JP2009039843A - Electric part and its manufacturing method - Google Patents
Electric part and its manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009039843A JP2009039843A JP2007209842A JP2007209842A JP2009039843A JP 2009039843 A JP2009039843 A JP 2009039843A JP 2007209842 A JP2007209842 A JP 2007209842A JP 2007209842 A JP2007209842 A JP 2007209842A JP 2009039843 A JP2009039843 A JP 2009039843A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- adhesive layer
- substrate
- functional element
- electrical component
- lid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、電気部品およびその製造方法に関する。 The present invention relates to an electrical component and a manufacturing method thereof.
可動部を有する機能素子は、動作空間を確保するとともに外気の浸入を遮断して機能素子を保護するために、キャビティ内に気密封止されている。 The functional element having the movable part is hermetically sealed in the cavity in order to secure an operating space and to block the intrusion of outside air to protect the functional element.
従来、気密封止は金属封止法、ハンダ封止法、ガラス封止法など、ガスが透過しない封止材を用いて行われている(例えば特許文献1参照)。 Conventionally, hermetic sealing is performed using a sealing material that does not transmit gas, such as a metal sealing method, a solder sealing method, and a glass sealing method (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に開示された電子デバイスは、デバイス本体と蓋体とを超音波接合して、気密封止構造を形成した後に、超音波接合部の強度を高めるとともに、気密封止の効果も高めるとして、その超音波接合部の外側に、それを取り囲んでエポキシ、ポリイミドなどの封止樹脂を更に有している。 In the electronic device disclosed in Patent Document 1, the device body and the lid are ultrasonically bonded to form a hermetic sealing structure, and then the strength of the ultrasonic bonding portion is increased and the effect of hermetic sealing is also increased. As described above, a sealing resin such as epoxy or polyimide is further provided outside the ultrasonic bonding portion.
然しながら、金属封止法やハンダ封止法は、機能素子や電気配線と封止金属との間に寄生容量が生じるので、機能素子の特性に影響を与える問題がある。また、樹脂は本来気密性が低いので、補助的な封止効果しか期待でないという問題がある。
ガラス封止法は、封止温度が300〜400℃と高いので、耐熱性の低い機能素子の気密封止には適さないという問題がある。
Since the glass sealing method has a high sealing temperature of 300 to 400 ° C., there is a problem that it is not suitable for hermetic sealing of functional elements having low heat resistance.
本発明は、信頼性の高い電気部品およびその製造方法を提供する。 The present invention provides a highly reliable electrical component and a manufacturing method thereof.
本発明の一態様の電気部品は、機能素子を有する基板と、前記機能素子よりサイズの大きい凹部を有する蓋体と、前記凹部と前記機能素子が対向し、前記基板に前記蓋体を固着する接着層と、前記接着層の外側を被覆し、且つ前記接着層よりガス透過率の小さい封止層と、を具備することを特徴としている。 An electrical component of one embodiment of the present invention includes a substrate having a functional element, a lid having a concave portion larger in size than the functional element, the concave portion and the functional element are opposed to each other, and the lid is fixed to the substrate. It is characterized by comprising an adhesive layer and a sealing layer that covers the outside of the adhesive layer and has a lower gas permeability than the adhesive layer.
本発明の一態様の電気部品の製造方法は、機能素子を有する基板に、前記機能素子よりサイズの大きい凹部を有する蓋体を、前記機能素子と前記凹部を対向させて、接着層で固定する工程と、前記基板と前記凹部で囲まれた空洞内の雰囲気を、前記接着層を介して調整する工程と、前記接着層の外側を、前記接着層よりガス透過率の小さい封止層で被覆する工程と、を具備することを特徴としている。 In the method for manufacturing an electrical component of one embodiment of the present invention, a lid having a recess having a larger size than the functional element is fixed to a substrate having the functional element with an adhesive layer with the functional element facing the recess. A step, a step of adjusting the atmosphere in the cavity surrounded by the substrate and the recess through the adhesive layer, and the outside of the adhesive layer is covered with a sealing layer having a gas permeability smaller than that of the adhesive layer And a step of performing.
