JP2010036280A - Manufacturing method of mems structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、共振器などに用いられるMEMS構造体の製造方法であって、更に詳しくは、振動子を実装基板上にダイボンドしてなるMEMS構造体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a MEMS structure used for a resonator or the like, and more particularly to a method for manufacturing a MEMS structure in which a vibrator is die-bonded on a mounting substrate.
MEMS(Micro Electro Mechanical System)技術は、マイクロマシン技術の一つで、携帯電話などの小型電子機器に用いられる部品の製造技術として注目されている。 The MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology is one of micromachine technologies, and has attracted attention as a manufacturing technology for components used in small electronic devices such as mobile phones.
MEMS技術により形成されたMEMS構造体の一つとして、振動子を実装基板上にダイボンドしてなるMEMS構造体がある。実装基板上にダイボンドされる振動子は、支持構造部と振動部とを備えており、振動部は、片持ち梁状や両持ち梁状の構造をとり、支持構造部に支持された振動部は空中に浮いた構造をなしている。そして、かかるMEMS構造体は、その振動子の機能を生かして、共振器や各種センサなどの用途に利用されている。 As one of the MEMS structures formed by the MEMS technology, there is a MEMS structure in which a vibrator is die-bonded on a mounting substrate. The vibrator die-bonded on the mounting substrate includes a support structure portion and a vibration portion. The vibration portion has a cantilever-like or doubly-supported structure and is supported by the support structure portion. Has a floating structure in the air. Such MEMS structures are used for applications such as resonators and various sensors by utilizing the function of the vibrator.
ところで、振動子を実装基板上にダイボンドするにあたり、接着剤をダイボンド面に塗工して振動子と実装基板とをダイボンドする方法が行われている(例えば、下記特許文献1など)。
振動子と実装基板との接着強度を十分に得るためには、ダイボンド面に接着剤を比較的多量に塗布する必要がある。また、流動性の悪い接着剤を用いると、ダイボンド面への接着剤の塗工作業性が低下するので、MEMS構造体の生産性を向上させるには、すなわち流動性の高い接着剤を用いることが好ましい。 In order to obtain sufficient adhesive strength between the vibrator and the mounting substrate, it is necessary to apply a relatively large amount of adhesive to the die bond surface. Also, if an adhesive with poor fluidity is used, the workability of applying the adhesive to the die-bonding surface will be reduced, so to improve the productivity of the MEMS structure, that is, use an adhesive with high fluidity. Is preferred.
しかしながら、接着剤の塗工量を多くしたり、流動性の高い接着剤を使用すると、実装基板上に振動子をダイボンドした際、ダイボンド面から接着剤がはみ出て、周囲に接着剤が広がってしまう。そのため、特に、支持構造部と梁状の振動部とを備える振動子を、該振動子の振動部が、実装基板と間隔を空けて対向するように実装基板上にダイボンドする場合にあっては、ダイボンド面からはみ出した接着剤が振動子の振動部に付着して、振動部と実装基板や支持構造部との間に本来は不要な接着箇所が生じて振動部が固定されてしまい、振動子の所望の特性が得られなくなる、という製品不良が生じ易かった。 However, if the amount of adhesive applied is increased or an adhesive with high fluidity is used, when the vibrator is die-bonded on the mounting board, the adhesive protrudes from the die-bonding surface, and the adhesive spreads around. End up. Therefore, in particular, when a vibrator including a support structure portion and a beam-like vibrating portion is die-bonded on the mounting substrate so that the vibrating portion of the vibrator faces the mounting substrate with a space therebetween. The adhesive that protrudes from the die bond surface adheres to the vibration part of the vibrator, and an originally unnecessary bonding point is generated between the vibration part and the mounting substrate or the support structure part, and the vibration part is fixed, and the vibration part The product defect that the desired characteristics of the child could not be obtained easily occurred.
したがって、本発明の目的は、支持構造部と梁状の振動部とを備える振動子を、実装基板上に、振動部が実装基板と間隔を空けて対向するようにしてダイボンドするに際し、接着剤が必要以上に広がり、振動子の振動部が不必要な箇所で固定されてしまうことを防止できるMEMS構造体の製造方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an adhesive for die-bonding a vibrator having a support structure portion and a beam-like vibration portion on a mounting substrate so that the vibration portion faces the mounting substrate with a space therebetween. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a MEMS structure capable of preventing the vibration part of the vibrator from being unnecessarily spread and being fixed at an unnecessary portion.
