JP2006185968A - Electronic device - Google Patents

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Katsuyuki Yoshida
克亨 吉田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electronic device excellent in the electromagnetism noise characteristic and reliability by hermetic sealing of the minute electronic machinery mechanism of the principal surface of a semiconductor substrate. <P>SOLUTION: On a supporting substrate 1 with two or more connection pads, a semiconductor substrate 6 is arranged which has an undersurface electrode pad 5 connected via a conductive jointing material 4 to a minute electronic machinery mechanism 3 and a connection pad 2. While carrying out hermetic sealing of the minute electronic machinery mechanism 3, through a via conductor 12 for signals in a support board 1 for a connection pad 2 connected electrically with a signal terminal 13 of the undersurface of the support board 1. The distance between a via conductor 10 for grounds and a via conductor 12 for signals is set to 1/2 or less of the wavelength of a high frequency signal which transmits the via conductor 12 for signals. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、複数個の接続パッドを有した支持基板上に、微小電子機械機構及び前記接続パッドに導電性接合材を介して接続される電極パッドを下面に有した半導体基板を、間に所定の空所が形成されるようにして配置させるとともに、該空所内に微小電子機械機構を収容してなる電子装置に関する。   The present invention provides a semiconductor substrate having a microelectromechanical mechanism and an electrode pad connected to the connection pad via a conductive bonding material on a support substrate having a plurality of connection pads. The present invention relates to an electronic device that is arranged so that a void is formed, and a microelectromechanical mechanism is accommodated in the void.

近年、シリコンウェハ等の半導体基板の主面に、半導体集積回路素子等の微細配線を形成する加工技術を応用して、極めて微小な電子機械機構、いわゆるMEMS(Micro Electromechanical System)を形成した電子部品が注目され、実用化に向けて開発が進められている。   2. Description of the Related Art In recent years, an electronic component in which a very small electromechanical mechanism, so-called MEMS (Micro Electromechanical System), is formed by applying a processing technique for forming fine wiring such as a semiconductor integrated circuit element on the main surface of a semiconductor substrate such as a silicon wafer. Has been attracting attention, and is being developed for practical use.

このような微小電子機械機構としては、加速度計,圧力センサ,アクチュエータ等のセンサや、微細な鏡面体を可動式に形成したマイクロミラーデバイス,光デバイスあるいはマイクロポンプ等を組み込んだマイクロ化学システム等の非常に広い分野にわたるものが試作、開発されている。   Such microelectromechanical mechanisms include sensors such as accelerometers, pressure sensors, actuators, micromirror devices with movable micromirrors, optical devices or microchemical systems incorporating micropumps, etc. Prototypes have been developed and developed over a very wide field.

そのような微小電子機械機構を形成した電子部品を用いて電子装置を構成するための従来の電子部品封止用基板およびそれを用いて成る電子装置の一例を図4に示す。図4に示す例では、微小電子機械機構22が形成された半導体基板21の主面には、微小電子機械機構22に電力を供給したり、微小電子機械機構22から外部電気回路に電気信号を送り出したりするための電極23が微小電子機械機構22と電気的に接続されて形成されており、これら半導体基板21,微小電子機械機構22および電極23により、1つの電子部品24が構成される。   FIG. 4 shows an example of a conventional electronic component sealing substrate for configuring an electronic device using an electronic component having such a micro-electromechanical mechanism and an electronic device using the same. In the example shown in FIG. 4, power is supplied to the main surface of the semiconductor substrate 21 on which the micro electro mechanical mechanism 22 is formed, or an electric signal is transmitted from the micro electro mechanical mechanism 22 to an external electric circuit. An electrode 23 for feeding out is formed by being electrically connected to the micro electro mechanical mechanism 22, and the semiconductor substrate 21, the micro electro mechanical mechanism 22 and the electrode 23 constitute one electronic component 24.

なお、このような電子部品24は、通常、後述するように、半導体基板21の主面に多数個が縦横に配列形成された多数個取りの形態で形成された後、個々の半導体基板21に切断することにより製作されるので、この切断の際に切削粉等の異物が微小電子機械機構22に付着して作動の妨げになることを防止するために、ガラス板25等で覆われて保護されている。   Note that such an electronic component 24 is normally formed in a multi-cavity form in which a large number are arranged in a vertical and horizontal manner on the main surface of the semiconductor substrate 21, as will be described later, and then the individual semiconductor substrates 21 are formed. Since it is manufactured by cutting, in order to prevent foreign matter such as cutting powder from adhering to the microelectromechanical mechanism 22 during this cutting, it is covered and protected by a glass plate 25 or the like. Has been.

そして、この電子部品24を、電子部品収納用の凹部Aを有する電子部品収納用パッケージ(以下、パッケージともいう)31の凹部A内に収納するとともに、電子部品24の電極23をパッケージ31の電極パッド32にボンディングワイヤ33等の導電性接続材を介して接続した後、パッケージ31の凹部Aを蓋体34で覆って電子部品24を凹部A内に気密封止することにより、電子装置として完成する。この場合、電子部品24は、微小電子機械機構22の動作を妨げないようにするため、中空状態で気密封止する必要がある。   The electronic component 24 is accommodated in a recess A of an electronic component storage package (hereinafter also referred to as a package) 31 having a recess A for storing the electronic component, and the electrode 23 of the electronic component 24 is connected to the electrode of the package 31. After connecting to the pad 32 through a conductive connecting material such as a bonding wire 33, the concave portion A of the package 31 is covered with a lid 34 and the electronic component 24 is hermetically sealed in the concave portion A, thereby completing an electronic device. To do. In this case, the electronic component 24 needs to be hermetically sealed in a hollow state so as not to hinder the operation of the microelectromechanical mechanism 22.

この電子装置について、あらかじめパッケージ31の電極パッド32から外表面に導出するようにして形成しておいた配線導体35の導出部分を外部電気回路に接続することにより、気密封止された微小電子機械機構22が、電極23,ボンディングワイヤ33,電極パッド32および配線導体35を介して外部電気回路と電気的に接続される。   For this electronic device, a microelectronic machine hermetically sealed by connecting a lead-out portion of the wiring conductor 35 formed in advance so as to lead out from the electrode pad 32 of the package 31 to an external electric circuit. The mechanism 22 is electrically connected to an external electric circuit through the electrode 23, the bonding wire 33, the electrode pad 32, and the wiring conductor 35.

また、このような電子部品24は、通常、広面積の半導体基板の主面に多数個を縦横に配列形成させることにより製作されており、この場合の電子装置の製造方法は、従来、以下のようなものであった。すなわち、半導体基板の主面に、微小電子機械機構22およびこれに電気的に接続された電極23が形成されて成る電子部品領域を多数個縦横に配列形成した電子部品を準備する工程1と、各電子部品24の微小電子機械機構22を、その周囲が中空状態となるようにして、ガラス板25等で覆って封止する工程2と、半導体基板にダイシング加工等の切断加工を施して、個々の電子部品24に分割する工程3と、個々の電子部品24を、パッケージ31内に気密封止する工程4と、により製作される。   In addition, such an electronic component 24 is usually manufactured by arranging a large number of elements in the main surface of a large-area semiconductor substrate vertically and horizontally, and a method for manufacturing an electronic device in this case is conventionally as follows. It was something like that. That is, a step 1 of preparing an electronic component in which a plurality of electronic component regions formed by forming a microelectromechanical mechanism 22 and an electrode 23 electrically connected to the microelectromechanical mechanism 22 on a main surface of a semiconductor substrate are arranged vertically and horizontally; The step 2 of sealing the micro electro mechanical mechanism 22 of each electronic component 24 with a glass plate 25 or the like so that the periphery thereof is in a hollow state, and cutting processing such as dicing processing on the semiconductor substrate, It is manufactured by the step 3 of dividing into individual electronic components 24 and the step 4 of hermetically sealing the individual electronic components 24 in the package 31.

