JP2013045880A - Manufacturing method of electronic device - Google Patents

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Norihiko Nakamura
敬彦 中村
Kiyoshi Aratake
潔 荒武
Satoshi Numata
理志 沼田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of an electronic device which stably maintains conduction between an electronic component and an external electrode and enables through electrodes to be easily formed.SOLUTION: A manufacturing method of an electronic device includes the steps of: (a) forming dents on one of an upper surface and a lower surface of a base material 9; (b) filling metal particles 21 into the dents; (c) heating and melting metal particles 21 having a melting point lower than that of glass; (d) polishing the base material 9 so that at least bottom surfaces of the dents are exposed to the exterior and thereby forming a base 10 that includes through electrodes 20 based on the metal particles 21, at the base material 9 after the polishing.

Description

本発明は、水晶振動子や圧電素子に代表される電子デバイスの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing an electronic device typified by a crystal resonator or a piezoelectric element.

水晶振動子は周波数特性に優れているため、デバイス、具体的にプリント基板実装部品の一つとして多用されている。ここで、上記水晶振動子の特性を安定させるには、外気の影響を遮断する必要があるので、密封容器に入れることが望ましい。このようなパッケージ構造の例としては、後述の「ガラス−セラミック複合体およびそれを用いたフラットパッケージ型圧電部品」などが知られている(特許文献1)。   Since a crystal resonator is excellent in frequency characteristics, it is frequently used as a device, specifically, one of printed circuit board mounting components. Here, in order to stabilize the characteristics of the crystal resonator, it is necessary to block the influence of outside air. As an example of such a package structure, a “glass-ceramic composite and a flat package type piezoelectric component using the same” described later is known (Patent Document 1).

この特許文献1に記載のパッケージは、ベースに水晶振動子片を納め、キャップを被せてなる電子デバイスにおいて、水晶振動子片とほぼ同じ熱膨張率の材料であるセラミックとガラス粉末とを混合したものを用いて、パッケージが構成されることを特徴とする。しかし、このパッケージは、ガラス−セラミック複合体であるため、1個のベースに水晶振動子片を載せ、キャップを被せることによる単品生産によってなるため、生産性が著しく低い。加えて、このパッケージは、ガラス−セラミック複合体の加工が難しいため、生産コストが嵩む。   In the package described in Patent Document 1, a ceramic resonator piece, which is a material having substantially the same thermal expansion coefficient as that of a quartz resonator piece, is mixed in an electronic device in which a quartz resonator piece is placed in a base and a cap is put on the base. A package is constructed using a thing. However, since this package is a glass-ceramic composite, it is made by single-piece production by placing a crystal resonator piece on one base and covering the cap, so the productivity is extremely low. In addition, this package is difficult to process the glass-ceramic composite, which increases production costs.

これらの欠点を解消するべく、パッケージを加工容易なガラスで製造する方法が提案されており、一例として、後述の「電子部品パッケージ」などが知られている(特許文献2)。   In order to eliminate these drawbacks, a method of manufacturing a package with glass that is easy to process has been proposed. As an example, an “electronic component package” described later is known (Patent Document 2).

図6を用いて特許文献2記載の電子部品パッケージの概要を説明する。当該電子部品パッケージでは、ベース110に貫通孔を作製する工程(a)、貫通孔に低融点ガラスを流し込み、金属ピン120をはめ込む工程(b)、金属ピン120を押し込むと共に、ガラス板を凹状に加工する工程(c)、電極130を印刷によって形成する工程(d)、水晶振動子等の部品140を金属ピン120に搭載する工程(e)、封止材150を介してキャップ160とベース110を封止接合する工程(f)を経て、電子デバイス100が製造されている。ここで、(c)の工程において、加熱温度をガラスの軟化点温度(約1000℃)以上にしてガラスを溶着させることで、ベース110に密着固定した金属ピン120を得ることができるため、(f)の工程で確実に機密性を保つことが可能となり、低コストで電子デバイス100を製造できるというものである。   The outline of the electronic component package described in Patent Document 2 will be described with reference to FIG. In the electronic component package, a step (a) of forming a through hole in the base 110, a step (b) of pouring low melting glass into the through hole and fitting the metal pin 120, pushing the metal pin 120 and making the glass plate concave Step (c) for processing, step (d) for forming electrode 130 by printing, step (e) for mounting component 140 such as a crystal resonator on metal pin 120, cap 160 and base 110 via sealing material 150 The electronic device 100 is manufactured through the step (f) of sealing and bonding the components. Here, in the step (c), the metal pin 120 adhered and fixed to the base 110 can be obtained by welding the glass at a heating temperature equal to or higher than the softening point temperature (about 1000 ° C.) of the glass. In step f), confidentiality can be reliably maintained, and the electronic device 100 can be manufactured at low cost.

また、パッケージを加工容易なガラスで製造する他の例として、後述の「電子デバイスおよび製造方法」が知られている(特許文献3)。   Further, as another example of manufacturing a package with glass that can be easily processed, an “electronic device and manufacturing method” described later is known (Patent Document 3).