上記目的を達成するため、本発明のMEMS構造体の製造方法の第一は、支持構造部と梁状の振動部とを備える振動子が、接着剤によって実装基板上に、前記振動部が前記実装基板と間隔を空けて対向するようにしてダイボンドされたMEMS構造体の製造方法であって、前記実装基板の前記支持構造部とダイボンドする面、又は、前記支持構造部の前記実装基板とダイボンドする面に、溝又は突起からなるダム部を形成し、前記ダイボンドする面に接着剤を塗工して、前記支持構造部と前記実装基板とをダイボンドすることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to a first method of manufacturing a MEMS structure of the present invention, a vibrator including a support structure part and a beam-like vibration part is formed on a mounting substrate by an adhesive, and the vibration part is A method of manufacturing a MEMS structure die-bonded so as to face a mounting substrate with a space therebetween, the surface of the mounting substrate being die-bonded to the support structure portion, or the mounting substrate and die-bonding surface of the support structure portion A dam portion made of a groove or a protrusion is formed on the surface to be bonded, an adhesive is applied to the surface to be die-bonded, and the support structure portion and the mounting substrate are die-bonded.
また、本発明のMEMS構造体の製造方法の第二は、支持構造部と梁状の振動部とを備える振動子が、接着剤によって実装基板上に、前記振動部が前記実装基板と間隔を空けて対向するようにしてダイボンドされたMEMS構造体の製造方法であって、前記実装基板の前記支持構造部とダイボンドする面、又は、前記支持構造部の前記実装基板とダイボンドする面に吸着材層を形成し、前記吸着材層に接着剤を塗工して、前記支持構造部と前記実装基板とをダイボンドすることを特徴とする。 In the second method of manufacturing a MEMS structure according to the present invention, a vibrator including a support structure portion and a beam-like vibration portion is placed on a mounting substrate by an adhesive, and the vibration portion is spaced from the mounting substrate. A method of manufacturing a MEMS structure die-bonded so as to face each other, wherein an adsorbent is provided on a surface of the mounting substrate that is die-bonded to the support structure portion or a surface of the support structure portion that is die-bonded to the mounting substrate. A layer is formed, an adhesive is applied to the adsorbent layer, and the support structure portion and the mounting substrate are die-bonded.
本発明のMEMS構造体の製造方法の第一によれば、実装基板の支持構造部とダイボンドする面、又は、支持構造部の実装基板とダイボンドする面に、溝又は突起からなるダム部を形成したことで、流動性の高い接着剤を使用した場合であっても、該ダム部によってダイボンド面に塗工した接着剤の過剰流動を抑制でき、ダイボンド面の周囲に接着剤がはみ出して広がることを防止できる。このため、振動子の振動部が不必要な箇所で固定されることなく、実装基板上に振動子をダイボンドでき、安定した特性を備えたMEMS構造体を生産性よく製造できる。 According to the first method of manufacturing a MEMS structure of the present invention, a dam part formed of a groove or a protrusion is formed on a surface of the mounting substrate that is die-bonded to the supporting structure portion or a surface of the supporting structure portion that is die-bonded to the mounting substrate. Therefore, even when a highly fluid adhesive is used, excessive flow of the adhesive applied to the die bond surface by the dam portion can be suppressed, and the adhesive protrudes and spreads around the die bond surface. Can be prevented. Therefore, the vibrator can be die-bonded on the mounting substrate without fixing the vibration part of the vibrator at an unnecessary portion, and a MEMS structure having stable characteristics can be manufactured with high productivity.
