CN103359679B - 电子装置及其制造方法、电子设备以及移动体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电子装置及其制造方法、电子设备以及移动体。本发明所涉及的电子装置包括:基体;盖体,其被载置于所述基体上;第一功能元件,其被设置于由所述基体和所述盖体包围而成的第一空腔内;第二功能元件,其被设置于由所述基体和所述盖体包围而成的第二空腔内,所述第一空腔内以第一气压气氛被密封,所述第二空腔内以与所述第一气压气氛存在气压差的第二气压气氛被密封,在所述基体和所述盖体中的至少一方上设置有第一贯穿孔,该第一贯穿孔与所述第一空腔连通,并被密封部件封堵,所述第一空腔以及所述第二空腔通过与所述盖体或所述基体一体地设置的隔壁部而被隔离。
Description
技术领域
发明涉及电子装置及其制造方法、电子设备以及移动体。
背景技术
近年来,开发了一种使用例如使用硅MEMS(Micro ElectroMechanical System:微电子机械系统)技术而对物理量进行检测的惯性传感器等电子装置。专利文献1公开了一种例如具备角速度传感器和加速度传感器的电子装置(复合元件传感器)。这种电子装置例如被用于数码照相机(DSC)的手抖补正功能、汽车的导航系统、游戏设备中的动作输入装置等中。
根据如上所述这种多个物理量检测传感器被安装在同一封装件内(同一基板上)的电子装置,能够满足小型化、空间节省化的要求。另外,由于能够省略通过层叠等而将安装有传感器的基板彼此电连接的工序,因此能够有助于生产工序的简化和生产成本的降低。
在这种电子装置中,由于加速度传感器需要考虑到在惯性质量与大气压力之间产生的粘性(阻尼)来进行设计,所以以大气压力气氛被密封。另一方面,角速度传感器在存在有空气(或者其他气体等)的情况下,由于气体粘性成为使振动衰减的主要原因,因此需要以真空气氛等减压气氛被密封。由此,由于在同一封装件内,形成有内压互不相同的空腔,所以在部件之间的接合可靠性较低的情况下,空腔的气密性降低,从而电子装置发生故障。在专利文献1所公开的复合传感器元件中,将基座与隔壁部、隔壁部与盖部件接合在一起,以确保空腔的气密性。在该情况下,由于存在多个接合部位,所以当在实施了第一接合后实施第二接合时,第一接合状态将有可能变得不稳定,从而难以确保各部件之间的接合可靠性。鉴于以上情况,在这种电子装置中,期望一种可靠性得到了提高的电子装置及其制造方法。
专利文献1:日本特开2002-5950号公报
发明内容
本发明的几个方式所涉及的目的之一在于,提供一种可靠性得到了提高的电子装置。另外,本发明的几个方式所涉及的目的之一在于,提供一种上述电子装置的制造方法。另外,本发明的几个方式所涉及的目的之一在于,提供一种具有上述电子装置的电子设备以及移动体。
本发明是为了解决上述课题中的至少一部分而作出的,并能够作为以下的方式或者应用例来实现。
应用例1
本应用例所涉及的电子装置包括:基体;盖体,其被载置于所述基体上;第一功能元件,其被设置于由所述基体和所述盖体包围而成的第一空腔内;第二功能元件,其被设置于由所述基体和所述盖体包围而成的第二空腔内,所述第一空腔内以第一气压气氛被密封,所述第二空腔内以与所述第一气压气氛存在气压差的第二气压气氛被密封,在所述基体和所述盖体中的至少一方上设置有第一贯穿孔,该第一贯穿孔与所述第一空腔连通,并被密封部件封堵,所述第一空腔以及所述第二空腔通过与所述盖体或所述基体一体地设置的隔壁部而被隔离。
在同一封装件内形成有内压互不相同的空腔的电子装置中,由于在空腔的气密性降低的情况下,存在被收纳在空腔内的功能元件发生故障,从而电子装置本身的可靠性降低的可能性,因此需要可靠地隔离各个空腔,以确保空腔的高气密性。
根据本应用例所涉及的电子装置,第一空腔以及第二空腔通过与盖体或者基体一体地设置的隔壁部而被隔离。由此,第一空腔以及第二空腔去除了密封部件,而仅通过基体和盖体这两个部件而构成。换句话说,在同一封装件内为了构成两个空腔而需要的部件之间的接合界面仅为基体与盖体的接合面。因此,与通过基体和盖体之外的隔壁部件而对内压互不相同的空腔进行隔离的电子装置相比,能够提供一种可靠性得到了提高的电子装置。
应用例2
上述本应用例所涉及的电子装置可以采用如下方式,即,设置有第二贯穿孔,该第二贯穿孔与所述第二空腔连通,并被密封部件封堵。
根据本应用例所涉及的电子装置,由于在上述基体和上述盖体中的至少一方上设置有与第一空腔和第二空腔连通的贯穿孔,所以能够将各个空腔的气压气氛设定成与对盖体和基体进行接合的气压气氛不同的气压气氛。
应用例3
上述本应用例所涉及的电子装置可以采用如下方式,即,在俯视观察电子装置时,所述第一贯穿孔与所述第一功能元件不重叠。
另外,上述本应用例所涉及的电子装置可以采用如下方式,即,在俯视观察电子装置时,所述第一贯穿孔和所述第二贯穿孔、与所述第一功能元件和所述第二功能元件不重叠。
根据本应用例所涉及的电子装置,能够使在密封部件于密封工序中临时熔融时所产生的飞溅(飞沫)不易影响到第一和第二功能元件,从而能够提高电子装置的可靠性。
应用例4
上述本应用例所涉及的电子装置可以采用如下方式,即,所述基体的材质为玻璃,所述盖体的材质为硅。
应用例5
上述本应用例所涉及的电子装置可以采用如下方式,即,所述第一功能元件不同于所述第二功能元件。
应用例6
本应用例所涉及的电子装置的制造方法包括:将第一功能元件和第二功能元件载置于基体上的工序;将盖体载置于所述基体上,从而将所述第一功能元件收纳于由所述基体和所述盖体包围而成的第一空腔内,并将所述第二功能元件收纳于由所述基体和所述盖体包围而成的第二空腔内的收纳工序;在第一气压气氛下对所述第一空腔进行密封,并在与所述第一气压气氛存在气压差的第二气压气氛下,对所述第二空腔进行密封的密封工序,所述第一空腔以及所述第二空腔通过与所述盖体或所述基体一体地设置的隔壁部而被隔离。
根据本应用例所涉及的电子装置的制造方法,第一空腔和第二空腔通过与盖体或基体一体地设置的隔壁部而被隔离。由此,不必另外准备用于隔离空腔的隔壁部件,也不需要与盖体以及基体的接合。因此,能够提供一种制造工序更为简化且能够制造出可靠性得到了进一步提高的电子装置的制造方法。
应用例7
上述本应用例所涉及的电子装置的制造方法可以采用如下方式,即,在所述基体和所述盖体中的至少一方上,设置有与所述第一空腔连通的第一贯穿孔和与所述第二空腔连通的第二贯穿孔,所述密封工序包括:在所述第一气压气氛下用密封部件来封堵所述第一贯穿孔,从而将所述第一空腔密封的第一密封工序;和在所述第一密封工序之后,于所述第二气压气氛下用密封部件来封堵所述第二贯穿孔,从而将所述第二空腔密封的第二密封工序,所述第一气压气氛与所述第二气压气氛相比为较低的气压。
根据本应用例所涉及的电子装置制造方法,在第一气压气氛下将第一空腔密封之后,于与第一气压气氛相比为较高的气压的第二气压气氛下密封第二空腔。由此,能够在第二气压气氛下对电子装置的封装件施加向第一空腔内侧方向的压力。由此,能够提供一种对第一贯穿孔进行封堵的密封部件的紧贴性、以及盖体与基体之间的紧贴性得到了提高,从而可靠性得到了进一步提高的电子装置。
应用例8
上述本应用例所涉及的电子装置的制造方法可以采用如下方式,即,在所述基体和所述盖体中的至少一方上设置有与所述第一空腔连通的贯穿孔,所述密封工序包括:通过在所述第二气压气氛下进行所述收纳工序,从而以所述第二气压气氛将所述第二空腔密封的第一密封工序;和在所述第一密封工序之后,在所述第一气压气氛下用密封部件来封堵所述贯穿孔,从而将所述第一空腔密封的第二密封工序。
根据本应用例所涉及的电子装置的制造方法,能够在收纳工序中进行对贯穿孔未连通的空腔的密封。由此,能够减少由AuGe等合金构成的密封部件的材料成本,且简化需要高精度的温度控制的贯穿孔的密封工序。因此,能够提供一种有助于生产成本的降低和生产工序的简化的电子装置的制造方法。
另外,根据本应用例所涉及的电子装置的制造方法,在对两个空腔进行密封的密封工序中,用密封部件来密封贯穿孔的工序为一次,从而不需要对封装件进行多次加热。由此,能够防止由于多次密封工序而使密封部件再次熔融从而导致气密性降低的情况。因此,与在同一封装件中进行多次密封工序的电子装置的制造方法相比,能够提供一种可制造出可靠性更高的电子装置的制造方法。
应用例9
上述本应用例所涉及的电子装置的制造方法可以采用如下方式,即,所述第二气压气氛与所述第一气压气氛相比为较低的气压。
