ）」するために、この厚さが使用されるためである。第１の拡散中に存在する、金属層１６、１５の他の少なくとも１つの特徴は、反応しないか又は殆ど相互作用しないため、重要性はより低い。

ステップ２４又は２６の終わりに、図４に示すように、上記少なくとも１つの層１５、１６は、例えば金−インジウム又は金−スズ合金製の、酸化に対する保護コーティング１９、及びインジウム又はスズ層１２の非拡散残留分である層１２’を含むことが理解される。層１２の厚さは１５〜６０μｍである。

拡散後、層１３、１４及び１５、１６は変化しないままである。しかしながら、約５μｍの保護層１９及び１３．５〜５８．５μｍの層１２’が得られる。これらの蒸着は例えば、スクリーン印刷、電着又は物理堆積法によって達成できる。

第２のステップ２５ではＭＥＭＳ５を中空部分２のキャビティ１０に設置し、次に第３のステップ２７では互いに対面し互いに接触するように金属層を配置することによってケース７を組み立てる。最後に方法２１は、密閉手段６を形成することでカプセル化デバイス３を恒常的に密閉するために、金属層を溶接することからなる最終ステップ２９を含む。上述のように、カプセル化するＭＥＭＳ５に応じて、ステップ２９及び場合によってはステップ２７は、真空又は制御された雰囲気で実施される。

ステップ２９は、融点が２５０℃未満の材料の残留分１２’を、この材料に対面する上記少なくとも１つの層１５、１６に完全に拡散することによって、融点が２５０℃未満の材料を、４００〜８００℃の温度でさえカプセル化デバイス３内に上記構成部品を気密閉鎖できる第２の金属間化合物２０に完全に変換するためのものである。ステップ２９は、層１２’を加熱によって溶解させながらカバー４を中空部分２に対して押圧することからなってよい。

従って、層１２’は層１６及び／又は１５によって完全に「消費」され、これによって例えばインジウム−ニッケル又はニッケル−スズベース化合物である第２の金属間化合物の層２０が形成されることが明らかである。しかしながら図６に示すように、層１６及び／又は１５の非拡散残留分である層１６’及び／又は１５’が残っている。

従って拡散後には、例えばニッケル等の金属の層１５’、１６’、及び場合によっては変化していない層１３、１４が残る。保護層１８を使用する場合、これは移動して、図６に示すように１９’となる層１９を厚化させる。

本発明によって得られる密閉手段６の別の例を図８、９に示す。この変形例では、融点が２５０℃未満の材料はインジウムであり、保護層は金であり、上記金属層はニッケル−コバルトである。図８、９から分かるように、一番上から下に向かって順に、接着層３３（Ｗ）、第１の金属層３５’（ＮｉＣｏ）、金属間化合物（ＩｎＮｉＡｕ）の第１の層４０、金属間化合物（ＡｕＩｎ₂）の層３９’、金属間化合物（ＩｎＮｉＡｕ）の第２の層４０、層３６’（ＮｉＣｏ）、接着層３４（Ｗ）が得られる。本発明によると有利には、カバー４は層３３の上又は層３４の下のいずれにあってもよい。

図９の実施例を図６の実施例と比較すると、本発明の範囲から逸脱することなく、２つの少なくとも１つの層は互いに相互作用して、段階２４又は２６で形成される金属間化合物３９’を取り囲む２つの金属間化合物４０を形成することも理解できる。

本発明によると有利には、現行の密閉手段と比較すると、ニッケルで形成された金属間化合物は、そのコストが低いことに加えて、より緩慢な成長動態を有し、これによって化合物形成の制御を有利に改善できることがわかった。

任意に、ＭＥＭＳ５が石英音叉型共振器である場合、これは調整又は設定を必要とし得る。この調整は、ステップ２５の後又はステップ２９の後に実施してよい。後者の場合、即ちカバー４がケース７の中空部分２を真空において既に気密閉鎖している場合、カバー４は、上記調整を実行するために使用されるレーザビーム等の所定の光線の波長に対して透過性である、少なくとも１つの部分を有する必要がある。

従って本方法２１を使用すると、形成される電子構成部品１は、表面実装部品即ちＳＭＤとして構成される。従って電子構成部品１は、例えばプリント回路基板上にハンダ付けによって設置及び接続できる。

