JP2015002414A - Electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パッケージに電子素子を収納する電子デバイスに関する。 The present invention relates to an electronic device that houses an electronic element in a package.
従来から、携帯電話や携帯情報端末機には表面実装型の電子デバイスが多く用いられている。このうち、水晶振動子などの圧電振動子やMEMS、ジャイロ、加速度センサ等は、パッケージの内部に中空のキャビティが形成され、このキャビティに水晶振動子やMEMS等の電子素子が封入されている。パッケージとしてガラス材料が用いられる。例えばガラス基板に電子素子が実装され、その上にガラス蓋が陽極接合により接合されて電子素子が密封される。ガラスどうしの陽極接合は気密性が高くしかも安価であるという利点がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, surface-mounted electronic devices are often used for mobile phones and portable information terminals. Among these, a piezoelectric resonator such as a crystal resonator, a MEMS, a gyroscope, an acceleration sensor, and the like have a hollow cavity formed in a package, and an electronic element such as a crystal resonator and MEMS is enclosed in the cavity. A glass material is used as the package. For example, an electronic element is mounted on a glass substrate, and a glass lid is bonded thereon by anodic bonding to seal the electronic element. Anodic bonding between glasses has the advantage of being highly airtight and inexpensive.
電子デバイスにおいて、圧電振動子は、ガラスからなる基板体と、ガラスからなる蓋体と、基板体と蓋体の凹部との間に形成されるキャビティに収納される圧電振動素子から構成される。基板体には水晶片からなる圧電振動素子が片持ち状に実装される。蓋体には凹部が形成され、この凹部の周囲の上端面及び凹部の内表面の全面にはアルミニウムからなる接合用金属膜が形成される。基板体には貫通電極が形成され、キャビティ側の表面に形成される配線とキャビティ側とは反対側の表面に形成される外部端子とを電気的に接続する。蓋体は基板体に陽極接合により接合される。 In the electronic device, the piezoelectric vibrator includes a substrate body made of glass, a lid body made of glass, and a piezoelectric vibration element housed in a cavity formed between the substrate body and the concave portion of the lid body. A piezoelectric vibration element made of a crystal piece is cantilevered on the substrate body. A concave portion is formed in the lid, and a bonding metal film made of aluminum is formed on the upper end surface around the concave portion and the entire inner surface of the concave portion. A through electrode is formed in the substrate body, and the wiring formed on the cavity side surface is electrically connected to the external terminal formed on the surface opposite to the cavity side. The lid is bonded to the substrate body by anodic bonding.
接合用金属膜を蓋体に設けるので基板体のキャビティ側の配線とショートすることがなく、また、接合用金属膜を蓋体の凹部の側の全面に、つまり凹部の周囲の枠部の上端面及び凹部の内表面に設けるので接合用金属膜のパターニングが必要なく、容易に製造することができる。 Since the bonding metal film is provided on the lid, there is no short circuit with the wiring on the cavity side of the substrate body, and the bonding metal film is placed on the entire surface of the lid on the recess side, that is, on the frame around the recess. Since it is provided on the end surface and the inner surface of the recess, patterning of the bonding metal film is not required, and it can be easily manufactured.
上記従来構造では、蓋体に形成した接合用金属膜の断面が外部に露出している。接合用金属膜はアルミニウム膜からなり、その露出部は外気の水分等が付着して腐食する。腐食が進行するとアルミニウム膜は負に帯電する。すると、凹部の内表面に形成されるアルミニウム膜にも負電荷が伝達され、ガラス内部からナトリウムイオンを引き寄せる。内表面のアルミニウム膜は、表面に付着する水分と引き寄せられたナトリウムイオンが反応して腐食する。この腐食に伴ってガスが発生し、キャビティ内に実装される電子素子の特性劣化を引き起こす原因となる。特に凹部の内表面はサンドブラスト法やエッチング処理により、或いは軟化点以上での型成形により形成されるので表面が粗く、水分が付着しやすい。 In the conventional structure, the cross section of the bonding metal film formed on the lid is exposed to the outside. The bonding metal film is made of an aluminum film, and the exposed portion is corroded by moisture from the outside air. As corrosion progresses, the aluminum film becomes negatively charged. Then, negative charges are also transmitted to the aluminum film formed on the inner surface of the recess, and sodium ions are attracted from the inside of the glass. The aluminum film on the inner surface corrodes when water adhering to the surface reacts with attracted sodium ions. Along with this corrosion, gas is generated, which causes deterioration of the characteristics of the electronic device mounted in the cavity. In particular, the inner surface of the recess is formed by sandblasting or etching, or by molding at or above the softening point, so the surface is rough and moisture tends to adhere.
