JP2006295213A - Board for sealing electronic component, board of multi-patterned form for sealing electronic component, and electronic apparatus - Google Patents
Board for sealing electronic component, board of multi-patterned form for sealing electronic component, and electronic apparatus Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明は、半導体基板の主面に、微小電子機械機構およびこれに電気的に接続された電極が形成されて成る電子部品領域を形成して成る電子部品を封止するための電子部品封止用基板、および電子部品封止用基板を多数個取り出すための多数個取り形態の電子部品封止用基板、並びに電子部品封止用基板を用いて電子部品の微小電子機械機構を封止することにより形成される電子装置に関するものである。 The present invention provides an electronic component sealing method for sealing an electronic component formed by forming an electronic component region formed by forming a microelectromechanical mechanism and an electrode electrically connected to the main surface of a semiconductor substrate. An electronic component sealing substrate and a multi-component electronic component sealing substrate for taking out a large number of electronic component sealing substrates, and an electronic component sealing substrate using the electronic component sealing substrate It is related with the electronic device formed by these.
近年、シリコンウェー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 that forms a very small electromechanical mechanism, so-called MEMS (Micro Electromechanical System), by applying a processing technology 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、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, and actuators, micromirror devices with movable microscopic mirrors, optical devices, microchemical systems incorporating micropumps, etc. Prototypes and developments have been made that span a very wide range of fields.
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に断面図で示す。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から外部の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 is a cross-sectional view of 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
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した後、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。
Such
そして、この電子部品24を、電子部品収納用の凹部Aを有するパッケージ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
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を介して外部の電気回路と電気的に接続される。
With respect to this electronic device, a lead-out portion of the
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、
(1)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と、
(2)各電子部品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と、
(3)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に分割する工程と、
(4)個々の電子部品24を、電子部品収納用パッケージ31内に気密封止する工程と、により製作される。
In addition, such an
(1) A step of preparing an electronic component in which a large number of electronic component regions formed by forming a
(2) The step of encapsulating the micro electro
(3) A step of cutting the semiconductor substrate such as dicing and dividing it into individual
(4) The individual
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 one of a large number of electronic component regions arranged on the main surface of the semiconductor substrate with a
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機構微小電子機械を一括して覆い、封止するような基板が提案されている。 In order to solve this problem, there has been proposed a substrate that collectively covers and seals a large number of mechanical microelectronic machines arrayed on the main surface of a semiconductor substrate.
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。 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の半導体基板に内側に第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 (particularly, the microelectromechanical mechanism) of the first semiconductor substrate is sealed inside the second semiconductor substrate (see, for example, Patent Document 1). .)
また、導電性を有する基板を材料とする場合には、導電性を有するカバー用の基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導電性のカバー用基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。)。
しかしながら、このような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は、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次元状の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電子部品収納用パッケージの電極パッドや外部の電気回路に接続する必要があり、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残る。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る。 However, when the electronic component region on the main surface of the semiconductor substrate is sealed using such a conventional sealing substrate, a large number of electronic component regions can be collectively sealed, for example, In the case of a sealing substrate using a semiconductor substrate as a material, a three-dimensional wiring conductor cannot be formed inside the semiconductor substrate. Therefore, the electronic component of the (second) semiconductor substrate for sealing The wiring conductor cannot be led out from the main surface bonded to the (first) semiconductor substrate in which the regions are arranged to the other main surface facing each other, and the electrode of the electronic component is the main surface of the first semiconductor substrate. It is necessary to extend a part of the electrode formed on the outside of the sealing portion, and to connect the extending portion to an electrode pad of an electronic component storage package or an external electric circuit via a bonding wire, Mounting process (in the electronic component area Up step) is long to connect to an external electric circuit to complete the electronic device from the stop, also a problem that there remains the size of individual electronic devices increases. There is also a problem that surface mounting is not possible, which is advantageous for downsizing an electronic system incorporating an electronic device.
また、導電性の金属板等を材料とした封止用基板の場合であれば、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る。 In the case of a sealing substrate made of a conductive metal plate or the like, once the surface of the metal plate is made of glass or ceramic so that a conductor pattern such as an electrode pad can be formed on the metal plate. In this case as well, it is necessary to shorten the mounting process of the electronic component because it is necessary to form an insulating part by filling the formed pattern groove or the like, or to form a conductor part on the surface of the insulating part during the mounting process. There is a problem that it is difficult to do.
