DE112012005288B4 - Struktur einer Bindungsstelle und deren Bindungsverfahren sowie elektrisches Bauteil - Google Patents

Abstract

Struktur einer Bindungsstelle (51, 56, 71), die miteiner ersten Substratplatte (31),einer zweiten Substratplatte (35), die in der der ersten Substratplatte (31) zugewandten Fläche eine Vertiefung (38) aufweist,einem ersten Metallfilm (33), der an der der zweiten Substratplatte (35) zugewandten Fläche der ersten Substratplatte (31) ausgebildet ist, und einem zweiten Metallfilm (37) ausgestattet ist, der in der Vertiefung (38) ausgebildet ist,wobei in der Vertiefung (38) der erste Metallfilm (33) und der zweite Metallfilm (37) mit Hilfe von Bindungsmaterial (34) verbunden sind, wobei die Bedingung (1)erfüllt ist, wobei W1 die Breite des ersten Metallfilms (33) in mindestens einer Richtung der Breite des ersten Metallfilms (33), gesehen aus rechtwinkeliger Richtung auf die erste Substratplatte (31), ist und Wr die Breite der Vertiefung (38) in der gleichen Richtung wie die Breite des ersten Metallfilms (33) ist,und die Bedingung (2)erfüllt ist, wobei V1 das Volumen des ersten Metallfilms (33) ist, V2 das Volumen des zweiten Metallfilms (37) ist, V3 das Volumen des Bindungsmaterials (34) ist und Vr das Volumen der Vertiefung (38) ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der der ersten Substratplatte (31) zugewandten Fläche der zweiten Substratplatte (35) ein Paar Vorsprünge (52) vorgesehen ist, und dass die Vertiefung (38) zwischen diesen Vorsprüngen (52) ausgebildet ist.