当然、本発明は以上で説明した実施例に限定されるものではなく、当業者に明らかである様々な変形及び改変が可能である。特に、電子構成部品１は唯一の共振器要素５を備えてよく、又はその代わりに方法２１を、ウェハレベルパッケージングプロセス、即ち後に電子構成部品１を形成するよう切断される、互いに対して配置された２つのウェハを用いた、並行したカプセル化に適合させてよい。

更に、カバー及び／又は主部は金属製でありセラミック製でないものとしてよい。例として、図１０〜図１３は金属カバー４４、６４を有する２つの変形例を提示する。典型的には、金属被覆４９、６９は、カバー及び／又は主部が金属製である場合、これらを完全に覆う。しかしながら、コーティングは部分的であってもよく、これは密閉手段６に悪影響を与えないことが理解される。

図１０、図１１に示す第１の変形例では、例えばコバールをベースとする金属カバー４４は、複数の層を有する金属被覆４９を含む。金属被覆４９は、ニッケル又は銅等の少なくとも１つの金属層５５を含む。金属被覆４９はまた、例えば金製の、酸化に対する保護コーティング５７を含んでよい。金属層５５の厚さは約５μｍであり、その一方で保護コーティング５７の厚さは約０．１μｍである。

本発明によると有利には、融点が２５０℃未満の材料の層５２を、例えば金で形成されたコーティング５７上に蒸着する。上述のように、融点が２５０℃未満の材料はインジウム又はスズであってよい。図１０は、層５２をカバー４４上に蒸着された状態を示す図である。

層５２の厚さは重要である。なぜなら、上述のように、第１の段階ではこれを用いて保護層のうちの一方を有する第１の金属間化合物を形成し、第２の段階ではこれを用いて主部又はカバーの金属被覆層のうちの少なくとも一方を有する第２の金属間化合物を形成するためである。

よって、融点が２５０℃未満の材料をコーティング５７に部分的に拡散するための拡散ステップの後、コーティング５７は、上記少なくとも１つの金属層５５のための保護層５９を形成できる金属間化合物に完全に変換される。図１１は、層５９がカバー４４上に形成された図を示す。

よって、層５２の一部を使用すること、及び段階２４又は２６の終わりに、層５２は、層５２より薄いが同一の性質を有する層５２’となることが理解される。図１１に示すように、ステップ２４又は２６の終わりに、上記少なくとも１つの層５５は、例えば金−インジウム又は金−スズ合金製の、酸化に対する保護コーティング５９、及びインジウム又はスズ層５２の非拡散残留分である層５２’を含むことが理解される。層５２は厚さ１５〜６０μｍであってよく、カバー４４の全体若しくは一部及び／又は金属被覆４９の全体若しくは一部にわたって延在してよい。

拡散後、層５５は変化しないままである。しかしながら、約５μｍの保護層５９及び１３．５〜５８．５μｍの層５２’が得られる。これらの蒸着は例えば、スクリーン印刷、電着又は物理堆積法によって達成できる。

図１２、図１３に示す第２の変形例では、例えばニッケル又は銅ベースのものである金属カバー６４は、単一の層を有する金属被覆６９を含む。従ってカバー６４は、前述の説明に関する金属被覆の一部を形成することが理解される。よって金属被覆６９は、金等の少なくとも１つの金属層７５を含む。従って金属被覆６９はここでもなお、カバー６４のための酸化に対する保護コーティングを形成する。金属層７５の厚さは約０．１μｍである。

本発明によると、融点が２５０℃未満の材料の層７２を、例えば金で形成された層７５上に蒸着する。上述のように、融点が２５０℃未満の材料はインジウム又はスズであってよい。図１２は、層７２をカバー６４上に蒸着した状態を示す図である。

層７２の厚さは重要である。なぜなら、上述のように、第１の段階ではこれを用いてカバー６４を有する第１の金属間化合物を形成し、第２の段階ではこれを用いて主部の金属被覆層のうちの少なくとも一方を有する第２の金属間化合物を形成するためである。

したがって、融点が２５０℃未満の材料をコーティング７５に部分的に拡散するための拡散ステップの後、コーティング７５は、上記少なくとも１つの金属層６４のための保護層７９を形成できる金属間化合物に完全に変換される。図１３は、層７９がカバー６４上に形成された状態を示す図である。