本発明は上記従来の技術における諸問題に鑑みて完成されたものであり、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た半導体基板の主面に形成されている電極を容易かつ確実に、例えば表面実装が可能な形態で、外部接続させることが可能な電子部品封止用基板を提供することにある。 The present invention has been completed in view of the above-described problems in the prior art, and its purpose is to easily and reliably seal the microelectromechanical mechanism formed on the main surface of the semiconductor substrate, Provided is an electronic component sealing substrate in which electrodes formed on the main surface of a semiconductor substrate connected to the microelectromechanical mechanism can be externally connected in a form that can be mounted on the surface easily and reliably, for example. There is to do.
また、本発明の他の目的は、このような微小電子機械機構および電極から成る電子部品領域が半導体基板の主面に多数個、縦横に配列形成されていたとしても、これらを容易かつ確実に封止することが可能な封止用基板を提供するとともに、このような封止用基板を用いて、微小電子機械機構が封止されて成る多数個の電子装置を、例えば表面実装が可能な形態で、一括して形成することが可能な、電子装置の製造方法を提供することにある。 Another object of the present invention is to easily and reliably provide a plurality of electronic component regions composed of such micro-electromechanical mechanisms and electrodes arranged in the main surface of the semiconductor substrate vertically and horizontally. Provided is a sealing substrate that can be sealed, and by using such a sealing substrate, a large number of electronic devices in which a microelectromechanical mechanism is sealed can be surface-mounted, for example. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an electronic device that can be collectively formed.
本発明の第1の側面に係る電子部品封止用基板は、半導体基板と、該半導体基板の主面に形成される微小電子機械機構と、該微小電子機械機構に対して電気的に接続される電極とを有する電子部品の前記微小電子機械機構を気密封止するためのものであって、複数のシートを積層してなる絶縁基板と、一端が前記絶縁基板の一方主面に導出され前記電子部品の前記電極と電気的に接続し、他端が前記絶縁基板の他方主面または側面に導出される配線導体とを備え、前記微小電子機械機構を取り囲むように、接合材を介在させて前記半導体基板および前記絶縁基板を接合することにより前記微小電子機械機構を気密封止し、前記配線導体の前記一端が前記接合部位の内側に位置していることを特徴とするものである。 An electronic component sealing substrate according to a first aspect of the present invention is a semiconductor substrate, a microelectromechanical mechanism formed on the main surface of the semiconductor substrate, and electrically connected to the microelectromechanical mechanism. An airtight seal for the micro-electromechanical mechanism of an electronic component having an electrode, wherein an insulating substrate formed by laminating a plurality of sheets, and one end led out to one main surface of the insulating substrate A wiring conductor that is electrically connected to the electrode of the electronic component and has the other end led to the other main surface or side surface of the insulating substrate, with a bonding material interposed so as to surround the micro-electromechanical mechanism; The micro electro mechanical mechanism is hermetically sealed by bonding the semiconductor substrate and the insulating substrate, and the one end of the wiring conductor is located inside the bonding portion.
本発明の第2の側面に係る電子部品封止用基板は、半導体基板と、該半導体基板の主面に形成される微小電子機械機構と、該微小電子機械機構に対して電気的に接続される電極とを有する電子部品の前記微小電子機械機構を気密封止するためのものであって、複数のシートを積層してなる絶縁基板と、一端が前記絶縁基板の一方主面に導出され前記電子部品の前記電極と電気的に接続し、他端が前記絶縁基板の他方主面または側面に導出される配線導体とを備え、前記微小電子機械機構を取り囲むように、前記半導体基板および前記絶縁基板をシーム溶接または電子ビーム溶接によって接合することにより前記微小電子機械機構を気密封止し、前記配線導体の前記一端が前記接合部位の内側に位置していることを特徴とするものである。 An electronic component sealing substrate according to a second aspect of the present invention is a semiconductor substrate, a microelectromechanical mechanism formed on the main surface of the semiconductor substrate, and electrically connected to the microelectromechanical mechanism. An airtight seal for the micro-electromechanical mechanism of an electronic component having an electrode, wherein an insulating substrate formed by laminating a plurality of sheets, and one end led out to one main surface of the insulating substrate A wiring conductor that is electrically connected to the electrode of the electronic component and has the other end led to the other main surface or side surface of the insulating substrate, and surrounds the microelectromechanical mechanism so as to surround the semiconductor substrate and the insulation The micro electromechanical mechanism is hermetically sealed by joining the substrates by seam welding or electron beam welding, and the one end of the wiring conductor is located inside the joining portion.
