CN102254836A

CN102254836A - 电子器件封装件的制造方法、电子器件封装件及振荡器

Info

Publication number: CN102254836A
Application number: CN2011100849058A
Authority: CN
Inventors: 吉田宜史
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2010-03-26
Filing date: 2011-03-28
Publication date: 2011-11-23
Anticipated expiration: 2031-03-28
Also published as: CN102254836B; EP2390908A3; US8530986B2; EP2390908A2; TW201203471A; KR20110108290A; JP5538974B2; JP2011205033A; KR101872518B1; TWI506737B; US20110233694A1

Abstract

一种电子器件封装件的制造方法、电子器件封装件及振荡器。本发明提供一种电子器件封装件，以在减薄基板的情况下也能将基板的翘曲抑制在最小范围内并且隔着金属膜而稳定地接合基底基板和盖基板。包括以下工序：在盖基板(3)的一个面形成构成空腔(5)的凹部；在盖基板中与形成凹部的面相反的面形成第一金属膜(6)；在盖基板中的形成凹部的面形成第二金属膜(7)；以及隔着第二金属膜(7)接合基底基板(2)与盖基板(3)。

Description

电子器件封装件的制造方法、电子器件封装件及振荡器

技术领域

本发明涉及在接合的2个基板之间所形成的空腔内密封有电子器件的表面安装型(SMD)的封装件。特别涉及用于接合2个基板的结构。

背景技术

近年来，在便携电话或便携信息终端设备上，往往采用使用了表面安装型的小型封装件的电子器件。其中，也有很多振动器、MEMS、陀螺仪传感器、加速度传感器等需要中空的空腔结构的封装件的部件。在中空的空腔结构的封装件中，已知隔着金属膜而接合了基底基板和盖基板的结构。此外关于接合方法，也知共晶结合或缝接合、阳极接合(参照专利文献1)。

在此对现有的基底基板和盖基板是通过金属膜而接合的封装件的制造方法进行说明。特别是，对在一个片状的基底基板上以阵列状形成多个封装件单元，并且将盖基板与基底基板合后分割为一个个封装件的制法进行说明。

如图7所示，现有的电子器件封装件包括：电子器件47；平板状的基底基板41；形成有凹部的盖基板42；以及用于接合基底基板41和盖基板42的接合膜即金属膜49。在盖基板42形成有凹部，并通过在盖基板42密封基底基板41而构成空腔46。电子器件47被收纳于空腔46内。

基底基板41由绝缘体、半导体、或者金属构成，且形成为平板状。在基底基板41的表面对应于所安装的电子器件47的数量而形成有用于安装电子器件47的布线43，在基底基板41的对应的背面形成有外部电极45。为了连接基底基板41的表面的布线43与背面的外部电极45，在封装件的任意部位形成有贯通孔及填埋该贯通孔的贯通电极44，经由贯通电极44而连接布线43与外部电极45。

盖基板42由绝缘体、半导体、或者金属构成，且形成为具有凹部。在基底基板41和盖基板42接合而形成空腔46之际，基底基板41和盖基板42相接的部分形成有作为接合膜的金属膜49。本来仅在基底基板41和盖基板42相接的部分形成金属膜49即可，但是考虑到工序的简化的情况下，如图7(B)所示，在盖基板42的整个一面形成金属膜49。

对制造方法进行说明。以在圆片(wafer)状的盖基板42能够安装多个电子器件47的方式形成多个凹型的空腔46(图7(A))，其后，在盖基板42的一个面形成作为接合膜的金属膜49(图7(B))。作为该金属膜49，合适的是铝、铬、硅、铜等。在圆片状的基底基板41形成用于安装多个电子器件47的布线43和外部电极45、贯通电极44(图7(C))。接着在基底基板41上安装电子器件47，并且借助引线接合由引线48连接电子器件47和布线43(图7(D))。

然后，对准基底基板41和盖基板42并加以叠合，进行接合。在接合中如图7(E)所示，用加热器兼电极的基板50、51夹持对准后的基底基板41和盖基板42。然后以与金属膜49接触的方式设置(set)正极探针52，并使加热器兼电极的基板50、51的温度上升，通过对正极探针52和加热器兼电极的基板50之间施加电压，基底基板41和盖基板42隔着金属膜49而接合。后面用切片装置等来个别地切断封装件单元，完成各个电子器件封装件。

专利文献1：日本特开平09-002845号公报

但是，在现有的电子器件封装件的制造方法中，还存在着以下的课题。首先，在盖基板42的一个面形成有多个成为空腔46的凹部，当减薄盖基板42时，由于盖基板42的一个面和另一面的形状不同，所以存在盖基板42会大幅翘曲的课题。因此，采取了加厚对盖基板42中的形成有凹部的面成膜的金属膜49的膜厚，从而抑制翘曲的对策。但是存在的课题是如果加厚金属膜49的膜厚，金属膜49和基底基板41的接合强度会下降。

