JP2011035436A - Method of manufacturing vacuum package - Google Patents

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禎道 曽川
Takao Yamazaki
隆雄 山崎
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雅彦 佐野
Haruji Kurashina
晴次 倉科
Yuji Akimoto
裕二 秋本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a vacuum package to achieve high vacuum without generating poor sealing nor malfunction. <P>SOLUTION: The method of manufacturing the vacuum package includes a step of setting a package with a through-hole formed thereon in a vacuum chamber with a transmitting window, a step of decompressing inside the vacuum chamber, a step of placing sealing material in the through-hole, and a step of sealing the through-hole by irradiation of a laser onto the sealing material through the transmittance window from outside the vacuum chamber. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、機能素子(例えば、赤外線検出素子、圧電素子、振動素子等)を真空封止したパッケージの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a package in which functional elements (for example, infrared detection elements, piezoelectric elements, vibration elements, etc.) are vacuum-sealed.

赤外線センサ、圧力センサ、加速度センサ等の機能デバイスにおいては、その性能を高めるために各機能素子を真空封止する必要がある。   In functional devices such as an infrared sensor, a pressure sensor, and an acceleration sensor, it is necessary to vacuum-seal each functional element in order to improve its performance.

赤外線センサを例にすると、一般に、赤外線検出素子には量子型と熱型があるが、熱型は相対的な熱量を検出する方式である。このため、熱型は、量子型に比べ追随性に劣るものの、非冷却方式にすることが可能であり、構造の単純化により製造コストを安く抑えることができる。この熱型赤外線センサにおいては、ウィンドウを透過した赤外線が検出素子の受光部に吸収され、これにより生ずる温度変化に伴う抵抗変化を信号として検出する。そのため、夜間のセキュリティ用監視カメラや、温度分布を割り出し表示するサーモグラフィなどに用いられる赤外線センサにおいては、信号を高感度に検出するために、受光部を熱的に絶縁する必要がある。このような熱的絶縁性は、例えば、受光部を中空に浮かせたり、赤外線検出素子自体を真空容器内に配置したりすることで得ることができる。   Taking an infrared sensor as an example, generally, an infrared detection element has a quantum type and a thermal type, and the thermal type is a method for detecting a relative amount of heat. For this reason, the thermal type is inferior to the quantum type, but can be made uncooled, and the manufacturing cost can be reduced by simplifying the structure. In this thermal infrared sensor, the infrared light transmitted through the window is absorbed by the light receiving portion of the detection element, and a resistance change accompanying a temperature change caused thereby is detected as a signal. Therefore, in the nighttime security monitoring camera and the infrared sensor used for the thermography for indexing and displaying the temperature distribution, it is necessary to thermally insulate the light receiving portion in order to detect the signal with high sensitivity. Such thermal insulation can be obtained, for example, by floating the light receiving part in the air or by disposing the infrared detection element itself in the vacuum vessel.

図24に、特許文献1に記載の赤外線検出用真空パッケージを説明するための概略断面図を示す。例えば、特許文献1に記載の赤外線検出用真空パッケージにおいては、基板901上に受光部902を形成した基板901と、1個以上の貫通穴911が設けられ、基板901の該受光部902の前面に空隙903を隔てて配置された赤外線透過窓904とが形成され、基板901と透過窓904とは、該受光部902を完全に囲む接着面で、相互に気密に接着することにより固定されており、基板901と透過窓904との空隙903を該貫通穴911から排気することにより真空とした後に透過窓904の貫通穴911が封止材料912により気密に封止されている。   FIG. 24 is a schematic cross-sectional view for explaining the infrared detection vacuum package described in Patent Document 1. For example, in the vacuum package for infrared detection described in Patent Document 1, a substrate 901 having a light receiving portion 902 formed on a substrate 901 and one or more through holes 911 are provided, and the front surface of the light receiving portion 902 of the substrate 901 is provided. An infrared transmission window 904 disposed with a gap 903 therebetween is formed, and the substrate 901 and the transmission window 904 are fixed by adhering each other in an airtight manner on an adhesive surface that completely surrounds the light receiving portion 902. In addition, after the gap 903 between the substrate 901 and the transmission window 904 is evacuated by exhausting from the through hole 911, the through hole 911 of the transmission window 904 is hermetically sealed with the sealing material 912.

この他にも、機能素子を封止した真空パッケージにおける封止技術は、例えば特許文献2及び特許文献3に記載されている。   In addition, for example, Patent Document 2 and Patent Document 3 describe a sealing technique in a vacuum package in which a functional element is sealed.

特許文献2に記載の圧電デバイス用パッケージは、底部となる底部基板に枠状基板が積層されることにより、この枠状基板の内側に圧電振動片を収容するための内部空間が形成されており、かつ、底部基板に内部空間と外部とを連通し、封止材を溶融して孔封止される貫通孔が設けられた圧電デバイス用パッケージであり、底部基板は、一層の基板から形成され、貫通孔は、溶融前の封止材の外形より大きな内周を有すると共に、この大きな内周よりも内側に、溶融前の封止材の外形より小さな内周を有する。また、貫通孔の内周面には、封止材と濡れ性のよい金属被覆部が設けられている。   In the package for a piezoelectric device described in Patent Document 2, a frame-shaped substrate is stacked on a bottom substrate serving as a bottom, so that an internal space for accommodating a piezoelectric vibrating piece is formed inside the frame-shaped substrate. And a package for a piezoelectric device in which a bottom substrate is provided with a through-hole that communicates the internal space with the outside and melts the sealing material to seal the hole, and the bottom substrate is formed from a single substrate. The through-hole has an inner circumference larger than the outer shape of the sealing material before melting, and has an inner circumference smaller than the outer shape of the sealing material before melting inside the larger inner circumference. Moreover, the metal coating part with good wettability and a sealing material is provided in the internal peripheral surface of the through-hole.

図25に、特許文献3に記載の素子の封止パッケージ構造を説明するための概略断面図を示し、図26に、図25に示す穴部の部分概略断面図を示す。特許文献3に記載の素子の封止パッケージ構造においては、素子形成基板体922と、素子形成基板体922の上側に接合される蓋部基板体923と、素子形成基板体922と蓋部基板体923とで囲まれた空間925に収容される素子921と、蓋部基板体923表面の開口部から素子形成基板体922表面に至る穴部926と、この穴部926によって囲まれる素子形成基板体922の表面領域内に穴部926よりも小径の小径開口部930aが形成され該小径開口部930aから空間925に連通接続する連通孔929と、この連通孔929の小径開口部930aを塞いで上記素子921の収容空間を封止する封止部材931と、連通孔929の小径開口部上端縁930bに形成された封止部材931の接合強度を高める封止接合強化膜933とを備え、上記穴部926には上記開口部から素子形成基板体922の表面に至るまでの間に穴径が細くくびれているくびれ部分932が形成されている。この封止パッケージ構造においては、まず、空間925が封止されていない状態の素子の封止パッケージ構造を真空装置に配置し、連通孔929と穴部926とを通して空間925の真空排気を行い、引き続き真空排気を行っている状態でくびれ部分932に乗せられた封止部材931を加熱して溶解させながら封止部材931のガス抜きを行い、さらに封止部材931の加熱を継続し、くびれ部分932から連通孔929の小径開口部930aに向けて溶融した封止部材931を落とし込ませて連通孔929の小径開口部930aを封止部材931により塞ぎ素子921の収容空間925を封止している。   FIG. 25 is a schematic cross-sectional view for explaining the sealed package structure of the element described in Patent Document 3, and FIG. 26 is a partial schematic cross-sectional view of the hole shown in FIG. In the sealed package structure of an element described in Patent Literature 3, an element forming substrate body 922, a lid substrate body 923 bonded to the upper side of the element forming substrate body 922, an element forming substrate body 922, and a lid substrate body. An element 921 accommodated in a space 925 surrounded by the 923, a hole 926 extending from the opening on the surface of the lid substrate body 923 to the surface of the element forming substrate body 922, and an element forming substrate body surrounded by the hole 926 A small-diameter opening 930a having a smaller diameter than the hole 926 is formed in the surface region of 922, and the communication hole 929 that communicates with the space 925 from the small-diameter opening 930a and the small-diameter opening 930a of the communication hole 929 are closed. Seal joint strengthening that increases the joint strength between the sealing member 931 that seals the accommodation space of the element 921 and the sealing member 931 formed at the upper end edge 930b of the small-diameter opening of the communication hole 929. And a 933, the said holes 926 constricted portion 932 diameter is hourglass until reaching the surface of the element forming substrate body 922 from the opening portion is formed. In this sealed package structure, first, the sealed package structure of the element in which the space 925 is not sealed is placed in a vacuum device, and the space 925 is evacuated through the communication hole 929 and the hole 926. Subsequently, the sealing member 931 placed on the constricted portion 932 is heated and melted while being evacuated, and the degassing of the sealing member 931 is continued, and the heating of the sealing member 931 is further continued. The molten sealing member 931 is dropped from 932 toward the small-diameter opening 930 a of the communication hole 929, the small-diameter opening 930 a of the communication hole 929 is closed by the sealing member 931, and the accommodation space 925 of the element 921 is sealed. Yes.

特開平11−326037号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-326037 特開2004−266763号公報JP 2004-266663 A 特開平11−340348号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-340348

図27〜図29に、本発明が解決しようとする課題を説明するための貫通孔部分の概略断面図を示す。図27(a)及び図28(a)は、貫通孔に封止材料を載置した封止前の状態を示し、図27(b)及び図28(b)は、封止材料を溶融した封止後の状態を示す。   27 to 29 are schematic sectional views of through-hole portions for explaining the problems to be solved by the present invention. 27 (a) and 28 (a) show a state before sealing in which the sealing material is placed in the through hole, and FIGS. 27 (b) and 28 (b) show that the sealing material is melted. The state after sealing is shown.

特許文献1記載のような封止技術においては、貫通孔の内部(内壁間)を封止せずに、貫通孔の開口を半田等の封止材料で封止している。この場合、例えば、図27(a)に示すように、貫通孔943の開口の周囲に封止材料用パッド(金属被覆)942を形成し、貫通孔943に封止材料(例えばハンダボール)944を配置して封止材料944を溶解させる。しかしながら、このような形態では、図27(b)に示すように、封止材料944が貫通孔943の開口を避けるように流動したり、貫通孔943を通って落下したりして、貫通孔943を完全に封止することができない問題が生じやすい。特に、貫通孔943の開口の径が広い場合に封止不良が発生しやすい。   In the sealing technique as described in Patent Document 1, the opening of the through hole is sealed with a sealing material such as solder without sealing the inside of the through hole (between the inner walls). In this case, for example, as shown in FIG. 27A, a sealing material pad (metal coating) 942 is formed around the opening of the through hole 943, and the sealing material (for example, solder ball) 944 is formed in the through hole 943. Is placed to dissolve the sealing material 944. However, in such a form, as shown in FIG. 27B, the sealing material 944 flows so as to avoid the opening of the through-hole 943 or falls through the through-hole 943, and thus the through-hole There is a tendency that 943 cannot be completely sealed. In particular, when the opening diameter of the through hole 943 is wide, a sealing failure is likely to occur.

特許文献2に記載のような封止技術においては、貫通孔の内部を完全に封止材料で塞いでいる。この場合、例えば、図28に示すように、貫通孔953の内壁全体に封止材料用パッド(金属被覆)952が形成される。しかしながら、このような形態では、図28(b)に示すように、封止材料954がその表面張力によって貫通孔953から突出してしまうことがある。そうすると、パッケージを薄型化した構造においては、貫通孔953と機能素子(例えば赤外線受光素子)との距離が短いので、突出した封止材料954aが、機能素子や金属配線(例えばワイヤボンディング)に達してしまい、機能不良(例えば撮像不良)やショートを引き起こすことになる。特に、封止材料954に鉛フリーハンダを使う場合は、Snによる針状のウィスカが発生しやすいので、ハンダとワイヤなどが初期の段階で直接接していなくても、時間と共に成長したウィスカが原因でショートが発生するリスクが高くなる。したがって、図28に示すような形態においては、封止材料954と機能素子や金属配線との距離を十分に確保しておく必要があるが、そうするとパッケージの薄型化が図れなくなる。   In the sealing technique as described in Patent Document 2, the inside of the through hole is completely closed with a sealing material. In this case, for example, as shown in FIG. 28, a sealing material pad (metal coating) 952 is formed on the entire inner wall of the through hole 953. However, in such a form, as shown in FIG. 28B, the sealing material 954 may protrude from the through hole 953 due to its surface tension. Then, in the structure in which the package is thinned, since the distance between the through hole 953 and the functional element (for example, infrared light receiving element) is short, the protruding sealing material 954a reaches the functional element and the metal wiring (for example, wire bonding). As a result, a malfunction (for example, imaging failure) or a short circuit is caused. In particular, when lead-free solder is used for the sealing material 954, since a needle-like whisker due to Sn is likely to occur, even if the solder and the wire are not in direct contact with each other at an early stage, the whisker that grows with time is the cause. This increases the risk of short circuiting. Therefore, in the form as shown in FIG. 28, it is necessary to secure a sufficient distance between the sealing material 954 and the functional element or metal wiring, but this makes it impossible to reduce the thickness of the package.

特許文献3に記載のような封止技術においては、最終的に、封止材料はくびれ部分から落とされるので、封止材料によって貫通孔の内部(内壁間)を封止することはできない。したがって、図24に示すような形態のパッケージの貫通孔に対しては、特許文献3に記載の封止技術は適用することができない。   In the sealing technique as described in Patent Document 3, since the sealing material is finally dropped from the constricted portion, the inside of the through hole (between the inner walls) cannot be sealed with the sealing material. Therefore, the sealing technique described in Patent Document 3 cannot be applied to the through hole of the package having the form shown in FIG.

また、図27〜図29に示すようなテーパを有する貫通孔を形成すると、貫通孔を形成する基板には角度が90度以下となる部分が形成されることになる(例えば、図27〜図29の角部945,955)。このような直角ないし鋭角の角部は、封止時や製品使用時における封止材料の膨張/収縮に伴う熱応力により、割れる危険性を有している。特に、赤外線透過窓や受光素子基板、スペーサなどにしばしば用いられるシリコンやゲルマニウムなどの材料は、非常に割れやすい材料であるため、このような材料に鋭角部分を有する貫通孔を形成すると、クラックによる封止不良が発生する危険性が高い状態となる。   Further, when a through hole having a taper as shown in FIGS. 27 to 29 is formed, a portion having an angle of 90 degrees or less is formed on the substrate on which the through hole is formed (for example, FIGS. 27 to 29). 29 corners 945, 955). Such right or sharp corners have a risk of cracking due to thermal stress accompanying expansion / contraction of the sealing material during sealing or product use. In particular, materials such as silicon and germanium, which are often used for infrared transmission windows, light receiving element substrates, spacers, and the like, are very fragile materials. Therefore, when a through hole having an acute angle portion is formed in such a material, cracks are caused. There is a high risk of sealing failure.

さらに、赤外線センサにおいては、一般的な赤外線透過窓は0.5mm〜1.0mm程度の厚さがあるが、この厚さの赤外線透過窓に対して、例えば、図27及び図29に示すようなテーパを有する貫通孔943を形成する場合、貫通孔943から真空引きを行うには、十分なコンダクタンスを確保するため、パッケージ容量に対してある程度大きなサイズの貫通穴943を開ける必要がある。すなわち、真空引きは貫通孔943の最小面積に依存することになるので、一方の面に形成される第1開口941aの最小面積S1が十分な大きさになるように貫通孔943を形成する必要がある。しかしながら、最小面積S1を大きくすると、貫通孔943のテーパ形状により、他方の面に形成される第2開口941bの最大面積S2は自然と大きくならざるを得えない。そして、その結果として、パッケージサイズも大きくならざるを得ないことが問題となる。   Further, in the infrared sensor, a general infrared transmission window has a thickness of about 0.5 mm to 1.0 mm. For example, as shown in FIGS. When forming a through hole 943 having a tapered shape, it is necessary to open a through hole 943 having a size that is somewhat larger than the package capacity in order to ensure sufficient conductance in order to evacuate the through hole 943. That is, since evacuation depends on the minimum area of the through hole 943, it is necessary to form the through hole 943 so that the minimum area S1 of the first opening 941a formed on one surface is sufficiently large. There is. However, when the minimum area S1 is increased, the maximum area S2 of the second opening 941b formed on the other surface inevitably increases due to the tapered shape of the through hole 943. As a result, there is a problem that the package size must be increased.

