JP5088373B2 - 電子部品の製造方法 - Google Patents

電子部品の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5088373B2
JP5088373B2 JP2009528053A JP2009528053A JP5088373B2 JP 5088373 B2 JP5088373 B2 JP 5088373B2 JP 2009528053 A JP2009528053 A JP 2009528053A JP 2009528053 A JP2009528053 A JP 2009528053A JP 5088373 B2 JP5088373 B2 JP 5088373B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sealing frame
resin
sealing
sealing layer
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2009528053A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2009022498A1 (ja
Inventor
広貴 堀口
裕二 木村
和広 吉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2009528053A priority Critical patent/JP5088373B2/ja
Publication of JPWO2009022498A1 publication Critical patent/JPWO2009022498A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5088373B2 publication Critical patent/JP5088373B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/18Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration in two or more dimensions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00261Processes for packaging MEMS devices
    • B81C1/00269Bonding of solid lids or wafers to the substrate
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P1/00Details of instruments
    • G01P1/02Housings
    • G01P1/023Housings for acceleration measuring devices
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/0802Details
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/12Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by alteration of electrical resistance
    • G01P15/123Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by alteration of electrical resistance by piezo-resistive elements, e.g. semiconductor strain gauges
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02Containers; Seals
    • H01L23/10Containers; Seals characterised by the material or arrangement of seals between parts, e.g. between cap and base of the container or between leads and walls of the container
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02Sensors
    • B81B2201/0228Inertial sensors
    • B81B2201/0235Accelerometers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/01Suspended structures, i.e. structures allowing a movement
    • B81B2203/0118Cantilevers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P2015/0805Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
    • G01P2015/0822Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
    • G01P2015/0825Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
    • G01P2015/0828Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type being suspended at one of its longitudinal ends
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T156/00Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
    • Y10T156/10Methods of surface bonding and/or assembly therefor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Description