図7を用いて特許文献3記載の電子デバイスの概要を説明する。当該電子デバイス200では、絶縁基板208a,208bの貫通孔203a,203bに形成する貫通電極206a,206bとして、金属と無機材料からなる混合部材204a,204bと、金錫からなる合金部材205a,205bとから構成し、混合部材204a,204bを合金部材205a,205bにより蓋をするように構成した。これにより、貫通電極206a,206bの密閉性が向上するとともに、混合部材204a,204bと貫通孔203a,203bの側壁との間の接合性が向上し、かつ、混合部材204a,204bの空孔が充足されて外部からの不純物や水分の浸入が防止されるので密閉性が向上する。   The outline | summary of the electronic device of patent document 3 is demonstrated using FIG. In the electronic device 200, as the through electrodes 206a and 206b formed in the through holes 203a and 203b of the insulating substrates 208a and 208b, mixed members 204a and 204b made of a metal and an inorganic material, and alloy members 205a and 205b made of gold tin, The mixing members 204a and 204b are covered with alloy members 205a and 205b. Thereby, the sealing performance of the through electrodes 206a and 206b is improved, the bonding property between the mixing members 204a and 204b and the side walls of the through holes 203a and 203b is improved, and the holes of the mixing members 204a and 204b are improved. Since it is satisfied and the entry of impurities and moisture from the outside is prevented, the sealing performance is improved.

特開平11−302034号公報JP-A-11-302034 特開2003−209198号公報JP 2003-209198 A 特開2011−40499号公報JP2011-40499A

しかしながら、上記のパッケージには、以下の問題がある。まず、特許文献2記載のパッケージにおいて、金属ピン120が短い場合や、または、押し込み量が少ない場合には、金属ピン120が低融点ガラスに包まれてしまう。このため、工程(d)で形成する電極130と金属ピン120との電気的接続が十分に確保できないという問題がある。また、仮に設計通りに金属ピン120を押し込めたとしても、ベース110がガラスの軟化点以上の温度にさらされているため、ガラスが金属ピン120の先端をカバーする可能性がある。さらには、金属ピン120が約1000℃の温度にさらされる結果、金属ピン120の周囲で酸化膜が成長し、電極130と電子部品140とが導通しなくなるという課題もある。また、特許文献3記載のパッケージでは、金属と無機材料からなる混合部材204a,204bを貫通電極206a,206bに用いているため、抵抗が高くなるという問題がある。そこで、本発明の課題は、これらの問題を解決することにある。   However, the above package has the following problems. First, in the package described in Patent Document 2, when the metal pin 120 is short or the amount of pushing is small, the metal pin 120 is wrapped in the low melting point glass. For this reason, there exists a problem that electrical connection with the electrode 130 and metal pin 120 which are formed at a process (d) cannot fully be ensured. Even if the metal pin 120 is pushed in as designed, the glass may cover the tip of the metal pin 120 because the base 110 is exposed to a temperature equal to or higher than the softening point of the glass. Furthermore, as a result of the metal pin 120 being exposed to a temperature of about 1000 ° C., an oxide film grows around the metal pin 120, and there is a problem that the electrode 130 and the electronic component 140 are not conductive. Further, the package described in Patent Document 3 has a problem that resistance increases because the mixed members 204a and 204b made of metal and an inorganic material are used for the through electrodes 206a and 206b. Therefore, an object of the present invention is to solve these problems.

上述した課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
請求項1に記載の発明は、電子デバイスの製造方法であって、ガラス製のベース材の上下何れか一方の面に窪みを形成する工程と、前記窪みに金属粒子を充填する工程と、前記ガラスよりも融点の低い金属粒子を加熱して溶融させる工程と、少なくとも前記窪みの底面が外部へ露出するように前記ベース材を研磨することにより、研磨後のベース材に前記金属粒子に基づく貫通電極を備えたベースを形成する工程と、前記ベースの上下何れか一方の面に、前記貫通電極の一端と当接するように内部配線を形成する工程と、前記内部配線と電気的に導通するように前記ベースに電子部品を実装する工程と、を備えることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides the following means.
The invention according to claim 1 is a method of manufacturing an electronic device, the step of forming a depression on one of the upper and lower surfaces of a glass base material, the step of filling the depression with metal particles, A process of heating and melting metal particles having a melting point lower than that of glass, and polishing the base material so that at least the bottom surface of the recess is exposed to the outside, thereby penetrating the base material after polishing based on the metal particles A step of forming a base provided with electrodes, a step of forming internal wiring on one of upper and lower surfaces of the base so as to contact one end of the through electrode, and electrical conduction with the internal wiring And a step of mounting an electronic component on the base.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の電子デバイスの製造方法であって、前記金属粒子は複数種類の金属から構成されることを特徴とする。   A second aspect of the present invention is the electronic device manufacturing method according to the first aspect, wherein the metal particles are composed of a plurality of types of metals.

請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の電子デバイスの製造であって、前記金属粒子は複数種類の粒子径からなる粒子が混在してなることを特徴とする。   Invention of Claim 3 is manufacture of the electronic device of Claim 1 or 2, Comprising: The metal particle consists of the particle | grains which consist of multiple types of particle diameters, It is characterized by the above-mentioned.

請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の電子デバイスの製造方法であって、前記金属粒子は直径1〜100ナノメートルの粒子径からなる粒子を含み、当該金属粒子を構成する金属は、前記ガラスよりも融点が高いことを特徴とする。   Invention of Claim 4 is a manufacturing method of the electronic device of Claim 3, Comprising: The said metal particle contains the particle | grains which have a particle diameter of diameter 1-100 nanometer, The metal which comprises the said metal particle Has a melting point higher than that of the glass.

