JP2000100984A - 減圧容器の製造方法 - Google Patents

減圧容器の製造方法

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JP2000100984A
JP2000100984A JP10266836A JP26683698A JP2000100984A JP 2000100984 A JP2000100984 A JP 2000100984A JP 10266836 A JP10266836 A JP 10266836A JP 26683698 A JP26683698 A JP 26683698A JP 2000100984 A JP2000100984 A JP 2000100984A
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JP
Japan
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cavity
pressure
vacuum
substrate
container
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JP10266836A
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Inventor
Tetsuzo Hara
鉄三 原
Shinji Kobayashi
真司 小林
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】密閉容器のキャビティの圧力を所定の真空度
(減圧度)に調整して均一化し、キャビティに封入した
機能素子の動作特性の揃った減圧容器の製造方法を提供
する。 【解決手段】機能素子2の形成された支持基板1を、凹
部4の形成された蓋基板3で真空中で密閉し、この密閉
した容器10aを真空チャンバ6内に収容した後、真空
チャンバ6内に拡散係数の大きいガスを導入してキャビ
ティ4a内に浸透させ、キャビティ4aの圧力を調整す
る減圧容器の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、可動部を減圧下
に保持しなければならない、角速度センサ、加速度セン
サ、真空圧計などの機能素子を収納する減圧容器の製造
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】以下に、図4を参照して、従来の減圧容
器20の製造方法について説明する。21はシリコン基
板からなる支持基板で、この支持基板21の上には、角
速度センサなどの機能素子22が形成されている。ま
た、この機能素子22から離れて、支持基板21の上に
は非蒸発性の固形のゲッター材23が設けられている。
また、24はパイレックスガラス基板からなる蓋基板
で、その下面側には2つの凹部25、26が仕切り壁2
7に区切られて形成されている。そして、この仕切り壁
27の先端部は、凹部25、26を連通するチャネルを
形成するために切除されている。
【0003】支持基板21と蓋基板24とは、凹部25
が機能素子22を蓋被するように、また、凹部26がゲ
ッター材23を蓋被するように、重ねられて陽極接合さ
れる。この陽極接合により、機能素子22を収容するキ
ャビティ25aとゲッター材23を収容するキャビティ
(ゲッター室)26aが形成される。また、キャビティ
25aと26aとを連通するチャネル27aも形成され
る。
【0004】前記陽極接合の際に、接合面から酸素ガス
が発生して、キャビティ25a、26aに流入して残留
することになる。一方、ゲッター材23は、陽極接合時
のほぼ400℃の温度で活性化し、キャビティ25aに
残留しているガスをチャネル27aを介して吸着して、
キャビティ25aの真空度を高めることになる。このよ
うにして、従来の減圧容器20は製造される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
減圧容器20の製造方法においては、数ミリ角の固形ゲ
ッター材23を収納するゲッター室26aを設けるの
で、製造された減圧容器20の寸法が大きくなる。ま
た、ゲッター材23からの発塵で支持基板21と蓋基板
24とが接合不良を起こす懸念がある。
【0006】例えば、パイレックスガラス親基板とシリ
コン親基板とを陽極接合して密閉した複数個の密閉容器
は、陽極接合の際に流入した酸素ガスをそのキャビティ
に残留させている。この残留酸素ガスの量は親基板の場
所において各密閉容器ごとに異なっているので、密閉容
器のキャビティの真空度(減圧度)が各密閉容器ごとに
ばらつくことになる。このように、真空度(減圧度)が
ばらつくと、製造された各密閉容器に封入されている角
速度センサなどの機能素子の動作特性が一定せず、信頼
性に欠けることになる。
【0007】そこで、本発明は、密閉容器のキャビティ
の圧力を所定の真空度(減圧度)に調整して均一化した
減圧容器の製造方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、キャビティを内部に有する容器を真空中で密閉し、
該密閉容器をチャンバ内に収容した後、該チャンバ内に
拡散係数の大きいガスを導入して前記密閉容器のキャビ
ティ内に浸透させ、該キャビティの圧力を調整するもの
である。
【0009】例えば、パイレックスガラス親基板とシリ