根据本应用例所涉及的电子装置的制造方法,在第二气压气氛下将第二空腔密封之后,在与第二气压气氛相比为较高的气压的第一气压气氛下对第一空腔进行密封。由此,能够在第一气压气氛下对电子装置的封装件施加向第二空腔内侧方向的压力。由此,能够提供一种盖体与基体之间的紧贴性得到了提高,从而可靠性得到了进一步提高的电子装置。
应用例10
上述本应用例所涉及的电子装置的制造方法可以采用如下方式,即,所述第二气压气氛与所述第一气压气氛相比为较高的气压。
应用例11
上述本应用例所涉及的电子装置的制造方法可以采用如下方式,即,所述基体的材质为玻璃,所述盖体的材质为硅。
应用例12
上述本应用例所涉及的电子装置的制造方法可以采用如下方式,即,所述第一功能元件不同于所述第二功能元件。
应用例13
本应用例所涉及的电子设备具备上述任意一种电子装置。
应用例14
本应用例所涉及的移动体具备上述任意一种电子装置。
附图说明
图1为示意性地表示第一实施方式所涉及的电子装置的剖视图。
图2为示意性地表示第二实施方式所涉及的电子装置的剖视图。
图3为示意性地表示第二实施方式所涉及的电子装置的剖视图。
图4为示意性地表示第一以及第二实施方式所涉及的电子装置的改变例的剖视图。
图5为示意性地表示被载置于本实施方式所涉及的电子装置中的第一功能元件的一个示例的俯视图。
图6为对被载置于本实施方式所涉及的电子装置中的第一功能元件的动作进行说明的俯视图。
图7为对被载置于本实施方式所涉及的电子装置中的第一功能元件的动作进行说明的俯视图。
图8为对被载置于本实施方式所涉及的电子装置中的第一功能元件的动作进行说明的俯视图。
图9为对被载置于本实施方式所涉及的电子装置中的第一功能元件的动作进行说明的俯视图。
图10为示意性地表示被载置于本实施方式所涉及的电子装置中的第二功能元件的一个示例的俯视图。
图11为表示第一实施方式所涉及的电子装置的制造方法的流程图。
图12为示意性地表示第一实施方式所涉及的电子装置的制造方法的剖视图。
图13为示意性地表示第一实施方式所涉及的电子装置的制造方法的剖视图。
图14为示意性地表示第一实施方式所涉及的电子装置的制造方法的剖视图。
图15为示意性地表示第一实施方式所涉及的电子装置的制造方法的剖视图。
图16为示意性地表示第二实施方式所涉及的电子装置的制造方法的流程图。
图17为示意性地表示电子设备的立体图。
图18为示意性地表示电子设备的立体图。
图19为示意性地表示电子设备的立体图。
图20为示意性地表示移动体的俯视图。
具体实施方式
以下,使用附图对本发明的优选实施方式详细地进行说明。另外,以下说明的实施方式并不是对专利权利要求中所记载的本发明的内容不当地进行限定。另外,在以下所说明的结构不一定都是本发明的必要结构要件。
1.电子装置
1-1.电子装置的结构
第一实施方式
首先,参照附图对第一实施方式所涉及的电子装置进行说明。图1为示意地表示第一实施方式所涉及的电子装置100的剖视图。为了便于说明,在图中,作为相互正交的3个轴,图示了X轴、Y轴、Z轴。
如图1所示,电子装置100包括:具有基体10和盖体20的封装件30;设置于封装件30上的贯穿孔40(41、42);对贯穿孔40进行密封的密封部件50;被收纳于封装件30内的第一和第二功能元件200、300。另外,为了便于说明,在图1中简略图示了第一和第二功能元件200、300。
电子装置100所收纳的第一和第二功能元件200、300为,分别对不同的物理量进行检测的传感器元件。即,第一功能元件200不同于第二功能元件300。因此,电子装置100为,多种物理量检测传感器被安装在同一封装件内(同一基板上)的复合元件传感器。另外,功能元件的详细将在后文叙述。
作为基体10,例如可以使用玻璃基板、硅基板、水晶基板。基体10具有与盖体20接合的一侧的面即第一面11、和第一面11的相反侧的第二面12。基体10对第一和第二功能元件200、300进行支承。更具体而言,在基体10的第一面11上形成有第一凹部14和第二凹部15,在第一凹部14的上方载置有第一功能元件200,在第二凹部15的上方载置有第二功能元件300。在此,如图1所示,第一功能元件200和第二功能元件300可以以沿着X轴方向相邻的方式而配置。通过第一凹部14以及第二凹部15,从而第一和第二功能元件200、300能够在不被基体10所妨碍的条件下,仅在所需的方向上可动。
盖体20被载置于基体上10上,并与基体10接合。根据情况也可以与第一和第二功能元件200、300的一部分接合。如图所示,盖体20具有:第一面21,其为基体10侧的面,且一部分成为接合面;第二面22,其为第一面21的相反侧的面,且对封装件30的表面(外表面)进行规定。
也可以在盖体20的第一面21上形成第一凹部23和第二凹部24。也可以通过第一凹部23和基体10的第一面11来形成用于收纳第一功能元件200的第一空腔31。因此,第一凹部23构成第一空腔31的内壁。另外,也可以通过第二凹部24和基体10的第一面11来形成用于收纳第二功能元件300的第二空腔32。因此,第二凹部24构成第二空腔32的内壁。
如图1所示,在第一凹部23和第二凹部24之间,形成有由第一面21的凸部构成的隔壁部25。由此,能够使第一空腔31和第二空腔32在空间上隔离。另外,与盖体20一体地设置的隔壁部25的顶端面成为与基体10接合的接合面。因此,不需要另外设置用于隔离多个空腔的部件。第一空腔31及第二空腔32由于以较少的接合面接合,因此能够提高隔离性。
这里,在使用硅基板以作为盖体20的情况下,当优选使用玻璃基板以作为基体10时,基体10的第一面11与盖体20的第一面21可以使用利用阳极接合的接合方法。在使用硅基板以作为盖体20的情况下,例如,通过利用由氢氧化钾(KOH)进行的各向异性蚀刻,从而能够高精度地形成贯穿孔40、和与盖体20一体地设置的隔壁部25。这是由于作为硅的结晶面的(111)面的蚀刻速率较慢的缘故,通过利用结晶面的蚀刻速率的差异从而能够高精度地控制尺寸。另一方面,在使用玻璃基板以作为盖体20的情况下,当优选使用玻璃基板以作为基体10时,基体10的第一面11和盖体20的第一面21可以使用利用玻璃接合的接合方法。
另外,基体10与盖体20的接合方法并没有特别被限定,例如,既可以为通过阳极接合而实施的接合或通过低熔点玻璃(玻璃浆料)而实施的接合,也可以为通过焊料而实施的接合。或者,也可以通过在基体10和盖体20各自的接合部分上形成金属薄膜(未图示),并使该金属薄膜彼此共晶接合,从而使基体10和盖体20接合在一起。
对于由基体10和盖体20构成的封装件30的平面形状(从Z轴方向观察时的形状)而言,只要能够收纳第一和第二功能元件200、300则未被特别地限定,例如,可以为矩形(更具体而言为长方形)。
在基体10和盖体20中的至少一方上形成有与第一空腔31连通的第一贯穿孔41、和与第二空腔32连通的第二贯穿孔42。在图示的示例中,在盖体20上形成有第一及第二贯穿孔41、42。在图示的示例中,第一以及第二贯穿孔41、42在Z轴方向上贯穿盖体20。
在这里,如图1所示,第一贯穿孔41和第二贯穿孔42可以在盖体20中以处于相同的位置关系的方式而被配置。通过等间隔地配置第一贯穿孔41和第二贯穿孔42,从而能够等间隔地设定激光照射的间距,因此能够实现生产性的提高。
另外,贯穿孔40可以如图1所示这样,配置在与第一和第二功能元件200、300不重叠的位置处。即,贯穿孔40可以被配置在第一和第二功能元件200、300的外边缘的外侧。由此,在密封部件50于密封工序中临时熔融时所产生的飞溅(飞沫)不易影响到第一及第二功能元件200、300,从而能够提高电子装置的可靠性。
贯穿孔40(第一贯穿孔41及第二贯穿孔42)的内壁面如图所示,可以为锥形形状。具体而言,贯穿孔40可以具有在空腔侧的开口面积比外侧的开口面积小的形状。贯穿孔40的开口部的平面形状(从Z轴方向观察时的形状)并未被特别地限定,可以为圆形或者矩形(例如,正方形)。例如,在使用硅基板以作为盖体20的情况下,通过由氢氧化钾(KOH)进行的各向异性湿式蚀刻来蚀刻硅基板,从而能够使贯穿孔40的开口部更加准确地形成为矩形。例如,在使用玻璃基板以作为盖体的情况下,作为形成贯穿孔的方法,具有使用了氢氟酸(HF)的各向同性湿式蚀刻法、喷射粉末的喷砂法等。在各向同性湿式蚀刻法中,不仅不能细致地控制形状而且还会在端面上产生粗糙。另外,通过喷砂法容易使端部缺损。即,各向同性湿式蚀刻法和喷砂法作为确保空腔的密封性的方法均存在困难性。但是,通过使用硅以作为盖体,从而能够消除上述困难性。另一方面,在使用玻璃基板以作为盖体20的情况下,通过由氢氟酸(HF)进行的各向同性湿式蚀刻来对玻璃基板进行蚀刻,从而能够将贯穿孔40的开口部形成为圆形。
