JPH11340348A - 素子の封止パッケージ構造およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 素子１が形成された素子形成基板体２の上側
に蓋部基板体３を接合して形成された素子１の収容空間
５を気密性高く封止する。 【解決手段】 空間５に連通接続する連通孔１２を設け
る。この連通孔１２の開口部１２ａは素子形成基板体２
の表面に形成し、連通孔１２を外部に連通接続するため
の穴部６を蓋部基板体３に形成する。該穴部６には穴径
が細くくびれているくびれ部分１６を形成する。開口部
１２ａ上端縁には封止接合強化膜１４を形成し、この膜
１４の上側に接合すると共に開口部１２ａを塞ぐ封止部
材１５を設ける。空間５が封止される前の状態で、封止
部材１５をくびれ部分１６に乗せて加熱・溶解させなが
ら封止部材１５のガス抜きを行った後に、さらに封止部
材１５の加熱を引き続き行って溶融した封止部材１５を
小径開口部１２ａに向けて落とし込ませて開口部１２ａ
を塞ぎ空間５を気密性高く封止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロジャイロ
等の素子を封止する素子の封止パッケージ構造およびそ
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４にはマイクロジャイロ等の素子を封
止する素子の封止パッケージ構造の一例が断面状態で示
されている。この封止パッケージ構造は、同図に示すよ
うに、素子１と、素子１が形成された素子形成基板体２
（例えば、シリコン基板）と、蓋部基板体３（封止基板
（例えば、ガラス基板））とを有して構成されている。
素子１は例えば半導体製造技術により素子形成基板体２
を加工して形成された微細なマイクロジャイロ等の振動
素子である。

【０００３】上記蓋部基板体３には上記素子１に対向す
る部分にキャビティ（凹部）４が形成されており、この
キャビティ４を上記素子１に対向させて蓋部基板体３が
例えば陽極接合により素子形成基板体２の上側に接合さ
れ、上記素子基板体２と蓋部基板体３のキャビティ４と
によって素子１を収容する空間５が形成されている。

【０００４】また、上記蓋部基板体３には表面から素子
形成基板体２に至る穴部６が形成されており、この穴部
６の周面には開口部７ａが形成され、該開口部７ａから
上記空間５に連通する連通孔（ガス抜き穴）７が素子形
成基板体２と蓋部基板体３の境界領域に形成されてい
る。上記穴部６には封止膜８がスパッタや蒸着等により
成膜形成され該封止膜８によって前記連通孔７の開口部
７ａは塞がれ上記素子１を収容している空間５は封止さ
れている。

【０００５】さらに、上記蓋部基板体３には上記穴部６
以外にも表面から素子形成基板体２に至る穴部（スルー
ホール）１０が形成されている。このスルーホール１０
は上記素子１に導通接続している電極パターン１１を外
部接続させるためのものであり、上記素子１は上記電極
パターン１１を介して外部と導通接続することができ
る。

【０００６】上記素子１は前記したように半導体製造技
術により製造される微細な振動素子であることから、大
気中では空気のダンピングに起因して素子１の動作特性
が悪化するという問題が生じるので、空間５を真空状態
で上記封止膜８により封止し、つまり、真空状態の空間
５に素子１を収容封止することで、空気の悪影響が素子
１の動作特性に及ぶのを防止し、上記素子１の動作特性
の悪化の問題を回避している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように、連通孔７を封止膜８で塞ぐ構成では、素子１の
封止の信頼性が低いという問題がある。それというの
は、穴部６は超音波加工やサンドブラスト加工等の穿孔
加工技術を用いて蓋部基板体３に形成されるので、穴部
６の内周面は粗く、つまり、穴部６の内周面には凹凸が
存在し、また、穴部６の内周面はテーパー（先細り）形
状となっていることから、封止膜８をスパッタや蒸着等
の成膜形成技術を用いて穴部６の内周面上に隙間無く成
膜形成するのは非常に困難である。すなわち、封止膜８
の材料は穴部６の内周面の凸部に成膜され、この凸部の
影になる凹部には封止膜８は殆ど成膜されず、封止膜８
により穴部６の内周面を隙間無く覆うことは困難であ
る。

【０００８】上記のように、上記穴部６と封止膜８の間
には微小な隙間があり、この隙間から外部の空気が空間
５内に入り込んでしまう虞があり、空間５の封止が不完
全な場合があり、このことにより、素子１の封止の信頼
性が低くなってしまう。