本発明によれば、信頼性の高い電気部品およびその製造方法が得られる。 According to the present invention, a highly reliable electrical component and a manufacturing method thereof can be obtained.
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本発明の実施例に係る電気部品およびその製造方法について図1および図2を用いて説明する。図1は電気部品を示す断面図、図2は電気部品の製造工程を順に示す断面図である。 An electrical component and a manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an electrical component, and FIG. 2 is a cross-sectional view sequentially showing manufacturing steps of the electrical component.
図1に示すように、本実施例の電気部品10は、機能素子11を有する基板12と、機能素子11よりサイズの大きい凹部13aを有する蓋体13と、凹部13aと機能素子11が対向し、基板12に蓋体13を固定する接着層14と、接着層14の外側を被覆し、且つ接着層14よりガス透過率の小さい封止層15と、を具備している。
As shown in FIG. 1, the
基板12は、例えばシリコン基板である。機能素子11は、例えば基板12に作り込まれた静電駆動型のMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)可変キャパシタである。
The
MEMS可変キャパシタは、例えば対向したアルミニウム電極に電圧を印加すると、静電引力によってアルミニウム電極間の距離が変化することを利用した可変キャパシタである。 The MEMS variable capacitor is a variable capacitor that utilizes the fact that, for example, when a voltage is applied to opposed aluminum electrodes, the distance between the aluminum electrodes changes due to electrostatic attraction.
蓋体13は、例えば基板12と同じ材質で、機能素子11を外部から保護するためのキャップである。蓋体13に形成された凹部13aは、機能素子11の動作空間を確保するためのキャビティである。
The
キャビティ内は、有害ガス、例えば水分によりアルミニウム電極の清浄性が損なわれ、MEMS可変キャパシタの特性に影響を及ぼさないように、乾燥雰囲気、または真空雰囲気に保たれている。 The inside of the cavity is kept in a dry atmosphere or a vacuum atmosphere so that the cleanliness of the aluminum electrode is impaired by harmful gas, for example, moisture, and the characteristics of the MEMS variable capacitor are not affected.
接着層14は、例えばシリコーン系樹脂または無機接着材である。後述するように、接着層14で、基板12に蓋体13を固着した後に、キャビティ内は乾燥雰囲気、または真空雰囲気に保たれる。
The
水分や有害ガスが接着層14を透過して、キャビティ内から短時間で排気されるように、接着層14のガス透過率は、キャビティの内容積に応じて大きいほど好ましい。
MEMSに代表される機能素子を収納するキャビティのサイズは、例えば2×2×0.04mm程度なので、ガス透過率は1×10−12mol・m/m2・s・Paより大きいことが実用上望ましい。
The gas permeability of the
The size of the cavity for storing the functional element represented by MEMS is, for example, about 2 × 2 × 0.04 mm, so that the gas permeability is practically larger than 1 × 10 −12 mol · m / m 2 · s · Pa. Desirable above.
封止層15は、水分を含む外気が接着層14を逆に透過してキャビティ内に浸入しないように、接着層14の外側を含む基板12、蓋体13の全面を被覆している。
The
従って、封止層15は、接着層14よりガス透過率が小さい材料であり、例えばシリコン窒化膜、シリコン酸化膜、シリコン炭化膜、シリコン酸窒化膜、アルミニウム酸化膜、アルミニウム窒化膜などの無機化合物膜が適している。
これらの無機化合物膜は緻密な膜であり、そのガス透過率は非常に小さく、例えば厚さ1μm以下の薄膜でもガスの透過は無視することができる。
Therefore, the sealing
These inorganic compound films are dense films, and their gas permeability is very small. For example, even in a thin film having a thickness of 1 μm or less, gas permeation can be ignored.
