CN101351399A - 电子部件密封用基板、可取多个形态的电子部件密封用基板、及使用了电子部件密封用基板的电子装置及其制法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够构成抑制了电连接路径和微小电子机械机构之间的电磁耦合及高频干扰噪声的影响的电子装置的电子部件密封用基板。其是用于气密性密封具有半导体基板(5)、形成于该半导体基板的主面的微小电子机械机构(3)、和与该微小电子机械机构(3)电连接的电极(6)的电子部件(2)的微小电子机械机构(4)的电子部件密封用基板(4),具备:具备第一主面的绝缘基板(7),该第一主面接合于半导体基板的主面,以气密性密封微小电子机械机构(3);和布线导体(8),其一端导出到绝缘基板(7)的第一主面,该一端与电子部件(2)的电极(6)电连接;布线导体的一端位于半导体基板的主面和绝缘基板的第一主面的接合部位的外侧。

Description

电子部件密封用基板、可取多个形态的电子部件密封用基板、及使用了电子部件密封用基板的电子装置及其制法
技术领域
本发明涉及用于密封电子部件的微小电子机械机构的电子部件密封用基板及可取多个形态的电子部件密封用基板、及通过使用电子部件密封用基板密封电子部件的微小电子机械机构而形成的电子装置及电子装置的制造方法。
背景技术
近年来,在硅片等半导体基板的主面上应用形成半导体集成电路元件等的微细布线的加工技术,形成有极其微小的电子机械机构即所谓的MEMS(Micro Electronical Mechanical·System)的电子部件受到瞩目,正在朝向实用化进行开发。
作为这样的微小电子机械机构,试制、开发了加速度计、压力传感器及促动器等的传感器、及将微细的镜面体形成为可动式的微镜器件及光学设备等非常广泛的领域的产品。
图9是表示形成有这样的微小电子机械机构的电子部件及将该电子部件气密性密封而构成的以往的电子装置的结构例的剖视图。如图9所示,在形成有微小电子机械机构122的半导体基板121的主面上,形成有用于向微小电子机械机构122供给电力或从微小电子机械机构122向外部电路送出电信号的电极123,该电极123与微小电子机械机构122电连接。还有,由这些半导体基板121、微小电子机械机构122及电极123构成一个电子部件124。
还有,将该电子部件124收容于具有电子部件收容用凹部A的电子部件收容用封装件(以下,也简称为“封装件”)131的凹部A内,并且,将电子部件124的电极123经由接合线133等导电性连接件连接于封装件131的电极焊盘132后,用盖体134覆盖封装件131的凹部A,将电子部件124气密性密封于凹部A内,由此形成电子装置。在这种情况下,为了使电子部件124不妨碍微小电子机械机构122的动作,因此,需要以中空状态气密性密封。
关于该电子装置,通过将预先从封装件131的电极焊盘132导出到外表面地形成的布线导体135与外部电路连接,从而使被气密性密封的微小电子机械机构122经由电极123、接合线133、电极焊盘132及布线导体135与外部电路电连接。
这样的电子部件124通过将多个微小电子机械机构122纵横排列形成于广面积的半导体母基板的主面上,并将该半导体母基板分割为独立片而制作。但是,在该方法中,在通过切割加工等分割微小电子机械机构122时,需要保护各个电子部件124以免硅等半导体母基板的切削粉附着于微小电子机械机构122从而导致微小电子机械机构122被破坏,然后实施切断加工,需要将各个电子部件124分别气密性密封于封装件131内等,因此,形成电子装置时的生产率差,难以实用化。
对此,公开了使用晶片级别封装的工艺来制造搭载了MEMS的电子设备的方法(例如,参照特开2004-209585)。在利用该方法制造的电子设备中,在一主面形成有MEMS的基板、和覆盖其微小电子机械机构并接合于基板的盖体的接合部,与MEMS连接的电极和盖体的布线导体发生电连接。若使用该制造方法,则能够效率良好且低成本地制造搭载有MEMS的电子设备。
但是,近年来,例如,在高频无线(RF)技术等中使用微小电子机械机构,因此,对具备具有微小电子机械机构的电子部件、和密封该微小电子机械机构的电子部件密封用基板的电子装置要求进一步的小型化。
另一方面,若随着上述小型化,将与微小电子机械机构电连接的电极向外部电路导出的电连接路径、和微小电子机械机构之间的距离变短,则在它们之间容易引发电磁干扰,由此导致例如电子装置内的微小电子机械机构的机械方面、电方面运行不稳定等,从而存在容易降低可靠性的问题。
另外,用于产生驱动微小电子机械机构的静电力的电场的开/关、或用于产生磁力的磁场的开/关成为干扰噪声,该干扰噪声作用于导通上述电连接路径的高频信号,导致有时使信号的传送的特性变差的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而做成的,其目的在于提供能够构成抑制了电连接路径和微小电子机械机构之间的电磁耦合及高频干扰噪声的影响的电子装置的电子部件密封用基板、及可取多个形态的电子部件密封用基板、及具备这样的电子部件密封用基板的电子装置、及以高的生产率制造这样的电子装置的电子装置的制造方法。
本发明的电子部件密封用基板是用于气密性密封下述电子部件的微小电子机械机构,该电子部件具有半导体基板、形成于该半导体基板的主面的所述微小电子机械机构、和与该微小电子机械机构电连接的电极,该电子部件密封用基板包括:具备第一主面的绝缘基板,该第一主面与所述半导体基板的所述主面接合,以气密性密封所述微小机械机构;和布线导体,其一端导出到所述绝缘基板的所述第一主面,该一端与所述电子部件的所述电极电连接;所述布线导体的所述一端,位于所述半导体基板的所述主面与所述绝缘基板的所述第一主面的接合部位的外侧。将该电子部件密封用基板称为“第一电子部件密封用基板”。
优选所述第一电子部件密封用基板在所述绝缘基板的内部具备供给基准电位的导体层。将该电子部件密封用基板称为“第二电子部件密封用基板”。
优选所述第一电子部件密封用基板具备:至少一对电容形成用电极,其形成于所述绝缘基板的内部,且与所述布线导体电连接;电阻体,其形成于所述绝缘基板的内部,且与所述电容形成用电极电连接。将该电子部件密封用基板称为“第三电子部件密封用基板”。
优选所述第三电子部件密封用基板中,在所述绝缘基板中,所述电容形成用电极之间的区域的相对介电常数比其他区域高。将该电子部件密封用基板称为“第四电子部件密封用基板”。
优选所述第三或第四电子部件密封用基板具备连接焊盘,其形成于所述绝缘基板的所述第一主面,与所述布线导体的所述一端电连接,所述电阻体配置于所述连接焊盘的正下方的所述绝缘基板的内部,所述电容形成用电极和所述连接焊盘之间的距离比所述电阻体和所述连接焊盘之间的距离长。将该电子部件密封用基板称为“第五电子部件密封用基板”。
优选所述第五电子部件密封用基板中,所述电阻体由所述连接焊盘、或与所述连接焊盘邻接的所述布线导体的一部分构成。将该电子部件密封用基板称为“第六电子部件密封用基板”。
优选所述第三~第六的任一种电子部件密封用基板中,在所述绝缘基板的所述第一主面和所述电容形成用电极之间设置有供给基准电位的导体层。将该电子部件密封用基板称为“第七电子部件密封用基板”。
优选所述第一~第七的任一种电子部件密封用基板中,具备在所述绝缘基板的与所述第一主面对置的第二主面上形成的多个安装焊盘,所述安装焊盘配置于所述第二主面上的安装区域,所述安装区域是下述区域:将所述第一主面上的所述半导体基板与所述绝缘基板的接合部位的内侧的区域,由通过该区域的中心并进行四等分的划分直线所划分而得到的所述第一主面的四个划分区域中三个以下的所述划分区域所对置的区域。将该电子部件密封用基板称为“第八电子部件密封用基板”。
优选所述第一~第七的任一种电子部件密封用基板中,具备在所述绝缘基板的与所述第一主面对置的第二主面上形成的多个安装焊盘,所述安装焊盘在所述第二主面沿安装直线配置,所述安装直线是下述的线:将所述第一主面上的所述半导体基板与所述绝缘基板的接合部位的内侧的区域进行四等分的、从该区域的中心向外周延伸的四条划分半直线中三条以下的所述划分半直线所对置的线。将该电子部件密封用基板称为“第九电子部件密封用基板”。