請求項5に記載の発明は、請求項1から4のいずれかに記載の電子デバイスの製造方法であって、1つの前記ベース上に複数の電子デバイスを一括形成した後、前記電子デバイスを個片化する工程を備えることを特徴とする。これにより、本発明に係る電子デバイスを一括で製造することができ、電子デバイスの大量生産における製造時間及び工程の短縮及び低コスト化が図れる。   The invention according to claim 5 is the method for manufacturing the electronic device according to any one of claims 1 to 4, wherein after the plurality of electronic devices are collectively formed on one of the bases, the electronic devices are individually separated. It is characterized by comprising a step of separating. Thereby, the electronic device which concerns on this invention can be manufactured collectively, and the shortening of the manufacturing time and process in mass production of an electronic device, and cost reduction can be achieved.

請求項6に記載の発明は、請求項1から5の何れか一項に記載の電子デバイスの製造方法であって、前記ベースと接合可能であり、接合した状態で前記ベースとともに外気と遮断された空洞部を形成するカバーを、前記ベースに接合して前記電子部品を前記空洞部に密封する工程と、前記ベースの前記内部配線が形成された面と対向する面に、前記貫通電極の他端と当接するように外部電極を形成する工程と、を備えることを特徴とする。   The invention according to claim 6 is the method for manufacturing an electronic device according to any one of claims 1 to 5, wherein the electronic device can be joined to the base, and is shielded from outside air together with the base in the joined state. A step of bonding a cover forming a hollow portion to the base and sealing the electronic component in the hollow portion; and a surface of the base opposite to the surface on which the internal wiring is formed, And a step of forming an external electrode so as to abut the end.

本発明によれば、貫通電極を形成する上で、ベース材に形成された窪みに金属粒子を充填した後、その金属粒子を加熱して溶融させる工程を用いており、金属ピンをはめ込む/押し込む工程を用いない。そのため、本発明では、金属ピンが低融点ガラスに包まれる事態や金属ピンの周囲に酸化膜が形成されるなどの事態を避けることができるので、電子部品と外部電極との電気的導通を安定して保つことができる。さらに、本発明では、金属粒子としてガラスよりも融点の低いものを用いているので、ガラス製のベース材がガラスの軟化点以上の温度にさらされることもない。加えて、本発明では、窪みに金属粒子を充填して溶融し、ベース材を研磨するだけで容易に貫通電極を形成することができる。   According to the present invention, when forming the through electrode, a process is used in which the metal particle is filled in the recess formed in the base material, and then the metal particle is heated and melted. No process is used. Therefore, in the present invention, it is possible to avoid a situation in which the metal pin is encased in the low melting point glass or an oxide film is formed around the metal pin, so that the electrical conduction between the electronic component and the external electrode is stable. Can be kept. Furthermore, in the present invention, since the metal particles having a melting point lower than that of glass are used, the glass base material is not exposed to a temperature higher than the softening point of the glass. In addition, according to the present invention, the through electrode can be easily formed simply by filling the recess with the metal particles and melting them and polishing the base material.

したがって、本発明は、電子部品と外部電極との導通を安定して保ち、且つ、容易に貫通電極を形成できる電子デバイスの製造方法を提供できるという効果を奏する。   Therefore, the present invention has an effect that it is possible to provide a method of manufacturing an electronic device that can stably maintain conduction between the electronic component and the external electrode and can easily form a through electrode.

本発明に係る電子デバイスの断面図である。It is sectional drawing of the electronic device which concerns on this invention. 本発明に係る電子デバイスの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the electronic device which concerns on this invention. 本発明に係る電子デバイスの貫通電極部分の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the penetration electrode part of the electronic device concerning the present invention. 本発明に係る電子デバイスの貫通電極部分の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the penetration electrode part of the electronic device concerning the present invention. 本発明に係る電子デバイスの別の製造工程を示す図である。It is a figure which shows another manufacturing process of the electronic device which concerns on this invention. 従来例の電子デバイスの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the electronic device of a prior art example. 従来例の電子デバイスの断面図である。It is sectional drawing of the electronic device of a prior art example.

以下、本発明に係る電子デバイスの製造方法の第1の実施形態を図に基づいて詳細に説明する。図1は本発明に係る電子デバイスの断面図である。電子デバイス1は、ガラス製のベース10及びカバー60で囲まれた、外気と遮断された空洞部に電子部品50が搭載されている。そして、電子部品50は、実装部40、内部配線30、貫通電極20を介して、基板に実装される端子である外部電極70と電気的に接続されている。ここで、カバー60としては、ガラス製に限らず、例えば、電子デバイス1が圧力センサなどのMEMSデバイスの場合はシリコン製のもの等を用いることができる。また、カバー60はアルミ製のものを用いることもできる。   Hereinafter, a first embodiment of an electronic device manufacturing method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of an electronic device according to the present invention. In the electronic device 1, the electronic component 50 is mounted in a hollow portion surrounded by the glass base 10 and the cover 60 and shielded from the outside air. The electronic component 50 is electrically connected to the external electrode 70 that is a terminal mounted on the substrate via the mounting portion 40, the internal wiring 30, and the through electrode 20. Here, the cover 60 is not limited to glass. For example, when the electronic device 1 is a MEMS device such as a pressure sensor, a cover made of silicon or the like can be used. The cover 60 can be made of aluminum.

図1に示す電子デバイス1は、電子部品50として音叉型の水晶振動子片を搭載した水振動子、圧電素子、半導体回路、LED、各種センサなど、ベース10上に搭載可能な各種の電子部品を搭載したものを含む。また、電子デバイス1は、電子部品としてLEDなどを搭載する場合、カバー60を有しなくてもよい。   An electronic device 1 shown in FIG. 1 includes various electronic components that can be mounted on a base 10, such as a water vibrator, a piezoelectric element, a semiconductor circuit, an LED, and various sensors each having a tuning fork-type crystal resonator piece as an electronic component 50. Including those equipped with. Moreover, the electronic device 1 does not need to have the cover 60, when mounting LED etc. as an electronic component.