例えば、電子素子としてMEMSセンサを用いる場合は、MEMSセンサの振動が空気抵抗によって影響を受ける。これを避けるために、キャビティ内を真空に維持する。しかし、外気に露出するアルミニウム膜の腐食が進行すると凹部の内表面側のアルミニウム膜も腐食し、表面に付着する水分が引き寄せられたナトリウムイオンと反応して水素ガスを発生する。この水素ガスがキャビティ内の真空度を低下させる。これらキャビティ内の圧力変動はMEMSセンサの振動を変動させることになり、特性劣化の原因となる。 For example, when a MEMS sensor is used as the electronic element, the vibration of the MEMS sensor is affected by air resistance. In order to avoid this, the inside of the cavity is kept in a vacuum. However, when the corrosion of the aluminum film exposed to the outside air proceeds, the aluminum film on the inner surface side of the recess also corrodes, and the water adhering to the surface reacts with the attracted sodium ions to generate hydrogen gas. This hydrogen gas lowers the degree of vacuum in the cavity. These pressure fluctuations in the cavity cause fluctuations in the vibration of the MEMS sensor, which causes characteristic deterioration.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、キャビティ内の金属の腐食に伴って発生するガスにより内部に収納される電子素子の特性が劣化することを防止した電子デバイス、発信機及び電子デバイスの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an electronic device, a transmitter, and a transmitter that prevent deterioration of characteristics of an electronic element housed therein due to gas generated due to corrosion of a metal in a cavity. An object is to provide a method for manufacturing an electronic device.
本発明の電子デバイスは、基体と、前記基体との間にキャビティを形成して前記基体に接合される蓋体と、前記キャビティに収納される電子素子と、前記蓋体と前記基体との接合面に設置され、前記蓋体及び前記基体と接する接合膜と、前記蓋体の前記キャビティ側の表面に形成されるとともに、前記キャビティ内に露出し、前記接合膜と異なる材料で形成され、水素を吸蔵する吸蔵金属膜と、を備えることを特徴とする。 The electronic device according to the present invention includes a base, a lid formed with a cavity between the base and joined to the base, an electronic element housed in the cavity, and a joint between the lid and the base. A bonding film that is installed on a surface and is in contact with the lid and the base; and is formed on a surface of the lid on the cavity side, is exposed in the cavity, and is formed of a material different from that of the bonding film; And an occlusion metal film for occlusion.
また、前記基体及び前記蓋体の少なくとも一方はガラス又はシリコンで形成され、前記接合膜は、陽極接合用の接合膜で形成され、前記基体と前記蓋体とを陽極接合してもよい。 Further, at least one of the base body and the lid body may be formed of glass or silicon, the bonding film may be formed of a bonding film for anodic bonding, and the base body and the lid body may be anodically bonded.
また、前記接合膜は、前記蓋体の前記キャビティ側の表面に設置され、前記吸蔵金属膜は、前記接合膜の表面上に設置されてもよい。 The bonding film may be installed on a surface of the lid on the cavity side, and the occluded metal film may be installed on the surface of the bonding film.
また、前記蓋体は中央に前記キャビティを形成する凹部を有し、前記凹部の周囲の上端面に前記接合膜が形成され、前記凹部の底面に前記吸蔵金属膜が形成されてもよい。 The lid may have a concave portion that forms the cavity in the center, the bonding film may be formed on an upper end surface around the concave portion, and the occlusion metal film may be formed on the bottom surface of the concave portion.
また、前記接合膜はアルミニウム、クロム又はシリコン、モリブデン、鉄合金のいずれかを含み、前記吸蔵金属膜はチタン、ジルコニウム、バナジウム、ハフニウムのいずれかを含んでもよい。 The bonding film may include any of aluminum, chromium, silicon, molybdenum, and iron alloy, and the occlusion metal film may include any of titanium, zirconium, vanadium, and hafnium.