本发明的可取多个形态的电子部件密封用基板具有多个构成第一~第九中任一项所述的电子部件密封用基板的区域。
本发明的电子装置具备:第一~第九中任一项所述的电子部件密封用基板;电子部件,其具有半导体基板、形成于该半导体基板的主面的微小电子机械机构、和与该微小电子机械机构电连接的电极。将该电子部件称为“第一电子装置”。
优选在所述第一电子装置中,所述电子部件密封用基板在所述绝缘基板的内部具备供给基准电位的导体层,所述半导体基板的所述主面与所述绝缘基板的所述第一主面由密封件接合,该密封件对所述微小电子机械机构进行气密性密封,并由导电性材料构成,所述密封件与所述导体层电连接。将该电子部件称为“第二电子部件”。
优选所述第一或第二电子部件具备:连接焊盘,其形成于所述绝缘基板的所述第一主面,与所述布线导体的所述一端电连接;和导电性连接件,其形成于所述连接焊盘上,与所述电子部件的所述电极电连接。将该电子部件称为“第三电子部件”。
优选在所述第三电子部件中,在所述半导体基板的所述主面与所述绝缘基板的所述第一主面之间具备:在所述密封件的外侧按照被覆所述导电性接合件的方式填充的树脂件。
本发明的电子装置的制造方法,包括:准备在半导体基板上排列多个电子部件区域而形成的可取多个形态的电子部件基板的工序,所述电子部件区域形成有微小电子机械机构和与该微小电子机械机构电连接的电极;准备上述可取多个形态的电子部件密封用基板的工序;将所述可取多个形态的电子部件基板的所述各电极、和对应的所述各布线导体的所述一端电连接,并且接合所述半导体基板的所述主面和所述绝缘基板的所述一主面,气密性密封所述微小电子机械机构的工序;和按每个所述电子部件区域对所述可取多个形态的电子部件基板与所述可取多个形态的电子部件密封用基板的接合体进行分割的工序。
附图说明
本发明的目的、特征、及优点通过下述的详细的说明和附图变得更明确。
图1A是表示具备本发明的第一实施方式的电子部件密封用基板的布线基板及电子装置的实施方式一结构例的俯视图,图1B是图1A所示的电子装置的截断面线I-I线的剖视图。
图2是表示具备本发明的第一实施方式的电子部件密封用基板的电子装置的其他结构例的剖视图。
图3是表示将第一实施方式的电子部件密封用基板设为可取多个形态的情况下的结构例的剖视图。
图4A~图4D是按工序顺序表示第一实施方式的电子装置的制造方法的一例的图。
图5是表示具备本发明的第二实施方式的电子部件密封用基板的电子装置的结构例的剖视图。
图6是表示具备本发明的第三实施方式的电子部件密封用基板的电子装置的结构例的剖视图。
图7是表示第三实施方式的电子部件密封用基板的形成有安装焊盘的一侧的面的俯视图。
图8是表示第三实施方式的电子部件密封用基板的形成有安装焊盘的一侧的面的俯视图。
图9是表示以往的电子部件密封用基板及电子装置的结构例的剖视图。
具体实施方式
以下,参照附图,详细说明本发明的实施方式。
(第一实施方式)
图1A是表示具备本发明的第一实施方式的电子部件密封用基板的电子装置的结构例的俯视图,图1B是图1A所示的电子装置的截断面线I-I线的剖视图。如图1A及图1B所示,本实施方式的电子装置1具备:电子部件2、用于密封电子部件2所具有的微小电子机械机构3的电子部件密封用基板4。电子部件2具有:半导体基板5、在该半导体基板5的主面形成的微小电子机械机构3、和电连接于微小电子机械机构3的电极6。电子部件密封用基板4具备:绝缘基板7、形成于绝缘基板7的布线导体8、形成于绝缘基板7的一主面的连接焊盘9及环状导体图案10、形成于连接焊盘9上的导电性接合件11、及形成于环状导体图案10上的密封件12。
绝缘基板7上的连接焊盘9经由导电性接合件11与电子部件2的电极6电连接。另外,绝缘基板7经由环状导体图案10及密封件12与半导体基板5的主面接合,进行微小电子机械机构3的气密性密封。
使用该电子部件密封用基板4,密封电子部件2的微小电子机械机构3,由此形成微小电子机械机构3在能够与外部连接的状态下被密封而成的电子装置1。
本发明中的微小电子机械机构3包括:例如,电开关、电感器、电容器、谐振器、天线、微型继电器、光开关、硬盘用磁头、扩音器、生物传感器、DNA芯片、微型电抗器、打印头、加速器传感器及压力传感器等各种传感器、及具有显示器设备等的功能的电子元件。这是利用基于半导体微细加工技术的所谓的微机械加工法制作的部件,每一个元件具有10μm~几百μm左右的尺寸。
绝缘基板7作为密封微小电子机械机构3的盖体发挥功能,并且,作为用于形成连接焊盘9及环状导体图案10的基体发挥功能。
该绝缘基板7由氧化铝质烧结体及氮化铝质烧结体、多铝红柱石质烧结体、碳化硅质烧结体、氮化硅质烧结体、玻璃陶瓷烧结体等陶瓷材料形成。
绝缘基板7例如在由氧化铝质烧结体构成的情况下,通过将氧化铝和玻璃粉末等的原料粉末成形于片材上而成的生片层叠,对其烧成来形成。还有,绝缘基板7不限于由氧化铝质烧结体形成,优选根据用途或气密性密封的微小电子机械机构3的特性等选择适当的材料。
例如,绝缘基板7经由密封件12与半导体基板5机械地接合,因此,为了提高与半导体基板5的接合的可靠性、即微小电子机械机构3的密封的气密性,优选由与半导体基板7的热膨胀系数之差小的材料形成。作为这样的材料的例子,可以举出多铝红柱石质烧结体。另外,作为其他的例子,例如,可以举出通过调节玻璃成分的种类或添加量而使热膨胀系数近似于半导体基板5的氧化铝-硼硅酸玻璃系等的玻璃陶瓷烧结体等。
另外,对氧化铝填料中含有硼硅酸玻璃系的玻璃进行烧结后的玻璃陶瓷烧结体,在布线导体8上能够由电阻小的铜或银形成布线导体、相对介电常数低、能够防止电信号的延迟,因而优选作为处理高频信号的绝缘基板7的材料。
绝缘基板7只要是能够确保作为用于密封微小电子机械机构3的盖体的功能、或作为用于形成连接焊盘9及环状导体图案10的基体的功能的范围,就不特别限定其形状。
还有,也可在图1B所示的绝缘基板7的上表面、即绝缘基板7中的密封微小电子机械机构3的一侧的主面上,形成有用于将电子部件2的微小电子机械机构3收容于内侧的凹部13。若在凹部13内收容微小电子机械机构3的一部分,则能够将用于包围微小电子机械机构3的密封件12的高度抑制得较低,从而有利于电子装置1的低高度化。另外,绝缘基板7的俯视下的外尺寸出于电子装置1的小型化的目的,例如采用四边形状,优选该四边形的一边的长度为几mm左右的大小。
环状导体图案10是能够在绝缘基板7的上表面将微小电子机械机构3收容于内侧的形状。环状导体图案10作为用于接合形成微小电子机械机构3的密封空间的密封件12的钎焊用金属层发挥功能。
环状导体图案10例如由铜、银、金、钯、钨、钼、及锰等金属材料形成。
例如,在环状导体图案10由铜构成的情况下,通过将在铜粉末和玻璃粉末中添加混合适当的有机粘合剂及溶剂后的电极用糊剂,利用网版印刷等印刷于成为绝缘基板7的生片上,将其与生片一同烧成而形成。
密封件12以在其内侧收容微小电子机械机构3的尺寸形成于环状导体图案10上,并夹在半导体基板5和绝缘基板7之间。
密封件12作为用于将电子部件2的微小电子机械机构3气密性密封于其内侧的侧壁发挥功能。在此,在电子部件密封用基板4的上表面为平面状的情况下,密封件12的厚度与微小电子机械机构3的密封空间的厚度相称,因此,能够以简单的结构形成微小电子机械机构的密封空间。
密封件12例如由锡-银系、锡-银-铜系等的焊剂、金-锡焊剂等低熔点焊剂材料、及银-锗系等高熔点焊剂材料之类的作为接合部件所知的金属材料、含有金属粉末的环氧树脂等导电性粘接材料、或环氧树脂粘接材料等树脂材料形成。
另外,作为密封件12,可以使用如下材料,即:在铁-镍-钴合金或铁-镍合金等铁-镍系合金、无氧铜、铝、不锈钢、铜-钨合金、铜-钼合金等金属材料、或氧化铝质烧结体及玻璃陶瓷烧结体等无机系材料上利用镀敷法等将Au、Ag、Cu、Al、Pt、Pd等的金属层形成为导电性被膜等的材料上,涂敷锡-银系、锡-银-铜系等的焊剂得到的材料。还有,密封件12可以由导电性材料形成,也可以由绝缘性材料形成。