また、本発明のMEMS構造体の製造方法の第二によれば、実装基板の支持構造部とダイボンドする面、又は、支持構造部の実装基板とダイボンドする面に吸着材層を形成したことで、流動性の高い接着剤を使用した場合であっても、ダイボンド面に塗工した接着剤は、該吸着材層に含浸するので、接着剤のダイボンド面からのはみ出しを抑制できる。このため、振動子の振動部が、不必要な箇所で固定されることなく、実装基板上に振動子をダイボンドでき、安定した特性を備えたMEMS構造体を生産性よく製造できる。なお、あらかじめ接着剤を含浸させた吸着材をダイボンド面に配置して、実装基板上に振動子をダイボンドしようとした場合、吸着材の位置調整をするには、ピンセットやコレットなどを用いて、吸着材の位置合わせをする必要があるが、吸着材には接着剤が含浸されているので、吸着材がピンセットなどに付着してピンセットから離れないなどの不具合が生じ易く、吸着材の設置位置の調整を精度良く行えない問題がある。これに対して、本発明のMEMS構造体の製造方法の第二においては、ダイボンド面に吸着材層を形成し、この吸着材層に接着剤を塗工して、支持構造部と実装基板とをダイボンドする構成であるため、上述のような吸着材の位置調整に関する問題がない。 Further, according to the second method for producing a MEMS structure of the present invention, the adsorbent layer is formed on the surface of the mounting substrate that is die-bonded to the support structure portion or the surface of the support structure portion that is die-bonded to the mounting substrate. Even when a highly fluid adhesive is used, the adhesive applied to the die bond surface is impregnated into the adsorbent layer, so that the adhesive can be prevented from protruding from the die bond surface. Therefore, the vibrator can be die-bonded on the mounting substrate without fixing the vibration part of the vibrator at an unnecessary portion, and a MEMS structure having stable characteristics can be manufactured with high productivity. In addition, when placing an adsorbent that has been impregnated with an adhesive in advance on the die bond surface and trying to die bond the vibrator on the mounting substrate, to adjust the position of the adsorbent, use tweezers or a collet, Although it is necessary to align the adsorbent, the adsorbent is impregnated with an adhesive, so that the adsorbent is likely to adhere to the tweezers and not easily separate from the tweezers. There is a problem that the adjustment cannot be performed with high accuracy. On the other hand, in the second manufacturing method of the MEMS structure of the present invention, an adsorbent layer is formed on the die bond surface, an adhesive is applied to the adsorbent layer, and the support structure portion, the mounting substrate, Therefore, there is no problem relating to the position adjustment of the adsorbent as described above.
本発明のMEMS構造体の製造方法の第一において、前記ダム部は、前記支持構造部をエッチングして形成する、あるいは、前記支持構造部又は前記実装基板に、金属、シリコン酸化物及びシリコン窒化物から選ばれる層を積層して形成することが好ましい。 In the first manufacturing method of the MEMS structure of the present invention, the dam portion is formed by etching the support structure portion, or metal, silicon oxide and silicon nitride are formed on the support structure portion or the mounting substrate. It is preferable to form by laminating layers selected from those.
本発明のMEMS構造体の製造方法の第二において、前記吸着材層は、金属メッシュ、金属焼結体、多孔質セラミックから選ばれる一種以上を、前記実装基板又は前記支持構造部に接合して形成することが好ましい。 2nd of the manufacturing method of the MEMS structure of this invention WHEREIN: The said adsorbent layer joins the 1 or more types chosen from a metal mesh, a metal sintered compact, and a porous ceramic to the said mounting substrate or the said support structure part. It is preferable to form.
本発明のMEMS構造体の製造方法の第一及び第二において、前記振動子が、支持層上に、絶縁層、半導体層の順に積層されてなるものであって、前記絶縁層を介して前記支持層に支持された支持部を基端として前記半導体層が梁状に形成された、前記半導体層からなる振動部を備えたものであることが好ましい。 In the first and second methods of manufacturing a MEMS structure according to the present invention, the vibrator is formed by laminating an insulating layer and a semiconductor layer in this order on a support layer, and the insulating layer is interposed through the insulating layer. It is preferable to include a vibrating portion made of the semiconductor layer in which the semiconductor layer is formed in a beam shape with a support portion supported by the support layer as a base end.
本発明によれば、実装基板上の振動子とのダイボンド面に塗布した接着剤が、ダイボンド面からはみ出して周囲に広がることを抑制できるので、振動子の振動部が不必要な箇所で固定されることなく、安定した特性を備えたMEMS構造体を生産性よく製造できる。 According to the present invention, since the adhesive applied to the die bond surface with the vibrator on the mounting substrate can be prevented from protruding from the die bond surface and spreading to the surroundings, the vibrator of the vibrator is fixed at an unnecessary portion. The MEMS structure having stable characteristics can be manufactured with high productivity.