次に、貫通孔のコンダクタンスの算出方法について説明する。例えば、図30に示すような寸法X×Y×Zの容器に、直径D、長さLの貫通孔がつながれた簡易的な真空パッケージを1つのモデルとして考えてみる。気体分子の平均自由工程をλとした場合、λ<<Dを満たす圧力領域は粘性流領域と呼ばれ、そのコンダクタンスは圧力に依存することが知られている。この粘性流領域におけるコンダクタンスCpは貫通孔両端の圧力の平均をpとすると、数1で表される。なお、このときパッケージに封入されていた気体は20℃の空気とする。また、pの単位はTorr、L、Dの単位はcmである。   Next, a method for calculating the conductance of the through hole will be described. For example, consider a simple vacuum package in which a through hole having a diameter D and a length L is connected to a container having dimensions X × Y × Z as shown in FIG. 30 as one model. When the mean free path of gas molecules is λ, a pressure region satisfying λ << D is called a viscous flow region, and its conductance is known to depend on pressure. The conductance Cp in this viscous flow region is expressed by Equation 1, where p is the average pressure at both ends of the through hole. At this time, the gas sealed in the package is air at 20 ° C. The unit of p is Torr, L, and D is cm.

[数1]
Cp=182×(D/L)×p (l/s)
[Equation 1]
Cp = 182 × (D 4 / L) × p (l / s)

一方、λ>>Dを満たす圧力領域は分子流領域と呼ばれ、この分子流領域におけるコンダクタンスCkは、数2で表される。この場合もパッケージに封入されていた気体は20℃の空気とする。L、Dの単位はcmである。   On the other hand, the pressure region satisfying λ >> D is called a molecular flow region, and the conductance Ck in this molecular flow region is expressed by the following equation (2). Also in this case, the gas enclosed in the package is 20 ° C. air. The unit of L and D is cm.

[数2]
Ck=12.1×(D/L) (l/s)
[Equation 2]
Ck = 12.1 × (D 3 / L) (l / s)

ここで室温の空気で圧力がp(Torr)の場合、平均自由工程λは数3の概算式で表される。   Here, when the air is room temperature and the pressure is p (Torr), the mean free path λ is expressed by the following approximate expression.

[数3]
λ(mm)≒5×10−2/p
[Equation 3]
λ (mm) ≈5 × 10 −2 / p

ここで、数3を用い、さらに貫通孔の直径Dを0.1mmとすると、λ/D<0.01程度の粘性流領域となるのは約50Torr以上と、またλ/D>10程度の分子流領域となるのは約0.05Torr以下と計算できる。0.05Torr〜50Torr(6.67Pa〜6665Pa)の領域では0.01<λ/D<10の中間領域となっている。赤外線センサのような真空封止パッケージで求められる真空度は通常10−2Torr〜10−6Torr(133.3×10−2Pa〜133.3×10−6Pa)であるので、分子流領域まで十分なコンダクタンスが確保されていることが必要となる。 Here, if Equation 3 is used and the diameter D of the through hole is 0.1 mm, a viscous flow region of about λ / D <0.01 is about 50 Torr or more, and λ / D> 10. The molecular flow region can be calculated to be about 0.05 Torr or less. In the region of 0.05 Torr to 50 Torr (6.67 Pa to 6665 Pa), the intermediate region satisfies 0.01 <λ / D <10. Since the degree of vacuum required for a vacuum sealed package such as an infrared sensor is normally 10 −2 Torr to 10 −6 Torr (133.3 × 10 −2 Pa to 133.3 × 10 −6 Pa), It is necessary that sufficient conductance is ensured up to the region.

いまDが0.1mm、Lが1mmの貫通孔における粘性流領域のコンダクタンスCpを数1式より計算すると、その値は18×p(mm/s)であり、分子流領域のコンダクタンスCkは数2より121(mm/s)と計算される。仮に真空パッケージの容量が14mm×14mm×1.4mmで、体積が274mmとするならば、分子流領域のコンダクタンスを考慮しても真空引きできることが想定される。 When the conductance Cp of the viscous flow region in the through hole with D of 0.1 mm and L of 1 mm is calculated from Equation 1, the value is 18 × p (mm 3 / s), and the conductance Ck of the molecular flow region is From Equation 2, it is calculated as 121 (mm 3 / s). If the capacity of the vacuum package is 14 mm × 14 mm × 1.4 mm and the volume is 274 mm 3 , it can be assumed that a vacuum can be drawn even considering the conductance of the molecular flow region.

しかしながら、この結果は貫通孔の直径0.1mmを想定した場合の結果であり、Ckは貫通孔径の3乗に比例して低下するので、貫通孔の直径を0.1mmより小さくすると、高真空パッケージを実現するのが困難になってしまう。つまり、例えば赤外線センサにおいて高真空パッケージを実現するには、十分なコンダクタンスを得るために、図29の第1開口941aの直径を例えば少なくとも0.1mmにする必要があるが、その場合、第2開口941bの直径は0.1mmよりも大きくならざるを得ない。逆に言えば、第2開口941bの最大面積S2をそれより小さくすると、第1開口941aの最小面積S1が小さくなりすぎ、十分な真空引きができなくなる。すなわち、高真空かつ小型のパッケージを実現するためには、狭い表面開口面積でありながらも十分大きなコンダクタンスを有する貫通孔を形成する必要がある。   However, this result is based on the assumption that the diameter of the through hole is 0.1 mm, and Ck decreases in proportion to the cube of the diameter of the through hole. Therefore, if the diameter of the through hole is smaller than 0.1 mm, high vacuum It becomes difficult to realize the package. That is, for example, in order to realize a high vacuum package in an infrared sensor, the diameter of the first opening 941a in FIG. 29 needs to be at least 0.1 mm, for example, in order to obtain sufficient conductance. The diameter of the opening 941b must be larger than 0.1 mm. In other words, if the maximum area S2 of the second opening 941b is made smaller than that, the minimum area S1 of the first opening 941a becomes too small and sufficient evacuation cannot be performed. That is, in order to realize a high vacuum and small package, it is necessary to form a through hole having a sufficiently large conductance while having a small surface opening area.

本発明の目的は、封止不良及び機能不良を生ずることなく高真空を実現する真空パッケージの製造方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a manufacturing method of a vacuum package that realizes a high vacuum without causing sealing failure and functional failure.

本発明の第1視点によれば、透過窓を有する真空チャンバ内に、貫通孔を形成したパッケージをセットする工程と、真空チャンバ内を減圧する工程と、貫通孔に封止材料を配置する工程と、真空チャンバ外から透過窓を通じて封止材料にレーザを照射し、貫通孔を封止する工程と、を含む真空パッケージの製造方法を提供する。   According to the first aspect of the present invention, a step of setting a package in which a through hole is formed in a vacuum chamber having a transmission window, a step of reducing the pressure in the vacuum chamber, and a step of arranging a sealing material in the through hole And a step of irradiating the sealing material with a laser from the outside of the vacuum chamber through the transmission window to seal the through hole.

上記第1視点の好ましい形態によれば、真空パッケージの製造方法は、真空チャンバ内を減圧する前に、貫通孔に封止材料を配置する工程をさらに含む。   According to a preferred form of the first aspect, the method for manufacturing a vacuum package further includes a step of disposing a sealing material in the through hole before decompressing the inside of the vacuum chamber.

本発明によれば、真空パッケージに接合材料を使用している場合でも、貫通孔にセットした封止材料のみをレーザ装置で局所的に加熱することが可能なので、貫通孔の封止材料の融点が該接合材料の融点以下のときに、該接合材料を溶解させずに貫通孔の封止材料だけを溶かして真空封止することができるのみならず、封止材料の融点が該接合材料の融点より高いときであっても、条件を最適化すれば貫通孔の封止材料だけを溶解させて封止することも可能である。   According to the present invention, even when a bonding material is used for the vacuum package, only the sealing material set in the through hole can be locally heated by the laser device. When the melting point of the bonding material is equal to or lower than the melting point of the bonding material, not only can the bonding material be dissolved but only the sealing material of the through hole can be melted and vacuum-sealed. Even when the melting point is higher than the melting point, if the conditions are optimized, it is possible to seal by dissolving only the sealing material of the through hole.

本発明の第1実施形態に係る真空パッケージの概略断面図。1 is a schematic cross-sectional view of a vacuum package according to a first embodiment of the present invention. 図1の貫通孔部分の拡大概略断面図。The expanded schematic sectional drawing of the through-hole part of FIG. 封止材料で貫通孔を封止した後の状態を示す拡大概略断面図。The expanded schematic sectional drawing which shows the state after sealing a through-hole with sealing material. 貫通孔の表面形状の一例を示す概略平面図。The schematic plan view which shows an example of the surface shape of a through-hole. 貫通孔の表面形状の一例を示す概略平面図及び概略断面図。The schematic plan view and schematic sectional drawing which show an example of the surface shape of a through-hole. 貫通孔の表面形状の例を示す概略平面図。The schematic plan view which shows the example of the surface shape of a through-hole. 本発明の第2実施形態における貫通孔部分の概略部分断面図。The schematic fragmentary sectional view of the through-hole part in 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態における貫通孔部分の概略部分断面図。The schematic fragmentary sectional view of the through-hole part in 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態における貫通孔部分の概略部分断面図。The schematic fragmentary sectional view of the through-hole part in 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態における貫通孔部分の概略部分断面図。The schematic fragmentary sectional view of the through-hole part in 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6実施形態における貫通孔部分の概略部分断面図。The schematic fragmentary sectional view of the through-hole part in 6th Embodiment of this invention. 本発明の第7実施形態における貫通孔部分の概略部分断面図。The schematic fragmentary sectional view of the through-hole part in 7th Embodiment of this invention. 本発明の第8実施形態に係る真空パッケージの概略断面図。The schematic sectional drawing of the vacuum package which concerns on 8th Embodiment of this invention. 本発明の第9実施形態に係る真空パッケージの概略断面図。The schematic sectional drawing of the vacuum package which concerns on 9th Embodiment of this invention. 本発明の第10実施形態に係る真空パッケージの概略断面図。The schematic sectional drawing of the vacuum package which concerns on 10th Embodiment of this invention. 本発明の第11実施形態に係る真空パッケージの概略断面図。Schematic sectional view of a vacuum package according to an eleventh embodiment of the present invention. 本発明の第12実施形態に係る真空パッケージの概略断面図。The schematic sectional drawing of the vacuum package which concerns on 12th Embodiment of this invention. 本発明の第12実施形態に係る真空パッケージの概略断面図。The schematic sectional drawing of the vacuum package which concerns on 12th Embodiment of this invention. 本発明の第12実施形態に係る真空パッケージの概略断面図。The schematic sectional drawing of the vacuum package which concerns on 12th Embodiment of this invention. 本発明の第13実施形態に係る、本発明の真空パッケージにおける貫通孔の形成方法を説明するための概略工程図。The schematic process drawing for demonstrating the formation method of the through-hole in the vacuum package of this invention based on 13th Embodiment of this invention. 本発明の第14実施形態に係る、真空パッケージを真空封止する方法を説明するための概略断面図。The schematic sectional drawing for demonstrating the method of vacuum-sealing a vacuum package based on 14th Embodiment of this invention. 本発明の第15実施形態に係る、真空パッケージを真空封止する方法を説明するための概略断面図。The schematic sectional drawing for demonstrating the method of vacuum-sealing a vacuum package based on 15th Embodiment of this invention. 本発明の第16実施形態に係る、真空パッケージを真空封止する方法を説明するための概略断面図。The schematic sectional drawing for demonstrating the method of vacuum-sealing a vacuum package based on 16th Embodiment of this invention. 特許文献1に記載の赤外線検出用真空パッケージを説明するための概略断面図。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining an infrared detection vacuum package described in Patent Document 1. 特許文献3に記載の素子の封止パッケージ構造を説明するための概略断面図。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining a sealed package structure of an element described in Patent Document 3. 図25に示す穴部の部分概略断面図。The partial schematic sectional drawing of the hole part shown in FIG. 本発明が解決しようとする課題を説明するための貫通孔部分の概略断面図。The schematic sectional drawing of the through-hole part for demonstrating the subject which this invention tends to solve. 本発明が解決しようとする課題を説明するための貫通孔部分の概略断面図。The schematic sectional drawing of the through-hole part for demonstrating the subject which this invention tends to solve. 本発明が解決しようとする課題を説明するための貫通孔部分の概略断面図。The schematic sectional drawing of the through-hole part for demonstrating the subject which this invention tends to solve. 貫通孔のコンダクタンスの算出方法を説明するための概略斜視図。The schematic perspective view for demonstrating the calculation method of the conductance of a through-hole.

以下、本発明の真空パッケージについて、機能素子として赤外線受光素子を真空封止した赤外線センサに係る真空パッケージを例にして説明する。   Hereinafter, the vacuum package of the present invention will be described by taking as an example a vacuum package according to an infrared sensor in which an infrared light receiving element is vacuum-sealed as a functional element.

本発明の第1実施形態に係る真空パッケージについて説明する。図1に、本発明の第1実施形態に係る真空パッケージの概略断面図を示す。真空パッケージ100は、赤外線を検出する赤外線受光素子1と、赤外線受光素子1を搭載する受光素子基板3と、赤外線受光素子1が受光できるように赤外線を透過する赤外線透過窓12と、受光素子基板3と赤外線透過窓12との間に所定の間隙を形成するスペーサ9と、を備える。赤外線受光素子1は、受光素子基板3上に接合材2を介して固定され、赤外線受光素子1を収容するチャンバ6は、その側面及び上面をスペーサ9や赤外線透過窓12等によって覆われることによって、赤外線受光素子1上に形成されている。チャンバ6内は、大気圧より減圧され、好ましくは133.3×10−2Pa〜133.3×10−6Paまで減圧される。 A vacuum package according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a vacuum package according to the first embodiment of the present invention. The vacuum package 100 includes an infrared light receiving element 1 that detects infrared light, a light receiving element substrate 3 on which the infrared light receiving element 1 is mounted, an infrared transmission window 12 that transmits infrared light so that the infrared light receiving element 1 can receive light, and a light receiving element substrate. 3 and a spacer 9 that forms a predetermined gap between the infrared transmission window 12 and the infrared transmission window 12. The infrared light receiving element 1 is fixed on the light receiving element substrate 3 through the bonding material 2, and the chamber 6 that accommodates the infrared light receiving element 1 is covered with a spacer 9, an infrared transmission window 12, and the like on its side surface and upper surface. Formed on the infrared light receiving element 1. The inside of the chamber 6 is depressurized from the atmospheric pressure, and is preferably depressurized to 133.3 × 10 −2 Pa to 133.3 × 10 −6 Pa.

赤外線透過窓12には、チャンバ6を脱気するために使用する貫通孔13が少なくとも1つ形成されている。図2に、貫通孔13部分(封止材料15の図示は省略)の拡大概略断面図を示す。また、図3に、封止材料15で貫通孔13を封止した後の状態を示す拡大概略断面図を示す。貫通孔13は、その内壁に、チャンバ6の外方に面した外面12aからチャンバ6内方に向けて開口面積(図面上、幅ないし径)が縮小する第1テーパ面12bと、チャンバ6の内方に面した内面12dからチャンバ6外方に向けて開口面積(図面上、幅ないし径)が縮小する第2テーパ面12cと、を有する。そして、第1テーパ面12bと第2テーパ面12cとが連続して形成されることにより、第1テーパ面12bと第2テーパ面12cの境界に、貫通孔13の開口面積(図面上、幅ないし径)が最も縮小したくびれ部13aが形成されている。   The infrared transmitting window 12 is formed with at least one through hole 13 used for degassing the chamber 6. FIG. 2 shows an enlarged schematic cross-sectional view of the through-hole 13 portion (illustration of the sealing material 15 is omitted). FIG. 3 shows an enlarged schematic cross-sectional view showing a state after the through hole 13 is sealed with the sealing material 15. The through-hole 13 has, on its inner wall, a first tapered surface 12b whose opening area (width or diameter in the drawing) decreases from the outer surface 12a facing outward of the chamber 6 toward the inner side of the chamber 6, and A second tapered surface 12c whose opening area (width or diameter in the drawing) decreases from the inner surface 12d facing inward toward the chamber 6 outward. Then, the first tapered surface 12b and the second tapered surface 12c are continuously formed, so that the opening area of the through hole 13 (in the drawing, the width) is formed at the boundary between the first tapered surface 12b and the second tapered surface 12c. A constricted portion 13a having the most reduced diameter is formed.