Description

• TECHNISCHES GEBIET
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Strukturen von Bindungsstellen und deren Bindungsverfahren sowie auf elektrische Bauteile. Konkret gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Strukturen von Bindungsstellen in elektrischen MEMS-Bauteilen, die unter Verwendung der MEMS Produktionstechnik hergestellt werden, sowie auf deren Bindungsverfahren.
• TECHNISCHER HINTERGRUND
• Elektrische MEMS-Bauteile sind durch ihre extrem kleinen Abmessungen gekennzeichnet. Um die elektrischen Bauteile zu verkleinern, müssen nicht nur die darin enthaltenen Elemente verkleinert werden, sondern auch das Gehäuse, in dem diese Elemente enthalten sind. Außerdem ist es wünschenswert, die Elemente im Gehäuse luftdicht abzuschließen, um sie vor Feuchtigkeit und korrosiven Gasen etc. zu schützen. In einigen Fällen muss das Innere des Gehäuses sogar unter Vakuum oder unter geringem Druck gehalten werden, um die Funktion der Elemente zu verbessern. Daher gibt es elektrische MEMS Bauteile, bei welchen das Gehäuse aus zwei einander zugewandten Siliciumsubstratplatten gebildet wird, die Elemente in den Zwischenraum zwischen diesen beiden Siliciumsubstratplatten aufgenommen werden, und der äußere Umfang der beiden Platten mit Lötzinn oder einem ähnlichen Bindungsmaterial verbunden wird, wodurch der Bereich des Zwischenraums, in dem die Elemente aufgenommen sind, luftdicht abgeschlossen wird.
• 1A und 1B sind schematische Querschnitte, die die Struktur einer Bindungsstelle bei oben beschriebenen elektrischen Bauteilen darstellen. 1A zeigt den Zustand vor der Bindung, 1B zeigt den Zustand nach der Bindung. Bei der Struktur dieser Bindungsstelle ist, wie in 1A dargestellt ist, auf der Oberfläche der Basissubstratplatte 11 ein isolierender Film 12 ausgebildet, und auf dessen Oberfläche ist entlang der Bindungsstelle ein Metallfilm 13 ausgebildet. Auf der Oberfläche dieses Metallfilms 13 wiederum ist das Bindungsmaterial 14, wie Lötzinn o.ä., in geringerer Breite als der Metallfilm 13 angebracht. An der unteren Fläche der Abdecksubstratplatte 15 ist ein isolierender Film 16 ausgebildet, und an dessen unterer Fläche ist entlang der Bindungsstelle ein Metallfilm 17 ausgebildet. Wenn nun die Basissubstratplatte 11 und die Abdecksubstratplatte 15 verbunden werden, kommt der Metallfilm 17 auf das Bindungsmaterial 14 zu liegen, diese Bindungsstelle wird erhitzt und unter Druck gesetzt, um das Bindungsmaterial 14 zu schmelzen, und das geschmolzene Bindungsmaterial 14 verbreitet sich auf den Metallfilmen 13 und 17. Das geschmolzene Bindungsmaterial 14 kommt in den eutektischen Zustand, und durch dieses Bindungsmaterial 14 werden die Metallfilme 13 und 17 miteinander verbunden.
• 1B stellt den idealen Bindungszustand dar. In diesem idealen Bindungszustand ist das Bindungsmaterial 14 fast über die gesamten Metallfilme 13 und 17 verteilt, quillt jedoch nicht über den Seitenrand der Metallfilme 13 und 17 hinaus. In der Realität jedoch kann es vorkommen, dass das Bindungsmaterial 14 über die Metallfilme 13 und 17 hinausquillt, wie es in 1C dargestellt ist, wenn zu viel Druck auf die Bindungsstelle ausgeübt wird, wenn zu viel Bindungsmaterial 14 auf der Oberfläche des Metallfilms 13 angebracht wird, oder wenn das geschmolzene Bindungsmaterial 14 nicht sehr viskos ist. Wenn das Bindungsmaterial 14 auf die oben beschriebene Weise ausläuft, kann es zu Unannehmlichkeiten kommen, wenn es in den Zwischenraum gelangt, in dem die Elemente aufgenommen sind, und daher mit den an der Basissubstratplatte 11 vorgesehenen Schaltungsleitungen in Berührung kommt, was zu Kurzschlüssen führt und die Arbeit des Sensors (Elements) behindert.
• Wenn andererseits nicht genügend Druck auf die Bindungsstelle ausgeübt wird, wenn nicht genügend Bindungsmaterial 14 auf der Oberfläche des Metallfilms 13 angebracht wird, oder wenn das geschmolzene Bindungsmaterial 14 sehr viskos ist, wird, wie in 1D zu sehen ist, die Bindungsfläche der Metallfilme 13 und 17 klein oder das Bindungsmaterial 14 wird nicht zu einer eutektischen Zusammensetzung, so dass die Bindung nicht stark wird. Und wenn diese Bindung nicht ausreichend oder nicht vollständig ist, ist zu befürchten, dass die Bindungsstelle nicht luftdicht abschließen kann.
• Da bei derartigen Strukturen von Bindungsstellen auf Grund von Schwankungen des auf die Bindungsstelle ausgeübten Drucks sowie der Menge und der Viskosität des Bindungsmaterials 14 etc. der Abstand zwischen den Substratplatten manchmal kleiner ist, wie es in 1C dargestellt ist, oder manchmal größer ist, wie es in 1D dargestellt ist, können diese Bindungsstellen nicht verwendet werden, wenn für den Abstand der Substratplatten nach der Bindung strenge Vorgaben eingehalten werden müssen. Wenn z.B. der Abstand zwischen den Substratplatten klein ist, wie es in 1C dargestellt ist, wird auch die Höhe des Zwischenraums geringer, in welchem die Elemente aufgenommen werden, und es ist zu befürchten, dass die auf der Basissubstratplatte 11 montierten Elemente die Abdecksubstratplatte 15 berühren.
• PATENTDOKUMENT 1
• In Patentdokument 1 wird eine Bindungsstruktur zwischen Substraten in einem funktionellen Elementpaket geoffenbart. Eine solche Bindungsstruktur ist in 2A - 2D dargestellt. Auf der Oberfläche der Basissubstratplatte 11 ist ein Paar Vertiefungen 18 parallel vorgesehen, und an der Oberfläche der Basissubstratplatte 11 und an der Innenfläche der Vertiefungen 18 ist ein Isolierfilm 12 ausgebildet. Des Weiteren weisen die gesamte Innenfläche der Vertiefungen 18 und die Oberfläche des zwischen den Vertiefungen 18 befindlichen Trennungsteils 19 einen Metallfilm 13 auf. An der unteren Fläche der Abdecksubstratplatte 15 ist ein Isolierfilm 16 ausgebildet, und ein Metallfilm 17 befindet sich auf einer Fläche, die größer ist als die Breite K des Gebietes, das die beiden Vertiefungen 18 abdeckt. Außerdem ist an der unteren Fläche des Mittelteils des Metallfilms 17 ein Bindungsmaterial 14 (Lötzinn) vorgesehen, das breiter ist als der Trennungsteil 19 zwischen den beiden Vertiefungen 18.
• In diesem Schritt des Bindungsverfahrens wird, wie es in 2A dargestellt ist, auf die Basissubstratplatte 11 eine Abdecksubstratplatte 15 gelegt, wobei Bindungsmaterial 14, wie es in 2B dargestellt ist, auf die Oberfläche des Trennungsteils 19 aufgebracht wird. Dann wird diese Bindungsstelle erwärmt und unter Druck gesetzt. Wenn die Bindungsstelle erwärmt und unter Druck gesetzt wird, fließt, wie es in 2C dargestellt ist, das geschmolzene Bindungsmaterial 14 entlang der Seitenwände der beiden Vertiefungen 18 in die beiden Vertiefungen 18 hinein, und die Luft in den Vertiefungen 18 wird im Zuge dessen durch Bindungsmaterial 14 ersetzt. In der Folge werden der Metallfilm 13 und der Metallfilm 17 durch das in die beiden Vertiefungen 18 gefüllte Bindungsmaterial 14 verbunden.
• Nach der Struktur der in Patentdokument 1 dargestellten Bindungsstelle ist der Metallfilm 13 an der gesamten Innenfläche der Vertiefungen 18 ausgebildet, und daher ist das Bindungsmaterial 14 in den Vertiefungen 18 gut benetzbar und kann leichter in die Vertiefungen 18 eingebracht werden. Da des Weiteren der Metallfilm 17 an der Unterseite der Abdecksubstratplatte 15 breiter ist als die Breite K des Gebiets, das die beiden Vertiefungen 18 abdeckt, und daher die Enden des Metallfilms 17 über die Kanten der Vertiefungen 18 hinausragen, kann sich das Bindungsmaterial 14 auf Grund der Benetzbarkeit des Metallfilms 17 leicht in Breitenrichtung verteilen. Infolgedessen werden die Vertiefungen 18 zur Gänze mit Bindungsmaterial 14 gefüllt, können an den Verschlussstellen sicher luftdicht abgeschlossen werden, und es kann eine feste Bindung erhalten werden.
• Andererseits ist bei einem Bindungsverfahren, wie es in Patentdokument 1 beschrieben ist, der Metallfilm 17 an der Unterseite der Abdecksubstratplatte 15 breiter als die Breite K des Gebiets, das die beiden Vertiefungen 18 abdeckt, und die Enden des Metallfilms 17 ragen über die Kanten der Vertiefungen 18 hinaus. Und auch die Enden des in den Vertiefungen 18 ausgebildeten Metallfilms 13 ragen über die Vertiefungen 18 hinaus. Wenn sich daher das geschmolzene Bindungsmaterial 14 auf Grund der Benetzbarkeit des Metallfilms 17 über die Vertiefungen 18 hinaus verteilt (siehe 2D), auf den Zwischenraum zwischen den Substratplatten 11 und 15 übermäßiger Druck ausgeübt wird oder zu viel Bindungsmaterial 14 vorhanden ist, fliegt das zwischen dem Rand des Metallfilms 13 und dem Rand des Metallfilms 17 gehaltene Bindungsmaterial 14 parallel zu den Substratplatten davon. Wenn das Bindungsmaterial 14 so herumfliegt, ist zu befürchten, dass es auf die im funktionellen Paket befindlichen Elemente auftrifft und zu Betriebsstörungen führt, oder dass es auf die Schaltungsleitungen auftrifft und zu Kurzschlüssen führt.
• Während sich bei einem Bindungsverfahren wie in Patentdokument 1 des Weiteren das geschmolzene Bindungsmaterial 14 entlang des Metallfilms 13 in den Vertiefungen 18 verteilt, verteilt es sich jedoch auch entlang des Metallfilms 17 in Querrichtung (siehe 2C). Daher wird durch das entlang des Metallfilms 17 verteilte Bindungsmaterial 14 der Zwischenraum zwischen dem Rand des Metallfilms 13 und dem Rand des Metallfilms 17 luftdicht abgeschlossen, und in den Vertiefungen 18 bleiben Hohlräume 20 zurück (siehe 2D). Wenn im wieder erhärteten Bindungsmaterial 14 Hohlräume 20 zurückbleiben, kann es passieren, dass bei einem Verlässlichkeitstest auf Grund des Unterschiedes zwischen dem Luftdruck in den Hohlräumen 20 und dem Luftdruck in der Umgebung des Bindungsmaterials 14 Fehler wie Risse (Cracks) etc. im Bindungsmaterial 14 entstehen, dass die Bindungsfestigkeit gering ist und der luftdichte Abschluss nicht gewährleistet ist.
• PATENTDOKUMENT 2
• In 3A bis 3D ist die Bindungsstruktur zwischen den Substratplatten im funktionellen Elementpaket gemäß Patentdokument 2 dargestellt. Bei der in Patentdokument 2 geoffenbarten Bindungsstruktur ist an der Unterseite einer mit Isolierfilm 16 bedeckten Abdecksubstratplatte 15 ein Paar Vertiefungen 18 angeordnet, und an den Innenseiten der beiden Vertiefungen 18 und an der Unterseite des Trennungsteils 19 ist ein Metallfilm 17 ausgebildet. Des Weiteren ist in den beiden Vertiefungen 18 und am Trennungsteil 19 an der Unterseite des Metallfilms 17 ein Bindungsmaterial 14 angebracht. An der Oberseite einer mit Isolierfilm 12 bedeckten Basissubstratplatte 11 ist in einem weiteren Bereich als die Breite K des Gebiets, das die beiden Vertiefungen 18 abdeckt, ein Metallfilm 13 ausgebildet.
• Die in Patentdokument 2 geoffenbarte Bindungsstruktur ist im Wesentlichen gleich wie die Bindungsstruktur von Patentdokument 1. Daher sind auch die in 3A bis 3D dargestellten Schritte des Bindungsverfahrens gemäß Patentdokument 2 die gleichen wie in 2A bis 2D.
• Des Weiteren weist die Bindungsstruktur von Patentdokument 2 auch die gleichen Nachteile wie Patentdokument 1 auf. Da sich nämlich das geschmolzene Bindungsmaterial 14 auf Grund der Benetzbarkeit des Metallfilms 13 auch außerhalb der Vertiefungen 18 verteilt (siehe 3D), fliegt das zwischen dem Rand des Metallfilms 13 und dem Rand des Metallfilms 17 gehaltene Bindungsmaterial 14 parallel zu den Substratplatten davon, wenn auf den Zwischenraum zwischen den Substratplatten 11 und 15 übermäßiger Druck ausgeübt wird oder zu viel Bindungsmaterial 14 vorhanden ist. Wenn das Bindungsmaterial 14 so herumfliegt, ist zu befürchten, dass es auf die im funktionellen Paket befindlichen Elemente auftrifft und zu Betriebsstörungen führt, oder dass es auf die Schaltungsleitungen auftrifft und zu Kurzschlüssen führt.
• Da auch bei Patentdokument 2 des Weiteren durch das entlang des Metallfilms 13 verteilte Bindungsmaterial 14 der Zwischenraum zwischen dem Rand des Metallfilms 13 und dem Rand des Metallfilms 17 luftdicht abgeschlossen wird, bleiben in den Vertiefungen 18 Hohlräume (Luftblasen) 20 zurück (siehe 3D). Wenn im wieder erhärteten Bindungsmaterial 14 Hohlräume 20 zurückbleiben, kann es passieren, dass bei einem Verlässlichkeitstest auf Grund des Unterschiedes zwischen dem Luftdruck in den Hohlräumen 20 und dem Luftdruck in der Umgebung des Bindungsmaterials 14 Fehler wie Risse (Cracks) etc. im Bindungsmaterial 14 entstehen, dass die Bindungsfestigkeit gering ist und der luftdichte Abschluss nicht gewährleistet ist.
• PATENTDOKUMENT 3
• In Patentdokument 3 ist beschrieben, dass in einer an der Oberfläche eines Silicium-Wafers vorgesehenen Rille eine metallene Leitung ausgebildet ist, und dass ein an der Unterseite einer Halbleitervorrichtung vorgesehener Elektrodenanschluss in dieser Rille mit Hilfe von Lötzinn oder einem leitfähigen Klebstoff mit der metallenen Leitung verbunden ist. Allerdings ist die in Patentdokument 3 beschriebene Struktur der Bindungsstelle dazu gedacht, die metallene Leitung und den Elektrodenanschluss elektrisch zu verbinden, und die metallene Leitung ist in einer Rille verlegt, damit es zwischen der Halbleitervorrichtung und der metallenen Leitung auch dann nicht zu einem Kurzschluss
  kommt, wenn die Halbleitervorrichtung geneigt wird. Daher unterscheidet sich die in Patentdokument 3 geoffenbarte Technologie von der Struktur der Bindungsstellen gemäß Patentdokument 1 und 2 etc., wo es darum geht, Substratplatten mechanisch zu verbinden (insbesondere, um den Zwischenraum zwischen den Substratplatten abzuschließen).
• In Patentdokument 3 ist zwar eine metallene Leitung in einer Rille vorgesehen, aber dem Lötzinn etc. zur Verbindung der metallenen Leitung mit dem Elektrodenanschluss wird offensichtlich keine besondere Bedeutung beigemessen. Da jedoch der Beziehung zwischen dem Volumen der Rille und der zugeführten Menge Lötzinn etc. keine Beachtung geschenkt wird, ist zu befürchten, dass das Lötzinn etc., wenn zu viel davon zugeführt wird, aus der Rille ausläuft und bis zur nächsten Rille (metallenen Leitung) gelangt.
• Da in Patentdokument 3 des Weiteren die Rille tiefer ist als die Höhenabmessungen des Elektrodenanschlusses, kommt es auf Grund von Unregelmäßigkeiten in der zugeführten Menge Lötzinn etc. und im ausgeübten Druck zu unterschiedlichen Abständen zwischen der Oberfläche des Silicium-Wafers und der Unterseite der Halbleitervorrichtung. Daher kann es bei Gehäusen von elektrischen Bauteilen leicht passieren, dass die Elemente das Gehäuse berühren oder dass die elektrischen Bauteile unterschiedlich dick sind. Wenn außerdem zu viel Druck ausgeübt wird, ist zu befürchten, dass das Lötzinn etc. zu dünn wird und die Bindung daher nicht fest genug wird.
• Eine Struktur einer Bindungsstelle mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1 ist aus der US 2012 / 0 217 638 A1 bekannt.
• LITERATUR ZUM STAND DER TECHNIK
• PATENTDOKUMENTE
• Patentdokument 1: JP 2008 - 218 811 A
• Patentdokument 2: JP 2009 - 117 869 A
• Patentdokument 3: JP 2000 - 286 265 A
• BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
• AUFGABEN, DIE DURCH DIE VORLIEGENDE ERFINDUNG GELÖST WERDEN SOLLEN
• Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der oben geschilderten technischen Probleme gemacht. Ihr Ziel besteht darin, eine Struktur einer Bindungsstelle und ein Bindungsverfahren dafür zur Verfügung zu stellen, wobei das Bindungsmaterial nicht von der Bindungsstelle ausläuft, umherfliegt und dadurch die Umgebung verschmutzt, und wobei es kaum zur Ausbildung von Hohlräumen im Bindungsmaterial kommt, die zu einer Verschlechterung der Qualität des Bindungsmaterials führen würden. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Struktur einer Bindungsstelle und ein Bindungsverfahren dafür zur Verfügung zu stellen, wobei es kaum vorkommt, dass das Bindungsmaterial zu dünn ist und daher die Bindungsstelle keine starke Bindung aufweist.
• MITTEL ZUR LÖSUNG DER AUFGABEN
• Diese Ziele werden durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiter bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
• Eine Struktur einer Bindungsstelle gemäß einem Aspekt ist mit einer ersten Substratplatte, einer zweiten Substratplatte, die in der der ersten Substratplatte zugewandten Fläche eine Vertiefung aufweist, einem ersten Metallfilm, der an der der zweiten Substratplatte zugewandten Fläche der ersten Substratplatte ausgebildet ist, und einem zweiten Metallfilm ausgestattet, der in der Vertiefung ausgebildet ist, in welcher der erste Metallfilm und der zweite Metallfilm mit Hilfe von Bindungsmaterial verbunden sind wobei die Bedingung (1) $$\text{Wr}>\text{W1}$$

  

  erfüllt ist, wobei W1 die Breite des ersten Metallfilms in mindestens einer Richtung der Breite des ersten Metallfilms, gesehen aus rechtwinkeliger Richtung auf die erste Substratplatte, ist und Wr die Breite der Vertiefung in der gleichen Richtung wie die Breite des ersten Metallfilms ist,
  und die Bedingung (2) $$\text{Vr}\ge \text{V1}+\text{V2}+\text{V3}$$