まず、本発明のMEMS構造体の製造方法において、実装基板にダイボンドさせる振動子について説明する。この振動子は、支持構造部と梁状の振動部とを備えるものであれば特に限定はなく、例えば、図1に示す振動子10が一例として挙げられる。
First, a vibrator to be die-bonded to a mounting substrate in the method for manufacturing a MEMS structure according to the present invention will be described. The vibrator is not particularly limited as long as it includes a support structure portion and a beam-like vibration portion. For example, the
図1の振動子10は、基体52の上に半導体層51が積層されたものから形成されており、支持構造部11と梁状の振動部12とを備えている。振動部12は、可動電極として機能するものであり、シリコンなどの材料で形成されている。そして、支持構造部11より水平方向に突出した梁部12aの先端に、梁部12aよりも幅の広い重錘部12bが形成された片持ち梁状の構造をなしている。また、支持構造部11には、振動部12(可動電極)の重錘部12bと対向する電極面を備えた、例えばシリコンなどの材料から形成された一対の固定電極14a,14bが、振動部12の両側に配置されている。そして、固定電極14a,14bの上面には、後段の電子回路と接続するための電極パッド13a,13bが形成されている。また、支持構造部11の振動部12の基端側には、振動部12(可動電極)と後段の電子回路とを接続するための電極パッド13cが形成されている。
The
このような振動子は、例えば、図2に示すような、支持層23上に、絶縁層22、半導体層21の順に積層された、いわゆるSOI(Silicon on Insulator)基板20を用いて形成することができる。この場合、半導体層21の部分が図1の半導体層51に対応し、絶縁層22および支持層23の部分が図1の基体52に対応する。SOI基板20としては、支持層23の厚さが200〜525μm、絶縁層22の厚さが0.2〜1.0μm、半導体層21の厚さが2〜30μmのものが一例として挙げられる。
Such a vibrator is formed using, for example, a so-called SOI (Silicon on Insulator)
そして、図3に示すように、SOI基板20の半導体層21表面に、所望の振動部および固定電極の形状となるようにレジストパターニングを行った後、エッチングガス(例えば、C4F8とSF6の混合ガス)を用いてドライエッチングして、半導体層21のうち、不要な部分を除去して、図1における支持構造部11と、振動部12(可動電極)と、固定電極14a,14bとの各構成材料となる残存部分21aだけを残す。次いで、図4に示すように、絶縁層22及び支持層23をそれぞれエッチングして、絶縁層22及び支持層23のうち、それぞれ不要な部分を除去し、図1における支持構造部11の構成材料となる残存部分22a及び23aだけを残すようにして、半導体層21の残存部分21aのうち、振動部12をなす残存部分21a2及び21a3の下方に空間24を形成する。ここで、図1における振動部12(可動電極)のうち、梁部12aは半導体層21の残存部分21a2から構成されるとともに、重錘部12bは半導体層21の残存部分21a3から構成される。また、図1における支持構造部11は、半導体層21の残存部分21a1と、絶縁層22の残存部分22aと、支持層23の残存部分23aとから構成される。さらに、図1における固定電極14a,14bは、半導体層21の残存部分21a4から構成されており、支持構造部11の絶縁層22の残存部分22aの上面に、半導体層21の残存部分21a1とは溝15a1,15a2,15b1,15b2で分離された状態で配置される。
Then, as shown in FIG. 3, after resist patterning is performed on the surface of the
そして、上述の固定電極用の電極パッド13a,13bおよび可動電極用の電極パッド13cを形成した上で、振動子のMEMS構造が多数作りこまれたSOI基板をダイシングしてチップ化することで、振動子を製造できる。なお、図1の振動子10における半導体層51のうち、溝15a2,15b2を介して固定電極14a,14bと対向している半導体層部分(図4における半導体層21の残存部分21a1)の上面にも図示のように電極パッド13dを形成しておき、後段の電子回路との接続により、上記半導体層部分(図4の残存部分21a1)の電位を例えば振動部12(可動電極)などと同じ電位にすることができるようにしておくとよい。
Then, after forming the
また、本発明における振動子は、上述のようなSOI基板を用いて形成された振動子に限定されるものでなく、例えば、支持構造部をなすガラス基板などからなる絶縁性の基体に、所望の振動部(可動電極)および固定電極の形状に形成される金属層や半導体層を積層して製造することもできる。 In addition, the vibrator according to the present invention is not limited to the vibrator formed using the SOI substrate as described above. For example, the vibrator may be formed on an insulating base made of a glass substrate or the like forming a support structure. It can also be manufactured by laminating a metal layer or a semiconductor layer formed in the shape of the vibrating part (movable electrode) and the fixed electrode.
