JP7462866B2 - 圧電水晶センサのパッケージング方法及び圧電水晶センサ - Google Patents
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Description
本発明は、センサの技術分野に関し、特に圧電水晶センサのパッケージング方法及び圧電水晶センサに関する。
圧電センサにはピエゾ抵抗型、圧電型及び共振型があり、ピエゾ抵抗型圧力センサの高感度ユニットはピエゾ抵抗器であり、その特徴は、外部圧力の作用下でピエゾ抵抗器の抵抗値が変化すると、出力電圧値の変化を測定することにより外部圧力の大きさを算出することであり、このようなセンサの欠陥は、温度ドリフトが深刻であり、長時間使用するとクリープ効果が発生しやすいことであり、従って、適用精度の低い静的な力のテストに向く。
圧電型センサは、圧電水晶又はセラミック材料を用い、該当センサの最大の特徴は、圧電係数が高く、Ｑ値が高いためテスト精度が高くなるが、動的な力をテストできることである。近年、共振型圧力センサはますます注目されており、圧電共振部品で製造されており、共振部品の周波数変化に伴って外部力の大きさを感知し、その特徴はデジタル周波数信号を直接出力することであり、且つ精度が上記２種よりも高く、また、該当センサは、静的な力をテストできるとともに動的な力をテストでき、高精度の力テストの場合に注目されている。
しかし、上記種類のセンサを製造する際に直面した最大の問題は、高感度素子と構造との間の取り付け問題であり、現在、両者を貼り付けて共に接続するが、以下の問題が存在する。
貼り付けに使用される接着剤は外部の温度の影響に伴って老化するため、高感度素子と構造との間の接着力に問題が発生する。
接着剤の接続では、高感度素子と構造との間の接着力を制御できず、各デバイスにおける高感度デバイスのプリストレスの大きさが不一致になり、必然的に最終製品の一貫性が非常に低くなり、量産をできなくなる。
ディスペンシング過程では、高感度デバイスと構造との間の位置決め関係を確保することは困難である。
また、ディスペンシングを用いるため、接着剤、高感度デバイス及び構造の三者の間の材料が異なり、その熱膨張係数も異なり、外部温度が変化すると、そのセンサの温度ドリフトを制御できなくなる。
金属溶接、プラスチックパッケージングを使用する方式と水晶センサ本体との間には、シール面の温度膨張係数が不一致になり、長時間の高低温環境下で動作するとパッケージングの亀裂が発生するなどが存在する。水蒸気が亀裂を通って水晶センサの内部に入ると、力－周波数特性が変化し、力の測定に大きな偏差が発生し、センサの測定に偏差又は故障が発生してしまう。
従って、如何にセンサの性能を向上させるかは、現在緊急に解決すべき技術的課題である。
上記問題に鑑みて、本発明は、上記問題を解消するか又は上記問題を少なくとも部分的に解決する圧電水晶センサのパッケージング方法及び圧電水晶センサを提供するために提案されている。
本発明の第１態様では、圧電水晶センサのパッケージング方法を提供し、
圧電センサウエハを形成するステップであって、前記圧電センサウエハは、方形を呈し、圧電センサウエハの正面に位置する第１ピン領域と、圧電センサウエハの裏面に位置する第２ピン領域とを含み、前記第１ピン領域と前記第２ピン領域が対角方向に設置されるステップと、
第１水晶ウエハを提供し、前記第１水晶ウエハにおける、前記圧電センサウエハの正面の前記第１ピン領域に対応する位置に第１切り欠きを形成し、前記第１水晶ウエハにおける、前記圧電センサウエハの裏面の第２ピン領域に対応する位置に第２切り欠きを形成して、第１パッケージング側面部材を形成するステップと、
第２水晶ウエハを提供し、前記第２水晶ウエハにおける、前記圧電センサウエハの裏面の前記第２ピン領域に対応する位置に第３切り欠きを形成し、前記第２水晶ウエハにおける、前記圧電センサウエハの正面の前記第１ピン領域に対応する位置に第４切り欠きを形成して、第２パッケージング側面部材を形成するステップと、
前記第１パッケージング側面部材を前記圧電センサウエハの正面に結合し、前記第２パッケージング側面部材を前記圧電センサウエハの裏面に結合するステップと、を含む。
圧電センサウエハを形成するステップであって、前記圧電センサウエハは、方形を呈し、圧電センサウエハの正面に位置する第１ピン領域と、圧電センサウエハの裏面に位置する第２ピン領域とを含み、前記第１ピン領域と前記第２ピン領域が対角方向に設置されるステップと、