  

  erfüllt ist, wobei V1 das Volumen des ersten Metallfilms ist, V2 das Volumen des zweiten Metallfilms ist, V3 das Volumen des Bindungsmaterials ist und Vr das Volumen der Vertiefung ist.
• Wenn bei der vorliegenden Erfindung vom Volumen der Vertiefung, des ersten und zweiten Metallfilms und des Bindungsmaterials gesprochen wird, sind damit die jeweiligen Volumina gemeint, wenn die Vertiefung, der erste und der zweite Metallfilm und das Bindungsmaterial die Form einer Säule aufweisen, wie z.B. die Form eines Zylinders oder einer polygonen Säule. Wenn die Vertiefung die Form einer langgestreckten Rille hat und auch der erste und der zweite Metallfilm und das Bindungsmaterial entsprechend der Vertiefung langgestreckt sind, kann für das Volumen der Vertiefung, des ersten und zweiten Metallfilms und des Bindungsmaterials ihr jeweiliges Gesamtvolumen (Volumen der gesamten Länge) verwendet werden, es kann aber auch das Volumen pro Längeneinheit verwendet werden.
• Bei dem Aspekt der Bindungsstelle werden der erste Metallfilm der ersten Substratplatte und der zweite Metallfilm der zweiten Substratplatte in der in der zweiten Substratplatte vorgesehenen Vertiefung verbunden, und da die obige Bedingung (2) erfüllt ist, ist das Volumen V3 des Bindungsmaterials geringer als das Volumen des Raumes in der Vertiefung, und daher kommt es nicht vor, dass das Bindungsmaterial aus der Vertiefung ausläuft. Da des Weiteren die Breite W1 des ersten Metallfilms kleiner ist als die Breite Wr der Vertiefung (d.h. Bedingung (1): Wr > W1), breitet sich das Bindungsmaterial durch die Benetzbarkeit des ersten Metallfilms kaum außerhalb der Vertiefung aus, und es kann verhindert werden, dass das Bindungsmaterial durch den Druck beim Verbinden aus der Vertiefung herausspritzt. Dadurch kann verhindert werden, dass das aus der Vertiefung nach außen gelangte Bindungsmaterial zu Kurzschlüssen zwischen den Schaltungen oder den Schaltungsleitungen führt und die Arbeit der Sensoren beeinträchtigt wird.
• Da es nicht dazu kommt, dass sich durch die Benetzbarkeit des ersten Metallfilms Bindungsmaterial außerhalb der Vertiefung verteilt, wird des Weiteren auch der Luftaustausch zwischen dem Inneren der Vertiefung und der Außenwelt durch das Bindungsmaterial nicht abgeschirmt, und dadurch können sich im Bindungsmaterial kaum Hohlräume bilden. Daher kann verhindert werden, dass sich auf Grund von Hohlräumen Risse im Bindungsmaterial bilden und es zu Unannehmlichkeiten kommt, weil die Bindungsfestigkeit nicht gegeben ist.
• Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Struktur der Bindungsstelle ist dadurch gekennzeichnet, dass die zur zweiten Substratplatte gewandte Fläche der ersten Substratplatte und die zur ersten Substratplatte gewandte Fläche der zweiten Substratplatte einander berühren. Da die erste und die zweite Substratplatte einander bei diesem Ausführungsbeispiel berühren, gibt es keine unterschiedlichen Abstände zwischen den Flächen der beiden einander zugewandten Substratplatten, und es kann ein einheitlicher Abstand sichergestellt werden. Außerdem kann dadurch verhindert werden, dass das Bindungsmaterial zwischen dem ersten und dem zweiten Metallfilm zu dünn ist und daher keine feste Bindung erhalten werden kann.
• Gemäß der erfindungsgemäßen Struktur der Bindungsstelle ist an der der ersten Substratplatte zugewandten Fläche von Substratplatte 2 ein Paar Vorsprünge vorgesehen, wobei die Vertiefung zwischen diesen Vorsprüngen ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungsform kann die Vertiefung anders als durch Eingraben in der zweiten Substratplatte ausgebildet werden, oder die Vertiefung kann tiefer gemacht werden.
• Eine weitere besondere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Struktur der Bindungsstelle ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest an einer Substratplatte der ersten und der zweiten Substratplatte ein Vorsprung vorgesehen ist und die beiden Vorsprünge an den beiden Substratplatten bzw. der Vorsprung an der einen Substratplatte und die andere Substratplatte einander berühren. Da bei dieser Ausführungsform die Vorsprünge einander berühren oder ein Vorsprung die gegenüberliegende Substratplatte berührt, werden unterschiedliche Abstände zwischen den einander zugewandten Flächen der beiden Substratplatten vermieden, und es kann ein einheitlicher Abstand sichergestellt werden. Außerdem kann verhindert werden, dass das Bindungsmaterial zwischen dem ersten und dem zweiten Metallfilm zu dünn ist und daher keine feste Bindung erhalten werden kann.
• Eine weitere besondere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Struktur der Bindungsstelle ist dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung aus Metallfilm ausgebildet ist. Da bei dieser Ausführungsform der Vorsprung und der erste bzw. der zweite Metallfilm gleichzeitig ausgebildet werden können, werden die Arbeitsschritte bei der Herstellung der Bindungsstelle vereinfacht.
• Eine weitere besondere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Struktur der Bindungsstelle ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bedingung (3) $$\text{W2}>\text{W1}$$

  

  erfüllt ist, wobei W1 die Breite des ersten Metallfilms ist und W2 die Breite des zweiten Metallfilms in der gleichen Richtung wie die Breite des ersten Metallfilms ist. Da bei dieser Ausführungsform die Breite des (ersten) Metallfilms, der sich an der Öffnungsseite der Vertiefung befindet, geringer ist als die Breite des (zweiten) Metallfilms, der sich an der Hinterwand der Vertiefung befindet, verteilt sich das Bindungsmaterial an der Öffnungsseite der Vertiefung weniger als im Inneren der Vertiefung, und dadurch quillt es kaum aus der Vertiefung heraus.
• Eine weitere besondere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Struktur der Bindungsstelle ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bedingung (4) $$\text{Wr}>\text{W2}$$

  

  erfüllt ist, wobei Wr die Breite der Vertiefung ist und W2 die Breite des zweiten Metallfilms in der gleichen Richtung wie die Breite des ersten Metallfilms ist. Da sich bei dieser Ausführungsform das Bindungsmaterial an der Hinterwand der Vertiefung kaum bis zu den Seitenflächen der Vertiefung ausbreitet, quillt es entlang der Seitenflächen der Vertiefung kaum nach außen.
• Eine weitere besondere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Struktur der Bindungsstelle ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rand des zweiten Metallfilms von der Öffnungsfläche der Vertiefung nach innen versetzt ist. Der zweite Metallfilm kann sich zwar auch bis zu den Seitenflächen der Vertiefung ausbreiten, aber da er leicht aus der Vertiefung hinausquillt, wenn er bis zur Öffnungsfläche der Vertiefung reicht, reicht er vorzugsweise nicht bis zum Rand der Öffnung der Vertiefung.
• Eine weitere besondere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Struktur der Bindungsstelle ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der an der zweiten Substratplatte vorgesehenen Leitung an der Bodenfläche der Vertiefung vorgesehen ist, und dass der zweite Metallfilm in der Vertiefung auf dieser Leitung ausgebildet ist. Wenn bei dieser Ausführungsform der zweite Metallfilm mit der Leitung verbunden werden muss, kann die Anzahl der Arbeitsschritte bei der Herstellung der zweiten Substratplatte reduziert werden, oder die Fläche der zweiten Substratplatte kann verkleinert werden.
• Ein Bindungsverfahren einer Bindungsstelle gemäß einem Aspekt, bei welchem ein Arbeitsschritt, wobei eine erste Substratplatte vorbereitet wird, an deren Oberfläche ein erster Metallfilm ausgebildet ist, ein Arbeitsschritt, wobei eine zweite Substratplatte vorbereitet wird, deren Oberfläche eine Vertiefung aufweist, in welcher ein zweiter Metallfilm ausgebildet ist, und ein Arbeitsschritt vorgesehen sind, wobei die Fläche der ersten Substratplatte, an welcher der erste Metallfilm ausgebildet ist, und die Fläche der zweiten Substratplatte, an welcher die Vertiefung ausgebildet ist, zueinander gerichtet werden und der erste Metallfilm und der zweite Metallfilm durch Bindungsmaterial in der Vertiefung verbunden werden, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bedingung (1) $$\text{Wr}>\text{W1}$$

  

  erfüllt ist, wobei W1 die Breite des ersten Metallfilms in mindestens einer Richtung der Breite des ersten Metallfilms, gesehen aus rechtwinkeliger Richtung auf die erste Substratplatte, ist und Wr die Breite der Vertiefung in der gleichen Richtung wie die Breite des ersten Metallfilms ist,
  und dass die Bedingung (2) $$\text{Vr}\ge \text{V1}+\text{V2}+\text{V3}$$

  

  erfüllt ist, wobei V1 das Volumen des ersten Metallfilms ist, V2 das Volumen des zweiten Metallfilms ist, V3 das Volumen des Bindungsmaterials ist und Vr das Volumen der Vertiefung ist.
• Da bei dem Bindungsverfahren der Bindungsstelle gemäß dem Aspekt der erste Metallfilm der ersten Substratplatte und der zweite Metallfilm der zweiten Substratplatte in der in Substratplatte 2 vorgesehenen Vertiefung verbunden wird und die Bedingung (2) erfüllt wird, ist das Volumen V3 des Bindungsmaterials geringer als das Volumen des Raumes in der Vertiefung, und daher kommt es nicht vor, dass das Bindungsmaterial aus der Vertiefung ausläuft. Da des Weiteren die Breite W1 des ersten Metallfilms kleiner ist als die Breite Wr der Vertiefung (d.h. Bedingung (1): Wr > W1), breitet sich das Bindungsmaterial durch die Benetzbarkeit des ersten Metallfilms kaum außerhalb der Vertiefung aus, und es kann verhindert werden, dass das Bindungsmaterial durch den Druck beim Verbinden aus der Vertiefung herausspritzt. Dadurch kann verhindert werden, dass das aus der Vertiefung nach außen gelangte Bindungsmaterial zu Kurzschlüssen zwischen den Schaltungen oder den Schaltungsleitungen führt und die Arbeit der Sensoren beeinträchtigt wird.
• Da es nicht dazu kommt, dass sich durch die Benetzbarkeit des ersten Metallfilms Bindungsmaterial außerhalb der Vertiefung verteilt, wird des Weiteren auch der Luftaustausch zwischen dem Inneren der Vertiefung und der Außenwelt durch das Bindungsmaterial nicht abgeschirmt, und dadurch können sich im Bindungsmaterial kaum Hohlräume bilden. Daher kann verhindert werden, dass sich auf Grund von Hohlräumen Risse im Bindungsmaterial bilden und es zu Unannehmlichkeiten kommt, weil die Bindungsfestigkeit nicht gewährleistet ist.
• Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bindungsverfahrens für Bindungsstellen ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bedingung (5) $$\text{W1}\ge \text{W3}$$