また、図1に示す振動子10は、振動部12の一端が支持構造部11に固定された片持ち梁状の構造をなしているが、振動部12の両端を支持構造部11に固定して、両持ち梁状としてもよい。
The
また、図1に示す振動子10は、固定電極(駆動電極)14a,14bに交流電圧を与えることで、可動電極である振動部12と、固定電極(駆動電極)14a,14bとの間に発生した静電力により、振動部12を固定電極(駆動電極)14a,14b間で水平方向(左右方向)に振動させる静電容量型の振動子であり、これを共振子として様々な用途に合わせて用いることができる。なお、本発明における振動子は、駆動方式として、上記の静電容量型に限定されるものでなく、圧電素子を振動部12の上方あるいは左右の側面などに配置してなる圧電駆動型の振動子や、磁気駆動型の振動子であってもよい。
In addition, the
また、図1に示す振動子10は、固定電極(駆動電極)14a,14bに交流電圧を与えることで、振動部(可動電極)12と固定電極(駆動電極)14a,14bとの間に発生した静電力により、振動部12を固定電極(駆動電極)14a,14b間で水平方向(左右方向)に振動させる静電容量型の振動子であるが、この図1の構成において、振動部12(可動電極)の上方向(あるいは下方向)に間隙を空けて対向するようにして図示されない検出電極を設け、この検出電極と振動部12(可動電極)との間の静電容量を検出する容量検出回路を設けることにより、角速度センサを構成することができる。このような角速度センサは、固定電極(駆動電極)14a,14bに交流電圧の駆動信号を印加すると、振動部(可動電極)12が固定周波数で水平方向(左右方向)に強制振動する。このとき、振動部(可動電極)12を軸とした角速度が加わると、振動部(可動電極)12が強制振動方向に対して直行する方向(上下方向)に角速度に比例したコリオリ振動を始め、振動部(可動電極)12と検出電極との間の静電容量が変化する。この静電容量の変化を容量検出回路で検出することにより角速度を測定することができる。
Further, the
また、図1の構成において、固定電極14a,14bに交流電圧の駆動信号を印加して振動部(可動電極)12を強制振動させる代わりに、固定電極14a,14bを検出電極とし、この固定電極(検出電極)14a,14bと振動部12(可動電極)との間の静電容量を検出する容量検出回路を設けることにより、加速度センサを構成することができる。この加速度センサでは、加速度等の外力が加わると、振動部12(可動電極)が動き、振動部(可動電極)12と固定電極(検出電極)14a,14bとの間の静電容量が変化する。この静電容量の変化を容量検出回路で検出することにより加速度を測定することができる。
Further, in the configuration of FIG. 1, instead of applying an AC voltage drive signal to the fixed
次に、本発明のMEMS構造体の製造方法の第1の実施形態について説明する。 Next, a first embodiment of a method for manufacturing a MEMS structure according to the present invention will be described.
図5は、本発明のMEMS構造体の製造方法の第1の実施形態の概略工程図である。第1の実施形態では、実装基板30の支持構造部11とダイボンドする面、又は、支持構造部11の実装基板30とダイボンドする面のいずれか一方に、溝からなるダム部26aを形成する。そして、ダイボンドする面に接着剤を塗工し、振動部12が実装基板30と所定間隔を空けて対向するように、支持構造部11と実装基板30とをダイボンドする。以下、図5(a)〜(c)を用いて説明する。
FIG. 5 is a schematic process diagram of the first embodiment of the method for manufacturing a MEMS structure according to the present invention. In the first embodiment, the
まず、図5(a)に示すように、振動子10の支持構造部11の実装基板30とダイボンドする面に、接着剤広がり防止用の溝をレジストパターニングし、エッチングガス(例えば、C4F8とSF6の混合ガス)を用いてドライエッチングし、不要な支持層23を除去して、支持構造部11に溝からなるダム部26aを形成する。このダム部26aは、SOI基板を用いて振動子を形成する場合、振動部12(梁部12aおよび重錘部12b)をなす半導体層21(残存部分21a2および21a3)の下方に空間24を形成する際に、支持層23をエッチングして形成してもよい。したがって、SOI基板をエッチングして振動子を製造する場合においては、SOI基板のエッチング時(不要な支持層23の除去時)に、溝からなるダム部を形成することができるので、MEMS構造体の製造工程をより簡略化できる。
First, as shown in FIG. 5A, a groove for preventing adhesive spread is resist-patterned on the surface of the
次に、図5(b)に示すように、接着剤31を、ダイボンドする面に塗工する。この実施形態では、接着剤31は、実装基板30側に塗工しているが、支持構造部11側に塗工してもよい。
Next, as shown in FIG. 5B, the adhesive 31 is applied to the surface to be die-bonded. In this embodiment, the adhesive 31 is applied to the mounting
接着剤31としては、特に限定はなく、用途に応じて適宜選択できる。例えば、銀、ニッケル、カーボンなどの導電性フィラーをエポキシ、ポリウレタン、シリコーンなどの樹脂に添加kしてなる導電性接着剤や、ポリエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂などを主成分とした非導電性接着剤が挙げられる。
There is no limitation in particular as the
接着剤31の塗工量は、支持構造部11に形成されたダム部26aの容積以下が好ましく、ダム部26aの容積の40〜100%がより好ましい。接着剤の塗工量が少なすぎると、振動子10と実装基板30との接合強度が十分得られないことがある。また、ダム部26aの容積を超える塗工量であると、ダイボンド面から接着剤31が周囲にはみ出す恐れがある。
The coating amount of the adhesive 31 is preferably equal to or less than the volume of the
次に、図5(c)に示すように、振動部12が実装基板30と所定間隔を空けて対向するように、支持構造部11と実装基板30とをダイボンドする。ダイボンド面に塗工した接着剤31は、ダム部26a内に封止されるので、流動性の高い接着剤を用いた場合であっても、ダイボンド面の周囲に接着剤が流れ出にくくなる。その結果、本来は接着の不要な箇所である、振動部12と実装基板30との間、および、振動部12と支持構造部11の側面部との間に接着剤31が介在して、振動子10の振動部12が不必要な箇所で固定されることがなくなり、安定した特性を備えたMEMS構造体を生産性よく製造できる。
Next, as shown in FIG. 5C, the
なお、上記実施例では、支持構造部11をエッチングして、支持構造部11側に溝からなるダム部26aを形成したが、実装基板30の支持構造部11とダイボンドする面に、接着剤広がり防止用の溝をレジストパターニングしてエッチングし、実装基板30の表面に溝からなるダム部26aを形成してもよい。ただし、振動子10を実装基板30にダイボンドする際の位置決めのしやすさや、エッチング工程の手間などの観点から、ダム部26aは、振動子10の支持構造部11側に形成することが好ましい。
In the above embodiment, the
図6は、本発明のMEMS構造体の製造方法の第2の実施形態の概略工程図である。第2の実施形態では、実装基板30の支持構造部11とダイボンドする面、又は、支持構造部11の実装基板30とダイボンドする面に、突起27からなるダム部26bを形成し、ダイボンドする面に接着剤を塗工して、振動部12が実装基板30と所定間隔を空けて対向するように、支持構造部11と実装基板30とをダイボンドする。以下、図6(a)〜(c)を用いて説明する。
FIG. 6 is a schematic process diagram of a second embodiment of the method for manufacturing a MEMS structure according to the present invention. In the second embodiment, the
まず、図6(a)に示すように、振動子10の支持構造部11側の支持層23(残存部23a)の実装基板30とダイボンドする面に、金属、シリコン酸化物及びシリコン窒化物から選ばれる層を積層して突起27を形成し、該突起27で囲まれたダム部26bを形成する。
First, as shown in FIG. 6A, the surface of the support layer 23 (remaining
突起27の形成方法としては、特に限定はなく、スパッタリング法、CVD法、スクリーン印刷等の方法が一例として挙げられる。
The method for forming the
次に、図6(b)に示すように、接着剤31を、ダイボンドする面に塗工する。この実施形態では、接着剤31は、実装基板30側に塗工しているが、支持構造部11側に塗工してもよい。
Next, as shown in FIG. 6B, the adhesive 31 is applied to the surface to be die-bonded. In this embodiment, the adhesive 31 is applied to the mounting
次に、図6(c)に示すように、振動部12が実装基板30と所定間隔を空けて対向するように、支持構造部11と実装基板30とをダイボンドする。ダイボンド面に塗工した接着剤31は、ダム部26b内に封止されるので、流動性の高い接着剤を用いた場合であっても、ダイボンド面の周囲に流れ出ることがなくなる。その結果、本来は接着の不要な箇所である、振動部12と実装基板30との間、および、振動部12と支持構造部11の側面部との間に接着剤31が介在して、振動子10の振動部12が不必要な箇所で固定されることを防止でき、安定した特性を備えたMEMS構造体を生産性よく製造できる。
Next, as shown in FIG. 6C, the
なお、上記実施例では、支持構造部11に突起27を形成して、該突起27でかこまれたダム部を形成したが、実装基板30の支持構造部11とダイボンドする面に、金属、シリコン酸化物及びシリコン窒化物から選ばれる層を積層して突起を形成し、該突起で囲まれたダム部26bを形成してもよい。ただし、振動子10を実装基板30にダイボンドする際の位置決めのしやすさなどの観点から、ダム部26bは、振動子10の支持構造部11に形成することが好ましい。
In the above embodiment, the
次に、本発明のMEMS構造体の製造方法の第3の実施形態について説明する。 Next, a third embodiment of the method for manufacturing a MEMS structure according to the present invention will be described.