第１水晶ウエハを提供し、前記第１水晶ウエハにおける、前記圧電センサウエハの正面の前記第１ピン領域に対応する位置に第１切り欠きを形成し、前記第１水晶ウエハにおける、前記圧電センサウエハの裏面の第２ピン領域に対応する位置に第２切り欠きを形成して、第１パッケージング側面部材を形成するステップと、
第２水晶ウエハを提供し、前記第２水晶ウエハにおける、前記圧電センサウエハの裏面の前記第２ピン領域に対応する位置に第３切り欠きを形成し、前記第２水晶ウエハにおける、前記圧電センサウエハの正面の前記第１ピン領域に対応する位置に第４切り欠きを形成して、第２パッケージング側面部材を形成するステップと、
前記第１パッケージング側面部材を前記圧電センサウエハの正面に結合し、前記第２パッケージング側面部材を前記圧電センサウエハの裏面に結合するステップと、を含む。
好ましくは、圧電センサウエハを形成する前記ステップは、
第３水晶ウエハを提供するステップと、
前記第３水晶ウエハの正面と裏面における対向する位置に第１凹溝と第２凹溝を形成するステップであって、前記第１凹溝と前記第２凹溝の両方は円形の凹溝であるステップと、
前記第１凹溝から前記第２凹溝まで開口される第１貫通孔と第２貫通孔を形成して、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔との間に発振領域を形成するステップであって、前記第１貫通孔は、前記第１凹溝の底端の一方の側縁に沿った第１半円柱状穴であり、前記第２貫通孔は、前記第１凹溝の底端の他方の側縁に沿った第２半円柱状穴であるステップと、
前記発振領域の正面には前記第１凹溝の側壁に沿って前記第１凹溝の外側まで延在するように、端部が前記第１ピン領域に位置する第１電極を形成し、前記発振領域の裏面には前記第２凹溝の側壁に沿って前記第２凹溝の外側まで延在するように、端部が前記第２ピン領域に位置する第２電極を形成して、圧電センサウエハを形成するステップと、を含む。
第３水晶ウエハを提供するステップと、
前記第３水晶ウエハの正面と裏面における対向する位置に第１凹溝と第２凹溝を形成するステップであって、前記第１凹溝と前記第２凹溝の両方は円形の凹溝であるステップと、
前記第１凹溝から前記第２凹溝まで開口される第１貫通孔と第２貫通孔を形成して、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔との間に発振領域を形成するステップであって、前記第１貫通孔は、前記第１凹溝の底端の一方の側縁に沿った第１半円柱状穴であり、前記第２貫通孔は、前記第１凹溝の底端の他方の側縁に沿った第２半円柱状穴であるステップと、
前記発振領域の正面には前記第１凹溝の側壁に沿って前記第１凹溝の外側まで延在するように、端部が前記第１ピン領域に位置する第１電極を形成し、前記発振領域の裏面には前記第２凹溝の側壁に沿って前記第２凹溝の外側まで延在するように、端部が前記第２ピン領域に位置する第２電極を形成して、圧電センサウエハを形成するステップと、を含む。
好ましくは、前記第１凹溝から前記第２凹溝まで開口される第１貫通孔と第２貫通孔を形成する前記ステップは、
フォトリソグラフィプロセスを用いて、前記第１凹溝から前記第２凹溝まで開口して、第１貫通孔と第２貫通孔を形成するステップ、又は、
レーザー切断プロセスを用いて、前記第１凹溝から前記第２凹溝まで開口して、第１貫通孔と第２貫通孔を形成するステップを含む。
フォトリソグラフィプロセスを用いて、前記第１凹溝から前記第２凹溝まで開口して、第１貫通孔と第２貫通孔を形成するステップ、又は、
レーザー切断プロセスを用いて、前記第１凹溝から前記第２凹溝まで開口して、第１貫通孔と第２貫通孔を形成するステップを含む。
好ましくは、第１水晶ウエハにおける、前記圧電センサウエハの正面に対応し且つ前記第１ピン領域に正対する位置に第１切り欠きを形成する前記ステップの前に、
前記第１水晶ウエハの表面粗さが１０ｎｍ未満になるように、前記第１水晶ウエハを研削及び研磨するステップをさらに含み、
第２水晶ウエハにおける、前記圧電センサウエハの裏面に対応し且つ前記第２ピン領域に正対する位置に第２切り欠きを形成する前記ステップの間に、
前記第２水晶ウエハの表面粗さが１０ｎｍ未満になるように、前記第２水晶ウエハを研削及び研磨するステップをさらに含む。