貫通電極20は、例えば、AuSnなどの合金である。当該貫通電極20は、ベース10の高さ方向に亘って当該ベース10を上下に貫くように設けられ、両端部に連接された内部配線30と外部電極70とを電気的に接続する。   The through electrode 20 is, for example, an alloy such as AuSn. The through electrode 20 is provided so as to penetrate the base 10 up and down over the height direction of the base 10, and electrically connects the internal wiring 30 and the external electrode 70 connected to both ends.

内部配線30、外部電極70は、それぞれ金属膜で形成され、最表面が金、銀、白金等の貴金属を使用した層状からなる。ここで、貴金属は、イオン化傾向が小さく、耐腐食性があるため、内部配線30、外部電極70の長期的劣化を抑えることができるので、本願発明を用いた電子デバイス1の信頼性を向上させることができる。当該内部配線30、外部電極70は、各々ベース10(及び貫通電極20)の上下端部に配設される。なお、金属拡散を防ぐための拡散防止層として、貴金属で形成された表面層の下地にニッケル等の金属層を形成しても良い。また、内部配線30、外部電極70は、同一の材料を用いて形成することもできるが、異なる材料を用いて形成してもよい。   The internal wiring 30 and the external electrode 70 are each formed of a metal film, and the outermost surface has a layer shape using a noble metal such as gold, silver, or platinum. Here, since the noble metal has a small ionization tendency and has corrosion resistance, it is possible to suppress long-term deterioration of the internal wiring 30 and the external electrode 70, so that the reliability of the electronic device 1 using the present invention is improved. be able to. The internal wiring 30 and the external electrode 70 are respectively disposed at the upper and lower ends of the base 10 (and the through electrode 20). In addition, as a diffusion preventing layer for preventing metal diffusion, a metal layer such as nickel may be formed under the surface layer formed of a noble metal. Further, the internal wiring 30 and the external electrode 70 can be formed using the same material, but may be formed using different materials.

ところで、内部配線30、外部電極70の形成方法には、スパッタ法が一般的である。ただし、内部配線30、外部電極70は、めっき法を用いて形成してもよい。   Incidentally, a sputtering method is generally used as a method of forming the internal wiring 30 and the external electrode 70. However, the internal wiring 30 and the external electrode 70 may be formed using a plating method.

また、内部配線30の上面に形成した、内部配線30と電子部品50とを接続する実装部40は、例えば銀ペースト等の導電接着剤を用いることができる。その場合、内部配線30と電子部品50とは、接続部である銀ペースト等の導電接着剤(実装部40)を焼成して接合される。しかし、電子部品50の構成によっては、接続部として導電接着剤を用いなくても良い。例えば、内部配線30の最表面に金の膜(金膜)を形成した場合、電子部品50上に形成した金バンプ(図示しない)を実装部40として用いることができる。その場合、電子部品50上に形成した金バンプと内部配線30の金膜とを熱圧着によって接合する金−金接合などを導電接着剤の代わりに用いて接合することができる。   Moreover, the mounting part 40 formed on the upper surface of the internal wiring 30 and connecting the internal wiring 30 and the electronic component 50 can use a conductive adhesive such as silver paste, for example. In that case, the internal wiring 30 and the electronic component 50 are bonded by baking a conductive adhesive (mounting portion 40) such as a silver paste as a connection portion. However, depending on the configuration of the electronic component 50, the conductive adhesive may not be used as the connection portion. For example, when a gold film (gold film) is formed on the outermost surface of the internal wiring 30, gold bumps (not shown) formed on the electronic component 50 can be used as the mounting portion 40. In that case, the gold bump formed on the electronic component 50 and the gold film of the internal wiring 30 can be bonded together by using a gold-gold bonding or the like instead of the conductive adhesive.

また、外部電極70は、基板実装時の応力を緩和する銀ペースト等の導電性接着剤で形成することもできる。   The external electrode 70 can also be formed of a conductive adhesive such as a silver paste that relieves stress during board mounting.

(電子デバイスの製造方法)
次に、本実施形態に係る電子デバイス1の製造方法を図2から図4を用いて説明する。図2から図4は、ウェハーレベルで作製され、最後にダイシング等で切断されて得られる電子デバイスの製造方法を示す図である。なお、本実施形態に係る電子デバイス1は、これに限定されず、はじめから個別パッケージで形成されてもよい。
(Electronic device manufacturing method)
Next, a method for manufacturing the electronic device 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 4 are diagrams showing a method for manufacturing an electronic device that is manufactured at a wafer level and is finally cut by dicing or the like. The electronic device 1 according to the present embodiment is not limited to this, and may be formed as an individual package from the beginning.

図2は、本実施形態に係る電子デバイス1の製造工程を示す図である。
図2(a)は、ベース材9に凹形状の窪みを形成する工程を説明するための図である。当該窪みは、サンドブラスト、レーザー加工、ドリル加工、熱プレス加工等で製造する。
FIG. 2 is a diagram illustrating a manufacturing process of the electronic device 1 according to the present embodiment.
FIG. 2A is a view for explaining a process of forming a concave recess in the base material 9. The recess is manufactured by sandblasting, laser processing, drilling, hot pressing, or the like.