【０００９】この発明は上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、素子の特性が良好となる
空間内に素子を気密性高く封止することができ、素子の
封止の信頼性を向上させることができ、素子の特性を高
めることが可能な素子の封止パッケージ構造およびその
製造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明は次のような構成をもって前記課題を解決す
る手段としている。すなわち、第１の発明は、素子が形
成された素子形成基板体と、上記素子が形成された素子
形成領域を含む素子形成基板体の上側に接合する蓋部基
板体と、上記素子形成基板体と蓋部基板体に囲まれ上記
素子を収容する空間と、前記蓋部基板体の表面に開口部
が形成され該開口部から上記素子形成基板体の表面に至
る穴部と、この穴部によって囲まれる素子形成基板体の
表面領域内に前記穴部よりも小径の小径開口部が形成さ
れ該小径開口部から前記空間に連通接続する連通孔と、
この連通孔の小径開口部を塞いで上記素子の収容空間を
封止する封止部材とが設けられている素子の封止パッケ
ージ構造であって、上記穴部には上記開口部から素子形
成基板体の表面に至るまでの間に穴径が細くくびれてい
るくびれ部分が形成されている構成をもって前記課題を
解決する手段としている。

【００１１】第２の発明は、素子が形成された素子形成
基板体と、上記素子が形成された素子形成領域を含む素
子形成基板体を挟み込んでサンドイッチ状に接合する表
蓋基板体および裏蓋基板体と、上記表蓋基板体と裏蓋基
板体に囲まれ上記素子を収容する空間と、前記表蓋基板
体の表面に開口部が形成され該開口部から上記素子形成
基板体の表面に至る穴部と、この穴部によって囲まれる
素子形成基板体の表面領域内に前記穴部よりも小径の小
径開口部が形成され該小径開口部から前記空間に連通接
続する連通孔と、この連通孔の小径開口部を塞いで上記
素子の収容空間を封止する封止部材とが設けられている
素子の封止パッケージ構造であって、上記穴部には上記
開口部から素子形成基板体の表面に至るまでの間に穴径
が細くくびれているくびれ部分が形成されている構成を
もって前記課題を解決する手段としている。

【００１２】第３の発明は、上記第１又は第２の発明を
構成する封止部材は低融点金属により形成され、連通孔
の小径開口部上端縁には上記低融点金属の接合強度を高
める封止接合強化膜が設けられており、この封止接合強
化膜の上側に封止部材が接合されている構成をもって前
記課題を解決する手段としている。

【００１３】第４の発明は、上記第１又は第２又は第３
の発明の構成を備えた素子の封止パッケージ構造の製造
方法であって、素子の封止パッケージ構造を収容するこ
とが可能な真空室と、該真空室内で素子の封止パッケー
ジ構造を加熱するための加熱手段とを備えた真空装置を
用意しておき、まず、素子を収容した素子収容空間が封
止されていない状態の素子の封止パッケージ構造を上記
真空装置の真空室内に配置し、真空装置を真空排気駆動
させて素子収容空間に連通している連通孔と、くびれ部
分が形成された穴部とを通して素子収容空間の真空排気
を行い、引き続き真空排気を行っている状態で穴部のく
びれ部分に乗せられた封止部材を上記加熱手段の加熱動
作により加熱して溶解させながら封止部材のガス抜きを
行い、さらに封止部材の加熱を継続し、くびれ部分から
連通孔の小径開口部に向けて溶融した封止部材を落とし
込ませて上記連通孔の小径開口部を封止部材により塞ぎ
素子の収容空間を封止する構成をもって前記課題を解決
する手段としている。

【００１４】上記構成の発明において、素子を収容して
いる空間に連通している連通孔の小径開口部は素子形成
基板体に形成され、この小径開口部の上端縁は殆ど凹凸
が無いことから、例えば、封止部材が小径開口部の上端
縁に隙間無く接合して小径開口部を封止することが可能
であり、素子を収容している空間が気密性高く封止さ
れ、素子の封止の信頼性の向上が図れる。

【００１５】その上、穴部にくびれ部分を形成したこと
によって、このくびれ部分に封止部材を乗せた状態で封
止部材を加熱し溶解させて封止部材のガス抜きを行うこ
とができ、さらに封止部材の加熱を継続して連通孔の小
径開口部に向けて溶融した封止部材を落とし込むこと
で、ガス抜きを行った封止部材により素子収容空間に連
通接続する連通孔の小径開口部を塞ぐことが可能であ
る。