本発明の第1の側面または本発明の第2の側面に係る電子部品封止用基板において前記絶縁基板は枠状シートと平板状シートとを含んでなり、前記枠状シートは前記微小電子機械機構の少なくとも一部を収容するための収容空間を構成するのが好ましい。 In the electronic component sealing substrate according to the first aspect of the present invention or the second aspect of the present invention, the insulating substrate includes a frame sheet and a flat sheet, and the frame sheet is the microelectronic machine. It is preferable to configure an accommodation space for accommodating at least a part of the mechanism.
本発明の第1の側面または本発明の第2の側面に係る電子部品封止用基板において前記シートはグリーンシートであるのが好ましい。 In the electronic component sealing substrate according to the first aspect of the present invention or the second aspect of the present invention, the sheet is preferably a green sheet.
本発明の第1の側面または本発明の第2の側面に係る電子部品封止用基板は、一端が前記半導体基板と前記絶縁基板との接合部位における該絶縁基板の一方主面に導出され、他端が前記絶縁基板の他方主面または側面に導出される別の配線導体を更に有するのが好ましい。 In the electronic component sealing substrate according to the first aspect of the present invention or the second aspect of the present invention, one end is led out to one main surface of the insulating substrate at a joint portion between the semiconductor substrate and the insulating substrate, It is preferable that the other end further has another wiring conductor led to the other main surface or side surface of the insulating substrate.
本発明の第1の側面または本発明の第2の側面に係る電子部品封止用基板において前記絶縁基板はムライト質焼結体またはガラスセラミックス焼結体からなるのが好ましい。 In the electronic component sealing substrate according to the first aspect of the present invention or the second aspect of the present invention, the insulating substrate is preferably made of a mullite sintered body or a glass ceramic sintered body.
本発明の第1の側面または本発明の第2の側面に係る電子部品封止用基板において前記絶縁基板は窒化アルミニウム質焼結体からなるのが好ましい。 In the electronic component sealing substrate according to the first aspect of the present invention or the second aspect of the present invention, the insulating substrate is preferably made of an aluminum nitride sintered body.
本発明の第3の側面に係る多数個取り形態の電子部品封止用基板は、本発明の第1の側面または本発明の第2の側面に係る電子部品封止用基板を構成する領域を多数有してなることを特徴とする。 The multi-component electronic component sealing substrate according to the third aspect of the present invention includes a region constituting the electronic component sealing substrate according to the first aspect of the present invention or the second aspect of the present invention. It is characterized by having a large number.
本発明の第4の側面に係る電子装置は、本発明の第1の側面または本発明の第2の側面に係る電子部品封止用基板と、前記電子部品とを備えることを特徴とする。 An electronic device according to a fourth aspect of the present invention includes the electronic component sealing substrate according to the first aspect of the present invention or the second aspect of the present invention, and the electronic component.
本発明の電子部品封止用基板によれば、微小電子機械機構を取り囲むように半導体基板および絶縁基板を、接合材を介在させるか、シーム溶接または電子ビーム溶接によって接合して微小電子機械機構を気密封止するようにしたことから、電子部品の微小電子機械機構を絶縁基板により容易かつ確実に封止することができる。 According to the electronic component sealing substrate of the present invention, the semiconductor substrate and the insulating substrate are joined to each other so as to surround the micro electro mechanical mechanism by interposing a bonding material or by seam welding or electron beam welding. Since the hermetic sealing is performed, the microelectromechanical mechanism of the electronic component can be easily and reliably sealed with the insulating substrate.