このように、層７２の一部を使用すること、及び段階２４又は２６の終わりに、層７２は、層７２より薄いが同一の性質を有する層７２’となることが理解される。図１３に示すように、ステップ２４又は２６の終わりに、カバー６４は、例えば金−インジウム又は金−スズ合金製の、酸化に対する保護コーティング７９、及びインジウム又はスズ層７２の非拡散残留分である層７２’を含むことが理解される。層７２は厚さ１５〜６０μｍであってよく、カバー６４の全体若しくは一部及び／又は金属被覆６９の全体若しくは一部にわたって延在してよい。

拡散後、カバー６４の本体は変化しないままである。しかしながら、約５μｍの保護層７９及び１３．５〜５８．５μｍの層７２’が得られる。これらの蒸着は例えば、スクリーン印刷、電着又は物理堆積法によって達成できる。

石英共振器５と同一のキャビティ１０内に発振器回路を設置することも想定可能である。この発振器回路は、実時間クロック（ｒｅａｌ ｔｉｍｅ ｃｌｏｃｋ：ＲＴＣ）機能又はその他の機能も有してよい。

各ケース７に１つ又は複数のＭＥＭＳ５を設置すること、又は金属若しくはガラス等の代替材料をケース７に使用することも、本発明の範囲から逸脱することなく想定し得る。同様に、金属被覆９、１１の形状は図１、２に示したものに決して限定されない。

利用するＭＥＭＳ技術によっては、段階２２、２４、２６は完全に独立ではないものとすることもできる。従って、ＭＥＭＳ５を部分２に直接エッチングする場合、中空部分２を形成することからなる段階２６を、ＭＥＭＳ５を形成する段階２２の前に実行することも想定可能である。

最後に、「ゲッタ」タイプの材料をカプセル化デバイス３内に配置することによって、例えばレーザによって、又は熱による密閉／拡散プロセス中に単に温度及び時間を利用して、上記材料を活性化した場合に、上記材料を真空ポンプとして機能させる、即ち組み立て式デバイス３内の真空状態を改善することができる。

Claims (37)