发明内容

本发明考虑这些状况构思而成，其目的在于提供一种电子器件封装件，即便在基板的一个面和另一面中减薄表面形状不同的基板的情况下，也能将基板的翘曲抑制在最小范围内，并且隔着金属膜而稳定地接合基底基板和盖基板。

本发明的电子器件封装件的制造方法，其中电子器件封装件具备基底基板、以与所述基底基板对置的状态接合到该基底基板的盖基板、以及被收纳于形成在所述基底基板与所述盖基板之间的多个空腔内的各个空腔并且安装在所述基底基板上的电子器件，该制造方法包括：在所述盖基板的一个面形成成为空腔的凹部的工序；在所述盖基板的另一面形成第一金属膜的工序；在所述盖基板的一个面形成第二金属膜的工序；以及隔着所述第二金属膜接合所述基底基板和所述盖基板的工序。

(发明效果)

依据本发明的电子器件封装件的制造方法，在盖基板中与形成有凹部的面相反的面也形成金属膜。因此，即便盖基板非常薄，该金属膜也能起到防止盖基板的翘曲的作用，并且具有在接合基底基板与盖基板时能够将盖基板的翘曲抑制在非常小的范围的效果。而且，在盖基板中与基底基板接合的面相反的面形成有金属膜，因此具有能够将制品的识别号码刻印在该金属膜的效果。至此在盖基板为绝缘体的情况下，要在盖基板中与基底基板接合的面相反的面刻印制品的识别号码有极大困难。

附图说明

图1是表示本发明的电子器件封装件的一实施方式的立体图。

图2是表示本发明的电子器件封装件的一实施方式的剖视图。

图3是表示本发明的电子器件封装件的制造方法的一实施方式的流程工序图。

图4是表示本发明的电子器件封装件的制造方法的一实施方式的剖面工序图。

图5是表示本发明的电子器件封装件的制造方法的一实施方式的剖面工序图。

图6是表示本发明的振荡器的一实施方式的图。

图7是现有的电子器件封装件的剖面工序图。

具体实施方式

以下，参照图1至图5，说明本发明的实施方式。如图1及图2所示，本实施方式的电子器件封装件1形成为将基底基板2和盖基板3层叠为2层的箱状，是在内部的空腔5内收纳有电子器件4的表面安装型封装件。电子器件4是指LSI或MEMS、传感器、压电振动器、或者其复合体。

基底基板2及盖基板3均由绝缘体、半导体、金属、或者其复合材料构成，在本实施方式中为例如由钠玻璃构成的绝缘体。在图1及图2所示的例子中，在盖基板3的接合基底基板2的接合面侧，形成有成为收纳电子器件4的空腔5的矩形状的凹部，基底基板2形成为平板状。凹部5是在叠合两基板2、3时成为收纳电子器件4的空腔5的凹部。然后，盖基板3以使该凹部5与基底基板2侧对置的状态隔着接合膜即金属膜7接合到该基底基板2。

如图2所示，为了电连接电子器件4和外部电极11而在基底基板2形成有贯通电极10。用于使贯通电极10穿过的贯通孔，被形成为在空腔5内开口。图2中举例说明了贯通孔维持大致一定的直径并且笔直地贯通基底基板2的贯通孔，但并不限于该情况，例如可以形成为直径朝着基底基板2的下表面而逐渐缩小或者扩大的锥状。不管怎样，只要贯通基底基板2即可。

然后在贯通孔中以填埋该贯通孔的方式形成有贯通电极10。该贯通电极10完全堵塞贯通孔而维持空腔5内的气密，并且承担使外部电极11和电子器件4电导通的作用。采用无机材料或有机材料等、与基底基板2配合热膨胀系数的材料来完全堵塞贯通孔和贯通电极10的间隙。

接着参照图3的流程工序图、图4及图5，说明本发明的一实施方式的电子器件封装件的制造方法。

首先，关于基底基板2，对圆片状的绝缘基板进行研磨、蚀刻而做成目标厚度，并进行清洗(S10)。接着，在基底基板2形成贯通孔(S11)。关于贯通孔的形成方法，不拘于用光刻进行的蚀刻的形成或用压力加工进行的形成等方法。然后，在基底基板2上形成用于安装电子器件4的布线9(S12)。接着在形成在基底基板2的贯通孔形成贯通电极10(S13)。而且在基底基板2上的与形成布线9的面相反的面形成外部电极11(S14)。在图4(E)示出形成至外部电极11的基底基板2。