【００１６】このように、ガス抜きが行われた状態の封
止部材により上記小径開口部を塞ぐので、封止部材から
発生したガスに起因した素子の動作特性の悪化の問題を
防止することが可能である。すなわち、小径開口部を塞
ぐ際に、封止部材から発生したガスが連通孔を通って素
子の収容空間内に入り込み上記空間内の真空度を悪化さ
せてしまい、素子の振動動作特性を悪化させるという問
題を防止することが可能で、パッケージされる素子の動
作特性の向上が図れる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、この発明に係る実施形態
例を図面に基づき説明する。

【００１８】図１の（ａ）には第１の実施形態例におけ
る素子の封止パッケージ構造が断面により示されてい
る。

【００１９】この実施形態例では、素子を収容する空間
と外部を連通接続することが可能な通路の形態と、この
通路の封止形態との構成に特徴があり、それ以外の構成
は前記図４に示す構成と同様であり、ここでは、前記図
４に示した素子の封止パッケージ構造の構成と同様な構
成部分には同一符号を付し、その重複説明は省略する。

【００２０】この実施形態例では、穴部６により囲まれ
る素子形成基板体２の表面領域に穴部６よりも小径の小
径開口部１２ａが形成され、該小径開口部１２ａから素
子１を収容している空間５に連通接続する連通孔１２が
素子形成基板体２に設けられている。

【００２１】図１の（ｂ）には上記図１の（ａ）に示す
小径開口部１２ａ部分が抜き出し拡大されて示されてい
る。この図に示されるように、上記小径開口部１２ａの
上端縁１２ｂには全周に亙り封止接合強化膜１４が形成
されている。この封止接合強化膜１４の上側には封止部
材１５が接合形成されており、この封止部材１５によっ
て上記連通孔１２の小径開口部１２ａが塞がれ、素子１
を収容している空間５を封止している。

【００２２】この実施形態例では、上記封止部材１５は
熱溶融性材料である低融点金属（例えば、半田）により
構成されており、上記封止接合強化膜１４に接合して小
径開口部１２ａを確実に塞ぐことができる適宜の量で上
記の如く小径開口部１２ａを塞いでいる。また、封止接
合強化膜１４は素子形成基板体２に結合強度高く接合
し、また、上記封止部材１５と金属結合して強固に接合
することができる材料により構成されている。

【００２３】さらに、この実施形態例では、図１の
（ａ）に示すように、穴部６には蓋部基板体３の表面か
ら素子形成基板体２に至るまでの間に穴径が細くくびれ
ているくびれ部分１６が形成されている。このくびれ部
分１６は、封止部材１５により連通孔１２の小径開口部
１２ａを塞ぐ封止工程において、重要な働きを果たすも
のであり、小径開口部１２ａを塞ぐための封止部材１５
を穴部６に挿入したときに、図３の（ｂ）に示すよう
に、封止部材１５を乗せることができるように、くびれ
部分１６の径の大きさが形成されると共に、図１の
（ｂ）に示すように、小径開口部１２ａを塞いだ封止部
材１５が穴部６のテーパー面６ａに接することができる
ように、または、穴部６のテーパー面６ａに非常に近接
することができるようにくびれ部分１６は構成される。

【００２４】この実施形態例の素子の封止パッケージ構
造は上記のように構成されており、以下に、上記構成の
素子の封止パッケージ構造の製造方法の一例を示す。

【００２５】まず、素子の封止パッケージ構造を収容す
ることができる真空室と、該真空室内で素子の封止パッ
ケージ構造を加熱することができる加熱装置とを備えた
真空装置を用意しておくと共に、素子１と該素子１に導
通接続する電極パターン１１と上記素子１の近傍領域に
設けられた連通孔１２等が形成された素子形成基板体２
と、上記素子１に対向するキャビティ４とくびれ部分１
６が形成された穴部６とスルーホール１０等が形成され
た蓋部基板体３とをそれぞれ別個に作製しておく。