次に、電気部品10の製造方法について説明する。
図2(a)に示すように、シリコンウェーハに複数の機能素子11が形成された基板12を用意する。シリコンウェーハに複数の凹部13aと、隣り合う凹部13aの間にストライプ状の溝21とが形成された蓋体13を用意する。
Next, a method for manufacturing the
As shown in FIG. 2A, a
次に、シリコンウェーハの凹部13aと溝21側の面に、接着材22として、例えばシリコーン樹脂を塗布した後、基板12に対して、機能素子11と凹部13aとが対向するように蓋体13の位置決めを行い、蓋体13を基板12上に載置する。
Next, after applying, for example, a silicone resin as the
次に、図2(b)に示すように、加熱、加圧して、接着材22をキュアさせることにより、接着材22が接着層14となり、基板12と蓋体13とが固着される。
Next, as shown in FIG. 2B, the
次に、図2(c)に示すように、グラインダーを用いて、基板12および蓋体13がそれぞれ所定の厚さになるように研削する。
蓋体13は溝21を越える厚さまで研削され、溝21が貫通することにより、蓋体13が個片化される。
Next, as shown in FIG.2 (c), it grinds so that the board |
The
このとき、図2(b)の工程終了時点から図2(c)の工程終了までの工程は大気雰囲気で行う工程のため、水分が個片化された蓋体13の接着層14を透過して、凹部13aのキャビティ内に浸入する。
At this time, since the process from the end of the process of FIG. 2B to the end of the process of FIG. 2C is performed in an air atmosphere, the moisture penetrates through the
次に、蓋体13が個片化された基板12を容器(図示せず)に収納し、容器内に乾燥ガスを流して、容器内を低湿度雰囲気にする。
これにより、接着層14を透過して凹部13aのキャビティ内に浸入した水分が、分圧の差により接着層14を透過して外部に拡散し、キャビティ内から除去される。
Next, the
As a result, moisture that has permeated through the
次に、図2(d)に示すように、水分が再び凹部13aのキャビティ内に浸入するのを防止するために、接着層14の外側を含む基板12および個片化された蓋体13の全面に、封止層15を形成する。
Next, as shown in FIG. 2D, in order to prevent moisture from entering again into the cavity of the
封止層15として、例えばプロセスガスとしてSiH4とNH3を用い、250〜300℃程度の低温で成膜でき、ステップカバレッジの良いプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法により、厚さ1μm程度のシリコン窒化膜(SiN)を形成する。
プラズマCVD法で形成されたシリコン窒化膜は、膜質が緻密であり、耐湿性、機械的強度に優れているので、封止層として適している。
As the
A silicon nitride film formed by a plasma CVD method is suitable as a sealing layer because it has a dense film quality and is excellent in moisture resistance and mechanical strength.
次に、図3(e)に示すように、ダイヤモンドのブレード23を用いて、貫通した溝21に沿って基板12をダイシングし、基板12を個片化する。これにより、図1に示す電気部品10が得られる。
Next, as shown in FIG. 3 (e), the
図3は、接着層14のガス透過率をパラメータとして、凹部13aのキャビティ内の湿度の時間変化を計算した結果を示す図である。
計算に用いた初期条件は、温度が30℃、キャビティ内の初期湿度が80%、外部湿度が0%、キャビティサイズが2×2×0.04mm、接着層14の長さが200μm、接着層14の厚さが10μmである。
FIG. 3 is a diagram illustrating a result of calculating the time change of the humidity in the cavity of the
The initial conditions used for the calculation were:
図3に示すように、ガス透過率が5×10−15mol・m/m2・s・Paから1×10−12と大きくなるにつれて、キャビティ内の湿度が急速に低下する。
キャビティ内の湿度が1%以下になる時間は、ガス透過率が1×10−12mol・m/m2・s・Paのときに、10分程度であり、電気部品10の製造工程において1つの工程の処理時間としては、実用的な値である。
As shown in FIG. 3, as the gas permeability increases from 5 × 10 −15 mol · m / m 2 · s · Pa to 1 × 10 −12 , the humidity in the cavity rapidly decreases.