このような従来の製造方法においては、半導体基板の主面に配列形成された多数の電子部品領域の1個ずつをガラス板25等で封止して保護しておく必要があること、また、一旦ガラス板25で封止した電子部品24を、個片の電子部品24に分割した後、改めてパッケージ31内に気密封止するとともに、その電極23をパッケージ31の電極パッド32等に接続して外部接続させる必要があること等のため、生産性が悪く、実用化が難しいという問題があった。   In such a conventional manufacturing method, it is necessary to seal and protect each of a large number of electronic component regions arranged on the main surface of the semiconductor substrate with a glass plate 25 or the like, The electronic component 24 once sealed with the glass plate 25 is divided into individual electronic components 24 and then hermetically sealed in the package 31 and the electrode 23 is connected to the electrode pad 32 and the like of the package 31. Due to the necessity of external connection, there was a problem that productivity was poor and practical application was difficult.

この問題に対し、半導体基板の主面に配列形成された多数個の微小電子機械機構22を一括して覆い、封止するような基板が検討されている。このような封止用の基板としては、半導体基板を材料とするものや導電性の金属板等を材料にするもの等が知られている。   In order to solve this problem, a substrate that covers and seals a large number of microelectromechanical mechanisms 22 arrayed on the main surface of a semiconductor substrate has been studied. As such a sealing substrate, a substrate made of a semiconductor substrate, a substrate made of a conductive metal plate, or the like is known.

半導体基板を材料とする場合は、例えば、主面に多数個の電子部品領域が配列形成された第1の半導体基板とは別に、この電子部品領域の配列に対応させて多数の凹部を配列形成した封止用の第2の半導体基板を準備し、第1の半導体基板の主面上に第2の半導体基板を、第2の半導体基板の凹部が第1の半導体基板の電子部品領域を覆うようにして接合し、第2の半導体基板の内側に第1の半導体基板の電子部品領域(特に微小電子機械機構)を封止するようにした技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   In the case of using a semiconductor substrate as a material, for example, apart from the first semiconductor substrate in which a large number of electronic component regions are arranged on the main surface, a large number of recesses are formed corresponding to the arrangement of the electronic component regions. The second semiconductor substrate for sealing is prepared, the second semiconductor substrate is covered on the main surface of the first semiconductor substrate, and the concave portion of the second semiconductor substrate covers the electronic component region of the first semiconductor substrate. Thus, a technique has been proposed in which the electronic component region (especially the microelectromechanical mechanism) of the first semiconductor substrate is sealed inside the second semiconductor substrate (see, for example, Patent Document 1). ).

また、導電性を有する金属板を材料とする場合には、導電性を有するカバー用の金属板にパターン溝を形成するとともに、このパターン溝をガラスやセラミック材料で充填して平坦化させた後、その上にボンディングパターン(電極パッド等)を形成し、このボンディングパターンに電子部品の電極を接続するとともに金属板を半導体基板の主面に接合し、その後、電子部品領域をセラミックやガラス等で封着するとともに、ボンディングパターンを外部に導出するための外部配線用電極パターンを形成するようにした技術が提案されている(例えば、特許文献2参照)。   When a conductive metal plate is used as a material, a pattern groove is formed in the conductive cover metal plate, and the pattern groove is filled with glass or a ceramic material and flattened. Then, a bonding pattern (electrode pad, etc.) is formed thereon, the electrodes of the electronic component are connected to the bonding pattern, and a metal plate is bonded to the main surface of the semiconductor substrate. Thereafter, the electronic component region is made of ceramic or glass, etc. A technique has been proposed in which an electrode pattern for external wiring is formed for sealing and for leading out a bonding pattern to the outside (see, for example, Patent Document 2).

また、微小電子機械機構、いわゆるMEMS(Micro Electromechanical System)を有した電子部品においては、近年、低電圧駆動かつ高速化が行われるようになってきており、電子部品の外部から侵入する高調波ノイズの影響を受けやすいと同時に、配線導体を伝播する信号に含まれる高調波ノイズが電子部品の外部に放出され易いものとなってきている。
特開2001−144117号公報 特開2002−43463号公報
In recent years, electronic components having a microelectromechanical mechanism, so-called MEMS (Micro Electromechanical System), have been driven at low voltage and increased in speed, and harmonic noise that enters from outside the electronic component. At the same time, harmonic noise included in a signal propagating through the wiring conductor is likely to be emitted to the outside of the electronic component.
JP 2001-144117 A JP 2002-43463 A

しかしながら、上記従来の封止用基板を用いて半導体基板の主面の電子部品領域を封止する場合、多数個の電子部品領域を一括して封止することはできるものの、例えば、半導体基板を材料とした封止用基板の場合であれば、半導体基板の内部に3次元的な配線導体を形成することができないため、封止用の第2の半導体基板の、電子部品領域が配列形成された第1の半導体基板に接合される主面から対向する他方主面にかけて配線導体を導出することができず、電子部品の電極は、第1の半導体基板の主面に形成された電極の一部を封止部の外側に延出させるとともに、この延出部をボンディングワイヤを介してパッケージの電極パッドや外部電気回路に接続する必要がある。そのため、実装工程(電子部品領域の封止から電子装置として完成させて外部電気回路に接続するまでの工程)が長く、また、個々の電子装置のサイズが大きくなってしまうという問題があった。また、電子装置を組み込んだ電子システムの小型化に有利な表面実装ができないという問題もあった。   However, when the electronic component region on the main surface of the semiconductor substrate is sealed using the conventional sealing substrate, a large number of electronic component regions can be collectively sealed. In the case of the sealing substrate made of the material, since the three-dimensional wiring conductor cannot be formed inside the semiconductor substrate, the electronic component region of the second semiconductor substrate for sealing is arranged and formed. The wiring conductor cannot be led out from the main surface bonded to the first semiconductor substrate to the other main surface facing the first semiconductor substrate, and the electrode of the electronic component is one of the electrodes formed on the main surface of the first semiconductor substrate. It is necessary to extend the portion to the outside of the sealing portion and to connect the extended portion to an electrode pad of the package or an external electric circuit via a bonding wire. Therefore, the mounting process (the process from sealing the electronic component region to completing the electronic device and connecting it to the external electric circuit) is long, and there is a problem that the size of each electronic device is increased. There is also a problem that surface mounting that is advantageous for downsizing an electronic system incorporating an electronic device cannot be performed.

さらに、導電性の金属板等を材料とした封止用基板の場合、金属板に電極パッド等の導体パターンを形成することができるように、一旦ガラスやセラミックスで金属板の表面に形成したパターン溝等を埋めて絶縁部を形成したり、その絶縁部の表面に実装工程の途中で導体部を形成したりする必要があるため、この場合も電子部品の実装工程を短くすることが困難であるという問題があった。   Furthermore, in the case of a sealing substrate made of a conductive metal plate or the like, a pattern once formed on the surface of the metal plate with glass or ceramic so that a conductor pattern such as an electrode pad can be formed on the metal plate. In this case, it is difficult to shorten the mounting process of the electronic component because it is necessary to form an insulating part by filling a groove or the like, or to form a conductor part on the surface of the insulating part in the middle of the mounting process. There was a problem that there was.

さらに、微小電子機械機構(MEMS)を形成した電子部品においては、近年、低電圧駆動かつ高速化が行われるようになってきており、電子部品の外部から侵入する高調波ノイズの影響を受けやすく、また同時に、配線導体を伝播する信号に含まれる高調波ノイズが電子部品の外部に放出され易いものとなってきていることから、電子部品の外部の近接位置にノイズ発生源があると絶縁基板に被着形成された配線導体を伝播する信号に電磁波ノイズが入り込み、微小電子機械機構に伝播されて誤動作させてしまう。また、電子部品の外部の近傍位置に電磁波ノイズに対して影響を受け易い電子機器等があると、電子部品より放出された電磁波ノイズがこの電子機器等に悪影響を及ぼすという問題があった。   Further, in recent years, electronic components formed with micro-electromechanical mechanisms (MEMS) have been driven at low voltage and increased in speed, and are easily affected by harmonic noise that enters from outside the electronic components. At the same time, since harmonic noise contained in the signal propagating through the wiring conductor has become easy to be emitted to the outside of the electronic component, if there is a noise generation source outside the electronic component, an insulating substrate Electromagnetic noise enters the signal propagating through the wiring conductor formed on the substrate, and is propagated to the microelectromechanical mechanism to cause malfunction. In addition, when there is an electronic device or the like that is easily affected by electromagnetic noise at a position near the outside of the electronic component, there is a problem that the electromagnetic noise emitted from the electronic component has an adverse effect on the electronic device or the like.