ここで、貫通孔13に沿った赤外線透過窓12に垂直な断面(図2及び図3)において、外面12aと第1テーパ面12bとで形成される第1角部の第1角度α、及び第1テーパ面12bと第2テーパ面12cとで形成される第2角部の第2角度βは、封止材料15と(パッド14を介して)接することになるので、いずれも鈍角となるように形成する。好ましくは、第1角度α、第2角度β、及び第2テーパ面12cと内面12dとで形成される第3角部の第3角度γは、いずれも鈍角であるように形成する。より好ましくは、第1角度α、第2角度β及び第3角度γは、100°〜160°に設定する。これにより、貫通孔13を形成する赤外線透過窓12の第1〜第3角部はいずれも鈍角となり、各角部における欠陥の発生を抑制することができる。   Here, in a cross section (FIGS. 2 and 3) perpendicular to the infrared transmitting window 12 along the through hole 13, the first angle α of the first corner formed by the outer surface 12a and the first tapered surface 12b, and Since the second angle β of the second corner formed by the first tapered surface 12b and the second tapered surface 12c is in contact with the sealing material 15 (via the pad 14), both become obtuse angles. To form. Preferably, the first angle α, the second angle β, and the third angle γ of the third corner formed by the second tapered surface 12c and the inner surface 12d are all formed to be obtuse. More preferably, the first angle α, the second angle β, and the third angle γ are set to 100 ° to 160 °. Thereby, all the 1st-3rd corner | angular parts of the infrared transmission window 12 which form the through-hole 13 become obtuse angles, and generation | occurrence | production of the defect in each corner | angular part can be suppressed.

図1及び図2に示す貫通孔13は、貫通孔13を通る中心線に対して線対称となるように第1テーパ面12b及び第2テーパ面12cを形成している。すなわち、第1テーパ面12b部分の貫通孔の中心線と第2テーパ面12cの貫通孔の中心線が一致している。これにより、くびれ部13aの最小幅(最小径)を結ぶ線は、赤外線透過窓12(外面12a又は内面12d)に対して平行となっている。また、貫通孔13は、くびれ部13aが赤外線透過窓12の厚みの中央となるように、赤外線透過窓12の両面から同じ深さで掘ることによって形成されている。すなわち、外面12a側から形成した第1テーパ面12bの深さd1と内面12d側から形成した第2テーパ面12cの深さd2が、同じになるように形成されている。   The through hole 13 shown in FIGS. 1 and 2 forms a first taper surface 12b and a second taper surface 12c so as to be line symmetric with respect to a center line passing through the through hole 13. That is, the center line of the through hole in the first tapered surface 12b and the center line of the through hole in the second tapered surface 12c coincide. Thereby, the line connecting the minimum width (minimum diameter) of the constricted portion 13a is parallel to the infrared transmission window 12 (the outer surface 12a or the inner surface 12d). Further, the through hole 13 is formed by digging from both sides of the infrared transmitting window 12 at the same depth so that the constricted portion 13a is at the center of the thickness of the infrared transmitting window 12. That is, the depth d1 of the first taper surface 12b formed from the outer surface 12a side and the depth d2 of the second taper surface 12c formed from the inner surface 12d side are formed to be the same.

テーパ面12b,12cを有する貫通孔13は、例えばエッチング法によって形成することができる。特に、異方性エッチングを使用すれば、図1及び図2に示す形態の他にも、種々のテーパ形状を有する貫通孔を形成することができる。本実施形態を例にすれば、例えば、赤外線透過窓12としてSiを使用して、外面12aを(100)面とし、赤外線透過窓12の両面から異方性エッチングすると、第2角部の第2角度の二等分角β/2は54.7°(すなわちβ=109.4°)にすることができる。   The through hole 13 having the tapered surfaces 12b and 12c can be formed by, for example, an etching method. In particular, if anisotropic etching is used, through holes having various tapered shapes can be formed in addition to the forms shown in FIGS. Taking this embodiment as an example, for example, when Si is used as the infrared transmission window 12, the outer surface 12a is a (100) plane, and anisotropic etching is performed from both sides of the infrared transmission window 12, the second corner portion is The bisection angle bisector β / 2 can be 54.7 ° (ie β = 109.4 °).

赤外線透過窓12の表面(外面12a又は内面12dの平面図)における貫通孔13の開口形状(あるいは、赤外線透過窓12の面方向に沿った断面形状)は種々の形態(例えば円形)にすることができる。このとき、貫通孔13の表面形状は、封止前の封止材料15を載置したときに、貫通孔13の表面開口又は内壁と封止材料15との間に、チャンバ6を脱気できるような間隙が形成できるような形状とすると好ましい。例えば、封止前(溶融前)の封止材料15の形状が球状である場合、貫通孔13の開口形状を円形以外の開口形状にすると、封止材料15を貫通孔13にセットした状態で、貫通孔13と封止材料15との間隙からチャンバ6内を減圧する(真空にする)ことができる。   The opening shape of the through hole 13 (or the cross-sectional shape along the surface direction of the infrared transmitting window 12) on the surface of the infrared transmitting window 12 (plan view of the outer surface 12a or the inner surface 12d) may be various forms (for example, circular). Can do. At this time, the surface shape of the through hole 13 is such that the chamber 6 can be deaerated between the surface opening or inner wall of the through hole 13 and the sealing material 15 when the sealing material 15 before sealing is placed. A shape that can form such a gap is preferable. For example, when the shape of the sealing material 15 before sealing (before melting) is spherical, if the opening shape of the through hole 13 is an opening shape other than a circle, the sealing material 15 is set in the through hole 13. The inside of the chamber 6 can be depressurized (vacuum) from the gap between the through hole 13 and the sealing material 15.

図4に、貫通孔13の表面形状の一例を示す概略平面図を示す。図4に示す貫通孔13の開口形状は正方形である。このとき、貫通孔13は、2つの四角錐台を、面積の小さい面同士で接続したような形状となる。真空封止時に、封止材料15(点線)として例えば球状のハンダボールを使用する場合、チャンバ6の脱気前に貫通孔13にハンダボール15をセットし、その状態で真空引きすると、ハンダボール15で閉塞されていない貫通孔13の四隅(矢印部分)からチャンバ6内の空気を抜くことができる。   FIG. 4 is a schematic plan view showing an example of the surface shape of the through hole 13. The opening shape of the through-hole 13 shown in FIG. 4 is a square. At this time, the through hole 13 has a shape in which two square frustums are connected to each other with surfaces having a small area. When, for example, a spherical solder ball is used as the sealing material 15 (dotted line) at the time of vacuum sealing, the solder ball 15 is set in the through-hole 13 before degassing the chamber 6 and is evacuated in that state. The air in the chamber 6 can be extracted from the four corners (arrow portions) of the through hole 13 that is not closed by 15.

図5に、貫通孔13の表面形状の別の例を示す概略平面図及び概略断面図を示す。図5(a)は、貫通孔13の表面形状の一例を示す概略平面図であり、図5(b)は、図5(a)のVb−Vb線における概略断面図である。図5における貫通孔13の開口は、楕円形状になっている。このため、溶融前の封止材料15として球状のハンダボール(点線)を貫通孔13にセットすると、楕円形状の短軸方向はハンダボール15に塞がれるが、長軸方向(矢印部分)の両端にはハンダボール15との間に間隙が形成され、該間隙からチャンバ6内の空気を抜くことができる。また、図5(b)に示すように、第1テーパ面12b及び第2テーパ面12cは、曲面状であっても構わない。   In FIG. 5, the schematic plan view and schematic sectional drawing which show another example of the surface shape of the through-hole 13 are shown. FIG. 5A is a schematic plan view showing an example of the surface shape of the through-hole 13, and FIG. 5B is a schematic cross-sectional view taken along the line Vb-Vb in FIG. The opening of the through hole 13 in FIG. 5 has an elliptical shape. For this reason, when a spherical solder ball (dotted line) is set in the through-hole 13 as the sealing material 15 before melting, the short axis direction of the elliptical shape is blocked by the solder ball 15, but the long axis direction (arrow part) A gap is formed between the solder balls 15 at both ends, and air in the chamber 6 can be extracted from the gap. In addition, as shown in FIG. 5B, the first tapered surface 12b and the second tapered surface 12c may be curved.

また、貫通孔13の平面投影形状は、円形、正方形、楕円形に限定されることなく、種々の形状を採用することができる。例えば、図6に示すような、十字形(図6(a))、平行四辺形、(図6(b))、三角形(図6(c))、多角形(例えば六角形)(図6(d))、長方形(図6(e))、花形(図6(f))等を適用することができる。   Moreover, the planar projection shape of the through-hole 13 is not limited to a circle, a square, or an ellipse, and various shapes can be employed. For example, as shown in FIG. 6, a cross (FIG. 6A), a parallelogram, (FIG. 6B), a triangle (FIG. 6C), a polygon (for example, a hexagon) (FIG. 6). (D)), a rectangle (FIG. 6E), a flower shape (FIG. 6F), and the like can be applied.

本発明における貫通孔13を作成する方法としては、例えば、異方性エッチング、等方性エッチング、ドライエッチング、ドリル、サンドブラスタ、超音波加工、ワイヤ放電等を利用することができる。   For example, anisotropic etching, isotropic etching, dry etching, drill, sandblaster, ultrasonic machining, wire discharge, or the like can be used as a method of creating the through hole 13 in the present invention.

なお、貫通孔13に封止材料15を予め載置してからチャンバ6を脱気する場合、最小の開口となるくびれ部の開口面積よりも、封止材料15で部分的に閉塞された開口の面積のほうが小さくなる場合もある。両面積の大小関係は、貫通孔の形状(寸法、テーパ角、開口形状)や封止材料の形状(寸法、立体形状)に依存するので、コンダクタンスやチャンバの脱気が可能となるかは、より小さい開口面積で検討するようにする。   In addition, when the chamber 6 is deaerated after the sealing material 15 is placed in the through hole 13 in advance, the opening partially closed by the sealing material 15 rather than the opening area of the constricted portion that becomes the minimum opening. In some cases, the area of is smaller. The size relationship between the two areas depends on the shape of the through-hole (dimension, taper angle, opening shape) and the shape of the sealing material (dimension, three-dimensional shape). Consider a smaller opening area.

図1〜図3に示す本実施形態に係る真空パッケージにおいて、赤外線透過窓12の貫通孔13上における第1テーパ面12b上と、第1テーパ面12bと連続する外面12aの少なくとも一部上にはパッド14が形成されている。パッド14は、第2テーパ面12c及び内面12d上には形成されていない。パッド14の材料には、封止材料15に対して赤外線透過窓12よりも濡れ性の高い材料を用いる。例えば、Ni、NiP、Au、Cu、Ag、Fe、Co、Pd、Ti、Cr、Ptや、それらを主成分とする合金などをパッド14として使用することができる。これにより、封止材料15は、溶融状態となってもパッド14上、すなわち第1テーパ面12b上に載るように貫通孔13内に確実に配されると共に、最も開口面積の小さいくびれ部13a部で貫通孔13を封止することができる。一方で、封止材料15は、第2テーパ面12b部分では貫通孔13を封止しないので、内面12dよりチャンバ6の内部へは突出しないようになっている。これにより、封止材料15は、チャンバ6を気密性良く封止すると共に、チャンバ6内の赤外線受光素子1やボンディングワイヤ5等と接触しないようになっている。   In the vacuum package according to the present embodiment shown in FIGS. 1 to 3, on the first tapered surface 12b on the through hole 13 of the infrared transmission window 12, and on at least a part of the outer surface 12a continuous with the first tapered surface 12b. A pad 14 is formed. The pad 14 is not formed on the second tapered surface 12c and the inner surface 12d. As the material of the pad 14, a material having higher wettability than the infrared transmission window 12 with respect to the sealing material 15 is used. For example, Ni, NiP, Au, Cu, Ag, Fe, Co, Pd, Ti, Cr, Pt, an alloy containing them as a main component, or the like can be used as the pad 14. Thereby, the sealing material 15 is reliably arranged in the through hole 13 so as to be placed on the pad 14, that is, the first tapered surface 12 b even in a molten state, and the constricted portion 13 a having the smallest opening area. The through hole 13 can be sealed with the portion. On the other hand, since the sealing material 15 does not seal the through hole 13 in the second tapered surface 12b portion, the sealing material 15 does not protrude into the chamber 6 from the inner surface 12d. Thereby, the sealing material 15 seals the chamber 6 with good airtightness and does not come into contact with the infrared light receiving element 1, the bonding wire 5, or the like in the chamber 6.

次に、図1に示す第1実施形態に係る赤外線センサ用真空パッケージ100の詳細について以下に説明する。   Next, details of the vacuum package 100 for an infrared sensor according to the first embodiment shown in FIG. 1 will be described below.

受光素子基板3上には電極パッド4が形成され、電極パッド4は、チャンバ6内からチャンバ6外へ受光素子基板3に沿って引き出されている。赤外線受光素子1の電極パッド16は、ボンディングワイヤ5によって電極パッド4と電気的に接続されている。これにより、赤外線受光素子1が検知した信号を、電極パッド4を介してチャンバ6の外部へ送ることができる。   An electrode pad 4 is formed on the light receiving element substrate 3, and the electrode pad 4 is drawn out from the chamber 6 to the outside of the chamber 6 along the light receiving element substrate 3. The electrode pad 16 of the infrared light receiving element 1 is electrically connected to the electrode pad 4 by a bonding wire 5. Thereby, the signal detected by the infrared light receiving element 1 can be sent to the outside of the chamber 6 through the electrode pad 4.

受光素子基板3は、チャンバ6内部を高真空に保持することができる材料で形成する。受光素子基板3の材料としては、例えば、SiやGeなどの半導体材料、Ni、Fe、Co、Cr、Ti、Au、Ag、Cu、Al、Pd、Ptなどの金属やそれらを主成分とする合金材料、あるいはSiO、Alなどのガラスやセラミックス材料を使用することができる。 The light receiving element substrate 3 is formed of a material capable of maintaining the inside of the chamber 6 in a high vacuum. As a material of the light receiving element substrate 3, for example, a semiconductor material such as Si or Ge, a metal such as Ni, Fe, Co, Cr, Ti, Au, Ag, Cu, Al, Pd, or Pt, or a main component thereof is used. Alloy materials, or glass or ceramic materials such as SiO 2 and Al 2 O 3 can be used.

電極パッド4上には、絶縁層7を介して、赤外線受光素子1を取り囲むようにパッド8aが形成されている。パッド8a上には、接合材料10aによってスペーサ9が接合されている。スペーサ9は、赤外線受光素子1を取り囲むと共に、受光素子基板3と赤外線透過窓12との間に、赤外線受光素子1等を配置するための所定の間隙を確保するものである。さらに、スペーサ9上には、接合材料10bによって赤外線透過窓12のパッド8aが接合され、赤外線透過窓12が赤外線受光素子1上を覆い、チャンバ6を形成するように配設される。各要素の接合は、チャンバ6の気密性を高めるように実施する。   A pad 8 a is formed on the electrode pad 4 so as to surround the infrared light receiving element 1 with an insulating layer 7 interposed therebetween. A spacer 9 is bonded onto the pad 8a by a bonding material 10a. The spacer 9 surrounds the infrared light receiving element 1 and secures a predetermined gap for disposing the infrared light receiving element 1 and the like between the light receiving element substrate 3 and the infrared transmitting window 12. Further, the pad 8 a of the infrared transmission window 12 is bonded onto the spacer 9 by the bonding material 10 b, and the infrared transmission window 12 is disposed so as to cover the infrared light receiving element 1 and form the chamber 6. Bonding of each element is performed so as to increase the airtightness of the chamber 6.

絶縁層7としては、例えば、SiO、SiON、SiN等のセラミックスやガラス等の材料を使用することができる。 As the insulating layer 7, for example, a material such as ceramics or glass such as SiO 2 , SiON, or SiN can be used.

スペーサ9の材料は特に制限されないが、チャンバ6内部を真空に引いたときにガスを放出しにくいことが求められる。スペーサ9の材料としては、例えば、SiやGeなどの半導体材料、Ni、Fe、Co、Cr、Ti、Au、Ag、Cu、Al、Pd、Ptなどの金属やそれらを主成分とする合金材料、あるいはSiO、Alなどのガラスやセラミックス材料を使用することができる。 The material of the spacer 9 is not particularly limited, but it is required that the gas is not easily released when the chamber 6 is evacuated. Examples of the material of the spacer 9 include a semiconductor material such as Si and Ge, a metal such as Ni, Fe, Co, Cr, Ti, Au, Ag, Cu, Al, Pd, and Pt, and an alloy material containing them as a main component. Alternatively, glass or ceramic materials such as SiO 2 and Al 2 O 3 can be used.