前記第１水晶ウエハの表面粗さが１０ｎｍ未満になるように、前記第１水晶ウエハを研削及び研磨するステップをさらに含み、
第２水晶ウエハにおける、前記圧電センサウエハの裏面に対応し且つ前記第２ピン領域に正対する位置に第２切り欠きを形成する前記ステップの間に、
前記第２水晶ウエハの表面粗さが１０ｎｍ未満になるように、前記第２水晶ウエハを研削及び研磨するステップをさらに含む。
好ましくは、前記第１水晶ウエハを前記圧電センサウエハの正面に結合し、前記第２水晶ウエハを前記圧電センサウエハの裏面に結合するステップの前に、
前記第１水晶ウエハの表面と前記第２水晶ウエハの表面の両方に結合層を形成するステップをさらに含む。
前記第１水晶ウエハの表面と前記第２水晶ウエハの表面の両方に結合層を形成するステップをさらに含む。
好ましくは、前記第１水晶ウエハの表面と前記第２水晶ウエハの表面の両方に結合層を形成する前記ステップは、具体的には、
塗布、ＰＶＤ、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ及び焼結のいずれかの方式を用いる。
塗布、ＰＶＤ、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ及び焼結のいずれかの方式を用いる。
好ましくは、前記第１水晶ウエハを前記圧電センサウエハの正面に結合し、前記第２水晶ウエハを前記圧電センサウエハの裏面に結合する前記ステップは、
真空環境で、前記第１水晶ウエハを前記圧電センサウエハの正面に結合し、前記第２水晶ウエハを前記圧電センサウエハの裏面に結合するステップを含む。
真空環境で、前記第１水晶ウエハを前記圧電センサウエハの正面に結合し、前記第２水晶ウエハを前記圧電センサウエハの裏面に結合するステップを含む。
好ましくは、前記第１水晶ウエハを前記圧電センサウエハの正面に結合し、前記第２水晶ウエハを前記圧電センサウエハの裏面に結合するステップの後に、
前記第１ピン領域の第１電極上に第１フィルムコーティング層を形成するステップと、
前記第２ピン領域の第２電極上に第２フィルムコーティング層を形成するステップと、をさらに含む。
前記第１ピン領域の第１電極上に第１フィルムコーティング層を形成するステップと、
前記第２ピン領域の第２電極上に第２フィルムコーティング層を形成するステップと、をさらに含む。
第２態様では、本発明は、圧電水晶センサをさらに提供し、
圧電センサウエハと、第１パッケージング側面部材と、第２パッケージング側面部材とを含み、
前記圧電センサウエハは、正面縁での第１ピン領域と、裏面縁での第２ピン領域とを含み、前記第１ピン領域と前記第２ピン領域は対角方向に設置され、
前記第１水晶ウエハは第１切り欠きと、第２切り欠きとを含み、
前記第２水晶ウエハは第３切り欠きと、第４切り欠きとを含み、
前記第１パッケージング側面部材及び前記第２パッケージング側面部材は、前記第１切り欠き及び第４切り欠きが前記第１ピン領域に正対し、前記第２切り欠き及び第３切り欠きが前記第２ピン領域に正対するように、前記圧電センサウエハの正面及び裏面にそれぞれ結合される。
圧電センサウエハと、第１パッケージング側面部材と、第２パッケージング側面部材とを含み、
前記圧電センサウエハは、正面縁での第１ピン領域と、裏面縁での第２ピン領域とを含み、前記第１ピン領域と前記第２ピン領域は対角方向に設置され、
前記第１水晶ウエハは第１切り欠きと、第２切り欠きとを含み、
前記第２水晶ウエハは第３切り欠きと、第４切り欠きとを含み、
前記第１パッケージング側面部材及び前記第２パッケージング側面部材は、前記第１切り欠き及び第４切り欠きが前記第１ピン領域に正対し、前記第２切り欠き及び第３切り欠きが前記第２ピン領域に正対するように、前記圧電センサウエハの正面及び裏面にそれぞれ結合される。
好ましくは、前記第１切り欠きの断面、第２切り欠きの断面、第３切り欠きの断面及び第４切り欠きの断面はいずれも半円形又は矩形である。
本発明の技術的解決手段は、少なくとも以下の技術的効果又は利点を有する。