【００２６】そして、上記素子形成基板体２と蓋部基板
体３を上記真空装置の真空室内に配置して真空装置の真
空排気駆動を開始させて真空室内を素子１の動作特性が
良好となる真空状態に真空排気する。このように、真空
排気されている真空室内で、蓋部基板体３のキャビティ
４を素子形成基板体２の素子１に対向させ、また、穴部
６を連通孔１２の小径開口部１２ａに、スルーホール１
０を電極パターン１１にそれぞれ位置合わせして素子形
成基板体２の上側に蓋部基板体３を例えば陽極接合手法
により接合し、図３の（ａ）に示すような素子収容空間
５が封止される前の素子のパッケージ構造を作製する。

【００２７】その後、同真空中で、図３の（ｂ）に示す
ように、封止部材１５を穴部６に挿入してくびれ部分１
６に乗せる。この状態で、素子の封止パッケージ構造自
体を前記加熱装置により加熱する。この場合、封止部材
１５を溶解させることが可能で、しかも、封止部材１５
の表面等に吸着している吸着ガスを封止部材１５から抜
くことができる時間よりも余裕分を考慮した長い時間の
間、溶解した状態で封止部材１５がくびれ部分１６上に
留まることが可能な温度に封止部材１５が加熱されるよ
うに、素子の封止パッケージ構造の加熱温度が制御され
る。

【００２８】この素子の封止パッケージ構造の加熱が開
始された後に、まず、封止部材１５は表面から溶解し始
め、封止部材１５はくびれ部分１６に留まった状態で封
止部材１５の表面等に吸着していた水分や酸素ガス等の
吸着ガスが封止部材１５から抜け始める。真空室内は真
空排気されていることから、上記封止部材１５から発生
したガスは外部に排出される。

【００２９】上記封止部材１５の溶解によって、封止部
材１５の下側（連通孔１２側）からも当然に上記吸着ガ
スが発生するが、穴部１６の内表面には加工時に形成さ
れた凹凸があり、封止部材１５とくびれ部分１６の間に
は上記凹凸に起因した微小な隙間ができることから、封
止部材１５の下側から発生したガスは真空装置の真空排
気駆動によって上記封止部材１５とくびれ部分１６の間
の隙間から外部に排出される。このことより、封止部材
１５から発生したガスは排出され、この封止部材１５か
ら発生したガスが連通孔１２を通って素子１を収容して
いる空間５に入り込むことはない。

【００３０】上記封止部材１５の加熱・溶解によって吸
着していたガスが封止部材１５から抜け切った後に、封
止部材１５全体が溶融してくびれ部分１６から連通孔１
２の小径開口部１２ａに向けて封止部材１５は落ちてい
き、小径開口部１２ａを塞ぐと共に、溶融している封止
部材１５は小径開口部１２ａ上端縁１２ｂに形成された
封止接合強化膜１４と拡散反応して金属結合する。

【００３１】上記のようにして、素子１を収容した空間
５を封止部材１５により封止して素子の封止パッケージ
構造が完成する。

【００３２】この実施形態例によれば、穴部６により囲
まれる素子形成基板体２の表面領域に形成された小径開
口部１２ａから素子収容空間５に連通接続する連通孔１
２を形成し、この連通孔１２の小径開口部１２ａを封止
部材１５により塞ぐ構成としたので、小径開口部１２ａ
を隙間無く塞ぐことができる。それというのは、素子形
成基板体２の表面は穴部６の内周表面に比べれば凹凸が
殆ど無いことから、前述したような表面の凹凸に起因し
て開口部を気密性高く塞ぐことができないという問題を
回避することができる。

【００３３】特に、この実施形態例では、小径開口部１
２ａの上端縁１２ｂに封止接合強化膜１４が形成され、
この封止接合強化膜１４は素子形成基板体２の表面に隙
間無く接合することができると共に、封止部材１５に金
属結合することができる材料により構成されているの
で、封止部材１５は封止接合強化膜１４に隙間なく強固
に接合することから、封止部材１５が取れて素子収容空
間５の真空状態が破られてしまうという問題をほぼ確実
に防止することができる。

【００３４】上記の如く、素子収容空間５を気密性高
く、しかも、封止部材１５が取れて空間５の真空状態が
破られてしまうという問題をほぼ回避することができる
ことから、素子１の封止の信頼性を格段に向上させるこ
とができるという画期的な効果を奏することができる。