この発明は、電子部品の製造方法に関するもので、特に、たとえば3軸加速度センサのように、機械的動作可能な機能部を備え、この機能部の変位または振動を許容する空間の確保と気密封止とを必要とする、電子部品の製造方法に関するものである。
この発明にとって興味ある技術が、たとえば特開2002−231920号公報(特許文献1)に記載されている。特許文献1には、固体撮像素子チップ上に、透明部材からなる平板部と平板部の下面に形成された枠部とで構成された気密封止部を設けた固体撮像装置が開示されている。この固体撮像装置において、上記枠部は、固体撮像素子チップの少なくとも受光部を除いた領域に印刷形成されたチップ側ポリイミド膜と、平板部の、上記チップ側ポリイミド膜に対応する領域に印刷形成された平板部側ポリイミド膜とをもって構成され、チップ側ポリイミド膜と平板部側ポリイミド膜とは接着剤を介して互いに接合される。
しかしながら、特許文献1に記載の方法により、接着剤を用いて2つのポリイミド膜の接合を行なった場合、所定量の接着剤を再現性良く均一な厚みで塗布することが困難であり、その塗布厚のばらつきと塗布後に加熱接合する際の荷重のばらつきとにより、接合後の枠部の厚み、すなわち個体撮像素子チップと平板部との間隔がばらつく、といった問題がある。なお、この問題は、特許文献1に開示された固体撮像装置にあっては、特に顕在化することはない。
他方、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)部品としてのたとえば3軸加速度センサ、あるいは表面波フィルタのような電子部品にあっては、機械的動作可能な機能部を備え、この機能部の変位または振動を許容する空間の確保と気密封止とを必要とする。前述した特許文献1に記載のような接着剤を用いる方法を、3軸加速度センサのような電子部品の製造方法に適用すると、固体撮像装置においては顕在化していなかった問題が以下のように顕在化してくる。
3軸加速度センサは、典型的な構造のものでは、一方主面側の周囲に封止枠が形成されかつ封止枠に取り囲まれた領域に機械的動作可能な機能部が配置された、基板と、封止枠に接合されるべき封止層が一方主面の全面にわたって形成された、蓋とを備え、封止枠と封止層とが互いに接合されることによって、基板と蓋とが一体化される。そして、このように基板と蓋とが一体化された結果、機能部の変位または振動を許容する空間が基板と蓋との間に確保されかつ気密封止される。機能部は、3軸加速度センサにあっては、錘部と、基板に対して錘部を変位可能に支持する梁部と、梁部に生じる応力を検出するためのピエゾ抵抗部とを備えている。
このような3軸加速度センサにおいて、基板と蓋との間隔は、錘部の変位量を規制するものであるため、前述したような接着剤の塗布厚のばらつきや加熱接合する際の加重のばらつきにより、基板と蓋との間隔にばらつきが生じると、加速度検出性能や耐久性のばらつきを招くことになる。また、接着剤の塗布量が少なすぎると、接合強度が低くなり、他方、塗布量が多すぎると、余分な接着剤が封止枠と封止層との間から流れ出し、機能部に付着して、加速度検出性能を劣化させたり、ばらつかせたりするという問題を招く。
特開2002−231920号公報
そこで、この発明の目的は、上述のような問題を解決し得る、電子部品の製造方法を提供しようとすることである。
この発明に係る電子部品の製造方法では、一方主面側の周囲に硬化された樹脂からなる封止枠が形成されかつ封止枠に取り囲まれた領域に機械的動作可能な機能部が配置された、基板と、封止枠に接合されるべき封止層が上記樹脂と同じ硬化された樹脂をもって一方主面の全面にわたって形成された、蓋とが用意される。
前述した技術的課題を解決するため、この発明に係る電子部品の製造方法では、まず、接着剤を用いずに、封止枠と封止層とを、互いに接触させながら加熱および加圧することによって、互いに接合する工程が実施され、それによって、機能部を封止するように基板と蓋とが一体化される。
さらに、この発明に係る電子部品の製造方法では、蓋を用意する工程において、封止層の、封止枠と接触すべき部分および/またはその近傍に、凹部を形成するようにされ、あるいは、基板を用意する工程において、封止枠の、封止層と接触すべき面の一部に、凹部を形成するようにされることを特徴としている。
封止層に凹部が形成される第1の実施態様の場合、凹部は、封止層の、封止枠と接触すべき部分の内周縁に沿って延びる溝状に形成されることが好ましい。封止枠の平面形状が四角形であるとき、凹部は、封止枠の角部分に対応する部分において、他の部分に比べて、より大きな容積を与えるようにされることが好ましい。
第1の実施態様において、封止枠の平面形状が四角形であるとき、凹部は、封止枠の角部分に対応する部分に分布するように形成されてもよい。
凹部が封止枠に形成される第2の実施態様において、凹部は、封止枠の内周縁に沿って延びる溝状に形成されることが好ましい。封止枠の平面形状が四角形であるとき、凹部は、封止枠の角部分において、他の部分に比べて、より大きな容積を与えるようにされることが好ましい。