図2(b)は、上記凹形状の窪みに金属粒子21を充填する工程を説明するための図である。本工程では、金属粒子21として、AuとSnの2種の粒子を充填する。金属粒子21に使用する金属の種類としては、Au、Snに限らなく、例えば、Zn、In,Pb、Ge,Siなども用いることができる。また、充填する金属粒子21は2種に限らず3種以上であってもよい。また、金属粒子のサイズ(粒子径)は単一である必要は無く、複数サイズのものを用いてもよい。この場合、窪みは最密充填に近い構造をとれるので、次工程での金属粒子21の溶融時における体積減少を防ぐことができる。また、1〜100nmサイズの金属粒子21を混在させることで、高融点金属からなる金属粒子21を用いた場合であっても、サイズ効果により金属粒子21が低融点化するため、窪みの充填に使用できる。   FIG. 2B is a view for explaining a process of filling the concave shape with the metal particles 21. In this step, two kinds of particles of Au and Sn are filled as the metal particles 21. The type of metal used for the metal particles 21 is not limited to Au and Sn, and for example, Zn, In, Pb, Ge, Si, and the like can also be used. Further, the number of metal particles 21 to be filled is not limited to two, but may be three or more. Moreover, the size (particle diameter) of the metal particles does not have to be single, and a plurality of sizes may be used. In this case, since the depression can have a structure close to the close-packing, it is possible to prevent a decrease in volume when the metal particles 21 are melted in the next step. Further, by mixing the metal particles 21 having a size of 1 to 100 nm, even when the metal particles 21 made of a high melting point metal are used, the metal particles 21 have a low melting point due to the size effect. Can be used.

図2(c)は、金属粒子21を加熱させて、合金22を得る工程を説明するための図である。本工程では、金属粒子21としてガラスの融点より低い金属を溶融することで合金22を得ている。この合金22は電子デバイス1の実装時の温度より高い融点であればよく、例として、AuSn合金があげられる。   FIG. 2C is a view for explaining a process of obtaining the alloy 22 by heating the metal particles 21. In this step, the alloy 22 is obtained by melting a metal lower than the melting point of the glass as the metal particles 21. This alloy 22 only needs to have a melting point higher than the temperature at which the electronic device 1 is mounted, and an AuSn alloy is an example.

図2(d)は、ベース材9の研磨工程を説明するための図である。少なくとも窪みの底面が外部へ露出するように(具体的には、ベース材9の上下の面と合金22の上下端面とが同じ高さ位置で且つ平行な面となるように)ベース材9を研磨することにより、窪みに充填された合金22が、貫通電極20として機能する。また、貫通電極20を備えた研磨後のベース材9がベース10となる。ここで、図3、図4は、図2(c)の状態での貫通電極20となる部分を拡大した図である。具体的には、図3は、窪みに充填された合金22の一部がベース材9の上面よりも上方に突出した状態を示す図である。一方、図4は、窪みに充填された合金22の上端面がベース材9の上面に対して凹状に形成された状態を示す図である。そして、この図3又は図4に示す状態において、ベース材9の上下の面と合金22の上下端面とが同じ高さ位置で且つ平行な面となるように、図3又は図4に示す破線位置までベース材9を上下面から研磨することにより、合金22の状態(窪みへの形成のされ方)によらず、良好な貫通電極20を形成できる。   FIG. 2D is a diagram for explaining a polishing process of the base material 9. At least the bottom surface of the depression is exposed to the outside (specifically, the upper and lower surfaces of the base material 9 and the upper and lower end surfaces of the alloy 22 are the same height and parallel surfaces). By polishing, the alloy 22 filled in the depression functions as the through electrode 20. Further, the base material 9 after polishing provided with the through electrode 20 becomes the base 10. Here, FIGS. 3 and 4 are enlarged views of a portion that becomes the through electrode 20 in the state of FIG. Specifically, FIG. 3 is a diagram showing a state in which a part of the alloy 22 filled in the depression protrudes upward from the upper surface of the base material 9. On the other hand, FIG. 4 is a view showing a state in which the upper end surface of the alloy 22 filled in the depression is formed in a concave shape with respect to the upper surface of the base material 9. 3 or 4, the upper and lower surfaces of the base material 9 and the upper and lower end surfaces of the alloy 22 are at the same height and are parallel to each other. By polishing the base material 9 from the upper and lower surfaces to a position, it is possible to form an excellent through electrode 20 regardless of the state of the alloy 22 (how it is formed in the depression).

図2(e)は、内部配線30を貫通電極20のベース10の一の面(上下何れか一方の面であり、ここでは図2(d)に示すベース10を上下反転させた状態での上面)側の端面上と、ベース10の上記一の面上とにスパッタ法を用いて形成し、電子部品50を設置し、内部配線30と電子部品50とを実装部40を介して接続する電子部品接続工程を説明するための図である。ここで、内部配線30と電子部品50とを接続する実装部40は、例えば銀ペースト等の導電接着剤を用いることができる。その場合、内部配線30と電子部品50とは、接続部である銀ペースト等の導電接着剤を焼成して接合される。また、電子部品50の構成によっては、接続部として導電接着剤を用いなくても良い。例えば、内部配線30の最表面に金を使用した場合、電子部品50上に形成した金バンプを実装部40として用いることができる。その場合、電子部品40上に形成した金バンプと内部配線30の金膜とを熱圧着によって接合する金−金接合などを導電接着剤の代わりに用いて接合することができる。   FIG. 2E shows the internal wiring 30 on one surface (upper or lower surface) of the base 10 of the through electrode 20. Here, the base 10 shown in FIG. It is formed on the end surface on the upper surface) side and on the one surface of the base 10 by using the sputtering method, the electronic component 50 is installed, and the internal wiring 30 and the electronic component 50 are connected via the mounting portion 40. It is a figure for demonstrating an electronic component connection process. Here, the mounting part 40 which connects the internal wiring 30 and the electronic component 50 can use conductive adhesives, such as a silver paste, for example. In that case, the internal wiring 30 and the electronic component 50 are bonded by baking a conductive adhesive such as silver paste as a connecting portion. In addition, depending on the configuration of the electronic component 50, the conductive adhesive may not be used as the connection portion. For example, when gold is used for the outermost surface of the internal wiring 30, gold bumps formed on the electronic component 50 can be used as the mounting portion 40. In that case, the gold bump formed on the electronic component 40 and the gold film of the internal wiring 30 can be bonded by using thermo-compression bonding instead of the conductive adhesive.