本発明は上述した問題点に鑑み案出されたもので、その目的は、半導体基板の主面に形成された微小電子機械機構を容易かつ確実に封止することができるとともに、この微小電子機械機構と接続される半導体基板主面の電極パッドを容易かつ確実に接続させることができ、しかも前記微小電子機械機構が外部からの高調波ノイズによる影響を受けにくくし、配線導体を伝播する信号に含まれている高調波ノイズを外部に放出されにくくすることができる電子装置を提供することにある。   The present invention has been devised in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to easily and reliably seal a microelectromechanical mechanism formed on the main surface of a semiconductor substrate. The electrode pads on the main surface of the semiconductor substrate connected to the mechanism can be connected easily and reliably, and the micro-electromechanical mechanism is less susceptible to external harmonic noise, and the signal propagates through the wiring conductor. An object of the present invention is to provide an electronic device that can make it difficult to emit harmonic noise contained therein.

本発明の電子装置は、複数個の接続パッドを有した支持基板上に、微小電子機械機構及び前記接続パッドに導電性接合材を介して接続される電極パッドを下面に有した半導体基板を、間に所定の空所が形成されるようにして配置させるとともに、該空所内に微小電子機械機構を収容してなる電子装置であって、前記半導体基板と前記支持基板との間で、前記導電性接合材の外方に、前記空所を囲繞する金属封止部材を介在させて前記微小電子機械機構を気密封止するとともに、前記金属封止部材を前記支持基板中のグランド用ビア導体を介して前記支持基板下面のグランド端子に、前記接続パッドを前記支持基板中の信号用ビア導体を介して前記支持基板下面の信号端子に電気的に接続し、更に前記グランド用ビア導体と前記信号用ビア導体との間の距離を前記信号用ビア導体を伝送する高周波信号の波長の1/2以下に設定したことを特徴とするものである。   The electronic device of the present invention includes a semiconductor substrate having a micro electro mechanical mechanism and an electrode pad connected to the connection pad via a conductive bonding material on a lower surface on a support substrate having a plurality of connection pads. An electronic device that is arranged so that a predetermined space is formed between the microelectromechanical mechanisms and that accommodates a microelectromechanical mechanism in the space, wherein the conductive material is interposed between the semiconductor substrate and the support substrate. The microelectromechanical mechanism is hermetically sealed with a metal sealing member surrounding the void outside the conductive bonding material, and the metal via is connected to the ground via conductor in the support substrate. The connection pad is electrically connected to the signal terminal on the lower surface of the support substrate via the signal via conductor in the support substrate, and the ground via conductor and the signal are further connected to the ground terminal on the lower surface of the support substrate. Via conductor It is characterized in that the distance between the set to 1/2 or less of the wavelength of a high-frequency signal for transmitting the signal via conductor.

また、本発明の電子装置は、前記グランド用ビア導体が前記支持基板中に複数個、列状に埋設されているとともに、これらグランド用ビア導体間の距離も前記波長の1/2以下に設定したことを特徴とするものである。   In the electronic device of the present invention, a plurality of the ground via conductors are embedded in a row in the support substrate, and the distance between the ground via conductors is also set to ½ or less of the wavelength. It is characterized by that.

さらに、本発明の電子装置は、前記支持基板の上面で、前記微小電子機械機構と対応する部位に該微小電子機械機構の少なくとも一部が内部に収容される凹部を設けたことを特徴とするものである。   Furthermore, the electronic device according to the present invention is characterized in that a recess that accommodates at least a part of the micro electro mechanical mechanism is provided in a portion corresponding to the micro electro mechanical mechanism on the upper surface of the support substrate. Is.

また、本発明の電子装置は、前記封止部材と前記導電性接合材とが同一の金属材料から成ることを特徴とするものである。   In the electronic device of the present invention, the sealing member and the conductive bonding material are made of the same metal material.

さらに、本発明の電子装置は、前記半導体基板及び前記支持基板が平面透視して略合同であることを特徴とするものである。   Furthermore, the electronic device of the present invention is characterized in that the semiconductor substrate and the support substrate are substantially congruent as seen through a plane.

また、本発明の電子装置は、前記グランド端子が前記支持基板の他方主面の外周部に配置されていることを特徴とするものである。   The electronic device according to the present invention is characterized in that the ground terminal is disposed on an outer peripheral portion of the other main surface of the support substrate.

さらに、本発明の電子装置は、前記支持基板が多角形状を成しており、前記グランド端子が前記支持基板の角部近傍に配置されていることを特徴とするものである。   Furthermore, the electronic device according to the present invention is characterized in that the support substrate has a polygonal shape, and the ground terminal is disposed in the vicinity of a corner of the support substrate.

本発明の電子装置は、複数個の接続パッドを有した支持基板上に、微小電子機械機構及び接続パッドに導電性接合材を介して接続される電極パッドを下面に有した半導体基板を、間に所定の空所が形成されるようにして配置させるとともに、該空所内に微小電子機械機構を収容してなる電子装置であって、半導体基板と支持基板との間で、導電性接合材の外方に、空所を囲繞する金属封止部材を介在させて微小電子機械機構を気密封止するとともに、金属封止部材を支持基板中のグランド用ビア導体を介して支持基板下面のグランド端子に、接続パッドを支持基板中の信号用ビア導体を介して支持基板下面の信号端子に電気的に接続するようにしたものであり、これによって、電子部品の電極を接続パッドおよび信号用ビア導体を介して信号端子として外部に導出することができる。   An electronic device according to the present invention includes a semiconductor substrate having a microelectromechanical mechanism and an electrode pad connected to the connection pad via a conductive bonding material on a lower surface on a support substrate having a plurality of connection pads. And an electronic device in which a microelectromechanical mechanism is accommodated in the space, and a conductive bonding material is interposed between the semiconductor substrate and the support substrate. The micro electro mechanical mechanism is hermetically sealed with a metal sealing member surrounding the void outside, and the metal sealing member is connected to the ground terminal on the lower surface of the support substrate via the ground via conductor in the support substrate. In addition, the connection pad is electrically connected to the signal terminal on the lower surface of the support substrate via the signal via conductor in the support substrate, whereby the electrode of the electronic component is connected to the connection pad and the signal via conductor. Signal through It can be led to the outside as a child.

また、本発明の電子部品によれば、例えば、セラミック多層配線基板等の絶縁基板を用いて形成することにより、信号端子やグランド端子に外部接続用の金属バンプを取着させること等で、容易に表面実装することが可能な電子部品として完成させることができる。   In addition, according to the electronic component of the present invention, for example, by using an insulating substrate such as a ceramic multilayer wiring board, a metal bump for external connection can be attached to a signal terminal or a ground terminal. It can be completed as an electronic component that can be surface-mounted.

さらに、前記グランド用ビア導体と信号用ビア導体との間の距離が信号用ビア導体を伝送する高周波信号の波長の1/2以下に設定されているため、インダクタ成分を有する信号用ビア導体に対し、キャパシタ成分を付加することにより、インピーダンスマッチングが可能となり、信号用ビア導体を伝送する高周波信号を低ロスに伝送させることができる。これにより、信頼性の高い電子装置が得られる。   Further, since the distance between the ground via conductor and the signal via conductor is set to ½ or less of the wavelength of the high-frequency signal transmitted through the signal via conductor, the signal via conductor having an inductor component On the other hand, by adding a capacitor component, impedance matching becomes possible, and a high-frequency signal transmitted through the signal via conductor can be transmitted with low loss. Thereby, an electronic device with high reliability can be obtained.

