JP6699856B2 - 電子部品の製造方法 - Google Patents

Description

この発明はキャビティ内に電子デバイスを封止する構造の電子部品の製造方法に関し、特にトリミング可能な電子デバイスが実装され、封止後にトリミング可能な電子部品の製造方法に関する。

携帯電話や携帯用情報端末機器では、時刻源や制御信号のタイミング源等として水晶などを利用した圧電振動子が用いられている。この種の電子部品は、セラミックパッケージ上に水晶振動子等の電子デバイスを搭載し、金属蓋を接合するパッケージ構造が採用されていた。

一方、この種の電子部品は高い精度の周波数特性が求められ、周波数調整のためにトリミングが行われる。一般的なトリミング方法を図１１に示す。図１１に示すように電子デバイス１０は、セラミックパッケージ１上に実装される。セラミックパッケージ１は、凹状のキャビティ部２内に電子デバイス１０を収納し、セラミックパッケージ１を貫通するように裏面側に引出電極となる電極３が形成されている。

周波数調整のためのトリミングは、セラミックパッケージ１上に電子デバイス１０を実装した状態で、電子デバイス１０表面に形成されている金属薄膜４の表面全体、あるいは一部にトリミング光（例えばレーザー光）を照射して金属薄膜４の一部を除去することで行われる。また周波数調整のため、水晶振動子等に接続された他の電子デバイス、例えば容量素子や抵抗素子をトリミングする場合もある。

その後、電子デバイス１０を封止するため、接着部材６によってセラミックパッケージ１と金属蓋５を接合する（図１２）。

このように従来の周波数調整方法では、トリミング光は金属蓋５を透過しないため金属蓋５を接合した後は周波数調整ができなくなってしまう。そこで、金属蓋５をトリミング光が透過するガラス材料に代えて形成する技術も提案されている（例えば特許文献１）。

しかしながら、ガラス材料とセラミックパッケージとを接合する際、十分な接合強度を得ることが非常に難しかった。

特開２００５−１７５６８６号公報

セラミックパッケージ１上に電子デバイス１０を実装する場合、蓋部を金属材料で形成すると、セラミックパッケージと蓋部との間で十分な接合強度が得られるものの、封止後のトリミングができないという問題があった。一方蓋部をガラス材料で形成する場合、封止後のトリミングは可能となるが、十分な接合強度が得られないという問題があった。本発明はこのような問題点を解消し、十分な接合強度の封止構造を得ると共に、封止後にもトリミングが可能となる電子部品の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本願請求項１に係る発明は、少なくとも一部にトリミング光を透過する透過部を備えた蓋部と、トリミング可能な電子デバイスを含む電子デバイスを収容するキャビティ部とを備えた電子部品の製造方法において、第１の材料からなる第１の基板と、少なくとも第１の材料からなる第１の基材上に前記トリミング光が透過する第２の材料からなる第２の基材が積層された第２の基板を用意する工程と、前記第１の基板あるいは前記第２の基板の電子部品を形成する単位領域に、前記キャビティ部を形成する工程と、前記第２の基板の前記単位領域に、前記第２の基材の一部が露出する前記透過部を形成する工程と、前記透過部を通してトリミング光を照射してトリミング可能な位置の前記第１の基板上に、前記トリミング可能な電子デバイスを実装する工程と、前記キャビティ内に前記電子デバイスが封止されるように前記第１の基板と前記第２の基板の前記第１の基材とを張り合わせる工程と、該張り合わせた第１の基板および第２の基板を切断し、個々の電子部品に個片化する工程と、を含むことを特徴とする。