例如,在密封件12由焊剂构成的情况下,通过将焊剂的糊剂涂敷于环状导体图案10上,将其加热使其相互接合,能够在环状导体图案10上形成焊剂形成的密封件12。
在图1A及图1B所示的电子装置1中,通过将该密封件12接合于半导体基板5的下表面,将微小电子机械机构3气密性密封于密封件12的内侧。
作为将密封件12接合于半导体基板5的主面的方法,例如,可以使用经由锡-银系等的焊剂、金-锡焊剂等的低熔点焊剂材料、或银-锗系等的高熔点焊剂材料等接合材料接合的方法。
还有,在由涂敷于环状导体图案10上的焊剂形成密封件12的情况下,绝缘基板7的环状导体图案10和半导体基板5经由焊剂糊剂对位,使用回流等方法使该焊剂糊剂熔融,由此绝缘基板7经由密封件12机械地接合于半导体基板5。在密封件12的内侧形成气密性密封微小电子机械机构3的密封空间。
在绝缘基板7的上表面形成有与电子部件2的电极6电连接的连接焊盘9。在本实施方式的电子装置1中,连接焊盘9与形成于绝缘基板7的内部的布线导体8连接。该布线导体8例如是将绝缘基板7在其厚度方向上贯通地形成的贯通导体等,导出到绝缘基板7的下表面即绝缘基板7中的与密封微小电子机械机构3的主面对置的主面。还有,布线导体8导出到绝缘基板7的侧面也可。在此,布线导体8还可由烧成后构成绝缘基板7的生片层上设置的通孔、和形成于生片层的层间的内部导体构成。
还有,在绝缘基板7的下表面或侧面导出的布线导体2的端部形成有安装焊盘(未图示),将该安装焊盘例如经由锡-铅焊剂等构成的焊剂凸块等外部端子17接合于外部电路,由此,使电子部件2的电极6与外部电路电连接。
这些布线导体8及连接焊盘9经由形成于连接焊盘9上的导电性接合件11与电子部件2的电极6电连接。布线导体8及连接焊盘9具有:以能够与外部电路电连接的方式将上述电极6导出到绝缘基板7的下表面或侧面的功能。
导电性接合件11由锡-银系、锡-银-铜系等的焊剂、金-锡焊剂等低熔点焊剂材料、及银-锗系等高熔点焊剂材料之类的金属材料、及含有金属粉末的环氧树脂等导电性粘接材料等形成。
导电性接合件11在密封件12由锡-银系、锡-银-铜系等的焊剂、金-锡焊剂等低熔点焊剂材料、及银-锗系等高熔点焊剂材料之类的金属材料形成的情况下,利用真空蒸镀或镀敷,或将焊剂材料糊剂涂敷及熔融,由此能够与密封件12一并形成。由此,能够使电子装置1的生产率更高。
通过将导电性接合件11接合于电子部件2的电极6,电子部件2的电极6经由导电性接合件11、连接焊盘9及布线导体8,导出到绝缘基板7的下表面或侧面。还有,通过将导出到绝缘基板7的下表面或侧面的布线导体8的端部经由锡-铅焊锡等接合于外部电路,电连接电子部件2的电极6和外部电路。
这些布线导体8及连接焊盘9由铜、银、金、钯、钨、钼、及锰等金属材料形成。
例如,布线导体8由铜构成的情况下,通过将在铜粉末和玻璃粉末中添加混合适当的有机粘合剂及溶剂的铜糊剂利用网版印刷等印刷于成为绝缘基板7的生片上,将其与生片一同烧成而形成。
如上所述,构成电子部件密封用基板4的绝缘基板7的上表面、和构成电子部件2的半导体基板9的下表面对置,相互对位而接合,由此进行微小电子机械机构3的密封。即,绝缘基板7和半导体基板5经由夹在环状导体图案10及半导体基板5之间的密封件12接合,在密封件12的内侧气密性密封微小电子机械机构3。与微小电子机械机构3电连接的电极6经由导电性接合件11、连接焊盘9、布线导体8导出到密封空间的外侧,与外部电路电连接。由此,能够在微小电子机械机构3和外部电路之间进行信号的输入输出。这些信号在微小电子机械机构3和外部电路之间沿电极6、导电性接合件11、连接焊盘9及布线导体8传送。
在该电子部件密封用基板4中,连接焊盘9形成在环状导体图案10的外侧。连接焊盘9配置在用于被覆密封件12的环状导体图案10的外侧,因此,连接焊盘9和微小电子机械机构3仅能够远离由环状导体图案10分隔的量的距离程度,抑制连接焊盘9和微小电子机械机构3之间的电磁干扰。因此,例如,在经由导电性接合件11向微小电子机械机构3施加驱动电压时,能够抑制由于该驱动电压的接通/关断而产生的电磁干扰的影响作用于微小电子机械机构3的动作。
另外,还能够抑制在向导电性接合件11导通高频信号的情况下,用于驱动微小电子机械机构3所需的磁场或电场的接通/关断成为干扰噪声,导通导电性接合件11的高频信号的特性变差。
从而,可提供能够抑制导电性接合件11和微小电子机械机构3之间的高频干扰噪声的影响的电子部件密封用基板4。
在此,密封件12用于密封微小电子机械机构3,在绝缘基板7上形成有用于被覆密封件12的环状导体图案10。从而,上述电子部件密封用基板4能够经由密封件12容易且可靠地密封微小电子机械机构3。
电子部件密封用基板4在绝缘基板7的内部形成有供给基准电位的导体层也可。在图1B中,在绝缘基板7的内部形成有供给接地电位的导体层(以下,称为“接地导体层”)14。在接地导体层14形成于绝缘基板7的内部的情况下,能够遮蔽来自外部的干扰噪声。同样,通过在半导体基板5的上表面形成屏蔽(shield)导体层,能够进一步遮蔽来自外部的干扰噪声。
接地导体层14使用与布线导体8及连接焊盘9相同的材料及方法形成。例如,接地导体层14由铜形成的情况下,将在铜粉末和玻璃粉末中添加混合了适当的有机粘合剂及溶剂的电极用糊剂利用网版印刷等印刷于成为绝缘基板7的生片上,将其与生片一同烧成而形成。
在将接地导体层14配置于绝缘基体1的内部的情况下,通过电子部件密封用基板4欲进入由密封件12密封的区域内的电磁波被接地导体层14有效地遮蔽。因此,能够遮蔽从外部欲进入微小电子机械机构3的密封区域内的干扰噪声。其结果,能够进一步正常且稳定地使搭载有微小电子机械机构3的电子部件2动作。
还有,关于半导体基板5的主面(图1B中为下表面)形成有微小电子机械机构3及与其电连接的电极6的电子部件2,通过将电极6接合于连接焊盘9,将半导体基板5的主面接合于密封件12,由此在密封件12的内侧形成气密性密封了电子部件2的微小电子机械机构3的电子装置1。
本实施方式的电子装置1中,形成于半导体基板5的下表面的电极6和连接焊盘9在收容微小电子机械机构3的密封空间的外侧经由导电性接合件11连接,因此,导电性接合件11和微小电子机械机构3能够远离由环状导体图案10分隔的量的距离程度。其结果,能够抑制在通过导电性接合件11供给驱动电压的接通/关断的电压时,驱动电压的接通/关断的电磁干扰作用于微小电子机械机构3的动作。
另外,在向导电性接合件11导通高频信号的情况下,用于驱动微小电子机械机构3所需的磁场或电场的接通/关断成为干扰噪声,导通导电性接合件11的高频信号的特性变差。
在此,将密封件12由导电性材料形成,并且,使其电连接于电子部件密封用基板4的接地导体层14,或经由设置于电子部件密封用基板4的贯通导体即布线导体8(在图1B中作为布线导体8a表示)使其与安装电子部件密封用基板4的印刷布线板(未图示)的接地布线连接为好。
这样,将密封件12作为导电性材料,将其接合于电子部件密封用基板4的接地导体层、或安装电子部件密封用基板4的印刷布线板中的接地导体层,由此,在密封件12和接地导体层之间形成稳定的接地网络,能够使密封件12具有良好的电磁屏蔽性。其结果,能够使形成了微小电子机械机构3的电子部件2进一步可靠、正常且稳定地动作。
在此,密封件12可以与电子部件密封用基板4内的接地导体层14及安装电子部件密封用基板4的印刷布线基板的接地导体层的任一方、或两方电连接即可。
在由导电性材料形成密封件12的情况下,作为导电性材料,可以使用锡-银系及锡-银-铜系等的焊剂、金-锡焊剂等低熔点焊剂材料、及银-锗系等高熔点焊剂材料之类的金属材料等。还有,在由这样的材料形成的情况下,能够同时形成密封件12和导电性接合件11。
另外,由相同材质的焊剂材料形成密封件12和导电性接合件11也可。在由相同材质形成密封件12和导电性接合件11的情况下,利用真空蒸镀或镀敷,或将焊剂糊剂涂敷及熔融,由此能够一并形成导电性接合件11和密封件12。其结果,能够使生产率更高。