本発明は、圧電水晶センサのパッケージング方法を提供し、圧電センサウエハを形成するステップであって、該圧電センサウエハは、方形を呈し、圧電センサウエハの正面に位置する第１ピン領域と、裏面に位置する第２ピン領域とを含み、第１ピン領域と第２ピン領域が対角方向に設置されるステップと、第１水晶ウエハを提供し、第１水晶ウエハにおける、圧電センサウエハの正面の第１ピン領域に対応する位置に第１切り欠きを形成し、圧電センサウエハの裏面の第２ピン領域に対応する位置に第２切り欠きを形成して、第１パッケージング側面部材を形成するステップと、第２水晶ウエハを提供し、第２水晶ウエハにおける、圧電センサウエハの裏面の第２ピン領域に対応する位置に第３切り欠きを形成し、圧電センサウエハの正面の第１ピン領域に対応する位置に第４切り欠きを形成して、第２パッケージング側面部材を形成するステップと、第１パッケージング側面部材を圧電センサウエハの正面に結合し、第２パッケージング側面部材を圧電センサウエハの裏面に結合するステップと、を含み、結合方式を用いることにより、貼り付け方式に起因するデバイスの性能低下の問題を回避し、さらにデバイスの性能を向上させることができる。
以下の好ましい実施形態についての詳細な説明を閲読することにより、様々な他の利点及びメリットは、当業者にとって明らかになる。図面は、好ましい実施形態を示すためのものに過ぎず、本発明を制限するものと見なされるべきではない。また、図面全体を通して、同じ参照符号は、同じ部材を表すように使用されている。
以下、図面を参照しながら、本開示の例示的な実施例をより詳細に説明する。図面では本開示の例示的な実施例が示されているが、本開示は、本明細書に記載される実施例により制限されるべきではなく、様々な形態で実現され得ることを理解されたい。対照的に、これらの実施例は、本開示をより完全に理解し、本開示の範囲を当業者に完全に伝えることができるように提供されている。
以下、図面を参照しながら、本開示の例示的な実施例をより詳細に説明する。図面では本開示の例示的な実施例が示されているが、本開示は、本明細書に記載される実施例により制限されるべきではなく、様々な形態で実現され得ることを理解されたい。対照的に、これらの実施例は、本開示をより完全に理解し、本開示の範囲を当業者に完全に伝えることができるように提供されている。
本発明の第１実施例は、圧電水晶センサのパッケージング方法を提供し、図１に示すように、
圧電センサウエハを形成するステップＳ１０１であって、該圧電センサウエハは、方形を呈し、圧電センサウエハの正面に位置する第１ピン領域と、裏面に位置する第２ピン領域とを含み、第１ピン領域と第２ピン領域は対角方向に設置されるステップＳ１０１と、
第１水晶ウエハを提供し、第１水晶ウエハにおける、圧電センサウエハの正面の第１ピン領域に対応する位置に第１切り欠きを形成し、第１水晶ウエハにおける、圧電センサウエハの裏面の第２ピン領域に対応する位置に第２切り欠きを形成して、第１パッケージング側面部材を形成するステップＳ１０２と、
第２水晶ウエハを提供し、第２水晶ウエハにおける、圧電センサウエハの裏面の第２ピン領域に対応する位置に第３切り欠きを形成し、第２水晶ウエハにおける、圧電センサウエハの正面の第１ピン領域に対応する位置に第４切り欠きを形成するステップＳ１０３と、
第１パッケージング側面部材を圧電センサウエハの正面に結合し、第２パッケージング側面部材を圧電センサウエハの裏面に結合するステップＳ１０４と、を含む。
圧電センサウエハを形成するステップＳ１０１であって、該圧電センサウエハは、方形を呈し、圧電センサウエハの正面に位置する第１ピン領域と、裏面に位置する第２ピン領域とを含み、第１ピン領域と第２ピン領域は対角方向に設置されるステップＳ１０１と、
第１水晶ウエハを提供し、第１水晶ウエハにおける、圧電センサウエハの正面の第１ピン領域に対応する位置に第１切り欠きを形成し、第１水晶ウエハにおける、圧電センサウエハの裏面の第２ピン領域に対応する位置に第２切り欠きを形成して、第１パッケージング側面部材を形成するステップＳ１０２と、
第２水晶ウエハを提供し、第２水晶ウエハにおける、圧電センサウエハの裏面の第２ピン領域に対応する位置に第３切り欠きを形成し、第２水晶ウエハにおける、圧電センサウエハの正面の第１ピン領域に対応する位置に第４切り欠きを形成するステップＳ１０３と、
第１パッケージング側面部材を圧電センサウエハの正面に結合し、第２パッケージング側面部材を圧電センサウエハの裏面に結合するステップＳ１０４と、を含む。
以下、Ｓ１０１における圧電センサウエハの形成ステップについて詳細に説明する。
図２～図５に示すように、第３水晶ウエハ２０１を提供し、第３水晶ウエハ２０１の正面と裏面における対向する位置に第１凹溝２０２と第２凹溝２０３を形成し、該第１凹溝２０２と第２凹溝２０３の両方は円形の凹溝である。