另一方面，关于盖基板3如图4(A)所示，对圆片状的绝缘基板进行研磨、蚀刻而做成目标厚度，并加以清洗(S20)。接着如图4(B)所示，在平板状的盖基板3形成成为空腔5的凹部(S21)。关于凹部的形成方法，不拘于用光刻进行的蚀刻的形成或用压力加工进行的形成等方法。接着如图4(C)所示，在盖基板3中与形成有凹部的面相反的面的整个面形成用于防止圆片的翘曲的第一金属膜6(S22)。作为第一金属膜6的形成方法，能采用蒸镀法或溅镀法、CVD法等。在第一金属膜6采用其线膨胀系数比盖基板3采用的材料小的材料。例如，在盖基板3采用钠玻璃的情况下，第一金属膜6中能采用Si、Cr、W、或它们的组合等，其厚度被设定在

的范围。钠玻璃的线膨胀系数为9～10×10^-6/℃，与之相对，Si为2.8～7.3×10^-6/℃，Cr为6.2×10^-6/℃，W为4.3×10^-6/℃。

接着如图4(D)所示，在盖基板3中与形成有凹部的面的整个面，形成作为接合膜的第二金属膜7(S23)。作为形成的方法，同样采用蒸镀法或溅镀法、CVD法等来形成。在第二金属膜7中尽量采用其线膨胀系数比盖基板3所使用的材料大的材料。例如，在盖基板3采用钠玻璃的情况下，第二金属膜7能采用Al、Ni、Au-Sn、Cu等，其厚度被设定在

的范围。但是，第二金属膜7未必拘泥其线膨胀系数比盖基板3所使用的材料大的材料，对于钠玻璃的盖基板3采用Si、Cr、W也可。Al的线膨胀系数为23.9×10^-6/℃；Ni为13×10^-6/℃；Au为14.2×10^-6/℃；Sn为23×10^-6/℃；Cu为13×10^-6/℃。在此，在盖基板3中的形成有凹部的面形成的第二金属膜7的材料，优先根据盖基板3和基底基板2的接合方法而进行选择。假设第二金属膜7的线膨胀系数比盖基板3所使用的材料小时，加厚在盖基板3中与形成有凹部的面相反的面形成的第一金属膜6的厚度，减小作为圆片的盖基板3的翘曲。

然后，如图4(F)所示，将电子器件4安装在基底基板2上(S30)。在图4中由利用引线8的引线接合来连接布线9与电子器件4，但是未必限定于该工法，只要是倒装片接合或焊锡接合等能确保电导通的连接工法，就可以为任何方法。

将金属膜6、7的膜厚设为

的范围，这是与膜形成的稳定性及接合强度的关系相关的。在膜厚为以下时，盖基板3的材料与金属膜6、7的密合强度弱，因此为了确保接合强度，需要以上的膜厚。另一方面，在膜厚为

以上的情况下，基底基板2与盖基板3的接合强度会因膜的分子间结合力而受到影响，会降低接合强度。

接着，隔着第二金属膜7的状态，将安装有电子器件4的状态的基底基板2和形成有第一金属膜6的盖基板3接合(S31)。在此，在图4及图5所示的例中，基底基板2形成为能对盖基板3叠合的大小。

基底基板2和盖基板3的接合方法，根据基底基板2及盖基板3的各自的构成材料和第二金属膜7的种类进行选择。例如，在基底基板2及盖基板3均由钠玻璃构成的情况下，作为合适的接合方法，能列举阳极接合。图5(A)示出用阳极接合来接合基底基板2和盖基板3的情况。在阳极接合中，首先将盖基板3和基底基板2对准并加以叠合。接着在基底基板2中与盖基板3接合的面相反的面的整个面接触由碳等形成的负电极板21，并且在盖基板3中与基底基板2接合的面相反的面的整个面接触由碳等形成的正电极板22。而且在正电极板22与负电极板21之间施加一定的载荷。在该状态下用加热器等来将正电极板22、负电极板21、基底基板2、及盖基板3加热至200～300℃，并且在正电极板22与负电极板21之间施加500～1000V的电压，从而将基底基板2与盖基板3阳极接合。

在图5(A)的状态下，在圆片状的基底基板2和圆片状的盖基板3接合而成的一个圆片内存在多个电子器件封装件单元。因此如图5(B)所示，使用切片锯或线状锯(wire saw)，将电子器件封装件个别地切断(S32)。在图2中示出将电子器件封装件1个别地切断后的状态的剖视图。其后，进行内部的电特性检查，从而制造出电子器件封装件1(S33)。