本願請求項２に係る発明は、少なくとも一部にトリミング光を透過する透過部を備えた蓋部と、トリミング可能な電子デバイスを含む電子デバイスを収容するキャビティ部とを備えた電子部品の製造方法において、第１のシリコン基板を用意する工程と、第２のシリコン基板上に酸化膜を介してシリコン層が積層されたＳＯＩ基板を用意する工程と、前記第１のシリコン基板あるいは前記ＳＯＩ基板の電子部品を形成する単位領域に、前記第１のシリコン基板あるいは前記第２のシリコン基板の少なくともいずれかの一部を除去して前記キャビティ部を形成する工程と、前記ＳＯＩ基板の前記単位領域に、前記第２のシリコン基板と前記シリコン層の一部を除去して前記酸化膜の一部が露出する前記透過部を形成する工程と、前記透過部を通してトリミング光を照射してトリミング可能な位置の前記第１のシリコン基板上に、前記トリミング可能な電子デバイスを実装する工程と、前記キャビティ部内に前記電子デバイスを封止するように前記第１のシリコン基板と前記ＳＯＩ基板の前記第２のシリコン基板とを張り合わせる工程と、該張り合わせた第１のシリコン基板およびＳＯＩ基板を切断し、個々の電子部品に個片化する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明の電子部品の製造方法によれば、第１の基板と第２の基板を張り合わせて電子デバイスを封止した後、個片化することで複数の電子部品を簡便に製造することが可能となる。

また、第１の基板と第２の基板の接合は同一材料を接合する接合構造となるため、第１の基板と第２の基板を確実に接合させることが可能となる。

特に本発明は、第２の基板として半導体製造分野で広く用いられているＳＯＩ基板を使用することができ、一般的な半導体製造方法に従い、シリコン基板によって電子デバイスが封止された電子部品を簡便に製造することが可能となる。

本発明の第１の実施例の電子部品の製造方法の説明図である。 本発明の第１の実施例の電子部品の製造方法の説明図である。 本発明の第１の実施例の電子部品の製造方法の説明図である。 本発明の第１の実施例の電子部品の製造方法の説明図である。 本発明の第２の実施例の電子部品の製造方法の説明図である。 本発明の第２の実施例の電子部品の製造方法の説明図である。 本発明の第２の実施例の電子部品の製造方法の説明図である。 本発明の第２の実施例の電子部品の製造方法の説明図である。 本発明の第２の実施例の電子部品の製造方法の説明図である。 本発明の第３の実施例の電子部品の製造方法の説明図である。 従来のこの種の電子部品のトリミング方法の説明図である。 従来のこの種の電子部品のトリミング方法の説明図である。

本発明の電子部品の製造方法は、電子デバイスを実装する第１の基板と、トリミング光を透過する透過部（透過窓）を備えた蓋部となる第２の基板とを用意し、第１の基板と第２の基板を張り合わせて電子デバイスを封止した後、個片化することで複数の電子部品を製造することができる製造方法となる。以下、本発明を実施例について詳細に説明する。

第１の実施例について説明する。まず、電子デバイス１０として水晶振動子を実装する第１の基板１１を用意する。ここで第１の基板１１は、通常の半導体装置の製造に使用されるシリコン基板（ウエハ）を使用する。図１に示すように第１の基板１１には、実装される電子デバイス１０の引出電極等となる電極１２と、後述する蓋部との接合を形成するための接着部材１３が形成されたものを用意する。第１の基板１１上には、複数の電子部品を形成する単位領域がマトリックス状に配置されている。図１に示すように各単位領域に電子デバイス１０が実装され、必要な接続が形成される。

次に蓋部となる第２の基板を用意する。第２の基板１４は、通常の半導体装置の製造に使用されるＳＯＩ（Silicon on insulator）基板を用いる。具体的には図２（ａ）に示すように、第１のシリコン層１４ａ（例えば、シリコン基板）、酸化膜層１４ｂ（例えば二酸化シリコン）、第２のシリコン層１４ｃ（例えば、シリコンエピタキシャル層）の積層構造となるＳＯＩ基板を用いる。図２（ａ）に示すように、比較的厚い第１のシリコン層１４ａは、必要に応じ所定の厚さに加工した後、その一部を凹状に除去してキャビティ部１５を形成する。図２(ａ)に示す例では、キャビティ部１５の上面に酸化膜層１４ｂが露出している。除去されずに残る第１のシリコン層１４ａには、接着部材１３が形成されている。また、比較的薄い第２のシリコン層１４ｃの一部も凹状に除去され、凹部の底面に酸化膜層１４ｂが露出している。この凹部の底面に露出する酸化膜層１４ｂは、その下方側に積層されている第１のシリコン層１４ａも除去されており、酸化膜層１４ｂのみが残る構造なっている。この酸化膜層１４ｂを構成する二酸化シリコンは、レーザー光等のトリミング光を透過させることができる。従って、この部分がトリミング光の透過窓１６となる。