可以在贯穿孔40的内壁面上形成导电层43。作为导电层43,例如,可以使用自贯穿孔40侧面侧起,按照铬层、金层这样的顺序进行层叠而形成的导电层。通过导电层43从而能够提高贯穿孔40的内壁面与密封部件50之间的紧贴性。导电层43的厚度未被特别地限定,例如可以为30nm~200nm左右。
另外,导电层43的材质可以根据密封部件50的材质而适当地变更。另外,虽然在图中未图示,但导电层43可以被形成在盖体20的整个表面上。
密封部件50分别被配置在第一贯穿孔41和第二贯穿孔42中,从而封堵贯穿孔40。通过密封部件50从而能够将第一空腔31以及第二空腔32分别封闭。密封部件50的材质例如为AuGe、AuSi、AuSn、SnPb、PbAg、SnAgCu、SnZnBi等合金。
通过密封部件50而被密封的第一空腔31以及第二空腔32内的封闭状态,可按照所收纳的功能元件的种类而适当地选择。在第一功能元件200例如为振动型陀螺传感器的情况下,第一空腔31优选为减压状态(更优选为真空状态)。由此,能够抑制陀螺传感器的振动现象因空气粘性而发生衰减的情况。另外,在第二功能元件300例如为加速度传感器的情况下,第二空腔32优选为大气压力状态且为惰性气体气氛(例如,氮气)。由此,在加速度传感器的惯性质量与大气压力之间产生所需的阻尼(粘性),从而能够形成具有预定的检测灵敏度的加速度传感器。
另外,虽然在图示的示例中,由第一空腔31以及第二空腔32构成的第一凹部23以及第二凹部24被形成在盖体20上,但也可以被形成在基体10上,可以通过在被形成于基体10上的两个凹部中分别收纳第一功能元件200和第二功能元件300,并利用盖体20来密封该凹部,从而收纳这些功能元件。但是,在基体10的材质为玻璃,盖体20的材质为硅的情况下,盖体20与基体10相比,MEMS的加工性较高。换句话说,盖体20比基体10更容易加工。因此,与在基体10侧设置用于收纳功能元件的凹部的情况相比,能够提供加工性得到了进一步提高的电子装置。
另外,在以上的示例中,对第一实施方式所涉及的电子装置100能够收纳两个功能元件的方式进行了说明。但是,被收纳在同一封装件30内的功能元件的数量并未被特别地限定,还可以设置第三空腔,从而收纳第三功能元件。
第二实施方式
接着,参照附图对第二实施方式所涉及的电子装置进行说明。图2和图3为示意地表示第二实施方式所涉及的电子装置101、102的剖视图。第二实施方式所涉及的电子装置101、102仅在贯穿孔40(第一贯穿孔41和第二贯穿孔42)的结构上与第一实施方式所涉及的电子装置100有所不同。在以下的说明中,仅对第二实施方式所涉及的电子装置101、102与第一实施方式的装置100的不同点进行说明。对于已经进行了说明的结构,标记相同的符号并省略其详细的说明。
在第二实施方式中,仅设置有第一贯穿孔41和第二贯穿孔42中的某一方。因此,在第二实施方式中,在第一空腔31或第二空腔32中的某一方中未设置有用于连通的贯穿孔,空腔的内表面仅由基体10和盖体20构成。
例如,如图2所示,在第二实施方式所涉及的电子装置101中仅设置有与第一空腔31连通的第一贯穿孔41,而未设置与第二空腔32连通的第二贯穿孔42。另外,在第二实施方式所涉及的电子装置102中,如图3所示,仅设置有与第二空腔32连通的第二贯穿孔42,而未设置与第一空腔31连通的第一贯穿孔41。
在第二实施方式中,在所需的气压气氛下进行将盖体20载置在基体10上的工序,从而在以所需的气压气氛密封了贯穿孔40未连通的空腔后,通过在其他的气压气氛下用密封部件来封堵贯穿孔,从而将贯穿孔40所连通的空腔密封。因此,在第二实施方式中,在贯穿孔40未连通的空腔内所需的气压气氛下,将盖体20载置在基体10上。
以下,对采用后文叙述的陀螺传感器以作为被收纳在第一空腔31内的第一功能元件200,并采用后文叙述的加速度传感器(静电电容型MEMS加速度传感器元件)以作为被收纳在第二空腔32内的第二功能元件300的情况下的、基体10与盖体20的接合方法。在上述情况下,第一空腔31所需的气压气氛为减压气氛(例如在10Pa以下,更优选为1Pa以下的真空气氛),第二空腔32所需的气压气氛为大气压力气氛。
如图2所示,在未设置有与第二空腔32连通的第二贯穿孔42的电子装置101中,盖体20与基体10的接合在第二空腔32的第二气压气氛(大气压力气氛)下进行。由此,能够以大气压力气氛将第二空腔32密封。
在为图2所示的电子装置101的情况下,盖体20与基体10的接合优选采用在进行大气中的接合时,与通过阳极接合而实施的接合相比较为牢固的低熔点玻璃(未图示)。例如在使用铅玻璃材料以作为低熔点玻璃材料的情况下,由于能够以低温(例如320℃到360℃左右)实施在大气中的接合,所以能够降低接合处理中对布线等周围部件的氧化损坏。
在对电子装置101的第一空腔31的密封工序中,将密封工序的气氛设定为例如10Pa以下的减压状态(优选为真空状态),并使用密封部件50来进行密封。通过激光照射来进行对密封部件50的加热熔融。在该情况下,虽然在将第二空腔32保持为大气压力的状态下,于减压气氛下对第一空腔31进行密封,但由于通过低熔点玻璃而实施的接合与通过阳极接合而实施的接合相比较为牢固,所以不会引起接合强度降低的问题。
接着,如图3所示,在未设置有与第一空腔连通的第一贯穿孔41的电子装置102中,盖体20与基体10的接合在第一空腔31的第一气压气氛(减压气氛中,更优选为真空气氛)下进行。由此,能够以减压气氛将第一空腔31密封。
在为图3所示的电子装置102情况下,盖体20与基体10的接合优选采用在减压气氛下(例如10Pa以下)也能够实现牢固的接合的阳极接合(未图示)。当在减压气氛下进行通过铅玻璃材料等低熔点玻璃而实施的接合时,由于不能充分地供给粘接反应所需要的氧气,所以存在粘接反应花费时间、或者由于粘接反应不充分而导致接合强度降低的可能性。但是,利用共价键的阳极接合由于能够在不受到减压气氛的影响下进行接合,所以与减压气氛下的低熔点玻璃相比接合可靠性增高。另外,即使在第一功能元件以及第二功能元件的材料使用厌氧材料的情况下,由于在减压气氛下进行接合处理,所以也不易发生处理中的氧化损坏。
在电子装置102的第二空腔32的密封工序中,将密封工序的气氛设定为大气压力状态,并使用密封部件50来进行密封。通过激光照射来进行对密封部件50的加热熔融。在该情况下,由于在以减压气氛被密封的第一空腔31中产生从外侧朝向内侧的应力,所以能够进一步提高基体10与盖体20之间的接合强度。
在为图3所示的电子装置102的情况下,基体10和盖体20的接合除了阳极接合之外,还可以使用无铅的低熔点玻璃。
改变例
接着,参照附图对第一以及第二实施方式所涉及的电子装置的改变例进行说明。图4为示意地表示改变例所涉及的电子装置103的剖视图。改变例所涉及的电子装置103仅在贯穿孔40(第一贯穿孔41和第二贯穿孔42)的结构上,与第一和第二实施方式所涉及的电子装置有所不同。在以下的说明中,仅对与第一以及第二实施方式所涉及的装置的不同点进行说明。对于已经进行了说明的结构,标记相同的符号并省略其详细的说明。
在改变例所涉及的电子装置103中,贯穿孔40具备底面44,并通过被设置在底面44上的连通孔46而与空腔连通。
如图4所示,贯穿孔40具有被设置在盖体20的第一面22上的第一开口45。盖体20的第一面22为盖体20的表面,且为形成封装件30的外形的面。盖体20的第一面22为盖体20的第二面24的相反侧的面。盖体20的第二面24为对空腔32(成为空腔的凹部的底)进行规定的面。
贯穿孔40具有随着从底面44趋向于第一开口45,截面面积(XY平面上的面积)逐渐增大的形状。即,第一开口45的面积大于底面44的面积。贯穿孔40的底面44也可以成为对贯穿孔40的底进行规定的盖体20的面。贯穿孔40的底面44,例如是平坦的。在图示的示例中,贯穿孔40的底面44与盖体20的第一面22平行。
贯穿孔40经由被形成在底面44上的连通孔46而与空腔连通。连通孔46具有被设置在底面44的一部分上的第二开口46a、和空腔侧的第三开口46b。第三开口46b被设置在盖体20的第二面24上。另外,如图4所示,在俯视观察时,第三开口46b未被配置在与功能元件200、300重叠的位置处。即,第三开口46b被配置在功能元件200、300的外边缘的外侧。连通孔46具有随着从第二开口46a趋向于第三开口46b,截面面积(XY平面上的面积)逐渐增大的形状。即,第三开口46b的面积大于第二开口46a的面积。