Time humidity in the cavity is below 1%, when the gas permeability of 1 × 10 -12 mol · m / m2 · s · Pa, is about 10 minutes, one in the manufacturing process of the
一方、ガス透過率が1×10−12mol・m/m2・s・Paより小さくなると、キャビティ内の湿度が1%以下になる時間は急激に長くなるので、生産性が低下し、実用性が乏しくなる。 On the other hand, when the gas permeability is lower than 1 × 10 −12 mol · m / m 2 · s · Pa, the time during which the humidity in the cavity is 1% or less is abruptly increased. It becomes scarce.
これにより、接着材22による基板12と蓋体13との固着および封止層15の被覆を300℃以下の低温で行なうことができるので、耐熱性の低い機能素子11を気密封止することが可能である。
Accordingly, the
その結果、電気部品10の製造工程において、耐熱性不足に起因する機能素子11の特性低下、故障が生じることを防止することができる。
電気部品10の使用中に、有害ガスに起因する機能素子11の特性低下、故障が生じることを防止することができる。
As a result, in the manufacturing process of the
During use of the
以上説明したように、本実施例では、ガス透過率の大きい接着層14により、基板12と蓋体13とを固着した後に、接着層14を透過して凹部13aのキャビティ内の有害ガスを除去している。
As described above, in this embodiment, after the
その後に、接着層14の外側をガス透過率の小さい封止層15で被覆することにより、接着層14を透過して有害ガスが凹部13aのキャビティ内に浸入するのを防止している。
Thereafter, the outer side of the
その結果、低温でキユアできる接着材22を用いて基板12と蓋体13とを固着し、低温で形成できる封止層15を用いて接着層14の外側を被覆することにより、耐熱性の低い機能素子11を気密封止することができる。
As a result, the
従って、製造工程において耐熱性不足による機能素子11の特性低下や、使用中に有害ガスによる機能素子11の故障を招く恐れが皆無であり、信頼性の高い電気部品およびその製造方法が得られる。
Therefore, there is no possibility that the characteristics of the
ここでは、凹部13aのキャビティ内を脱湿して乾燥雰囲気に保持する場合について説明したが、真空雰囲気に保持しても構わない。
真空雰囲気であれば、水分以外の有害ガス、例えば酸化性ガスや、腐食性ガスなども除去することができる利点がある。
Although the case where the inside of the cavity of the
If it is a vacuum atmosphere, there exists an advantage which can also remove harmful gases other than moisture, for example, oxidizing gas, corrosive gas, etc.
図4は、接着層14のガス透過率をパラメータとして、凹部13aのキャビティ内の真空度の時間変化を計算した結果を示す図である。
計算に用いた初期条件は、温度が30℃、キャビティ内初期圧力が1013hPa、外部圧力が1hPa、キャビティサイズが2×2×0.04mm、接着層14の長さが200μm、接着層14の厚さが10μmである。
FIG. 4 is a diagram illustrating a result of calculating the time change of the degree of vacuum in the cavity of the
The initial conditions used for the calculation were as follows: the temperature was 30 ° C., the initial pressure in the cavity was 1013 hPa, the external pressure was 1 hPa, the cavity size was 2 × 2 × 0.04 mm, the length of the
図4に示すように、ガス透過率が1×10−14mol・m/m2・s・Paから1×10−12mol・m/m2・s・Paと大きくなるにつれて、キャビティ内の圧力が急速に低下する。
キャビティ内の圧力が1hPaに到達するまでの時間は、ガス透過率が1×10−12mol・m/m2・s・Paでは、30分程度である。
一方、ガス透過率が1×10−12mol・m/m2・s・Paより小さくなると、キャビティ内の湿度が1hPaになる時間は急激に長くなる。
As shown in FIG. 4, as the gas permeability becomes large as 1 × 10 -12 mol · m /
The time required for the pressure in the cavity to reach 1 hPa is about 30 minutes when the gas permeability is 1 × 10 −12 mol · m /
On the other hand, when the gas permeability is lower than 1 × 10 −12 mol · m / m 2 · s · Pa, the time for the humidity in the cavity to become 1 hPa increases abruptly.