その後、図１で説明した電子デバイス１０を実装した第１の基板１１（図２ｂ）と接着部材１３同士を接合させ、電子デバイス１０をキャビティ１５内に封止する。図３に第１の基板１１と第２の基板の第１のシリコン層１４とを接合させた状態を示す。本実施例では、シリコンからなる第１の基板１１と第２の基板１４を構成する第２のシリコン層１４ａとが接着部材１３を介して接合する構成となり、第１の基板１１と第２の基板１４とを確実に接合させることが可能となる。

電子デバイス１０のトリミングは、従来通り、蓋部となる第２の基板１４を第１の基板１１を接合する前（図２ｂに示す状態）に行うことができる。さらに本発明では、図３に示すように透過窓１６を通してトリミング光を電子デバイス１０表面に積層している金属薄膜１７に照射することができ、封止工程後（図３に示す状態）に金属薄膜１７をトリミングすることが可能となる。

その後、電子部品を形成する単位領域毎に個片化するため、図４に示すように隣接する電子デバイスに沿ってダイシングソーを走行させて第１の基板１１および第２の基板１４の一部を切削除去し、各電子部品に個片化する。

このように形成された電子部品は、第１の基板１１と第２の基板１４をほぼ同じ材料で構成することができ、電子デバイスの周囲温度の変化が生じた場合でも、電子デバイス１０に加わる不要なストレス等を低減し特性変動を抑えること可能となる。

次に第２の実施例について説明する。上記第１の実施例ではキャビティ部１５を第２の基板１４により形成する場合について説明したが、キャビティ部１５は第１の基板１１側に形成しても良い。

図５は、上述の第１の実施例で説明した図２に相当する工程の説明図である。キャビティ部１５が、第１の基板１１と第２の基板１４の両方に形成されている点が相違している。このようにキャビティ部１５を第１の基板１１と第２の基板１４の両方により形成しても図６に示すように電子部品１０をキャビティ部１５内に封止し（図６）、個片化することで電子部品を製造することができる（図７）。

なお、図５(ａ)に示す第２の基板１４では、第１のシリコン層１４ａの厚さを比較的厚く形成しているが、第１のシリコン層１４ａの厚さをさらに薄くし、実質的に第１の基板１１によりキャビティ部１５が形成されている構成としても問題ない。図８は、第１のシリコン層１４ａの厚さを第１の基板１１と十分な接合強度が得られる必要最小限の厚さとした例を示している。このような構成としても図９に示すように透過窓１６を通してトリミング光を電子デバイス１０表面に積層している金属薄膜１７に照射することができる。

なお図８、図９に示す例では、キャビティ部１５の上面に第１のシリコン層１４ａを一部残し、透過窓１６の部分のみ除去する場合を示している。本発明では、透過窓１６を通してトリミング光が電子デバイス１０表面に照射されれば良いので、第１のシリコン層１４ａが図９に示すように残っていても何ら問題ない。このような構造は、上記第１の実施例等に適用することも可能である。

次に第３の実施例について説明する。上記第１および第２の実施例では、キャビティ部内に電子デバイスを実装し、その表面にトリミング光を照射する構造の電子部品について説明を行った。この場合、比較的大きな透過窓を形成する必要がある。そこで、図１０に示すように容量素子や抵抗素子のような水晶振動子に接続して周波数を可変することができるトリミング素子１８を第１の基板１１上に実装するとともに、第１の基板１１上に制御回路部１９を形成することで、比較的小さな透過窓１６とすることも可能である。透過窓１６は、一般的なＳＯＩ基板を用いた場合には、厚さ２０μ程度の薄い膜となるので、開口面積を小さくすることができれば、破損等を免れる効果が大きい。なお図１０は、第１の実施例の図３に示す工程に相当する工程を示している。