  

  erfüllt ist, wobei W1 die Breite des ersten Metallfilms ist und W3 die Breite des Bindungsmaterials vor der Bindung in der gleichen Richtung wie die Breite des ersten Metallfilms ist. Bei dieser Ausführungsform kann sich das Bindungsmaterial nach der Bindung auf dem ersten Metallfilm nur schwer über die Breite des ersten Metallfilms hinaus verteilen.
• Eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bindungsverfahrens für Bindungsstellen ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bedingung (6) $$\text{H1}+\text{H2}+\text{H3}\ge \text{Hr}$$

  

  erfüllt ist, wobei H1 die Dicke des ersten Metallfilms ist, H2 die Dicke des zweiten Metallfilms ist, H3 die Dicke des Bindungsmaterials vor der Bindung ist und Hr die Tiefe der Vertiefung ist. Bei dieser Ausführungsform kann das Bindungsmaterial zwischen dem ersten und dem zweiten Metallfilm eingequetscht und so sicher mit der ersten und der zweiten Substratplatte verbunden werden.
• Eine weitere besondere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bindungsverfahrens für Bindungsstellen ist dadurch gekennzeichnet, dass das Bindungsmaterial vor der Bindung an der Oberfläche des ersten Metallfilms angebracht wird. Das Bindungsmaterial kann vor der Bindung an der Oberfläche des ersten Metallfilms, aber auch an der Oberfläche des zweiten Metallfilms angebracht werden, es ist jedoch einfacher, das Bindungsmaterial am ersten Metallfilm an der Seite der ersten Substratplatte anzubringen, die keine Vertiefungen aufweist.
• Das erfindungsgemäße elektrische Bauteil ist dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Substratplatte und eine zweite Substratplatte gemäß der erfindungsgemäßen Struktur der Bindungsstelle verbunden werden und die Elemente in dem zwischen der ersten und der zweiten Substratplatte ausgebildeten Zwischenraum beherbergt werden. Da bei dem erfindungsgemäßen elektrischen Bauteil die Gefahr geringer ist, dass das Bindungsmaterial die Sensoren oder die integrierten Halbleiterschaltungen oder ähnliche Elemente kontaminiert, wird der Nutzwert der elektrischen Bauteile gesteigert.
• Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen Bauteils ist dadurch gekennzeichnet, dass an der zweiten Substratplatte die Vertiefung rillenförmig kontinuierlich ausgebildet ist, entlang der Vertiefung in der Vertiefung ein zweiter Elektrodenfilm kontinuierlich ausgebildet ist, an der ersten Substratplatte, dem zweiten Elektrodenfilm gegenüberliegend, ein erster Elektrodenfilm kontinuierlich ausgebildet ist, und der erste und der zweite Elektrodenfilm über ihre gesamte Länge mittels Bindungsmaterial verbunden sind. Mit dieser Ausführungsform können die Elemente zwischen der ersten und der zweiten Substratplatte luftdicht oder vakuumdicht abgeschlossen werden.
• Die erfindungsgemäßen Mittel zur Lösung der Aufgaben sind dadurch gekennzeichnet, dass die oben erläuterten Komponenten beliebig kombiniert werden, und die vorliegende Erfindung kann durch die Kombination dieser Komponenten zahlreiche Variationsmöglichkeiten eröffnen.
• Figurenliste
• 1: 1A ist ein schematischer Querschnitt, der den Zustand einer herkömmlichen Bindungsstelle vor der Bindung darstellt. 1B ist ein schematischer Querschnitt einer Bindungsstelle, der den idealen Bindungszustand zeigt. 1C und 1D sind schematische Querschnitte von Bindungsstellen, die einen Bindungszustand mit Problemen darstellen.
• 2: 2A bis 2D sind schematische Querschnitte, die die in Patentdokument 1 geoffenbarten Arbeitsschritte zur Bildung einer Bindungsstelle darstellen.
• 3: 3A bis 3D sind schematische Querschnitte, die die in Patentdokument 2 geoffenbarten Arbeitsschritte zur Bildung einer Bindungsstelle darstellen.
• 4: 4A ist ein schematischer Querschnitt eines elektrischen Bauteils gemäß der erfindungsgemäßen Ausführungsform 1. 4B ist ein Querschnitt, der eine Vergrößerung der Bindungsstelle des elektrischen Bauteils zeigt.
• 5: 5A ist ein Querschnitt, der die Struktur der in 4 dargestellten Bindungsstelle vor der Bindung zeigt. 5B ist ein Querschnitt, der die Struktur dieser Bindungsstelle nach der Bindung zeigt.
• 6: 6A bis 6C sind schematische Darstellungen zur Erläuterung des Zustandes, wenn beim Bindungsverfahren das Bindungsmaterial schmilzt und sich zwischen dem ersten und dem zweiten Metallfilm ausbreitet.
• 7: 7A ist ein Querschnitt, der die Struktur der Bindungsstelle gemäß einem Beispiel für eine Modifikation der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform vor der Bindung zeigt. 7B ist ein Querschnitt, der die Struktur dieser Bindungsstelle nach der Bindung zeigt.
• 8: 8A ist ein Querschnitt, der die Struktur der Bindungsstelle gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform vor der Bindung zeigt. 8B ist ein Querschnitt, der die Struktur dieser Bindungsstelle nach der Bindung zeigt.
• 9: 9A ist ein Querschnitt, der die Struktur der Bindungsstelle gemäß einem Beispiel für eine Modifikation der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform vor der Bindung zeigt. 9B ist ein Querschnitt, der die Struktur dieser Bindungsstelle nach der Bindung zeigt.
• 10: 10A ist ein Querschnitt, der die Struktur der Bindungsstelle gemäß einem weiteren Beispiel für eine Modifikation der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform vor der Bindung zeigt. 10B ist ein Querschnitt, der die Struktur dieser Bindungsstelle nach der Bindung zeigt.
• 11: 11A ist ein Querschnitt, der die Struktur der Bindungsstelle gemäß der dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform vor der Bindung zeigt. 11B ist ein Querschnitt, der die Struktur dieser Bindungsstelle nach der Bindung zeigt.
• 12: 12 ist ein Querschnitt, der die Struktur der Bindungsstelle gemäß der vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform vor der Bindung zeigt.
• 13: 13A ist ein schematischer Querschnitt, der eine erste herkömmliche Struktur zur Verbindung eines Metallfilms mit einer Leitung zeigt. 13B ist ein schematischer Querschnitt, der eine zweite herkömmliche Struktur zur Verbindung eines Metallfilms mit einer Leitung zeigt.
• 14: 14A bis 14H sind erläuternde Darstellungen eines Vergleichs von Herstellungsschritten für eine Bindungsstelle gemäß der vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform und der zweiten herkömmlichen Struktur.
• 15: 15 ist ein schematischer Querschnitt eines elektrischen Bauteils gemäß der fünften erfindungsgemäßen Ausführungsform.
• 16: 16A ist ein schematischer Querschnitt, der eine Vergrößerung des Teils X von 15 zeigt. 16B ist ein schematischer Querschnitt, der die Struktur dieser Bindungsstelle vor der Bindung zeigt.
• Bezugszeichenliste

21, 101

elektrisches Bauteil

22

Gehäuse

23

Element

24

Bindungsstelle

31

Basissubstratplatte

33

Metallfilm

34

Bindungsmaterial

35

Abdecksubstratplatte

37

Metallfilm

38

Vertiefung

41, 105

Zwischenraum

51, 56, 57, 61, 71

Bindungsstellen

52, 53

Vorsprünge

72

Leitung

• AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
• Im Folgenden werden günstige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt; solange nicht vom Hauptinhalt der vorliegenden Erfindung abgewichen wird, sind eine Reihe von Änderungen bei Entwurf und Design möglich.
• Ausführungsform 1
• Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 4 bis 6 die Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert. 4A ist ein schematischer Querschnitt durch das elektrische Bauteil 21 gemäß der erfindungsgemäßen Ausführungsform 1, ein Querschnitt durch dessen Bindungsstelle 24 ist in 4B vergrößert dargestellt.
• Beim elektrischen Bauteil 21 wird, wie es in 4 dargestellt ist, durch die Basissubstratplatte 31 (erste Substratplatte) und die Abdecksubstratplatte 35 (zweite Substratplatte) ein Gehäuse 22 gebildet. An der Abdecksubstratplatte 35 ist über die gesamte untere Fläche der Hauptsubstratplatte 35a aus einer Silicium- und Glasplatte ein Isolierfilm 36 aus Siliciumdioxid (SiO2) ausgebildet, unter dem Isolierfilm 36 ist ein Isolierfilm 39 aus Siliciumnitrid (SiN) ausgebildet. Im Bereich außer dem Außenumfang der unteren Fläche von Abdecksubstratplatte 35 ist der Isolierfilm 39 entfernt, dadurch wird an der unteren Fläche der Abdecksubstratplatte 35 eine Ausnehmung 40 ausgebildet. Das bedeutet, am Außenumfang der unteren Fläche der Abdecksubstratplatte 35 ist der Metallfilm 39 wie ein Rahmen ausgeformt, der die Ausnehmung 40 umgibt. Des Weiteren wird am Außenumfang der unteren Fläche der Abdecksubstratplatte 35 eine Vertiefung 38 ringförmig ausgebildet, die die Form einer Rille in Längsrichtung des Isolierfilms 39 hat, indem der Mittelteil in Breitenrichtung des Isolierfilms 39 entfernt wird. An der Deckfläche der rillenförmigen Vertiefung 38 ist ein Metallfilm 37 (in Folienform; zweiter Metallfilm) für die Bindung bandförmig entlang der Längsrichtung der Vertiefung 38 kontinuierlich ausgebildet. Für den Metallfilm 37 werden mehrschichtige Folien z.B. aus Ti/Au, Cr/Au, Ti/Cu, Cr/Cu, Ti/Ni/Au (Für jeden Metallfilm beginnt die Reihenfolge der Aufzählung mit der dem Isolierfilm 36 am nächsten gelegenen Schicht.) etc. verwendet.
• Für die Basissubstratplatte 31 wird auf der gesamten Oberfläche der Hauptsubstratplatte 31a aus einer Silicium- und Glasplatte ein Isolierfilm 32 aus Siliciumdioxid (SiO2) ausgebildet. Am Außenumfang der Oberseite von Basissubstratplatte 31 ist ein Metallfilm 3 (in Folienform; erster Metallfilm) für die Bindung bandförmig gegenüber dem Metallfilm 37 der Abdecksubstratplatte 35 kontinuierlich vorgesehen. Auch für den Metallfilm 33 werden mehrschichtige Folien z.B. aus Ti/Au, Cr/Au, Ti/Cu, Cr/Cu, Ti/Ni/Au (Für jeden Metallfilm beginnt die Reihenfolge der Aufzählung mit der dem Isolierfilm 32 am nächsten gelegenen Schicht.) etc. verwendet.
• Der Metallfilm 33 der Basissubstratplatte 31 und der Metallfilm 37 der Abdecksubstratplatte 35 werden in Vertiefung 38 mit Hilfe von Bindungsmaterial 34 eutektisch verbunden, und am Außenumfang des elektrischen Bauteils 21 wird Bindungsstelle 24 ausgebildet. Als Bindungsmaterial 34 kann Au-Sn, Au-In, Sn-Ag, Sn-Cu und anderes eutektisches Lötzinn verwendet werden. An der Bindungsstelle 24 kommt die untere Fläche von Isolierfilm 39 mit der oberen Fläche von Basissubstratplatte 31 (Isolierfilm 32) in Kontakt. Da die Bindungsstelle 24 so ausgeformt ist, dass sie die Ausnehmung 40 umgibt, wird durch die Ausnehmung 40 der zwischen der Basissubstratplatte 31 und der Abdecksubstratplatte 35 ausgebildete Hohlraum 41 durch die Bindungsstelle 24 luftdicht abgeschlossen, oder der Hohlraum 41 wird im Vakuum oder bei geringem Druck gehalten und vakuumdicht abgeschlossen.
• Im Hohlraum 41 des Gehäuses 22 ist das Element 23 (MEMS Element oder IC Element) beherbergt. Für die Art von Element 23 gibt es keine besonderen Einschränkungen, es können beliebige Elemente beherbergt werden, wie z.B. Sensoren oder integrierte Halbleiterschaltungen (IC) etc. In 4A wird an der Oberfläche der Basissubstratplatte 31 das Element 23 mit Hilfe eines Halteteils 42 gehalten, aber das Element kann auch einstückig mit der Innenfläche der aus einer Siliciumplatte bestehenden Hauptsubstratplatte 31a oder mit der Hauptsubstratplatte 35a hergestellt werden.
• 5A und 5B sind Querschnitte, die die Struktur der oben erwähnten Bindungsstelle 24 darstellen. 5A zeigt die Struktur vor der Bindung, 5B zeigt die Struktur nach der Bindung. Im Zustand vor der Bindung von Basissubstratplatte 31 und Abdecksubstratplatte 35 wird eine bestimmte Menge Bindungsmaterial 34 mit ungefähr rechteckigem Querschnitt an der Oberfläche des Metallfilms 33 angebracht. Das Bindungsmaterial 34 kann auch an der unteren Fläche des Metallfilms 37 angebracht werden, es ist jedoch einfacher, das Bindungsmaterial 34 auf dem Metallfilm 33 abzulagern als auf dem Metallfilm 37 in der Vertiefung 38.
• Wie in 5A zu sehen ist, sind die Metallfilme 33 und 37, das Bindungsmaterial 34 und die Vertiefung 38 so abgestimmt, dass die folgende Bedingung C1 erfüllt ist, wobei W1 die Breite des Metallfilms 33 (die Breite des ersten Metallfilms) ist, W2 die Breite des Metallfilms 37 (die Breite des zweiten Metallfilms), W3 die Breite des Bindungsmaterials 34 vor dem Schmelzen und Wr die Breite der Vertiefung 38 sind. $$\text{Wr}=\text{W2}>\text{W1}\ge \text{W3}$$