在密封工序中,在通过激光照射而使焊料球等密封部件在贯穿孔40内临时熔融的情况下,被称为飞溅的飞沫有可能向空腔内扩散。这会使被收纳在电子装置中的功能元件的共振频率或灵敏度发生劣化。
与此相对,根据如下的电子装置103,即,贯穿孔40具备底面41,并且贯穿孔40通过被设置在底面41上的连通孔46而与空腔连通的电子装置103,能够对在使被配置在贯穿孔中的密封部件熔融以密封空腔时,密封部件的一部分向空腔内飞散而附着于功能元件上的情况进行抑制。其结果为,电子装置103能够具有良好的特性。因此,通过将改变例所涉及的电子装置103的贯穿孔40应用于第一以及第二实施方式所涉及的电子装置100、101、102的贯穿孔40中,从而能够提供可靠性更高的电子装置。
1-2.功能元件的结构
第一和第二功能元件200、300被搭载在基体10上,并分别被载置(收纳)在通过基体10和盖体20而形成的(由基体10和盖体20包围而成的)第一空腔31以及第二空腔32内。被收纳在封装件30内的第一和第二功能元件200、300例如可以通过阳极接合或直接接合而与基体10接合,也可以通过粘接剂而与基体10接合。
作为第一和第二功能元件200、300的方式,只要是对互不相同的物理量进行检测,并在以减压状态或惰性气体气氛被封闭的空腔内动作的方式,则并不被特别地限定,例如,可以列举出陀螺传感器、加速度传感器、振子、SAW(声表面波)元件、微型致动器等各种功能元件。
第一和第二功能元件200、300的材质为,例如通过掺杂了磷、硼等杂质而被赋予了导电性的硅。
在以下,作为本实施方式所涉及的电子装置100的一个示例,对采用陀螺传感器以作为第一功能元件200,采用加速度传感器(电容型MEMS加速度传感器元件)以作为第二功能元件300的方式予以说明。图5为示意地表示被载置在本实施方式所涉及的电子装置100中的第一功能元件200的俯视图。另外,图10为示意地表示被载置在本实施方式所涉及的电子装置100中的第二功能元件300的俯视图。但是,第一和第二功能元件200、300的方式并不限于以下的方式,还可以为采用众所周知的功能元件的方式。另外,为了方便,在图5中,作为彼此正交的三个轴,图示了X轴、Y轴、Z轴。该情况在后文叙述的图6至图10中也是相同的。
陀螺传感器的结构
如图5所示,第一功能元件200可以具有振动系统结构体104、驱动用固定电极130、检测用固定电极140和固定部150。
振动系统结构体104例如通过对与基体10接合的硅基板进行加工而被一体地形成。由此,能够应用被用于硅半导体装置的制造的微细加工技术,从而能够实现振动系统结构体104的小型化。
振动系统结构体104通过固定在基体10上的固定部150而被支承,并以与基体10分离的方式而被配置。振动系统结构体104可以具有第一振动体106和第二振动体108。第一振动体106以及第二振动体108沿着X轴而相互连结。
第一振动体106以及第二振动体108可以具有相对于两者的边界线B(沿着Y轴的直线)对称的形状。因此,以下,对第一振动体106的结构进行说明,而省略对第二振动体108的结构的说明。
第一振动体106具有驱动部110和检测部120。驱动部110可以具有驱动用支承部112、驱动用弹簧部114和驱动用可动电极116。
驱动用支承部112例如具有框状的形状,在驱动用支承部112的内侧配置有检测部120。在图示的示例中,驱动用支承部112通过沿着X轴延伸的第一延伸部112a、和沿着Y轴延伸的第二延伸部112b而构成。
驱动用弹簧部114被配置在驱动用支承部112的外侧。在图示的示例中,驱动用弹簧部114的一端被连接在驱动用支承部112的角部(第一延伸部112a与第二延伸部112b之间的连接部)附近。驱动用弹簧部114的另一端与固定部150连接。
在图示的示例中,在第一振动体106中设置有4个驱动用弹簧部114。因此,第一振动体106通过4个固定部150而被支承。另外,也可以不设置在第一振动体106与第二振动体108之间的边界线B上的固定部150。
驱动用弹簧部114具有沿着Y轴往复并沿着X轴延伸的形状。多个驱动用弹簧部114被设置为,相对于从通过驱动用支承部112的中心穿过的X轴的假想线(未图示)、及从驱动用支承部112的中心穿过的沿着Y轴的假想线(未图示)对称。通过将驱动用弹簧部114形成为如上所述的形状,从而能够抑制驱动用弹簧部114在Y轴方向以及Z轴方向上发生变形的现象,进而使驱动用弹簧部114在驱动部110的振动方向即X轴方向上平滑地伸缩。而且,随着驱动用弹簧部114的伸缩,能够使驱动用支承部112(驱动部110)沿着X轴而进行振动。另外,只要驱动用弹簧部114能够使驱动用支承部112沿着X轴进行振动,则驱动用弹簧部114的数量并不被特别地限定。
驱动用可动电极116以与驱动用支承部112连接的方式而被配置在驱动用支承部112的外侧。更具体而言,驱动用可动电极116与驱动用支承部112的第一延伸部112a连接。
驱动用固定电极130被配置在驱动用支承部112的外侧。驱动用固定电极130被固定在基体10上。在图示的示例中,驱动用固定电极130设置有多个,且隔着驱动用可动电极116而被对置地配置。在图示的示例中,驱动用固定电极130具有梳齿状的形状,驱动用可动电极116具有可插入到驱动用固定电极130的梳齿之间的突出部116a。通过缩小驱动用固定电极130与突出部116a之间的距离(间隙),从而能够增大作用在驱动用固定电极130与驱动用可动电极116之间的静电力。
在向驱动用固定电极130和驱动用可动电极116施加电压时,将能够在驱动用固定电极130和驱动用可动电极116之间产生静电力。由此,能够在使驱动用弹簧部114沿着X轴进行伸缩的同时,使驱动用支承部112(驱动部110)沿着X轴进行振动。此时,振动系统结构体104通过被置于减压气氛下、特别是在10Pa以下,从而振动的效率增高。
另外,虽然在图示的示例中,在第一振动体106中设置有4个驱动用可动电极116,但只要能够使驱动用支承部112沿着X轴进行振动,则驱动用支承部116的数量并不被特别地限定。另外,虽然在图示的示例中,驱动用固定电极130隔着驱动用可动电极116而被对置配置,但只要能够使驱动用支承部112沿着X轴进行振动,则驱动用固定电极130也可以仅被配置在驱动用可动电极116的一侧。
检测部120与驱动部110连结。在图示的示例中,检测部120被配置在驱动用支承部112的内侧。检测部120可以具有检测用支承部122、检测用弹簧部124和检测用可动电极126。另外,虽然图中未图示,但只要检测部120与驱动部110连结,则检测部120也可以被配置在驱动用支承部112的外侧。
检测用支承部122例如具有框状的形状。在图示的示例中,检测用支承部122通过沿着X轴延伸的第三延伸部122a和沿着Y轴延伸的第四延伸部122b而被构成。
检测用弹簧部124被配置在检测用支承部122的外侧。检测用弹簧部124对检测用支承部122和驱动用支承部112进行连接。更具体而言,检测用弹簧部124的一端被连接在检测用支承部122的角部(第三延伸部122a与第四延伸部122b之间的连接部)附近。检测用弹簧部124的另一端与驱动用支承部112的第一延伸部112a连接。
检测用弹簧部124具有沿着X轴往复并沿着Y轴延伸的形状。在图示的示例中,在第一振动体106中设置有4个检测用弹簧部124。多个检测用弹簧部124被配置为,相对于从检测用支承部122的中心穿过的沿着X轴的假想线(未图示)、及从检测用支承部122的中心穿过的沿着Y轴的假想线(未图示)对称。通过将检测用弹簧部124形成为如上所述的形状,从而能够抑制检测用弹簧部124在X轴方向以及Z轴方向上发生变形的现象,进而使检测用弹簧部124在检测部120的振动方向即Y轴方向上平滑地伸缩。而且,随着检测用弹簧部124的伸缩,能够使检测用支承部122(检测部120)沿着Y轴进行位移。另外,只要检测用弹簧部124能够使检测用支承部122沿着Y轴进行位移,则检测用弹簧部124的数量并不被特别地限定。
检测用可动电极126以与检测用支承部122连接的方式而被配置在检测用支承部122的内侧。在图示的示例中,检测用可动电极126沿着X轴延伸,并与检测用支承部122的两个第四延伸部122b连接。
检测用固定电极140被配置在检测用支承部122的内侧。检测用固定电极140被固定在基体10上。在图示的示例中,检测用固定电极140设置有多个,并隔着检测用可动电极126而被对置配置。
对于检测用可动电极126以及检测用固定电极140的数量以及形状而言,只要能够对检测用可动电极126与检测用固定电极140之间的静电电容的变化进行检测,则不被特别地限定。
接着,对第一功能元件200的动作进行说明。图6至图9为用于对被收纳在本实施方式所涉及的电子装置中的第一功能元件200的动作进行说明的图。另外,为了便于说明,在图6至图9中,简略地图示了第一功能元件200的各个部分。
当通过图中未图示的电源而向驱动用固定电极130及驱动用可动电极116施加电压时,将能够在驱动用固定电极130和驱动用可动电极116之间产生静电力。由此,如图6以及图7所示,能够使驱动用弹簧部114沿着X轴进行伸缩,从而能够使驱动部110沿着X轴进行振动。
更具体而言,向第一振动体106的驱动用可动电极116与固定电极130之间施加第一交流电压,而向第二振动体108的驱动用可动电极116和固定电极130之间施加相位与第一交流电压错开了180度的第二交流电压。由此,能够使第一振动体106的第一驱动部110a以及第二振动体108的第二驱动部110b相互以反相且预定的频率,而沿着X轴进行振动。即,沿着X轴相互连结的第一驱动部110a以及第二驱动部110b沿着X轴而相互以反相进行振动。在图6所示的示例中,第一驱动部110a向α1方向进行位移,第二驱动部110b向与α1方向相反的方向即α2方向进行位移。在图7所示的示例中,第一驱动部110a向α2方向进行位移,第二驱动部110b向α1方向进行位移。
另外,由于检测部120与驱动部110连结,所以检测部120也随驱动部110的振动而沿着X轴进行振动。即,第一振动体106及第二振动体108沿着X轴而相互向相反的方向进行位移。
如图8以及图9所示,当在驱动部110a、110b进行第一振动的状态下,向功能元件200施加绕Z轴的角速度ω时,科里奥利力将发挥作用,从而检测部120将沿着Y轴进行位移。即,与第一驱动部110a连结的第一检测部120a、以及与第二驱动部110b连结的第二检测部120b通过第一振动以及科里奥利力,从而沿着Y轴而相互向相反方向进行位移。在图8所示的示例中,第一检测部120a向β1方向进行位移,第二检测部120b向与β1方向相反的方向即β2方向进行位移。在图9所示的示例中,第一检测部120a向β2方向进行位移,第二检测部120b向β1方向进行位移。
通过使检测部120a、120b沿着Y轴进行位移,从而检测用可动电极126与检测用固定电极140之间的距离L将发生变化。因此,检测用可动电极126与检测用固定电极140之间的静电电容将发生变化。在第一功能元件200中,通过对检测用可动电极126以及检测用固定电极140施加电压,从而能够对检测用可动电极126与检测用固定电极140之间的静电电容的变化量进行检测,进而求得绕Z轴的角速度ω。
另外,虽然在上述内容中,对通过静电力而使驱动部110进行驱动的方式(静电驱动方式)进行了说明,但使驱动部110驱动的方法并不被特别地限定,还可以使用压电驱动方式、或利用了磁场的洛伦兹力的电磁驱动方式等。并且,在陀螺传感器的结构中,通过将气氛设定为减压下,从而能够得到良好的振动特性以及检测特性。
加速度传感器的结构
第二功能元件300被支承在基体10的第一面11上(基体10上)。第二如图10所示,功能元件300可以包括:固定部281、282;连结部284、285;可动部286;可动电极部287;固定电极部288、289。
可动部286根据X轴方向上的加速度的变化,而使连结部284、285进行生弹性变形,且在X轴方向(+X轴方向或者-X轴方向)上进行位移。随着这种位移,可动电极部287与固定电极部288之间的间隙、以及可动电极部287与固定电极部289之间的间隙的大小将发生变化。即,随着这种位移,可动电极部287与固定电极部288之间的静电电容、以及可动电极部287与固定电极部289之间的静电电容的大小将发生变化。第二功能元件300能够根据这些静电电容的变化而对X轴方向上的加速度进行检测。
固定部281、282与基体10的第一面11接合。在图示的示例中,固定部281、282被设置为,在俯视观察时跨接第二凹部15的外边缘。
可动部286被设置在固定部281和固定部282之间。在图10所示的示例中,可动部286的平面形状为具有沿着X轴的长边的长方形。
连结部284、285将可动部286连结到固定部281、282上。连结部284、285具有所需的弹性常数,并被构成为,能够使可动部286在X轴方向上进行位移。在图10所示的示例中,连结部284通过两个梁284a、284b而构成,该两个梁284a、284b呈在Y轴方向蜿蜒并在X轴方向上延伸的形状。同样地,连结部285通过两个梁285a、285b而构成,该两个梁285a、285b呈在Y轴方向上蜿蜒并在X轴方向上延伸的形状。
可动电极部287与可动部286连接。可动电极部287设置有多个。可动电极部287从可动部286起向+Y轴方向以及-Y轴方向突出,并以形成梳齿状的方式而在X轴方向上并排。
固定电极部288、289的一端部作为固定端而与基体10的第一面11接合,另一端部作为自由端而向可动部286侧延伸。各个固定电极部288、289分别设置有多个。固定电极部288与图中未图示的布线电连接,固定电极部289与图中未图示的布线电连接。固定电极部288、289以形成梳齿状的方式而在X轴方向交替排列。固定电极部288、289相对于可动电极部287隔开间隔并对置设置,在可动电极部287的一侧(-X轴方向侧)配置有固定电极部288,在另一侧(+X轴方向侧)配置有固定电极部289。
固定部281、282,连结部284、285,可动部286以及可动电极部287被一体地形成。
固定部281具有与图中未图示的布线连接的连接部240。由此,固定部281与外部连接端子电连接。另外,固定电极部288具有与图中未图示的布线连接的连接部242。由此,固定电极部288与外部连接端子电连接。另外,固定电极部289具有与图中未图示的布线连接的连接部244。由此,固定电极部289与外部连接端子电连接。
在第二功能元件300中,通过使用被电连接的外部连接端子,从而能够对可动电极部287与固定电极部288之间的静电电容进行测定。而且,在第二功能元件300中,通过使用被电连接的外部连接端子,从而能够对可动电极部287与固定电极部289之间的静电电容进行测定。在这种第二功能元件300中,能够分别对可动电极部287与固定电极部288之间的静电电容、以及可动电极部287与固定电极部289之间的静电电容进行测定,并根据这些测定结果,而高精度地对物理量(加速度)进行检测。并且,在加速度传感器的结构中,将气氛设定为大气压力下,从而能够利用空气粘性而得到良好的检测特性。
本实施方式所涉及的电子装置100、101、102、103例如具有以下的特征。
根据电子装置100、101、102,第一空腔31以及第二空腔32通过与盖体20或基体10一体地设置的隔壁部25而被隔离。
如上文所述,由于电子装置100、101、102、103为,多个物理量检测传感器(第一功能元件200以及第二功能元件300)被安装在同一封装件30内(同一基板上)的电子装置,所以能够满足小型化、空间节省化的要求。另外,由于能够省略通过层叠而将安装有传感器的基板彼此电连接的工序,所以能够有助于生产工序的简化和生产成本的降低。
在此,由于在同一封装件内,形成有内压互不相同的空腔的电子装置中,在空腔的气密性降低的情况下,存在被收纳于空腔内的功能元件产生故障,从而电子装置本身的可靠性降低的可能性,所以需要可靠地将各个空腔隔离,以确保空腔的高气密性。
根据电子装置100、101、102、103,第一空腔31以及第二空腔32通过与盖体20或体10一体地设置的隔壁部25而被隔离。由此,第一空腔31以及第二空腔32去除了密封部件,而仅通过基体10和盖体20这两个部件构成。换句话说,在同一封装件内为了构成两个空腔而需要的部件间的接合界面,仅为基体10和盖体20的接合面。因此,与通过基体以及盖体之外的隔壁部件来对内压互不相同的空腔之间进行隔离的电子装置相比,能够提供可靠性得到了提高的电子装置。
根据上文,能够提供一种满足了小型化、空间节省化以及生产成本的降低的要求、且可靠性得到了提高的电子装置。
另外,根据电子装置101、102,仅形成第一贯穿孔41和第二贯穿孔42中的某一方。即,在第一空腔31或第二空腔32中的某一方中未设置有用于连通的贯穿孔,空腔的内表面仅由基体10和盖体20构成。
一般情况下,在使用了贯穿孔的密封工序中,例如,将由AuGe等合金构成的密封部件配置在贯穿孔内,并通过激光等而加热至300℃左右的高温,而临时使密封部件熔融,从而将贯穿孔封堵,并以所需的气氛将空腔密封。
在同一封装件中于各个空腔上分别设置有贯穿孔的情况下,分别进行激光照射,而将密封部件加热至例如300℃左右,以使其熔融,从而将贯穿孔密封。在这样的密封工序中,为了防止完成了加热处理的密封部件再次熔融,而需要将第二个位置以后的贯穿孔内的密封部件的加热温度控制为,与第一个位置处的加热温度相比较低的温度。
根据电子装置101、102,由于在同一封装件内具备两个空腔的电子装置中,仅形成有一个密封用的贯穿孔,所以能够降低由AuGe等合金构成的密封部件的材料成本,且减少需要高精度的温度控制的贯穿孔的密封工序。因此,能够提供一种有助于生产成本的降低以及生产工序的简化的电子装置。
另外,根据电子装置101、102,由于未设置有多个贯穿孔,所以不需要为了密封贯穿孔而对封装件进行多次加热。由此,能够防止由于多次密封工序而使密封部件再次熔融从而降低气密性的情况。因此,从制造工艺的理由出发,与在同一封装件内设置有多个贯穿孔的电子装置相比,能够提供一种气密的可靠性较高的电子装置。
另外,根据电子装置103,贯穿孔40具备底面41,并通过被设置在底面41上的连通孔46而与空腔连通。由此,能够抑制在使被配置在贯穿孔40中的密封部件熔融以对空腔进行密封时,密封部件的一部分向空腔内飞散而附着在功能元件上的情况。其结果为,能够提供一种可靠性更高的电子装置。
2.电子装置的制造方法
接着,对本发明所涉及的电子装置的制造方法予以说明。本发明所涉及的电子装置的制造方法的特征在于,包括:将第一功能元件200和第二功能元件300载置在基体10上的工序;将盖体20载置在基体10上,从而将第一功能元件200收纳在由基体10和盖体20包围而成的第一空腔31内,并将第二功能元件300收纳在由基体10和盖体20包围而成的第二空腔32内的收纳工序;在第一气压气氛下对第一空腔31进行密封,并在与第一气压气氛存在气压差的第二气压气氛下对第二空腔32进行密封的密封工序,第一空腔以及上述第二空腔通过与上述盖体或上述基体一体地设置的隔壁部而被隔离。
根据本发明所涉及的电子装置的制造方法,第一空腔31和第二空腔32通过与盖体20或基体10一体地设置的隔壁部25而被隔离。由此,不需要另外准备用于隔离空腔的部件,也不需要与盖体和基体接合。因此,能够提供一种使制造工序进一步简化,且能够制造出可靠性更高的电子装置的制造方法。
以下,参照附图对第一实施方式所涉及的电子装置100的制造方法以及第二实施方式所涉及的电子装置101、102的制造方法进行说明。
第一实施方式所涉及的电子装置的制造方法
图11为第一实施方式所涉及的电子装置100的制造工序的流程图。图12至图14为示意地表示第一实施方式所涉及的电子装置100的制造工序的剖视图,且与图1相对应。
如图11所示,第一实施方式所涉及的电子装置100的制造工序包括:将第一功能元件200和第二功能元件300载置在基体10上的工序(S1);将盖体20载置在基体10上,从而将第一功能元件200收纳在由基体10和盖体20包围而成的第一空腔31内,并将第二功能元件300收纳在由基体10和盖体20包围而成的第二空腔32内的工序(S2);在第一气压气氛下,对第一空腔31进行密封的第一密封工序(S3);在第一密封工序后,于第二气压气氛下,对第二空腔32进行密封的第二密封工序(S4)。
首先,准备基体10。如图12所示,在基板10的第一面11上形成第一凹部14以及第二凹部15。此时,可以在第一凹部14以及第二凹部15的周围形成槽部(未图示)。第一凹部14以及第二凹部15例如通过光刻技术以及蚀刻技术而形成。由此,准备出在第一面11上设置有第一凹部14以及第二凹部15的基板10。
在这里,虽然没有图示,但可以在包括第一凹部14以及第二凹部15在内的基板10上形成与第一和第二功能元件200、300电连接的布线。布线例如通过如下方式而被形成,即,在通过溅射法或CVD(Chemical VaporDeposition:化学气相沉积)法等被成膜之后,通过光刻技术以及蚀刻技术而被进行图案形成的方式。
接着,如图13所示,将第一功能元件200和第二功能元件300载置在基体10上(S1)。具体而言,将硅基板(未图示)载置(接合)在基板10的第一面11上,并通过在使该硅基板薄膜化之后对该硅基板进行图案形成,从而形成第一功能元件200以及第二功能元件300。图案形成通过光刻技术以及蚀刻技术来进行。硅基板与基板10的接合例如通过阳极接合来进行。
接着,如图14所示,准备盖体20。盖体20通过如下方式而形成,即,准备硅基板,并通过光刻技术以及蚀刻技术而在第一面22上形成第一凹部14以及第二凹部15的方式。另外,与第一凹部14以及第二凹部15连通的第一贯穿孔41和第二贯穿孔42也以同样的工序被形成。在此,通过利用各向异性湿式蚀刻而形成第一贯穿孔41和第二贯穿孔42,从而能够将第一贯穿孔41和第二贯穿孔42的内壁面形成为锥形形状。
另外,虽然未图示,但也可以形成覆盖第一贯穿孔41和第二贯穿孔42的内壁面的导电层43。导电层43例如通过如下方式而被形成,即,在通过溅射法或CVD(Chemical Vapor Deposition:化学气相沉积)法等而被成膜之后,通过光刻技术以及蚀刻技术而被进行图案形成的方式。
接着,如图15所示,将基板10以及盖体20接合在一起,从而将第一功能元件200和第二功能元件300分别收纳在由基板10和盖体20包围而成的第一空腔31和第二空腔32内(S2)。基板10与盖体20的接合例如通过阳极接合来进行。
接着,在第一气压气氛下,对第一空腔31进行密封(第一密封工序:S3)。在本工序中,例如,在减压气氛下,如图15所示,在第一贯穿孔41内形成密封部件50。更具体而言,密封部件50通过如下方式而被形成,即,通过将球状的焊料球(未图示)配置在第一贯穿孔41内,并通过激光照射而使该焊料球熔融的方式。通过本工序,从而能够利用密封部件50而将第一空腔31密封。
接着,在第二气压气氛下,对第二空腔32进行密封(第二密封工序:S4)。在本工序中,例如,在氮气等惰性气体气氛下,在第二贯穿孔42内形成密封部件50(参照图1)。更具体而言,密封部件50通过如下方式而被形成,即,将球状的焊料球(未图示)配置在第二贯穿孔42内,并通过激光照射而使该焊料球使熔融的方式。通过本工序,从而能够利用密封部件50而将第二空腔32密封(参照图1)。
通过以上工序,从而能够制造出电子装置100。
根据电子装置100的制造方法,例如具有以下的特征。
根据电子装置100的制造方法,能够提供可靠性得到了提高的电子装置。根据电子装置100的制造方法,第一空腔31和第二空腔32通过与盖体20一体地设置的隔壁部25而被隔离。由此,由于不需要另外设置用于隔离空腔的部件,所以能够用更简便的方法,而制造出可靠性进一步得到了提高的电子装置。
另外,根据电子装置100的制造方法,在第一气压气氛下的第一密封工序(S3)之后,进行第二气压气氛下的第二密封工序(S4)。此时,第二气压气氛在与第一气压气氛相比较高的气压下进行密封工序。在这里,假设在将第二气压气氛设定为低于第一气压气氛而进行密封工序时,相对于对第一空腔31进行密封的基体10、盖体20、隔壁部25、密封部件50等,在从第一空腔31的内侧朝向外侧的方向上施加有压力。即,压力作用在第一空腔31进行膨胀的方向上。这有可能成为在基体10与盖体20的接合面、基体10与隔壁部25的接合面、盖体20与密封部件50的接合面等处出现泄漏路径的主要原因。因此,第一空腔31的气密性有可能降低。与此相对,根据电子装置100的制造方法,能够在第二密封工序(S4)中,相对于在第一密封工序(S3)中对第一空腔31进行密封的密封部件50,以从第一空腔31的外侧朝向内侧的方向施加压力。因此,不会导致包围第一空腔31的基体10、盖体20、密封部件50的接合可靠性的降低。而且,能够使对第二空腔32进行密封的密封部件50的接合可靠性进一步提高。由此,能够提供一种可靠性进一步得到了提高的电子装置。