コン親基板とを陽極接合して密閉した複数個の密閉容器
は、陽極接合の際に流入した酸素ガスをそのキャビティ
に残留させている。この残留酸素ガスの量は親基板の場
所において各密閉容器ごとに異なっているので、密閉容
器のキャビティの真空度(減圧度)が各密閉容器ごとに
ばらつくことになる。このように、真空度(減圧度)が
ばらつくと、製造された各密閉容器に封入されている角
速度センサなどの機能素子の動作特性が一定せず、信頼
性に欠けることになる。
【0010】そこで、一度、密閉された容器(密閉容
器)の真空度の再調整を行うことにより、真空度(減圧
度)の均一化した減圧容器を得ることができる。即ち、
真空度の異なる密閉容器を真空チャンバ内に収容し、該
真空チャンバ内に拡散係数の大きい不活性ガスを所定圧
力、即ち密閉容器のキャビティの圧力よりも高い圧力に
なるまで導入する。すると、真空チャンバ内の高い圧力
の不活性ガスは、密閉容器を通して低い圧力のキャビテ
ィに浸透していき、時間の経過と共にキャビティの圧力
が真空チャンバ内の圧力と等しくなる。このようにし
て、複数の容器のキャビティの真空度(減圧度)を一定
にすることができる。これにより、例えば、密閉されて
いる機能素子の動作特性の揃った減圧容器を得ることが
できる。
【0011】請求項2に記載の発明は、前記容器が、シ
リコン基板と凹部を有するガラス基板とからなり、前記
ガラス基板の凹部形成面を前記シリコン基板に接合して
形成したことを特徴とするものである。
【0012】この発明においては、容器がシリコン基板
と凹部(キャビティ)を有するガラス基板とよりなり、
拡散係数の大きい不活性ガスは、これらのシリコン基板
とガラス基板とを通してキャビティに浸透していき、時
間の経過と共に複数の密閉容器のキャビティの圧力が真
空チャンバ内の圧力と等しくなる。
【0013】請求項3に記載の発明は、前記ガスはヘリ
ウムであることを特徴とするものである。
【0014】この発明においては、導入ガスが拡散係数
の大きいヘリウムであるので、該ヘリウムが支持基板お
よび蓋基板を通して浸透していき、短時間で複数の密閉
容器のキャビティの圧力が真空チャンバ内の圧力とほぼ
等しくなる。
【0015】請求項4に記載の発明は、前記密閉された
容器を前記チャンバ内で加熱して前記ガスの拡散圧力を
高めることを特徴とするものである。
【0016】この発明においては、真空チャンバ内に収
容されている密閉容器を加熱することにより、真空チャ
ンバ内に導入されているガスも加熱されて、そのガスの
拡散圧力が高まり、密閉容器のキャビティへのガスの浸
透時間が速くなる。密閉容器が常温に戻ったときは、ガ
スの拡散圧力は低下しているので、ガスはキャビティに
閉じ込められてキャビティの圧力を経時的に一定に保つ
ことができる。これにより、均一化した圧力を有する複
数の減圧容器が得られる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の減圧容器10の
製造方法の実施例について図面を参照して説明する。図
1Aにおいて、1はシリコン基板よりなる支持基板で、
その上面の中央部には、例えば機能素子として角速度セ
ンサ2がフォトエッチング技術などの半導体微細加工技
術を用いて形成される。この角速度センサ2は別名ジャ
イロとも呼ばれ、自動車、ロボットなどの回転角速度を
コリオリ力を利用して検出するものである。3は支持基
板1と同じ大きさのパイレックスガラス基板よりなる蓋
基板で、その下面側には角速度センサ2を収容する凹部
4が形成される。
【0018】ついで、蓋基板3の凹部4内に角速度セン
サ2が収容されるように、支持基板1に蓋基板3を重合
わせて真空陽極接合槽5内にセットする。ついで、支持
基板1と蓋基板3との陽極接合を行い、凹部4の空間領
域に角速度センサ2を収容するキャビティ4aが形成さ
れる。
【0019】この陽極接合の際に、従来例においても説
明したように、接合面から酸素ガスが発生する。そし
て、この発生した酸素ガスが密閉容器10aのキャビテ
ィ4aに流入して残留することになる。その結果、キャ
ビティ4aの圧力は、真空陽極接合槽5の真空度より低
下して数十〜数千Pa程度になる。この真空度の値が示
すように、密閉容器10aのキャビティ4aの圧力は、
複数個同時に製造される単一の親基板において接合条件
が場所において異なり、また別個の親基板間においても
真空度の相違などにより、ばらつくことになる。
【0020】そこで、図2Aに示すように、密閉容器1
0aを真空チャンバ6中にセットして、密閉容器10a
のキャビティ4aの圧力を減圧下に調整する。この圧力
の調整はつぎのようにして行われる。即ち、密閉容器1
0aのセットされた真空チャンバ6中にヘリウム、ネオ
ンなどの原子半径の小さい不活性ガスを、例えば、数千
Paの所定圧力になるまで導入する。すると、不活性ガ
スは時間の経過と共に支持基板1および蓋基板3を通し
て、キャビティ4a内へ浸透していく。これにより、真
空チャンバ6内の圧力とキャビティ4a内の圧力がほぼ
等しくなる。そして、図2Bに示すように、真空チャン
バ6から圧力の調整された減圧容器10を取り出す。こ
の減圧容器10は真空度(減圧度)が均一化したものと
なる。
【0021】また、図2Aにおいて、不活性ガスの浸透
時間を短縮するために、支持基板1をパイレックスガラ
ス基板よりなる蓋基板3の歪み点以下の温度で加熱す
る。すると、この加熱により不活性ガスは、同時に加熱