また、前記電子素子はMEMSであってもよい。 The electronic element may be a MEMS.
本発明の電子デバイスは、キャビティ内の封止を接合膜により確実に行うとともに、吸蔵金属膜によりキャビティ内のガスを吸着し、キャビティ内の圧力変動を低減させ、電子素子の特性劣化を抑制する。 The electronic device of the present invention securely seals the inside of the cavity with the bonding film, adsorbs the gas in the cavity with the occlusion metal film, reduces the pressure fluctuation in the cavity, and suppresses the deterioration of the characteristics of the electronic element. .
<電子デバイス>
本発明に係る電子デバイスは、基体と、基体との間にキャビティを形成して基体に接合される蓋体と、キャビティに収納される電子素子と、蓋体と基体との接合面に設置され、蓋体及び基体と接する接合膜と、蓋体のキャビティ側の表面に形成されるとともに、キャビティ内に露出し、接合膜と異なる材料で形成され、水素を吸蔵する吸蔵金属膜と、を備える。吸蔵金属膜は水素吸蔵性を有し、水素を一旦吸着すると脱離し難い性質を有する。
<Electronic device>
An electronic device according to the present invention is installed on a bonding surface between a base, a lid that forms a cavity between the base and is bonded to the base, an electronic element that is housed in the cavity, and the lid and the base. A bonding film in contact with the lid and the substrate, and an occlusion metal film that is formed on a surface of the lid on the cavity side, is exposed in the cavity, is formed of a material different from the bonding film, and occludes hydrogen. . The occlusion metal film has a hydrogen occlusion property and has a property that it is difficult to desorb once the hydrogen is adsorbed.
吸蔵金属膜として、チタン、ジルコニウム、バナジウム、ハフニウム又はこれら材料のいずれかを含む合金を使用することができる。キャビティ側の表面に吸蔵金属膜を形成することにより、キャビティ内部に残留する水素或いは内部で発生する水素を吸着し、キャビティ内の圧力変動を低減させ、電子素子の特性を安定させることができる。 As the occlusion metal film, titanium, zirconium, vanadium, hafnium, or an alloy containing any of these materials can be used. By forming the occlusion metal film on the surface on the cavity side, hydrogen remaining in the cavity or hydrogen generated inside can be adsorbed, pressure fluctuation in the cavity can be reduced, and the characteristics of the electronic element can be stabilized.
(第一実施形態)
図1は本発明の第一実施形態に係る電子デバイス1の斜視図である。基体2と蓋体3とは、接合膜6を介して接合される。また基体2の裏面には、外部電極14が形成されている。本実施形態において、電子デバイス1は直方体に形成される。
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view of an
図2は本発明の第一実施形態に係る電子デバイス1の断面模式図である。また、図3は図2の蓋体のキャビティ側を平面視した図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the
蓋体3は中央に凹部8を有し、凹部8の周囲の上端面には接合膜6が形成される。接合膜6は、凹部8の周囲の上端面を囲って連続的に形成されている。凹部8の底面及び内側面には吸蔵金属膜7が形成される。本実施形態において、吸蔵金属膜7は、凹部8の底面及び内側面の全体に形成されている。接合膜6は、蓋体3及び基体2の両方に接している。本実施形態において、接合膜6は、一層で形成されている。このように、凹部8の周囲の上端面に接合膜6を形成し、凹部8の底面及び内側面に吸蔵金属膜7を形成すれば、製造方法が容易となる。即ち、蓋体3の凹部8側から最初に接合膜6を堆積し、次に連続して吸蔵金属膜7を堆積し、次に上端面から吸蔵金属膜7を除去すればよい。