第2の実施態様において、封止枠の平面形状が四角形であるとき、凹部は、封止枠の角部分に分布するように形成されてもよい。
この発明は、封止層の厚み方向寸法が封止枠の厚み方向寸法より大きいとき、より顕著な効果を発揮する。
この発明において用いられる樹脂が熱硬化性樹脂であるとき、前述の接合する工程における加熱は、当該樹脂のガラス転移点より高く、かつ熱分解温度より低い温度で実施される。
他方、この発明において用いられる樹脂が熱可塑性樹脂であるとき、前述の接合する工程における加熱は、当該樹脂のガラス転移点より高く、かつ融点より低い温度で実施される。
また、この発明において、樹脂はポリイミドであることが好ましい。
なお、上述のように、この発明では、封止枠および封止層を構成する樹脂として、熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂のいずれをも用いることができるが、樹脂が熱硬化性樹脂の場合、「硬化」とは、可溶可融性の比較的低分子量の物質が、熱や触媒によって化学反応を起こし、空間網状高分子(共有結合で立体的に複雑な網状に結ばれた状態)となることである。そのため、加熱しても溶融せず硬化状態を保てる。他方、熱可塑性樹脂の場合、「硬化」とは、熱硬化性樹脂のような共有結合がなく、分子が鎖状に絡み合った状態(鎖状高分子)であり、加熱して融点以上になると、その鎖が解けることにより溶融し、塑性変形を起こして流動するようになり、冷却して融点より低くなると可逆的に硬化状態となる。
この発明は、前述の機能部が、錘部と、基板に対して錘部を変位可能に支持する梁部と、梁部に生じる応力を検出するためのピエゾ抵抗部とを備え、電子部品が3軸加速度センサを構成するとき、特に有利に適用される。
この発明によれば、まず、封止枠と封止層との接合のために接着剤を用いないので、接着剤の塗布厚のばらつきの問題を回避することができる。また、樹脂からなる封止枠と同じく樹脂からなる封止層とを、接着剤を介在させることなく、互いに接触させながら加熱および加圧することによって、互いに接合するようにしているので、接合後の基板と蓋との間隔のばらつきを小さくすることができる。これは、加熱および加圧による樹脂の変形のばらつきが、接着剤を用いる場合の接着剤の塗布厚のばらつきや接着剤を用いて加熱接合する際の荷重のばらつきによってもたらされる接着剤層の厚みのばらつきに比べて、小さいためである。
したがって、機械的動作可能な機能部の変位量または振動幅を規制する空間寸法のばらつきを低減することができる。その結果、この発明が3軸加速度センサに適用された場合、加速度検出性能や耐久性のばらつきを低減することができる。
また、この発明によれば、封止層または封止枠に凹部が形成されるので、封止枠と封止層とを互いに接合する工程において、加熱および加圧の結果、封止枠および/または封止層を構成する樹脂が変形して盛り上がりを生じさせようとしても、この盛り上がりを凹部によって有利に吸収することができる。したがって、樹脂の盛り上がりが機能部に接触したり、極めて近接したりすることを防止できる。
特に、この発明が3軸加速度センサに適用される場合、樹脂の盛り上がりが機能部に接触して加速度検出性能を劣化させたり、加速度検出性能のばらつきを生じさせたりすることを防止することができる。
また、この発明によれば、樹脂の盛り上がりが生じることを想定して、たとえ樹脂の盛り上がりが生じたとしても、機能部に接触しないようにするための手段となる、基板と蓋との間隔を広げるような設計は不要となるので、電子部品を小型化することができる。
封止枠の平面形状が四角形であるとき、この四角形の角の部分において樹脂がより高く盛り上がる傾向がある。したがって、凹部が、角の部分においてより大きな容積を与えるようにされていると、盛り上がりを効果的に吸収することができる。
封止層の厚み方向寸法が封止枠の厚み方向寸法より大きくされると、封止層によるクッション効果を高めることができる。したがって、機能部が封止層にたとえ衝突しても、その破損を生じさせにくくすることができる。
この発明において用いられる樹脂が熱硬化性樹脂であるとき、接合工程における加熱温度を樹脂のガラス転移点より高くすると、樹脂の弾性率を低下させることができるため、封止枠、基板および蓋の凹凸を吸収しやすくなる。したがって、封止枠の全面接合が容易となるため、封止良品率を高くすることができる。他方、加熱温度を樹脂の熱分解温度より低くすると、熱分解による樹脂量の減少を防ぎ、封止するために十分な樹脂量を確保したまま接合を達成することができ、同様に封止良品率を高くすることができる。