例如,在第一空腔31内配置陀螺传感器即第一功能元件200,并在作为第一气压气氛的减压气氛下、例如以10Pa以下进行密封。接着,在第二空腔32内配置加速度传感器即第二功能元件300,并在作为第二气压气氛的大气气氛下、例如以1013hPa左右进行密封。此时,由于第一空腔31从减压气氛返回到大气压力状态,所以从外部对基体或盖体施加压力,从而能够提高其接合面的可靠性。
另外,根据电子装置100的制造方法,基体10的材质可以为玻璃,盖体20的材质可以为硅。由此,盖体20由与基体10相比加工性较好的材质构成。因此,与在基体10侧设置用于收纳功能元件的凹部的情况相比,能够以更简便的方法制造出电子装置。
第二实施方式所涉及的电子装置的制造方法
接着,参照附图对第二实施方式所涉及的电子装置的制造方法进行说明。图16为第二实施方式所涉及的电子装置101、102的制造工序的流程图。如图16所示,在本实施方式所涉及的电子装置的制造方法中,与盖体20的载置工序(S2)一起进行第一密封工序(S3),这一点与第一实施方式所涉及的电子装置的制造方法有所不同。在以下的说明中,仅对第二实施方式所涉及的电子装置的制造方法与第一实施方式所涉及的装置的电子制造方法的不同点进行说明。对于已经进行了说明工序,省略其详细的说明。
首先,与第一实施方式相同地,准备基体10,并将第一功能元件200和第二功能元件300载置在基体10上(参照S1、图12、13)。接着,准备盖体20。在本实施方式所涉及的制造方法中,准备图2或图3所示的盖体20。在这里,准备在第一空腔31或第二空腔32中的某一个上未设置有用于连通的贯穿孔的盖体20。
接着,如图16所示,同时进行盖体20的载置工序(S2)和第一密封工序(S3)。在第二实施方式所涉及的电子装置的制造方法中,在被收纳于贯穿孔未连通的空腔内的功能元件所适合的气压气氛下,通过在基体10上载置盖体20(S2),由此,贯穿孔未连通的空腔被密封(第一密封工序:S3)。因此,在本实施方式所涉及的制造方法中,在贯穿孔40未连通的空腔内的气压气氛下,将盖体20载置在基体10上。例如,在制造图2所示的、未设置有与第二空腔连通的第二贯穿孔42的电子装置101的情况下,盖体20与基体10的接合在第二空腔32的第二气压气氛下进行。由此,能够以第二气压气氛将第二空腔32密封。另外,在制造图3所示的、未设置有与第一空腔连通的第一贯穿孔41的电子装置102的情况下,盖体20与基体10的接合在第一空腔31的第一气压气氛下进行。由此,能够以第一气压气氛将第一空腔31密封。
与载置工序(S2)同时进行的第一密封工序(S3)的密封气氛,可根据被收纳在贯穿孔40未连通的空腔内的功能元件的类型而适当地选择。在被收纳于第一空腔31内的第一功能元件200采用上述的陀螺传感器,被收纳于第二空腔32内的第二功能元件300采用上述的加速度传感器(电容型MEMS加速度传感器元件)的情况下,作为第一空腔31内所需的密封气氛的第一气压气氛为减压气氛(更优选为真空气氛),作为第二空腔32内所需的密封气氛的第二气压气氛为大气压气氛。
在制造电子装置101的情况下,盖体20与基体10的接合优选采用在进行大气中的接合时,与通过阳极接合而实施的接合相比较为牢固的低熔点玻璃(未图示)。例如在使用了铅玻璃材料以作为低熔点玻璃材料的情况下,由于能够以低温进行在大气中的接合(例如320℃到360℃左右),所以能够降低在接合处理中对布线等周围部件的氧化损耗。
在第一密封工序(S3)之后,将制造工序的气氛设定为例如10Pa以下的减压状态(优选为真空状态),并使用密封部件50而对第一贯穿孔41所连通的第一空腔31进行密封(第二密封工序:S4)。通过激光照射来进行对密封部件50的加热熔融。虽然在该情况下,在将第二空腔32保持在大气压力的状态下,于减压气氛下对第一空腔31进行密封,但由于通过低熔点玻璃而实施的接合与通过阳极接合而实施的接合相比较为牢固,所以不会引起接合强度降低的问题。
在为电子装置102的情况下,盖体20与基体10的接合优选采用即使在减压气氛中(例如10Pa以下)也能够实现牢固的接合的阳极接合(未图示)。在减压气氛下进行通过铅玻璃材料等低熔点玻璃而实施的接合的情况下,由于不能充分提供粘接反应所需要的氧气,所以存在粘接反应花费时间、或者由于粘接反应不充分而使接合强度降低的可能性。但是,利用共价键的阳极接合能够在不受到减压气氛的影响的条件下进行接合,因此与减压气氛下的低熔点玻璃相比接合可靠性较高。另外,即使在第一功能元件以及第二功能元件的材料使用了厌氧材料的情况下,由于在减压气氛下进行接合处理,所以也不易发生处理中的氧化损耗。
在第一密封工序(S3)之后,将制造工序的气氛设定为大气压力状态,并使用密封部件50而对第二贯穿孔42所连通的第二空腔32进行密封(第二密封工序:S4)。通过激光照射来进行对密封部件50的加热熔融。在该情况下,由于在以减压气氛被密封的第一空腔31内产生从外侧朝向内侧的应力,所以能够进一步提高基体10和盖体20的接合强度。
另外,在图3所示的电子装置102的制造方法中,基体10和盖体20的接合除了阳极接合之外,还可以采用无铅的低熔点玻璃。
通过以上的工序,从而能够制造出电子装置101、102。
根据电子装置101、102的制造方法,例如,具有以下的特征。
根据电子装置101、102的制造方法,能够在收纳工序中进行对贯穿孔未连通的空腔的第一密封工序。由此,能够降低由AuGe等合金构成的密封部件的材料成本,且简化需要高精度的温度控制的贯穿孔的密封工序。因此,能够提供一种有助于生产成本的降低以及生产工序的简化的电子装置的制造方法。
另外,根据电子装置101、102的制造方法,在对两个空腔进行密封的密封工序中,通过密封部件而对贯穿孔进行密封的工序为一次(第二密封工序),从而不需要对封装件进行多次加热。由此,能够防止由于多次密封工序而使密封部件再次熔融从而降低气密性的情况。因此,与对同一封装件进行多次密封工序的电子装置的制造方法相比,能够提供一种可制造出气密的可靠性更高的电子装置的、电子装置的制造方法。
另外,根据电子装置102(图3)的制造方法,在以第二气压气氛对第二空腔32进行了密封之后,在成为与第二气压气氛相比较高的气压的第一气压气氛下密封第一空腔31。由此,能够在第一气压气氛下对电子装置的封装件施加向第二空腔内侧方向的压力。由此,能够提供一种盖体与基体之间的紧贴性得到提高,从而可靠性进一步得到了提高的电子装置。
3.电子设备
接着,参照附图对本实施方式所涉及的电子设备进行说明。本实施方式所涉及的电子设备包括本发明所涉及的电子装置100(或者101、102、103中的任一个)。
图17为示意地表示作为本实施方式所涉及的电子设备的便携式(或者笔记本式)个人计算机1100的立体图。
如图17所示,个人计算机1100通过具备键盘1102的主体部1104、和具有显示部1108的显示单元1106而构成,显示单元1106以能够通过铰链结构部而相对于主体部1104进行转动的方式被支承。
在这种个人计算机1100中内置有电子装置100。
图18为示意地表示作为本实施方式所涉及的电子设备的移动电话(也包括PHS(Personal Handy-phone System:个人移动电话系统))1200的立体图。
如图18所示,移动电话1200具备多个操作按钮1202、听筒1204以及话筒1206,并且在操作按钮1202和听筒1204之间配置有显示部1208。
在这种移动电话1200中内置有电子装置100(或者101、102、103中的任一个)。
图19为示意地表示作为本实施方式所涉及的电子设备的数码照相机1300的立体图。另外,在图19中也简单地图示了与外部设备之间的连接。
在此,通常的照相机通过被摄物体的光学图像而使银盐感光胶片感光,与此相对,数码照相机1300通过CCD(Charge Coupled Device:电荷耦合装置)等摄像元件而对被摄物体的光学图像进行光电转换,从而生成摄像信号(图像信号)。
在数码照相机1300的壳体(主体)1302的背面设置有显示部1310,并且成为根据由CCD产生的摄像信号来进行显示的结构,显示部1310作为将被摄物体显示为电子图像的取景器而发挥作用。
另外,在壳体1302的正面侧(图中背面侧)设置有包括光学镜片(摄像光学系统)和CCD等在内的受光单元1304。
在摄影者对显示在显示部1310中的被摄物体图像进行确认,并按下快门按钮1306时,该时间点的CCD的摄像信号被传送并存储在存储器1308中。