接合材料10a,10bとしては、Auやハンダなどを使用することができる。Auで接続する場合には、スペーサ9と、受光素子基板3あるいは赤外線透過窓12のパッド8a,8b部分に予めAuを形成しておき、熱圧着、超音波接合、表面活性化接合などにより接続する。一方、ハンダで接続する場合には、スペーサ9と、受光素子基板3あるいは赤外線透過窓12のパッド8a,8b部分に予めハンダの拡散防止、あるいはハンダ濡れを促進するNi、NiP、Au、Cu、Ag、Fe、Co、Pd、Ti、Cr、Ptや、それらを主成分とする合金などを形成しておき、その両者の間にハンダを供給してリフロー炉やホットプレートなどで加熱溶融することで接続する。なお、パッド8a,8bの表面に予めハンダをめっき、スパッタ、蒸着などで形成しておいて、それを接続してもよい。接合材料10a,10bがハンダの場合、その材料としては、例えば、Sn、Pb、SnPb、SnAg、SnCu、SnAgCu、SnIn、SnZn、SnBi、SnZnBi、Bi、In、InAg、などの低融点金属を主成分とする材料であることが望ましい。そのほか、接合材料10a,10bを用いずに、Si/Si、SiO/SiO、Si/ガラス、などの基板材料を陽極接合などにより直接接合してもよい。 As the bonding materials 10a and 10b, Au, solder, or the like can be used. In the case of connection with Au, Au is formed in advance on the spacer 9 and the pads 8a and 8b of the light receiving element substrate 3 or the infrared transmission window 12, and connected by thermocompression bonding, ultrasonic bonding, surface activation bonding, or the like. To do. On the other hand, when connecting with solder, Ni, NiP, Au, Cu, which prevent the solder from spreading or promote the solder wetting in advance on the spacer 9 and the pads 8a and 8b of the light receiving element substrate 3 or the infrared transmitting window 12 are provided. Ag, Fe, Co, Pd, Ti, Cr, Pt, and alloys containing them as main components are formed, and solder is supplied between them to heat and melt in a reflow furnace or hot plate. Connect with. Note that solder may be previously formed on the surfaces of the pads 8a and 8b by plating, sputtering, vapor deposition, or the like, and then connected. When the bonding materials 10a and 10b are solder, the material is mainly a low melting point metal such as Sn, Pb, SnPb, SnAg, SnCu, SnAgCu, SnIn, SnZn, SnBi, SnZnBi, Bi, In, InAg. It is desirable that the material is a component. In addition, a substrate material such as Si / Si, SiO 2 / SiO 2 , or Si / glass may be directly bonded by anodic bonding or the like without using the bonding materials 10a and 10b.

赤外線透過膜12は、赤外線受光素子1上に、反射防止膜11a,11bをその両面に有する。赤外線透過窓12は、赤外線を透過させることができる材料で形成する。赤外線透過窓の材料としては、例えば、Si、Ge、ZnS、ZnSe、Al、SiOなどのほか、LiF、NaCl、KBr、CsI、CaF、BaF、MgFなどのアルカリハライド系材料やアルカリ土類ハライド系材料、Ge、As、Se、Te、Sbなどを主成分とするカルコゲナイト系ガラスなどの材料を使用することができる。 The infrared transmission film 12 has antireflection films 11 a and 11 b on both sides of the infrared light receiving element 1. The infrared transmission window 12 is formed of a material that can transmit infrared rays. Examples of the material for the infrared transmission window include Si, Ge, ZnS, ZnSe, Al 2 O 3 , SiO 2 and the like, and alkali halides such as LiF, NaCl, KBr, CsI, CaF 2 , BaF 2 , and MgF 2. Materials such as materials, alkaline earth halide materials, chalcogenite glasses mainly containing Ge, As, Se, Te, Sb, and the like can be used.

赤外線透過膜12の貫通孔13を封止する封止材料15としては、例えば、Sn、Pb、SnPb、SnAg、SnCu、SnAgCu、SnIn、SnZn、SnBi、SnZnBi、Bi、In、InAg、などの低融点金属を主成分とする材料を使用することができる。   Examples of the sealing material 15 that seals the through-hole 13 of the infrared transmission film 12 include Sn, Pb, SnPb, SnAg, SnCu, SnAgCu, SnIn, SnZn, SnBi, SnZnBi, Bi, In, InAg, and the like. A material mainly composed of a melting point metal can be used.

本実施形態によれば、貫通孔13を形成する角部が鈍角形状になっているので、封止材料15の接合時や製品使用時においてクラックなどの欠陥の発生を防止することができる。特に、貫通孔13を形成する基材が割れやすいシリコンやガラスであっても貫通孔13におけるクラックの発生を抑制することができる。また、封止材料15の接合部分には、パッド14を形成することにより、気密不良を防止している。これにより、気密性の高い真空パッケージを得ることができる。   According to the present embodiment, since the corners forming the through holes 13 have an obtuse shape, the occurrence of defects such as cracks can be prevented when the sealing material 15 is joined or when the product is used. In particular, even if the base material forming the through hole 13 is easily broken silicon or glass, the generation of cracks in the through hole 13 can be suppressed. Further, a pad 14 is formed at the joint portion of the sealing material 15 to prevent airtight defects. Thereby, a highly airtight vacuum package can be obtained.

また、くびれ部13aによって封止材料15を受け止めると共に、赤外線受光素子1側の第2テーパ面12cにパッド14を形成しないことにより、封止材料15をチャンバ6内に突出することを防止している。これにより、機能不良やショートの発生を防止することができる。   Further, the sealing material 15 is received by the constricted portion 13a, and the pad 14 is not formed on the second tapered surface 12c on the infrared light receiving element 1 side, thereby preventing the sealing material 15 from protruding into the chamber 6. Yes. Thereby, it is possible to prevent malfunctions and occurrence of short circuits.

さらに、貫通孔13は、赤外線透過窓12の両面から、対称的にテーパ面12b,12cが形成されているので、一方向のテーパ面しか有さない貫通孔と比べて、基板表面の開口面積に対して大きなコンダクタンスを得ることができる。すなわち、基板表面の開口を大きくすることなく、チャンバ6の真空化に有利な大きなコンダクタンスを有する貫通孔13を形成することができる。これにより、性能レベルを維持しながらも真空パッケージの小型化を達成することができる。   Furthermore, since the through holes 13 are formed with the tapered surfaces 12b and 12c symmetrically from both surfaces of the infrared transmitting window 12, the opening area of the substrate surface is larger than that of the through holes having only one direction of the tapered surface. A large conductance can be obtained. That is, the through hole 13 having a large conductance advantageous for evacuation of the chamber 6 can be formed without increasing the opening of the substrate surface. As a result, the vacuum package can be downsized while maintaining the performance level.

次に、本発明の第2実施形態〜第7実施形態に係る真空パッケージについて説明する。第2実施形態〜第7実施形態は、赤外線透過窓の厚み方向に沿った断面における貫通孔の形態がそれぞれ異なっている。第2実施形態〜第7実施形態における貫通孔部分以外の形態は、第1実施形態と同様である。   Next, vacuum packages according to second to seventh embodiments of the present invention will be described. 2nd Embodiment-7th Embodiment differs in the form of the through-hole in the cross section along the thickness direction of an infrared rays transmission window, respectively. Forms other than the through-hole portion in the second to seventh embodiments are the same as those in the first embodiment.

図7に、本発明の第2実施形態における貫通孔部分の概略部分断面図を示す。図7(a)は、封止前の状態を示す貫通孔の概略断面図であり、図7(b)は、貫通孔を封止材料で封止した状態を示す貫通孔の概略断面図である。図2に示す第1実施形態においては赤外線透過窓の外面側からの第1テーパ面の深さと内面からの第2テーパ面の深さは同等であったが、第2実施形態においては、赤外線透過窓22の外面22aからの第1テーパ面22bの深さd1のほうが、内面22dからの第2テーパ面22cの深さd2よりも深くなっている。これにより、貫通孔23のくびれ部23aは、外面22a側よりも内面22d側に形成されると共に、外面22a表面の貫通孔23の開口は、内面22d表面の貫通孔23の開口よりも大きくなる。パッド24は、第1テーパ面22b及び外面22aに形成されており、封止材料25は、パッド24上を覆うように貫通孔23を封止する。本実施形態によれば、封止時に、封止材料25を貫通孔23に安定にセットすることができる。   FIG. 7 shows a schematic partial cross-sectional view of the through hole portion in the second embodiment of the present invention. FIG. 7A is a schematic cross-sectional view of a through hole showing a state before sealing, and FIG. 7B is a schematic cross-sectional view of the through hole showing a state where the through hole is sealed with a sealing material. is there. In the first embodiment shown in FIG. 2, the depth of the first taper surface from the outer surface side of the infrared transmission window is the same as the depth of the second taper surface from the inner surface. The depth d1 of the first tapered surface 22b from the outer surface 22a of the transmission window 22 is deeper than the depth d2 of the second tapered surface 22c from the inner surface 22d. Thereby, the constricted portion 23a of the through hole 23 is formed on the inner surface 22d side rather than the outer surface 22a side, and the opening of the through hole 23 on the outer surface 22a surface is larger than the opening of the through hole 23 on the inner surface 22d surface. . The pad 24 is formed on the first tapered surface 22 b and the outer surface 22 a, and the sealing material 25 seals the through hole 23 so as to cover the pad 24. According to this embodiment, the sealing material 25 can be stably set in the through hole 23 at the time of sealing.

図8に、本発明の第3実施形態における貫通孔部分の概略部分断面図を示す。図8(a)は、封止前の状態を示す貫通孔の概略断面図であり、図8(b)は、貫通孔を封止材料で封止した状態を示す貫通孔の概略断面図である。第2実施形態においては第2テーパ面よりも第1テーパ面の方が深くなっていたが、第3実施形態においては、赤外線透過窓32の内面32dからの第2テーパ面32cの深さd2のほうが、外面32aからの第1テーパ面32bの深さd1よりも深くなっている。これにより、貫通孔33のくびれ部33aは、内面32d側よりも外面32a側に形成されると共に、内面32d表面の貫通孔33の開口は、外面32a表面の貫通孔33の開口よりも大きくなる。パッド34は、第1テーパ面32b及び外面32aに形成されており、封止材料35は、パッド34上を覆うように貫通孔33を封止する。本実施形態によれば、封止材料35(例えばハンダ)が加熱時に流れやすい場合でも、チャンバ内部に封止材料35を突出しにくくすることができる。   FIG. 8 shows a schematic partial cross-sectional view of the through hole portion in the third embodiment of the present invention. FIG. 8A is a schematic cross-sectional view of the through hole showing a state before sealing, and FIG. 8B is a schematic cross-sectional view of the through hole showing a state where the through hole is sealed with a sealing material. is there. In the second embodiment, the first taper surface is deeper than the second taper surface, but in the third embodiment, the depth d2 of the second taper surface 32c from the inner surface 32d of the infrared transmission window 32. This is deeper than the depth d1 of the first tapered surface 32b from the outer surface 32a. Thereby, the constricted portion 33a of the through hole 33 is formed on the outer surface 32a side rather than the inner surface 32d side, and the opening of the through hole 33 on the surface of the inner surface 32d is larger than the opening of the through hole 33 on the surface of the outer surface 32a. . The pad 34 is formed on the first tapered surface 32 b and the outer surface 32 a, and the sealing material 35 seals the through hole 33 so as to cover the pad 34. According to this embodiment, even when the sealing material 35 (for example, solder) flows easily during heating, the sealing material 35 can be made difficult to protrude into the chamber.

図9に、本発明の第4実施形態における貫通孔部分の概略部分断面図を示す。図9(a)は、封止前の状態を示す貫通孔の概略断面図であり、図9(b)は、貫通孔を封止材料で封止した状態を示す貫通孔の概略断面図である。第1実施形態〜第3実施形態においては、第1テーパ面を形成する外面側の貫通孔部分と第2テーパ面を形成する内面側の貫通孔部分の中心線は同一であったが、第4実施形態においては、第1テーパ面42bを形成する外面42a側の貫通孔43部分と第2テーパ面42cを形成する内面42d側の貫通孔43部分の中心線がずれている(d1及びd2の矢印参照)。このため、貫通孔43内壁の角部を結ぶ線(くびれ部43a)は、赤外線透過窓42の平面延在方向と平行になっていない。本実施形態においても、パッド44は、第1テーパ面42b上に形成され、封止材料45は、少なくともパッド44上において貫通孔43を封止する。本実施形態によれば、貫通孔43は全体として赤外線透過窓42面に対して斜め方向に貫通しているので、封止材料45が加熱時に重力によって下方へ流れにくくなっている。   FIG. 9 shows a schematic partial cross-sectional view of the through hole portion in the fourth embodiment of the present invention. FIG. 9A is a schematic cross-sectional view of the through hole showing a state before sealing, and FIG. 9B is a schematic cross-sectional view of the through hole showing a state where the through hole is sealed with a sealing material. is there. In the first to third embodiments, the center line of the through hole portion on the outer surface side that forms the first tapered surface and the through hole portion on the inner surface side that forms the second tapered surface is the same. In the fourth embodiment, the center lines of the through hole 43 portion on the outer surface 42a side forming the first tapered surface 42b and the through hole 43 portion on the inner surface 42d side forming the second tapered surface 42c are shifted (d1 and d2). (See arrow on). For this reason, the line (neck portion 43 a) connecting the corners of the inner wall of the through hole 43 is not parallel to the plane extending direction of the infrared transmission window 42. Also in this embodiment, the pad 44 is formed on the first tapered surface 42 b, and the sealing material 45 seals the through hole 43 at least on the pad 44. According to this embodiment, since the through-hole 43 penetrates in an oblique direction with respect to the surface of the infrared transmission window 42 as a whole, the sealing material 45 is less likely to flow downward due to gravity during heating.

図10に、本発明の第5実施形態における貫通孔部分の概略部分断面図を示す。図10(a)は、封止前の状態を示す貫通孔の概略断面図であり、図10(b)は、貫通孔を封止材料で封止した状態を示す貫通孔の概略断面図である。第1〜第4実施形態においては、第1テーパ面と第2テーパ面とは連続して形成されていたが、第5実施形態においては、第1テーパ面52bと第2テーパ面52cとは連続しておらず、その間に、赤外線透過窓52に対して垂直な内周面52eが形成されている。パッド54は、第1テーパ面52b及び外面52a上に形成され、封止材料55は、パッド54上を覆うように貫通孔53を封止することになる。本実施形態における貫通孔53は、例えば、第1実施形態の貫通孔をさらにエッチングすることによって形成することができる。   FIG. 10 shows a schematic partial cross-sectional view of the through hole portion in the fifth embodiment of the present invention. FIG. 10A is a schematic cross-sectional view of a through hole showing a state before sealing, and FIG. 10B is a schematic cross-sectional view of the through hole showing a state where the through hole is sealed with a sealing material. is there. In the first to fourth embodiments, the first tapered surface and the second tapered surface are formed continuously, but in the fifth embodiment, the first tapered surface 52b and the second tapered surface 52c are In the meantime, an inner peripheral surface 52e perpendicular to the infrared transmission window 52 is formed. The pad 54 is formed on the first tapered surface 52 b and the outer surface 52 a, and the sealing material 55 seals the through hole 53 so as to cover the pad 54. The through hole 53 in the present embodiment can be formed, for example, by further etching the through hole of the first embodiment.