この発明において用いられる樹脂が熱可塑性樹脂である場合であっても、接合工程における加熱温度を樹脂のガラス転移点より高くすると、樹脂の弾性率を低下させることができるため、封止枠、基板および蓋の凹凸を吸収しやすくなる。したがって、封止枠の全面接合が容易となるため、封止良品率を高くすることができる。他方、加熱温度を樹脂の融点より低くすると、融点以上となった場合の電子部品の機能部等への樹脂の流入を防ぐことができる。
ポリイミドには熱硬化性のものと熱可塑性のものとがあるが、この発明において、いずれのタイプのポリイミドが用いられても、密着性および封止性に優れた封止枠を形成することができ、また、封止後は十分な強度を有するため、後工程における必要な加工を精度良く行なうことができる。
この発明が適用される電子部品の一例としての3軸加速度センサ1を示す断面図である。 図1に示した3軸加速度センサ1の製造方法に含まれる典型的な工程を順次示す断面図である。 図1に示した3軸加速度センサ1の一部を拡大して示す図であり、この発明が解決しようとする課題を説明するためのものである。 この発明の第1の実施形態を説明するためのもので、図2(1)の段階にある上蓋12の下面側を示す図である。 図4に示した実施形態によって得られた3軸加速度センサ1の一部を拡大して示す、図3に対応する図である。 この発明の第2の実施形態を説明するためのもので、図2(1)の段階にあるSOI基板2の上面側を示す図である。 図6に示した実施形態によって得られた3軸加速度センサ1の一部を拡大して示す、図3または図5に相当する図である。 この発明の第2の実施形態の変形例を示す、図6に相当する図である。 この発明の第1の実施形態の変形例を示す、図4に相当する図である。
符号の説明
1 3軸加速度センサ
2 SOI基板
7 機能部
8 錘部
9 梁部
10 ピエゾ抵抗部
11 封止枠
12 上蓋
13 封止層
17,18,17a,18a 凹部
図1は、この発明が適用される電子部品の一例としての3軸加速度センサ1を示す断面図である。なお、図1には、この発明の特徴的構成が図示されていない。
3軸加速度センサ1は、SOI(Silicon-On-Insulator)基板2を備えている。SOI基板2は、シリコン基板3と表面シリコン層4との間にシリコン酸化膜5を挿入した構造を有していて、この実施形態では、表面シリコン層4の表面がSiOからなる保護膜6で覆われている。
SOI基板2には、機械的動作可能な機能部7が配置される。機能部7は、錘部8と、SOI基板2に対して錘部8を変位可能に支持する梁部9と、梁部9に生じる応力を検出するためのピエゾ抵抗部10とを備えている。SOI基板2の上方主面側の周囲には、封止枠11が形成されている。封止枠11は、上述した機能部7を取り囲むように形成され、その平面形状が、四角形とされる。封止枠11は加熱硬化された熱硬化性樹脂、たとえばポリイミドから構成される。
SOI基板2の上方主面側には、ガラスからなる上蓋12が配置される。上蓋12の下方主面には、封止層13が全面にわたって形成される。封止層13は、封止枠11を構成する熱硬化性樹脂と同じ加熱硬化された熱硬化性樹脂、たとえばポリイミドから構成される。封止層13と封止枠11とは互いに接合される。
封止枠11は、最終的には、機能部7を気密封止しかつ保護する機能を有するとともに、その厚みによって、機能部7の変位のための空間、特に錘部8の変位幅を確保する機能を有している。したがって、機能部7、特に錘部8が封止層13に衝突することもあり得るが、封止層13は、このような衝突に際しても機能部7を破損させないようにするためのクッション材としても機能する。このクッション性能を高めるため、封止層13の厚み方向寸法は封止枠11の厚み方向寸法より大きいことが好ましい。一例として、封止枠11の厚み方向寸法が5μmとされたとき、封止層13の厚み方向寸法は15μmとされる。
SOI基板の下方主面側には、ガラスからなる下蓋14が配置される。下蓋14は、接合部15を介してSOI基板2に接合され、それによって機能部7を気密封止する。接合部15は、たとえばポリイミドのような熱硬化性樹脂から構成される。
次に、図2を参照して、3軸加速度センサ1の製造方法について説明する。
まず、図2(1)に示すように、SOI基板2が用意される。SOI基板2にはピエゾ抵抗部10および必要な配線導体(図示せず。)が設けられている。
SOI基板2の上方主面上には、封止枠11を形成するため、硬化前のたとえばポリイミドのような熱硬化性樹脂がたとえばスピンコートにより塗布され、次いで、フォトリソグラフィ技術を用いて枠状にパターニングされ、その後、加熱硬化処理される。熱硬化性樹脂としてポリイミドが用いられる場合、加熱硬化処理は、たとえばイナートガスオーブンのような雰囲気制御可能な炉を用いて、加熱温度250〜450℃の窒素雰囲気中で実施される。これによって、溶剤成分がポリイミドから十分に飛散し、イミド化も進むため、ポリイミドが十分に硬化する。
他方、同じく図2(1)に示すように、上蓋12が用意される。上蓋12の下方主面上には、封止層13が全面にわたって形成される。封止層13の形成に当たっての塗布方法および加熱硬化処理方法については、上述した封止枠11の場合と実質的に同様の方法を適用できる。