第１凹溝２０２から第２凹溝２０３まで開口される第１貫通孔２０４と第２貫通孔２０５を形成して、第１貫通孔２０４と第２貫通孔２０５との間に発振領域２０６を形成し、第１貫通孔２０４は、第１凹溝２０２の底端の一方の側縁に沿った第１半円柱状穴であり、第２貫通孔２０５は、第１凹溝２０２の底端の他方の側縁に沿った第２半円柱状穴である。
発振領域２０６の正面には第１凹溝２０２の側壁に沿って第１凹溝２０２の外側まで延在して第１電極２０８を形成し、第１電極２０８の端部は第１ピン領域２１１に位置し、発振領域２０６の裏面には第２凹溝２０３の側壁に沿って第２凹溝２０３の外側まで延在して第２電極２０９を形成し、第２電極２０９の端部は第２ピン領域２１２に位置する。
該第１ピン領域２１１は第３水晶ウエハ２０１の正面に位置し、第２ピン領域２１２は第３水晶ウエハ２０１の裏面に位置し、第１ピン領域２１１と第２ピン領域２１２は対角方向に設置される。
第１凹溝２０２と第２凹溝２０３を形成する際に、具体的には、第３水晶ウエハ２０１の正面及び裏面にマグネトロンスパッタリング方式でフィルムをコーティングして、２層の金属膜層を形成し、底層がクロム膜層であり、上層が金膜層であり、クロム膜層の厚さは５～５０ｎｍであり、金膜層の厚さは１００ｎｍよりも大きい。
２層の金属膜層上にフォトレジスト層を形成し、露光、現像した後、予め設定した領域をエッチングすることにより、第１凹溝２０２と第２凹溝２０３を形成する。
エッチング過程としては、具体的には、金エッチング液、クロムエッチング液及びＢＯＥエッチング液を含むエッチング液を用いてエッチングし、金エッチング液は予め設定した領域の金フィルムをエッチングし、クロムエッチング液は予め設定した領域のクロムフィルムをエッチングし、その後、ＢＯＥエッチング液は予め設定した領域の水晶ウエハをエッチングする。フォトレジスト層は、プラズマストリッピング、化学ストリッピング方法により除去される。
金エッチング液は、ヨウ素、ヨウ化カリウムを所定の割合で配合した水溶液を含み、クロムエッチング液は、硝酸、硝酸セリウムアンモニウムを所定の割合で配合した水溶液を含み、ＢＯＥエッチング液は、フッ化水素酸、フッ化水素アンモニウム、腐食防止剤の水溶液を含み、それにより粗さに影響することなく腐食を実現する。
該エッチング液中の金エッチング液及びクロムエッチング液を用いて残りの２層のフィルム層を除去する。
第１貫通孔２０４と第２貫通孔２０５を、同様に上記エッチング方式により形成し、それにより第１貫通孔２０４と第２貫通孔２０５との間に発振領域２０６を形成し、ここで詳細な説明を省略する。
第１凹溝２０２から第２凹溝２０３まで開口される第１貫通孔２０４と第２貫通孔２０５を形成する際に、エッチングプロセスを用いるか又はレーザー切断プロセスを用いてもよく、ここで限定されない。
レーザー切断プロセスのレーザーは短いパルスレーザーを用い、それにより熱効果を低減させて圧電水晶材料の双晶状況の発生を回避する。
次に、第１電極２０８と第２電極２０９を形成するステップとしては、具体的には、第１貫通孔２０４と第２貫通孔２０５を形成する第３水晶ウエハ２０１の正面と裏面に先ず金属層を形成し、その後、エッチング方式により、余分な領域の金属層を除去して、第１電極２０８と第２電極２０９を得る。
具体的には、図５に示すように、該第１電極２０８は、発振領域２０６の正面に形成され、第１凹溝２０２の側壁に沿って第１凹溝２０２の外側まで延在し、該第１電極２０８の端部は第１ピン領域２１１に位置し、第２電極２０９は、発振領域２０６の裏面に形成され、第２凹溝２０３の側壁に沿って第２凹溝２０３の外側まで延在し、該第２電極２０９の端部は第２ピン領域２１２に位置し、それにより圧電センサウエハ２１０が形成される。
次に、パッケージング側面部材の形成プロセスについて説明する。
Ｓ２０２とＳ２０３を実行し、第１水晶ウエハを提供し、第１水晶ウエハにおける、圧電センサウエハの正面の第１ピン領域に対応する位置に第１切り欠きを形成し、第１水晶ウエハにおける、圧電センサウエハの裏面の第２ピン領域に対応する位置に第２切り欠きを形成して、第１パッケージング側面部材を形成し、第２水晶ウエハを提供し、第２水晶ウエハにおける、圧電センサウエハの裏面の第２ピン領域に対応する位置に第３切り欠きを形成し、第２水晶ウエハにおける、圧電センサウエハの正面の第２ピン領域に対応する位置に第４切り欠きを形成して、第２パッケージング側面部材を形成する。