図7は、本発明のMEMS構造体の製造方法の第3の実施形態の概略工程図である。第3の実施形態では、実装基板30の支持構造部11とダイボンドする面、又は、支持構造部11の実装基板30とダイボンドする面に、吸着材層28を形成する。そして、吸着材層28に接着剤を塗工し、振動部12が実装基板30と所定間隔を空けて対向するように、支持構造部11と実装基板30とをダイボンドする。以下、図7(a)〜(c)を用いて説明する。
FIG. 7 is a schematic process diagram of the third embodiment of the method for manufacturing a MEMS structure according to the present invention. In the third embodiment, the
まず、図7(a)に示すように、振動子10の支持構造部11部側の支持層23(残存部23a)の実装基板30とダイボンドする面に、吸着材を接合して、吸着材層28を形成する。
First, as shown in FIG. 7A, an adsorbent is bonded to the surface of the support layer 23 (remaining
吸着材としては、金属メッシュ、金属焼結体、多孔質セラミックなどが挙げられる。 Examples of the adsorbent include a metal mesh, a metal sintered body, and a porous ceramic.
吸着材の厚さは、塗工された接着剤を含浸しきれるような厚みにすることが好ましい。接着剤の塗工量は、接着剤の種類に応じて適宜調整できる。 The thickness of the adsorbent is preferably set so that it can be completely impregnated with the coated adhesive. The amount of adhesive applied can be adjusted as appropriate according to the type of adhesive.
吸着材の接合方法としては、以下の(1)〜(4)の方法が一例として挙げられる。 Examples of the adsorbent bonding method include the following methods (1) to (4).
(1)接着剤により支持構造部11と吸着材とを接合する方法
(2)接合部を加熱加圧し、熱圧着により支持構造部11と吸着材とを接合する方法
(3)接合部に超音波を印加し、支持構造部11と吸着材との界面の摩擦熱を利用した、超音波接合により支持構造部11と吸着材とを接合する方法
(4)熱共晶接合により支持構造部11と吸着材とを接合する方法(ただし、吸着材が金属材料からなる場合のみ)
(1) Method of joining
次に、図7(b)に示すように、接着剤31を、吸着材層28に塗工する。
Next, as shown in FIG. 7B, the adhesive 31 is applied to the
次に、図7(c)に示すように、振動部12が実装基板30と所定間隔を空けて対向するように、支持構造部11と実装基板30とをダイボンドする。吸着材層28に塗工された接着剤31は、吸着材層28に含浸されるので、接着剤31がダイボンド面の周囲に流れ出にくくなる。このため、本来は接着の不要な箇所である、振動部12と実装基板30との間、および、振動部12と支持構造部11の側面部との間に接着剤31が介在して、振動子の振動部が不必要な箇所で固定されることなく、実装基板上に振動子をダイボンドできる。
Next, as illustrated in FIG. 7C, the
なお、上記実施例では、支持構造部11の実装基板30とのダイボンドする面に吸着材を接合して、吸着材層を形成したが、実装基板30の支持構造部11とダイボンドする面に、吸着材を接合して、実装基板30側に吸着材層を形成してもよい。ただし、振動子10を実装基板30にダイボンドする際の位置決めのしやすさなどの観点から、吸着材層28は、振動子10の支持構造部11に形成することが好ましい。
In the above-described embodiment, the adsorbent is bonded to the surface of the
次に、MEMS構造体の製造方法の比較例について説明する。 Next, a comparative example of a method for manufacturing a MEMS structure will be described.