另外,将密封件12由导电性材料形成,并且,将密封件12经由设置于电子部件密封用基板4的布线导体8a,与外部印刷布线板的接地端子电连接的情况下,优选在绝缘基板7的内部设置多个布线导体8a,并且,将多个布线导体8a的邻接间隔设定为电子部件2中使用的高频信号(几百MHz~100GHz左右,尤其为GHz频带的高频信号)的波长的1/2以下。
通过这样的结构,高频干扰噪声不会进入由布线导体8a包围的区域,减轻由高频接地的不稳定性引发的传播模式的错误匹配。另外,由导电性材料构成的密封件12和接地导体层14直接电连接,因此,接地网络路径变短,能够防止感应成分的增大,因此,能够形成为稳定的接地,能够保持良好的电磁屏蔽性。从而,微小电子机械机构3不易受到从外部侵入的高频干扰噪声的影响。
从而,在电子部件2中,例如,即使使用的信号为如上所述的高频信号,也始终经由布线导体8传播正确的信号,从而能够使被高速驱动的电子部件2更正常且稳定地动作。
形成于半导体基板5的布线导体15作为导通电极6和微小电子机械机构3之间的信号的布线发挥功能。还有,优选在由导电性材料构成密封件12的情况下,在布线导体15上预先形成氧化硅膜等绝缘膜16为好,以在密封件12和布线导体15之间不发生短路。
在上述结构的电子装置1中,通过将布线导体8的导出部分经由焊球等外部端子17连接于外部电路,从而将微小电子机械机构3电连接于外部电路。
在使用焊球等进行外部电路和电子装置1的连接的情况下,从半导体基板5和电子部件密封用基板8之间接合的可靠性的观点来说,在半导体基板5和电子部件密封用基板4的接合温度以下进行外部电路和电子装置1的连接。
另外,如图2所示,也可在半导体基板5的下表面和电子部件密封基板7的上表面之间,在密封件12的外侧,以被覆导电性接合件11的方式填充树脂件18。在填充了树脂件18的情况下,由填充的树脂分散因半导体基板5和绝缘基板7之间的热膨胀系数之差引起的热应力,从而能够防止过度的应力作用于导电性接合件11和密封件12。另外,抑制水分的浸入的结果,能够有效地抑制在导电性接合件11及密封件12产生裂缝或腐蚀导电性接合件11及密封件12的情况。其结果,能够进一步提高电子装置的可靠性。
另外,同样如图2所示,也可在半导体基板5的上表面形成屏蔽导电层19。在这种情况下,通过半导体基板5欲进入微小电子机械机构3被密封的区域内的电磁波被屏蔽导电层19有效地遮断。因此,遮蔽来自外部的干扰噪声,能够进一步正常且稳定地使搭载有微小电子机械机构3的电子部件2动作。在此,屏蔽导电层19是设置于半导体基板5上的金属层,例如,在半导体基板5上利用蒸镀等形成。
还有,优选构成电子装置1的电子部件密封用基板4如上所述,在上表面设置有凹部13,在凹部13内收容微小电子机械机构3。
在这种情况下,能够减小与微小电子机械机构3的高度相称的电子装置1的厚度。其结果,例如,能够实现便携式市场等中寻求的电子装置1的低高度化。
另外,优选在这样的电子装置1中,电子部件密封用基板4的上表面为平面状,密封空间设定为与密封件12的厚度对应的厚度。
在这种情况下,能够以简单的结构形成微小电子机械机构3的密封空间。其结果,能够进一步提高电子部件密封用基板4及电子装置1的生产率。
图3是表示将本实施方式的电子部件密封用基板设为可取多个形态的情况下的结构例的剖视图。如图3所示,具备连接焊盘9及密封件12的基板区域可以为在宽面积的母基板的一主面上纵横排列形成的布线母基板即所谓的可取多个形态。
若设为这样的可取多个形态,则能够将在半导体基板5的主面上排列形成有多个微小电子机械机构3及与其电连接的电极6的、以可取多个形态制作的多个半导体母基板同时进行气密性密封,能够使生产率优越。
然后,基于图4A~图4D,说明使用电子部件密封用基板4的电子装置的制造方法。图4A~图4D按工序顺序示出了本实施方式的电子装置的制造方法的一例。还有,在图4A~图4D中,对与图1A及图1B、图3相同的结构标注相同的符号。另外,为了简单化图示,省略接地导体层14等图1A及图1B、图3中示出的结构的一部分。
首先,如图4A所示,准备在下表面具有纵横配置的多个微小电子机械机构3的半导体母基板21。在半导体母基板21的下表面对应于各微小电子机械机构3而设置有电极6。半导体母基板21是分别具备微小电子机械机构3及电极6的电子部件密封区域22以可取多个形态形成的半导体基板。
然后,如图4B所示,准备布线母基板23。布线母基板23具有与微小电子机械机构3对应的多个基板区域24。
基板区域24是分别成为电子部件密封用基板4的区域,在一方的主面按成为电子部件密封用基板4的区域,分别形成有环状导体图案10、和位于环状导体图案10的外侧的连接焊盘9。连接焊盘9与从绝缘基板7的一主面导出到另一主面或侧面的布线导体8电连接。
在本实施方式的电子装置中,在环状导体图案10上预先形成密封件12,在连接焊盘9上形成导电性接合件11。若这样设置,则容易地同时进行基于密封件12的机械接合(密封)、和基于导电性接合件11的电连接,因此,能够提高电子部件的密封的作业性。
密封件12形成于环状导体图案10上。另外,密封件12例如由铁-镍-钴合金构成的情况下,通过对铁-镍-钴合金的金属板进行轧制加工或利用模具的冲裁加工或蚀刻加工,成形为环状导体图案状而制作。
密封件12和绝缘基板7的接合可以经由锡-银系等的焊剂、金-锡焊剂等的低熔点焊剂材料、或银-锗系等的高熔点焊剂材料接合。
另外,密封件12也可以使用锡-银系等的焊剂、金-锡焊剂等的低熔点焊剂材料、或银-锗系等的高熔点焊剂材料形成。
导电性接合件11形成于连接焊盘9上。导电性接合件11例如由锡-银系等的焊剂构成的情况下,通过将该焊剂的球定位于连接焊盘9上而进行加热、熔融、及接合来形成。另外,在将导电性接合件11由与密封件12相同的材料形成的情况下,将导电性接合件11与密封件12一并形成也可。
然后,如图4C所示,通过将半导体母基板21经由按各个基板区域24对微小电子机械机构3进行气密性密封的密封件12接合于布线母基板23上,形成接合体25。
接合体25中电子装置1以可取多个形态形成,在该接合体25中,纵横配置的微小电子机械机构3被气密性密封于各基板区域24中的密封件12的内侧的密封空间中。
另外,对应于各微小电子机械机构3而配置的电极6经由导电性接合件11与对应的连接焊盘9电连接。
在此,对于电极6和导电性接合件11的接合而言,例如在导电性接合件11由锡-银系焊剂构成、导电性接合件11和密封件12的高度相同时,在电极6上对位而载置导电性接合件11,将其在回流炉中以约250~300℃左右的温度进行热处理等来进行。
在此,对于半导体基板5的主面和密封件12的接合而言,例如可以通过在接合面夹设与导电性接合件11相同的锡-银系的焊剂,并与上述电极6和导电性接合件11的接合同时在回流炉中进行热处理而进行。另外,在导电性接合件11由锡-银系焊剂构成、导电性接合件11和密封件12的高度存在偏差或布线母基板23翘曲等的情况下,半导体母基板21和布线母基板23的连接可以通过在220℃~280℃左右的温度下热压接来接合。
这样,根据本实施方式的电子装置1的制造方法可知,能够同时进行用于电子部件区域2的电极6的外部导出的接合、和用于微小电子机械机构3的气密性密封的接合,因此,能够大幅度提高电子装置1的生产率。
然后,如图4D所示,将接合体25按电子部件密封区域22分割,得到电子装置1。
这样制作的电子装置1如上所述,使用在分别成为电子部件密封用基板4的基板区域24的上表面形成有环状导体图案10和位于环状导体图案10的外侧的连接焊盘9的布线母基板23,进行半导体母基板21的密封。另外,能够同时一并得到多个电子装置1。从而,能够生产率良好地制造抑制了环状导体图案10和连接焊盘9及导电性接合件11之间的电磁干扰的电子装置1。
接合体25的截断可以通过对该接合体25实施切割加工等切断加工而进行。在此,在导电性接合件11形成于气密性密封微小电子机械机构3的密封件12的外侧的情况下,通过外观检查,能够检测接合微小电子机械机构3和电子部件密封用基板4的导电性接合件11。其结果,不需要像在密封件12的内部形成了导电性接合件11的情况一样进行基于X射线的接合检查等。