図６、図７、図８に示すように、第１水晶ウエハを例にとると、第１水晶ウエハ６０１を提供し、続いて、第１水晶ウエハ６０１の表面粗さが１０ｎｍ未満になるように、第１水晶ウエハ６０１を研削及び研磨し、その後、第１水晶ウエハ６０１における、圧電センサウエハの正面の第１ピン領域２１１に対応する位置に第１切り欠き６０２を形成し、第１水晶ウエハ６０１における、圧電センサウエハの裏面の第２ピン領域２１２に対応する位置に第２切り欠き６０３を形成して、第１パッケージング側面部材６０４を形成する。
該第１切り欠き６０２と第２切り欠き６０３の断面は半円形又は矩形である。
図８に示すように、第１水晶ウエハ６０１の表面に第１結合層６０５を形成する。
同様に、第２水晶ウエハ６０７を提供した後、第２水晶ウエハ６０７の表面粗さが１０ｎｍ未満になるように、第２水晶ウエハ６０７を研削及び研磨し、その後、第２水晶ウエハ６０７における、圧電センサウエハの裏面の第２ピン領域２１２に対応する位置に第３切り欠き６０８を形成し、第２水晶ウエハにおける、圧電センサウエハの正面の第１ピン領域２１１に対応する位置に第４切り欠き６０９を形成して、第２パッケージング側面部材６０６を形成する。
同様に、第２パッケージング側面部材６０６の表面に第２結合層６１０を形成する。
具体的な実施形態では、該第１結合層６０５と第２結合層６１０は具体的に、塗布、ＰＶＣ（物理蒸着）、ＣＶＤ（化学蒸着）、ＰＥＣＶＤ（プラズマ強化化学蒸着法）及び焼結のいずれかの方式により形成される。
最後に、図９に示すように、Ｓ１０４を実行して、第１パッケージング側面部材６０４を圧電センサウエハ２１０の正面に結合し、第２パッケージング側面部材６０６を圧電センサウエハ２１０の裏面に結合する。結合方式を用いることにより、デバイスの性能を向上させることができる。
上記結合操作は具体的に、真空環境で行われて、気密パッケージングを実現する。
Ｓ１０４の後に、第１ピン領域２１１の第１電極２０８上に第１フィルムコーティング層を形成し、第２ピン領域２１２の第２電極２０９上に第２フィルムコーティング層を形成してもよい。リード溶接を容易にするために、第１フィルムコーティング層と第２フィルムコーティング層の厚さを増加させることにより、溶接強度を増加させる。
本発明の実施例の１つ又は複数の技術的解決手段は、少なくとも以下の技術的効果又は利点を有する。
本発明は、圧電水晶センサのパッケージング方法を提供し、圧電センサウエハを形成するステップであって、該圧電センサウエハは、方形を呈し、圧電センサウエハの正面に位置する第１ピン領域と、裏面に位置する第２ピン領域とを含み、第１ピン領域と第２ピン領域が対角方向に設置されるステップと、第１水晶ウエハを提供し、第１水晶ウエハにおける、圧電センサウエハの正面の第１ピン領域に対応する位置に第１切り欠きを形成し、圧電センサウエハの裏面の第２ピン領域に対応する位置に第２切り欠きを形成して、第１パッケージング側面部材を形成するステップと、第２水晶ウエハを提供し、第２水晶ウエハにおける、圧電センサウエハの裏面の第２ピン領域に対応する位置に第３切り欠きを形成し、圧電センサウエハの正面の第１ピン領域に対応する位置に第４切り欠きを形成して、第２パッケージング側面部材を形成するステップと、第１パッケージング側面部材を圧電センサウエハの正面に結合し、第２パッケージング側面部材を圧電センサウエハの裏面に結合するステップと、を含み、結合方式を用いることにより、貼り付け方式に起因するデバイスの性能低下の問題を回避し、さらにデバイスの性能を向上させることができる。
同じ発明思想に基づき、本発明の第２実施例は、圧電水晶センサをさらに提供し、図９に示すように、
圧電センサウエハ２１０と、第１パッケージング側面部材６０４と、第２パッケージング側面部材６０６とを含み、
該圧電センサウエハ２１０は、正面縁での第１ピン領域と、裏面縁での第２ピン領域とを含み、該第１ピン領域と第２ピン領域は対角方向に設置され、
第１パッケージング側面部材６０４は第１切り欠き６０２と、第２切り欠き６０３とを含み、
第２パッケージング側面部材６０６は第３切り欠き６０８と、第４切り欠き６０９とを含み、
第１パッケージング側面部材６０４及び第２パッケージング側面部材６０６は、第１切り欠き６０２及び第４切り欠き６０９が第１ピン領域に正対し、第２切り欠き６０３及び第３切り欠き６０８が第２ピン領域に正対するように、圧電センサウエハ２１０の正面及び裏面にそれぞれ結合される。