図8は、MEMS構造体の製造方法の比較例の概略工程図である。この比較例は、接着剤はみ出し防止手段、すなわち、ダム部26a,26bあるいは吸着材層28のような、接着剤がダイボンド面からはみ出すことを防止する手段を形成しない点で、上述の第1〜3の実施形態と異なっており、それ以外の点では、第1〜3の実施形態と同様である。
FIG. 8 is a schematic process diagram of a comparative example of a method for manufacturing a MEMS structure. This comparative example does not form means for preventing the adhesive from protruding, that is, means for preventing the adhesive from protruding from the die bond surface, such as the
そして、この比較例では、図8(b)のように、実装基板30の支持構造部11とダイボンドする面に接着剤31を塗工し、図8(c)のように、振動部12が実装基板30と所定間隔を空けて対向するように、支持構造部11と実装基板30とをダイボンドするが、このダイボンドした状態において、振動部12と実装基板30および支持構造部11との間に本来は不要な接着箇所が生じて振動部が固定されてしまう可能性がある。
In this comparative example, as shown in FIG. 8B, the adhesive 31 is applied to the surface of the mounting
すなわち、この比較例では、第1〜3の実施形態におけるダム部26a,26bあるいは吸着材層28のような接着剤はみ出し防止手段を形成しないので、接着剤の流動性や塗工量にもよるが、図8(c)のように、実装基板30上に振動子10をダイボンドした際、接着剤31がダイボンド面(実装基板30の実装面におけるダイボンド領域)からはみ出し、実装基板30の実装面におけるダイボンド領域外の部分、そして、支持構造部11の側面、および、振動部12の下面さらには側面に達するまで広がる。このため、図8(c)において不要接合箇所31a、31bとして示すように、本来は接着の不要な箇所である、振動部12と実装基板30との間、および、振動部12と支持構造部11の側面部との間に接着剤31が介在することになり、振動部12を不必要な箇所で固定してしまい、振動子の所望の特性が得られなくなる、という不良が発生する可能性がある。なお、このような不良発生の問題は、支持構造部11の実装基板30とダイボンドする面に接着剤31を塗工した場合でも同様である。
That is, in this comparative example, since the adhesive protrusion means such as the
また、上述の比較例で説明した、振動部と実装基板や支持構造部との間に本来は不要な接着箇所が生じて振動部が固定されてしまう問題は、図8(a)ようなSOI基板を用いて形成された振動子が、接着剤によって実装基板上にダイボンドされてなるMEMS構造体の製造方法だけではなく、支持構造部と梁状の振動部とを備える振動子が、接着剤によって実装基板上に、振動部が実装基板と間隔を空けて対向するようにしてダイボンドされてなるMEMS構造体の製造方法に共通する問題となっている。 In addition, the problem that an originally unnecessary bonding portion is generated between the vibration part and the mounting substrate or the support structure part described in the comparative example, and the vibration part is fixed, is an SOI as shown in FIG. In addition to a method for manufacturing a MEMS structure in which a vibrator formed using a substrate is die-bonded on a mounting substrate with an adhesive, a vibrator including a support structure portion and a beam-like vibration portion is an adhesive. Therefore, the problem is common to the manufacturing method of the MEMS structure in which the vibration part is die-bonded on the mounting substrate so as to face the mounting substrate with a gap.
そして、上記図8の比較例に対して、本発明によるMEMS構造体の製造方法では、上述の第1〜3の実施形態で説明したように、ダム部26a,26bあるいは吸着材層28のような接着剤はみ出し防止手段を形成していることにより、振動部と実装基板や支持構造部との間に本来は不要な接着箇所が生じて振動部が固定されてしまい、不良が発生するという問題がなく、安定した特性を備えたMEMS構造体を生産性よく製造することが可能となる。
In the MEMS structure manufacturing method according to the present invention with respect to the comparative example shown in FIG. 8, the
10:振動子
11:支持構造部
13a,13b,13c,13d:電極パッド
14a,14b:固定電極
20:SOI基板
21:半導体層
22:絶縁層
23:支持層
26a,26b:ダム部
27:突起
28:吸着材層
30:実装基板
31:接着剤
10: vibrator 11:
Claims (6)
前記実装基板の前記支持構造部とダイボンドする面、又は、前記支持構造部の前記実装基板とダイボンドする面に、溝又は突起からなるダム部を形成し、
前記ダイボンドする面に接着剤を塗工して、前記支持構造部と前記実装基板とをダイボンドする
ことを特徴とするMEMS構造体の製造方法。 A method of manufacturing a MEMS structure in which a vibrator having a support structure portion and a beam-like vibration portion is die-bonded on a mounting substrate with an adhesive so that the vibration portion faces the mounting substrate with a space therebetween Because
Forming a dam part consisting of a groove or a protrusion on the surface of the mounting substrate that is die-bonded to the support structure portion, or on the surface of the support structure portion that is die-bonded to the mounting substrate,
A method for manufacturing a MEMS structure, comprising: applying an adhesive to the surface to be die-bonded, and die-bonding the support structure portion and the mounting substrate.
前記実装基板の前記支持構造部とダイボンドする面、又は、前記支持構造部の前記実装基板とダイボンドする面に吸着材層を形成し、
前記吸着材層に接着剤を塗工して、前記支持構造部と前記実装基板とをダイボンドする
ことを特徴とするMEMS構造体の製造方法。 A method of manufacturing a MEMS structure in which a vibrator having a support structure portion and a beam-like vibration portion is die-bonded on a mounting substrate with an adhesive so that the vibration portion faces the mounting substrate with a space therebetween Because
Forming an adsorbent layer on the surface of the mounting substrate that is die-bonded to the support structure portion or the surface of the support structure portion that is die-bonded to the mounting substrate;
A method for manufacturing a MEMS structure, comprising: applying an adhesive to the adsorbent layer and die-bonding the support structure portion and the mounting substrate.
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