また、接合膜6は、キャビティ4を介して一端から他端まで連続的に形成することもできるため、陽極接合の際に接合膜6への電圧印加を確実に行うことができる。
The
Further, since the
本実施形態では、接合膜6は蓋体3及び基体2と接している。そのため、キャビティ4内の封止を十分に行うことができる。また、吸蔵金属膜7は接合時に放出されるガスや内部で発生するガスを吸着してキャビティ4内の圧力変動を低減し、電子素子の特性を安定させることができる。
In the present embodiment, the
すなわち、接合膜によりキャビティ4内の封止を十分に行いつつ、吸蔵金属膜7によりキャビティ4内の圧力変動を低減することで、キャビティ4内の気密封止を向上させ、電子素子の特性を安定させることができる。
In other words, while the
基体2は、蓋体3側の表面に配線11が形成され、反対側の表面には外部電極14が形成され、板厚方向に貫通する貫通電極13により配線11と貫通電極13とは電気的に接続される。基体2の蓋体3側の表面には電子素子5が実装される。電子素子5の表面には図示しない電極が形成され、電子素子5の電極と配線11とはワイヤー12により電気的に接続される。蓋体3は基体2に接合膜6を介して陽極接合される。基体2と蓋体3の凹部8によりキャビティ4が形成され、キャビティ4に電子素子5が収納される。従って、電子素子5の図示しない電極と外部電極14とはワイヤー12、配線11及び貫通電極13を介して電気的に接続される。
The
基体2及び蓋体3はソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、その他のガラスからなる板を使用することができる。電子素子5は、MEMS、水晶振動子、発光ダイオード、受光素子、その他を使用することができる。接合膜6はアルミニウム、シリコン、クロム、モリブデン、鉄合金その他の導電材料又はこれら材料のいずれかを含む複合物を使用することができる。なお、基体2及び蓋体3のいずれか一方をシリコンで形成し、他方を上記のガラスで形成することもできる。
As the
この構成により、陽極接合が可能となり、接合膜6から陽極接合時に発生する水素ガスを吸蔵金属膜7で確実に吸着させることができる。
なお、陽極接合以外の接合においても、水素ガスが発生する場合があるため、その場合、上記の構成により、吸蔵金属膜7で水素ガスを吸着することが可能である。
With this configuration, anodic bonding is possible, and hydrogen gas generated during anodic bonding from the
In addition, since hydrogen gas may be generated also in bonding other than anodic bonding, in that case, it is possible to adsorb hydrogen gas by the
吸蔵金属膜7を蓋体3のキャビティ4側の表面に露出させるように形成したので、水素を吸着するゲッタリング効果を利用することができる。蓋体3に形成した接合膜6を陽極とし基体2を陰極として高電圧を印加して陽極接合する場合、水素ガスが発生するが、吸蔵金属膜7はこの水素ガスを吸着する。また、吸蔵金属膜7は、例えば接合膜6が水分等により腐食して負に帯電する場合でも、表面に付着する水分やガラス中のナトリウムイオンによって腐食され難く、腐食に伴うガスの発生も少ない。その結果、キャビティ4内の圧力変動が低減し、電子素子5の特性が安定する。
これにより、陽極接合時に発生するガスを吸蔵金属膜7により確実に吸着することができる。
Since the
Thereby, the gas generated at the time of anodic bonding can be reliably adsorbed by the
本実施形態においては、蓋体3は中央部に凹部8を有する。凹部8の周囲の上端面に接合膜6が形成される。凹部8の底面及び内側面に吸蔵金属膜7が形成される。基体2は、板厚方向に貫通する2つの貫通電極13を有し、キャビティ4側の表面には2つの配線11が形成され、キャビティ4とは反対側の表面には2つの外部電極14が形成される。各配線11は貫通電極13を介して外部電極14にそれぞれ電気的に接続される。基体2のキャビティ4側の表面には電子素子5が実装される。電子素子5はその上面に図示しない電極が形成され、ワイヤー12を介して配線11に電気的に接続される。これにより、2つの外部電極14から駆動電力や駆動信号をキャビティ4内の電子素子5に供給することができる。
In the present embodiment, the