図2(f)は、ベース10に搭載された電子部品50を保護するため、凹状に加工したカバー60をベース10と接合するキャップ接合工程を説明するための図である。この工程において、ベース10の上記一の面とカバー60の凹状箇所とで外気と遮断された空洞部を形成する。これにより、空洞部に電子部品を密封した状態で配設できる。また、カバー60の材質は、接合方法や、真空度やコスト等などの電子部品50に要求される仕様を考慮して、例えば、シリコン、ガラス、アルミニウム等を、適宜に選択すればよい。例えば、電子部品50が水晶振動子片であり、ベース10とカバー60との接合後に周波数調整をする場合には、カバー60にはガラス製の部材を選択することが望ましい。また、カバー60とベース10との接合方法としては、例えば、接着や陽極接合、金−金接合等を用いることができる。なお、ベース10が凹状に加工されている場合、カバー60は凹状に形成される必要はない。この場合、ベース10の凹状箇所とカバー60の一方の面(下面)とで空洞部が形成されるので、電子部品は当該空洞部に設けられていればよい。   FIG. 2F is a diagram for explaining a cap joining step for joining the cover 60 processed into a concave shape to the base 10 in order to protect the electronic component 50 mounted on the base 10. In this step, a hollow portion that is blocked from outside air is formed by the one surface of the base 10 and the concave portion of the cover 60. Thereby, it can arrange | position in the state which sealed the electronic component in the cavity part. In addition, the material of the cover 60 may be appropriately selected from, for example, silicon, glass, aluminum, and the like in consideration of the bonding method and specifications required for the electronic component 50 such as the degree of vacuum and cost. For example, when the electronic component 50 is a quartz crystal piece and the frequency is adjusted after the base 10 and the cover 60 are joined, it is desirable to select a glass member for the cover 60. Moreover, as a method for joining the cover 60 and the base 10, for example, adhesion, anodic bonding, gold-gold bonding, or the like can be used. In addition, when the base 10 is processed into a concave shape, the cover 60 does not need to be formed into a concave shape. In this case, since the hollow portion is formed by the concave portion of the base 10 and one surface (lower surface) of the cover 60, the electronic component only needs to be provided in the hollow portion.

図2(g)は、外部配線70を貫通電極21のベース10の上記一の面側の端面と反対の端面上と、ベース10の一の面と反対の面(下面)上とにスパッタ法を用いて形成する工程を説明するための図である。ここで、内部配線30、外部電極70はそれぞれスパッタ法、蒸着法とフォトリソ法を組み合わせて形成してもよい。   In FIG. 2G, the external wiring 70 is sputtered on the end surface of the base 10 opposite to the end surface on the one surface side and on the surface (lower surface) opposite to one surface of the base 10. It is a figure for demonstrating the process formed using. Here, the internal wiring 30 and the external electrode 70 may be formed by combining a sputtering method, a vapor deposition method, and a photolithography method, respectively.

図2(h)は、パッケージを個片化する工程を説明するための図である。すなわち、図2(h)が示唆する工程は、1つのベース10上に複数の電子デバイスを一括形成した後、電子デバイスを個片化する工程である。この工程において、カバー60の材質によって.個片化する方法は変わるが、一例として、ダイシング、またはレーザーカットによって電子デバイスの個片化を行うことができる。   FIG. 2H is a diagram for explaining the process of dividing the package into individual pieces. That is, the step suggested by FIG. 2H is a step of forming a plurality of electronic devices on one base 10 and then separating the electronic devices. In this process, depending on the material of the cover 60. Although the method of dividing into individual pieces varies, as an example, the electronic device can be divided into pieces by dicing or laser cutting.