圧電センサウエハ２１０と、第１パッケージング側面部材６０４と、第２パッケージング側面部材６０６とを含み、
該圧電センサウエハ２１０は、正面縁での第１ピン領域と、裏面縁での第２ピン領域とを含み、該第１ピン領域と第２ピン領域は対角方向に設置され、
第１パッケージング側面部材６０４は第１切り欠き６０２と、第２切り欠き６０３とを含み、
第２パッケージング側面部材６０６は第３切り欠き６０８と、第４切り欠き６０９とを含み、
第１パッケージング側面部材６０４及び第２パッケージング側面部材６０６は、第１切り欠き６０２及び第４切り欠き６０９が第１ピン領域に正対し、第２切り欠き６０３及び第３切り欠き６０８が第２ピン領域に正対するように、圧電センサウエハ２１０の正面及び裏面にそれぞれ結合される。
１つの代替の実施形態では、該第１切り欠き６０２、第２切り欠き６０３、第３切り欠き６０８、第４切り欠き６０９の断面はいずれも半円形又は矩形である。
１つの代替の実施形態では、第１フィルムコーティング層と、第２フィルムコーティング層とをさらに含み、第１フィルムコーティング層は第１ピン領域の第１電極２０８上に位置し、第２フィルムコーティング層は第２ピン領域の第２電極２０９上に位置する。
本発明の好ましい実施例を説明したが、当業者は、基本的な創造的概念を把握すると、これらの実施例に対して追加の変更及び修正を行うことができる。従って、添付の特許請求の範囲は、好ましい実施例及び本発明の範囲にある全ての変更及び修正を含むと解釈されることを意図する。
明らかに、当業者は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明に対して様々な修正や変形を行うことができる。このように、本発明のこれらの修正や変形が本発明の特許請求の範囲及びその同等物の範囲内に属する場合、本発明は、これらの修正や変形を含むことも意図する。
Claims (10)
- 圧電水晶センサのパッケージング方法であって、
圧電センサウエハを形成するステップであって、前記圧電センサウエハは、方形を呈し、圧電センサウエハの正面に位置する第１ピン領域と、圧電センサウエハの裏面に位置する第２ピン領域とを含み、前記第１ピン領域と前記第２ピン領域が対角方向に設置されるステップと、
第１水晶ウエハを提供し、前記第１水晶ウエハにおける、前記圧電センサウエハの正面の前記第１ピン領域に対応する位置に第１切り欠きを形成し、前記第１水晶ウエハにおける、前記圧電センサウエハの裏面の第２ピン領域に対応する位置に第２切り欠きを形成して、第１パッケージング側面部材を形成するステップと、
第２水晶ウエハを提供し、前記第２水晶ウエハにおける、前記圧電センサウエハの裏面の前記第２ピン領域に対応する位置に第３切り欠きを形成し、前記第２水晶ウエハにおける、前記圧電センサウエハの正面の前記第１ピン領域に対応する位置に第４切り欠きを形成して、第２パッケージング側面部材を形成するステップと、
前記第１パッケージング側面部材を前記圧電センサウエハの正面に結合し、前記第２パッケージング側面部材を前記圧電センサウエハの裏面に結合するステップと、を含む、ことを特徴とする圧電水晶センサのパッケージング方法。 - 圧電センサウエハを形成する前記ステップは、
第３水晶ウエハを提供するステップと、
前記第３水晶ウエハの正面と裏面における対向する位置に第１凹溝と第２凹溝を形成するステップであって、前記第１凹溝と前記第２凹溝の両方は円形の凹溝であるステップと、
前記第１凹溝から前記第２凹溝まで開口される第１貫通孔と第２貫通孔を形成して、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔との間に発振領域を形成するステップであって、前記第１貫通孔は、前記第１凹溝の底端の一方の側縁に沿った第１半円柱状穴であり、前記第２貫通孔は、前記第１凹溝の底端の他方の側縁に沿った第２半円柱状穴であるステップと、
前記発振領域の正面には前記第１凹溝の側壁に沿って前記第１凹溝の外側まで延在するように、端部が前記第１ピン領域に位置する第１電極を形成し、前記発振領域の裏面には前記第２凹溝の側壁に沿って前記第２凹溝の外側まで延在するように、端部が前記第２ピン領域に位置する第２電極を形成して、圧電センサウエハを形成するステップと、を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 前記第１凹溝から前記第２凹溝まで開口される第１貫通孔と第２貫通孔を形成する前記ステップは、