【００３５】さらにその上、穴部６にくびれ部分１６を
形成し、該くびれ部分１６に封止部材１５を乗せた状態
で加熱・溶解させて封止部材１５のガス抜きを行った後
に、溶融した封止部材１５を連通孔１２の小径開口部１
２ａに向けて落とし込ませて小径開口部１２ａを塞ぎ素
子収容空間５を封止するという製造工程で、素子収容空
間５を封止することができるので、封止部材１５により
連通孔１２を封止する際に、封止部材１５から発生した
ガスが連通孔１２から空間５内に入り込んでしまうとい
う問題を回避することができ、空間５の真空状態を素子
１の動作特性が良好となる状態のまま、封止することが
できる。

【００３６】これに対して、例えば、小径開口部１２ａ
に封止部材１５を配置した後に上記同様にして封止部材
１５を溶融加熱して封止部材１５と封止接合強化膜１４
を拡散反応させて金属結合させ小径開口部１２ａを封止
することが考えられるが、この場合には、溶解した封止
部材１５から発生したガスが連通孔１２を介して素子収
容空間５内に入り込んで空間５内の真空状態を悪化さ
せ、このことによって、素子の動作特性を悪化させると
いう問題が生じる。この実施形態例では、上記の如く、
くびれ部分１６でガス抜きを行った封止部材１５によっ
て小径開口部１２ａを塞ぐ構成としたので、封止部材１
５から発生したガスによって空間５内の真空状態が悪化
するのを確実に回避することができ、空間５内を素子１
の動作特性が良好となる状態を維持したまま、封止する
ことができる。

【００３７】さらに、くびれ部分１６が形成されている
ことによって、穴部６には連通孔１２の小径開口部１２
ａ側を向いたテーパー面６ａが形成されることから、封
止部材１５の膨張を上記テーパー面６ａによって抑える
ことができ、このことに起因して素子形成基板体２と封
止部材１５の熱膨張係数の違いによる素子形成基板体２
もしくは封止部材１５のクラック発生の事態を防止する
ことができる。

【００３８】つまり、素子の封止構造の完成後、周囲温
度が上昇した際、封止部材１５は膨張しようとするが、
上記穴部６には小径開口部１２ａ側を向いたテーパー面
６ａが形成されていることから、このテーパー面６ａに
よって上記封止部材１５の膨張は抑えられる。この封止
部材１５の膨張を抑えない場合には、封止部材１５の熱
膨張係数は素子形成基板体２の熱膨張係数よりも大きい
という熱膨張係数の違いに起因して素子形成基板体２も
しくは封止部材１５にクラックが発生する確率が高くな
ってしまうが、この実施形態例のように、封止部材１５
の膨張を抑えることができることによって、上記熱膨張
係数の違いを擬似的に小さくすることができ、上記クラ
ック発生をほぼ抑制することができる。

【００３９】以下に、第２の実施形態例を説明する。な
お、この実施形態例の説明において、前記第１の実施形
態例と同様な構成部分には同一符号を付し、その説明は
省略する。

【００４０】この実施形態例では、図２に示すように、
素子１が形成された素子形成基板体２０（例えば、シリ
コン基板）が表蓋基板体２１（例えば、ガラス基板）と
裏蓋基板体２２（例えば、ガラス基板）によって挟み込
まれてサンドイッチ状に接合された構造を有するものを
対象にしており、特徴的なことは、前記第１の実施形態
例と同様に、素子１を収容している空間５に連通接続し
ている連通孔１２の小径開口部１２ａを素子形成基板体
２０の表面領域に形成し該小径開口部１２ａを封止部材
１５により塞いで上記空間５を封止することと、上記連
通孔１２と外部とを連通接続する穴部６に穴径が細くく
びれたくびれ部分１６を設けたことである。

【００４１】上記素子形成基板体２０には振動素子であ
る素子１が半導体製造技術等により形成されており、裏
蓋基板体２２には上記素子形成基板体２０の素子形成領
域に対向する領域に凹部（キャビティ）２３が形成さ
れ、また、表蓋基板体２１にも素子形成基板体２０の素
子形成領域に対向する領域に凹部（キャビティ）２４が
形成されており、上記凹部２３，２４をそれぞれ素子形
成基板体２０の素子形成領域に対向させて表蓋基板体２
１と裏蓋基板体２２は素子形成基板体２０をサンドイッ
チ状に挟み込んで接合されている。上記凹部２３，２４
によって、上記素子１を収容する空間５が構成されてい
る。