次に、図2(2)に示すように、封止枠11と封止層13とを、互いに接触させながら加熱および加圧することによって、互いに接合し、それによって、SOI基板2と上蓋12とを一体化させる。この接合工程における加熱に際しては、封止枠11および封止層13を構成する熱硬化性樹脂のガラス転移点より高い温度であって、熱硬化性樹脂が熱分解しない温度が付与される。熱硬化性樹脂としてポリイミドが用いられる場合、ポリイミドのガラス転移点より50〜150℃高い温度で加熱されることが好ましい。なお、ポリイミドのガラス転移温度は、樹脂の種類や加熱硬化温度により異なるが、通常、接合工程において、250〜400℃の温度が付与される。
一例として、ガラス転移点が230℃のポリイミドを用いた場合、接合工程において、300℃の温度で加熱し、かつ2.4MPaの面圧で加圧することを15分間保持すれば、封止枠11と封止層13とを十分に接合することができた。ここで、面圧を上げることにより、保持時間を短縮することも可能である。
次に、図2(3)に示すように、SOI基板2において、機能部7としての錘部8および梁部9を形成するため、SOI基板2の下方主面側からフォトリソグラフィ技術を用いてエッチング処理が施される。
次に、図2では図示しないが、SOI基板2の下方主面側に、接合部15を介して下蓋14が接合される。下蓋14の接合に当たって、前述した上蓋12の接合と同様の工程が採用されてもよい。
図3は、この発明が解決しようとする課題を説明するためのもので、図1に示した3軸加速度センサ1における封止枠11と封止層13との接合部分を拡大して示している。
図3を参照して、前述したように、加熱しながら加圧することによって、封止枠11と封止層13とを互いに接合したとき、加圧の結果、封止枠11と封止層13とが互いに接触する部分の近傍において、図3に破線で示すような樹脂の盛り上がり16が生じることがある。この実施形態では、封止層13の厚み方向寸法が封止枠11の厚み方向寸法より大きいため、封止層13において変形しやすく、その結果、封止層13において盛り上がり16が生じやすいことになる。
そして、この盛り上がり16は、不所望にも、機能部7、たとえば梁部9に接触したり、接触しないまでも、その近傍にまで達したりすることがある。いずれにしても、このような盛り上がり16は、機能部7での機械的動作を阻害し、その結果、加速度検出性能を劣化させたり、加速度検出精度のばらつきを生じさせたりする。
このような問題を生じさせにくくするため、この発明の第1の実施形態では、図4および図5に示すように、上蓋12を用意する工程において、封止層13の、封止枠11と接触すべき部分および/またはその近傍に、凹部17が形成され、この発明の第2の実施形態では、図6および図7に示すように、SOI基板2を用意する工程において、封止枠11の、封止層13と接触すべき面の一部に、凹部18が形成される。以下、これら第1および第2の実施形態の詳細について説明する。
図4および図5は、第1の実施形態を説明するためのものである。ここで、図4は、図2(1)の段階にある上蓋12の下面側を示す図である。図5は、図3に相当する図である。
第1の実施形態では、凹部17は、封止層13の、封止枠11と接触すべき部分の内周縁に沿って延びる溝状に形成される。封止枠11は、前述したように、平面形状が四角形であるが、凹部17は、封止枠11の角部分に対応する部分19において、アール面取りが施され、それによって、他の部分に比べて、より大きな容積を与えるようにされることが好ましい。
上述のような凹部17は、封止層13を一様な厚みをもって形成した後、加熱硬化処理を行なう前に、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングすることによって形成されても、あるいは、加熱処理後に、サンドブラスト処理やエッチング処理により形成されてもよい。
凹部17は、図示したように、封止層13を厚み方向に貫通する状態で設けられても、厚み方向の一部に設けられてもよい。また、凹部17は、図4に示すように、連続的に延びる溝状に形成されても、断続的に分布するように形成されてもよい。
封止枠11と封止層13との接合工程を終えたとき、封止層13において生じ得る盛り上がり20は、凹部17によって有利に吸収され、機能部7に向かって盛り上がることが抑制される。この盛り上がり20は、四角形状の封止枠11の角部分においてより多く生じるので、前述したように、凹部17における角部分に対応する部分19の容積を大きくすることに意義がある。
前述したように、封止枠11および封止層13をガラス転移点が230℃のポリイミドで構成し、接合工程において、加熱温度300℃、面圧2.4MPaおよび保持時間15分間の条件を採用し、さらに、封止層13の厚みを15μmとし、封止枠11の幅を300μmとし、同じく厚みを5μmとした場合、凹部17の断面積を75μm以上とすることにより、盛り上がり20を凹部17内で十分に吸収できることが確認されている。