図11に、本発明の第6実施形態における貫通孔部分の概略部分断面図を示す。図11(a)は、封止前の状態を示す貫通孔の概略断面図であり、図11(b)は、貫通孔を封止材料で封止した状態を示す貫通孔の概略断面図である。本実施形態においては、第1テーパ面62b及び第2テーパ面62cのテーパ角度が統一されていない。例えば、図11の断面図において、第1テーパ面62bの左側のテーパ角度α1と右側のテーパ角度α2とが異なるような貫通孔63となっている。このことは、第2テーパ面62cについても同様である。このような貫通孔63は、例えば、赤外線透過窓62としてSiを使用して、外面62aを(411)面にして異方性エッチングすることにより形成することができる。   FIG. 11 shows a schematic partial cross-sectional view of the through hole portion in the sixth embodiment of the present invention. FIG. 11A is a schematic cross-sectional view of the through hole showing a state before sealing, and FIG. 11B is a schematic cross-sectional view of the through hole showing a state where the through hole is sealed with a sealing material. is there. In the present embodiment, the taper angles of the first tapered surface 62b and the second tapered surface 62c are not unified. For example, in the cross-sectional view of FIG. 11, the through hole 63 is such that the left taper angle α1 and the right taper angle α2 of the first taper surface 62b are different. The same applies to the second tapered surface 62c. Such a through-hole 63 can be formed, for example, by using Si as the infrared transmission window 62 and performing anisotropic etching with the outer surface 62a as the (411) plane.

図12に、本発明の第7実施形態における貫通孔部分の概略部分断面図を示す。図12(a)は、封止前の状態を示す貫通孔の概略断面図であり、図12(b)は、貫通孔を封止材料で封止した状態を示す貫通孔の概略断面図である。本実施形態は、第1テーパ面72bと第2テーパ面72cとは連続しておらず、第6実施形態の貫通孔をさらにエッチングすることにより、第1テーパ面72bと第2テーパ面72cとの間に内周面72eをさらに形成している。   FIG. 12 shows a schematic partial cross-sectional view of the through hole portion in the seventh embodiment of the present invention. 12A is a schematic cross-sectional view of the through hole showing a state before sealing, and FIG. 12B is a schematic cross-sectional view of the through hole showing a state where the through hole is sealed with a sealing material. is there. In the present embodiment, the first tapered surface 72b and the second tapered surface 72c are not continuous, and the first tapered surface 72b and the second tapered surface 72c are formed by further etching the through hole of the sixth embodiment. An inner peripheral surface 72e is further formed between the two.

第2実施形態〜第7実施形態においても、第1実施形態において説明したように、貫通孔を形成する角部(貫通孔に面する角部)は鈍角になっている。また、パッドは、外面側の第1テーパ面上及び外面上に形成され、第2テーパ面上及び内面上には形成されていない。   Also in the second embodiment to the seventh embodiment, as described in the first embodiment, the corners forming the through holes (the corners facing the through holes) are obtuse. The pad is formed on the first tapered surface and the outer surface on the outer surface side, and is not formed on the second tapered surface and the inner surface.

第1実施形態〜第7実施形態における貫通孔は、異方性エッチングの他にも、等方性エッチングやドライエッチングを用いたり、等方性エッチングやドライエッチングと異方性エッチングを組み合わせたりすることもできる。第1実施形態〜第7実施形態において示したテーパ形状はほんの一例であり、これらに限定されずに、さまざまな面方位の基板やエッチング方法を用いることにより多様な形状のテーパを有する貫通穴を形成することができる。   The through holes in the first to seventh embodiments use isotropic etching or dry etching in addition to anisotropic etching, or combine isotropic etching, dry etching, and anisotropic etching. You can also The taper shapes shown in the first to seventh embodiments are merely examples, and the present invention is not limited to these, and through holes having various shapes of tapers can be formed by using substrates and etching methods having various surface orientations. Can be formed.

次に、本発明の第8実施形態〜第11実施形態に係る真空パッケージについて説明する。第8実施形態〜第11実施形態は、図1に示す第1実施形態とは、それぞれ、貫通孔を形成している場所やチャンバの形態が異なっている。   Next, vacuum packages according to eighth to eleventh embodiments of the present invention will be described. The eighth embodiment to the eleventh embodiment are different from the first embodiment shown in FIG. 1 in the locations where the through holes are formed and the forms of the chambers.

本発明の第8実施形態に係る真空パッケージについて説明する。図13に、本発明の第8実施形態に係る真空パッケージの概略断面図を示す。第1実施形態においては、貫通孔は赤外線透過窓に形成されていたが、第8実施形態に係る真空パッケージ200においては、貫通孔213は、受光素子基板203に形成されている。それ以外は、真空パッケージ200は、第1実施形態に係る真空パッケージと同様である。また、貫通孔213としては、第1実施形態〜第7実施形態において説明したような種々の形態を適用することができる。   A vacuum package according to the eighth embodiment of the present invention will be described. FIG. 13 is a schematic sectional view of a vacuum package according to the eighth embodiment of the present invention. In the first embodiment, the through hole is formed in the infrared transmission window. However, in the vacuum package 200 according to the eighth embodiment, the through hole 213 is formed in the light receiving element substrate 203. Other than that, the vacuum package 200 is the same as the vacuum package according to the first embodiment. Moreover, as the through-hole 213, various forms as described in the first to seventh embodiments can be applied.

本発明の第9実施形態に係る真空パッケージについて説明する。図14に、本発明の第9実施形態に係る真空パッケージの概略断面図を示す。第9実施形態に係る真空パッケージ300においては、貫通孔313は、スペーサ309に形成されている。スペーサ309は、少なくとも一部分が赤外線透過膜312(又は受光素子基板303)面の延在方向と同一方向に幅広に形成され、その幅広部分は、赤外線透過膜312の外部に露出されている。貫通孔313は、その外部に露出した幅広部分に、赤外線透過膜312の厚み方向と同一方向(面の延在方向に対して垂直方向)に沿って形成されている。また、パッド308aや絶縁層307は、スペーサ309の形状に合わせて大きく形成されている。真空パッケージ300において、その他の形態については、第1実施形態に係る真空パッケージと同様である。また、貫通孔313としては、第1実施形態〜第7実施形態において説明したような種々の形態を適用することができる。   A vacuum package according to a ninth embodiment of the present invention will be described. FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of a vacuum package according to the ninth embodiment of the present invention. In the vacuum package 300 according to the ninth embodiment, the through hole 313 is formed in the spacer 309. At least a part of the spacer 309 is formed wide in the same direction as the extending direction of the surface of the infrared transmission film 312 (or the light receiving element substrate 303), and the wide part is exposed to the outside of the infrared transmission film 312. The through hole 313 is formed in the wide part exposed to the outside along the same direction as the thickness direction of the infrared transmission film 312 (perpendicular to the extending direction of the surface). In addition, the pad 308 a and the insulating layer 307 are formed large in accordance with the shape of the spacer 309. Other aspects of the vacuum package 300 are the same as those of the vacuum package according to the first embodiment. Moreover, as the through-hole 313, various forms as described in the first to seventh embodiments can be applied.

本発明の第10実施形態に係る真空パッケージについて説明する。図15に、本発明の第10実施形態に係る真空パッケージの概略断面図を示す。第10実施形態に係る真空パッケージ400においては、貫通孔413は、第9実施形態と同様に、スペーサ409に形成されている。しかし、本実施形態においては、スペーサ409は、チャンバ406の空間(高さ)(受光素子基板403と赤外線透過窓412との間隔)を拡げるように延びており、貫通孔413は、スペーサ409の側方から、赤外線透過膜412面の延在方向と同一方向(厚み方向に対して垂直方向)に沿って形成されている。その他の形態については、第1実施形態に係る真空パッケージと同様である。また、貫通孔413としては、第1実施形態〜第7実施形態において説明したような種々の形態を適用することができる。   A vacuum package according to a tenth embodiment of the present invention will be described. FIG. 15 is a schematic sectional view of a vacuum package according to the tenth embodiment of the present invention. In the vacuum package 400 according to the tenth embodiment, the through hole 413 is formed in the spacer 409 as in the ninth embodiment. However, in the present embodiment, the spacer 409 extends so as to widen the space (height) of the chamber 406 (the interval between the light receiving element substrate 403 and the infrared transmission window 412), and the through hole 413 is formed on the spacer 409. From the side, it is formed along the same direction (perpendicular to the thickness direction) as the extending direction of the infrared transmission film 412 surface. About another form, it is the same as that of the vacuum package which concerns on 1st Embodiment. Moreover, as the through-hole 413, various forms as described in the first to seventh embodiments can be applied.

本発明の第11実施形態に係る真空パッケージについて説明する。図16に、本発明の第11実施形態に係る真空パッケージの概略断面図を示す。第1実施形態及び第8実施形態〜第10実施形態においては、赤外線受光素子は受光素子基板上に接合材料を介して接続され、受光素子基板がチャンバの一部分を形成していたが、第11実施形態に係る真空パッケージ500においては、受光素子基板を使用することなく、赤外線受光素子501自体がチャンバ506の一部を形成している。したがって、電極パッド504及び絶縁層507は、赤外線受光素子501上に形成されている。図16においては貫通孔513は、赤外線透過窓512に形成されているが、スペーサ509に形成することもできる。その他の形態については、第1実施形態に係る真空パッケージと同様である。また、貫通孔513としては、第1実施形態〜第7実施形態において説明したような種々の形態を適用することができる。本実施形態によれば、第1実施形態等と比較して、ワイヤボンディング等の電気的接続が不要となるだけではなく、真空パッケージをより薄型化することができる。   A vacuum package according to the eleventh embodiment of the present invention will be described. FIG. 16 is a schematic cross-sectional view of a vacuum package according to the eleventh embodiment of the present invention. In the first embodiment and the eighth embodiment to the tenth embodiment, the infrared light receiving element is connected to the light receiving element substrate via a bonding material, and the light receiving element substrate forms a part of the chamber. In the vacuum package 500 according to the embodiment, the infrared light receiving element 501 itself forms a part of the chamber 506 without using the light receiving element substrate. Therefore, the electrode pad 504 and the insulating layer 507 are formed on the infrared light receiving element 501. In FIG. 16, the through hole 513 is formed in the infrared transmission window 512, but can also be formed in the spacer 509. About another form, it is the same as that of the vacuum package which concerns on 1st Embodiment. Moreover, as the through-hole 513, various forms as described in the first to seventh embodiments can be applied. According to this embodiment, as compared with the first embodiment and the like, not only electrical connection such as wire bonding becomes unnecessary, but also the vacuum package can be made thinner.

第1実施形態及び第8実施形態〜第11実施形態は、それぞれ組み合わせることも可能である。すなわち、各実施形態においては、貫通孔は、赤外線透過膜、スペーサ、又は受光素子基板のいずれかに形成されていたが、各実施形態を組み合わせて、赤外線透過膜、スペーサ、及び受光素子基板のうちの複数に貫通孔を形成することも可能である。   The first embodiment and the eighth to eleventh embodiments can also be combined. That is, in each embodiment, the through hole is formed in any one of the infrared transmission film, the spacer, and the light receiving element substrate, but the infrared transmission film, the spacer, and the light receiving element substrate are combined in each embodiment. It is also possible to form through holes in a plurality of them.

次に、本発明の第12実施形態に係る真空パッケージについて説明する。図17〜図19に、本発明の第12実施形態に係る真空パッケージの概略断面図を示す。図17〜図19に示す真空パッケージ600は、第1実施形態に係る真空パッケージと同様であるが、異なる点は、チャンバ6内を高真空にするためのゲッタ18をチャンバ6内に有している点である。ゲッタ18は、図17に示す形態においては赤外線透過窓12に設けられ、図18に示す形態においては受光素子基板3(絶縁膜17)上に設けられ、図19に示す形態においてはスペーサ9上に設けられている。あるいは、ゲッタ18の配置箇所は、図17〜図19に示す形態を組み合わせることも可能である。ゲッタ18は、Zr系材料、Ti系材料、又はそれらを含む合金などから形成することができ、パッケージを気密封止した後に活性化することでチャンバ6の内部を高真空にすることができる。第12実施形態に係る真空パッケージ600は、第1実施形態に係る真空パッケージを基に説明したが、第2実施形態〜第11実施形態に係る真空パッケージにも適用できることはいうまでもない。   Next, a vacuum package according to a twelfth embodiment of the present invention will be described. 17 to 19 are schematic cross-sectional views of a vacuum package according to a twelfth embodiment of the present invention. The vacuum package 600 shown in FIGS. 17 to 19 is the same as the vacuum package according to the first embodiment, except that the chamber 6 has a getter 18 for making the chamber 6 into a high vacuum. It is a point. The getter 18 is provided on the infrared transmission window 12 in the form shown in FIG. 17, is provided on the light receiving element substrate 3 (insulating film 17) in the form shown in FIG. 18, and is on the spacer 9 in the form shown in FIG. Is provided. Or the arrangement | positioning location of the getter 18 can also combine the form shown in FIGS. The getter 18 can be formed of a Zr-based material, a Ti-based material, or an alloy containing them, and the inside of the chamber 6 can be made into a high vacuum by being activated after hermetically sealing the package. Although the vacuum package 600 according to the twelfth embodiment has been described based on the vacuum package according to the first embodiment, it is needless to say that the vacuum package 600 according to the second embodiment to the eleventh embodiment can be applied.

次に、本発明の第13実施形態として、本発明の真空パッケージにおける貫通孔の形成方法について説明する。図20に、第1実施形態に係る真空パッケージを例にして、赤外線透過窓に貫通孔を形成する方法を説明するための概略工程図を示す。まず、赤外線透過窓12に対して、所定の位置に反射防止膜11a,11bを形成する(図20(a))。次に、貫通孔13を形成しない部分にSiO、SiN、SiONや金属などからなる、マスクまたは耐アルカリレジスト19を形成する(図20(b))。次に、KOH、TMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロキシサイト)、ヒドラジン、EPW(エチレンジアミン−ピロカテコール−水)などによる異方性エッチングを、赤外線透過窓12の両面12a,12dに対してそれぞれ施し、第1テーパ面12b及び第2テーパ面12cを有する貫通孔13を形成する(図20(c))。なお、貫通孔13を形成するのに等方性エッチングを用いてもよい。次に、第1テーパ面12b及び第1テーパ面12bと連続する外面12aの一部に、封止材料接続用パッド14をスパッタリングや蒸着、めっきなどにより形成する(図20(d))。最後に、スペーサに接続するためのパッド8bをスパッタリングや蒸着、めっきなどにより形成する(図20(e))。 Next, as a thirteenth embodiment of the present invention, a method for forming a through hole in the vacuum package of the present invention will be described. FIG. 20 is a schematic process diagram for explaining a method of forming a through hole in an infrared transmission window, taking the vacuum package according to the first embodiment as an example. First, antireflection films 11a and 11b are formed at predetermined positions with respect to the infrared transmission window 12 (FIG. 20A). Next, a mask or an alkali resistant resist 19 made of SiO 2 , SiN, SiON, metal, or the like is formed in a portion where the through hole 13 is not formed (FIG. 20B). Next, anisotropic etching using KOH, TMAH (tetramethylammonium hydroxysite), hydrazine, EPW (ethylenediamine-pyrocatechol-water), or the like is performed on both surfaces 12a and 12d of the infrared transmission window 12, respectively. A through-hole 13 having a tapered surface 12b and a second tapered surface 12c is formed (FIG. 20C). Note that isotropic etching may be used to form the through hole 13. Next, the sealing material connecting pad 14 is formed on the first tapered surface 12b and a part of the outer surface 12a continuous with the first tapered surface 12b by sputtering, vapor deposition, plating, or the like (FIG. 20D). Finally, a pad 8b for connecting to the spacer is formed by sputtering, vapor deposition, plating, or the like (FIG. 20E).

ここでは、第1実施形態を例に説明したが、第2実施形態〜第7実施形態に係る貫通孔であっても、エッチングの深さや方向など、エッチングの条件を適宜変更することにより、図20に示す形成方法と同様の方法で貫通孔を形成することができる。また、受光素子基板やスペーサに貫通孔を形成する第8実施形態〜第11実施形態であっても、図20に示す形成方法と同様の方法で貫通孔を形成することができる。なお、貫通孔を形成する基材がシリコンではなく金属などの場合には、マスク材料にフォトレジストを用い、エッチング液に酸やアルカリなどを用いれば貫通孔の形成は可能である。   Here, the first embodiment has been described as an example. However, even in the case of the through holes according to the second to seventh embodiments, the etching conditions such as the etching depth and direction can be changed as appropriate. Through holes can be formed by the same method as shown in FIG. Further, in the eighth to eleventh embodiments in which the through hole is formed in the light receiving element substrate or the spacer, the through hole can be formed by the same method as the forming method shown in FIG. In the case where the substrate for forming the through hole is not silicon but a metal or the like, the through hole can be formed by using a photoresist as a mask material and using an acid or an alkali as an etching solution.