フォトリソグラフィプロセスを用いて、前記第１凹溝から前記第２凹溝まで開口して、第１貫通孔と第２貫通孔を形成するステップ、又は、
レーザー切断プロセスを用いて、前記第１凹溝から前記第２凹溝まで開口して、第１貫通孔と第２貫通孔を形成するステップを含む、ことを特徴とする請求項２に記載の方法。 - 第１水晶ウエハにおける、前記圧電センサウエハの正面に対応し且つ前記第１ピン領域に正対する位置に第１切り欠きを形成する前記ステップの前に、
前記第１水晶ウエハの表面粗さが１０ｎｍ未満になるように、前記第１水晶ウエハを研削及び研磨するステップをさらに含み、
第２水晶ウエハにおける、前記圧電センサウエハの裏面に対応し且つ前記第２ピン領域に正対する位置に第２切り欠きを形成する前記ステップの間に、
前記第２水晶ウエハの表面粗さが１０ｎｍ未満になるように、前記第２水晶ウエハを研削及び研磨するステップをさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 前記第１水晶ウエハを前記圧電センサウエハの正面に結合し、前記第２水晶ウエハを前記圧電センサウエハの裏面に結合するステップの前に、
前記第１水晶ウエハの表面と前記第２水晶ウエハの表面の両方に結合層を形成するステップをさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 前記第１水晶ウエハの表面と前記第２水晶ウエハの表面の両方に結合層を形成する前記ステップは、具体的には、
塗布、ＰＶＤ、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ及び焼結のいずれかの方式を用いる、ことを特徴とする請求項５に記載の方法。 - 前記第１水晶ウエハを前記圧電センサウエハの正面に結合し、前記第２水晶ウエハを前記圧電センサウエハの裏面に結合する前記ステップは、
真空環境で、前記第１水晶ウエハを前記圧電センサウエハの正面に結合し、前記第２水晶ウエハを前記圧電センサウエハの裏面に結合するステップを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 前記第１水晶ウエハを前記圧電センサウエハの正面に結合し、前記第２水晶ウエハを前記圧電センサウエハの裏面に結合するステップの後に、
前記第１ピン領域の第１電極上に第１フィルムコーティング層を形成するステップと、
前記第２ピン領域の第２電極上に第２フィルムコーティング層を形成するステップと、をさらに含む、ことを特徴とする請求項２に記載の方法。 - 圧電水晶センサであって、
圧電センサウエハと、第１水晶ウエハにより形成された第１パッケージング側面部材と、第２水晶ウエハにより形成された第２パッケージング側面部材とを含み、
前記圧電センサウエハは、方形を呈し、圧電センサウエハの正面に位置する第１ピン領域と、圧電センサウエハの裏面に位置する第２ピン領域とを含み、前記第１ピン領域と前記第２ピン領域が対角方向に設置され、
前記第１パッケージング側面部材は、前記第１水晶ウエハにおける、前記圧電センサウエハの正面の前記第１ピン領域に対応する位置に第１切り欠きが形成され、前記第１水晶ウエハにおける、前記圧電センサウエハの裏面の第２ピン領域に対応する位置に第２切り欠きが形成されることにより形成されており、
前記第２パッケージング側面部材は、前記第２水晶ウエハにおける、前記圧電センサウエハの裏面の前記第２ピン領域に対応する位置に第３切り欠きが形成され、前記第２水晶ウエハにおける、前記圧電センサウエハの裏面の第１ピン領域に対応する位置に第４切り欠きが形成されることにより形成されており、
前記第１パッケージング側面部材及び前記第２パッケージング側面部材は、前記第１切り欠き及び第４切り欠きが前記第１ピン領域に正対し、前記第２切り欠き及び第３切り欠きが前記第２ピン領域に正対するように、前記圧電センサウエハの正面及び裏面にそれぞれ結合される、ことを特徴とする圧電水晶センサ。 - 前記第１切り欠きの断面、第２切り欠きの断面、第３切り欠きの断面及び第４切り欠きの断面はいずれも半円形又は矩形である、ことを特徴とする請求項９に記載の圧電水晶センサ。
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