このように構成することで、シリコン基板からなる第１の基板表面に、通常の半導体装置の製造方法により制御回路部１９を形成し、制御回路部１９、トリミング素子１８および水晶振動子からなる電子デバイス１００を図示しない配線で接続し、電極１２から所望の信号を出力するように構成している。本実施例においても上記第２の実施例で説明したキャビティ部１５に変更することが可能である。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでないことは言うまでもない。例えば第１の基板をシリコン基板とし、第２の基板をＳＯＩ基板にする場合の他、所望の材料を組み合わせて使用することができる。またトリミングは、周波数の調整を目的とすることに限定されるものでもなく、上記実施例３で説明した制御回路部１９の特性変更を目的としても良い。

さらにまた、トリミングが終了した後、透過窓１６を薄膜構造としておくことが好ましくない場合には、透過窓１６を含む電子部品表面に被膜、具体的には例えば炭素被膜等を形成してもよい。

１０：電子デバイス、１１：第１の基板、１２：電極、１３：接着部材、１４：第２の基板、１４ａ:第１のシリコン層、１４ｂ：酸化膜層、１４ｃ：第２のシリコン層、１５：キャビティ部、１６：透過窓、１７：金属薄膜、１８：トリミング素子、１９：制御回路部

Claims (2)

1. 少なくとも一部にトリミング光を透過する透過部を備えた蓋部と、トリミング可能な電子デバイスを含む電子デバイスを収容するキャビティ部とを備えた電子部品の製造方法において、
   第１の材料からなる第１の基板と、少なくとも第１の材料からなる第１の基材上に前記トリミング光が透過する第２の材料からなる第２の基材が積層された第２の基板を用意する工程と、
   前記第１の基板あるいは前記第２の基板の電子部品を形成する単位領域に、前記キャビティ部を形成する工程と、
   前記第２の基板の前記単位領域に、前記第２の基材の一部が露出する前記透過部を形成する工程と、
   前記透過部を通してトリミング光を照射してトリミング可能な位置の前記第１の基板上に、前記トリミング可能な電子デバイスを実装する工程と、
   前記キャビティ内に前記電子デバイスが封止されるように前記第１の基板と前記第２の基板の前記第１の基材とを張り合わせる工程と、
   該張り合わせた第１の基板および第２の基板を切断し、個々の電子部品に個片化する工程と、を含むことを特徴とする電子部品の製造方法。
2. 少なくとも一部にトリミング光を透過する透過部を備えた蓋部と、トリミング可能な電子デバイスを含む電子デバイスを収容するキャビティ部とを備えた電子部品の製造方法において、
   第１のシリコン基板を用意する工程と、第２のシリコン基板上に酸化膜を介してシリコン層が積層されたＳＯＩ基板を用意する工程と、
   前記第１のシリコン基板あるいは前記ＳＯＩ基板の電子部品を形成する単位領域に、前記第１のシリコン基板あるいは前記第２のシリコン基板の少なくともいずれかの一部を除去して前記キャビティ部を形成する工程と、
   前記ＳＯＩ基板の前記単位領域に、前記第２のシリコン基板と前記シリコン層の一部を除去して前記酸化膜の一部が露出する前記透過部を形成する工程と、
   前記透過部を通してトリミング光を照射してトリミング可能な位置の前記第１のシリコン基板上に、前記トリミング可能な電子デバイスを実装する工程と、
   前記キャビティ部内に前記電子デバイスを封止するように前記第１のシリコン基板と前記ＳＯＩ基板の前記第２のシリコン基板とを張り合わせる工程と、
   該張り合わせた第１のシリコン基板およびＳＯＩ基板を切断し、個々の電子部品に個片化する工程と、を含むことを特徴とする電子部品の製造方法。

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