以上により、本実施形態に係る電子デバイス1の製造方法によると、貫通電極20を形成する上で、ベース材9に形成された窪みに金属粒子21を充填した後、その金属粒子21を加熱して溶融させる工程を用いており、金属ピンをはめ込む/押し込む工程を用いない。そのため、電子デバイス1では、金属ピンが低融点ガラスに包まれる事態や金属ピンの周囲に酸化膜が形成されるなどの事態を避けることができるので、電子部品50と外部電極70との電気的導通を安定して保つことができる。さらに、電子デバイス1では、金属粒子21としてガラスよりも融点の低いものを用いているので、ガラス製のベース材9がガラスの軟化点以上の温度にさらされていることもない。さらに、電子デバイス1では、窪みに金属粒子21を充填して溶融し、ベース材9を研磨するだけで容易に貫通電極20を形成することができる。   As described above, according to the method for manufacturing the electronic device 1 according to the present embodiment, when forming the through electrode 20, the metal particle 21 is heated after filling the recess formed in the base material 9 with the metal particle 21. The process of melting is used, and the process of inserting / pressing the metal pin is not used. Therefore, in the electronic device 1, it is possible to avoid a situation in which the metal pin is encased in the low melting point glass or an oxide film is formed around the metal pin. Therefore, the electrical connection between the electronic component 50 and the external electrode 70 can be avoided. Conductivity can be kept stable. Further, in the electronic device 1, since the metal particles 21 having a melting point lower than that of glass are used, the glass base material 9 is not exposed to a temperature higher than the softening point of the glass. Furthermore, in the electronic device 1, the through electrode 20 can be easily formed simply by filling the recess with the metal particles 21 and melting them, and polishing the base material 9.

したがって、本発明は、電子部品と外部電極との導通を安定して保ち、且つ、容易に貫通電極を形成可能な電子デバイスの製造方法といえる。   Therefore, the present invention can be said to be a method for manufacturing an electronic device that can stably maintain conduction between the electronic component and the external electrode and can easily form a through electrode.

また、本実施形態に係る電子デバイス1の製造方法によると、金属粒子21はAuとSnのように複数種類の金属から構成できる。つまり、金の融点は1064℃であるため、ベース材の融点より高く、金単体を溶融して使用することは難しいが、例えば、金80wt%錫20wt%の共晶温度は約280℃であり、電子デバイス1の基板への実装時のリフロー温度(約260℃)よりも高く、ベース材の融点よりも低い温度で溶融できるものとなるので、実用可能な電子デバイスを製造できる。また金錫の割合は金80wt%錫20wt%に限定されるものでなく、例えば、金50wt%錫50wt%でもよい。   Moreover, according to the manufacturing method of the electronic device 1 which concerns on this embodiment, the metal particle 21 can be comprised from multiple types of metals like Au and Sn. In other words, since the melting point of gold is 1064 ° C, it is higher than the melting point of the base material and it is difficult to melt and use gold alone, but for example, the eutectic temperature of gold 80wt% tin 20wt% is about 280 ° C Since the electronic device 1 can be melted at a temperature higher than the reflow temperature (about 260 ° C.) when mounted on the substrate and lower than the melting point of the base material, a practical electronic device can be manufactured. Further, the proportion of gold tin is not limited to gold 80 wt% tin 20 wt%, and may be gold 50 wt% tin 50 wt%, for example.

また、電子デバイス1において、金属粒子21は複数種類の粒子径からなるものを混在させることができる。この場合、窪みは最密充填に近い構造をとれるので、次工程での金属粒子21の溶融時における体積減少を防ぐことができる。   In the electronic device 1, the metal particles 21 can be a mixture of particles having a plurality of types of particle sizes. In this case, since the depression can have a structure close to the close-packing, it is possible to prevent a decrease in volume when the metal particles 21 are melted in the next step.

また、本実施形態に係る電子デバイス1の製造方法によると、金属粒子は直径1〜100ナノメートルの粒子径からなる粒子を含み、当該金属粒子21を構成する金属は、ガラスよりも融点が高いものを用いる。つまり、高融点金属からなる金属粒子21を用いた場合であっても、サイズ効果により金属粒子21が低融点化するため、窪みの充填に使用できる。   Moreover, according to the manufacturing method of the electronic device 1 which concerns on this embodiment, a metal particle contains the particle | grains which have a particle diameter of 1-100 nanometer in diameter, and the metal which comprises the said metal particle 21 has melting | fusing point higher than glass. Use things. That is, even when the metal particles 21 made of a high melting point metal are used, the metal particles 21 have a low melting point due to the size effect, so that they can be used for filling the depressions.

また、本実施形態に係る電子デバイス1の製造方法によると、図2(h)に示したように、1つのベース10上に複数の電子デバイス1を一括形成した後、電子デバイス1を個片化することができる。そのため、本発明に係る電子デバイスを一括で製造することができ、電子デバイスの大量生産における製造時間及び工程の短縮及び低コスト化が図れる。   In addition, according to the method for manufacturing the electronic device 1 according to the present embodiment, as shown in FIG. 2 (h), after a plurality of electronic devices 1 are collectively formed on one base 10, the electronic devices 1 are separated into pieces. Can be Therefore, the electronic devices according to the present invention can be manufactured in a lump, and the manufacturing time and process in the mass production of electronic devices can be shortened and the cost can be reduced.

(第2の実施形態)
次に、本発明に係る電子デバイスの製造方法の第2の実施形態を図5を用いて説明する。なお、図5(e)以外の工程は、図2で述べた各工程と同一工程のため、以下ではその説明を省略し、図2と異なる工程のみを説明する。図5は、本実施形態に係る電子デバイスの製造工程を示す図である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the electronic device manufacturing method according to the present invention will be described with reference to FIG. Since steps other than FIG. 5E are the same as the steps described in FIG. 2, the description thereof will be omitted below, and only the steps different from FIG. 2 will be described. FIG. 5 is a diagram illustrating a manufacturing process of the electronic device according to the present embodiment.