図6および図7は、第2の実施形態を説明するためのものである。ここで、図6は、図2(1)の段階にあるSOI基板2の上面側を示す図である。図7は図3または図5に相当する図である。
第2の実施形態では、凹部18は、封止枠11の内周縁近傍に沿って延びる溝状に形成される。封止枠11は、前述したように、平面形状が四角形であるが、凹部18は、封止枠11の角部分21において、アール面取りが施されていて、他の部分に比べて、より大きな容積を与えるようされている。
凹部18は、封止枠11を厚み方向に貫通するように設けられても、厚み方向の一部に設けられてもよい。また、凹部18は、図示したように、連続的に延びる溝状に形成されるのではなく、断続的に延びるように形成されてもよい。
封止枠11に凹部18を形成するにあたっては、たとえば、封止枠11を形成するためのフォトリソグラフィ技術を用いてのパターニング工程において、凹部18を同時に形成することが好ましいが、加熱硬化処理後においてサンドブラスト処理やエッチング処理を施すことにより凹部18を形成するようにしてもよい。
封止枠11と封止層13とを互いに接合したとき、図7に示すように、封止層13からの盛り上がり22を、封止枠11に設けられた凹部18によって有利に吸収することができる。そのため、図3に示したような盛り上がり16の発生を抑制することができる。
一例として、前述した条件で加熱および加圧しながら封止枠11と封止層13とを接合する場合、封止層13の厚みを15μmとし、封止枠11の幅であって、凹部18より外側の部分の幅を240μmとし、凹部18より内側の部分の幅を30μmとし、封止枠11の厚み5μmとしたとき、凹部18の断面積を75μm以上とすることにより、封止層18からの盛り上がり22を凹部18内に吸収させながら、図3に示した盛り上がり16のように、機能部7に接触する盛り上がりを生じさせないようにすることができることが確認された。
図8は、第2の実施形態の変形例を示す、図6に相当する図である。図8において、図6に示す要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
図8に示した実施形態では、凹部18aが、溝状に延びるように形成されるのではなく、封止枠11の角部分に分布するように形成されることを特徴としている。凹部18aは、矩形のものとして図示されたが、その他円形等であってもよい。図3に示すような盛り上がり16が封止枠11の角部分において主として発生する場合、この実施形態が有効である。
図9は、前述の第1の実施形態の変形例を示す、図4に相当する図である。図9において、図4に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
図9において、四角形の封止枠11の内周縁23の位置が1点鎖線で示されている。図9に示した実施形態は、凹部17aが、封止枠11の角部分に対応する部分に分布するように形成されることを特徴としている。凹部17aは、矩形のものとして図示されたが、その他円形等であってもよい。
図9に示した実施形態は、上述した図8に示した実施形態と同様の状況下において有利に適用される。
以上、この発明を図示した実施形態に関連して説明したが、この発明の範囲内において、その他種々の変形例が可能である。
たとえば、熱硬化性樹脂の盛り上がりの逃げとなる凹部は、封止枠11および封止層13の双方に形成されてもよい。
また、上述の製造方法では、1個の3軸加速度センサ1を製造する場合について説明したが、複数個の3軸加速度センサ1を取り出すことができるSOI親基板(ウエハ)について上述した製造方法を実施し、最終的に分割して個々の3軸加速度センサ1を取り出すようにしてもよい。
また、前述の説明では、熱硬化性樹脂として、ポリイミドを例示したが、その他、BCB樹脂、エポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂であっても、この発明を適用することができる。
なお、この発明の範囲外の参考例ではあるが、熱硬化性樹脂に代えて、たとえば所定の波長を有する紫外線を照射することにより硬化する光硬化性樹脂等、他の方法で硬化される硬化性樹脂を用いることも考えられる
また、上述した熱硬化性樹脂の他、熱可塑性樹脂を用いることもできる。特に熱可塑性樹脂を用いる場合には、接合工程における加熱温度をその樹脂のガラス転移点より高く、融点より低い温度で実施すれば、熱硬化性樹脂を用いた場合と同等の封止性を得ることができる。
また、この発明が適用される電子部品は、機械的動作可能な機能部を備えるものであればよく、3軸加速度センサの他、表面波フィルタ、その他の高周波回路部品などがある。したがって、SOI基板2、上蓋12および下蓋14についても、電子部品の機能に応じて変更されることができる。