なお、本実施形態において電子素子5と配線11との間をワイヤー12により電気的に接続したが、これに代えて電子素子5を基体2に面実装することができる。例えば電子素子5として音叉型の水晶振動子を使用する場合には、音叉型の基部を配線11に片持ち状に接合し、キャビティ4内を真空に引いて基体2と蓋体3とを陽極接合する。このとき、吸蔵金属膜7の表面がキャビティ4に露出するので、陽極接合の際に水素ガスが発生しキャビティ4内に残留しても、その残留酸素ガスは吸蔵金属膜7により吸着され、キャビティ4内は所定の真空度に維持される。そのため音叉型の水晶振動子の振動を劣化させることがない。また、接合膜6の断面が外部に露出し、その端面が腐食して吸蔵金属膜7が負に帯電した場合でも、吸蔵金属膜7は腐食され難く、また、ガスが発生したときは吸蔵金属膜7により吸着されるので、キャビティ4内を所定の真空度に長期間維持することができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では蓋体3に凹部8を形成し、この凹部8の底面に接合膜6と電気的に接続する吸蔵金属膜7を形成したが、これに代えて、基体に凹部を形成し、基体と蓋体の間にキャビティを形成し、蓋体を平坦な板とすることができる。基体の凹部に電子素子を収納し、平坦な板からなる蓋体を凹部の上端面に陽極接合する。この場合も、蓋体のキャビティ側の表面には吸蔵金属膜7を設ける。
Further, in this embodiment, the
<電子デバイスの製造方法>
図4及び図5は本発明の第一実施形態に係る電子デバイス1の製造方法を説明するための図である。図4は製造工程を表し、図5は同時に複数個の電子デバイスを製造する各工程の説明図である。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。
<Method for manufacturing electronic device>
4 and 5 are views for explaining a method of manufacturing the
図5(a)は実装工程S1を表し、基体2に電子素子5を実装した断面模式図である。ここで、基体2はソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、又はその他のガラスからなるウエハーを使用し、電子素子5としてMEMSを用いる。まず、基体2の各電子デバイス1に対応する領域に2つの貫通孔を形成する。基体2を軟化点以上の温度に加熱し型に押圧する型成形により複数の貫通孔を同時に形成することができる。また、基体2の表面にマスクを設置し、ガラスエッチング法やサンドブラスト法により複数の貫通孔を同時に形成することができる。次に、貫通孔に電極を埋め込んで貫通電極13を形成する。例えば貫通孔に金属棒を埋め込み接着剤により固定する、また、貫通孔に印刷法等により導電性接着剤を充填し固化する、或いは、貫通孔に無電解メッキ法により金属材料を堆積し充填する、などの方法により貫通電極13を形成することができる。次に、基体2の実装側の表面を研磨して平坦面とする。
FIG. 5A shows a mounting step S1 and is a schematic cross-sectional view in which the
次に蒸着法やスパッタリング法等により基体2の表面に導電膜を形成し、フォトリソグラフィ及びエッチング法により配線11を形成する。導電膜としてアルミニウム、金、クロム、モリブデン、鉄合金等の材料を使用することができる。次に、電子素子5としてのMEMSセンサを実装する。次に、電子素子5と配線11とをワイヤー12で接合する。なお、水晶振動子などの電子素子5の場合、配線上に導電性接着剤または金バンプを形成し、その上に電子素子5を実装する。
Next, a conductive film is formed on the surface of the
図5(b)は凹部形成工程S2を表し、蓋体3に凹部8を形成する。蓋体3はソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、又はその他のガラスからなるウエハーを使用する。凹部8は蓋体3を軟化点以上の温度に加熱し型成形により複数同時に形成することができる。あるいは、ウエハーの表面に凹部形成領域が開口するマスクを設置し、ガラスエッチング法やサンドブラスト法等により凹部形成領域のガラスを除去して凹部8を複数同時に形成することができる。なお、凹部8の内側面を傾斜面とし、型成形の際の離型性を向上させている。
FIG. 5B shows the recess forming step S <b> 2, and the
図5(c)は導電膜堆積工程S3を表す。まず、凹部8の周囲の上端面を鏡面に研磨する。この場合、凹部8の底面は研磨されないので粗面の状態が維持される。次に、蓋体3の凹部8が形成される側の表面に接合膜6、吸蔵金属膜7の順に堆積する。吸蔵金属膜7としてチタン膜を、接合膜6としてアルミニウム膜をそれぞれスパッタリング法や蒸着法により連続して堆積する。吸蔵金属膜7の材料として、チタンの他にジルコニウム、バナジウム、ハフニウム又はこれら材料のいずれかを含む合金を使用することができる。接合膜6の材料として、アルミニウムの他にシリコン、クロム、モリブデン、鉄合金その他の導電材料又はこれら材料のいずれかを含む複合物を使用することができる。吸蔵金属膜7と接合膜6は各凹部の周囲の上端面や底面、及び上端面と底面の間の内側面の全面に堆積する。例えばチタン膜とアルミニウム膜をそれぞれ50nm〜150nm形成する。
FIG. 5C shows the conductive film deposition step S3. First, the upper end surface around the