  
• Hier ist die Breite W2 des Metallfilms 37 ungefähr gleich groß wie die Breite Wr der Vertiefung 38, aber wenn der Metallfilm 37 an der Deckfläche der Vertiefung 38 ausgebildet ist, kann auch an den Seitenflächen Metallfilmmaterial haften, oder auch wenn der Metallfilm an den Innenflächen der Vertiefung 38 ausgebildet ist und das Metallfilmmaterial von den Seitenflächen der Vertiefung 38 entfernt wird, kann Metallfilm an den Seitenflächen zurückbleiben. Der Metallfilm 37 kann daher auch an den Seitenflächen von Vertiefung 38 ausgebildet werden, solange er nicht bis zum Rand der Öffnung der Vertiefung 38 reicht.
• Die Bedingung C1 hat die folgenden Vorteile: Da erstens die Breite W1 des Metallfilms 33 kleiner ist als die Breite Wr der Vertiefung 38 (Wr > W1), wird bei der Bindung von Basissubstratplatte 31 und Abdecksubstratplatte 35, wie es in 5 (B) zu sehen ist, der Metallfilm 33 in der Vertiefung 38 aufgenommen, und die untere Fläche der Abdecksubstratplatte 35 (Isolierfilm 39) berührt die obere Fläche der Basissubstratplatte 31 (Isolierfilm 32). Dadurch können Unterschiede in der Höhe des Hohlraums 41 minimiert werden, und es kann verhindert werden, dass das Bindungsmaterial 34 zu dünn ist und die Bindungsfestigkeit leidet, dass das Element 23 die Abdecksubstratplatte 35 stört, und dass das elektrische Bauteil 21 sehr dick wird. Daher kann nur mit dem Druck, mit dem der Isolierfilm 39 die Basissubstratplatte 31 berührt, die Bindungsstelle 24 in gleichbleibender Qualität verbunden werden.
• Da des Weiteren der Metallfilm 33 nicht über die Vertiefung 38 hinausragt, kann sich das Bindungsmaterial 34 durch die Benetzbarkeit des Metallfilms 33 kaum außerhalb der Vertiefung 38 verteilen, und daher fliegt auch kein aus der Vertiefung 38 ausgetretenes Bindungsmaterial 34 durch den Druck bei der Bindung außerhalb der Bindungsstelle 24 herum. Dadurch kann verhindert werden, dass herumfliegendes Bindungsmaterial 34 am Element 23 oder an der Schaltungsleitung anhaftet und zu Kurzschlüssen führt, oder dass es bei Element 23, z.B. einem Sensor, zu einer Störung des Betriebs kommt.
• Da der Metallfilm 33 nicht über die Vertiefung 38 hinausragt, kann sich das Bindungsmaterial 34 durch die Benetzbarkeit des Metallfilms 33 kaum außerhalb der Vertiefung 38 verteilen, und die Umgebung der Vertiefung 38 wird kaum durch verteiltes Bindungsmaterial 34 verstopft. Die untere Fläche von Isolierfilm 39 berührt andererseits zwar die obere Fläche von Basissubstratplatte 31, aber da die Kontaktfläche nicht verbunden ist, kann die Luft aus der Vertiefung 38 entlang der Kontaktfläche aus der Vertiefung 38 entweichen. Daher bilden sich kaum Hohlräume im Bindungsmaterial 34, und es können die Unannehmlichkeiten dadurch vermieden werden, dass sich auf Grund dieser Hohlräume Risse im Bindungsmaterial 34 bilden, die die Bindungsfestigkeit beeinträchtigen.
• Da außerdem die Metallfilme gut mit geschmolzenem Bindungsmaterial 34 benetzt werden können, verteilt sich beim Verbinden das geschmolzene Bindungsmaterial 34, wie es in 6A bis 6C dargestellt ist, über den gesamten Metallfilm 33, aber die Verbreitung des Bindungsmaterials 34 endet am Rand des Metallfilms 33. Ebenso wird das Bindungsmaterial 34, wenn es den Metallfilm 37 berührt, über den gesamten Metallfilm 37 verteilt, aber die Verbreitung endet am Rand des Metallfilms 37. Wenn daher die Breite W1 des Metallfilms 33 kleiner ist als die Breite W2 des Metallfilms 37 (W2 > W1), verbreitet sich das Bindungsmaterial 34 weniger an der Seite der Öffnung der Vertiefung 38, aber mehr an der Hinterwand der Vertiefung. Infolge dessen tritt das Bindungsmaterial 34 kaum aus der Vertiefung 38 aus.
• Da des Weiteren die Breite W3 des Bindungsmaterials 34 vor der Bindung höchstens so groß ist wie die Breite W1 des Metallfilms 33 (W1 ≥ W3, vorzugsweise W1 > W3), kann sich das Bindungsmaterial 34 kaum an den Seitenflächen der Vertiefung 38 festsetzen, und auch nach der Bindung kann sich das Bindungsmaterial 34 kaum über die Breite des Metallfilms 33 hinaus verteilen.
• Des Weiteren ist die vorliegende Erfindung so abgestimmt, dass die Bedingung C2 $$\text{Vr}\ge \text{V1}+\text{V2}+\text{V3}$$

  

  erfüllt ist, wobei V1 das Volumen des Metallfilms 33 pro Längeneinheit (das Volumen des ersten Metallfilms) ist, V2 das Volumen des Metallfilms 37 pro Längeneinheit (das Volumen des zweiten Metallfilms) ist, V3 das Volumen des Bindungsmaterials 34 pro Längeneinheit ist und Vr (= Wr x Hr) das Volumen der Vertiefung 38 pro Längeneinheit (einschließlich das Volumen des von Metallfilm 37 eingenommenen Teils) ist.
• Insbesondere ist es bevorzugt, dass für diese Bedingung gilt: $$\text{Vr}>\text{V1}+\text{V2}+\text{V3}$$

  
• Da das Volumen V3 des Bindungsmaterials 34 kleiner ist als das Volumen des Hohlraums in der Vertiefung 38 (Vr - V1 - V2), wenn die Bedingung C2 erfüllt ist, tritt das Bindungsmaterial 34 kaum aus der Vertiefung 38 aus. Außerdem kann der Verfahrensspielraum vergrößert werden, indem der Unterschied zwischen dem Volumen V3 des Bindungsmaterials 34 und dem Volumen des Hohlraums (Vr - V1 - V2) vergrößert wird, solange die Bindungsfestigkeit nicht darunter leidet.
• Für diese Ausführungsform wurde hypothetisch angenommen, dass sich die Vertiefung 38, die Metallfilme 33 und 37 sowie das Bindungsmaterial 34 bandförmig erstrecken, und daher wurden die Volumina pro Längeneinheit angenommen, wie oben ausgeführt ist. Es können jedoch auch die Gesamtvolumina betrachtet werden, unabhängig davon, ob die Vertiefung 38, die Metallfilme 33 und 37 sowie das Bindungsmaterial 34 bandförmig oder säulenförmig sind.
• Des Weiteren ist die vorliegende Erfindung so abgestimmt, dass die Bedingung C3 $$\text{H1}+\text{H2}+\text{H3}\ge \text{Hr}$$

  

  erfüllt ist, wobei H1 die Dicke des Metallfilms 33 (die Dicke des ersten Metallfilms) ist, H2 die Dicke des Metallfilms 37 (die Dicke des zweiten Metallfilms) ist, H3 die Dicke des Bindungsmaterials 34 vor dem Schmelzen ist und Hr die Tiefe der Vertiefung 38 (in dem dargestellten Beispiel der Abstand zwischen der unteren Fläche von Isolierfilm 36 und der unteren Fläche von Isolierfilm 39) ist.
• Insbesondere ist es wünschenswert, dass bei dieser Bedingung gilt: $$\text{H1}+\text{H2}+\text{H3}>\text{Hr}$$