Claims (13)

  1. 一方主面側の周囲に硬化された樹脂からなる封止枠が形成されかつ前記封止枠に取り囲まれた領域に機械的動作可能な機能部が配置された、基板を用意する工程と、
    前記封止枠に接合されるべき封止層が前記樹脂と同じ硬化された樹脂をもって一方主面の全面にわたって形成された、蓋を用意する工程と、
    前記機能部を封止するように前記基板と前記蓋とを一体化させるため、前記封止枠と前記封止層とを、互いに接触させながら加熱および加圧することによって、互いに接合する工程と
    を備え、
    前記樹脂は熱硬化性樹脂であり、前記接合する工程における前記加熱は、前記樹脂のガラス転移点より高く、かつ熱分解温度より低い温度で実施され、
    前記蓋を用意する工程は、前記封止層の、前記封止枠と接触すべき部分および/またはその近傍に、凹部を形成する工程を含む、電子部品の製造方法。
  2. 一方主面側の周囲に硬化された樹脂からなる封止枠が形成されかつ前記封止枠に取り囲まれた領域に機械的動作可能な機能部が配置された、基板を用意する工程と、
    前記封止枠に接合されるべき封止層が前記樹脂と同じ硬化された樹脂をもって一方主面の全面にわたって形成された、蓋を用意する工程と、
    前記機能部を封止するように前記基板と前記蓋とを一体化させるため、前記封止枠と前記封止層とを、互いに接触させながら加熱および加圧することによって、互いに接合する工程と
    を備え、
    前記樹脂は熱可塑性樹脂であり、前記接合する工程における前記加熱は、前記樹脂のガラス転移点より高く、かつ融点より低い温度で実施され、
    前記蓋を用意する工程は、前記封止層の、前記封止枠と接触すべき部分および/またはその近傍に、凹部を形成する工程を含む、電子部品の製造方法。
  3. 前記凹部は、前記封止層の、前記封止枠と接触すべき部分の内周縁に沿って延びる溝状に形成される、請求項1または2に記載の電子部品の製造方法。
  4. 前記封止枠は平面形状が四角形であり、前記凹部は、前記封止枠の角部分に対応する部分において、他の部分に比べて、より大きな容積を与えるようにされる、請求項に記載の電子部品の製造方法。
  5. 前記封止枠は平面形状が四角形であり、前記凹部は、前記封止枠の角部分に対応する部分に分布するように形成される、請求項1または2に記載の電子部品の製造方法。
  6. 一方主面側の周囲に硬化された樹脂からなる封止枠が形成されかつ前記封止枠に取り囲まれた領域に機能部が配置された、基板を用意する工程と、
    前記封止枠に接合されるべき封止層が前記樹脂と同じ硬化された樹脂をもって一方主面の全面にわたって形成された、蓋を用意する工程と、
    前記機能部を封止するように前記基板と前記蓋とを一体化させるため、前記封止枠と前記封止層とを、互いに接触させながら加熱および加圧することによって、互いに接合する工程と
    を備え、
    前記樹脂は熱硬化性樹脂であり、前記接合する工程における前記加熱は、前記樹脂のガラス転移点より高く、かつ熱分解温度より低い温度で実施され、
    前記基板を用意する工程は、前記封止枠の、前記封止層と接触すべき面の一部に、凹部を形成する工程を含む、電子部品の製造方法。
  7. 一方主面側の周囲に硬化された樹脂からなる封止枠が形成されかつ前記封止枠に取り囲まれた領域に機能部が配置された、基板を用意する工程と、
    前記封止枠に接合されるべき封止層が前記樹脂と同じ硬化された樹脂をもって一方主面の全面にわたって形成された、蓋を用意する工程と、
    前記機能部を封止するように前記基板と前記蓋とを一体化させるため、前記封止枠と前記封止層とを、互いに接触させながら加熱および加圧することによって、互いに接合する工程と
    を備え、
    前記樹脂は熱可塑性樹脂であり、前記接合する工程における前記加熱は、前記樹脂のガラス転移点より高く、かつ融点より低い温度で実施され、
    前記基板を用意する工程は、前記封止枠の、前記封止層と接触すべき面の一部に、凹部を形成する工程を含む、電子部品の製造方法。
  8. 前記凹部は、前記封止枠の内周縁に沿って延びる溝状に形成される、請求項6または7に記載の電子部品の製造方法。
  9. 前記封止枠は平面形状が四角形であり、前記凹部は、前記封止枠の角部分において、他の部分に比べて、より大きな容積を与えるようにされる、請求項に記載の電子部品の製造方法。
  10. 前記封止枠は平面形状が四角形であり、前記凹部は、前記封止枠の角部分に分布するように形成される、請求項6または7に記載の電子部品の製造方法。
  11. 前記封止層の厚み方向寸法は前記封止枠の厚み方向寸法より大きい、請求項1、2、6またはに記載の電子部品の製造方法。
  12. 前記樹脂はポリイミドである、請求項1、2、6またはに記載の電子部品の製造方法。
  13. 前記機能部は、錘部と、前記基板に対して前記錘部を変位可能に支持する梁部と、前記梁部に生じる応力を検出するためのピエゾ抵抗部とを備え、前記電子部品は3軸加速度センサを構成する、請求項1、2、6またはに記載の電子部品の製造方法。
JP2009528053A 2007-08-10 2008-06-27 電子部品の製造方法 Expired - Fee Related JP5088373B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009528053A JP5088373B2 (ja) 2007-08-10 2008-06-27 電子部品の製造方法