另外,在导电性接合件11由焊剂的球构成、且熔融的焊剂可能露出到电极6的外侧的情况下,也由密封件12遮挡该焊剂,因此,防止其到达微小电子机械机构3。因此,有效防止因焊剂妨碍微小电子机械机构3的机械性动作的情况、或降低电方面动作的可靠性的情况,因此,能够良好地确保作为电子装置1的可靠性。
本实施方式的电子装置1的制造方法由于具备上述各工序,因此,关于纵横配置的多个微小电子机械机构3,能够使用具有与微小电子机械机构3对应的多个基板区域24的布线母基板23,同时进行气密性密封。因此,能够容易地制作由相互接合的半导体母基板21及布线母基板23构成的接合体25。该接合体25通过沿各基板区域24分割而成为各个电子装置1,因此,能够以高的生产率可靠地制造多个电子装置1。
另外,由于导电性接合件11形成于气密性密封微小电子机械机构3的密封件12的外部,因此,通过外观检查,能够判断出电极6和电子部件密封用基板4之间可靠地电连接。另外,能够防止形成导电性接合件11的连接材料流向微小电子机械机构3。
还有,在上述说明中,在一个电子装置1内气密性密封了一个微小电子机械机构3,但也可在一个电子装置1内气密性密封多个微小电子机械机构3。另外,在图4A~图4D所示的例子中,布线导体8导出到绝缘基板7的下表面侧,但这些导出到侧面或导出到侧面以及下表面两者均可。另外,在图4A~图4D的例子中示出了形成有用于收容微小电子机械机构3的凹部(cavity)的例子,但未必一定需要形成凹部,适当地设定密封件12的高度,形成微小电子机械机构3所需的密封空间也可。
另外,就布线导体8向外部电路的电连接来说,不限于作为外部端子17经由焊球进行,经由导线端子或导电性粘接剂等进行也可。
另外,在上述说明中,作为绝缘基板7使用了由陶瓷材料构成的基板,但也可使用由树脂及玻璃等其他材料构成的基板。进而,在上述说明中,为了气密性密封微小电子机械机构3,经由环状导体图案10及密封件12接合了半导体基板5和绝缘基板7,但只要是能够接合半导体基板5和绝缘基板7,就不限于此。例如,使用由玻璃构成的绝缘基板7,利用阳极接合直接接合半导体基板5和绝缘基板7也可。
(第二实施方式)
下面,说明本发明的第二实施方式。
发明的第二实施方式的电子部件密封用基板与第一实施方式的电子部件密封用装置不同之处在于振荡电路内置于绝缘基板7内这一点。图5是表示具备本发明的第二实施方式的电子部件密封用基板的电子装置的结构例的剖视图。在图5所示的电子装置31中,在构成电子部件密封用基板32的绝缘基板7内分别形成有电连接于连接焊盘9的一对电容形成用电极33、和与电容形成用电极33电连接的电阻体34。各电容形成用电极33分别对置配置,各电容形成用电极33和夹在其间的绝缘基板7的一部分(以下,称为“绝缘层35”)构成电容器(电容器部分)。另外,该电容器和电阻体34构成CR振荡电路。还有,在图5中,对与图1A及图1B乃至图4A~图4D所示的结构相同的结构标注相同的符号,省略说明。
该CR振荡电路具备:将由微小电子机械机构3检测的电信号载置于高频的信号,将其作为电波传送的功能。即,利用该CR振荡电路,制作例如发挥载置作为传感器的微小电子机械机构3所检测的信号,将其在空中输送的作用的高频(载波)。该载波经由天线等送信装置(未图示)作为电波传送至外部。
根据本实施方式的电子部件密封用基板32可知,在绝缘基板7内形成有CR振荡电路,因此,不另行需要用于将作为芯片部件的电容器及电阻体搭载于电子部件密封用基板32的布线或导电性接合件。因此,能够减小信号的传送损耗,能够实现低耗电化。从而,能够提高微小电子机械机构3的驱动精度、提高电子装置21的响应精度、能使驱动时间长时间化的电子部件密封用基板32及电子装置31。
另外,不需要搭载外部电路基板所需的芯片部件的空间,因此,能够形成更小型的模块。这有助于设备整体的小型化及低耗电化。另外,能够在变得不需要的空间中搭载其他回路或部件等,因此,还能够实现设备的高功能化及高密度化。
另外,在绝缘基板7内形成有振荡电路,因此,例如,不存在芯片电容器或芯片电阻部件的连接端子电极和导电性接合件的连接部之类的导电路径的连接不连续部,因此,能够抑制电磁干扰噪声的发生。由此,能够极力减小对微小电子机械机构3或其他电路基板的电磁干扰。从而,能够精度良好地驱动高精度的微小电子机械机构3,能够得到响应精度良好的电子装置31。
还有,电阻体34和电容形成用电极33的电连接例如可以通过使电阻体34和电容形成用电极33的一部分彼此直接接触等来进行。
另外,电阻体34能够经由通孔导体等布线导体8的一部分与连接焊盘9电连接,电容形成用电极33能够经由布线导体8及电阻体34与连接焊盘9电连接。
该电容形成用电极33使用与布线导体8及连接焊盘9相同的材料,利用相同的机构制作。作为一对电容形成用电极33的导体图案是例如是四边形状、或圆形状等导体图案上下重叠而构成的。在这种情况下,一对导体图案设定为一方的导体图案的外周缘位于另一方的导体图案的外周缘的外侧,以使即便在成为绝缘基板7的生片等发生了层叠位置的偏移的情况下对置面积也保持为恒定。
另外,通过电容形成用电极33及绝缘层35形成的电容器的电容优选为0.5pF~50nF左右。在大于0.5pF的情况下,在电容器的制作时不易受到公差的影响。另一方面在小于50nF的情况下,容易小型化,并且容易制作。
夹在一对电容形成用电极33之间的绝缘层35是绝缘基板7的一部分,例如,由与形成绝缘基板7的其他部位的绝缘材料相同的绝缘材料(电介体材料)形成。
另外,电阻体34与电容形成用电极33电连接。电阻体34由氧化钌或银钯等形成。作为该形成的机构,可以使用金属化层形成机构或镀敷层形成机构、蒸镀膜形成机构等将金属作为薄膜层被覆的机构。例如,将电阻体34由金属化层形成机构形成的情况下,通过将氧化钌的糊剂印刷于成为绝缘基板7的生片上并层叠后,将其与生片一同烧成而形成。
另外,电阻体34的电阻优选10Ω~100kΩ左右。若电阻大于10Ω,则在电阻体34的制作时不易受到公差的影响。若电阻小于100kΩ,则容易小型化,并且容易制作。
如上所述,通过将该电子部件密封用基板32中的布线导体8的导出部分经由焊球等外部端子17与外部的电路连接,将微小电子机械机构3电连接于外部电路。即,由微小电子机械机构3检测出、且转换为电信号的机械振动等的外部信息,在由上述电容形成用电极33和电阻体34构成的振荡电路中被作为载波,将该载波供给于外部电路。在外部电路例如配设有放大器、过滤器、天线等,由这些传送对应于载波的电波。
优选在该电子部件密封用基板32中,配置于一对电容形成用电极33间的绝缘层35的相对介电常数比其他部位的绝缘基板7的相对介电常数高。
这样,在绝缘基板7中,通过至少将夹在一对电容形成用电极33之间的部位即绝缘层35中的相对介电常数设为比其他部位的相对介电常数高,能够根据该相对介电常数之差,增大电容形成用电极33之间产生的静电电容。
通常,就CR振荡电路的振荡频率而言,若C值(静电电容)变大,则能够扩大振荡频率的频带,因此,通过在绝缘基板7内形成具有大电容的电容器的CR振荡电路,能够形成振荡效率良好的振荡电路。
从而,通过在绝缘基板7中将绝缘层35的相对介电常数设为比其他部位高,能够在绝缘基板7内内置具有相同面积下更大电容的电容器的CR振荡电路,因此,有助于利用了电子装置32的设备的进一步的小型化、低耗电。
例如,在绝缘基板7由氧化铝质形成、且相对介电常数为10的情况下,将绝缘层35的相对介电常数设为10的情况下,振荡频率的频带为约1kHz,相对于此,将绝缘层35的相对介电常数设为1000的情况下,频带为约3kHz,成为约3倍,因此,能够形成振荡效率良好的振荡电路。
相对介电常数高的绝缘层35例如通过将由电介体粉末、烧结助剂、有机树脂粘合剂、和有机溶剂构成的电介体用糊剂印刷成形,将与构成绝缘基板7的其他部位的层同时烧成而制作。作为电介体粉末,例如,除了BaTiO3之外,还可以举出SrTiO3、MgTiO3、BaZrO3之类的具有钙钛矿结构的粉末等。