【００４２】この実施形態例では、表蓋基板体２１の表
面には開口部が形成され該開口部から上記素子形成基板
体２０の表面に至る穴部６が表蓋基板体２１に設けら
れ、この穴部６により囲まれる素子形成基板体２の表面
領域に穴部６よりも小径な小径開口部１２ａが形成さ
れ、この小径開口部１２ａから素子形成基板体２０の底
面に貫通する貫通孔２５が形成されている。

【００４３】また、上記貫通孔２５と上記空間５を連通
接続するための通路２６が形成されている。上記貫通孔
１５と通路１６により小径開口部１２ａから空間５に連
通接続する連通孔１２が構成されている。

【００４４】この連通孔１２の小径開口部１２ａは熱溶
融性材料である低融点金属（例えば、半田）により形成
された封止部材１５によって塞がれている。この実施形
態例では、前記第１の実施形態例と同様に、上記小径開
口部１２ａの上端縁には全周に亙り封止接合強化膜１４
が形成されており、この封止接合強化膜１４は封止部材
１５と金属結合することができる材料により構成され、
上記封止部材１５はこの封止接合強化膜１４に金属接合
すると共に、小径開口部１２ａを塞いでいる。

【００４５】さらに、上記表蓋基板体２１には上記穴部
６以外にも該表蓋基板体２１の表面から素子形成基板体
２に至るスルーホール１０が形成されている。このスル
ーホール１０は上記素子１に導通接続している電極パタ
ーン１１を外部接続させるためのものであり、上記素子
１は上記電極パターン１１を通して外部と導通接続する
ことができる。

【００４６】この実施形態例では、前記第１の実施形態
例と同様に、連通孔１２と外部を連通接続している穴部
６にくびれ部分１６が設けられている。連通孔１２が塞
がれる前の素子の封止パッケージ構造におけるくびれ部
分１６に封止部材１５をのせて加熱・溶解させて封止部
材１５のガス抜きを行った後に、溶融した封止部材１５
を連通孔１２の小径開口部１２ａに向けて落とし込むこ
とによって、連通孔１２を塞いで素子収容空間５を封止
することができるような構成となっている。

【００４７】この実施形態例によれば、穴部６により囲
まれる素子形成基板体２の表面領域に小径開口部１２ａ
を設け、この小径開口部１２ａから素子収容空間５に連
通接続する連通孔１２を設けて該連通孔１２を封止部材
１５により塞ぐ構成を備えたので、前記第１の実施形態
例と同様に、連通孔１２を封止部材１５によって隙間無
く塞ぐことができ、素子１の収容空間５の気密性を格段
に高めることができ、素子１の封止の信頼性を向上させ
ることができる。

【００４８】特に、封止接合強化膜１４を設けたので、
封止部材１５が取れるという問題をほぼ回避することが
でき、素子１の封止の信頼性をより一層高めることが可
能である。

【００４９】さらにその上、穴部６にくびれ部分１６を
設け、このくびれ部分１６に封止部材１５を乗せた状態
で加熱・溶解させガス抜きを行った後に、引き続き加熱
を継続して溶融した封止部材１５を小径開口部１２ａに
向けて落とし込ませることによって封止部材１５を封止
接合強化膜１４に金属結合させると共に小径開口部１２
ａを封止部材１５により塞いで素子収容空間５を封止す
るという製造手法により小径開口部１２ａを封止部材１
５によって塞ぐことが可能な構成を備えたので、封止部
材１５から発生したガスが連通孔１２を通って空間５内
に入り込み、空間５内の真空状態を悪化させ、素子１の
動作特性を悪化させてしまうという問題を防止すること
ができ、素子１の動作特性が良好で、かつ、素子１の封
止の信頼性が高い素子のパッケージ構造を提供すること
ができるという優れた効果を得ることができる。

【００５０】さらにまた、穴部６にくびれ部分１６を設
けたことによって、前記第１の実施形態例で述べたよう
に、溶融した封止部材１５の膨張を抑えることができる
ので、封止部材１５と素子形成基板体２の熱膨張係数の
違いによる素子形成基板体２のクラック発生をほぼ確実
に回避することができる。

【００５１】なお、この発明は上記各実施形態例に限定
されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例
えば、上記各実施形態例では、封止部材１５は低融点金
属により構成されていたが、この封止部材１５は熱溶融
性材料であればよく、例えば、低融点ガラス等により形
成してもよい。