図5(d)はパターン形成工程S4を表し、各凹部8の上端面に堆積した吸蔵金属膜7を除去し、接合膜6の表面を露出させる。フォトリソグラフィ及びエッチング法により吸蔵金属膜7を上端面から除去し、凹部8の底面及び内側面に吸蔵金属膜7を残す。このとき、吸蔵金属膜7は、凹部内に露出した状態である。
FIG. 5D shows a pattern forming step S4, in which the
図5(e)は接合工程S5を表し、凹部8に電子素子5を収納するように蓋体3を基体2の表面に載置し、真空中において蓋体3を基体2に接合する。本実施形態では、蓋体3と基体2は、陽極接合される。陽極接合は、基体2及び蓋体3を200℃以上の温度に加熱し、蓋体3に堆積した接合膜6を陽極に基体2を陰極にして数百Vの電圧を印加し、接合膜6を介して基体2の電子素子5側の表面と蓋体3の上端面とを接合する。この陽極接合の際に発生する酸素ガスがキャビティ4内に残留する場合でも、吸蔵金属膜7のゲッタリング効果により酸素ガスが吸蔵金属膜7に吸着され、所定の真空度に維持される。次に、基体2の蓋体3とは反対側の表面に印刷法により外部電極14を形成する。外部電極14は貫通電極13に電気的に接続する。また、印刷法に代えてメッキ法、蒸着法又はスパッタリング法等により外部電極14を形成することができる。
FIG. 5E shows a joining step S5, in which the
本実施形態では、吸蔵金属膜7を接合面から除去して、接合膜6は蓋体3及び基体2と接している。そのため、キャビティ4内の封止を十分に行うことができる。
In the present embodiment, the
図5(f)は切断工程S6を表し、ダイシングブレードやダイシングソー等を用いて、或いはガラス表面にスクライブ線を刻印し、スクライブ線に沿って割断して個々の電子デバイス1a、1bに分離する。この分離した電子デバイス1a、1bの接合膜6は外部に露出する。外気の水分が接合膜6に付着して腐食が始まると、接合膜6には負電荷が帯電する。しかし、吸蔵金属膜7は腐食し難く、表面に付着する水分や引き寄せられるナトリウムイオンと反応せず、これに伴うガスの発生もない。さらに、仮に吸蔵金属膜7の腐食に伴って水素ガスが発生した場合でも、水素ガスは吸蔵金属膜7により吸着されるので、キャビティ4内は所定の真空度に長期間維持される。
FIG. 5 (f) shows the cutting step S6, using a dicing blade, a dicing saw, or the like, or by marking a scribe line on the glass surface and cleaving along the scribe line to separate the individual
なお、導電膜堆積工程及びパターン形成工程において、接合膜6は、蓋体3に接するとともに、蓋体3と接する面と反対の表面を露出するように形成していればよい。また、吸蔵金属膜7は、接合膜6の表面に堆積するのではなく、蓋体3に接して、蓋体3と接する面を露出するように形成されてもよい。
In the conductive film deposition step and the pattern formation step, the
図6は、本発明の第一実施形態に係る電子デバイス1の製造方法を説明するための工程図であり、上記第二実施形態の具体例である。同一の工程には同一の符号を付している。
FIG. 6 is a process diagram for explaining the manufacturing method of the
基体2に実装する電子素子5は振動や加速度を検出するMEMSである。蓋体形成工程S20を説明する。ソーダ石灰ガラスからなる板状のガラスウエハーを準備する。まず、研磨、洗浄、エッチング工程S21においてガラスウエハーを所定の厚さまで研磨し、洗浄した後にエッチング処理を行って最表面の加工変質層を除去する。次に、凹部形成工程S2において、各電子デバイス1が形成される領域の中央部に加熱プレスの型成形により凹部8を形成する。次に、研磨工程S22において、凹部8の周囲の上端面を平坦な鏡面に研磨加工する。次に、導電膜堆積工程S3において、蓋体3の凹部8を形成した表面にスパッタリング法又は蒸着法により例えばチタンからなる吸蔵金属膜7とアルミニウムからなる接合膜6をそれぞれ50nm〜150nmの厚さで連続して堆積する。次に、パターン形成工程S4において、フォトリソグラフィ及びエッチング法により、凹部8の上端面から吸蔵金属膜7を除去する。このようにしてガラスウエハーからなる蓋体3を形成する。
The
電子素子作成工程S30を説明する。MEMSプロセスを用いて、MEMS材料をフォトリソグラフィ及びエッチング法によりMEMSの外形形状に加工する。また、MEMS材料に電極を形成し、電子素子を作成する。 The electronic element creation step S30 will be described. Using the MEMS process, the MEMS material is processed into the outer shape of the MEMS by photolithography and etching. In addition, an electrode is formed on the MEMS material to produce an electronic element.