また、本発明の電子装置によれば、前記グランド用ビア導体を前記支持基板中に複数個、列状に埋設するとともに、これらグランド用ビア導体間の距離も前記波長の1/2以下に設定しておくことにより、安定したグランドネットワークを形成することができ、良好なシールド性が得られる。よって、微小電子機械機構を形成した電子装置の外部から侵入する高調波ノイズを有効に除去することができ、電子装置等を正常かつ安定に作動させるとともに、電子装置を伝播する信号に含まれる高調波ノイズが外部に放出されるのを有効に防止することができる。   According to the electronic device of the present invention, a plurality of the ground via conductors are embedded in the support substrate in rows, and the distance between the ground via conductors is also set to ½ or less of the wavelength. By doing so, a stable ground network can be formed, and good shielding properties can be obtained. Therefore, it is possible to effectively remove harmonic noise that enters from the outside of the electronic device in which the microelectromechanical mechanism is formed, to operate the electronic device etc. normally and stably, and to include harmonics included in the signal propagated through the electronic device. Wave noise can be effectively prevented from being released to the outside.

さらに、本発明の電子装置によれば、前記支持基板の上面で、前記微小電子機械機構と対応する部位に該微小電子機械機構の少なくとも一部が内部に収容される凹部を設けておくことにより、微小電子機械機構を取り囲むための金属封止部材の高さを低く抑えることができ、電子装置の低背化に有利なものとなすことができる。この場合、微小電子機械機構に与える歪や応力を最小限に抑えることができるため、より高い信頼性を備えた電子装置が得られる。   Furthermore, according to the electronic device of the present invention, a concave portion that accommodates at least a part of the micro electro mechanical mechanism is provided in a portion corresponding to the micro electro mechanical mechanism on the upper surface of the support substrate. The height of the metal sealing member for surrounding the micro-electromechanical mechanism can be kept low, which can be advantageous for reducing the height of the electronic device. In this case, since distortion and stress applied to the micro electro mechanical mechanism can be minimized, an electronic device having higher reliability can be obtained.

また、本発明の電子装置によれば、前記封止部材と前記導電性接合材とを同一の金属材料で形成することにより、実装工程において一括して接合、封止することができるため、生産性の向上に供することができる。さらにこの場合、同じ温度条件での接合実装が可能であるため、歪や応力集中が起きにくく、これによっても電子装置の信頼性向上に供することができる。   Further, according to the electronic device of the present invention, since the sealing member and the conductive bonding material are formed of the same metal material, they can be collectively bonded and sealed in the mounting process. It can be used to improve the property. Further, in this case, since bonding and mounting can be performed under the same temperature condition, distortion and stress concentration are unlikely to occur, and this can also be used to improve the reliability of the electronic device.

さらに、本発明の電子装置によれば、前記半導体基板及び前記支持基板を平面透視して略合同になしたことから、接合実装した際の応力集中や歪が発生しないため、信頼性の高い電子装置が得られる。また、有機基板などのマザーボードに2次実装した際も、局所的な応力集中を発生させることがないので、性能を安定化させることができ、電子装置の信頼性向上にも供することができる。   Further, according to the electronic device of the present invention, since the semiconductor substrate and the support substrate are made substantially congruent when seen through the plane, stress concentration and distortion at the time of joint mounting do not occur, so that the highly reliable electron A device is obtained. In addition, when the secondary mounting is performed on a mother board such as an organic substrate, local stress concentration is not generated, so that the performance can be stabilized and the reliability of the electronic device can be improved.

また、本発明の電子装置によれば、前記グランド端子を前記支持基板の他方主面の外周部に配置させておくことにより、高周波グランドの不安定性から誘発される伝播モードのミスマッチが軽減される。また、グランドネットワーク経路が短くなり、インダクタンス成分の増大を防ぐことができるので、安定して接地状態を構成することができ、良好な電磁シールド性を保持することが可能となる。これにより、電子装置の外部より侵入しようとする高調波ノイズの影響を受けにくくし、同時に、電子装置内の配線を伝播する信号に含まれている高調波ノイズが外部に放出され外部のデバイスや機器等に悪影響を及ぼすのを有効に防止することができる。   Further, according to the electronic device of the present invention, by disposing the ground terminal on the outer peripheral portion of the other main surface of the support substrate, the mismatch of the propagation mode induced by the instability of the high frequency ground is reduced. . In addition, since the ground network path is shortened and an increase in inductance component can be prevented, a grounded state can be stably formed, and good electromagnetic shielding properties can be maintained. This makes it less susceptible to harmonic noise entering from outside the electronic device, and at the same time, harmonic noise contained in the signal propagating through the wiring in the electronic device is released to the outside and external devices and It is possible to effectively prevent adverse effects on devices and the like.

さらに、本発明の電子装置によれば、前記支持基板を多角形状とし、前記グランド端子を前記支持基板の角部近傍に配置させておくことにより、安定して接地状態を構成することができ、良好な電磁シールド性を保持することができる。これによっても、外部より侵入する高調波ノイズの影響を受けにくくし、同時に、電子装置内の配線を伝播する信号に含まれている高調波ノイズが外部に放出され外部のデバイスや機器等に悪影響を及ぼすのを有効に防止することができる。   Furthermore, according to the electronic device of the present invention, the grounding state can be stably configured by forming the support substrate in a polygonal shape and arranging the ground terminal in the vicinity of a corner of the support substrate. Good electromagnetic shielding properties can be maintained. This also makes it less susceptible to the effects of harmonic noise that enters from the outside, and at the same time, the harmonic noise contained in the signal propagating through the wiring in the electronic device is released to the outside, adversely affecting external devices and equipment. Can be effectively prevented.

本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明の電子装置の実施の形態の一例を示す断面図であり、同図において、1は支持基板、2は接続パッド、3は微小電子機械機構、4は導電性接合材、5は電極パッド、6は半導体基板、7は空所、8は電子装置、9は金属封止部材、10はグランド用ビア導体、11はグランド端子、12は信号用ビア導体、13は信号端子、14は凹部である。   The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of an electronic device according to the present invention, in which 1 is a support substrate, 2 is a connection pad, 3 is a microelectromechanical mechanism, 4 is a conductive bonding material, 5 Is an electrode pad, 6 is a semiconductor substrate, 7 is a void, 8 is an electronic device, 9 is a metal sealing member, 10 is a ground via conductor, 11 is a ground terminal, 12 is a signal via conductor, 13 is a signal terminal, Reference numeral 14 denotes a recess.

本発明における微小電子機械機構3は、例えば、電気スイッチ、インダクタ、キャパシタ、共進器、アンテナ、マイクロリレー、光スイッチ、ハードディスク用磁気ヘッド、マイク、バイオセンサー、DNAチップ、マイクロリアクタ、プリントヘッド、加速度センサ、圧力センサなどの各種センサ、ディスプレイデバイスなどの機能を有する電子装置であり、半導体微細加工技術を基本とした、いわゆるマイクロマシニングで作る部品であり、1素子あたり10μm〜数百μm程度の寸法を有する。   The microelectromechanical mechanism 3 in the present invention includes, for example, an electric switch, an inductor, a capacitor, a co-propagator, an antenna, a micro relay, an optical switch, a magnetic head for a hard disk, a microphone, a biosensor, a DNA chip, a microreactor, a print head, and an acceleration sensor. It is an electronic device having functions such as various sensors such as pressure sensors and display devices, and is a component made by so-called micromachining based on semiconductor micromachining technology, and has a size of about 10 μm to several hundred μm per element. Have.

半導体基板6は例えば単結晶や多結晶等のシリコン基板から成る。このようなシリコン基板の表面に酸化シリコン層を形成するとともに、フォトリソグラフィ等の微細配線加工技術を応用して、微小な振動体等の微小電子機械機構3および円形や矩形状パターン等の導体から成る電極パッド5が形成される。なお、本形態においては、微小電子機械機構3と電極パッド5とは、それぞれ半導体基板6の主面に形成された微細配線(図示せず)を介して電気的に接続されている。   The semiconductor substrate 6 is made of a silicon substrate such as a single crystal or polycrystal. A silicon oxide layer is formed on the surface of such a silicon substrate, and by applying a fine wiring processing technique such as photolithography, from a minute electromechanical mechanism 3 such as a minute vibrating body and a conductor such as a circular or rectangular pattern. An electrode pad 5 is formed. In the present embodiment, the micro electro mechanical mechanism 3 and the electrode pad 5 are electrically connected via fine wirings (not shown) formed on the main surface of the semiconductor substrate 6, respectively.