  
• Diese Bedingung ist notwendig, damit das Bindungsmaterial 34 zwischen dem Metallfilm 33 und dem Metallfilm 37 zusammengedrückt wird und der Metallfilm 33 und der Metallfilm 37 sicher verbunden werden können.
• Aus Obigem ergibt sich, dass mit der Ausführungsform 1 verhindert werden kann, dass das Bindungsmaterial aus der Umgebung ausläuft, dass es herumspritzt und die Umgebung verschmutzt, und dass die Bindungsfestigkeit der Bindungsstelle leidet, und es können Bindungsstellen mit konstanter Qualität hergestellt werden.
• BEISPIEL FÜR MODIFIKATIONEN
• 7A und 7B sind Querschnitte, die ein Beispiel für eine Modifikation von Ausführungsform 1 zeigen. 7A ist ein Querschnitt, der die Struktur der Bindungsstelle vor der Bindung zeigt, 7B ist ein Querschnitt, der die Struktur der Bindungsstelle nach der Bindung zeigt. Bei diesem Beispiel für eine Modifikation ist in der Hauptsubstratplatte 35a eine Vertiefung 38 vorgesehen, und an der Oberfläche der Hauptsubstratplatte 35a und der Deckfläche der Vertiefung 38 ist ein Isolierfilm 36 aus Siliciumdioxid o.ä. ausgebildet. Da diese Modifikation in allen anderen Punkten gleich ist wie die Ausführungsform 1, wurden die gleichen Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und es wird auf eine Erläuterung verzichtet.
• AUSFÜHRUNGSFORM 2
• 8A und 8B sind Querschnitte, die die Struktur der Bindungsstelle 51 gemäß Ausführungsform 2 darstellen. 8A zeigt die Struktur der Bindungsstelle vor der Bindung, 8B zeigt die Struktur der Bindungsstelle nach der Bindung. Bei Bindungsstelle 51 gemäß Ausführungsform 2 ist im Isolierfilm 39 eine Vertiefung 38 ausgebildet, in der gesamten Umgebung von Vertiefung 38 ist an der unteren Fläche von Isolierfilm 39 rahmenförmig ein Vorsprung 52 aus Metallfilm ausgebildet, und dadurch wird die Vertiefung 38 noch vertieft. Die Vertiefung 38 wird nämlich von Isolierfilm 39 und Vorsprung 52 gebildet. Des Weiteren ist dem Vorsprung 52 gegenüberliegend an der oberen Fläche der Basissubstratplatte 31 rahmenförmig ein Vorsprung 53 aus Metallfilm ausgebildet.
• Bei Ausführungsform 2 werden Metallfilm 33 und Metallfilm 37 mit Hilfe von Bindungsmaterial 34 eutektisch verbunden, wobei beim Aufeinanderlegen darauf geachtet wird, dass Vorsprung 52 und Vorsprung 53 einander berühren. Bei dieser Bindung ist auch der Hohlraum an der Innenseite von Vorsprung 53 ein Teil der Vertiefung 38. Durch diese Struktur der Bindungsstelle 51 kommt es nicht zu unregelmäßigen Abständen zwischen den gegenüberliegenden Flächen der beiden Substratplatten 31 und 35, da die Vorsprünge 52 und 53 einander berühren, und so kann ein einheitlicher Abstand gesichert werden kann. Außerdem kann verhindert werden, dass das Bindungsmaterial 34 zwischen den Metallfilmen 33 und 37 zu dünn wird und dadurch keine feste Bindung erhalten werden kann.
• Auch bei Bindungsstelle 51 können die gleichen Ergebnisse erzielt werden wie bei Ausführungsform 1, indem wie bei Ausführungsform 1 die Bedingungen C1 bis C3 erfüllt werden. Da jedoch die Vertiefung 38 durch den Isolierfilm 39 und die Vorsprünge 52 und 53 gebildet wird, gilt bei Anwendung der Bedingungen C1 bis C3 $$\text{Hr}=\text{h}+\text{hs}+\text{ht}$$

  

  wobei h die Tiefe der Vertiefung im Isolierfilm 39 ist, hs bzw. ht die jeweilige Dicke der Vorsprünge 52 bzw. 53 ist, und Hr die Tiefe der Vertiefung 38 ist. Für das Volumen Vr pro Längeneinheit der Vertiefung 38 gilt $$\text{Vr}=\text{Wr}\times \text{Hr}=\text{Wr}\times \left(\text{h}+\text{hs}+\text{ht}\right)$$

  

  wobei Wr die Breite der Vertiefung 38 ist.
• Da der Vorsprung 52 des Weiteren aus Metallfilm besteht, kann er gleichzeitig mit dem Metallfilm 37 hergestellt werden. Indem zum Beispiel an Isolierfilm 39 eine Vertiefung ausgebildet wird, danach über die gesamte Fläche des Isolierfilms 39 und am Boden der Vertiefung ein Metallfilm ausgebildet wird und durch Ätzen dieses Metallfilms der Metallfilm 37 und der Vorsprung 52 ausgebildet werden, kann der Herstellungsprozess der Bindungsstelle vereinfacht werden. Ebenso können der Metallfilm 33 und der Vorsprung 53 gleichzeitig hergestellt und der Herstellungsprozess der Bindungsstelle dadurch vereinfacht werden, dass an der gesamten Oberfläche der Basissubstratplatte 31 ein Metallfilm ausgebildet wird und durch Ätzen dieses Metallfilms der Metallfilm 33 und der Vorsprung 53 ausgebildet werden.
• BEISPIEL FÜR MODIFIKATIONEN
• 9A und 9B sind Querschnitte, die ein Beispiel für eine Modifikation von Ausführungsform 2 zeigen. 9A ist ein Querschnitt, der die Struktur der Bindungsstelle 56 vor der Bindung zeigt. 9B ist ein Querschnitt, der die Struktur der Bindungsstelle 56 nach der Bindung zeigt. Bei diesem Beispiel für eine Modifikation ist nur an der unteren Fläche der Abdecksubstratplatte 35 ein Vorsprung 52 vorgesehen, und bei der Verbindung der Substratplatten wird darauf geachtet, dass der Vorsprung 52 mit der Oberfläche der Basissubstratplatte 31 in Kontakt kommt.
• Auch mit dieser Bindungsstelle 56 können durch Erfüllen der Bedingungen C1 bis C3 die gleichen Ergebnisse erzielt werden wie bei Ausführungsform 1. Da jedoch die Vertiefung 38 durch den Isolierfilm 39 und den Vorsprung 52 gebildet wird, gilt bei Anwendung der Bedingungen C1 bis C3 $$\text{Hr}=\text{h}+\text{hs}$$

  

  wobei h die Tiefe der Vertiefung im Isolierfilm 39 ist, hs die Dicke des Vorsprungs 52 ist, und Hr die Tiefe der Vertiefung 38 ist. Für das Volumen Vr pro Längeneinheit der Vertiefung 38 gilt $$\text{Vr}=\text{Wr}\times \text{Hr}=\text{Wr}\times \left(\text{h}+\text{hs}\right)$$

  

  wobei Wr die Breite der Vertiefung 38 ist.
• 10A und 10B sind Querschnitte, die ein weiteres Beispiel für eine Modifikation der Ausführungsform 2 darstellen. 10A ist ein Querschnitt, der die Struktur der Bindungsstelle 57 vor der Bindung zeigt. 10B ist ein Querschnitt, der die Struktur der Bindungsstelle 57 nach der Bindung zeigt. Bei diesem Beispiel für eine Modifikation ist nur an der oberen Fläche der Basissubstratplatte 31 ein Vorsprung 53 vorgesehen, und bei der Verbindung der Substratplatten wird darauf geachtet, dass der Vorsprung 53 mit der unteren Fläche der Abdecksubstratplatte 35 in Kontakt kommt.
• Auch mit dieser Bindungsstelle 57 können durch Erfüllen der Bedingungen C1 bis C3 die gleichen Ergebnisse erzielt werden wie bei Ausführungsform 1. Da jedoch die Vertiefung 38 durch den Isolierfilm 39 und den Vorsprung 53 gebildet wird, gilt bei Anwendung der Bedingungen C1 bis C3 $$\text{Hr}=\text{h}+\text{ht}$$

  

  wobei h die Tiefe der Vertiefung im Isolierfilm 39 ist, ht die Dicke des Vorsprungs 53 ist, und Hr die Tiefe der Vertiefung 38 ist. Für das Volumen Vr pro Längeneinheit der Vertiefung 38 gilt $$\text{Vr}=\text{Wr}\times \text{Hr}=\text{Wr}\times \left(\text{h}+\text{ht}\right)$$

  

  wobei Wr die Breite der Vertiefung 38 ist.
• AUSFÜHRUNGSFORM 3
• 11A und 11B sind Querschnitte, die die Struktur der Bindungsstelle 61 gemäß Ausführungsform 3 zeigen. 11A zeigt die Struktur der Bindungsstelle 61 vor der Bindung, 11B zeigt die Struktur der Bindungsstelle 61 nach der Bindung. Bei Ausführungsform 3 ist die Breite W2 des Metallfilms 37 geringer als die Breite Wr der Vertiefung 38. Das bedeutet, dass die Bedingung $$\text{Wr}>\text{W2}$$

  