作为烧结助剂,例如可以举出SiO2-B2O3系、SiO2-B2O3-Al2O3系、SiO2-B2O3-Al2O3-MO系(其中,M表示Ca、Sr、Mg、Ba或Zn)、SiO2-B2O3-M12O系(其中,M1表示Li、Na或K)、SiO2-B2O3-Al2O3-M22O系(其中,M2与上述相同)、Pb系玻璃、Bi系玻璃等玻璃、或CuO等金属氧化物。
作为在电介体层用糊剂中使用的有机树脂粘合剂及有机溶剂,只要是能够与成为绝缘基板7的陶瓷生片同时烧成,就不特别限定,例如,可以使用与生片配合的有机树脂粘合剂、有机溶剂相同的材料。
在这种情况下,电容形成用电极33通过将含有Cu或Ag粉末85~99.5质量份、析出钛酸钡结晶的结晶化玻璃0.5~15质量份、并且含有有机树脂粘合剂及有机溶剂而成的电极糊剂印刷形成,与生片同时烧成而制作。
对于析出钛酸钡结晶的结晶化玻璃的组成比而言,为了烧成时在构成绝缘基板7的电介体层7和布线导体8的界面不发生剥离,优选相对于Cu或Ag粉末为最小比率。若结晶化玻璃的玻璃组成比相对于Cu或Ag粉末少于15质量份,则能够防止在烧成时,电容形成用电极33的玻璃成分大量流入绝缘层35,导致绝缘层35的特性变差的情况。另一方面,若结晶化玻璃的玻璃组成比超过0.5质量份,则由于结晶化玻璃,与BaTiO3的润湿性变得良好,在烧成时绝缘层35和电容形成用电极33的界面中不容易发生剥离。
在Cu或Ag粉末用作绝缘基板7用的布线导体8的情况下,为了抑制同时烧成时的绝缘基板7的成分和绝缘层35的成分的相互扩散,因此,优选直径5μm以下的粒径的细小Cu或Ag粉末。
结晶化玻璃是在其结晶化时BaO和TiO2结合而析出BaTiO3结晶的玻璃。作为主相,析出BaTiO3结晶,因此,即使结晶化玻璃由于烧成时的扩散而流入绝缘层35的内部,也不会使绝缘层35的特性变差。
另外,通过将结晶化玻璃向电容形成用电极33中添加,能够提高绝缘层35和电容形成用电极33的润湿性,能够防止烧成时的界面剥离的发生。
那种情况下的结晶化玻璃的玻璃组成比调节如下,使得含有的各成分的总计为100质量%,即:55.1~59.7质量%的BaO、24.0~26.0质量%的TiO2、7.7~11.3质量%的SiO2、6.6~9.7质量%的Al2O3、0.7质量%以下的SrO、0.5质量%以下的Na2O、0.4质量%以下的CaO。TiO2、SiO2、Al2O3、SrO、Na2O、CaO是用于玻璃化的网眼形成氧化物、中间氧化物、网眼修饰氧化物,因此,优选用于玻璃化的最小比率。在BaO大于59.7质量%、TiO2为26.0质量%以下、SiO2为7.7质量%以下、Al2O3大于6.6质量%的情况下,容易将该组合物玻璃化。另外,在BaO大于55.1质量%、TiO2大于24.0质量%、SiO2大于11.3质量%、Al2O3小于9.7质量%、SrO小于0.7质量%、Na2O小于0.5质量%、CaO小于0.4质量%的情况下,抑制BaO、TiO2以外的成分向绝缘基板7内部的流入量,能够防止绝缘基板7的特性变差。
另外,作为析出介电常数高的结晶的玻璃,除了析出BaTiO3之外,还有析出NaNb2O5的玻璃,但含于电极糊剂中的玻璃优选析出与绝缘板1的结晶相相同的结晶相。即,在绝缘层35的主成分为BaTiO3的情况下,优选使用析出BaTiO3的结晶化玻璃作为电极糊剂用添加物,在绝缘层35的主成分为NaNb2O5的情况下,优选使用析出NaNb2O5的结晶化玻璃作为电极糊剂用添加物。
还有,绝缘层35的相对介电常数优选50~5000左右。若相对介电常数为50以上,则电容器成分不会变得过小,若相对介电常数为5000以下,则容易进行与绝缘基板7的同时烧成。
另外,电阻体34在绝缘基板7的内部配置于连接焊盘9的正下方,电容形成用电极33和连接焊盘9之间的距离优选比电阻体34和连接焊盘9之间的距离长。还有,该电容形成用电极33和连接焊盘9之间的距离是指以最短距离连结电容形成用电极33和连接焊盘9的直线距离,电阻体34和连接焊盘9之间的距离是指以最短距离连结电阻体34和连接焊盘9的直线距离。
通过将电阻体34配置于连接焊盘9的正下方的绝缘基板7的内部,能够进一步缩短CR振荡电路和连接焊盘9之间的布线长度。因此,能够进一步减小电阻体34和连接焊盘9之间的电阻,因此,能够进一步减小传送损耗。从而,能够进行电子装置31的进一步的高精度驱动或响应精度提高、基于低耗电化的驱动时间的长期化。
另外,同时,电容形成用电极33与配置于该连接焊盘9的正下方的电阻体34相比,与连接焊盘9之间的距离长,因此,能够远离与经由连接焊盘9及电极6电连接的微小电子机械机构3之间的距离。
因此,能够极力减小由电容形成用电极33形成的电容器产生的振荡干扰噪声对微小电子机械机构3产生的干扰,尤其加速度传感器的振动等机械动作的阻碍等机械性干扰。其结果,能够防止由于振荡干扰噪声而对高精度驱动、响应精度的提高带来障碍,引起微小电子机械机构3的破坏或变形等。
即,通过该结构,尤其关于具备伴随机械性动作的微小电子机械机构3的电子部件2,能够极其提高传感器等的动作的可靠性地进行密封。
还有,在使电容形成用电极33和连接焊盘9之间的距离比电阻体34和连接焊盘9之间的距离长的情况下,通过从电阻体34到电容形成用电极33,用与布线导体2同样的机构形成连接用导体(未图示)等,能够电连接电阻体34和电容形成用电极33。
为了减小对微小电子机械机构3的动作、尤其振动等机械性动作的干扰,优选电容形成用电极33从微小电子机械机构3远离,即,配置于绝缘基板7的另一主面侧的附近。在此,一对电容形成用电极33中的一方也可露出在绝缘基板7的另一主面而形成。
另外,在电子装置31中,在俯视透视的情况下与微小电子机械机构3重叠的部位不形成电容形成用电极33,更有效地抑制干扰也可。
还有,电阻体34由氧化钌或银钯等形成,例如可以利用与上述相同的机构形成。即,可以使用金属化层形成机构或镀敷层形成机构、蒸镀膜形成机构等将金属作为薄膜层进行被覆的机构。例如,在使用金属化层形成机构形成电阻体34的情况下,通过将氧化钌的糊剂印刷于成为绝缘基板7的生片上并层叠后,将其与生片一同烧成而形成即可。
此时,通过将氧化钌的糊剂印刷于成为绝缘基板7的生片中位于连接焊盘9的正下方的部位,能够将电阻体34配置于连接焊盘9的正下方。
另外,电阻体34也可以为连接焊盘9或与连接焊盘9邻接的布线导体2的至少一部分。即,也可将成为电阻体34的连接焊盘9或布线导体2的至少一部分形成为比其他部分电阻高。
在这种情况下,与形成电阻体34的情况相比,能够将具备振荡功能的电子部件密封用基板32及电子装置31进一步形成为小型。即,若将电阻体34由连接焊盘9或布线导体8的至少一部分构成,则与独立设置电阻体34的情况相比,能够以更短的距离形成CR振荡电路,因此,能够以更小型形成高效的振荡电路。
在这种情况下,电阻体34通过将连接焊盘9或与连接焊盘9邻接的布线导体8的至少一部分用氧化钌或银钯等形成而形成。
作为该形成的机构,可以使用金属化层形成机构或镀敷层形成机构、蒸镀膜形成机构等将金属作为薄膜层被覆的机构。例如,使用金属化层形成机构形成电阻体34的情况下,通过将氧化钌的糊剂以规定的连接焊盘9或与连接焊盘9邻接的布线导体8的图案印刷于成为绝缘基板7的生片上而形成即可。
另外,若布线导体8含有通孔导体,则通过在上述生片上利用机械性冲裁加工等进行贯通孔加工后,向贯通孔中填充氧化钌的糊剂并层叠后,将其与生片烧成而形成。
由此,与以另外的图案设置电阻体34的情况相比,能够减少氧化钌等糊剂的印刷次数,因此,能够提高作为电子部件密封用基板32及电子装置31的生产率。
另外,在本实施方式的电子装置31中,接地导体层14如图5所示,优选设置成夹在电容形成用电极33和被密封的微小电子机械机构(MEMS)3之间。
根据该结构可知,能够用接地导体层14屏蔽由振荡电路的电容形成用电极33产生的振荡干扰噪声,因此,能够可靠地防止由于振荡干扰噪声而对高精度驱动、响应精度的提高带来障碍,引起微小电子机械机构3的破坏或变形等。