支持基板1は、微小電子機械機構3を封止するための蓋体として機能するとともに、接続パッド2、金属封止部材9、グランド用ビア導体10,グランド端子11,信号用ビア導体12,信号端子13,凹部14を形成するための基体として機能する。   The support substrate 1 functions as a lid for sealing the micro-electromechanical mechanism 3, and also includes a connection pad 2, a metal sealing member 9, a ground via conductor 10, a ground terminal 11, a signal via conductor 12, and a signal. It functions as a base for forming the terminal 13 and the recess 14.

このような支持基板1は、酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体,ムライト質焼結体,炭化珪素質焼結体,窒化珪素質焼結体,ガラスセラミックス焼結体等のセラミックス材料や、ポリイミド,ガラスエポキシ樹脂等の有機樹脂材料、セラミックスやガラス等の無機粉末をエポキシ樹脂等の有機樹脂で結合して成る複合材等により形成される。   Such a support substrate 1 is made of ceramics such as an aluminum oxide sintered body, an aluminum nitride sintered body, a mullite sintered body, a silicon carbide sintered body, a silicon nitride sintered body, and a glass ceramic sintered body. It is formed of a material, an organic resin material such as polyimide or glass epoxy resin, or a composite material formed by bonding inorganic powder such as ceramics or glass with an organic resin such as epoxy resin.

なお、支持基板1は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、酸化アルミニウムとガラス粉末等の原料粉末をシート上に成形して成るグリーンシートを積層し、焼成することにより形成される。かかる支持基板1は、酸化アルミニウム質焼結体で形成するものに限らず、用途や気密封止する電子装置8の特性等に応じて適宜選択される。   For example, when the support substrate 1 is formed of an aluminum oxide sintered body, the support substrate 1 is formed by stacking and firing a green sheet formed by forming aluminum oxide and a raw material powder such as glass powder on the sheet. The support substrate 1 is not limited to the one formed of an aluminum oxide sintered body, and is appropriately selected depending on the application and the characteristics of the electronic device 8 to be hermetically sealed.

例えば、支持基板1は、後述するように、導電性接合材4や金属封止部材9を介して半導体基板6と機械的に接合されるので、半導体基板6との接合の信頼性、つまり微小電子機械機構3の封止の気密性を高くするためには、ムライト質焼結体または例えばガラス成分の種類や添加量を調整することにより熱膨張係数を半導体基板6に近似させるようにした酸化アルミニウム−ホウ珪酸ガラス系等のガラスセラミックス焼結体等のような、半導体基板6との熱膨張係数の差が小さい材料で形成することが好ましい。   For example, since the support substrate 1 is mechanically bonded to the semiconductor substrate 6 via the conductive bonding material 4 and the metal sealing member 9 as will be described later, the reliability of bonding with the semiconductor substrate 6, that is, a minute amount In order to increase the hermeticity of sealing of the electronic mechanical mechanism 3, an oxidation in which the thermal expansion coefficient is approximated to that of the semiconductor substrate 6 by adjusting the kind and added amount of the mullite sintered body or the glass component, for example. It is preferable to form it with a material having a small difference in thermal expansion coefficient from that of the semiconductor substrate 6, such as a sintered glass ceramic such as an aluminum-borosilicate glass.

また、支持基板1は、信号用ビア導体12により伝送される電気信号の遅延を防止するような場合には、ポリイミド,ガラスエポキシ樹脂等の有機樹脂材料、セラミックスやガラス等の無機粉末をエポキシ樹脂等の有機樹脂で結合して成る複合材、または、酸化アルミニウム−ホウ珪酸ガラス系や酸化リチウム系等のガラスセラミックス焼結体等のような比誘電率の小さい材料で形成することが好ましい。   Further, the support substrate 1 is made of an organic resin material such as polyimide or glass epoxy resin, or an inorganic powder such as ceramic or glass, when preventing the delay of the electrical signal transmitted by the signal via conductor 12. It is preferable to form with a material having a low relative dielectric constant such as a composite material formed by bonding with an organic resin such as an aluminum oxide-borosilicate glass-based or lithium oxide-based glass ceramic sintered body.

また、支持基板1は、封止する微小電子機械機構3の発熱量が大きく、この熱の外部への放散性を良好とするような場合には、窒化アルミニウム質焼結体等のような熱伝導率の大きな材料で形成することが好ましい。   Further, the support substrate 1 has a large calorific value of the micro-electromechanical mechanism 3 to be sealed, and in the case where the heat dissipating property is good, heat such as an aluminum nitride sintered body is used. It is preferable to form with a material having high conductivity.

支持基板1の一方主面(微小電子機械機構3を封止する側)には、複数個の接続パッド2、金属封止部材9が構成され、接続パッド2からは、他方主面に信号用ビア導体12が導出されており、信号端子13に接続されている。金属封止部材9からは、グランド用ビア導体10が導出されており、グランド端子11に接続されている。   A plurality of connection pads 2 and a metal sealing member 9 are formed on one main surface of the support substrate 1 (the side on which the micro electro mechanical mechanism 3 is sealed). A via conductor 12 is led out and connected to the signal terminal 13. A ground via conductor 10 is led out from the metal sealing member 9 and connected to the ground terminal 11.

これらの接続パッド2、信号用ビア導体12、信号端子13、グランド用ビア導体10、グランド端子11は、銅,銀,金,パラジウム,タングステン,モリブデン,マンガン等の金属材料により形成される。これらは、めっきや蒸着のように金属薄膜を被着させることによって形成しても良いし、導体ペーストを絶縁基板1となるグリーンシート上に印刷してグリーンシートと共に焼成して形成しても良い。   The connection pad 2, the signal via conductor 12, the signal terminal 13, the ground via conductor 10, and the ground terminal 11 are formed of a metal material such as copper, silver, gold, palladium, tungsten, molybdenum, and manganese. These may be formed by depositing a metal thin film, such as plating or vapor deposition, or may be formed by printing a conductor paste on a green sheet to be the insulating substrate 1 and firing it with the green sheet. .

導電性接合材4および金属封止部材9は、錫−銀系,錫−銀−銅系等の半田、金−錫ろう等の低融点ろう材、銀−ゲルマニウム系等の高融点ろう材、導電性有機樹脂、あるいはシーム溶接,電子ビーム溶接等の溶接法による接合を可能とするような金属材料等により形成されている。   The conductive bonding material 4 and the metal sealing member 9 are composed of solder such as tin-silver, tin-silver-copper, low melting point brazing material such as gold-tin brazing, high melting point brazing material such as silver-germanium, It is made of a conductive organic resin or a metal material that can be joined by a welding method such as seam welding or electron beam welding.

この導電性接合材4を電子装置8の電極パッド5に接合することにより、電子装置8の電極パッド5、導電性接合材4、接続パッド2および信号用ビア導体12を介して支持基板1の他方主面に導出される。また、金属封止部材9を電子装置10に接合することにより、金属封止部材9、グランド用ビア導体10およびグランド端子11を介して支持基板1の他方主面に導出される。そして、この導出された端子を外部電気回路に錫−鉛半田等を介して接合することにより、電子部品10の電極9が外部電気回路と電気的に接続される。このような構成により、電子装置8の電極が外部に導出されている。   By bonding the conductive bonding material 4 to the electrode pad 5 of the electronic device 8, the support substrate 1 is connected via the electrode pad 5 of the electronic device 8, the conductive bonding material 4, the connection pad 2, and the signal via conductor 12. The other main surface is derived. Further, by joining the metal sealing member 9 to the electronic device 10, the metal sealing member 9 is led out to the other main surface of the support substrate 1 through the metal sealing member 9, the ground via conductor 10 and the ground terminal 11. Then, the electrode 9 of the electronic component 10 is electrically connected to the external electric circuit by joining the derived terminal to the external electric circuit via tin-lead solder or the like. With such a configuration, the electrode of the electronic device 8 is led out to the outside.

また、本形態の電子部品は、例えば、セラミック多層配線基板等の絶縁基板を用いて形成することにより、信号端子やグランド端子に外部接続用の金属バンプを取着させること等で、容易に表面実装することが可能な電子部品として完成させることができる。   In addition, the electronic component of this embodiment can be easily formed on the surface by, for example, attaching a metal bump for external connection to a signal terminal or a ground terminal by using an insulating substrate such as a ceramic multilayer wiring board. It can be completed as an electronic component that can be mounted.