図5(e)は、内部配線30を貫通電極20のベース10の一の面(図2(e)と上下反対の面)側の端面上と、ベース10の当該一の面上とにスパッタ法を用いて形成し、電子部品50を設置し、内部配線30と電子部品50とを実装部40を介して、接続する電子部品接続工程を説明するための図である。図5(e)が図2(e)と異なる点は、内部配線30を形成する面が相違すること(上下逆転していること)である。レイアウトや特性の関係から、内部配線30を形成する面は、図2(e)及び図5(e)のどちらの構成にしてもよい。   FIG. 5E shows that the internal wiring 30 is sputtered on the end surface of the through electrode 20 on one surface of the base 10 (the surface opposite to that in FIG. 2E) and on the one surface of the base 10. It is a figure for demonstrating the electronic component connection process which forms using a method, installs the electronic component 50, and connects the internal wiring 30 and the electronic component 50 via the mounting part 40. FIG. FIG. 5E differs from FIG. 2E in that the surface on which the internal wiring 30 is formed is different (upside down). From the relationship of layout and characteristics, the surface on which the internal wiring 30 is formed may be configured as shown in either FIG. 2 (e) or FIG. 5 (e).

本発明の電子デバイスは、例えば、本発明の電子デバイスを発振子として用いた発振器又は時計、本発明の電子デバイスを計時部に備えた携帯情報機器、本発明の電子デバイスを時刻情報などの電波を受信部に備えた電波時計等の電子機器に用いることができる。   The electronic device of the present invention includes, for example, an oscillator or a clock using the electronic device of the present invention as an oscillator, a portable information device including the electronic device of the present invention in a timekeeping unit, and an electronic device of the present invention as a radio wave such as time information. Can be used for an electronic device such as a radio timepiece provided in the receiver.

1 電子デバイス
9 ベース材
10 ベース
11 犠牲材
20 貫通電極
21 金属粒子
22 合金
30 内部配線
40 実装部
50 電子部品
60 カバー
70 外部電極
100 電子デバイス
110 ベース
120 金属ピン
130 電極
140 電子部品
150 封止材
160 キャップ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electronic device 9 Base material 10 Base 11 Sacrificial material 20 Through electrode 21 Metal particle 22 Alloy 30 Internal wiring 40 Mounting part 50 Electronic component 60 Cover 70 External electrode 100 Electronic device 110 Base 120 Metal pin 130 Electrode 140 Electronic component 150 Sealing material 160 cap

Claims (6)

ガラス製のベース材の上下何れか一方の面に窪みを形成する工程と、
前記窪みに金属粒子を充填する工程と、
前記ガラスよりも融点の低い金属粒子を加熱して溶融させる工程と、
少なくとも前記窪みの底面が外部へ露出するように前記ベース材を研磨することにより、研磨後のベース材に前記金属粒子に基づく貫通電極を備えたベースを形成する工程と、
前記ベースの上下何れか一方の面に、前記貫通電極の一端と当接するように内部配線を形成する工程と、
前記内部配線と電気的に導通するように前記ベースに電子部品を実装する工程と、
を備えることを特徴とする電子デバイスの製造方法。
Forming a depression on one of the upper and lower surfaces of the glass base material;
Filling the hollow with metal particles;
Heating and melting metal particles having a melting point lower than that of the glass;
Polishing the base material so that at least the bottom surface of the recess is exposed to the outside, thereby forming a base including a through electrode based on the metal particles in the base material after polishing;
Forming an internal wiring on one of upper and lower surfaces of the base so as to be in contact with one end of the through electrode;
Mounting an electronic component on the base so as to be electrically connected to the internal wiring;
The manufacturing method of the electronic device characterized by the above-mentioned.
前記金属粒子は複数種類の金属から構成されることを特徴とする請求項1に記載の電子デバイスの製造方法。   The method of manufacturing an electronic device according to claim 1, wherein the metal particles are composed of a plurality of types of metals. 前記金属粒子は複数種類の粒子径からなる粒子が混在してなることを特徴とする請求項1又は2に記載の電子デバイスの製造方法。   The method for manufacturing an electronic device according to claim 1, wherein the metal particles are a mixture of particles having a plurality of particle sizes. 前記金属粒子は直径1〜100ナノメートルの粒子径からなる粒子を含み、当該金属粒子を構成する金属は、前記ガラスよりも融点が高いことを特徴とする請求項3に記載の電子デバイスの製造方法。   The electronic device according to claim 3, wherein the metal particles include particles having a particle diameter of 1 to 100 nanometers, and the metal constituting the metal particles has a melting point higher than that of the glass. Method. 1つの前記ベース上に複数の電子デバイスを一括形成した後、前記電子デバイスを個片化する工程を備えることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の電子デバイスの製造方法。   5. The method of manufacturing an electronic device according to claim 1, further comprising a step of separating the electronic devices after forming a plurality of electronic devices collectively on one of the bases. 前記ベースと接合可能であり、接合した状態で前記ベースとともに外気と遮断された空洞部を形成するカバーを、前記ベースに接合して前記電子部品を前記空洞部に密封する工程と、
前記ベースの前記内部配線が形成された面と対向する面に、前記貫通電極の他端と当接するように外部電極を形成する工程と、
を備えることを特徴とする請求項1から5の何れか一項に記載の電子デバイスの製造方法。
A step of joining the base to form a cavity portion that can be joined to the base and is shielded from outside air together with the base, and sealing the electronic component to the cavity portion;
Forming an external electrode on the surface of the base facing the surface on which the internal wiring is formed so as to contact the other end of the through electrode;
The method for manufacturing an electronic device according to any one of claims 1 to 5, further comprising:
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JP2016039218A (en) * 2014-08-06 2016-03-22 アルバック成膜株式会社 Through electrode substrate manufacturing method and through electrode substrate

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