1. 要素（２、４、４４、６４）であって、
   金属被覆（１１、９、４９、６９）によって少なくとも部分的に覆われた前記要素（２、４、４４、６４）を含む構成部品（５）のためのカプセル化デバイス（３）を形成するために別の部品（４、２）と協働するよう配設される、要素（２、４、４４、６４）において、
   前記金属被覆は、融点が２５０℃未満である材料の非拡散部分（１２’、５２’、７２’）で覆われた金属間化合物（１９、５９、７９）で保護される、少なくとも１つの金属層（１５、１６、５５、６４）を含むことを特徴とする、要素（２、４、４４、６４）。
2. ００１０
   前記カプセル化デバイス（３）を閉鎖するよう設計されたカバー（４、４４、６４）であることを特徴とする、先行する請求項に記載の要素（２、４、４４、６４）。
3. 前記カプセル化デバイス（３）のキャビティ（１０）を形成するよう設計された主部（２）であることを特徴とする、請求項１に記載の要素（２、４、４４、６４）。
4. セラミック又は金属で形成されることを特徴とする、先行する全請求項のいずれか１項に記載の要素（２、４、４４、６４）。
5. 前記少なくとも１つの金属層（１５、１６、５５、６４）は、ニッケル及び／又は銅及び／又は金を含むことを特徴とする、先行する全請求項のいずれか１項に記載の要素（２、４、４４、６４）。
6. 前記少なくとも１つの金属層は、前記要素（６４）の本体で形成されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の要素（２、４、４４、６４）。
7. 前記少なくとも１つの金属層（１５、１６）は更に、前記要素（２、４）の前記本体に接着するための接着層（１３、１４）を含むことを特徴とする、先行する全請求項のいずれか１項に記載の要素（２、４、４４、６４）。
8. 前記接着層（１３、１４）は、モリブデン及び／又はタングステン及び／又はチタン及び／又はクロムを含むことを特徴とする、先行する請求項に記載の要素（２、４、４４、６４）。
9. 前記金属間化合物（１９、５９、７９）は金を含むことを特徴とする、先行する全請求項のいずれか１項に記載の要素（２、４、４４、６４）。
10. 融点が２５０℃未満の前記材料はインジウムであることを特徴とする、先行する全請求項のいずれか１項に記載の要素（２、４、４４、６４）。
11. 融点が２５０℃未満の前記材料はスズであることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の要素（２、４、４４、６４）。
12. 構成部品（５）のためのカプセル化デバイス（３）を形成するために別の部品（４、２）と協働するよう配設される要素（２、４、４４、６４）を製造するための方法（２４、２６）であって、
    以下のステップ：
    ａ）前記要素（２、４、４４、６４）を形成するステップ；
    ｂ）コーティング（１７、１８、５７、７５）によって保護された少なくとも１つの金属層（１５、１６、５５）を含む金属被覆（９、１１、４９、６９）を蒸着するステップ
    を含む、方法（２４、２６）において、
    更に以下のステップ：
    ｃ）融点が２５０℃未満の材料の層（１２、５２、７２）を前記前記コーティング（１７、１８、５７、７５）上に蒸着するステップ；
    ｄ）融点が２５０℃未満の前記材料を前記コーティング（１７、１８、５７、７５）内に部分的に拡散して、前記コーティング（１７、１８、５７、７５）を金属間化合物に完全に変換し、融点が２５０℃未満の前記材料の非拡散部分（１２’、５２’、７２’）を残すステップ
    を含むことを特徴とする、方法（２４、２６）。
13. 前記要素（２、４、４４、６４）は、セラミック又は金属で形成されることを特徴とする、先行する請求項に記載の方法（２４、２６）。
14. 前記少なくとも１つの金属層（１５、１６、５５）は、ニッケル及び／又は銅及び／又は金を含むことを特徴とする、請求項１２又は１３に記載の方法（２４、２６）。
15. 前記少なくとも１つの金属層は、前記要素（６４）の本体で形成されることを特徴とする、請求項１２又は１３に記載の方法（２４、２６）。
16. 前記ステップａ）と前記ステップｂ）との間に、前記少なくとも１つの金属層（１５、１６）のための接着層（１３、１４、３３、３４）を蒸着することからなるステップを含むことを特徴とする、請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の方法（２４、２６）。
17. 前記接着層（１３、１４）は、モリブデン及び／又はタングステン及び／又はチタン及び／又はクロムを含むことを特徴とする、請求項１６に記載の方法（２４、２６）。
18. 前記コーティング（１７、１８、５７、７５）は金を含むことを特徴とする、請求項１２〜１６のいずれか１項に記載の方法（２４、２６）。
19. 密閉手段（６）の助けでカバー（４、４４、６４）を用いて気密閉鎖されるキャビティ（１０）を形成する主部（２）を備えるケース（７）を含む構成部品（５）を受承するよう配設される、カプセル化デバイス（３）であって、
    前記密閉手段（６）は、融点が２５０℃未満の材料（１２、５２、７２）を用いて少なくとも１つの金属（１５、１６、１５’、１６’、５５、６４）で形成された金属間化合物（２０、４０）を含み、これによって、前記金属間化合物を液体状態で前記少なくとも１つの金属と相互拡散させることができることを特徴とする、カプセル化デバイス（３）。