基体形成工程S40を説明する。ソーダ石灰ガラスからなる板状のガラスウエハーを準備する。まず、研磨、洗浄、エッチング工程S41においてガラスウエハーを所定の厚さまで研磨し、洗浄した後にエッチング処理を行って最表面の加工変質層を除去する。次に、貫通電極形成工程S42において加熱プレスの型成形により、或いは表面にマスクを設置後にエッチング処理あるいはサンドブラスにより研削してガラスウエハーの板厚方向に貫通孔を形成する。次に、この貫通孔に導電体を充填して貫通電極13を形成し、貫通電極13の両端部及びガラスウエハーの両面を研磨して平坦化する。次に、配線電極形成工程S43において、スパッタリング法あるいは蒸着法により基体2の表面に金属膜を堆積し、フォトリソグラフィ及びエッチング法により配線11にパターニングする。
The substrate forming step S40 will be described. A plate-like glass wafer made of soda-lime glass is prepared. First, in the polishing, cleaning and etching step S41, the glass wafer is polished to a predetermined thickness, and after cleaning, an etching process is performed to remove the outermost work-affected layer. Next, in the through electrode forming step S42, through holes are formed in the thickness direction of the glass wafer by molding by hot pressing, or after setting a mask on the surface and grinding by etching or sandblasting. Next, the through hole is filled with a conductor to form the through
次に、実装工程S1において、MEMSを基体2の表面に実装する。実装の際に、基体2の配線11とMEMSとをワイヤボンディングにより接続する。これにより、貫通電極13とMEMSの電極とを電気的に接続する。このように多数のMEMSが実装されるガラスウエハーからなる基体2を形成する。
Next, the MEMS is mounted on the surface of the
次に、重ね合わせ工程S11において、蓋体3の各凹部8に各圧電振動片が収納されるように蓋体3を基体2の上に載置し、上下方向から押圧する。次に、接合工程S5において、基体2及び蓋体3を200℃以上の温度に加熱し、蓋体3の接合膜6を陽極にし、基体2を陰極にして数百Vの電圧を印加し、接合膜6を介して基体2と蓋体3とを接合する。接合の際には周囲を真空に保持する。次に、外部電極形成工程S12において、基体2の蓋体3とは反対側の表面に印刷法により外部電極14を形成する。次に、切断工程S6において、接合体の表面にスクライブ線を設け、切断刃を押し当てて割断する、あるいはダイシングブレードやダイシングソーを用いて分割し、個々の電子デバイス1を得る。電気特性検査工程S13において、電子デバイス1の特性を測定して検査する。
Next, in the overlaying step S <b> 11, the
図7乃至図9を用いて、本実施形態に係る電子デバイス1の変形例について説明する。 図7乃至図9は、本実施形態に係る電子デバイス1の変形例の断面模式図である。なお、図1と同一の構成については、説明を省略する。
Modification examples of the
図7において、吸蔵金属膜7が蓋体3の凹部8の底面及び内側面に設置されている。すなわち、接合膜6は、凹部8の底面及び内側面に設置されず、これらの面から除去されている。
In FIG. 7, the
図8において、吸蔵金属膜7が蓋体3の凹部8の底面に設置されている。すなわち、接合膜6は、凹部8の底面及び内側面に設置されず、これらの面から除去されている。さらに、吸蔵金属膜7は、凹部8の内側面に形成されない。
In FIG. 8, the
図9において、吸蔵金属膜7が蓋体3の凹部8の内側面に設置されている。すなわち、接合膜6は、凹部8の底面及び内側面に設置されず、これらの面から除去されている。さらに、吸蔵金属膜7は、凹部8の底面に形成されない。
In FIG. 9, the
図7乃至図9における吸蔵金属膜7は、フォトリソグラフィ及びエッチング法により、不要箇所を除去して形成される。
本実施形態において、接合膜6は、キャビティ4内部に形成されない。これにより、接合膜6が腐食したとしても、接合膜6の腐食はキャビティ4内部に進行しない。そのため、キャビティ4内部でのガスの発生を抑制することができる。
The
In the present embodiment, the
<MEMSセンサ>
本発明の電子デバイスを用いたMEMSセンサについて説明する。MEMSセンサは、例えば、加速度又は振動を検出する。MEMSセンサは、電子素子としてMEMSを使用し、第四実施形態と同様に上記第二又は第三実施形態において説明した製造方法により製造した電子デバイスを組み込んでいる。MEMSセンサは、基板と、この基板上に設置した電子デバイスと、信号処理回路とを備えている。電子デバイスは、加速度を検出し、検出した加速度を電気信号に変換し、電気信号を信号処理回路に送る。信号処理回路は、電気信号を増幅、調整など信号処理して出力する。本発明の電子デバイスは、高信頼性でかつ小型に形成することができるので、MEMSセンサの全体をコンパクトに構成することができる。
<MEMS sensor>
A MEMS sensor using the electronic device of the present invention will be described. The MEMS sensor detects, for example, acceleration or vibration. The MEMS sensor uses MEMS as an electronic element, and incorporates an electronic device manufactured by the manufacturing method described in the second or third embodiment as in the fourth embodiment. The MEMS sensor includes a substrate, an electronic device installed on the substrate, and a signal processing circuit. The electronic device detects acceleration, converts the detected acceleration into an electrical signal, and sends the electrical signal to a signal processing circuit. The signal processing circuit performs signal processing such as amplification and adjustment on the electrical signal and outputs the processed signal. Since the electronic device of the present invention can be formed with high reliability and a small size, the entire MEMS sensor can be configured compactly.
1、1a、1b 電子デバイス
2 基体
3 蓋体
4 キャビティ
5 電子素子
6 接合膜
7 吸蔵金属膜
8 凹部
11 配線
12 ワイヤー
13 貫通電極
14 外部電極
1, 1a,
Claims (6)
前記基体との間にキャビティを形成して前記基体に接合される蓋体と、
前記キャビティに収納される電子素子と、
前記蓋体と前記基体との接合面に設置され、前記蓋体及び前記基体と接する接合膜と、
前記蓋体の前記キャビティ側の表面に形成されるとともに、前記キャビティ内に露出し、前記接合膜と異なる材料で形成され、水素を吸蔵する吸蔵金属膜と、を備える電子デバイス。 A substrate;
A lid that is bonded to the base by forming a cavity between the base and the base;
An electronic element housed in the cavity;
A bonding film that is installed on a bonding surface between the lid and the base, and is in contact with the lid and the base;
An electronic device formed on a surface of the lid on the cavity side, and exposed to the cavity, formed of a material different from the bonding film, and occludes hydrogen.
前記接合膜は、陽極接合用の接合膜で形成され、前記基体と前記蓋体とを陽極接合する請求項1に記載の電子デバイス。 At least one of the base and the lid is formed of glass or silicon;
The electronic device according to claim 1, wherein the bonding film is formed of a bonding film for anodic bonding, and anodic bonding of the base body and the lid body.
前記吸蔵金属膜は、前記接合膜の表面上に設置されることを特徴とする請求項1または2に記載の電子デバイス。 The bonding film is installed on the cavity-side surface of the lid,
The electronic device according to claim 1, wherein the occlusion metal film is disposed on a surface of the bonding film.
前記凹部の周囲の上端面に前記接合膜が形成され、
前記凹部の底面に前記吸蔵金属膜が形成される請求項1〜3のいずれか一項に記載の電子デバイス。 The lid has a recess forming the cavity at the center,
The bonding film is formed on the upper end surface around the recess,
The electronic device according to claim 1, wherein the occluded metal film is formed on a bottom surface of the recess.
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