【００５２】また、上記各実施形態例では、小径開口部
１２ａの上端縁には封止接合強化膜１４が形成されて封
止部材１５の接合強度を高めていたが、素子形成基板体
２に強固に接合することができる材料により封止部材１
５が構成されている場合には、封止接合強化膜１４を設
けなくても、封止部材１５を素子形成基板体２に強固に
接合させることができることから、このような場合に
は、封止接合強化膜１４を設けなくてもよい。

【００５３】さらに、上記各実施形態例では、素子形成
基板体２と蓋部基板体３、あるいは、素子形成基板体２
０と表蓋基板体２１と裏蓋基板体２２はそれぞれ１枚の
基板により構成されていたが、上記基板体のうちの１つ
以上を複数の基板が積層形成された積層体により構成し
てもよい。

【００５４】さらに、上記各実施形態例では、素子形成
基板体２（２０）はシリコン基板により構成されていた
が、素子１を構成することが可能なものであればよく、
シリコン基板に限定されるものではない。さらに、上記
各実施形態例では、蓋部基板体３あるいは表蓋基板体２
１と裏蓋基板体２２は、ガラス基板により構成されてい
たが、ガラス基板以外の例えばシリコン基板等により構
成してもよい。

【００５５】さらに、上記各実施形態例では、素子１は
振動素子であったが、この素子１は振動素子以外の例え
ばコンデンサ素子であってもよい。振動素子１の動作特
性を向上させるために素子１を収容する空間５を真空状
態に封止していたが、素子１が良好な特性を示すことが
できる気圧状態が大気圧あるいは大気圧よりも高い高圧
状態である場合には、当然に、その素子１が良好な特性
を示すことができる気圧状態に空間５を封止することに
なる。

【００５６】さらに、上記第１の実施形態例では、図１
に示すように、蓋部基板体３の素子対向領域にキャビテ
（凹部）４が形成されていたが、例えば、その凹部４に
代えて、素子１を収容することが可能な凹部を素子形成
基板体２に形成し、該凹部内に素子１を収容形成する構
成としてもよい。さらに、上記第２の実施形態例では、
図２に示すように、表蓋基板体２１の素子対向領域に凹
部２４が、また、裏蓋基板体２２の素子対向領域に凹部
２３がそれぞれ形成されていたが、上記凹部２３，２４
の一方又は両方を形成しなくてもよい。もちろん、その
ような場合には、素子形成基板体２０の厚みよりも素子
１を薄く形成する等、素子１の動作特性が良好となるよ
うに素子１が形成されることとなる。

【００５７】

【発明の効果】この発明によれば、素子を収容している
空間に連通接続する連通孔の小径開口部を素子形成基板
体の表面に形成し該小径開口部を封止部材により塞ぐ構
成としたので、封止部材が接合する素子形成基板体の接
合面には殆ど凹凸がないことから、封止部材により連通
孔の小径開口部を隙間なく塞ぐことができ、素子を収容
している空間の気密性を格段に向上させることができ、
素子の封止の信頼性を高めることができる。

【００５８】その上に、上記連通孔と外部を連通してい
る穴部に穴径が細くくびれているくびれ部分を形成した
ので、くびれ部分に封止部材を乗せて封止部材を加熱・
溶解させながら封止部材のガス抜きを行った後に、封止
部材の加熱を継続して行って溶融している封止部材を小
径開口部に向けて落とし込み、小径開口部を塞いで素子
収容空間を封止するという製造手法により作製すること
ができることとなり、このようにガス抜きした封止部材
により小径開口部を塞ぐようにすることによって、溶融
した封止部材から発生したガスが連通孔から素子を収容
している空間内に入り込んでしまうという問題をほぼ回
避することができる。

【００５９】このことから、封止部材から発生したガス
によって素子収容空間内の気圧状態が素子の特性が良好
となる状態からずれてしまい素子の特性を悪化させてし
まうという問題を回避することができ、素子の特性が良
好となる状態で封止することができる。

【００６０】また、穴部にくびれ部分を設けたので、穴
部には小径開口部に向いたテーパー面が形成されること
になり、このテーパー面によって、小径開口部に落とし
込まれた封止部材の膨張を抑えることができることか
ら、封止部材と素子形成基板体の熱膨張係数の違いによ
るクラック発生を防止することが可能となる。