接着層14となる接着材22がシリーコン系樹脂である場合について説明したが、無機接着材でも同様の効果を得ることができる。
Although the case where the adhesive 22 serving as the
封止層15が、プラズマCVD法によるシリコン窒化膜である場合について説明したが、シリコン酸化膜、シリコン炭化膜、シリコン酸窒化膜、アルミニウム酸化膜、アルミニウム窒化膜でも構わない。
Although the case where the
封止層15がシリコン酸化膜の場合は、例えばプロセスガスとしてSiH4とN2Oを用いたプラズマCVD法により、250〜300℃程度の低温で形成することができる。シリコン酸窒化膜の場合も同様である。
封止層15がシリコン炭化膜の場合は、例えばプロセスガスとしてSiH4とCH4を用いたプラズマCVD法により、250〜300℃程度の低温で形成することができる。
When the
When the
封止層15をプラズマCVD法により形成する場合について説明したが、スパッタリング法や、真空蒸着法により形成しても構わない。
スパッタリング法や、真空蒸着法では、陰になる部分のステップカバレッジが悪いので、基板12をプラネタリ方式で満遍なく回転させながら形成する必要がある。
スパッタ法や真空蒸着法では、基板12を過熱する必要がないので、プラズマCVD法より更に低温で封止層15が形成できる利点がある。
Although the case where the
In the sputtering method and the vacuum evaporation method, the step coverage of the shadowed portion is poor, and therefore it is necessary to form the
The sputtering method or the vacuum deposition method has an advantage that the
機能素子11が、静電駆動型のMEMS可変キャパシタである場合について説明したが、圧電駆動型のMEMS可変キャパシタであっても構わない。
また、その他のMEMS、例えば、下部電極と上部電極とで圧電性薄膜を挟持し、機械的振動を阻害しないように圧電性薄膜の下側に凹部を有する基板に形成された薄膜圧電共振子(FBAR:Film Bulk Acoustic Resonator)であっても同様である。
Although the case where the
In addition, other MEMS, for example, a thin film piezoelectric resonator (a thin film piezoelectric resonator formed on a substrate having a recess on the lower side of the piezoelectric thin film so as not to hinder the mechanical vibration by sandwiching the piezoelectric thin film between the lower electrode and the upper electrode) The same applies to FBAR (Film Bulk Acoustic Resonator).
10 電気部品
11 機能素子
12 基板
13 蓋体
13a 凹部
14 接着層
15 封止層
21 溝
22 接着材
23 ブレード
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記機能素子よりサイズの大きい凹部を有する蓋体と、
前記凹部と前記機能素子が対向し、前記基板に前記蓋体を固着する接着層と、
前記接着層の外側を被覆し、且つ前記接着層よりガス透過率の小さい封止層と、
を具備することを特徴とする電気部品。 A substrate having functional elements;
A lid having a recess having a larger size than the functional element;
The adhesive layer that the concave portion and the functional element face each other and the lid is fixed to the substrate;
A sealing layer that covers the outside of the adhesive layer and has a lower gas permeability than the adhesive layer;
An electrical component comprising:
前記基板と前記凹部で囲まれた空洞内の雰囲気を、前記接着層を介して調整する工程と、前記接着層の外側を、前記接着層よりガス透過率の小さい封止層で被覆する工程と、
を具備することを特徴とする電気部品の製造方法。 A step of fixing a lid having a concave portion larger in size than the functional element to a substrate having the functional element with an adhesive layer facing the functional element and the concave portion;
Adjusting the atmosphere in the cavity surrounded by the substrate and the recess through the adhesive layer; and covering the outside of the adhesive layer with a sealing layer having a gas permeability smaller than that of the adhesive layer; ,
A method of manufacturing an electrical component comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007209842A JP2009039843A (en) | 2007-08-10 | 2007-08-10 | Electric part and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007209842A JP2009039843A (en) | 2007-08-10 | 2007-08-10 | Electric part and its manufacturing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009039843A true JP2009039843A (en) | 2009-02-26 |
Family
ID=40441157
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007209842A Pending JP2009039843A (en) | 2007-08-10 | 2007-08-10 | Electric part and its manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009039843A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9102513B1 (en) | 2014-01-29 | 2015-08-11 | Himax Display, Inc. | MEMS package structure |