另外,在该数码照相机1300中,在壳体1302的侧面设置有影像信号输出端子1312和数据通信用的输入输出端子1314。而且,根据需要,而在影像信号输出端子1312上连接有影像监视器1430,在数据通信用输入输出端子1314上连接有个人计算机1440。而且,形成了如下的结构,即,通过预定的操作,从而使存储在存储器1308中的摄像信号向影像监视器1430或个人计算机1440输出。
在这种数码照相机1300中内置有电子装置100。
以上这种电子设备1100、1200、1300具有可靠性得到了提高的电子装置100。
另外,具备上述电子装置100(或者101、102、103中的任一个)的电子设备除了能够应用于图17所示的个人计算机(便携式个人计算机)、图18所示的移动电话、图19所示的数码照相机中之外,还能够应用于如下装置中,例如,喷墨式喷出装置(例如,喷墨式打印机)、膝上型个人计算机、电视机、摄像机、录像机、各种导航装置、寻呼机、电子记事本(也包括带有通信功能的产品)、电子词典、台式电子计算机、电子游戏设备、头戴式可视设备、文字处理器、工作站、可视电话、防盗用视频监视器、电子双筒望远镜、POS(point of sale:销售点)终端、医疗设备(例如,电子体温计、血压计、血糖计、心电图测量装置、超声波诊断装置、电子内窥镜)、鱼群探测机、各种测量设备、计量设备类(例如,车辆、飞机、火箭、船舶的计量设备类),机器人或人体等的姿态控制、飞行模拟器等。
4.移动体
图20为表示本实施方式的移动体的一个示例的图(俯视图)。图20所示的移动体400包括本发明所涉及的电子装置100(或者101、102、103中的任一个)。另外,本实施方式的移动体既可以省略或变更图20中的结构要素(各部)的一部分,也可以采用附加了其他结构要素的结构。
在这种移动体400中,虽然于导航系统等中搭载有陀螺传感器或加速度传感器等多种物理量传感器,但为了进行移动体的移动所必需的控制,而要求较高的可靠性。
通过应用上述各个实施方式所涉及的电子装置100(或者101、102、103中的任一个)以作为移动体用的电子装置,从而能够确保较高的可靠性。
作为这种移动体400,可考虑各种移动体,例如,可列举出汽车(包括电动汽车),喷气式飞机或直升飞机等飞机、船舶、火箭、人造卫星等。
上述实施方式以及改变例为一个示例,本发明并不局限于这些示例。例如,还能够对各个实施方式以及各个改变例进行适当地组合。
本发明包括与在实施方式所说明的结构实质上相同的结构(例如,功能、方法以及结果相同的结构,或者目的以及效果相同的结构)。另外,本发明包括对实施方式中所说明的结构的非本质部分进行置换的结构。另外,本发明包括能够起到与实施方式中所说明的结构相同的作用效果的结构、或者能够实现同一目的的结构。另外,本发明包括在实施方式所说明的结构上附加了公知技术的结构。
符号说明
10…基体,11…第一面,12…第二面,14…第一凹部,15…第二凹部,20…盖体,21…第一面,22…第二面,23…第一凹部,24…第二凹部,25…隔壁部,30…封装件,31…第一空腔,32…第二空腔,40…贯穿孔,41…第一贯穿孔,42…第二贯穿孔,43…导电层,44…底面,45…第一开口,46…连通孔,46a…第二开口,46b…第三开口,50…密封部件,100、101、102、103…电子装置,104…振动系统结构体,106…第一振动体,108…第二振动体,110…驱动部,112…驱动用支承部,112a…第一延伸部,112b…第二延伸部,114…驱动用弹簧部,116…驱动用可动电极,116a…突出部,120…检测部,122…检测用支承部,122a…第三延伸部,122b…第四延伸部,124…检测用弹簧部,126…检测用可动电极,130…驱动用固定电极,140…检测用固定电极,150…固定部,200…第一功能元件,281、282…固定部,284…连结部,284a、284b…梁,285…连结部,285a,285b…梁,286…可动部,287…可动电极部,288、289…固定电极部,300…第二功能元件,400…移动体,1100…个人计算机,1102…键盘,1104…主体部,1106…显示单元,1108…显示部,1200…移动电话,1202…操作按钮,1204…听筒,1206…话筒,1208…显示部,1300…数码照相机,1302…壳体,1304…受光单元,1306…快门按钮,1308…存储器,1310…显示部,1312…影像信号输出端子,1314…输入输出端子,1430…影像监视器,1440…个人计算机。
Claims (15)
1.一种电子装置,包括:
基体;
盖体,其被载置于所述基体上,所述盖体具有盖表面及所述盖表面相反侧的盖底面;
第一功能元件,其被设置于由所述基体和所述盖体包围而成的第一空腔内;
第二功能元件,其被设置于由所述基体和所述盖体包围而成的第二空腔内,
所述第一空腔内以第一气压气氛被密封,所述第二空腔内以与所述第一气压气氛存在气压差的第二气压气氛被密封,
在所述盖体上设置有第一贯穿孔,该第一贯穿孔与所述第一空腔连通,并被密封部件封堵,所述第一贯穿孔具有贯穿孔底面,且所述贯穿孔底面平行于所述盖表面,
在所述贯穿孔底面设置有连通孔,所述第一贯穿孔经由所述连通孔而与所述第一空腔连通,且所述贯穿孔底面位于所述盖表面和所述盖底面之间,从而在剖视图中,所述贯穿孔底面与所述盖底面分隔开,及
所述第一空腔以及所述第二空腔通过与所述盖体或所述基体一体地设置的隔壁部而被隔离。
2.根据权利要求1所述的电子装置,其中,
在所述基体和所述盖体中的至少一方上设置有第二贯穿孔,该第二贯穿孔与所述第二空腔连通,并被密封部件封堵。
3.根据权利要求1所述的电子装置,其中,
在俯视观察电子装置时,所述第一贯穿孔与所述第一功能元件不重叠。
4.根据权利要求2所述的电子装置,其中,
在俯视观察电子装置时,所述第一贯穿孔和所述第二贯穿孔、与所述第一功能元件和所述第二功能元件不重叠。
5.根据权利要求1所述的电子装置,其中,
所述基体的材质为玻璃,所述盖体的材质为硅。
6.根据权利要求1所述的电子装置,其中,
所述第一功能元件不同于所述第二功能元件。
7.一种电子装置的制造方法,包括:
将第一功能元件和第二功能元件载置于基体上的工序;
将盖体载置于所述基体上,从而将所述第一功能元件收纳于由所述基体和所述盖体包围而成的第一空腔内,并将所述第二功能元件收纳于由所述基体和所述盖体包围而成的第二空腔内的收纳工序,所述盖体具有盖表面及所述盖表面相反侧的盖底面;
在第一气压气氛下对所述第一空腔进行密封,并在与所述第一气压气氛存在气压差的第二气压气氛下,对所述第二空腔进行密封的密封工序,
所述第一空腔以及所述第二空腔通过与所述盖体或所述基体一体地设置的隔壁部而被隔离,
在所述盖体上设置第一贯穿孔,所述第一贯穿孔具有贯穿孔底面,且所述贯穿孔底面平行于所述盖表面,及
在所述贯穿孔底面设置连通孔,所述第一贯穿孔经由所述连通孔而与所述第一空腔连通,且所述贯穿孔底面位于所述盖表面和所述盖底面之间,从而在剖视图中,所述贯穿孔底面与所述盖底面分隔开。
8.根据权利要求7所述的电子装置的制造方法,其中,
在所述基体和所述盖体中的至少一方上,设置有与所述第二空腔连通的第二贯穿孔,
所述密封工序包括:在所述第一气压气氛下用密封部件来封堵所述第一贯穿孔,从而将所述第一空腔密封的第一密封工序;和在所述第一密封工序之后,在所述第二气压气氛下用密封部件来封堵所述第二贯穿孔,从而将所述第二空腔密封的第二密封工序,
所述第一气压气氛与所述第二气压气氛相比为较低的气压。
9.根据权利要求7所述的电子装置的制造方法,其中,
所述密封工序包括:通过在所述第二气压气氛下进行所述收纳工序,从而以所述第二气压气氛将所述第二空腔密封的第一密封工序;和在所述第一密封工序之后,于所述第一气压气氛下用密封部件来封堵所述第一贯穿孔,从而将所述第一空腔密封的第二密封工序。
10.根据权利要求9所述的电子装置的制造方法,其中,
所述第二气压气氛与所述第一气压气氛相比为较低的气压。
11.根据权利要求9所述的电子装置的制造方法,其中,
所述第二气压气氛与所述第一气压气氛相比为较高的气压。
12.根据权利要求7所述的电子装置的制造方法,其中,
所述基体的材质为玻璃,所述盖体的材质为硅。
13.根据权利要求7所述的电子装置的制造方法,其中,
所述第一功能元件不同于所述第二功能元件。
14.一种电子设备,其具备权利要求1所述的电子装置。
15.一种移动体,其具备权利要求1所述的电子装置。
Applications Claiming Priority (4)
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