次に、本発明の第14実施形態〜第15実施形態として、本発明の真空パッケージを真空封止する方法について説明する。図21に第14実施形態に係る真空封止方法を説明するための概略断面図を示し、図22に第15実施形態に係る真空封止方法を説明するための概略断面図を示す。真空封止する真空パッケージとして、第1実施形態に係る真空パッケージを例にする。   Next, as a fourteenth embodiment to a fifteenth embodiment of the present invention, a method for vacuum-sealing the vacuum package of the present invention will be described. FIG. 21 shows a schematic cross-sectional view for explaining the vacuum sealing method according to the fourteenth embodiment, and FIG. 22 shows a schematic cross-sectional view for explaining the vacuum sealing method according to the fifteenth embodiment. As a vacuum package for vacuum sealing, the vacuum package according to the first embodiment is taken as an example.

第14実施形態においては、まず、貫通孔を形成したパッケージ100を真空チャンバ81のステージ82上にセットする。次に、真空チャンバ81内を高真空にすることによって真空パッケージ100のチャンバ内を真空にする。例えば赤外線センサの場合、最低限の性能を出すためには、到達真空度は10−2Torr以下が望ましい。また、長期間のデバイスの安定性を保つためにはさらに真空度を高めることが望ましい。次に、この状態を維持して、パッケージ100の貫通孔に封止材料(例えばハンダ)15をセットする。または、第1実施形態において説明したように、真空チャンバ81の内部を真空引きする前に、予め大気中で貫通孔に封止材料15を配置しておいてもよい。次に、真空チャンバ81の透過窓83を通して、真空チャンバ81の外側からレーザ装置84によりレーザを封止材料15に向かって照射する。これによって、封止材料15は溶融され、貫通孔を封止する。 In the fourteenth embodiment, first, the package 100 in which the through hole is formed is set on the stage 82 of the vacuum chamber 81. Next, the inside of the vacuum package 81 is evacuated by making the inside of the vacuum chamber 81 high vacuum. For example, in the case of an infrared sensor, the ultimate vacuum is preferably 10 −2 Torr or less in order to obtain the minimum performance. In order to maintain the stability of the device for a long period of time, it is desirable to further increase the degree of vacuum. Next, in this state, a sealing material (for example, solder) 15 is set in the through hole of the package 100. Alternatively, as described in the first embodiment, before the vacuum chamber 81 is evacuated, the sealing material 15 may be disposed in the through hole in the atmosphere in advance. Next, the laser beam is irradiated from the outside of the vacuum chamber 81 toward the sealing material 15 through the transmission window 83 of the vacuum chamber 81. As a result, the sealing material 15 is melted and seals the through hole.

図21に示す第14実施形態においては、レーザ装置84は真空チャンバ81外部に設置されているが、図22に示す第15実施形態においては、レーザ装置84は真空チャンバ81内に設置されている。この場合、封止材料15を直接的に加熱できるので、透過窓は省略することができる。その他は、第14実施形態と同様である。   In the fourteenth embodiment shown in FIG. 21, the laser device 84 is installed outside the vacuum chamber 81, but in the fifteenth embodiment shown in FIG. 22, the laser device 84 is installed in the vacuum chamber 81. . In this case, since the sealing material 15 can be directly heated, the transmission window can be omitted. Others are the same as those in the fourteenth embodiment.

図21及び図22に示した方法では、受光素子基板/スペーサ、及びスペーサ/赤外線透過窓の間をハンダ等の接合材料で接続している場合でも、貫通孔にセットした封止材料15のみをレーザ装置84で局所的に加熱することが可能なので、貫通孔の封止材料15の融点が該接合材料の融点以下のときに、該接合材料を溶解させずに貫通孔の封止材料だけを溶かして真空封止することができるのみならず、封止材料15の融点が該接合材料の融点より高いときであっても、条件を最適化すれば貫通孔の封止材料15だけを溶解させて封止することも可能である。レーザ装置84としてはYAGレーザが適しているが、そのほかにもルビーレーザ、炭酸ガスレーザ、エキシマレーザ、液体レーザ、半導体レーザ、自由電子レーザなどハンダを加熱することができるレーザであればいずれのレーザでも使用することができる。   In the method shown in FIGS. 21 and 22, even when the light receiving element substrate / spacer and the spacer / infrared transmitting window are connected by a bonding material such as solder, only the sealing material 15 set in the through hole is used. Since it can be locally heated by the laser device 84, when the melting point of the sealing material 15 for the through hole is equal to or lower than the melting point of the bonding material, only the sealing material for the through hole is dissolved without dissolving the bonding material. Not only can it be melted and vacuum sealed, but even when the melting point of the sealing material 15 is higher than the melting point of the bonding material, if the conditions are optimized, only the sealing material 15 for the through-hole is dissolved. It is also possible to seal. As the laser device 84, a YAG laser is suitable, but any laser capable of heating solder such as a ruby laser, a carbon dioxide gas laser, an excimer laser, a liquid laser, a semiconductor laser, and a free electron laser can be used. Can be used.

次に、本発明の第16実施形態として、本発明の真空パッケージを真空封止する方法について説明する。図23に、第16実施形態に係る真空封止方法を説明するための概略断面図を示す。第14実施形態及び第15実施形態においてはレーザを用いて封止材料を溶融したが、第16実施形態においてはパッケージ全体を加熱することにより封止材料を溶融する。例えば、第14実施形態又は第15実施形態のように真空チャンバ81内を真空にした後、ステージ82を加熱することで、封止材料15を溶融することができる。なお、受光素子基板/スペーサ、及びスペーサ/赤外線透過窓の間をハンダ等の接合材料で接続している場合は、この接合材料を溶かさないようにするため、貫通孔にセットする封止材料15の融点は、該接合材料の融点より低いことが望ましい。   Next, as a sixteenth embodiment of the present invention, a method for vacuum-sealing the vacuum package of the present invention will be described. FIG. 23 is a schematic cross-sectional view for explaining the vacuum sealing method according to the sixteenth embodiment. In the fourteenth and fifteenth embodiments, the sealing material is melted using a laser. In the sixteenth embodiment, the sealing material is melted by heating the entire package. For example, the sealing material 15 can be melted by heating the stage 82 after evacuating the vacuum chamber 81 as in the fourteenth or fifteenth embodiment. When the light receiving element substrate / spacer and the spacer / infrared transmitting window are connected with a bonding material such as solder, the sealing material 15 set in the through hole is used so as not to melt the bonding material. The melting point of is preferably lower than the melting point of the bonding material.

図21〜図23においては、第1実施形態に係る真空パッケージを示したが、第14実施形態〜第16実施形態においては第2実施形態〜第12実施形態に係る真空パッケージにも適用できることは言うまでもない。   21 to 23 show the vacuum package according to the first embodiment, but the fourteenth embodiment to the sixteenth embodiment can also be applied to the vacuum packages according to the second to twelfth embodiments. Needless to say.

本発明の真空パッケージの実施例について説明する。作製した真空パッケージは、図1に示すような、赤外線センサに使用する真空パッケージであって、機能素子として赤外線受光素子を有するものである。貫通孔は、第1実施形態のように赤外線透過窓に形成した。   Examples of the vacuum package of the present invention will be described. The manufactured vacuum package is a vacuum package used for an infrared sensor as shown in FIG. 1, and has an infrared light receiving element as a functional element. The through hole was formed in the infrared transmission window as in the first embodiment.

まず、反射防止膜を形成した、大きさが16.2mm×16.2mmで厚さが0.8mmの赤外線透過窓となるシリコン基板に対し、SiOをマスクとしてシリコン基板両面からKOHによる異方性エッチングを行い貫通孔を形成した。形成した貫通孔は、第1実施形態に係る図2に示すような、深さ方向の中央にくびれ部があるように第1テーパ面と第2テーパ面の深さが同一であり、貫通孔の中心線に対して対称となるような貫通孔である。貫通孔の基板表面の開口形状は正方形であり、その一辺の長さは0.726mm、面積は0.527mmであった。貫通孔を形成する角部の大きさは、図2にα、β及びγを用いて表すと、α=125.3°、β=109.4°、及びγ=125.3°であった。すなわち、貫通孔を形成するすべての角部は鈍角となっている。また、これにより、貫通孔の開口面積が最も狭い部分であるくびれ部の大きさは、一辺が0.16mm、開口面積が0.0256mmとなった。 First, a silicon substrate with an antireflection film, which is an infrared transmitting window with a size of 16.2 mm × 16.2 mm and a thickness of 0.8 mm, is anisotropic by KOH from both sides of the silicon substrate using SiO 2 as a mask. Etching was performed to form through holes. As shown in FIG. 2 according to the first embodiment, the formed through hole has the same depth as the first tapered surface and the second tapered surface so that there is a constricted portion at the center in the depth direction. It is a through-hole which becomes symmetrical with respect to the center line. The opening shape of the substrate surface of the through hole was a square, the length of one side was 0.726 mm, and the area was 0.527 mm 2 . The sizes of the corners forming the through-holes were α = 15.3 °, β = 109.4 °, and γ = 15.3 °, expressed as α, β, and γ in FIG. . That is, all corners forming the through holes are obtuse. As a result, the size of the constricted portion, which is the narrowest opening area of the through hole, was 0.16 mm on one side and 0.0256 mm 2 on the opening area.

次に、赤外線透過窓の外面側(チャンバとは反対側)の表面と、該表面と連続する貫通孔の第1テーパ面に、スパッタリングによりTi/Al層を形成した。Tiの厚みは0.1μm、Alは1μmであった。また、赤外線透過窓の内面側(チャンバ側)にはスペーサと接続するためのパッドとして、同様にTi/Alを形成した。このTi/Alパッドは赤外線受光素子を囲むように形成し、その幅は1mm程度とした。その後、無電解めっきによりTi/Al上にNiPを3μm、Auを0.05μm形成した。さらにその後、シリコン基板をダイシングし個片化した。   Next, a Ti / Al layer was formed by sputtering on the surface on the outer surface side (opposite the chamber) of the infrared transmission window and the first tapered surface of the through hole continuous with the surface. The thickness of Ti was 0.1 μm, and Al was 1 μm. Further, Ti / Al was similarly formed on the inner surface side (chamber side) of the infrared transmission window as a pad for connecting to the spacer. The Ti / Al pad was formed so as to surround the infrared light receiving element, and the width thereof was about 1 mm. Thereafter, 3 μm of NiP and 0.05 μm of Au were formed on Ti / Al by electroless plating. Thereafter, the silicon substrate was diced into individual pieces.

次に、別の厚さ1mmのシリコン基板を両面からエッチングすることにより、中央部に13.8mm×13.8mm程度の赤外線受光素子を取り囲むための貫通穴を有するスペーサを作製した。その後、赤外線受光素子を囲むように幅1mmのTi/Al電極パッドをスペーサ表面の両側に形成し、このスペーサの表面についても無電解めっきによりNiPを3μm、Auを0.05μm形成した。その後、このシリコン基板を16.2mm×16.2mmにダイシングした。   Next, another silicon substrate having a thickness of 1 mm was etched from both sides, so that a spacer having a through hole for enclosing an infrared light receiving element having a size of about 13.8 mm × 13.8 mm was produced in the center. Thereafter, Ti / Al electrode pads having a width of 1 mm were formed on both sides of the spacer surface so as to surround the infrared light receiving element, and NiP of 3 μm and Au of 0.05 μm were formed on the spacer surface by electroless plating. Thereafter, this silicon substrate was diced to 16.2 mm × 16.2 mm.

次に、18mm×18mm×0.625mmのサイズの受光素子基板としてのシリコン基板に、1層目に電極パッドとしてチャンバの内部と外部をつなぐ配線、2層目にスペーサと接続するための幅1mmのパッドを形成した。1層目の配線と2層目のパッドとの間には、SiO絶縁層を形成した。配線パッドはTi0.1μm、Al1μmとした。この上に無電解めっきによりNiPを3μm、Auを0.4μm形成した。次にこの受光素子基板上に接合材料により赤外線受光素子を固定し、φ30μmのAlのワイヤにより赤外線受光素子基板の電極パッドと受光素子基板上に形成した電極パッドとを電気的に接続した。 Next, wiring connecting the inside and outside of the chamber as an electrode pad on the first layer to a silicon substrate as a light receiving element substrate having a size of 18 mm × 18 mm × 0.625 mm, and a width of 1 mm for connecting to the spacer on the second layer The pad was formed. A SiO 2 insulating layer was formed between the first layer wiring and the second layer pad. The wiring pads were Ti 0.1 μm and Al 1 μm. On top of this, 3 μm of NiP and 0.4 μm of Au were formed by electroless plating. Next, the infrared light receiving element was fixed on the light receiving element substrate with a bonding material, and the electrode pad of the infrared light receiving element substrate and the electrode pad formed on the light receiving element substrate were electrically connected by an Al wire having a diameter of 30 μm.

次に、スペーサと赤外線透過窓及び受光素子基板とを接合する接合材料として、内周14mm×14mmの貫通穴を有する外周16mm×16mm、厚さ200μm、幅1mmのSnAgCuの鉛フリーハンダプリフォーム材を、赤外線透過窓/スペーサ界面、及びスペーサ/受光素子基板の界面にはさみ、これらの部品を一括してリフローに通し、ハンダプリフォーム材を溶融して、これらを接合した。   Next, a SnAgCu lead-free solder preform material having an outer periphery of 16 mm × 16 mm, a thickness of 200 μm and a width of 1 mm as a bonding material for bonding the spacer, the infrared transmission window, and the light receiving element substrate. Was sandwiched between the infrared transmission window / spacer interface and the spacer / light receiving element substrate interface, and these components were collectively subjected to reflow to melt the solder preform material and bonded together.

次に、赤外線透過窓の貫通孔上に、封止材料としてφ0.6mmのSnAgCuハンダボールを配置した後、作製した部品を、10−6Torrの真空チャンバ内に保持した。真空チャンバにはガラス窓が形成されてあり、そのガラス窓を通してハンダボールに、外部から波長が1.06μmのNd−YAGレーザ(0.53μmの二次高調波でも可)を照射し、ハンダボールを加熱溶融させて、貫通孔を封止した。以上のような方法により、真空パッケージを製造した。 Next, after a SnAgCu solder ball having a diameter of 0.6 mm was placed as a sealing material on the through hole of the infrared transmission window, the manufactured component was held in a vacuum chamber of 10 −6 Torr. A glass window is formed in the vacuum chamber, and the solder ball is irradiated with an Nd-YAG laser having a wavelength of 1.06 μm (can be a second harmonic of 0.53 μm) from the outside through the glass window. Was melted by heating to seal the through hole. A vacuum package was manufactured by the method as described above.

そこで、本実施例に係る貫通孔について分子流コンダクタンスを計算した。なお、本実施例においては、ハンダボールで閉塞された部分の開口面積(0.515mm)は、最小の開口となるくびれ部の開口面積(0.0256mm)よりも大きいので、くびれ部の開口面積を基にコンダクタンスを計算した。本実施例に係る貫通孔の最小開口面積(くびれ部)は0.0256mmであり、これは直径が0.18mmの円柱状の貫通孔に相当する。そこで、D=0.18mm、L=0.8mmの貫通孔における粘性流領域のコンダクタンスCpを上記数1より計算すると、その値は239×p(mm/s)であり、分子流領域のコンダクタンスCkは、上記数2より882(mm/s)となった。真空パッケージにおけるキャビティの容量は、14mm×14mm×1.4mm=274mmであるので、本発明によればコンダクタンスを考慮しても短時間で真空引きが可能であることが分かる。 Therefore, the molecular flow conductance was calculated for the through hole according to the present example. In the present embodiment, the opening area (0.515 mm 2 ) of the portion closed by the solder ball is larger than the opening area (0.0256 mm 2 ) of the constricted portion that is the smallest opening. Conductance was calculated based on the opening area. The minimum opening area (neck portion) of the through hole according to this example is 0.0256 mm 2 , which corresponds to a cylindrical through hole having a diameter of 0.18 mm. Therefore, when the conductance Cp of the viscous flow region in the through hole of D = 0.18 mm and L = 0.8 mm is calculated from the above equation 1, the value is 239 × p (mm 3 / s), and the molecular flow region The conductance Ck is 882 (mm 3 / s) from the above formula 2. Since the capacity of the cavity in the vacuum package is 14 mm × 14 mm × 1.4 mm = 274 mm 3 , it can be seen that, according to the present invention, evacuation can be performed in a short time even in consideration of conductance.

[比較例1]
実施例1と同じチップ厚0.8mmの赤外線透過窓に対して、一方の面側のみから異方性エッチングを行い、図27〜図29に示すような一方向のテーパ面のみを有する貫通孔を形成した。貫通孔の平面形状は実施例1と同様に正方形であり、貫通孔の大きさは、最も狭い開口面積(一方の表面における開口面積)が0.16mm、開口面積が0.0256mmとした。すなわち、貫通孔の最小開口面積が、実施例1に係る貫通孔における貫通孔の最小開口面積と同じになるようにした。また、貫通孔を形成する一方の角部(図27〜図29に示す角度δ)は54.7°となった。その結果、比較例1において、実施例1と同じ最小開口面積を有する貫通孔を形成すると、開口面積が最大となる開口は、一辺1.293mm、開口面積1.672mmとなった。
[Comparative Example 1]
A through hole having only a tapered surface in one direction as shown in FIGS. 27 to 29 by performing anisotropic etching only from one side of the infrared transmission window having the same chip thickness of 0.8 mm as in Example 1. Formed. The planar shape of the through hole was a square as in Example 1, and the size of the through hole was 0.16 mm for the narrowest opening area (opening area on one surface) and 0.0256 mm 2 for the opening area. That is, the minimum opening area of the through hole was made to be the same as the minimum opening area of the through hole in the through hole according to Example 1. Moreover, one corner | angular part (angle (delta) shown in FIGS. 27-29) which forms a through-hole became 54.7 degrees. As a result, in Comparative Example 1, when a through hole having the same minimum opening area as in Example 1 was formed, the opening having the largest opening area was 1.293 mm on a side and 1.672 mm 2 on the opening area.

[比較例2]
比較例1と同様にして、最大開口面積が実施例1に係る貫通孔の最大開口面積と同一となる貫通孔を形成しようとしたが、同様のチップ厚(0.8mm)及びテーパ角(54.7°)では物理的に貫通孔を形成することはできなかった。
[Comparative Example 2]
Similar to Comparative Example 1, an attempt was made to form a through hole having the same maximum opening area as the maximum opening area of the through hole according to Example 1, but the same chip thickness (0.8 mm) and taper angle (54 .7 °), a through hole could not be physically formed.

以下に、実施例1における貫通孔と比較例1及び比較例2における貫通孔について比較する表1を示す。   Table 1 comparing the through holes in Example 1 and the through holes in Comparative Example 1 and Comparative Example 2 is shown below.

Figure 2011035436
Figure 2011035436

実施例1及び比較例1においては、分子流コンダクタンスが同一となるように、最小開口面積が同一となる貫通孔を形成した。その結果、本発明によれば、基板(赤外線透過窓)表面に形成される開口の面積(最大開口面積)を比較例1の最大開口面積よりも1/3未満にすることができた。すなわち、本発明の貫通孔によれば、真空パッケージをより小型にすることができる。   In Example 1 and Comparative Example 1, through-holes having the same minimum opening area were formed so that the molecular flow conductances were the same. As a result, according to the present invention, the area of the opening (maximum opening area) formed on the surface of the substrate (infrared transmitting window) could be less than 1/3 of the maximum opening area of Comparative Example 1. That is, according to the through hole of the present invention, the vacuum package can be made smaller.

また、本発明では貫通孔に面する第2角部は109.5°であるのに対し、比較例1においては貫通孔に面する角部は54.7となる。このような鋭角の角部は、本発明の鈍角の角部と比較してクラックが発生しやすく、真空パッケージの気密性を低下させるおそれがある。しかしながら、本発明によれば、貫通孔部分におけるクラックの発生をより抑制することができる。   In the present invention, the second corner portion facing the through hole is 109.5 °, whereas in Comparative Example 1, the corner portion facing the through hole is 54.7. Such acute corners are more susceptible to cracking than the obtuse corners of the present invention, which may reduce the airtightness of the vacuum package. However, according to the present invention, the occurrence of cracks in the through hole portion can be further suppressed.

さらに、比較例1においては、図27及び図29に示すように基板表面にのみパッドを形成し、貫通孔内壁にパッドを形成しない場合には、ハンダは、最大開口面積1.672mmを有する部分を封止しなければならず、不完全封止によりリークが生じるおそれがある。しかしながら、本発明によれば、比較例1の最大開口面積の約1.5%である最小開口面積0.0256mmを有する部分を封止すればいいので、不完全封止となるリスクを大きく低下させることができる。 Furthermore, in Comparative Example 1, when the pad is formed only on the substrate surface as shown in FIGS. 27 and 29 and the pad is not formed on the inner wall of the through hole, the solder has a maximum opening area of 1.672 mm 2 . The part must be sealed, and leakage may occur due to incomplete sealing. However, according to the present invention, since the can I seal the portion having the minimum opening area of 0.0256mm 2 is about 1.5% of the maximum opening area of comparison example 1, the risk of incomplete sealing large Can be reduced.

一方で、比較例1において、図28に示すように、貫通孔内壁全体にパッドを形成すると、実施例1と比較例1とで封止しなければならない最小開口面積は同じとなる。しかしながら、比較例1においては、ハンダは貫通孔全体に広がり、貫通孔の最小開口面積の部分はチャンバに面する内面に形成されるので、ハンダがチャンバ内部に突出したり、ウィスカがチャンバ内部に侵入したりおそれがある。しかしながら、本発明によれば、第1テーパ面のみにパッドが形成され、最小開口面積となるくびれ部は、チャンバに面する内面から0.4mm離れた位置にあるので、ハンダやウィスカがチャンバ内部に侵入するリスクを大きく低下させることができる。   On the other hand, in Comparative Example 1, as shown in FIG. 28, when a pad is formed on the entire inner wall of the through hole, the minimum opening area that must be sealed in Example 1 and Comparative Example 1 is the same. However, in Comparative Example 1, the solder spreads over the entire through hole, and the portion of the minimum opening area of the through hole is formed on the inner surface facing the chamber, so that the solder protrudes into the chamber or the whisker enters the chamber. There is a risk. However, according to the present invention, the pad is formed only on the first tapered surface, and the constricted portion having the minimum opening area is located 0.4 mm away from the inner surface facing the chamber. Can greatly reduce the risk of entering.

本明細書中では圧力の単位として便宜上「Torr」を用いている箇所があるが、「Torr」は、1Torr=133.3PaでSI単位に変換することができる。   In this specification, there is a place where “Torr” is used as a unit of pressure for convenience, but “Torr” can be converted to SI unit at 1 Torr = 133.3 Pa.

本発明は、上記実施形態を基に説明したが、上記実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内において種々の変更、変形、改良等を含むことはいうまでもない。また、本発明の範囲内において、開示した要素の多様な組み合わせ、置換ないし選択が可能である。   Although this invention was demonstrated based on the said embodiment, it cannot be overemphasized that a various change, a deformation | transformation, improvement, etc. are included in the scope of the present invention, without being limited to the said embodiment. Further, various combinations, substitutions or selections of the disclosed elements are possible within the scope of the present invention.

本発明のさらなる課題・目的及び展開形態は、特許請求の範囲を含む本発明の全開示事項からも明らかにされる。   Further problems, objects, and developments of the present invention will become apparent from the entire disclosure of the present invention including the claims.

上記第1視点の好ましい形態によれば、真空パッケージは、大気圧より減圧されたチャンバ内に封止される機能素子と、チャンバの少なくとも一部を形成する部材と、を備える。部材は、チャンバ内を脱気するための貫通孔を少なくとも1つ有し、貫通孔に沿った部材に垂直な断面において、貫通孔を形成する部材の角部は鈍角であり、貫通孔は封止材料で封止されている。   According to a preferred form of the first aspect, the vacuum package includes a functional element sealed in the chamber whose pressure is reduced from the atmospheric pressure, and a member that forms at least a part of the chamber. The member has at least one through hole for degassing the inside of the chamber. In a cross section perpendicular to the member along the through hole, the corner of the member forming the through hole is an obtuse angle, and the through hole is sealed. Sealed with a stop material.

上記第1視点の好ましい形態によれば、貫通孔の内壁は、チャンバの外面側から内面側に向けて貫通孔の開口面積を縮小する第1テーパ面と、チャンバの内面側から外面側に向けて貫通孔の開口面積を縮小する第2テーパ面と、を有し、第1テーパ面は、第2テーパ面よりもチャンバの外面側に形成されている。   According to the preferable form of the first aspect, the inner wall of the through hole is formed with a first tapered surface that reduces the opening area of the through hole from the outer surface side of the chamber toward the inner surface side, and from the inner surface side of the chamber toward the outer surface side. And a second taper surface that reduces the opening area of the through hole, and the first taper surface is formed on the outer surface side of the chamber with respect to the second taper surface.

上記第1視点の好ましい形態によれば、封止材料に対して部材よりも濡れ性の高いパッドが、貫通孔の内壁のうち第1テーパ面上のみに形成されている。   According to the preferable form of the first aspect, the pad having higher wettability than the member with respect to the sealing material is formed only on the first tapered surface of the inner wall of the through hole.

上記第1視点の好ましい形態によれば、第1テーパ面と第2テーパ面とは連続して形成されている。   According to the preferable form of the first viewpoint, the first tapered surface and the second tapered surface are formed continuously.

上記第1視点の好ましい形態によれば、封止材料は、貫通孔からチャンバ内部へは突出していない。   According to the preferable form of the first aspect, the sealing material does not protrude from the through hole into the chamber.

上記第1視点の好ましい形態によれば、機能素子は赤外線受光素子であり、チャンバは、少なくとも、赤外線受光素子を搭載する受光素子基板と、チャンバ外方からの赤外線を赤外線受光素子が受光できるように赤外線を透過する赤外線透過窓と、受光素子基板と赤外線透過窓との間に所定の間隙を形成するスペーサと、で形成され、貫通孔を形成する部材は、受光素子基板、赤外線透過窓及びスペーサのうちの少なくとも1つである。   According to a preferred form of the first aspect, the functional element is an infrared light receiving element, and the chamber is configured so that the infrared light receiving element can receive at least a light receiving element substrate on which the infrared light receiving element is mounted and infrared light from outside the chamber. And a member that forms a predetermined gap between the light receiving element substrate and the infrared transmitting window, and the member that forms the through hole includes a light receiving element substrate, an infrared transmitting window, and an infrared transmitting window. At least one of the spacers.

上記第1視点の好ましい形態によれば、真空パッケージの製造方法は、大気圧より減圧されたチャンバ内に機能素子を封止した真空パッケージの製造方法であって、チャンバの少なくとも一部を形成する部材に対して、開口面積が縮小する筒状の第1テーパ面を部材の一方の面から形成すると共に、開口面積が縮小する筒状の第2テーパ面を部材の他方の面から形成することにより、少なくとも第1テーパ面及び第2テーパ面を内壁に有する、チャンバ内を脱気するための貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、貫通孔から脱気することにより、機能素子を収容したチャンバ内を減圧する脱気工程と、貫通孔を封止材料で封止する封止工程と、を含み、貫通孔形成工程において、貫通孔は、貫通孔に沿った部材に垂直な断面における貫通孔を形成する部材の角部が鈍角となるように形成される。   According to a preferred form of the first aspect, the method for manufacturing a vacuum package is a method for manufacturing a vacuum package in which a functional element is sealed in a chamber whose pressure is reduced from atmospheric pressure, and at least a part of the chamber is formed. A cylindrical first taper surface with a reduced opening area is formed from one surface of the member, and a cylindrical second taper surface with a reduced opening area is formed from the other surface of the member. Thus, a functional element is accommodated by degassing from the through-hole forming step of forming a through-hole for degassing the inside of the chamber having at least the first tapered surface and the second tapered surface on the inner wall. A degassing step of reducing the pressure in the chamber and a sealing step of sealing the through hole with a sealing material. In the through hole forming step, the through hole penetrates in a cross section perpendicular to the member along the through hole. Shape a hole Corners of the members is formed to be an obtuse angle.

上記第1視点の好ましい形態によれば、貫通孔形成工程後に、第2テーパ面よりもチャンバの外方側に配置される第1テーパ面上に、封止材料に対して部材よりも濡れ性の高いパッドを形成するパッド形成工程をさらに含み、封止工程において、第1テーパ面のパッド上又は部材の一方の面に形成された貫通孔の開口上に載置された封止材料を溶融することにより貫通孔を封止する。   According to the preferable form of the first aspect, the wettability of the sealing material to the sealing material is higher than that of the member on the first tapered surface disposed outside the second tapered surface after the through hole forming step. A pad forming step for forming a high-quality pad, and in the sealing step, the sealing material placed on the pad of the first taper surface or the opening of the through hole formed on one surface of the member is melted By doing so, the through hole is sealed.

上記第1視点の好ましい形態によれば、脱気工程において、チャンバ内の減圧前に、第1テーパ面のパッド上又は部材の一方の面に形成された貫通孔の開口上に封止材料を載置し、封止材料と貫通孔との間に形成された間隙からチャンバ内を減圧し、チャンバ内を減圧した後、封止材料を溶融して貫通孔を封止する。   According to the preferred form of the first aspect, in the deaeration step, the sealing material is applied to the pad of the first taper surface or the opening of the through hole formed in one surface of the member before the pressure reduction in the chamber. The chamber is depressurized from the gap formed between the sealing material and the through hole, and the inside of the chamber is depressurized, and then the sealing material is melted to seal the through hole.

上記第1視点の好ましい形態によれば、封止工程において、チャンバ内を減圧した後、第1テーパ面のパッド上又は部材の一方の面に形成された貫通孔の開口上に封止材料を載置し、封止材料を溶融することにより貫通孔を封止する。   According to the preferred form of the first aspect, after the pressure in the chamber is reduced in the sealing step, the sealing material is applied on the pad of the first tapered surface or the opening of the through hole formed on one surface of the member. The through hole is sealed by mounting and melting the sealing material.

上記第1視点の好ましい形態によれば、真空パッケージは、大気圧より減圧されたチャンバ内に封止される機能素子と、チャンバの少なくとも一部を形成する部材と、を備える。部材は、チャンバ内を脱気するための貫通孔を少なくとも1つ有する。貫通孔に沿った部材に垂直な断面において、貫通孔を形成する部材の角部は鈍角である。貫通孔は封止材料で封止されている。貫通孔の内壁は、チャンバの外面側から内面側に向けて貫通孔の開口面積を縮小する第1テーパ面と、チャンバの内面側から外面側に向けて貫通孔の開口面積を縮小する第2テーパ面と、を有する。第1テーパ面は、第2テーパ面よりもチャンバの外面側に形成されている。第2テーパ面部分における貫通孔の深さは、第1テーパ面部分における貫通孔の深さ以上である。   According to a preferred form of the first aspect, the vacuum package includes a functional element sealed in the chamber whose pressure is reduced from the atmospheric pressure, and a member that forms at least a part of the chamber. The member has at least one through hole for degassing the inside of the chamber. In the cross section perpendicular to the member along the through hole, the corner of the member forming the through hole is an obtuse angle. The through hole is sealed with a sealing material. The inner wall of the through hole has a first tapered surface that reduces the opening area of the through hole from the outer surface side to the inner surface side of the chamber, and a second taper that reduces the opening area of the through hole from the inner surface side to the outer surface side of the chamber. And a tapered surface. The first tapered surface is formed closer to the outer surface of the chamber than the second tapered surface. The depth of the through hole in the second tapered surface portion is equal to or greater than the depth of the through hole in the first tapered surface portion.

上記第1視点の好ましい形態によれば、真空パッケージは、大気圧より減圧されたチャンバ内に封止される機能素子と、チャンバの少なくとも一部を形成する部材と、を備える。部材は、チャンバ内を脱気するための貫通孔を少なくとも1つ有する。貫通孔に沿った部材に垂直な断面において、貫通孔を形成する部材の角部は鈍角である。貫通孔は封止材料で封止されている。貫通孔の内壁は、チャンバの外面側から内面側に向けて貫通孔の開口面積を縮小する第1テーパ面と、チャンバの内面側から外面側に向けて貫通孔の開口面積を縮小する第2テーパ面と、を有する。第1テーパ面は、第2テーパ面よりもチャンバの外面側に形成されている。貫通孔を通る断面において、第1テーパ面部分における貫通孔の中心線と第2テーパ面部分における貫通孔の中心線とは一致していない。   According to a preferred form of the first aspect, the vacuum package includes a functional element sealed in the chamber whose pressure is reduced from the atmospheric pressure, and a member that forms at least a part of the chamber. The member has at least one through hole for degassing the inside of the chamber. In the cross section perpendicular to the member along the through hole, the corner of the member forming the through hole is an obtuse angle. The through hole is sealed with a sealing material. The inner wall of the through hole has a first tapered surface that reduces the opening area of the through hole from the outer surface side to the inner surface side of the chamber, and a second taper that reduces the opening area of the through hole from the inner surface side to the outer surface side of the chamber. And a tapered surface. The first tapered surface is formed closer to the outer surface of the chamber than the second tapered surface. In the cross section passing through the through hole, the center line of the through hole in the first tapered surface portion does not coincide with the center line of the through hole in the second tapered surface portion.