  erfüllt ist. Da sich bei dieser Ausführungsform das Bindungsmaterial 34 an der Deckfläche der Vertiefung 38 kaum bis zu den Seitenflächen der Vertiefung 38 ausbreitet, läuft es auch kaum entlang der Seitenwände der Vertiefung 38 aus der Vertiefung 38 aus.
• AUSFÜHRUNGSFORM 4
• 12 ist ein Querschnitt, der die Struktur der Bindungsstelle 71 vor der Bindung gemäß der vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt. Bei dieser Ausführungsform wird der Metallfilm 37 für die Bindung an eine Schaltungsleitung 72 (Leitung in der Substratplatte) angeschlossen, die in der Abdecksubstratplatte 35 vorgesehen ist. Die Schaltungsleitung 72 aus leitendem Material ist also im Inneren der Abdecksubstratplatte 35 ausgebildet. Diese Schaltungsleitung 72 ist zum Beispiel elektrisch mit den im elektrischen Bauteil beherbergten Elementen verbunden. Ein Teil der Schaltungsleitung 72 befindet sich an der Deckfläche der Vertiefung 38, und in der Stufe vor der Ausbildung des Metallfilms 37 wird die Deckfläche der Vertiefung 38 exponiert. Da der innerhalb der Vertiefung 38 ausgebildete Metallfilm 37 an der unteren Fläche der Schaltungsleitung 72 ausgebildet ist, werden die Schaltungsleitung 72 und der Metallfilm 37 elektrisch miteinander verbunden. Indem daher der Metallfilm 37 und der Metallfilm 33 mit Hilfe von Bindungsmaterial 34 verbunden werden, werden auch der Metallfilm 33 und die Schaltungsleitung 72 elektrisch miteinander verbunden. Wie bei der Abdecksubstratplatte 35 können auch der Metallfilm 33 der Basissubstratplatte 31 und die in der Basissubstratplatte 31 ausgebildete Schaltungsleitung oder der Pol einer an der Außenfläche der Basissubstratplatte 31 vorgesehenen Elektrode etc. verbunden werden.
• Wenn die Schaltungsleitung 72 und der Metallfilm 37 verbunden werden, wie es in 12 dargestellt ist, kann der Raum für den entsprechenden Verbindungsteil eingespart (bzw. die Oberfläche verkleinert) werden, wodurch eine Verkleinerung des elektrischen Bauteils erreicht werden kann. 13A zeigt eine herkömmliche Struktur 81 zur elektrischen Verbindung von Metallfilm 37 und Schaltungsleitung 72. Bei der herkömmlichen Struktur 81 wird eine Verlängerung des Metallfilms 37 für die Bindung als Verbindungselektrodenteil 82 in die sich verjüngende Vertiefung 38 eingeführt, und in der Vertiefung 38 wird der Verbindungselektrodenteil 82 mit der Schaltungsleitung 72 verbunden. Da bei einer derartigen herkömmlichen Struktur 81 der Verbindungselektrodenteil 82 durch Verlängerung des Metallfilms 37 erhalten und mit der Schaltungsleitung 72 verbunden wird, sind separat ein Bereich für die Bindung und ein Bereich für die elektrische Verbindung notwendig, d.h. es ist viel Raum nötig, was bei einer Verkleinerung des elektrischen Bauteils stört. Bei einer Struktur wie in 12 andererseits fallen der Bereich für die Bindung und der Bereich für die elektrische Verbindung zusammen, was für eine Verkleinerung des elektrischen Bauteils hilfreich ist.
• Bei einer Struktur wie in 12 kann die Anzahl der Arbeitsschritte für die Verbindung des Metallfilms 37 für die Bindung mit der Schaltungsleitung 72 verringert werden. 13B zeigt eine andere herkömmliche Struktur 91 zur elektrischen Verbindung von Metallfilm 37 und Schaltungsleitung 72. Bei dieser herkömmlichen Struktur 91 befindet sich zwischen der Schaltungsleitung 72 und dem Metallfilm 37 eine durchgängige Öffnung 92, und die Schaltungsleitung 72 und der Metallfilm 37 sind durch eine in dieser durchgängigen Öffnung 92 vorgesehene durchgehende Elektrode 93 elektrisch verbunden. Eine derartige herkömmliche Struktur 91 bedarf zahlreicher Arbeitsschritte, um den Metallfilm 37 für die Bindung und die Schaltungsleitung 72 zu verbinden, dadurch sind die Produktionskosten hoch. Im Gegensatz dazu ist bei der Struktur von Ausführungsform 4, wie sie in 12 dargestellt ist, die Anzahl der Arbeitsschritte geringer, und die Produktionskosten können gesenkt werden. 14A bis 14H sind Darstellungen eines Vergleichs von Produktionsschritten für eine Struktur gemäß 12 und eine Struktur gemäß 13B, wobei die rechte Seite die Arbeitsschritte zur Herstellung einer Struktur gemäß 13B darstellt und die linke Seite die Arbeitsschritte zur Herstellung einer Struktur gemäß 12 darstellt. 14A zeigt den Arbeitsschritt, bei welchem die Schaltungsleitung 72 in einem bestimmten Muster auf dem Isolierfilm 36 ausgebildet wird. 14B zeigt den Arbeitsschritt, bei welchem auch die Schaltungsleitung 72 mit Isolierfilm 36 bedeckt und dadurch unter dem Isolierfilm 36 eingegraben wird. 14C zeigt den Arbeitsschritt, bei welchem die Oberfläche des Isolierfilms 36 geschliffen und geebnet wird. 14D zeigt den Arbeitsschritt, bei welchem die Oberfläche des Isolierfilms 36 mit Isolierfilm 39 bedeckt wird. 14E zeigt den Arbeitsschritt, bei welchem in Isolierfilm 39 und Isolierfilm 36 eine Vertiefung 38 oder eine durchgehende Öffnung 92 ausgebildet werden. 14F zeigt den Arbeitsschritt, bei welchem an der Oberfläche von Isolierfilm 39 Elektrodenmaterial 94 abgesetzt wird, durch das Elektrodenmaterial 94 im Inneren der durchgehenden Öffnung 92 eine durchgehende Elektrode 93 ausgebildet wird, und die durchgehende Elektrode 93 mit der Schaltungsleitung 72 verbunden wird. 14G zeigt den Arbeitsschritt, bei welchem das Elektrodenmaterial 94 an der Oberfläche des Isolierfilms 39 durch Schleifen etc. von Abblätterungen befreit wird. 14H zeigt den Arbeitsschritt, bei welchem Metallfilm 37 in einem bestimmten Muster auf der Oberfläche von Isolierfilm 39 ausgebildet wird, und der Metallfilm 37 über die durchgehende Elektrode 93 elektrisch mit der Schaltungsleitung 72 verbunden wird. Bei einer herkömmlichen Struktur 91 wie in 13B sind alle Arbeitsschritte von 14A bis 14H notwendig, aber bei einer Struktur wie bei Ausführungsform 4 sind die Arbeitsschritte von 14C, 14F und 14G nicht notwendig, so dass diese Arbeitsschritte eingespart werden können.
• AUSFÜHRUNGSFORM 5
• 15 ist ein schematischer Querschnitt eines elektrischen Bauteils 101 gemäß der fünften erfindungsgemäßen Ausführungsform, z.B. eines vakuumversiegelten Infrarotsensors (infrared array sensor). Bei diesem elektrischen Bauteil 101 ist im Gegensatz zu Ausführungsform 1 die Abdecksubstratplatte 35 die erste Substratplatte, und die Basissubstratplatte 31 ist die zweite Substratplatte.
• Wie in 15 zu sehen ist, wird durch die Basissubstratplatte 31 (zweite Substratplatte) und die Abdecksubstratplatte 35 (erste Substratplatte) ein Gehäuse 22 gebildet. An der Basissubstratplatte 31 ist über die gesamte Oberfläche der Hauptsubstratplatte 31a aus einer Silicium- und Glasplatte ein Isolierfilm 32 aus Siliciumdioxid (SiO2) ausgebildet, und auf dem Isolierfilm 32 ist ein Isolierfilm 39 aus Siliciumnitrid (SiN) ausgebildet. Der Außenumfang des Isolierfilms 39 ist rahmenförmig entfernt, am oberen Außenumfang der Basissubstratplatte 31 ist eine ringförmige, rillenförmige Vertiefung 38 ausgebildet. An der Bodenfläche der rillenförmigen Vertiefung 38 ist ein Metallfilm 33 (zweiter Metallfilm) für die Bindung bandförmig entlang der Längsrichtung der Vertiefung 38 kontinuierlich ausgebildet. Für den Metallfilm 33 werden mehrschichtige Folien z.B. aus Ti/Au, Cr/Au, Ti/Cu, Cr/Cu, Ti/Ni/Au (Für jeden Metallfilm beginnt die Reihenfolge der Aufzählung mit der dem Isolierfilm 32 am nächsten gelegenen Schicht.) etc. verwendet.
• An der Oberfläche der Hauptsubstratplatte 31a der Basissubstratplatte 31 sind mehrere Ausnehmungen 102 ausgebildet, sie sind arrayförmig angeordnet. An der Bodenfläche jeder einzelnen Ausnehmung 102 sind Sensoren, IC o.ä. vorgesehen, es ist ein array-förmiges Element 23 ausgebildet. Im Isolierfilm 39 ist für jede Ausnehmung 102 ein Öffnungsfenster 103 vorgesehen.
• Bei der Abdecksubstratplatte 35 ist über die gesamte untere Fläche der Hauptsubstratplatte 35a aus einer Silicium- und Glasplatte ein Isolierfilm 36 aus Siliciumdioxid (SiO2) vorgesehen. Im Bereich außer dem Außenumfang der unteren Fläche von Abdecksubstratplatte 35 ist ein Teil des Isolierfilms 36 und der Hauptsubstratplatte 35a entfernt, dadurch wird an der unteren Fläche der Abdecksubstratplatte 35 eine Ausnehmung 104 ausgebildet. Am Außenumfang der unteren Fläche der Abdecksubstratplatte 35 ist gegenüber dem Metallfilm 33 der Basissubstratplatte 31 ein Metallfilm 37 (erster Metallfilm) für die Bindung bandförmig kontinuierlich ausgebildet. Auch für den Metallfilm 37 werden mehrschichtige Folien z.B. aus Ti/Au, Cr/Au, Ti/Cu, Cr/Cu, Ti/Ni/Au (Für jeden Metallfilm beginnt die Reihenfolge der Aufzählung mit der dem Isolierfilm 36 am nächsten gelegenen Schicht.) etc. verwendet.
• Der Metallfilm 33 der Basissubstratplatte 31 und der Metallfilm 37 der Abdecksubstratplatte 35 werden in der Vertiefung 38 mit Hilfe von Bindungsmaterial 34 eutektisch verbunden, und am Außenumfang des elektrischen Bauteils 101 wird Bindungsstelle 24 ausgebildet. An der Bindungsstelle 24 kommt die obere Fläche von Isolierfilm 39 mit der unteren Fläche von Abdecksubstratplatte 35 (Isolierfilm 36) in Kontakt. Da die Bindungsstelle 24 so ausgeformt ist, dass sie die Ausnehmung 104 umgibt, werden durch die Ausnehmung 104 der zwischen der Basissubstratplatte 31 und der Abdecksubstratplatte 35 gebildete Hohlraum 105 und daher das Element 23 durch die Bindungsstelle 24 luftdicht oder vakuumdicht abgeschlossen.
• 16A und 16B sind Querschnitte, die die Struktur dieser Bindungsstelle 24 darstellen. 16A zeigt den Bindungszustand, 16B zeigt die Struktur vor der Bindung. Im Zustand vor der Verbindung von Basissubstratplatte 31 und Abdecksubstratplatte 35 wird eine bestimmte Menge Bindungsmaterial 34 mit ungefähr rechteckigem Querschnitt an der unteren Fläche des Metallfilms 37 angebracht. Das Bindungsmaterial 34 kann auch an der oberen Fläche des Metallfilms 33 angebracht werden, es ist jedoch einfacher, das Bindungsmaterial 34 auf der unteren Fläche des Metallfilms 37 abzulagern als auf dem Metallfilm 33 in der Vertiefung 38.
• Wenn bei der Struktur der Bindungsstelle von 16B der Metallfilm 33 und der Metallfilm 37 verbunden werden, kommt das Bindungsmaterial 34 mit dem Metallfilm 33 in Kontakt, unter Erwärmen der Bindungsstelle wird auf die Substratplatten Druck ausgeübt und die untere Fläche der Abdecksubstratplatte 35 mit der oberen Fläche der Isolierfilms 39 in Kontakt gebracht, und wenn der Metallfilm 33 und der Metallfilm 37 mit Hilfe von Bindungsmaterial 34 eutektisch verbunden sind, wird die Bindungsstelle 24 wieder abgekühlt.
• Auch mit Ausführungsform 5 wird die oben erwähnte Bedingung C1 erfüllt, wobei W1 die Breite des Metallfilms 37 (die Breite des ersten Metallfilms) ist, W2 die Breite des Metallfilms 33 (die Breite des zweiten Metallfilms) ist, W3 die Breite des Bindungsmaterials 34 vor dem Schmelzen ist und Wr die Breite der Vertiefung 38 ist. $$\text{Wr}=\text{W2}>\text{W1}\ge \text{W3}$$