さらに、本形態において、支持基板1の一方主面には、導電性接合材4を取り囲むようにして金属封止部材9が接合されている。金属封止部材9は、電子装置8の微小電子機械機構3をその内側に気密封止するための側壁として機能する。この金属封止部材9の主面(図1の例では上面)を電子装置8の主面(図1の例では下面)に接合させることにより、金属封止部材9の内側に微小電子機械機構3が気密封止される。なお、この場合、半導体基板6が底板となり、支持基板1が蓋体となる。   Furthermore, in this embodiment, a metal sealing member 9 is bonded to one main surface of the support substrate 1 so as to surround the conductive bonding material 4. The metal sealing member 9 functions as a side wall for hermetically sealing the micro electro mechanical mechanism 3 of the electronic device 8 inside. The main surface (upper surface in the example of FIG. 1) of the metal sealing member 9 is joined to the main surface (lower surface in the example of FIG. 1) of the electronic device 8, so that the microelectromechanical mechanism is placed inside the metal sealing member 9. 3 is hermetically sealed. In this case, the semiconductor substrate 6 serves as a bottom plate and the support substrate 1 serves as a lid.

金属封止部材9は、鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル合金等の鉄−ニッケル系合金,無酸素銅,アルミニウム,ステンレス鋼,銅−タングステン合金,銅−モリブデン合金等の金属材料から成る。また、金属封止部材9は、ベースを酸化アルミニウム質焼結体,ガラスセラミックス焼結体等の無機系材料、あるいはPTFE(ポリテトラフルオロエチレン),ガラスエポキシ樹脂等の有機樹脂系材料等で形成し、その表面にAu,Ag,Cu,Al,Pt,Pd等の金属層をめっき法等によって導電性被膜を被着させて形成してもよい。   The metal sealing member 9 is made of an iron-nickel alloy such as an iron-nickel-cobalt alloy or an iron-nickel alloy, a metal material such as oxygen-free copper, aluminum, stainless steel, a copper-tungsten alloy, or a copper-molybdenum alloy. . The metal sealing member 9 is formed of an inorganic material such as an aluminum oxide sintered body or a glass ceramic sintered body, or an organic resin material such as PTFE (polytetrafluoroethylene) or glass epoxy resin. Then, a metal layer such as Au, Ag, Cu, Al, Pt, or Pd may be formed on the surface by depositing a conductive film by a plating method or the like.

また、金属封止部材9の主面を電子装置8の半導体基板6の主面に接合する方法としては、錫−銀系等の半田,金−錫ろう等の低融点ろう材,銀−ゲルマニウム系等の高融点ろう材,導電性有機樹脂等の接合材を介して接合する方法、あるいは従来周知のシーム溶接,電子ビーム溶接等の溶接法が用いられる。   Further, as a method for joining the main surface of the metal sealing member 9 to the main surface of the semiconductor substrate 6 of the electronic device 8, a solder such as tin-silver based solder, a low melting point brazing material such as gold-tin brazing, silver-germanium, etc. A method of joining via a joining material such as a high melting point brazing material such as a conductive system or a conductive organic resin, or a conventionally known welding method such as seam welding or electron beam welding is used.

そして、半導体基板6の主面に微小電子機械機構3およびこれに電気的に接続された電極パッド5が形成されて成る電子装置8について、電極パッド5を導電性接合材4に接合し、半導体基板6の主面を金属封止部材9の主面に接合させることによって、金属封止部材9の内側に電子装置8の微小電子機械機構3が気密封止された電子装置が形成される。   And about the electronic device 8 in which the micro electromechanical mechanism 3 and the electrode pad 5 electrically connected to this are formed on the main surface of the semiconductor substrate 6, the electrode pad 5 is bonded to the conductive bonding material 4, and the semiconductor By bonding the main surface of the substrate 6 to the main surface of the metal sealing member 9, an electronic device in which the microelectromechanical mechanism 3 of the electronic device 8 is hermetically sealed inside the metal sealing member 9 is formed.

また、導電性接合材4が接合される支持基板1の他方主面には金属封止部材9と電気的に接続されたグランド用ビア導体10およびグランド端子11が導出されている。   A ground via conductor 10 and a ground terminal 11 electrically connected to the metal sealing member 9 are led out to the other main surface of the support substrate 1 to which the conductive bonding material 4 is bonded.

かかる構成により、安定したグランドネットワークを形成することができるため、良好な電磁シールド性を得ることができ、電子装置8の内部に外部より侵入しようとする高調波ノイズを有効に除去することが可能となり、電子装置8を正常かつ安定に作動させるとともに、電子装置8の配線等を伝播する信号に含まれている高調波ノイズが電子装置8の外部に放出され外部のデバイスや機器に悪影響を及ぼすのを有効に防止することができる。   With this configuration, a stable ground network can be formed, so that a good electromagnetic shielding property can be obtained, and harmonic noise that tries to enter the electronic device 8 from the outside can be effectively removed. Thus, the electronic device 8 operates normally and stably, and harmonic noise included in a signal propagating through the wiring of the electronic device 8 is emitted to the outside of the electronic device 8 to adversely affect external devices and equipment. Can be effectively prevented.

またさらに本発明の電子装置においては、図2に示すように、グランド用ビア導体10および信号用ビア導体11との間の距離L1を、信号用ビア導体12を伝送する高周波信号(数十MHz〜100GHz程度)の波長の1/2以下に設定することが好ましい。なお、図2において、図1と同じ部位には同じ符号を付し、重複する説明を省略することとする。   Furthermore, in the electronic device of the present invention, as shown in FIG. 2, a distance L1 between the ground via conductor 10 and the signal via conductor 11 is set to a high frequency signal (several tens of MHz) transmitted through the signal via conductor 12. It is preferable to set it to ½ or less of the wavelength of about ˜100 GHz. 2, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

これにより、グランド用ビア導体10と信号用ビア導体11との間の距離を信号用ビア導体12を伝送する高周波信号(数十MHz〜100GHz程度)の波長の1/2以下に設定していることから、インダクタ成分を有する信号用ビア導体12に対し、キャパシタ成分を付加することにより、インピーダンスマッチングが可能になるため、信号用ビア導体12を伝送する高周波信号を低ロスに伝送させることができるので、信頼性の高い電子装置8が得られる。   Accordingly, the distance between the ground via conductor 10 and the signal via conductor 11 is set to ½ or less of the wavelength of the high-frequency signal (several tens of MHz to 100 GHz) transmitted through the signal via conductor 12. Therefore, by adding a capacitor component to the signal via conductor 12 having an inductor component, impedance matching becomes possible, so that a high-frequency signal transmitted through the signal via conductor 12 can be transmitted with low loss. Therefore, the highly reliable electronic device 8 is obtained.

さらにまた本発明の電子装置においては、図3に示すように、グランド用ビア導体10を支持基板1中に複数個、列状に埋設するとともに、これらグランド用ビア導体間の距離も前記波長の1/2以下に設定しておくことが好ましい。なお、図3において、図1と同じ部位には同じ符号を付し、重複する説明を省略することとする。   Furthermore, in the electronic device of the present invention, as shown in FIG. 3, a plurality of ground via conductors 10 are embedded in the support substrate 1 in rows, and the distance between the ground via conductors is also set to the above-mentioned wavelength. It is preferable to set it to 1/2 or less. In FIG. 3, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

これにより、高周波グランドの不安定性から誘発される伝播モードのミスマッチが軽減され、安定したグランドネットワークが形成できるので、安定した接地状態とすることができ、良好なシールド性を得ることができる。よって、電子装置8の外部より侵入しようとする高調波ノイズを有効に除去し、電子装置8を正常かつ安定に作動させることができるとともに、電子装置8の配線等を伝播する信号に含まれている高調波ノイズが外部に放出され外部の電子デバイスや電子機器に悪影響を及ぼすのを有効に防止することができる。   Thereby, the mismatch of the propagation mode induced by the instability of the high-frequency ground is reduced, and a stable ground network can be formed. Therefore, a stable grounding state can be obtained and a good shielding property can be obtained. Therefore, it is possible to effectively remove the harmonic noise that tries to enter from the outside of the electronic device 8 and to operate the electronic device 8 normally and stably, and is included in the signal that propagates through the wiring of the electronic device 8 and the like. It is possible to effectively prevent the existing harmonic noise from being emitted to the outside and adversely affecting external electronic devices and electronic equipment.

また、本発明の電子装置においては、図4に示すように、支持基板1の上面で、前記微小電子機械機構3と対応する部位に該微小電子機械機構3の少なくとも一部が内部に収容される凹部14を設けておくことが好ましい。なお、図4において、図1と同じ部位には同じ符号を付し、重複する説明を省略することとする。   In the electronic device of the present invention, as shown in FIG. 4, at least a part of the microelectromechanical mechanism 3 is accommodated in a portion corresponding to the microelectromechanical mechanism 3 on the upper surface of the support substrate 1. It is preferable to provide the concave portion 14 to be provided. In FIG. 4, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

支持基板1が酸化アルミニウム質焼結体から成り、グランド用ビア導体10および信号用ビア導体12がタングステンのメタライズ層から成る場合、酸化アルミニウム,酸化珪素,酸化カルシウム等の原料粉末を有機樹脂,バインダとともに混練してスラリーを得、このスラリーをドクターブレード法やリップコータ法等によりシート状に成形して複数のグリーンシートを形成し、このグリーンシートの表面および必要に応じてグリーンシートに予め形成しておいた貫通孔内に、タングステンのメタライズペーストを印刷塗布、充填し、その後、これらのグリーンシートを積層して焼成することにより形成することができる。   When the support substrate 1 is made of an aluminum oxide sintered body and the ground via conductor 10 and the signal via conductor 12 are made of a tungsten metallized layer, raw material powders such as aluminum oxide, silicon oxide, and calcium oxide are used as an organic resin and binder. The slurry is kneaded together to obtain a slurry, and the slurry is formed into a sheet shape by a doctor blade method or a lip coater method to form a plurality of green sheets. It can be formed by printing and filling tungsten metallized paste in the through-holes, and then laminating and firing these green sheets.

なお、これらのグリーンシートのうち、一部のものに打ち抜き加工を施して四角形状等の開口部を形成しておき、これを一方主面側の最表層に配置し、または最表層から内部に向かって数層積層することにより、焼成後の支持基板1の一方主面に、微小電子機械機構3の配列に対応する凹部14が配列形成されるようにしておいてもよい。このように凹部14を形成しておくと、凹部14の内側に微小電子機械機構3を収容することができるので、微小電子機械機構3を取り囲むための金属封止部材9の高さを低く抑えることができ、電子装置8の低背化に有利なものとなる。また、微小電子機械機構3に与える歪や応力を最小限に抑えることができるため、より優れた信頼性を備えた電子装置が得られる。   Of these green sheets, some of them are punched to form square-shaped openings, etc., which are arranged on the outermost layer on one main surface side, or from the outermost layer to the inside. By laminating several layers toward the front, the concave portions 14 corresponding to the arrangement of the microelectromechanical mechanisms 3 may be arranged on one main surface of the support substrate 1 after firing. If the concave portion 14 is formed in this way, the micro electro mechanical mechanism 3 can be accommodated inside the concave portion 14, and therefore the height of the metal sealing member 9 for surrounding the micro electro mechanical mechanism 3 is kept low. This is advantageous for reducing the height of the electronic device 8. In addition, since the strain and stress applied to the microelectromechanical mechanism 3 can be minimized, an electronic device having higher reliability can be obtained.

さらにまた、本発明の電子装置においては、金属封止部材9と導電性接合材4とを同一の金属材料により形成することが好ましい。これにより、実装工程において一括して接合、封止することが可能になるため、工程が削減され、生産性向上に供することができる。また、同じ温度条件での接合実装が可能になるため、歪や応力集中が起こりにくく、これによっても信頼性の向上に供することができる。   Furthermore, in the electronic device of the present invention, it is preferable that the metal sealing member 9 and the conductive bonding material 4 are formed of the same metal material. Thereby, since it becomes possible to join and seal in a lump in a mounting process, a process is reduced and it can use for productivity improvement. Further, since bonding and mounting can be performed under the same temperature condition, distortion and stress concentration are unlikely to occur, and this can also be used to improve reliability.

またさらに、本発明において、半導体基板6及び支持基板1を平面透視して略合同になしておけば、接合実装した際の応力集中や歪が発生しにくくなるため、信頼性の高い電子装置8を得ることができる。また、有機基板などのマザーボードに2次実装した際も、局所的な応力集中が発生することもないので、性能の安定化を図ることができる。   Furthermore, in the present invention, if the semiconductor substrate 6 and the support substrate 1 are made substantially congruent when seen through the plane, stress concentration and distortion are less likely to occur when bonded and mounted, and thus the highly reliable electronic device 8. Can be obtained. Further, when secondary mounting is performed on a mother board such as an organic substrate, local stress concentration does not occur, so that the performance can be stabilized.

さらにまた、本発明の電子装置においては、図5に示すように、グランド端子11を支持基板1の他方主面の外周部に配置させておくことが好ましい。なお、図5において、図1と同じ部位には同じ符号を付し、重複する説明を省略することとする。   Furthermore, in the electronic device of the present invention, it is preferable that the ground terminal 11 is arranged on the outer peripheral portion of the other main surface of the support substrate 1 as shown in FIG. In FIG. 5, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図5に示す実施の形態においては、グランド端子11が支持基板1の他方主面の外周部に配置されていることから、高周波グランドの不安定性から誘発される伝播モードのミスマッチが軽減される。また、グランドネットワーク経路が短くなり、インダクタンス成分の増大を防ぐことができるので、安定して接地状態を構成することができ、良好な電磁シールド性を保持することができる。よって、電子装置8の外部より侵入しようとする高調波ノイズの影響を受けにくくし、電子装置の配線等を伝播する信号に含まれている高調波ノイズが外部に放出され外部の電子デバイスや電子機器に悪影響を及ぼすのを有効に防止することができる。   In the embodiment shown in FIG. 5, since the ground terminal 11 is arranged on the outer peripheral portion of the other main surface of the support substrate 1, the mismatch of the propagation mode induced by the instability of the high frequency ground is reduced. In addition, since the ground network path is shortened and an increase in inductance component can be prevented, a grounded state can be stably formed, and good electromagnetic shielding properties can be maintained. Therefore, it is less affected by the harmonic noise that tries to enter from the outside of the electronic device 8, and the harmonic noise included in the signal propagating through the wiring of the electronic device is emitted to the outside, so that the external electronic device or the electronic It is possible to effectively prevent adverse effects on the device.

またさらに、本発明の電子装置においては、図6に示すように、支持基板1を多角形状になし、グランド端子11を支持基板1の角部近傍に配置させておくことが好ましい。なお、図6において、図1と同じ部位には同じ符号を付し、重複する説明を省略することとする。   Furthermore, in the electronic device of the present invention, as shown in FIG. 6, it is preferable that the support substrate 1 has a polygonal shape and the ground terminals 11 are arranged in the vicinity of the corners of the support substrate 1. In FIG. 6, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図6に示す実施の形態においては、グランド端子11が支持基板1の角部近傍に配置されていることから、安定して接地状態を構成することができ、良好な電磁シールド性を保持することができる。よって、電子装置8の外部から侵入しようとする高調波ノイズの影響を受けにくくし、電子装置8の配線等を伝播する信号に含まれている高調波ノイズが外部に放出され外部の電子デバイスや電子機器等に悪影響を及ぼすのを有効に防止することができる。   In the embodiment shown in FIG. 6, since the ground terminal 11 is disposed in the vicinity of the corner of the support substrate 1, a grounded state can be stably formed and good electromagnetic shielding properties can be maintained. Can do. Therefore, it is difficult to be affected by harmonic noise entering from the outside of the electronic apparatus 8, and the harmonic noise included in the signal propagating through the wiring of the electronic apparatus 8 is emitted to the outside, It is possible to effectively prevent adverse effects on electronic devices and the like.