这样的接地导体层14使用与布线导体2及连接焊盘9相同的材料,利用相同的机构制作。
(第三实施方式)
接下来,对本发明的第三实施方式进行说明。
本发明的第三实施方式的电子部件密封用基板与第一实施方式的电子部件密封用装置不同之处在于,使在绝缘基板7的与半导体基板5侧的主面对置的主面上设置的安装焊盘与微小电子机械机构3的密封位置对应地配置这一点。图6是表示具备本发明的第三实施方式的电子部件密封用基板的电子装置的结构例的剖视图。另外,图7、图8是如图6所示的电子装置41的俯视图,以示意性表示绝缘基板7中的安装焊盘42的配置。还有,在图5中,对与图1A及图1B及图4A~图4D表示的结构相同的结构标注相同的符号,省略说明。
还有,在图5中,微小电子机械机构3形成为在一对柱状支撑部之间支撑梁状振动部的双方支撑梁结构。该双方支撑梁结构的微小电子机械机构3在向形成于振动部的上部电极(未图示)和形成于半导体基板5的下部电极(未图示)之间施加微小电压的情况下,振动部利用静电现象而朝向下部电极靠近,另外,停止电压的施加的情况下远离而恢复为原来的状态。还有,通过这样的振动部的运行,能够改变上部电极的高度而调制反射的光的强度,作为光调制元件发挥功能,以特定的频率使振动部振动,作为频率滤波器发挥功能等。
图7是表示本实施方式的电子部件密封用基板42的形成有安装焊盘43的一侧的面的俯视图。其中,图7为了便于理解安装焊盘43的配置而简略化,表示透视了密封件12的状态。
如图7所示,在本实施方式的电子部件密封用基板42中,配置安装焊盘43的安装区域,是与由通过密封件12的内侧的的电子部件密封区域的中心的两个划分直线(在图7中用单点划线表示)将绝缘基板7的主面四等分后的四个划分区域中三个以下的划分区域所对置的区域。
这样,通过在与四个划分区域中三个以下的划分区域对置的区域配置安装焊盘43,从而至少一个划分区域所对置的区域没有经由安装焊盘43与外部电路基板机械连接,因此,在该区域不产生应力。从而,在至少一个划分区域中,能够将作用于电子部件密封用基板42的应力抑制得较小。另外,在抑制这样的应力被抑制的划分区域(以下,称为“低应力区域”)中变形也小,因此,在与该划分区域对置的半导体基板5的区域还能够减小变形。
具体来说,因热膨胀系数之差引起的应力而导致电子部件密封用基板42变形,由此对电子部件2的半导体基板5产生的应力在与安装区域对置的电子部件2的区域高,在从与安装区域对置的电子部件2的区域远离的部位低。因此,能够将与没有配置安装焊盘43的至少一个划分区域对置的半导体基板5的区域形成为低应力区域。在此,若在该低应力区域形成微小电子机械机构3,则能够有效地防止例如具备振动部的微小电子机械机构3上由于该应力而发生应变的情况,能够提高微小电子机械机构3的驱动精度。
图7是将安装焊盘43分别配置于绝缘基板7的下表面中的与两个划分区域对置的区域的例子。该情况下,在电子部件密封用基板42的下表面,存在有与分别配置了两个安装焊盘43的安装区域对置的两个划分区域K1、和没有配置安装焊盘43的两个划分区域K2。与这两个划分区域K2对置的半导体基板5的区域成为变形小的低应力区域。若在该低应力区域形成微小电子机械机构3(在图3中未图示),则能有效防止在微小电子机械机构3上发生因热膨胀系数之差引起的应力等导致的变形的情况,能够提高微小电子机械机构3的驱动精度。该例子中,在绝缘基板7的主面中的约1/2区域对置的区域,在半导体基板5能够形成微小电子机械机构3。
还有,安装焊盘43为了安装电子装置41而最低需要一个,在与划分区域中的至少一个对置的区域配置安装焊盘43。
关于在与四个划分区域对置的区域中的若干个区域如何配置安装焊盘43,根据微小电子机械机构3的形状或尺寸、功能、及电子部件2的平面尺寸或相对于外部电路基板的斜度等而适当调节即可。
另外,如图8所示,安装焊盘43沿与如下所述的四条划分半直线(在图8中用单点划线表示)中的三条以下的划分半直线对置的线配置也可,该四条划分半直线是将密封件12的内侧的电子部件密封区域四等分的从该电子部件密封区域的中心向外周延伸的划分半直线。
图8是表示电子部件密封用基板42的形成有安装焊盘43的一侧的面的俯视图。其中,图8与图7相同地,为了便于理解安装焊盘43的配置而简略化,表示透视了密封件12的状态。
这样,通过沿与四条划分半直线中的三条以下的划分半直线对置的线配置安装焊盘43,能够将沿至少一条划分半直线作用于电子部件密封用基板42的应力抑制得较低。在包含这样的划分半直线的区域中变形小,因此,在与该划分半直线对置的半导体基板5的区域中也能够减小变形。
这样,在与包含至少一条划分半直线的区域俯视下对置的区域中,在半导体基板5能够形成低应力区域,因此,若在该低应力区域形成微小电子机械机构3,则能够有效防止例如具备振动部的微小电子机械机构3由于该应力而导致应变或发生变形的情况,能够提高微小电子机械机构3的驱动精度。
进而,微小电子机械机构3在一对柱状支撑部的前端间配置梁状振动部的情况下,可以得到如下的效果。
在将安装焊盘43沿划分半直线配置的情况下,能够横跨与该安装焊盘43对置的区域,即能够配置微小电子机械机构3的支撑部。即,能够将容易发生机械性破坏的支撑部形成于低应力区域,例如,还能够提高所谓的两方支撑梁结构(在一对支撑部之间支撑梁状振动部的结构)的微小电子机械机构3的设计的自由度。
图8表示沿与四条划分半直线中的以一直线状相连的两条划分半直线所对置的线,将安装焊盘43配置成一列的情况。
该情况下,在绝缘基板7的下表面,存在分别配置了一个安装焊盘43的以一直线状相连的两条划分半直线H1、和与其正交的没有配置安装焊盘43的两条划分半直线H2。在半导体基板5中,与配置该安装焊盘43的两条划分半直线对置的线状的区域以外的区域成为应变小的低应力区域。从而,若在该低应力区域形成微小电子机械机构3,则有效防止热膨胀系数之差引起的应力等导致在微小电子机械机构3上发生应变的情况,能提高微小电子机械机构3的驱动精度。
例如,在如图8所示地配置安装焊盘43的情况下,在半导体基板5形成两方支撑梁结构的微小电子机械机构3时,在半导体基板5中,按照横跨与配置了安装焊盘43的划分半直线H1对置的线状区域的方式配置微小电子机械机构3的支撑部即可。若这样设置,则能够使两方支撑梁结构的微小电子机械机构3的支撑部分别位于低应力区域。因此,能够有效防止在支撑部发生应变的情况,在电子装置41被加热、冷却时也能够提高驱动精度。另外,还可以在与包含没有配置上述安装焊盘43的划分半直线H2的区域对置的半导体基板5的区域内形成两点支撑部,因此,微小电子机械机构3的配置位置等的设计的自由度变高。还有,安装焊盘43的配置不限于图7及图8所示的例子。
还有,在图6~图8中未图示,但优选在配置有安装焊盘43的绝缘基板7的下表面设置用于将电子部件密封用基板42和外部电路基板的间隔设为恒定的凸部。凸部是例如下端面设为与将密封件12的安装焊盘43接合于外部电路基板的外部端子17相同高度,并安装于绝缘基板7或与绝缘基板7一体地形成的部件。凸部例如设置在绝缘基板7的下表面中的没有配置安装焊盘43的部位,作为将绝缘基板7的下表面和外部电路基板的上表面之间的间隔保持为恒定的间隔件发挥功能。通过设置这样的凸部,在将电子装置41安装于外部电路基板时能够容易保持电子装置41和外部电路基板的平行。
在这种情况下,若在没有配置安装焊盘43的、安装区域以外的区域设置凸部,则能够用凸部支撑电子装置41,因此,在保持电子装置41和外部电路基板之间的平行的方面具有效果。其中,在安装区域以外,凸部需要设为不与外部电路基板接合。若凸部接合于外部电路基板,则热应力经由凸部作用于电子装置41的绝缘基板7,可能引发微小电子机械机构3的应变等不良情况。
进而,例如,若在安装焊盘43的附近设置由弹性模量(杨氏模量)比外部端子低的材料构成的凸部,则在安装于外部电路基板后外力施加于电子装置41的情况下,应力在凸部与电子装置41的绝缘基板7的界面也分散,并且,能够通过凸部的变形有效地缓和该应力,因此,应力集中于安装焊盘43,能够抑制以此为起点产生破坏的情况等。