  
• Solange der Metallfilm 33 nicht bis zum Rand der Öffnung der Vertiefung 38 reicht, kann er auch an den Seitenflächen der Vertiefung 38 ausgebildet sein.
• Des Weiteren wird die oben genannte Bedingung C2 $$\text{Vr}\ge \text{V1}+\text{V2}+\text{V3}$$

  

  erfüllt, wobei V1 das Volumen pro Längeneinheit des Metallfilms 37 (das Volumen des ersten Metallfilms) ist, V2 das Volumen pro Längeneinheit des Metallfilms 33 (das Volumen des zweiten Metallfilms) ist, V3 das Volumen pro Längeneinheit des Bindungsmaterials 34 ist und Vr (= Wr x Hr) das Volumen pro Längeneinheit der Vertiefung 38 (einschließlich des Volumens des von Metallfilm 37 eingenommenen Teils) ist.
• Insbesondere ist es bevorzugt, dass für diese Bedingung gilt: $$\text{Vr}>\text{V1}+\text{V2}+\text{V3}$$

  
• Des Weiteren ist die Bedingung C3 $$\text{H1}+\text{H2}+\text{H3}\ge \text{Hr}$$

  

  erfüllt, wobei H1 die Dicke des Metallfilms 37 (die Dicke des ersten Metallfilms) ist, H2 die Dicke des Metallfilms 33 (die Dicke des zweiten Metallfilms) ist, H3 die Dicke des Bindungsmaterials 34 vor dem Schmelzen ist und Hr die Tiefe der Vertiefung 38 (in dem dargestellten Beispiel der Abstand zwischen der unteren Fläche von Isolierfilm 36 und der unteren Fläche von Isolierfilm 39) ist.
• Insbesondere ist es wünschenswert, dass bei dieser Bedingung gilt: $$\text{H1}+\text{H2}+\text{H3}>\text{Hr}$$

  
• Wenn bei dem elektrischen Bauteil 101 von Ausführungsform 5 die Bindungsstelle 24 die oben genannten Bedingungen C1 bis C3 erfüllt, können auch mit dem elektrischen Bauteil 101 von Ausführungsform 5 die gleichen Ergebnisse erzielt werden wie mit dem elektrischen Bauteil 21 von Ausführungsform 1.
• Des Weiteren können auch für das elektrische Bauteil 101 von Ausführungsform 5 die Strukturen von Bindungsstellen verwendet werden, die im Beispiel für eine Modifikation von Ausführungsform 1, Ausführungsform 2, dem Beispiel für eine Modifikation von Ausführungsform 2, Ausführungsform 3 und Ausführungsform 4 etc. beschrieben sind.
• Hier oben wurden verschiedene Ausführungsformen erläutert, diese Bindungsstellen müssen jedoch nicht unbedingt für die dichte Bindung von Substratplatten verwendet werden. Daher müssen sich der erste Metallfilm (Metallfilm 37) und der zweite Metallfilm (Metallfilm 33), die Vertiefung und das Bindungsmaterial nicht unbedingt bandförmig erstrecken, sie können auch als eine oder mehrere Gruppen von Zylindern, polygonen oder anderen Säulenformen vorgesehen sein.
• Bei den dargestellten Beispielen stimmen die Mitte der Metallfilme 33 und 37, der Vertiefung 38 und des Bindungsmaterials 34 in senkrechter Richtung überein, sie können jedoch, sofern vom Bereich des durch die vorliegende Erfindung erzielten Ergebnisses nicht abgewichen wird, auch gegeneinander verschoben sein.

Claims (13)

1. Struktur einer Bindungsstelle (51, 56, 71), die mit einer ersten Substratplatte (31), einer zweiten Substratplatte (35), die in der der ersten Substratplatte (31) zugewandten Fläche eine Vertiefung (38) aufweist, einem ersten Metallfilm (33), der an der der zweiten Substratplatte (35) zugewandten Fläche der ersten Substratplatte (31) ausgebildet ist, und einem zweiten Metallfilm (37) ausgestattet ist, der in der Vertiefung (38) ausgebildet ist, wobei in der Vertiefung (38) der erste Metallfilm (33) und der zweite Metallfilm (37) mit Hilfe von Bindungsmaterial (34) verbunden sind, wobei die Bedingung (1) $$\text{Wr}>\text{W1}$$

   

   erfüllt ist, wobei W1 die Breite des ersten Metallfilms (33) in mindestens einer Richtung der Breite des ersten Metallfilms (33), gesehen aus rechtwinkeliger Richtung auf die erste Substratplatte (31), ist und Wr die Breite der Vertiefung (38) in der gleichen Richtung wie die Breite des ersten Metallfilms (33) ist, und die Bedingung (2) $$\text{Vr}\ge \text{V1}+\text{V2}+\text{V3}$$

   

   erfüllt ist, wobei V1 das Volumen des ersten Metallfilms (33) ist, V2 das Volumen des zweiten Metallfilms (37) ist, V3 das Volumen des Bindungsmaterials (34) ist und Vr das Volumen der Vertiefung (38) ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der der ersten Substratplatte (31) zugewandten Fläche der zweiten Substratplatte (35) ein Paar Vorsprünge (52) vorgesehen ist, und dass die Vertiefung (38) zwischen diesen Vorsprüngen (52) ausgebildet ist.
2. Struktur der Bindungsstelle (51, 56, 71) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die der zweiten Substratplatte (35) zugewandte Fläche der ersten Substratplatte (31) und die der ersten Substratplatte (31) zugewandte Fläche der zweiten Substratplatte (35) einander berühren.
3. Struktur der Bindungsstelle (51, 56, 71) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest an einer Substratplatte (31, 35) der ersten und der zweiten Substratplatte (31, 35) ein Vorsprung (52, 53) vorgesehen ist und die beiden Vorsprünge (52, 53) an den beiden Substratplatten (31, 35) bzw. der Vorsprung (52) an der zweiten Substratplatte (35) und die erste Substratplatte (31) einander berühren.
4. Struktur der Bindungsstelle (51, 56, 71) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (52, 53) aus Metallfilm ausgebildet ist.
5. Struktur der Bindungsstelle (51, 56, 71) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedingung (3) $$\text{W2}>\text{W1}$$

   

   erfüllt ist, wobei W1 die Breite des ersten Metallfilms (33) ist und W2 die Breite des zweiten Metallfilms (37) in der gleichen Richtung wie die Breite des ersten Metallfilms (33) ist.
6. Struktur der Bindungsstelle (51, 56, 71) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedingung (4) $$\text{Wr}>\text{W2}$$

   

   erfüllt ist, wobei Wr die Breite der Vertiefung (38) ist und W2 die Breite des zweiten Metallfilms (37) in der gleichen Richtung wie die Breite des ersten Metallfilms (33) ist.
7. Struktur der Bindungsstelle (51, 56, 71) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand des zweiten Metallfilms (37) von der Öffnungsfläche der Vertiefung (38) nach innen versetzt ist.
8. Struktur der Bindungsstelle (51, 56, 71) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der an der zweiten Substratplatte (35) vorgesehenen Leitung (72) an der Bodenfläche der Vertiefung (38) vorgesehen ist, und dass der zweite Metallfilm (37) in der Vertiefung (38) auf dieser Leitung (72) ausgebildet ist.
9. Bindungsverfahren für Bindungsstellen (51, 56, 71), wobei ein Arbeitsschritt, wobei eine erste Substratplatte (31) vorbereitet wird, an deren Oberfläche ein erster Metallfilm (33) ausgebildet ist, ein Arbeitsschritt, wobei eine zweite Substratplatte (35) vorbereitet wird, deren Oberfläche eine Vertiefung (38) aufweist, in welcher ein zweiter Metallfilm (37) ausgebildet ist, und ein Arbeitsschritt vorgesehen sind, wobei die Fläche der ersten Substratplatte (31), an welcher der erste Metallfilm (33) ausgebildet ist, und die Fläche der zweiten Substratplatte (35), an welcher die Vertiefung (38) ausgebildet ist, zueinander gerichtet werden und der erste Metallfilm (33) und der zweite Metallfilm (37) durch Bindungsmaterial (34) in der Vertiefung (38) verbunden werden, wobei die Bedingung (1) $$\text{Wr}>\text{W1}$$

   

   erfüllt ist, wobei W1 die Breite des ersten Metallfilms (33) in mindestens einer Richtung der Breite des ersten Metallfilms (33), gesehen aus rechtwinkeliger Richtung auf die erste Substratplatte (31), ist und Wr die Breite der Vertiefung (38) in der gleichen Richtung wie die Breite des ersten Metallfilms (33) ist, und die Bedingung (2) $$\text{Vr}\ge \text{V1}+\text{V2}+\text{V3}$$

   

   erfüllt ist, wobei V1 das Volumen des ersten Metallfilms (33) ist, V2 das Volumen des zweiten Metallfilms (37) ist, V3 das Volumen des Bindungsmaterials (34) ist und Vr das Volumen der Vertiefung (38) ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Fläche der zweiten Substratplatte (35), an welcher die Vertiefung (38) ausgebildet ist, ein Paar Vorsprünge (52) vorgesehen ist, und dass die Vertiefung (38) zwischen diesen Vorsprüngen (52) ausgebildet ist.
10. Bindungsverfahren für Bindungsstellen (51, 56, 71) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedingung (5) $$\text{W1}\ge \text{W3}$$

    

    (5) erfüllt ist, wobei W1 die Breite des ersten Metallfilms (33) ist und W3 die Breite des Bindungsmaterials (34) vor der Bindung in der gleichen Richtung wie die Breite des ersten Metallfilms (33) ist.
11. Bindungsverfahren für Bindungsstellen (51, 56, 71) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedingung (6) $$\text{H1}+\text{H2}+\text{H3}\ge \text{Hr}$$

    

    (6) erfüllt ist, wobei H1 die Dicke des ersten Metallfilms (33) ist, H2 die Dicke des zweiten Metallfilms (37) ist, H3 die Dicke des Bindungsmaterials (34) vor der Bindung ist und Hr die Tiefe der Vertiefung (38) ist.
12. Bindungsverfahren für Bindungsstellen (51, 56, 71) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindungsmaterial (34) vor der Bindung an der Oberfläche des ersten Metallfilms (33) angebracht wird.
13. Elektrisches Bauteil (101) aufweisend eine Struktur gemäß Anspruch 1.

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