【００６１】連通孔の小径開口部の上端縁に封止接合強
化膜を設け、該封止接合強化膜の上側に封止部材を接合
したものにあっては、封止部材の接合強度がより高めら
れるので、封止部材が取れてしまうという問題を回避す
ることができ、素子の封止の信頼性をより一層向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】上記第１の実施形態例を断面により示すモデル
図である。

【図２】第２の実施形態例を断面により示すモデル図で
ある。

【図３】図１に示す素子の封止パッケージ構造の製造手
法の一例を示す説明図である。

【図４】従来例を示すモデル図である。

【符号の説明】

１ 素子 ２ 素子形成基板体 ３ 蓋部基板体 ５ 空間 ６ 穴部 １２ 連通孔 １２ａ 小径開口部 １２ｂ 小径開口部上端縁 １４ 封止接合強化膜 １５ 封止部材 １６ くびれ部分 ２０ 素子形成基板体 ２１ 表蓋基板体 ２２ 裏蓋基板体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 素子が形成された素子形成基板体と、上
   記素子が形成された素子形成領域を含む素子形成基板体
   の上側に接合する蓋部基板体と、上記素子形成基板体と
   蓋部基板体に囲まれ上記素子を収容する空間と、前記蓋
   部基板体の表面に開口部が形成され該開口部から上記素
   子形成基板体の表面に至る穴部と、この穴部によって囲
   まれる素子形成基板体の表面領域内に前記穴部よりも小
   径の小径開口部が形成され該小径開口部から前記空間に
   連通接続する連通孔と、この連通孔の小径開口部を塞い
   で上記素子の収容空間を封止する封止部材とが設けられ
   ている素子の封止パッケージ構造であって、上記穴部に
   は上記開口部から素子形成基板体の表面に至るまでの間
   に穴径が細くくびれているくびれ部分が形成されている
   構成としたことを特徴とする素子の封止パッケージ構
   造。
2. 【請求項２】 素子が形成された素子形成基板体と、上
   記素子が形成された素子形成領域を含む素子形成基板体
   を挟み込んでサンドイッチ状に接合する表蓋基板体およ
   び裏蓋基板体と、上記表蓋基板体と裏蓋基板体に囲まれ
   上記素子を収容する空間と、前記表蓋基板体の表面に開
   口部が形成され該開口部から上記素子形成基板体の表面
   に至る穴部と、この穴部によって囲まれる素子形成基板
   体の表面領域内に前記穴部よりも小径の小径開口部が形
   成され該小径開口部から前記空間に連通接続する連通孔
   と、この連通孔の小径開口部を塞いで上記素子の収容空
   間を封止する封止部材とが設けられている素子の封止パ
   ッケージ構造であって、上記穴部には上記開口部から素
   子形成基板体の表面に至るまでの間に穴径が細くくびれ
   ているくびれ部分が形成されている構成としたことを特
   徴とする素子の封止パッケージ構造。
3. 【請求項３】 封止部材は低融点金属により形成され、
   連通孔の小径開口部上端縁には上記低融点金属の接合強
   度を高める封止接合強化膜が設けられており、この封止
   接合強化膜の上側に封止部材が接合されている構成とし
   たことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の素子の
   封止パッケージ構造。
4. 【請求項４】 請求項１又は請求項２又は請求項３記載
   の素子の封止パッケージ構造の製造方法であって、素子
   の封止パッケージ構造を収容することが可能な真空室
   と、該真空室内で素子の封止パッケージ構造を加熱する
   ための加熱手段とを備えた真空装置を用意しておき、ま
   ず、素子を収容した素子収容空間が封止されていない状
   態の素子の封止パッケージ構造を上記真空装置の真空室
   内に配置し、真空装置を真空排気駆動させて素子収容空
   間に連通している連通孔と、くびれ部分が形成された穴
   部とを通して素子収容空間の真空排気を行い、引き続き
   真空排気を行っている状態で穴部のくびれ部分に乗せら
   れた封止部材を上記加熱手段の加熱動作により加熱して
   溶解させながら封止部材のガス抜きを行い、さらに封止
   部材の加熱を継続し、くびれ部分から連通孔の小径開口
   部に向けて溶融した封止部材を落とし込ませて上記連通
   孔の小径開口部を封止部材により塞ぎ素子の収容空間を
   封止することを特徴とした素子の封止パッケージ構造の
   製造方法。