また、本発明の電子部品封止用基板は、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したものとすることにより、配線導体を、絶縁基板の一方主面から他方主面や側面にかけて、基板の内部や表面に自由に形成して導出させることができ、この導出された端部に外部接続用の金属バンプを取着させること等により、容易に表面実装することが可能な電子装置として完成させることができる。 In addition, the electronic component sealing substrate of the present invention is formed by using an insulating substrate such as a ceramic multilayer wiring substrate, so that the wiring conductor can be connected from one main surface to the other main surface or side surface of the insulating substrate. Can be freely formed inside and on the surface of the substrate and led out, and by attaching metal bumps for external connection to the lead-out end, etc. It can be completed as a device.
また、本発明の多数個取り形態の電子部品封止用基板においては、半導体基板の主面に多数の電子部品領域が縦横に配列形成されていたとしても、これらを一括して、外部接続が可能なようにして封止することができる。 Further, in the electronic component sealing substrate of the multi-cavity form according to the present invention, even if a large number of electronic component regions are arranged vertically and horizontally on the main surface of the semiconductor substrate, these are collectively connected to external connection. It can be sealed as possible.
また本発明の電子装置の製造方法によれば、上記各工程を具備することから、縦横に配列形成された多数個の電子部品領域について、それぞれの電極の外部接続のための接続と微小電子機械機構の封止とを同時に行なうことができるため、互いに接合された電子部品および電子部品封止用基板から成る電子装置を、容易かつ確実に、多数個製造することができる。 In addition, according to the method for manufacturing an electronic device of the present invention, since each of the above steps is provided, connection for external connection of each electrode and a microelectronic machine are performed for a large number of electronic component regions arranged vertically and horizontally. Since the mechanism can be sealed at the same time, a large number of electronic devices including the electronic components and the electronic component sealing substrate bonded to each other can be manufactured easily and reliably.
また、互いに接合された電子部品および電子部品封止用基板を電子部品封止領域毎に分割することにより、電子部品封止領域に電子部品領域が接合されて成る個々の電子装置を多数個、同時に製造することができる。 Further, by dividing the electronic component and the electronic component sealing substrate bonded to each other into each electronic component sealing region, a large number of individual electronic devices in which the electronic component region is bonded to the electronic component sealing region, Can be manufactured at the same time.
この分割の際、電子部品領域の微小電子機械機構は封止用基板により封止されているので、ダイシング加工等による分割で発生するシリコン等の半導体基板の切削粉が微小電子機械機構に付着するようなことはなく、分割後の電子装置において微小電子機械機構を確実に作動させることができる。 At the time of the division, the micro electro mechanical mechanism in the electronic component region is sealed by the sealing substrate, so that the cutting powder of the semiconductor substrate such as silicon generated by the dicing process or the like adheres to the micro electro mechanical mechanism. There is no such thing, and the micro electromechanical mechanism can be reliably operated in the divided electronic device.
また、分割して得られた電子装置は、絶縁基板の他方主面や側面に配線導体が導出されているので、この導出された端部に金属バンプ等の端子を取着するだけで、表面実装等により外部電気回路基板に実装することができるものとなり、実装の工程を非常に短く、かつ容易なものとすることができる電子装置となる。 Moreover, since the wiring conductor is led out to the other main surface or side surface of the insulating substrate, the electronic device obtained by dividing the surface can be obtained by simply attaching a terminal such as a metal bump to the lead end. The electronic device can be mounted on the external electric circuit board by mounting or the like, and the mounting process can be made extremely short and easy.
本発明の電子部品封止用基板およびそれを用いた電子装置の製造方法について以下に詳細に説明する。 The electronic component sealing substrate of the present invention and an electronic device manufacturing method using the same will be described in detail below.
図1は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。 FIG. 1 is a sectional view showing an example of an embodiment of an electronic component sealing substrate of the present invention.
図1において、1は絶縁基板、2は配線導体、3は接続パッド、4は枠部材、5は接続端子である。これら絶縁基板1・配線導体2・接続パッド3・枠部材4および接続端子5により電子部品封止用基板6が形成される。
In FIG. 1, 1 is an insulating substrate, 2 is a wiring conductor, 3 is a connection pad, 4 is a frame member, and 5 is a connection terminal. An electronic
この電子部品封止用基板6を用いて、半導体基板7の主面(この図1の例では下面)に、微小電子機械機構8と電極9とを互いに電気的に接続するようにして形成して成る電子部品10を封止することにより、微小電子機械機構8が外部接続可能な状態で封止されてなる電子装置が形成される。
Using this electronic
絶縁基板1は、微小電子機械機構8を封止するための蓋体として機能するとともに、配線導体2・接続パッド3・枠部材4および接続端子5を形成するための基体として機能する。
The insulating
この絶縁基板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。
This insulating
絶縁基板1は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、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。なお、絶縁基板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部品10の特性等に応じて適したものを選択することが好ましい。
If the insulating
例えば、絶縁基板1は、後述するように、枠部材4を介して半導体基板7と機械的に接合されるので、半導体基板7との接合の信頼性、つまり微小電子機械機構8の封止の気密性を高くするためには、ムライト質焼結体や、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7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7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 insulating
また、絶縁基板1は、配線導体2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, in the case of preventing the delay of the electric signal transmitted by the
また、絶縁基板1は、封止する微小電子機械機構8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 insulating
また、絶縁基板1の一方主面に、電子部品10の微小電子機械機構8を内側に収めるような凹部1aを形成しておいてもよい。凹部1a内に微小電子機械機構8の一部を収めるようにしておくと、微小電子機械機構8を取り囲むための枠部材4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る。
In addition, a concave portion 1a may be formed on one main surface of the insulating
絶縁基板1の一方主面(微小電子機械機構8を封止する側)からは、他方主面または側面に配線導体2が導出されている。
From one main surface of the insulating substrate 1 (the side on which the micro electro
また、この絶縁基板1の一方主面側の枠部材4の内側の部位には、配線導体2と接続された接続パッド3が形成されている。
In addition, a
これらの配線導体2および接続パッド3は、接続パッド3上に形成される接続端子5を介して電子部品10の電極9と電気的に接続され、これを絶縁基板1の他方主面や側面に導出する機能を有する。
The
これらの配線導体2および接続パッド3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。この形成の手段としては、メタライズ層・めっき層・蒸着等の金属を薄膜層として被着させる手段を用いることができる。例えば、タングステンのメタライズ層から成る場合であれば、タングステンのペーストを絶縁基板1となるグリーンシートに印刷してこれをグリーンシートとともに焼成することにより形成される。
These
接続端子5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
この接続端子5を電子部品10の電極9に接合することにより、電子部品10の電極9が、接続端子5・接続パッド3および配線導体2を介して、絶縁基板1の他方主面または側面に導出される。そして、この導出された端部を外部の電気回路に錫−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が外部の電気回路と電気的に接続される。
By joining the
また、絶縁基板1の一方主面には、接続パッド3を取り囲むようにして枠部材4が接合されている。
A
枠部材4は、電子部品10の微小電子機械機構8をその内側に気密封止するための側壁として機能する。
The
この枠部材4の主面(図1の例では上面)を電子部品10の主面(図1の例では下面)に接合させることにより、枠部材4の内側に微小電子機械機構8が気密封止される。なお、この場合、半導体基板7が底板となり、絶縁基板1が蓋体となる。
By joining the main surface (upper surface in the example of FIG. 1) of the
枠部材4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や、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により形成される。
The
また、枠部材4の主面を電子部品10の半導体基板7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、あるいはシーム溶接・電子ビーム溶接等の溶接法を用いることができる。
Further, as a method of joining the main surface of the
そして、半導体基板7の主面に微小電子機械機構8およびこれに電気的に接続された電極9が形成されて成る電子部品10について、電極9を接続端子5に接合し、半導体基板7の主面を枠部材4の主面に接合させることによって、枠部材4の内側に電子部品10の微小電子機械機構8が気密封止された電子装置が形成される。
Then, for the
この電子装置のうち配線導体2の導出部分を、半田ボール等の外部端子11を介して外部の電気回路に接続することにより、微小電子機械機構8が外部電気回路と電気的に接続される。
By connecting the lead-out portion of the
なお、図1に示すように、枠部材4が接合される絶縁基板1の主面に、接続パッド3と同様の材料により導体層3aを形成しておき、この導体層3aから絶縁基板1の他方主面にかけて配線導体2の一部を導出させるようにしてもよい。この導体層3aから導出された配線導体2の導出部分は、上述の外部端子11等を介して外部電気回路の接地用端子等に接続することができる。
As shown in FIG. 1, a
この場合、接続端子5と電極9との接合、および枠部材4の主面と半導体基板7の主面との接合を一つの工程で確実かつ容易に行なうことを可能とするために、接続端子5の高さと枠部材4の高さとは同じ高さとしておく必要がある。
In this case, in order to enable the bonding of the
また、本発明の電子部品封止用基板6は、図2に実施の形態の他の例を断面図で示すように、このような接続パッド3および枠部材4を広面積の母基板の一方主面に縦横に配列形成した、いわゆる多数個取りの形態としておくことが好ましい。なお、図2において、図1と同じ部位には同じ符号を付してある。
Further, the electronic
このような多数個取りとしておくと、通常は、半導体基板7の主面に、微小電子機械機構8およびこれに電気的に接続された電極9が多数個配列形成された、多数個取りの形態で製作される電子部品10を、多数個、同時に気密封止することができ、生産性を優れたものとすることができる。
If such a large number is taken, usually, a multi-chip form in which a large number of
また、このように、半導体基板7の主面に、微小電子機械機構8およびこれに電気的に接続された電極9が多数個配列形成された、多数個取りの形態で製作される電子部品10を一括して封止しておくと、この半導体基板7(および電子部品封止用基板6)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10(電子装置)に分割する際に、切断に伴って発生する切削粉等が微小電子機械機構8に付着してその作動を妨害する、という不具合の発生を効果的に防止することができる。
In addition, in this way, an
次に、このような電子部品封止用基板6を用いた、電子装置の製造方法について、図3(a)〜(e)に基づいて説明する。図3は本発明の電子装置の製造方法の実施の形態の一例をそれぞれ工程順に示した断面図であり、図3において図1および図2と同じ部位には同じ符号を付してある。
Next, a method of manufacturing an electronic device using such an electronic
まず、図3(a)に示すように、半導体基板7の主面に、微小電子機械機構8およびこれに電気的に接続された電極9が形成されて成る電子部品領域10aを多数個、縦横に配列形成した多数個取りの電子部品10bを準備する。
First, as shown in FIG. 3A, a large number of
半導体基板7は、例えば単結晶や多結晶等のシリコン基板から成る。
The
この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8および円形状パターン等の導体から成る電極9が形成された電子部品領域10aを多数個配列形成することにより多数個取りの電子部品10bが形成される。なお、この例においては、微小電子機械機構8と電極9とは、それぞれ半導体基板7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。
A silicon oxide layer is formed on the surface of the silicon substrate, and by applying a fine wiring processing technique such as photolithography, a micro
次に、図3(b)に示すように、一方主面から他方主面または側面に導出された配線導体2が形成された絶縁基板1と、この絶縁基板1の一方主面に形成された、配線導体2と電気的に接続された接続パッド3と、絶縁基板1の一方主面に接続パッド3を取り囲むようにして接合された枠部材4と、接続パッド3上に形成された、枠部材4と同じ高さの接続端子5とから成る電子部品封止領域6aを多数個、電子部品の電子部品領域10aに対応させて配列形成した多数個取りの電子部品封止用基板6bを準備する。
Next, as shown in FIG. 3B, the insulating
一方主面から他方主面または側面に導出された配線導体2が形成された絶縁基板1は、例えば、絶縁基板1が酸化アルミニウム質焼結体から成り、配線導体2がタングステンのメタライズ層から成る場合であれば、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て、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に、および必要に応じてグリーンシートにあらかじ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。
Insulating
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ようにして、焼成後の絶縁基板1の一方主面に、電子部品領域10aの配列に対応する凹部1a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1aを形成しておくと、この凹部1aの内側に微小電子機械機構8を収めることができるので、微小電子機械機構8を取り囲むための枠部材4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. A plurality of layers may be laminated so that the recesses 1a corresponding to the arrangement of the
また、接続パッド3は、通常、配線導体2と同様の材料から成り、例えば、タングステンのペーストを絶縁基板1となるグリーンシートのうち最表面に、配線導体2となる印刷されたタングステンペーストと接続されるようにして、かつ多数個が縦横に配列形成されるようにして、スクリーン印刷法等により印刷しておくことにより形成される。
The
また、枠部材4は、例えば、鉄−ニッケル−コバルト合金から成る場合であれば、鉄−ニッケル−コバルト合金の金属板に圧延加工や金型による打ち抜き加工またはエッチング加工を行ない、枠状に成形することにより製作される。
Further, if the
枠部材4と絶縁基板1との接合は、錫−銀系等の半田,金−錫ろう等の低融点ろう材や銀−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、あるいはシーム溶接・電子ビーム溶接等の溶接法により行なうことができる。
The
この枠部材4と同じ高さとなるようにして、接続端子5が接続パッド3上に形成される。接続端子5は、例えば、錫−銀系等の半田から成る場合であれば、この半田のボールを接続パッド3上に位置決めして加熱・溶融・接合させることにより形成される。
接続端子5の高さを枠部材4の高さと同じとする方法としては、例えば、接続端子5となる錫−銀半田を溶融させて接続パッド3上に取着形成する際に、その上面を枠部材4と同じ高さとなるようにしてセラミックス製の治具等で押さえておく等の方法を用いることができる。
As a method of making the height of the
次に、図3(c)に示すように、電子部品10bを電子部品封止用基板6bに対し各電子部品領域10aと各電子部品封止領域6aとを対応させて重ね合わせ、電極7を接続端子5に接合するとともに、微小電子機械機構8の周囲の半導体基板7の主面を枠部材4の主面に接合して、微小電子機械機構8を枠部材4の内側に気密封止する。
Next, as shown in FIG. 3C, the
ここで、電極7と接続端子5との接合は、例えば、接続端子5が錫−銀系半田から成る場合であれば、電極7上に接続端子5を位置合わせして載せ、これらを約250℃〜300℃程度の温度のリフロー炉中で熱処理すること等により行なわれる。
Here, when the
また、微小電子機械機構8の周囲の半導体基板7の主面と枠部材4の主面との接合は、例えば、この接合面に、接続端子5と同様の錫−銀系の半田を挟んでおき、上述の電極7と接続端子5との接合と同時にリフロー炉中で熱処理することにより行なうことができる。
In addition, the main surface of the
この場合、接続端子5の高さを枠部材4の高さと同じとしていることから、電極7と接続端子5との接合と、枠部材4の主面と半導体基板7の主面との接合を容易かつ確実に、同時に行なうことができる。
In this case, since the height of the
このように、本発明の電子装置の製造方法によれば、電子部品領域10aの電極7の外部導出のための接合と、微小電子機械機構8の気密封止のための接合とを同時に行なうことができるため、数時間程度を要する半田(ろう)付け等の接合の工程を、従来の製造方法に比べて、確実に少なくとも1工程減らすことができるので、電子装置の生産性を非常に高めることができる。
As described above, according to the method for manufacturing an electronic device of the present invention, the bonding for leading out the
そして、図3(d)に示すように、互いに接合された多数個取りの形態の電子部品10bおよび電子部品封止用基板6bを電子部品封止領域6a毎に分割して、電子部品封止領域6aが分割された電子部品封止用基板6に電子部品領域10aが分割された電子部品10が接合されて成る個々の電子装置を得る。
Then, as shown in FIG. 3D, the
互いに接合された、それぞれ多数個取りの形態の電子部品10bおよび電子部品封止用基板6bの接合体の切断は、この接合体に対して、ダイシング加工等の切断加工を施すことにより行なうことができる。
Cutting the joined body of the
本発明の電子装置の製造方法においては、このダイシング加工等の切断加工の際に、各微小電子機械機構8は枠部材4の内側でこの枠部材4と半導体基板7と絶縁基板1とにより気密封止されているので、半導体基板7や絶縁基板1等の切断に伴って発生するシリコンやセラミックス等の切削粉等が微小電子機械機構8に付着することはなく、完成した電子装置において、微小電子機械機構8を確実に正常に作動させることができる。
In the method of manufacturing an electronic device according to the present invention, each
このように、本発明の電子装置の製造方法によれば、従来のように、半導体基板7の主面に多数個を縦横に配列形成した電子部品領域10aを切断する際に、その微小電子機械機構8をガラス板等で覆って保護するような工程を別途追加する必要はなく、この、保護のためだけという工程を確実に削除することができるので、電子装置の生産性を非常に高いものとすることができる。
As described above, according to the method for manufacturing an electronic device of the present invention, when cutting the
また、このようにして製造された電子装置は、すでに気密封止されているとともに、その電極が配線導体2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、配線導体2の導出された部分を外部の電気回路に半田ボール等の外部端子11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。
In addition, the electronic device manufactured in this way is already hermetically sealed, and the electrode is led out to the outside through the
また、この場合、配線導体2は、絶縁基体1の他方主面または側面に導出されているので、外部電気回路に表面実装の形態で接続することができ、高密度に実装することや、外部電気回路の基板を効果的に小型化することができる。
Further, in this case, since the
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あれば、種々の変形は可能である。 In addition, this invention is not limited to the example of above-mentioned embodiment, A various deformation | transformation is possible if it is in the range of the summary of this 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。 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.
また、図1に示した例では、配線導体2は絶縁基板1の他方主面側に導出しているが、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。
Further, in the example shown in FIG. 1, the
1:絶縁基板
2:配線導体
3:接続パッド
4:枠部材
5:接続端子
6:電子部品封止用基板
6a:電子部品封止領域
6b:電子部品封止用基板
7:半導体基板
8:微小電子機械機構
9:電極
10:電子部品
10a:電子部品領域
10b:電子部品
1: insulating substrate 2: wiring conductor 3: connection pad 4: frame member 5: connection terminal 6: electronic
Claims (9)
複数のシートを積層してなる絶縁基板と、一端が前記絶縁基板の一方主面に導出され前記電子部品の前記電極と電気的に接続し、他端が前記絶縁基板の他方主面または側面に導出される配線導体とを備え、前記微小電子機械機構を取り囲むように、接合材を介在させて前記半導体基板および前記絶縁基板を接合することにより前記微小電子機械機構を気密封止し、前記配線導体の前記一端が前記接合部位の内側に位置していることを特徴とする、電子部品封止用基板。 Airtight sealing of the microelectromechanical mechanism of an electronic component having a semiconductor substrate, a microelectromechanical mechanism formed on a main surface of the semiconductor substrate, and an electrode electrically connected to the microelectromechanical mechanism An electronic component sealing substrate for performing
An insulating substrate formed by laminating a plurality of sheets, one end is led out to one main surface of the insulating substrate and electrically connected to the electrode of the electronic component, and the other end is connected to the other main surface or side surface of the insulating substrate. The microelectromechanical mechanism is hermetically sealed by bonding the semiconductor substrate and the insulating substrate with a bonding material interposed therebetween so as to surround the microelectromechanical mechanism. The electronic component sealing substrate, wherein the one end of the conductor is located inside the joining portion.
複数のシートを積層してなる絶縁基板と、一端が前記絶縁基板の一方主面に導出され前記電子部品の前記電極と電気的に接続し、他端が前記絶縁基板の他方主面または側面に導出される配線導体とを備え、前記微小電子機械機構を取り囲むように、前記半導体基板および前記絶縁基板をシーム溶接または電子ビーム溶接によって接合することにより前記微小電子機械機構を気密封止し、前記配線導体の前記一端が前記接合部位の内側に位置していることを特徴とする、電子部品封止用基板。 Airtight sealing of the microelectromechanical mechanism of an electronic component having a semiconductor substrate, a microelectromechanical mechanism formed on a main surface of the semiconductor substrate, and an electrode electrically connected to the microelectromechanical mechanism An electronic component sealing substrate for performing
An insulating substrate formed by laminating a plurality of sheets, one end is led out to one main surface of the insulating substrate and electrically connected to the electrode of the electronic component, and the other end is connected to the other main surface or side surface of the insulating substrate. The micro electro mechanical mechanism is hermetically sealed by joining the semiconductor substrate and the insulating substrate by seam welding or electron beam welding so as to surround the micro electro mechanical mechanism. The electronic component sealing substrate, wherein the one end of the wiring conductor is located inside the joining portion.
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