上記第1視点の好ましい形態によれば、真空パッケージは、大気圧より減圧されたチャンバ内に封止される機能素子と、チャンバの少なくとも一部を形成する部材と、を備える。部材は、チャンバ内を脱気するための貫通孔を少なくとも1つ有する。貫通孔に沿った部材に垂直な断面において、貫通孔を形成する部材の角部は鈍角である。貫通孔は封止材料で封止されている。貫通孔の内壁は、チャンバの外面側から内面側に向けて貫通孔の開口面積を縮小する第1テーパ面と、チャンバの内面側から外面側に向けて貫通孔の開口面積を縮小する第2テーパ面と、を有する。第1テーパ面は、第2テーパ面よりもチャンバの外面側に形成されている。貫通孔を通る断面において、第1テーパ面の一方のテーパ角度と他方のテーパ角度は異なっており、第2テーパ面の一方のテーパ角度と他方のテーパ角度は異なっている。   According to a preferred form of the first aspect, the vacuum package includes a functional element sealed in the chamber whose pressure is reduced from the atmospheric pressure, and a member that forms at least a part of the chamber. The member has at least one through hole for degassing the inside of the chamber. In the cross section perpendicular to the member along the through hole, the corner of the member forming the through hole is an obtuse angle. The through hole is sealed with a sealing material. The inner wall of the through hole has a first tapered surface that reduces the opening area of the through hole from the outer surface side to the inner surface side of the chamber, and a second taper that reduces the opening area of the through hole from the inner surface side to the outer surface side of the chamber. And a tapered surface. The first tapered surface is formed closer to the outer surface of the chamber than the second tapered surface. In the cross section passing through the through hole, one taper angle and the other taper angle of the first taper surface are different, and one taper angle and the other taper angle of the second taper surface are different.

上記第1視点の好ましい形態によれば、第1テーパ面と第2テーパ面とは連続して形成されている。   According to the preferable form of the first viewpoint, the first tapered surface and the second tapered surface are formed continuously.

上記第1視点の好ましい形態によれば、真空パッケージは、大気圧より減圧されたチャンバ内に封止される機能素子と、チャンバの少なくとも一部を形成する部材と、を備える。部材は、チャンバ内を脱気するための貫通孔を少なくとも1つ有する。貫通孔に沿った部材に垂直な断面において、貫通孔を形成する部材の角部は鈍角である。貫通孔は封止材料で封止されている。貫通孔の内壁は、チャンバの外面側から内面側に向けて貫通孔の開口面積を縮小する第1テーパ面と、チャンバの内面側から外面側に向けて貫通孔の開口面積を縮小する第2テーパ面と、を有する。第1テーパ面は、第2テーパ面よりもチャンバの外面側に形成されている。第1テーパ面と第2テーパ面とは連続していない。   According to a preferred form of the first aspect, the vacuum package includes a functional element sealed in the chamber whose pressure is reduced from the atmospheric pressure, and a member that forms at least a part of the chamber. The member has at least one through hole for degassing the inside of the chamber. In the cross section perpendicular to the member along the through hole, the corner of the member forming the through hole is an obtuse angle. The through hole is sealed with a sealing material. The inner wall of the through hole has a first tapered surface that reduces the opening area of the through hole from the outer surface side to the inner surface side of the chamber, and a second taper that reduces the opening area of the through hole from the inner surface side to the outer surface side of the chamber. And a tapered surface. The first tapered surface is formed closer to the outer surface of the chamber than the second tapered surface. The first taper surface and the second taper surface are not continuous.

上記第1視点の好ましい形態によれば、真空パッケージは、大気圧より減圧されたチャンバ内に封止される機能素子と、チャンバの少なくとも一部を形成する部材と、を備える。部材は、チャンバ内を脱気するための貫通孔を少なくとも1つ有する。貫通孔に沿った部材に垂直な断面において、貫通孔を形成する部材の角部は鈍角である。貫通孔は封止材料で封止されている。貫通孔の内壁は、チャンバの外面側から内面側に向けて貫通孔の開口面積を縮小する第1テーパ面と、チャンバの内面側から外面側に向けて貫通孔の開口面積を縮小する第2テーパ面と、を有する。第1テーパ面は、第2テーパ面よりもチャンバの外面側に形成されている。第1テーパ面と第2テーパ面とは連続していない。貫通孔を通る断面において、第1テーパ面の一方のテーパ角度と他方のテーパ角度は異なっており、第2テーパ面の一方のテーパ角度と他方のテーパ角度は異なっている。   According to a preferred form of the first aspect, the vacuum package includes a functional element sealed in the chamber whose pressure is reduced from the atmospheric pressure, and a member that forms at least a part of the chamber. The member has at least one through hole for degassing the inside of the chamber. In the cross section perpendicular to the member along the through hole, the corner of the member forming the through hole is an obtuse angle. The through hole is sealed with a sealing material. The inner wall of the through hole has a first tapered surface that reduces the opening area of the through hole from the outer surface side to the inner surface side of the chamber, and a second taper that reduces the opening area of the through hole from the inner surface side to the outer surface side of the chamber. And a tapered surface. The first tapered surface is formed closer to the outer surface of the chamber than the second tapered surface. The first taper surface and the second taper surface are not continuous. In the cross section passing through the through hole, one taper angle and the other taper angle of the first taper surface are different, and one taper angle and the other taper angle of the second taper surface are different.

上記第1視点の好ましい形態によれば、貫通孔の平面形状は、円形、楕円形、十字形、又は多角形である。   According to the preferred form of the first aspect, the planar shape of the through hole is a circle, an ellipse, a cross, or a polygon.

上記第1視点の好ましい形態によれば、封止材料に対して部材よりも濡れ性の高いパッドが、貫通孔の内壁のうち第1テーパ面上に形成されている。   According to the preferable form of the first aspect, the pad having higher wettability than the member with respect to the sealing material is formed on the first tapered surface of the inner wall of the through hole.

上記第1視点の好ましい形態によれば、封止材料は、貫通孔からチャンバ内部へは突出していない。   According to the preferable form of the first aspect, the sealing material does not protrude from the through hole into the chamber.

上記第1視点の好ましい形態によれば、機能素子は赤外線受光素子である。チャンバは、少なくとも、赤外線受光素子を搭載する受光素子基板と、チャンバ外方からの赤外線を赤外線受光素子が受光できるように赤外線を透過する赤外線透過窓と、受光素子基板と赤外線透過窓との間に所定の間隙を形成するスペーサと、で形成される。貫通孔を形成する部材は、受光素子基板、赤外線透過窓及びスペーサのうちの少なくとも1つである。   According to a preferred embodiment of the first aspect, the functional element is an infrared light receiving element. The chamber includes at least a light receiving element substrate on which the infrared light receiving element is mounted, an infrared transmitting window that transmits infrared light so that the infrared light receiving element can receive infrared light from outside the chamber, and a space between the light receiving element substrate and the infrared transmitting window. And a spacer for forming a predetermined gap. The member that forms the through hole is at least one of the light receiving element substrate, the infrared transmission window, and the spacer.

上記真空パッケージ及びその製造方法によれば、貫通孔の中途に最小面積となるくびれ部を形成するので、大きな開口面積を要することなく、コンダクタンスの大きい貫通孔を形成することができる。これにより、真空パッケージを小型化できると共に、真空パッケージの高真空化及び短時間真空化を実現することができる。   According to the vacuum package and the manufacturing method thereof, the constricted portion having the minimum area is formed in the middle of the through hole, so that the through hole having a large conductance can be formed without requiring a large opening area. As a result, the vacuum package can be reduced in size, and the vacuum package can be highly vacuumed and vacuumed for a short time.

また、上記真空パッケージ及びその製造方法によれば、貫通孔部分の角部は鈍角形状であるので、割れやすい部材を使用したとしても貫通孔部分の角部おけるクラックの発生を抑制することができる。これにより、真空パッケージの気密性を高めることができる。   Moreover, according to the said vacuum package and its manufacturing method, since the corner | angular part of a through-hole part is an obtuse-angle shape, even if it uses a fragile member, generation | occurrence | production of the crack in the corner | angular part of a through-hole part can be suppressed. . Thereby, the airtightness of a vacuum package can be improved.

さらに、上記真空パッケージ及びその製造方法によれば、貫通孔の内壁のうち第1テーパ面のみに封止材料用のパッドを形成することにより、封止材料やウィスカがチャンバ内部へ侵入することを防止することができる。これにより、機能不良や電気的ショートを防止することができる。また、最小開口面積部分で貫通孔を封止することもできる。これにより、封止不良の発生を防止することができる。   Furthermore, according to the vacuum package and the manufacturing method thereof, the sealing material or whisker can penetrate into the chamber by forming the sealing material pad only on the first tapered surface of the inner wall of the through hole. Can be prevented. Thereby, a malfunction and an electrical short can be prevented. Also, the through hole can be sealed at the minimum opening area. Thereby, generation | occurrence | production of the sealing defect can be prevented.

上記実施形態においては、機能素子として赤外線受光素子を使用する赤外線センサに係る真空パッケージについて説明したが、本発明の機能素子は赤外線受光素子に限定されることなく、圧電素子や振動素子等の真空封止が必要な種々の機能素子を本発明に適用することができる。すなわち、本発明の真空パッケージは、赤外線センサの他にも、圧力センサや加速度センサにも適用できることはいうまでもない。   In the above embodiment, the vacuum package related to the infrared sensor using the infrared light receiving element as the functional element has been described. However, the functional element of the present invention is not limited to the infrared light receiving element, and a vacuum such as a piezoelectric element or a vibration element is used. Various functional elements that require sealing can be applied to the present invention. That is, it goes without saying that the vacuum package of the present invention can be applied to a pressure sensor and an acceleration sensor in addition to the infrared sensor.

100,200,300,400,500,600 真空パッケージ
1,201,301,401,501 機能素子(赤外線受光素子)
2,202,302,402,502 接合材
3,203,303,403,503 受光素子基板
4,204,304,404,504 電極パッド
5,205,305,405,505 ボンディングワイヤ
6,206,306,406,506 チャンバ
7,207,307,407,507 絶縁層
8a,8b,208a,208b,308a,308b,408a,408b,508a,508b, パッド
9,209,309,409,509 スペーサ
10a,10b,210a,210b,310a,310b,410a,410b,510a,510b 接合材料
11a,11b,211a,211b,311a,311b,411a,411b,511a,511b, 反射防止膜
12,22,32,42,52,62,72,212,312,412,512 赤外線透過窓
12a,22a,32a,42a,52a,62a,72a,203a,309a,409a,512a 外面
12b,22b,32b,42b,52b,62b,72b,203b,309b,409b,512b 第1テーパ面
12c,22c,32c,42c,52c,62c,72c,203c,309c,409c,512c 第2テーパ面
12d,22d,32d,42d,52d,62d,72d,203d,309d,409d,512d 内面
52e,72e 内周面
13,23,33,43,53,63,73,2,3,4,5 貫通孔
13a,23a,33a,43a,53a,63a,73a,2,3,4,5 くびれ部
14,24,34,44,54,64,74,213,313,413,513 パッド
15,25,35,45,55,65,75,215,315,415,515 封止材料
16,216,316,416,516 電極パッド
17,217,317,417,517 絶縁層
18 ゲッタ
19 レジスト
81 真空チャンバ
82 ステージ
83 透過窓
84 レーザ装置
901 基板
902 受光部
903 空隙
904 赤外線透過窓
905 ハンダ
906 メタライズ層
907 配線
908 酸化シリコン保護膜
909 パッド
910 反射防止膜
911 貫通穴
912 封止材料(真空封止用ハンダ)
913 真空封止用メタライズ層
921 素子
922 素子形成基板体
923 蓋部基板体
924 キャビティ
925 空間
926 穴部
927 スルーホール
928 電極パターン
929 連通孔
930a 小径開口部
930b 小径開口部上端縁
931 封止部材
932 くびれ部分
933 封止接合強化膜
941,951 部材
941a 第1開口
941b 第2開口
942,952 封止材料用パッド
943,953 貫通孔
944,954 封止材料
954a 突出した封止材料
945,955 角部
100, 200, 300, 400, 500, 600 Vacuum package 1, 201, 301, 401, 501 Functional element (infrared light receiving element)
2, 202, 302, 402, 502 Bonding material 3, 203, 303, 403, 503 Light receiving element substrate 4, 204, 304, 404, 504 Electrode pads 5, 205, 305, 405, 505 Bonding wires 6, 206, 306 , 406, 506 Chamber 7, 207, 307, 407, 507 Insulating layer 8a, 8b, 208a, 208b, 308a, 308b, 408a, 408b, 508a, 508b, pad 9, 209, 309, 409, 509 Spacer 10a, 10b , 210a, 210b, 310a, 310b, 410a, 410b, 510a, 510b Bonding materials 11a, 11b, 211a, 211b, 311a, 311b, 411a, 411b, 511a, 511b, antireflection films 12, 22, 32, 42, 52 62, 72, 212 , 312, 412, 512 Infrared transmitting windows 12 a, 22 a, 32 a, 42 a, 52 a, 62 a, 72 a, 203 a, 309 a, 409 a, 512 a External surface 12 b, 22 b, 32 b, 42 b, 52 b, 62 b, 72 b, 203 b, 309 b, 409 b 512b First tapered surface 12c, 22c, 32c, 42c, 52c, 62c, 72c, 203c, 309c, 409c, 512c Second tapered surface 12d, 22d, 32d, 42d, 52d, 62d, 72d, 203d, 309d, 409d 512d Inner surfaces 52e, 72e Inner peripheral surfaces 13, 23, 33, 43, 53, 63, 73, 2, 3, 4, 5 Through holes 13a, 23a, 33a, 43a, 53a, 63a, 73a, 2, 3, 4,5 Constriction 14, 24, 34, 44, 54, 64, 74, 213, 313 413, 513 Pad 15, 25, 35, 45, 55, 65, 75, 215, 315, 415, 515 Sealing material 16, 216, 316, 416, 516 Electrode pad 17, 217, 317, 417, 517 Insulating layer 18 Getter 19 Resist 81 Vacuum chamber 82 Stage 83 Transmission window 84 Laser device 901 Substrate 902 Light receiving portion 903 Air gap 904 Infrared transmission window 905 Solder 906 Metallized layer 907 Wiring 908 Silicon oxide protective film 909 Pad 910 Antireflection film 911 Through hole 912 Sealing Material (Vacuum sealing solder)
913 Vacuum sealing metallized layer 921 Element 922 Element forming substrate body 923 Lid substrate body 924 Cavity 925 Space 926 Hole 927 Through hole 928 Electrode pattern 929 Communication hole 930a Small diameter opening 930b Small diameter opening upper edge 931 Sealing member 932 Constriction portion 933 Sealing bonding reinforcing film 941, 951 Member 941a First opening 941b Second opening 942, 952 Sealing material pads 943, 953 Through hole 944, 954 Sealing material 954a Projecting sealing material 945, 955 Corner

Claims (2)

透過窓を有する真空チャンバ内に、貫通孔を形成したパッケージをセットする工程と、
前記真空チャンバ内を減圧する工程と、
前記貫通孔に封止材料を配置する工程と、
前記真空チャンバ外から前記透過窓を通じて前記封止材料にレーザを照射し、前記貫通孔を封止する工程と、
を含むことを特徴とする真空パッケージの製造方法。
Setting a package in which a through hole is formed in a vacuum chamber having a transmission window;
Reducing the pressure in the vacuum chamber;
Arranging a sealing material in the through hole;
Irradiating the sealing material with a laser from outside the vacuum chamber through the transmission window, and sealing the through hole;
The manufacturing method of the vacuum package characterized by including.
前記真空チャンバ内を減圧する前に、前記貫通孔に前記封止材料を配置する工程をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の真空パッケージの製造方法。   2. The method of manufacturing a vacuum package according to claim 1, further comprising a step of arranging the sealing material in the through hole before decompressing the inside of the vacuum chamber.
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