这样的凸部只要是不与外部电路接合,且高度与焊锡凸块等外部端子17相等或比其低,就可以使用陶瓷材料、金属材料、树脂材料等的各种部件。例如,若在形成由陶瓷材料构成的绝缘基板7时一并形成凸部,或使用由高熔点焊剂构成的焊球等在电子部件密封用基板42上预先形成成为凸部的焊剂凸块后,形成成为外部端子17的焊剂凸块,则在不另行需要用于形成凸部的工序的情况下能够容易地形成。另外,在使用硅酮等弹性模量低的树脂材料形成了凸部的情况下,能够有效缓和外力施加于电子装置41时产生的应力,还能够进一步提高机械可靠性。还有,该凸部如上所述地根据安装焊盘43的配置等形成在希望的位置、例如,没有配置安装焊盘43的区域或邻接于安装焊盘43的部位等即可。例如,安装焊盘43的数目少的情况下重视保持电子装置41和外部电路基板的平行时,在安装区域以外的区域设置不与外部电路基板接合的凸部即可,在重视防止安装焊盘43的破坏时,在安装焊盘43的附近设置低弹性的安装焊盘43即可。
本发明对特定的实施方式进行了说明,但对本领域普通技术人员来说,其他很多变形例、修正、其他利用是明确的。从而,本发明不限定于在此的特定公开,可以仅由附加的权利要求限定。
本发明可以在不脱离其精神或主要特征的情况下以其他各种方式实施。从而,所述实施在所有方面仅限于单纯的例示,本发明的范围示出在权利要求中,不受说明书本文中任何约束。进而,属于权利要求的变形或变更属于本发明的范围内。
产业上的可利用性
根据本发明的电子部件密封用基板可知,用于气密性密封下述电子部件的微小电子机械机构,该电子部件具有半导体基板、形成于该半导体基板的主面的微小电子机械机构、和与该微小电子机械机构电连接的电极,该电子部件密封用基板包括:具备第一主面的绝缘基板,该第一主面与半导体基板的主面接合,以气密性密封微小机械机构;和布线导体,其一端导出到绝缘基板的第一主面,该一端与电子部件的电极电连接;布线导体的一端,位于半导体基板的主面与绝缘基板的第一主面的接合部位的外侧,因此,能够抑制电连接路径和微小电子机械机构之间的电磁耦合、及高频干扰噪声的影响。
根据本发明的可取多个形态的电子部件密封用基板可知,具有多个构成上述电子部件密封用基板的区域,因此,能够以高生产率制造抑制了电连接路径和微小电子机械机构之间的电磁耦合、及高频干扰噪声的影响的电子装置。
根据本发明的电子装置可知,具备上述电子部件密封用基板和电子部件,因此,能够提供抑制了导电性接合件和微小电子机械机构之间的电磁耦合、及高频干扰噪声的影响的电子装置。
根据本发明的电子装置的制造方法可知,包括:准备在半导体基板上排列多个电子部件区域而形成的可取多个形态的电子部件基板的工序,电子部件区域形成有微小电子机械机构和与该微小电子机械机构电连接的电极;准备可取多个形态的电子部件密封用基板的工序;将可取多个形态的电子部件基板的各电极、和对应的各布线导体的一端电连接,并且接合半导体基板的主面和绝缘基板的一主面,气密性密封微小电子机械机构的工序;和按每个电子部件区域对可取多个形态的电子部件基板与可取多个形态的电子部件密封用基板的接合体进行分割的工序;因此,能够以高生产率制造抑制了电连接路径和微小电子机械机构之间的电磁耦合、及高频干扰噪声的影响的电子装置。

Claims (15)

1.一种电子部件密封用基板,用于气密性密封下述电子部件的微小电子机械机构,该电子部件具有半导体基板、形成于该半导体基板的主面的所述微小电子机械机构、和与该微小电子机械机构电连接的电极,
该电子部件密封用基板包括:
具备第一主面的绝缘基板,该第一主面与所述半导体基板的所述主面接合,以气密性密封所述微小机械机构;和
布线导体,其一端导出到所述绝缘基板的所述第一主面,该一端与所述电子部件的所述电极电连接;
所述布线导体的所述一端,位于所述半导体基板的所述主面与所述绝缘基板的所述第一主面的接合部位的外侧。
2.根据权利要求1所述的电子部件密封用基板,其特征在于,
在所述绝缘基板的内部,具备供给基准电位的导体层。
3.根据权利要求1所述的电子部件密封用基板,其特征在于,
具备:
至少一对电容形成用电极,其形成于所述绝缘基板的内部,与所述布线导体电连接;和
电阻体,其形成于所述绝缘基板的内部,与所述电容形成用电极电连接。
4.根据权利要求3所述的电子部件密封用基板,其特征在于,
在所述绝缘基板中,所述电容形成用电极之间的区域的相对介电常数比其他区域高。
5.根据权利要求3或4所述的电子部件密封用基板,其特征在于,
具备连接焊盘,其形成于所述绝缘基板的所述第一主面,与所述布线导体的所述一端电连接,
所述电阻体配置于所述连接焊盘的正下方的所述绝缘基板的内部,
所述电容形成用电极和所述连接焊盘之间的距离比所述电阻体和所述连接焊盘之间的距离长。
6.根据权利要求5所述的电子部件密封用基板,其特征在于,
所述电阻体由所述连接焊盘、或与所述连接焊盘邻接的所述布线导体的一部分构成。
7.根据权利要求3~6中任一项所述的电子部件密封用基板,其特征在于,
在所述绝缘基板的所述第一主面和所述电容形成用电极之间,设置有供给基准电位的导体层。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的电子部件密封用基板,其特征在于,
具备在所述绝缘基板的与所述第一主面对置的第二主面上形成的多个安装焊盘,
所述安装焊盘配置于所述第二主面上的安装区域,
所述安装区域是下述区域:将所述第一主面上的所述半导体基板与所述绝缘基板的接合部位的内侧的区域,由通过该区域的中心并进行四等分的划分直线所划分而得到的所述第一主面的四个划分区域中三个以下的所述划分区域所对置的区域。
9.根据权利要求1~7中任一项所述的电子部件密封用基板,其特征在于,
具备在所述绝缘基板的与所述第一主面对置的第二主面上形成的多个安装焊盘,
所述安装焊盘在所述第二主面沿安装直线配置,
所述安装直线是下述的线:将所述第一主面上的所述半导体基板与所述绝缘基板的接合部位的内侧的区域进行四等分的、从该区域的中心向外周延伸的四条划分半直线中三条以下的所述划分半直线所对置的线。
10.一种可取多个形态的电子部件密封用基板,具有多个构成权利要求1~9中任一项所述的电子部件密封用基板的区域。
11.一种电子装置,具备:
权利要求1~9中任一项所述的电子部件密封用基板;和
电子部件,其具有半导体基板、形成于该半导体基板的主面的微小电子机械机构、和与该微小电子机械机构电连接的电极。
12.根据权利要求11所述的电子装置,其特征在于,
所述电子部件密封用基板在所述绝缘基板的内部具备供给基准电位的导体层,
所述半导体基板的所述主面与所述绝缘基板的所述第一主面由密封件接合,该密封件对所述微小电子机械机构进行气密性密封,并由导电性材料构成,
所述密封件与所述导体层电连接。
13.根据权利要求11或12所述的电子装置,其特征在于,
具备:
连接焊盘,其形成于所述绝缘基板的所述第一主面,与所述布线导体的所述一端电连接;和
导电性连接件,其形成于所述连接焊盘上,与所述电子部件的所述电极电连接。
14.根据权利要求13所述的电子装置,其特征在于,
在所述半导体基板的所述主面与所述绝缘基板的所述第一主面之间具备:在所述密封件的外侧按照被覆所述导电性接合件的方式填充的树脂件。
15.一种电子装置的制造方法,包括:
准备在半导体基板上排列多个电子部件区域而形成的可取多个形态的电子部件基板的工序,所述电子部件区域形成有微小电子机械机构和与该微小电子机械机构电连接的电极;
准备权利要求10所述的可取多个形态的电子部件密封用基板的工序;
将所述可取多个形态的电子部件基板的所述各电极、和对应的所述各布线导体的所述一端电连接,并且接合所述半导体基板的所述主面和所述绝缘基板的所述一主面,气密性密封所述微小电子机械机构的工序;和
按每个所述电子部件区域对所述可取多个形态的电子部件基板与所述可取多个形态的电子部件密封用基板的接合体进行分割的工序。
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