在此对阳极接合基底基板2和盖基板3的效果进行说明。至此在使用陶瓷基板的基底基板中需要对电子器件的每一个接合盖。因此，在接合基底基板与盖时会有较大的压力作用到基底基板，当接合面的幅度较小时不能承受压力，存在产生碎裂或缺口的课题。本实施方式的电子器件封装件1，在基底基板2和盖基板3的接合上采用阳极接合，因此能够同时接合多个电子器件4。因此，在接合时施加到每一个基底基板的压力变小，即便接合面较小也不会产生碎裂或缺口。因此，在制作小型化的封装件时非常有效。

此外，本发明的技术范围并不限定于上述实施的方式，在不超出本发明的要旨的范围内可加入各种变更。在上述的例中，说明了基底基板2及盖基板3均由钠玻璃构成，且用阳极接合来接合基底基板2和盖基板3的例，未必限定于此，例如，也可以为隔着金属膜7利用熔接来接合基底基板2和盖基板3的情况或共晶接合的情况。

接着，参照图6，对本发明的振荡器的一实施方式进行说明。本实施方式的振荡器100如图6所示，将电子器件封装件1(压电振动器)构成为电连接至集成电路101的振子，该电子器件封装件1(压电振动器)中作为电子器件4使用例如由水晶构成的压电振动片。该振荡器100具备安装有电容器等的电子部件102的基板103。在基板103安装有振荡器用的上述集成电路101，在该集成电路101的附近安装有电子器件封装件1(压电振动器)。这些电子部件102、集成电路101及电子器件封装件1(压电振动器)通过未图示的布线图案而分别电连接。此外，各构成部件用未图示的树脂来模制(mould)。

在这样构成的振荡器100中，当对压电振动器施加电压时，该压电振动器内的压电振动片就振动。利用压电振动片所具有的压电特性，该振动被转换为电信号，以电信号方式输入到集成电路101。被输入的电信号，由集成电路101进行各种处理，以频率信号方式输出。由此，压电振动器作为振子起作用。此外，根据需求有选择地设定集成电路101的结构，例如RTC(实时时钟)模块等，除了钟表用单功能振荡器等之外，还能够附加控制该设备或外部设备的工作日期或时刻或者提供时刻或日历等的功能。

附图标记说明

1...电子器件封装件；2...基底基板；3...盖基板；4...电子器件；5...空腔；6...第一金属膜(防止翘曲)；7...第二金属膜(接合膜)；8...引线；9...布线；10...贯通电极；11...外部电极；21...负电极板；22...正电极板。

Claims

1.一种电子器件封装件的制造方法，该电子器件封装件具备：基底基板、以与所述基底基板对置的状态接合到该基底基板的盖基板、以及被收纳于在所述基底基板与所述盖基板之间所形成的多个空腔内的各个空腔并且安装在所述基底基板上的电子器件，所述电子器件封装件的制造方法包括：

在所述盖基板的一个面形成成为所述空腔的凹部的工序；

在所述盖基板的另一面形成第一金属膜的工序；

在所述盖基板的一个面形成第二金属膜的工序；以及

隔着所述第二金属膜而将所述基底基板和所述盖基板接合的工序。

2.如权利要求1所述的电子器件封装件的制造方法，其中在所述第二金属膜之前形成所述第一金属膜。

3.如权利要求1或权利要求2所述的电子器件封装件的制造方法，其中所述第一金属膜和所述第二金属膜由彼此不同的材料构成。

4.如权利要求1至3中任一项所述的电子器件封装件的制造方法，其中所述第一金属膜由线膨胀系数比所述盖基板小的材料构成。

5.如权利要求4所述的电子器件封装件的制造方法，其中所述第一金属膜是硅、铬、钨、或它们的组合。

6.如权利要求1至5中任一项所述的电子器件封装件的制造方法，其中所述第二金属膜由线膨胀系数比所述盖基板大的材料构成。

7.如权利要求6所述的电子器件封装件的制造方法，所述第二金属膜是铝、铜、金、镍、锡、或它们的组合。

8.如权利要求1至7中任一项所述的电子器件封装件的制造方法，其中所述第一及第二金属膜的膜厚被设定在

的范围。

9.如权利要求1至8中任一项所述的电子器件封装件的制造方法，其中所述盖基板是由玻璃材料构成的绝缘体。

10.一种电子器件封装件，其中包括：

基底基板；

盖基板，在其一个面形成有凹部并且形成有第一金属膜，在另一面形成有第二金属膜，以使所述凹部与所述基底基板对置的状态隔着所述第二金属膜接合到所述基底基板，从而在与所述基底基板之间形成空腔；以及

电子器件，其被收纳于所述空腔内并且被安装于所述基底基板上。

11.一种振荡器，其中包括：

权利要求10所述的电子器件封装件，其中所述电子器件为压电振动片；以及

集成电路，电连接有所述电子器件封装件作为振子。