20. 前記密閉手段（６）は、融点が２５０℃未満の前記材料（１２、５２、７２）を用いて少なくとも１つの第２の金属（１７、１８、５７、７５）によって形成された前記第１の金属間化合物（２０、４０）に隣接する、第２の金属間化合物（１９、１９’、３９、３９’、５９、７９）を含むことを特徴とする、請求項１９に記載のカプセル化デバイス（３）。
21. 前記少なくとも１つの第２の金属（１７、１８、５７、７５）は、金を含むことを特徴とする、請求項２０に記載のカプセル化デバイス（３）。
22. 前記密閉手段（６）は、前記第１の金属間化合物と実質的に同一の性質を有する第３の金属間化合物（４０）を含み、
    前記第１及び第３の金属間化合物は、前記第２の金属間化合物（３９’）の両側に位置する
    ことを特徴とする、請求項２０又は２１に記載のカプセル化デバイス（３）。
23. 前記密閉手段（６）は、前記ケース（７）に接着する少なくとも１つの接着層（１３、１４、３３、３４）を含むことを特徴とする、請求項１９〜２２のいずれか１項に記載のカプセル化デバイス（３）。
24. 前記密閉手段（６）は、前記カバー（４、４４、６４）と前記金属間化合物（２０、４０）との間、及び前記主部（２）と前記金属間化合物（２０、４０）との間に、前記少なくとも１つの金属（１５、１６、１５’、１６’、５５、６４）の層を含むことを特徴とする、請求項１９〜２３のいずれか１項に記載のカプセル化デバイス（３）。
25. 前記密閉手段（６）は、前記主部（２）と前記金属間化合物（２０、４０）との間及び前記カバー（６４）内に、前記少なくとも１つの金属（１５、１６、１５’、１６’、４４）の層を含むことを特徴とする、請求項１９〜２３のいずれか１項に記載のカプセル化デバイス（３）。
26. 融点が２５０℃未満の前記材料は、インジウムであることを特徴とする、請求項１９〜２５のいずれか１項に記載のカプセル化デバイス（３）。
27. 融点が２５０℃未満の前記材料は、スズであることを特徴とする、請求項１９〜２５のいずれか１項に記載のカプセル化デバイス（３）。
28. 前記少なくとも１つの金属（１５、１６、１５’、１６’、５５、６４）は、ニッケル及び／又は銅及び／又は金を含むことを特徴とする、請求項１９〜２７のいずれか１項に記載のカプセル化デバイス（３）。
29. 前記ケース（７）は、セラミック及び／又は金属で形成されることを特徴とする、請求項１９〜２８のいずれか１項に記載のカプセル化デバイス（３）。
30. 前記キャビティ（１０）は、真空又は制御された雰囲気にあることを特徴とする、請求項１９〜２９のいずれか１項に記載のカプセル化デバイス（３）。
31. ００１６
    構成部品（５）のためのカプセル化デバイス（３）を製造する方法であって、
    以下のステップ：
    ｅ）前記構成部品（５）を形成するステップ；
    ｆ）第１の金属被覆（１１）を含みキャビティ（１０）を形成する主部（２）、及び第２の金属被覆（９、４９、６９）を含むカバー（４、４４、６４）を形成するステップであって、前記主部（２）又は前記カバー（４、４４、６４）は請求項１２〜１７のいずれか１項による方法（２４、２６）によって作製される、ステップ；
    ｇ）前記構成部品（５）を前記キャビティ（１０）に設置するステップ；
    ｈ）前記主部（２）又は前記カバー（４、４４、６４）の、融点が２５０℃未満の材料のうち前記ステップｄ）で拡散されない部分（１２’、５２’、７２’）を、それぞれ前記カバー（４、４４、６４）又は前記主部（２）の前記金属被覆（９、１１）に対して組み付けるステップ；
    ｉ）融点が２５０℃未満の前記材料の前記非拡散部分（１２’、５２’、７２’）を、前記隣接する金属被覆（１１、９、４９、６９）に完全に拡散させるステップであって、融点が２５０℃未満の前記材料を、前記構成部品を前記カプセル化デバイス内に気密閉鎖できる第２の金属間化合物（２０）に完全に変換する、ステップ
    を含むことを特徴とする、方法（２１）。
32. ００１９
    前記ステップｆ）と前記ステップｇ）との間に、前記非拡散部分（１２’、５２’、７２’）で覆われていない前記金属被覆を保護するために、保護層（１８、１７、５７、７５）を蒸着することからなるステップを含むことを特徴とする、先行する請求項に記載の方法（２１）。
33. 前記主部（２）及び前記カバー（４、４４、６４）は、セラミック及び／又は金属で形成されることを特徴とする、請求項３１又は３２に記載の方法（２１）。
34. 前記ステップｉ）は、真空又は制御された雰囲気で実施されることを特徴とする、請求項３１〜３３のいずれか１項に記載の方法（２１）。
35. 前記構成部品（５）は、石英音叉型共振器であることを特徴とする、請求項１２〜１７及び３１〜３４のいずれか１項に記載の方法（２１、２４、２６）。
36. 融点が２５０℃未満の前記材料は、インジウムであることを特徴とする、請求項１２〜１７及び３１〜３５のいずれか１項に記載の方法（２１、２４、２６）。
37. 融点が２５０℃未満の前記材料は、スズであることを特徴とする、請求項１２〜１７及び３１〜３５のいずれか１項に記載の方法（２１、２４、２６）。

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