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007208760 2007-08-10
JP2007208760 2007-08-10
JP2009528053A JP5088373B2 (ja) 2007-08-10 2008-06-27 電子部品の製造方法
PCT/JP2008/061708 WO2009022498A1 (ja) 2007-08-10 2008-06-27 電子部品の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2009022498A1 JPWO2009022498A1 (ja) 2010-11-11
JP5088373B2 true JP5088373B2 (ja) 2012-12-05

Family

ID=40350554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009528053A Expired - Fee Related JP5088373B2 (ja) 2007-08-10 2008-06-27 電子部品の製造方法

Country Status (3)

Country Link
US (2) US8002942B2 (ja)
JP (1) JP5088373B2 (ja)
WO (1) WO2009022498A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8518201B2 (en) * 2009-04-22 2013-08-27 Midwest Diversified Technologies, Inc. Method of manufacturing a tubing for a subsurface water drainage system
EP2259018B1 (en) 2009-05-29 2017-06-28 Infineon Technologies AG Gap control for die or layer bonding using intermediate layers of a micro-electromechanical system
JP5544762B2 (ja) * 2009-06-08 2014-07-09 大日本印刷株式会社 力学量センサの製造方法
KR20130016607A (ko) * 2011-08-08 2013-02-18 삼성전기주식회사 관성센서 및 그 제조방법
JP5673850B2 (ja) * 2012-04-23 2015-02-18 株式会社村田製作所 水晶振動装置及びその製造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002118191A (ja) * 2000-10-10 2002-04-19 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置およびその製造方法
JP2002231920A (ja) * 2001-02-06 2002-08-16 Olympus Optical Co Ltd 固体撮像装置及びその製造方法
WO2006040986A1 (ja) * 2004-10-13 2006-04-20 Sumitomo Bakelite Co., Ltd. 受光装置
JP2007189032A (ja) * 2006-01-12 2007-07-26 Nippon Steel Chem Co Ltd 中空封止型半導体装置の製造方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5278429A (en) * 1989-12-19 1994-01-11 Fujitsu Limited Semiconductor device having improved adhesive structure and method of producing same
SE513801C2 (sv) * 1999-02-18 2000-11-06 Ericsson Telefon Ab L M Metod att sammanfoga två element samt element av plastmaterial
US7604706B2 (en) * 2001-03-30 2009-10-20 Minolta Co., Ltd. Method for producing resin-molded substrate and method for producing reversible image display medium

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002118191A (ja) * 2000-10-10 2002-04-19 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置およびその製造方法
JP2002231920A (ja) * 2001-02-06 2002-08-16 Olympus Optical Co Ltd 固体撮像装置及びその製造方法
WO2006040986A1 (ja) * 2004-10-13 2006-04-20 Sumitomo Bakelite Co., Ltd. 受光装置
JP2007189032A (ja) * 2006-01-12 2007-07-26 Nippon Steel Chem Co Ltd 中空封止型半導体装置の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US8382934B2 (en) 2013-02-26
WO2009022498A1 (ja) 2009-02-19
US20110265929A1 (en) 2011-11-03
US8002942B2 (en) 2011-08-23
JPWO2009022498A1 (ja) 2010-11-11
US20100132185A1 (en) 2010-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5045769B2 (ja) センサ装置の製造方法
JP5088373B2 (ja) 電子部品の製造方法
US7998556B2 (en) Element structure and method for producing the same
JP2013012745A (ja) 電子装置
US9327457B2 (en) Electronic device and method for manufacturing electronic device
US20120286437A1 (en) Electronic device and method of manufacturing the electronic device
JP4361567B2 (ja) 液晶高分子を使用したmemsデバイスの封止
JP2006147864A (ja) 半導体パッケージ及びその製造方法
JP2010098117A (ja) 電子装置および電子装置の製造方法
JP2013536586A (ja) 電子部品及びその製造方法
US20060163750A1 (en) Semiconductor device and method for producing the same
JP4091936B2 (ja) 光学デバイス,その製造方法,キャップ部品及びその製造方法
JPH11307659A (ja) 電子部品及びその製造方法
JP4853142B2 (ja) マイクロデバイスモジュール及びその製造方法
JP2009295900A (ja) 封止構造の製造方法
JP4693684B2 (ja) 半導体サブモジュール
JP4874766B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2006041201A (ja) 封止型電子部品及びその製造方法
KR101073560B1 (ko) 마스크 및 이를 이용한 표시 장치의 제조 방법
JP5783601B2 (ja) 中空パッケージ
JP5028308B2 (ja) 半導体パッケージ及びその製造方法
WO2011102307A1 (ja) 電子部品およびその製造方法
JP5384693B2 (ja) 半導体パッケージ
WO2020045173A1 (ja) 固体撮像装置及び固体撮像装置の製造方法
JP5444783B2 (ja) 微小デバイス

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120529

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120724

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120814

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120827

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150921

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5088373

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees