JP2015119100A - Package and method of manufacturing the same - Google Patents

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Matsuo Kishi
松雄 岸
中村 敬彦
Norihiko Nakamura
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a package which has a through electrode excellent in airtightness while suppressing a structural change due to high-temperature treatment.SOLUTION: In the package, substrates 2 and 3 made of an insulating brittle material are joined together, an electronic component 5 is housed in a cavity formed inside, and a through electrode 6 is provided in at least one of the substrates 2 and 3 so that the electronic component 5 is electrically connected to the outside of the cavity. The through electrode 6 is constituted of a metal containing copper as a main component. Voids 12 having a predetermined opening diameter are formed at the crystal grain boundaries of crystal grains 11 constituting the metal.

Description

本発明は、電子部品を搭載、封入するための貫通電極を有するパッケージとその製造方法に関する。   The present invention relates to a package having a through electrode for mounting and enclosing an electronic component, and a manufacturing method thereof.

振動子や加速度等の力学量を測定するためのセンサー等の電子部品を搭載、封入、収納するためのパッケージとして、二体化された基板からなるものが広く使用されている。
これらの基板は、電子部品を搭載するためのベース基板とこのベース基板に蓋として封止するためのリッド基板と呼ばれるもので、セラミックスやガラスといった絶縁性材料を加工し、電極等が形成されているが、特にベース基板には搭載される電子部品と外部の回路基板等と電気的な接続を行うための電極が設けられている。
2. Description of the Related Art As a package for mounting, enclosing, and storing an electronic component such as a sensor for measuring a mechanical quantity such as a vibrator and acceleration, a package composed of two substrates is widely used.
These substrates are called a base substrate for mounting electronic components and a lid substrate for sealing the base substrate as a lid, and an insulating material such as ceramics or glass is processed to form electrodes. In particular, the base substrate is provided with electrodes for electrical connection between an electronic component to be mounted and an external circuit board.

これらの電極は、金属ペーストの焼成や薄膜技術等により作製されるが、ベース基板に貫通孔を開け、この貫通孔に金属を埋め込むことにより貫通電極と呼ばれる構造をとったものが提案されている。例えば、ベース基板として貫通孔を形成したガラス基材を用い、貫通孔を銀ペーストにより埋め、貫通電極として用いている例(特許文献1)やガラス基材に貫通孔を設け、金属ピンを低融点ガラスとともに貫通孔に打ち込み、低融点ガラスを溶融することにより金属ピンとガラス基材を一体化することにより貫通孔を塞ぎ貫通電極を形成する方法が採用されている(特許文献2)。さらに、テーパー状の貫通孔を基材であるガラスの軟化点以上の温度に加熱し、カーボン材からなる成形型により加圧成形することにより作製し、金属ピンをこの貫通孔に振込み、全体をガラス基材の軟化点以上のとすることによりガラス基材と金属ピンを一体化する方法も提案されている(特許文献3)。   These electrodes are produced by baking metal paste, thin film technology, etc., and a structure in which a through-hole is formed in the base substrate by embedding a metal in the through-hole is proposed. . For example, a glass substrate with a through hole formed as a base substrate, the through hole is filled with a silver paste, and used as a through electrode (Patent Document 1), or a glass substrate is provided with a through hole to reduce the metal pin. A method has been adopted in which a through-hole is formed by filling a through hole with a melting point glass and fusing the low melting point glass to integrate the metal pin and the glass substrate to thereby close the through hole (Patent Document 2). Furthermore, the taper-shaped through hole is heated to a temperature equal to or higher than the softening point of the glass as the base material, and is formed by pressure molding with a molding die made of a carbon material. A method of integrating the glass substrate and the metal pin by setting the glass substrate to a softening point or higher is also proposed (Patent Document 3).

しかしながら、近年における電子部品の小型化およびパッケージの小型化に伴い、貫通電極の小型化と近接化が望まれていることは周知のことである。また、雰囲気の影響を受ける振動子や力学量測定センサー等では、貫通電極の封止性という点においても、その厳密さが要求されている。   However, it is well known that downsizing and proximity of through electrodes are desired with recent downsizing of electronic components and downsizing of packages. In addition, strictness is required in terms of sealing performance of the through electrode in vibrators and mechanical quantity measuring sensors that are affected by the atmosphere.

前記の銀ペースト等の金属ペーストを用いる貫通電極の製造方法では、銀を使うという観点から、コストがかかるという点に加え、基板としてガラス基材を用いる場合、ガラス基材の耐熱性から銀ペーストの焼成温度をガラス基材の軟化点以上とする必要があるため、基材の変形を起こすという課題があった。   In the method of manufacturing a through electrode using a metal paste such as the above silver paste, in addition to being costly from the viewpoint of using silver, when using a glass substrate as a substrate, the silver paste is used due to the heat resistance of the glass substrate. Since it is necessary to set the firing temperature of the glass substrate to be equal to or higher than the softening point of the glass substrate, there is a problem that the substrate is deformed.

また、金属ピンを貫通孔に埋め込む方法では、埋め込むピンの形状を自由にすることができないため、パッケージ内部側とパッケージ外側における平面形状が限定的となり、新たな電極をフォトリソグラフィー等の方法により作製し貫通電極であるピンと接続する必要があった。   In addition, in the method of embedding metal pins in the through holes, the shape of the pins to be embedded cannot be made free, so the planar shape on the inside and outside of the package is limited, and a new electrode is produced by a method such as photolithography. It was necessary to connect with a pin which is a through electrode.

さらに、この他、貫通孔を埋め込む方法として、めっき法が挙げられるが、貫通孔の埋め込みが不完全であったり、使われるめっき物が一般的にガスを吸蔵した微細組織構造を有する銅めっきであることから、微細結晶構造の変化を極力抑えるようにして吸蔵したガスを放出させるための熱処理を400℃以下の温度で行っていた(非特許文献1)。   In addition, as a method for embedding the through-hole, a plating method can be cited. However, the through-hole embedding is incomplete, or a plated product generally used is a copper plating having a microstructure that occludes gas. Therefore, heat treatment for releasing the occluded gas is performed at a temperature of 400 ° C. or less so as to suppress the change in the fine crystal structure as much as possible (Non-patent Document 1).

また、貫通電極にめっき法により作製される微細構造を有する銅めっきによる場合、基板であるセラミックスやガラス、シリコン等と熱膨張率に大きな差があるだけでなく、微細構造に起因する物性値のバルク材との違いにより、2枚の基板を接合する際等かけられる熱により変形、剥離、破壊といった問題を起こしていた。   In addition, in the case of copper plating having a microstructure formed on the through electrode by a plating method, not only there is a large difference in thermal expansion coefficient from ceramics, glass, silicon, etc. which are substrates, but also physical property values resulting from the microstructure Due to the difference from the bulk material, problems such as deformation, peeling, and destruction were caused by heat applied when two substrates were joined.

特開2002−124845号公報JP 2002-124845 A 特開2003−209198号公報JP 2003-209198 A 特開2011−166307号公報JP 2011-166307 A

エレクトロニクス実装学会誌9(2)113−118(2006)Journal of Japan Institute of Electronics Packaging 9 (2) 113-118 (2006)

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、高温処理による構造変化を抑制しつつ気密性に優れた貫通電極を有するパッケージを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a package having a through electrode excellent in airtightness while suppressing structural changes due to high-temperature treatment.

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に関わるパッケージは、絶縁性脆性材料の基板が接合され、内部に構成されるキャビティに電子部品が収納され、前記電子部品が前記キャビティの外部と電気的に接続されるように前記基板の少なくとも一方に貫通電極が設けられるパッケージであって、前記貫通電極が銅または銅を主成分とする金属により構成され、前記金属を構成する結晶粒の結晶粒界に所定の開口径を有するボイドが形成されることを特徴とする。
このパッケージによれば、貫通電極に延性、展性に優れた結晶粒を有する銅を主成分とする金属を用いると同時に結晶粒粒界にボイドを有しているため、温度変化、熱変化に伴う貫通電極と基板との間に生じる応力に対して、延性、展性に加え、ボイドによる緩和作用により、貫通電極およびその近傍における機械的強度を高めることができるのでパッケージの薄型化や小型化に加え高信頼性化を図ることができる。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
In the package according to the present invention, an insulating brittle material substrate is bonded, an electronic component is accommodated in a cavity formed inside, and the electronic component is electrically connected to the outside of the cavity. A package in which at least one of the through electrodes is provided, wherein the through electrodes are made of copper or a metal mainly composed of copper, and a void having a predetermined opening diameter at a crystal grain boundary of the crystal grains constituting the metal. It is formed.
According to this package, a metal mainly composed of copper having crystal grains with excellent ductility and malleability is used for the through electrode, and at the same time, voids are present at the grain boundary, so that the temperature change and the heat change can be prevented. In addition to ductility and malleability, the mechanical strength of the through electrode and its vicinity can be increased by reducing the mechanical stress in the vicinity of the through electrode, in addition to ductility and malleability, to reduce the thickness and size of the package. In addition, high reliability can be achieved.

また、本発明に係わるパッケージは、前記開口径が、前記結晶粒の粒径の1/10から1/1000であることを特徴とする。
また、本発明に係わるパッケージは、前記基板は、ガラス、表面に絶縁層を施したシリコン、セラミックスの絶縁性脆性材料のうちのいずれかにより構成されることを特徴とする。
このパッケージによれば、貫通電極に延性、展性に優れた結晶粒を有する銅を主成分とする金属を用いると同時に結晶粒粒界に結晶粒の径に対して、1/10から1/1000ボイドを有しているため、温度変化、熱変化に伴う貫通電極と基板との間に生じる応力に対して、延性、展性に加え、ボイドによる緩和作用により、貫通電極およびその近傍における機械的強度を高めることができるのでパッケージの薄型化や小型化に加え高信頼性化を図ることができる。
The package according to the present invention is characterized in that the opening diameter is 1/10 to 1/1000 of the grain size of the crystal grains.
The package according to the present invention is characterized in that the substrate is made of any one of glass, silicon having an insulating layer on the surface, and an insulating brittle material of ceramics.
According to this package, a metal mainly composed of copper having crystal grains having excellent ductility and malleability is used for the through electrode, and at the same time, the grain boundary is 1/10 to 1 / Since it has 1000 voids, the stresses generated between the through electrodes and the substrate due to temperature changes and thermal changes, in addition to ductility and malleability, are relaxed by the voids, and the through electrodes and their nearby machines Therefore, it is possible to increase the reliability in addition to making the package thinner and smaller.

また、本発明に係わるパッケージの製造方法は、前記結晶粒を成長させる成長工程と、前記ボイドを発生させる発生工程とを含む製造工程により上述のパッケージを製造することを特徴とする。
このパッケージの製造方法によれば、銅を主成分とする金属からなる貫通電極を結晶欠陥を多数有する微細結晶粒を形成することができる電気めっき法等により形成し、熱処理を施すことにより結晶粒成長とボイドを発生させるので、貫通電極およびその近傍における機械的強度が高められたパッケージの製造方法を提供することができる。
The package manufacturing method according to the present invention is characterized in that the above-described package is manufactured by a manufacturing process including a growth process for growing the crystal grains and a generation process for generating the voids.
According to this package manufacturing method, a through electrode made of a metal having copper as a main component is formed by an electroplating method or the like capable of forming fine crystal grains having a large number of crystal defects, and then subjected to heat treatment. Since growth and voids are generated, it is possible to provide a method for manufacturing a package with enhanced mechanical strength in and around the through electrode.

また、本発明に係わるパッケージの製造方法は、前記成長工程と前記発生工程が、400℃から600℃の範囲で行う熱処理であることを特徴とする。
このパッケージの製造方法は、銅を主成分とする金属からなる貫通電極を結晶欠陥を多数有する微細結晶粒を形成することができる電気めっき法等により形成し、400℃から600℃の範囲で熱処理を行うので、基板に影響を及ぼさずに電極内に残存するガス成分を放出し、さらに、結晶粒を粗大化すると同時に結晶粒界に多数のボイドを発生させることができるので、貫通電極およびその近傍における機械的強度が高められたパッケージの製造方法を提供することができる。
The package manufacturing method according to the present invention is characterized in that the growth step and the generation step are heat treatments performed in a range of 400 ° C. to 600 ° C.
In this package manufacturing method, a through electrode made of a metal having copper as a main component is formed by an electroplating method or the like capable of forming fine crystal grains having a large number of crystal defects, and is subjected to heat treatment in a range of 400 ° C. to 600 ° C. Since the gas component remaining in the electrode is not affected without affecting the substrate, and the crystal grains are coarsened, a large number of voids can be generated at the crystal grain boundary. It is possible to provide a method for manufacturing a package with increased mechanical strength in the vicinity.

本発明によれば、気密性に優れた電子部品封入済みパッケージを安定的に提供できるだけでなく、薄型化や小型化に優れたものを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, not only the electronic component enclosure package excellent in airtightness can be provided stably, but the thing excellent in thickness reduction and size reduction can be provided.

本発明の実施形態に係わるパッケージの概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the package concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係わるパッケージを作製するための工程のうち、リッド基板成形工程を示す図である。It is a figure which shows a lid substrate shaping | molding process among the processes for producing the package concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係わるパッケージを作製するための工程のうち、ベース基板形成工程を示す図である。It is a figure which shows a base substrate formation process among the processes for producing the package concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係わるパッケージを作製するための工程のうち、ベース基板形成工程のうち貫通電極の形態を示す図である。It is a figure which shows the form of a through-electrode among the base substrate formation processes among the processes for producing the package concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係わるパッケージを作製するための工程のうち、ベース基板形成工程のうち内部電極を作製するための工程を示す図である。It is a figure which shows the process for producing an internal electrode among the processes for producing the package concerning embodiment of this invention among the base substrate formation processes. 本発明の実施形態に係わるパッケージを作製するための工程のうち、電子部品搭載、封止工程と外部電極作製工程を示す図である。It is a figure which shows an electronic component mounting, sealing process, and an external electrode preparation process among the processes for producing the package concerning embodiment of this invention.

本発明に係る実施形態について、図を参照して説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るパッケージに音叉型水晶振動子を搭載し真空封止したものの概要を示す図であり、図1(a)は、上面より透視した図であり、図1(b)は主要分の断面方向における概要を示す図であり、図1(c)は貫通電極部を拡大したものである。
Embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating an outline of a package according to an embodiment of the present invention in which a tuning fork type crystal resonator is mounted and vacuum-sealed, and FIG. 1 (a) is a perspective view from above, and FIG. (B) is a figure which shows the outline | summary in the cross-sectional direction of main parts, FIG.1 (c) expands a through-electrode part.

このパッケージ1は、ホウケイ酸ガラスからなるベース基板2と同じ材質のガラスからなるリッド基板3とが接合層4により封止接合されることにより構成されている。
パッケージ1内には、電子部品の一例としての音叉型水晶振動子5が貫通電極6につながる内部電極7上に設けられた突起状電極8で接続された状態で封入されており、貫通電極6はベース基板2の外表面にて外部電極9と接続されている。
The package 1 is configured by sealing and bonding a base substrate 2 made of borosilicate glass and a lid substrate 3 made of glass of the same material by a bonding layer 4.
In the package 1, a tuning fork type crystal resonator 5 as an example of an electronic component is enclosed in a state of being connected by a protruding electrode 8 provided on an internal electrode 7 connected to the through electrode 6. Is connected to the external electrode 9 on the outer surface of the base substrate 2.

一方、図1(c)に示したように貫通電極6は、導電膜10と銅からなる多数の結晶粒11と結晶粒11が形成する結晶粒界との間にあるボイド12から構成されている。ボイドは、微小な空洞、空間、気孔、または気泡等を意味する。   On the other hand, as shown in FIG. 1C, the through electrode 6 is composed of a conductive film 10, a large number of crystal grains 11 made of copper, and a void 12 between crystal grain boundaries formed by the crystal grains 11. Yes. A void means a minute cavity, space, pore, bubble or the like.

この音叉型水晶振動子5を搭載封入したパッケージ1は、パッケージ1となるベース基板2とリッド基板2を多数個取りするためのウエハ状態で作製し、搭載部品である音叉型水晶振動子5を実装、封止後、個別のパッケージに切断することによりされる。   The package 1 in which the tuning fork type crystal resonator 5 is mounted and enclosed is manufactured in a wafer state for taking a large number of base substrates 2 and lid substrates 2 to be the package 1, and the tuning fork type crystal resonator 5 which is a mounted component is prepared. After mounting and sealing, it is cut by individual packages.

このような音叉型水晶振動子5を搭載封入したパッケージ1を作製するための工程は、図2に示したリッド基板作製工程と、図3および図4、図5に示したベース基板作製工程と、図6に示した電子部品搭載、封止工程と外部電極作製工程から構成されている。   The process for manufacturing the package 1 in which such a tuning-fork type crystal resonator 5 is mounted and enclosed includes the lid substrate manufacturing process shown in FIG. 2, the base substrate manufacturing process shown in FIGS. 6 includes the electronic component mounting, sealing process and external electrode manufacturing process shown in FIG.

以下に、図1(b)に示した、図1(a)の線ABにおける断面により説明する。
図2に示したリッド基板作製工程では、図2(a)に示すように、ホウケイ酸ガラス基板13の一表面に厚膜フォトレジストにより、ブラストマスク層14を形成し、図2(b)に示したように、サンドブラスト法によりキャビティ15を形成する。
In the following, the cross section taken along the line AB in FIG. 1A shown in FIG.
In the lid substrate manufacturing step shown in FIG. 2, as shown in FIG. 2A, a blast mask layer 14 is formed on one surface of the borosilicate glass substrate 13 with a thick film photoresist, and FIG. As shown, the cavity 15 is formed by sandblasting.

さらに、図2(c)に示すようにブラストマスク層14を除去した後、図2(d)に示したごとく、ホウケイ酸ガラス基板13のうちキャビティ15が形成されている面にスパッタリング法によりアルミニウム膜からなる接合層16を形成することにより、リッド基板17を作製する。   Further, after removing the blast mask layer 14 as shown in FIG. 2 (c), as shown in FIG. 2 (d), aluminum is formed on the surface of the borosilicate glass substrate 13 on which the cavity 15 is formed by sputtering. By forming the bonding layer 16 made of a film, the lid substrate 17 is manufactured.

ベース基板作製工程は、図3および図4に示したごとく、貫通電極6の作製と、貫通電極6を構成する銅の粗大化された結晶粒11とボイド12の作製、さらに、内部電極7の作製からなっている。   As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the base substrate manufacturing process includes manufacturing the through electrode 6, forming copper coarsened crystal grains 11 and voids 12 constituting the through electrode 6, and further, forming the internal electrode 7. It consists of making.

図3に示した貫通電極6の作製では、リッド基板17として用いた材質と同じホウケイ酸ガラス基板18の一面にサンドブラスト法により非貫通孔19を作製し(図3(a))、非貫通孔19が開口している面にクロム、銅の順にスパッタリング法により、それぞれ50nm、500nmの膜厚の導電層20を形成し(図3(b))、この面にドライフィルムフォトレジストを貼付後、非貫通孔19部にこの非貫通孔19の径より小さい径を有するめっきレジスト層21を形成し(図3(c))、ついで、このめっきレジスト層21のめっき開口部22を通じて、湿式めっき法により銅めっき層23を形成する(図3(d))。   In the production of the through electrode 6 shown in FIG. 3, a non-through hole 19 is produced by sandblasting on one surface of the same borosilicate glass substrate 18 as the material used as the lid substrate 17 (FIG. 3A). A conductive layer 20 having a thickness of 50 nm and 500 nm is formed on the surface where 19 is opened by sputtering in the order of chromium and copper (FIG. 3B), and after applying a dry film photoresist on this surface, A plating resist layer 21 having a diameter smaller than the diameter of the non-through hole 19 is formed in the non-through hole 19 (FIG. 3C), and then wet plating is performed through the plating opening 22 of the plating resist layer 21. Thus, a copper plating layer 23 is formed (FIG. 3D).

さらに、めっきレジスト層21を剥離し(図3(e))、ホウケイ酸ガラス18の両面を研磨することにより、表裏に金属面を表した貫通電極24を有するベース基板25を作製する(図3(f))。   Further, the plating resist layer 21 is peeled off (FIG. 3E), and both sides of the borosilicate glass 18 are polished to produce a base substrate 25 having through electrodes 24 that represent metal surfaces on the front and back sides (FIG. 3). (F)).

次に、図4(a)に示した貫通電極24を、これを構成する銅の結晶粒25であって結晶粒を成長させる成長工程により形成される結晶粒25をベース基板25を真空炉内で500℃にて3時間保持する(発生工程)ことにより、図4(b)に示した粗大化した結晶粒26とこの結晶粒26に対して大きさ1/10から1/1000の開口径のボイド27を有する貫通電極28とする。真空炉内での保持においては、400℃から600℃の範囲内において熱処理されると大きさ1/10から1/1000のボイド27が形成される。   Next, the through electrode 24 shown in FIG. 4A is made of the crystal grains 25 of the copper grains 25 constituting the through electrodes 24 and formed by a growth process for growing the crystal grains. By holding at 500 ° C. for 3 hours (generation process), the coarsened crystal grains 26 shown in FIG. 4B and the opening diameter of 1/10 to 1/1000 of the size of the crystal grains 26 A through electrode 28 having a void 27 is formed. In holding in a vacuum furnace, a void 27 having a size of 1/10 to 1/1000 is formed when heat treatment is performed in the range of 400 ° C. to 600 ° C.

次に、ベース基板25の一表面に表面からクロム膜50nm、銅膜2000nmの順にスパッタリング法で形成し、導電膜29を形成し(図5(a))、ついで、貫通電極28が現れるように所望とする開口部30を有するめっきレジスト層31をフォトレジストとフォトリグラフィーにより作製する(図5b))。   Next, a chromium film 50 nm and a copper film 2000 nm are formed on one surface of the base substrate 25 in this order by sputtering to form a conductive film 29 (FIG. 5A), and then the through electrode 28 appears. A plating resist layer 31 having a desired opening 30 is formed by photoresist and photolithography (FIG. 5b)).

図5は、ベース基板作製工程のうち内部電極の作製を示す図であり、電気めっき法により開口部30にニッケルめっき1μm、金0.05μmを順次形成しめっき層32(図5(c))、めっきレジスト層31を剥離し(図5(d))、このめっき層をエッチングマスクとして、導電膜29のうち不要部をエッチングにより除去することにより、内部電極33を形成することにより、内部電極33付きのベース基板34を作製する。   FIG. 5 is a diagram showing the fabrication of the internal electrode in the base substrate fabrication process, in which nickel plating 1 μm and gold 0.05 μm are sequentially formed in the opening 30 by electroplating, and a plating layer 32 (FIG. 5C). Then, the plating resist layer 31 is peeled off (FIG. 5D), and by using the plating layer as an etching mask, unnecessary portions of the conductive film 29 are removed by etching, thereby forming the internal electrode 33, thereby forming the internal electrode 33. A base substrate 34 with 33 is prepared.

電子部品搭載と封止工程では、図6に示したように、ベース基板34上の内部電極33上に金ワイヤーをワイヤーボンディングし、所望とする長さで切断することにより突起状電極35を形成し(図6(a))、この突起電極35に音叉型水晶振動子36の金電極部搭載し、超音波により金と金の接合を行うことにより音叉型水晶振動子36をベース基板34に搭載する(図6(b))。   In the electronic component mounting and sealing process, as shown in FIG. 6, a gold wire is wire-bonded on the internal electrode 33 on the base substrate 34, and a protruding electrode 35 is formed by cutting to a desired length. (FIG. 6A), the gold electrode portion of the tuning fork crystal resonator 36 is mounted on the protruding electrode 35, and the tuning fork crystal resonator 36 is attached to the base substrate 34 by bonding gold and gold by ultrasonic waves. It is mounted (FIG. 6B).

次に、音叉型水晶振動子36を搭載したベース基板34にリッド基板17を載せ、真空中でアルミニウムからなる接合層16を介して陽極接合を行うことにより、音叉型水晶振動子36を真空封止したパッケージをウエハ状態で複数作製する。   Next, the lid substrate 17 is placed on the base substrate 34 on which the tuning fork type crystal resonator 36 is mounted, and anodic bonding is performed in vacuum through the bonding layer 16 made of aluminum, whereby the tuning fork type crystal resonator 36 is vacuum sealed. A plurality of stopped packages are produced in a wafer state.

次に、貫通電極28のうちベース基板34の外面に出ている部分を含めた状態で所望とするパターンで導電性銀ペーストを印刷し、加熱硬化することにより外部電極37を形成し、最後にウエハをダイシングにより機械的に分離することにより個変化し、チップ部品としての音叉型水晶振動子36を真空封入したパッケージ38を作製する。   Next, a conductive silver paste is printed in a desired pattern including a portion of the through electrode 28 that is exposed on the outer surface of the base substrate 34, and the external electrode 37 is formed by heat curing. The wafer 38 is individually changed by mechanically separating the wafer by dicing, and a package 38 in which a tuning fork type crystal resonator 36 as a chip part is vacuum-sealed is manufactured.

本実施の形態では、ベース基板材に形成した非貫通孔に銅めっきを施したあとに研磨により表裏を電気的に導通可能とする貫通電極としたが、ベース基板材に最初から貫通孔を開けたものに銅めっきを施し、この貫通孔を封止する方法をとっても良い。   In the present embodiment, the through-holes are formed so that the front and back surfaces can be electrically connected to each other by polishing after copper plating is applied to the non-through holes formed in the base substrate material. A method may be used in which copper plating is applied to the shell and the through hole is sealed.

また、本実施の形態では、銅めっきにより貫通孔を完全に埋め込まず、中央部に空間を作る方法を採用したが、熱処理による結晶粒の粗大化とボイドの生成や接合時かかる熱による過度な応力を低減するためであり、強度的、変形量等に問題がなければ、完全に貫通孔を銅めっきで埋め込んでも良い。   In this embodiment, a method of creating a space in the central portion without completely filling the through-hole by copper plating is adopted, but the crystal grains are coarsened by heat treatment and voids are generated or excessive due to heat applied during bonding. This is to reduce the stress, and if there is no problem in strength, deformation, etc., the through hole may be completely embedded with copper plating.

このようにして作製されるパッケージは、貫通電極に結晶粒が粗大化されているため、延性展性に優れており、さらに、結晶粒界に適切な大きさのボイドが存在するので、熱や外力による変形により、基板であるガラスやシリコン、セラミックスといった脆性材料に与えるダメージを小さくするので信頼性等に優れたものとなる。   The package manufactured in this way has excellent ductility because the crystal grains are coarsened in the through electrode, and furthermore, since voids of an appropriate size exist at the crystal grain boundaries, Due to the deformation by the external force, the damage given to the brittle material such as glass, silicon, and ceramics as the substrate is reduced, so that the reliability is excellent.

さらに、ベース基板およびリッド基板の各々の加工時における薄型化には、強度等により制約があったが、本発明では上述のように信頼性に優れたものとなっているので、両基板の接合後、または、貫通電極を形成するための銅めっき後、ベース基板およびリッド基板を研磨する際、貫通電極を含む基板へのダメージを抑えつつ総厚みを薄くすることが可能となりパッケージの薄型、小型化に大きな効果を奏することができる。   Furthermore, the thickness reduction during processing of each of the base substrate and the lid substrate is limited due to strength or the like, but in the present invention, as described above, it is excellent in reliability. Later, or after copper plating to form the through electrode, when polishing the base substrate and the lid substrate, it is possible to reduce the total thickness while suppressing damage to the substrate including the through electrode, making the package thinner and smaller A great effect can be achieved.

また、本実施の形態では、電子部品として音叉型水晶振動子を用いたが、LSIをはじめとする半導体装置や加速度センサーをはじめとする力学量センサー等、真空封止や雰囲気気密封止が必要とされる電子部品であれば如何なるものに対しても適用できることは言うまでもない。   In this embodiment, a tuning fork type crystal resonator is used as an electronic component. However, vacuum sealing or airtight sealing is required for semiconductor devices such as LSIs and mechanical quantity sensors such as acceleration sensors. Needless to say, the present invention can be applied to any electronic component.

以上、本願発明によれば、ウエハ状態で電子部品を気密封止した複数個の気密性の高いパッケージを同時に作製することができると同時に、小型化、薄型化に優れたものとすることができる。   As described above, according to the present invention, a plurality of highly airtight packages in which electronic components are hermetically sealed in a wafer state can be simultaneously manufactured, and at the same time, it can be excellent in miniaturization and thinning. .

1、38 パッケージ
2、34 ベース基板
3、17 リッド基板
4、16 接合層
5、36 音叉型水晶振動子
6、24、28 貫通電極
7、33 内部電極
8、35 突起状電極
9、37 外部電極
10、29 導電膜
11、25 結晶粒
12、27 ボイド
13、18 ホウケイ酸ガラス基板
14 ブラストマスク層
15 キャビティ
19 非貫通孔
20 導電層
21、31 めっきレジスト層
22 めっき開口部
23 銅めっき層
26 粗大化した結晶粒
30 開口部
32 めっき層
1, 38 Package 2, 34 Base substrate 3, 17 Lid substrate 4, 16 Bonding layer 5, 36 Tuning fork type crystal resonator 6, 24, 28 Through electrode 7, 33 Internal electrode 8, 35 Protruding electrode 9, 37 External electrode 10, 29 Conductive film 11, 25 Crystal grain 12, 27 Void 13, 18 Borosilicate glass substrate 14 Blast mask layer 15 Cavity 19 Non-through hole 20 Conductive layer 21, 31 Plating resist layer 22 Plating opening 23 Copper plating layer 26 Coarse Crystallized grain 30 opening 32 plating layer

Claims (5)

絶縁性脆性材料の基板が接合され、内部に構成されるキャビティに電子部品が収納され、前記電子部品が前記キャビティの外部と電気的に接続されるように前記基板の少なくとも一方に貫通電極が設けられるパッケージであって、
前記貫通電極が銅または銅を主成分とする金属により構成され、前記金属を構成する結晶粒の結晶粒界に所定の開口径を有するボイドが形成されることを特徴とするパッケージ。
A substrate made of an insulating brittle material is bonded, and an electronic component is housed in a cavity formed inside, and a through electrode is provided on at least one of the substrates so that the electronic component is electrically connected to the outside of the cavity. Package,
The package characterized in that the through electrode is made of copper or a metal containing copper as a main component, and a void having a predetermined opening diameter is formed at a crystal grain boundary of a crystal grain constituting the metal.
前記開口径が、前記結晶粒の粒径の1/10から1/1000であることを特徴とする請求項1に記載のパッケージ。   The package according to claim 1, wherein the opening diameter is 1/10 to 1/1000 of the grain diameter of the crystal grains. 前記基板は、ガラス、表面に絶縁層を施したシリコン、セラミックスの絶縁性脆性材料のうちのいずれかにより構成されることを特徴とする請求項1から請求項2のいずれか1項に記載のパッケージ。   The said board | substrate is comprised with either the insulating brittle material of glass, the silicon | silicone which provided the insulating layer on the surface, and ceramics, The any one of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. package. 前記結晶粒を成長させる成長工程と、前記ボイドを発生させる発生工程とからなることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のパッケージの製造方法。   The method for manufacturing a package according to any one of claims 1 to 3, comprising a growth step of growing the crystal grains and a generation step of generating the voids. 前記成長工程と前記発生工程が、400℃から600℃の範囲で行う熱処理であることを特徴とする請求項4に記載のパッケージの製造方法。   5. The method for manufacturing a package according to claim 4, wherein the growth step and the generation step are heat treatments performed in a range of 400.degree. C. to 600.degree.
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