また、支持基板1の角部近傍に配置されたグランド端子11は、サイズを大きくすることにより、2次実装する際、より強固な接続が可能となるため、より信頼性が高い電子装置8を得ることができる。また、グランド電位も安定させることができるため、先に述べた電子装置の内外における高調波ノイズの影響を良好に除去することができる。   In addition, since the ground terminals 11 arranged in the vicinity of the corners of the support substrate 1 are increased in size, a stronger connection is possible when secondary mounting is performed. Therefore, the electronic device 8 with higher reliability can be obtained. Obtainable. In addition, since the ground potential can be stabilized, the influence of harmonic noise inside and outside the electronic device described above can be satisfactorily removed.

このように、本発明の電子装置8は、良好な状態で気密封止されているとともに、その電極がグランド端子11や、信号端子13を介して外部に導出された状態であるので、これを別途パッケージ内に実装するような工程を追加する必要はなく、グランド端子11および信号端子13の導出された部分を外部電気回路に半田ボール等を介して接続するだけで、外部電気回路基板に実装して使用することができる。   Thus, the electronic device 8 of the present invention is hermetically sealed in a good state, and the electrode is led out to the outside through the ground terminal 11 and the signal terminal 13, so that There is no need to add a separate process for mounting in the package. Simply connecting the part where the ground terminal 11 and the signal terminal 13 are led to the external electric circuit via solder balls etc., it can be mounted on the external electric circuit board. Can be used.

また、グランド端子11および信号端子13は、支持基体1の他方主面に導出されているため、外部電気回路に表面実装の形態で接続することができ、高密度に実装したり外部電気回路基板を効果的に小型化することができる。   In addition, since the ground terminal 11 and the signal terminal 13 are led out to the other main surface of the support base 1, they can be connected to an external electric circuit in the form of surface mounting, and can be mounted with high density or an external electric circuit board. Can be effectively downsized.

なお、本発明は上述の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形は可能である。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the gist of the present invention.

例えば、上述の実施の形態の例では一つの電子装置内に一つの微小電子機械機構を気密封止したが、一つの電子装置内に複数の微小電子機械機構を気密封止してもよい。また、図1に示した例では、グランド端子11および信号端子13は支持基板1の他方主面側に導出されているが、これを側面に導出したり側面および他方主面の両方に導出したりしてもよい。また、この導出された部分の外部電気回路への電気的な接続は、外部端子として半田ボールを介して行なうものに限らず、リード端子や導電性接着剤等を介して行なってもよい。   For example, in the example of the above-described embodiment, one microelectromechanical mechanism is hermetically sealed in one electronic device, but a plurality of microelectromechanical mechanisms may be hermetically sealed in one electronic device. In the example shown in FIG. 1, the ground terminal 11 and the signal terminal 13 are led out to the other main surface side of the support substrate 1. However, they are led out to the side surface or to both the side surface and the other main surface. Or you may. Further, the electrical connection of the derived portion to an external electric circuit is not limited to being performed via a solder ball as an external terminal, and may be performed via a lead terminal, a conductive adhesive, or the like.

本発明の電子部品封止用基板の実施の形態の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of embodiment of the board | substrate for electronic component sealing of this invention. 本発明の電子部品封止用基板の実施の形態の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of embodiment of the board | substrate for electronic component sealing of this invention. 本発明の電子部品封止用基板の実施の形態の他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of embodiment of the board | substrate for electronic component sealing of this invention. 本発明の電子部品封止用基板の実施の形態の他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of embodiment of the board | substrate for electronic component sealing of this invention. 本発明の電子部品封止用基板の実施の形態の他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of embodiment of the board | substrate for electronic component sealing of this invention. 本発明の電子部品封止用基板の実施の形態の他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of embodiment of the board | substrate for electronic component sealing of this invention. 従来の電子部品封止用基板およびそれを用いて成る電子装置の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the conventional board | substrate for electronic component sealing, and an electronic apparatus using the same.

符号の説明Explanation of symbols

1:支持基板
2:接続パッド
3:微小電子機械機構
4:導電性接合材
5:電極パッド
6:半導体基板
7:空所
8:電子装置
9:金属封止部材
10:グランド用ビア導体
11:グランド端子
12:信号用ビア導体
13:信号端子
14:凹部
1: Support substrate 2: Connection pad 3: Micro-electromechanical mechanism
4: Conductive bonding material 5: Electrode pad 6: Semiconductor substrate 7: Empty space 8: Electronic device 9: Metal sealing member
10: Ground via conductor
11: Ground terminal
12: Signal via conductor
13: Signal terminal
14: Recess

Claims (7)

複数個の接続パッドを有した支持基板上に、微小電子機械機構及び前記接続パッドに導電性接合材を介して接続される電極パッドを下面に有した半導体基板を、間に所定の空所が形成されるようにして配置させるとともに、該空所内に微小電子機械機構を収容してなる電子装置であって、
前記半導体基板と前記支持基板との間で、前記導電性接合材の外方に、前記空所を囲繞する金属封止部材を介在させて前記微小電子機械機構を気密封止するとともに、前記金属封止部材を前記支持基板中のグランド用ビア導体を介して前記支持基板下面のグランド端子に、前記接続パッドを前記支持基板中の信号用ビア導体を介して前記支持基板下面の信号端子に電気的に接続し、更に前記グランド用ビア導体と前記信号用ビア導体との間の距離を前記信号用ビア導体を伝送する高周波信号の波長の1/2以下に設定したことを特徴とする電子装置。
On a support substrate having a plurality of connection pads, a micro electro mechanical mechanism and a semiconductor substrate having an electrode pad connected to the connection pad via a conductive bonding material on a lower surface, a predetermined void is provided between them. An electronic device that is arranged to be formed and that houses a microelectromechanical mechanism in the void,
The micro electro mechanical mechanism is hermetically sealed between the semiconductor substrate and the support substrate by interposing a metal sealing member surrounding the void outside the conductive bonding material, and the metal The sealing member is electrically connected to the ground terminal on the lower surface of the support substrate via the ground via conductor in the support substrate, and the connection pad is electrically connected to the signal terminal on the lower surface of the support substrate via the signal via conductor in the support substrate. And the distance between the ground via conductor and the signal via conductor is set to ½ or less of the wavelength of the high-frequency signal transmitted through the signal via conductor. .
前記グランド用ビア導体が前記支持基板中に複数個、列状に埋設されているとともに、これらグランド用ビア導体間の距離も前記波長の1/2以下に設定したことを特徴とする請求項1に記載の電子装置。 2. A plurality of ground via conductors are embedded in a row in the support substrate, and the distance between the ground via conductors is set to ½ or less of the wavelength. An electronic device according to 1. 前記支持基板の上面で、前記微小電子機械機構と対応する部位に該微小電子機械機構の少なくとも一部が内部に収容される凹部を設けたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電子装置。 3. The concave portion in which at least a part of the micro electro mechanical mechanism is accommodated in a portion corresponding to the micro electro mechanical mechanism on an upper surface of the support substrate. Electronic devices. 前記封止部材と前記導電性接合材とが同一の金属材料から成ることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の電子装置。 4. The electronic device according to claim 1, wherein the sealing member and the conductive bonding material are made of the same metal material. 前記半導体基板及び前記支持基板が平面透視して略合同であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の電子装置。 5. The electronic device according to claim 1, wherein the semiconductor substrate and the support substrate are substantially congruent in a plan view. 前記グランド端子が前記支持基板の他方主面の外周部に配置されていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の電子装置。 The electronic device according to claim 1, wherein the ground terminal is disposed on an outer peripheral portion of the other main surface of the support substrate. 前記支持基板が多角形状を成しており、前記グランド端子が前記支持基板の角部近傍に配置されていることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の電子装置。 The electronic device according to claim 1, wherein the support substrate has a polygonal shape, and the ground terminal is disposed in the vicinity of a corner portion of the support substrate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018032704A (en) * 2016-08-24 2018-03-01 京セラ株式会社 Substrate for electronic element mounting, electronic device and electronic module
JP6394848B1 (en) * 2018-03-16 2018-09-26 三菱電機株式会社 Substrate bonding structure and substrate bonding method

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