JP2015160286A (en) * | 2014-02-27 | 2015-09-07 | 立景光電股▲ふん▼有限公司 | Mems mounting structure |
US9409766B2 (en) | 2014-01-29 | 2016-08-09 | Himax Display, Inc. | MEMS package structure and manufacturing method thereof |
JP2020515076A (en) * | 2017-03-21 | 2020-05-21 | インヴェンサス ボンディング テクノロジーズ インコーポレイテッド | Encapsulation of microelectronic assemblies |
US11948847B2 (en) | 2017-12-22 | 2024-04-02 | Adeia Semiconductor Bonding Technologies Inc. | Bonded structures |
-
2007
- 2007-08-10 JP JP2007209842A patent/JP2009039843A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9102513B1 (en) | 2014-01-29 | 2015-08-11 | Himax Display, Inc. | MEMS package structure |
US9409766B2 (en) | 2014-01-29 | 2016-08-09 | Himax Display, Inc. | MEMS package structure and manufacturing method thereof |
JP2015160286A (en) * | 2014-02-27 | 2015-09-07 | 立景光電股▲ふん▼有限公司 | Mems mounting structure |
JP2020515076A (en) * | 2017-03-21 | 2020-05-21 | インヴェンサス ボンディング テクノロジーズ インコーポレイテッド | Encapsulation of microelectronic assemblies |
JP7369037B2 (en) | 2017-03-21 | 2023-10-25 | アデイア セミコンダクター ボンディング テクノロジーズ インコーポレイテッド | Encapsulation of microelectronic assemblies |
US11948847B2 (en) | 2017-12-22 | 2024-04-02 | Adeia Semiconductor Bonding Technologies Inc. | Bonded structures |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6929974B2 (en) | Feedthrough design and method for a hermetically sealed microdevice | |
JP4581011B2 (en) | Electrical parts and manufacturing method | |
KR100575363B1 (en) | Method of packaging of mems device at the vacuum state and vacuum packaged mems device using the same | |
JP2008060382A (en) | Electronic component and its manufacturing method | |
CN106067780B (en) | Bulk acoustic wave resonator and method for manufacturing the same | |
US8199963B2 (en) | Microphone arrangement and method for production thereof | |
WO2006106831A1 (en) | Surface acoustic wave device and method for manufacturing same | |
JP2009039843A (en) | Electric part and its manufacturing method | |
US10054609B2 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing same | |
US6877209B1 (en) | Method for sealing an active area of a surface acoustic wave device on a wafer | |
KR20190139395A (en) | Acoustic resonator pakage and method for fabricating the same | |
US20160107880A1 (en) | Substrate for diaphragm-type resonant mems devices, diaphragm-type resonant mems device and method for manufacturing same | |
JP6341190B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
US7466022B2 (en) | Wafer-level seal for non-silicon-based devices | |
JP5262136B2 (en) | Manufacturing method of electronic parts | |
JP6221965B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP6095308B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
CN111725078B (en) | Semiconductor device having discharge path and method of manufacturing the same | |
JP2008118480A (en) | Piezoelectric thin film device and manufacturing method thereof | |
WO2020202966A1 (en) | Electronic device and method for manufacturing same | |
JPWO2011118786A1 (en) | Method for manufacturing glass-embedded silicon substrate | |
JP5406108B2 (en) | Elastic wave device and manufacturing method thereof | |
CN112041688B (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
JP5999027B2 (en) | Physical quantity sensor | |
EP1540736A2 (en) | Wafer-level seal for non-silicon-based devices |