されて圧力が高まり、支持基板1および蓋基板3を通し
てキャビティ4a内に短時間で浸透ないし拡散する。そ
して、キャビティ4aのガス圧力と真空チャンバ6のガ
ス圧力とがほぼ等しくなる。なお、この減圧容器10
は、常温に戻ると、キャビティ4aに浸透した不活性ガ
スは、キャビティ4aの圧力が外部の大気圧よりも低い
ので、キャビティ4aに経時的に閉じ込められた状態と
なり、キャビティ4aの圧力を所定の真空度(減圧度)
に保持する。
【0022】なお、図1および図2においては、一定の
圧力に調整される単一の減圧容器10の製造方法につい
て図示したが、図3に示すように、複数個の角速度セン
サ2の形成されたシリコン親基板1aと、複数個の凹部
4の形成されたパイレックスガラス親基板3aとを陽極
接合し、これらの接合親基板を真空チャンバ6内にセッ
トして、複数個の減圧容器10aに、上記圧力の均一化
調整を一括して行ってもよい。この場合も、各減圧容器
10aのキャビティ4aの真空度は、接合親基板の場所
にる接合条件の違いにより相違していたにしても、均一
化されることになる。なお、その後、接合親基板は個別
の減圧容器10に切断される。
【0023】以上のように、密閉したとき、キャビティ
4aの真空度(減圧度)が密閉容器10aごとにばらつ
いていたにしても、真空チャンバ6でキャビティ4aの
圧力を再調整することにより、均一化した所定の真空度
(減圧度)を有する減圧容器10を得ることができる。
【0024】
【発明の効果】請求項1に記載の発明は、真空チャンバ
内において、内部圧力の異なる密閉容器に、拡散係数の
大きい不活性ガスを拡散して、そのキャビティの圧力を
所定の一定圧力に調整して均一化することができる。こ
れにより、キャビティに封入されている機能素子の動作
特性を揃えることができる。
【0025】また、本発明は、従来のように、ゲッター
材を使用しないので、ゲッター室を設ける必要がなく、
小形な減圧容器を得ることができる。更に、本発明は、
ゲッター材を使用しないことにより、ゲッター材からの
発塵に伴う支持基板と蓋基板との接合不良を回避するこ
とができる。
【0026】請求項2に記載の発明は、減圧容器がシリ
コン基板とガラス基板よりなるので、これらの基板を陽
極接合により接合することができる。この陽極接合によ
り発生した酸素ガスに伴う各キャビティの不均一圧力
は、各キャビティに拡散係数の大きい不活性ガスを拡散
することにより均一化される。
【0027】請求項3に記載の発明は、導入ガスが拡散
係数の大きいヘリウムであるので、該ヘリウムが支持基
板および蓋基板を通して浸透していき、短時間で複数の
密閉容器のキャビティの圧力を真空チャンバ内の圧力と
ほぼ等しくすることができる。
【0028】請求項4に記載の発明は、真空チャンバ内
に収容されている密閉容器を加熱することにより、真空
チャンバ内に導入されているガスも加熱して、そのガス
の拡散圧力を高めて、密閉容器のキャビティへのガスの
浸透時間を速くすることができる。密閉容器が常温に戻
ったときは、ガスの拡散圧力は低下しているので、ガス
はキャビティに閉じ込められてキャビティの圧力を経時
的に一定に保つことができる。これにより、均一化した
圧力を有する複数の減圧容器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の減圧容器の製造方法の一実施例を示
すもので、Aは支持基板と蓋基板とを重ね合わせる工程
図、Bは支持基板と蓋基板とを陽極接合する工程図
【図2】 同じく、Aは密閉容器のキャビティの圧力を
真空チャンバ内において所定の圧力に調整する工程図
【図3】 シリコン親基板とパイレックス親基板とを陽
極接合する工程図
【図4】 従来の減圧容器の製造方法を示す断面形態図
【符号の説明】
1 支持基板 1a シリコン親基板 2 角速度センサ 3 蓋基板 3a パイレックス親基板 4 凹部 4a キャビティ 5 真空陽極接合槽 6 真空チャンバ 10 減圧容器 10a 密閉容器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 キャビティを内部に有する容器を真空中
    で密閉し、該密閉容器をチャンバ内に収容した後、該チ
    ャンバ内に拡散係数の大きいガスを導入して前記密閉容
    器のキャビティ内に浸透させ、該キャビティの圧力を調
    整する減圧容器の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記容器は、シリコン基板と凹部を有す
    るガラス基板とからなり、前記ガラス基板の凹部形成面
    を前記シリコン基板に接合して形成したことを特徴とす
    る請求項1に記載の減圧容器の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記ガスはヘリウムであることを特徴と
    する請求項1または2に記載の減圧容器の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記密閉された容器を前記チャンバ内で
    加熱して前記ガスの拡散圧力を高めることを特徴とする
    請求項1、2または3に記載の減圧容器の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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