(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と第２の基板の面を対向配置し、前記第１，第２の基板の周囲の少なくとも一部を接合部材により接合してなる電子部品パッケージにおいて、
前記第１の基板の周囲に配置され、前記第１の基板の辺に沿って前記第一基板の辺の中央部に近づくにつれて低くなるように高さを変化させた複数のスペーサと、
前記接合部材を前記複数のスペーサの間に配置し、かつ前記接合部材の両側の前記スペーサの平均高さより、前記接合部材の高さを高く形成した前記接合部材とで、
前記対向配置した基板間の距離が前記基板の周囲よりも中央部を小さくなるように前記接合部材により前記第１の基板と前記第２の基板とを接合し、前記スペーサを、前記第１基板の平面上に前記第１基板の各辺に垂直な方向に配置している、ことを特徴とする電子部品パッケージ。
【請求項２】
前記第２の基板には穴が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品パッケージ。
【請求項３】
前記接合部材の硬度は前記スペーサの硬度より低いことを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２枚の基板を接合部材、あるいは接合部材とスペーサによって接合した電子部品パッケージおよびその接合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体加速度センサや圧力センサ等においては、表面に第１の電極が形成された基板と、第２の電極が形成された可動部（振動部）を有する基板との少なくとも一方に接合部材、または接合材料とスペーサを備え、第１の電極と第２の電極を対向配置し、かつ接合部材やスペーサを介して接合した構成となっており、可動部の変位により加速度や圧力等の物理量を電気信号に変換して取り出すようになっている。
【０００３】
このような電子部品パッケージの製造方法においては、第１の電極と第２の電極とのギャップのばらつきを抑えることがセンサの品質のばらつきを抑えることになる。このため接合部に用いられるスペーサの高さはセンサ間、または１つのセンサ内においてできるだけ一定に保つことが望ましいとされている。
【０００４】
図９は特許文献１に記載された従来の静電容量式圧力センサおよびその製造方法を示すものである。図９において、１０１はダイアフラム、１０２は固定基板、１０３は第１の電極、１０４は第２の電極、１０５はスペーサ層、１０６はスペーサを示している。
【０００５】
特許文献１には、固定基板１０２とダイアフラム１０１との少なくとも一方の周縁にスペーサ層１０５とスペーサ１０６とを分離することにより、製造時は固定基板１０２とダイアフラム１０１との間隔を変形のしないスペーサ１０６で保持しながら、スペーサ層１０５を形成できるので、スペーサ層１０５の厚みをほぼ一定にでき、静電容量式圧力センサの容量ばらつきを小さくすることが記載されている。
【特許文献１】特開平８−２４０５００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、電子部品パッケージの小型化、薄型化が急速に進み、構造も複雑になる中、前記特許文献１に記載の従来の製造方法では、２つの電極間のギャップを精度よく制御することが困難になってきている。
【０００７】
まず、電子部品パッケージの薄型化のため、２つの基板の厚み、および２つの基板間のギャップが小さくなってきているが、基板が薄くなることにより基板の加工、回路形成時に発生する反りが大きくなる傾向があるとともに、接合時などの荷重負荷時において基板が変形しやすくなっている。さらに、ギャップの設計値が小さくなることにより、これら基板の反りおよび変形がギャップに与える影響が大きくなっている。
【０００８】
また、可動部の構造が小型化、複雑化することによっても、２つの基板が変形しやすくなり、ギャップの制御が困難になってきている。
【０００９】
さらに、電子部品パッケージの小型化、薄型化、構造の複雑化はギャップの制御以外にも、製造工程におけるハンドリングの困難さという問題も引き起こしている。
【００１０】
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、電子部品パッケージの小型化、薄型化、構造の複雑化に対応して、接合する２つの基板間のギャップを精度よく制御し、優れた電子部品パッケージおよびそれを形成するため接合方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載した電子部品パッケージは、第１の基板と第２の基板の面を対向配置し、第１，第２の基板の周囲の少なくとも一部を接合部材により接合してなる電子部品パッケージにおいて、第１の基板の周囲に配置され、第１の基板の辺に沿って第一基板の辺の中央部に近づくにつれて低くなるように高さを変化させた複数のスペーサと、接合部材を複数のスペーサの間に配置し、かつ接合部材の両側のスペーサの平均高さより、接合部材の高さを高く形成した接合部材とで、対向配置した基板間の距離が基板の周囲よりも中央部を小さくなるように接合部材により第１の基板と第２の基板とを接合し、スペーサを、第１基板の平面上に第１基板の各辺に垂直な方向に配置している、ことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２に記載した発明は、請求項１の電子部品パッケージにおいて、第２の基板には穴が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３に記載した発明は、請求項１または２の電子部品パッケージにおいて、接合部材の硬度はスペーサの硬度より低いことを特徴とする。
【００１８】
前記電子部パッケージの構成および接合方法によれば、電子部品パッケージとなる対向配置した第１，第２の基板の距離を制御して、精度よく接合することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、電子部品パッケージの小型化、薄型化、構造の複雑化に対応して、２つの基板間の距離（ギャップ）を精度よく制御して接合することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。
【００２１】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１における電子部品パッケージの断面図を示す図である。図１に示すように電極が形成された第１の基板１と加速度センサの機能素子が形成された第２の基板２とが、基板の辺に近づくにつれて高くなるように高さを変えた複数のスペーサ３、およびスペーサ３同士の間およびスペーサ３と基板の辺との間に配置されて、基板の辺に近づくにつれて高くなるように高さを変えた接合部材４とによって対向して接合される。このスペーサ３と接合部材４とによる接合によって、第１の基板１と第２の基板２の間には精度よく制御されたギャップ５が形成される。また、このギャップ５により第２の基板２は反った状態で第１の基板１に接合される。
【００２２】
図２（ａ）は本発明の実施形態１における第１の基板の平面図、（ｂ）は断面図を示す図である。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の基板１に高さの異なる複数のスペーサ３が基板の各辺に平行に２列ずつ形成されており、スペーサ３とスペーサ３の間およびスペーサ３と基板の辺との間に、接合部材４がスペーサ３よりも高くなるように形成されている。
【００２３】
第１の基板１の材料はシリコン、ガラスなどが使用されることが多いが、その他どのような材料でも構わない。第１の基板１のサイズは電子部品パッケージの小型、薄型化に伴い、数ｍｍ角、厚さ１００μｍ〜２００μｍ程度の場合が多くなってきている。
【００２４】
また、スペーサ３は基板をエッチングなどにより加工して形成する。あるいは、Ｎｉなど硬度の高い材料をメッキなどで形成する方法などが考えられ、この高さは数μｍ程度の場合が多い。接合部材４はスペーサ３よりも高さが高くなるように形成し、材料としてはスペーサ３よりも硬度が低いものがよい。例えば、Ａｕメッキ、樹脂系の接着剤などである。接合部材４の高さをスペーサ３の高さより高くしておくのは、第１の基板１と第２の基板２を加圧接合する際に、まず接合部材４と第２の基板２が接触し、接合部材４が変形することによって十分な接合強度をもたせるためである。接合部材４の断面形状については、図２では長方形の断面になっているが、台形、三角、円などどのような形状でもよい。
【００２５】
図３（ａ）は本実施形態１における第２の基板の平面図、（ｂ）は断面図を示す図である。図３（ａ），（ｂ）に示すように、加速度センサでは一般的におもり７が梁６によって支持されている構造となっており、基板上に穴８が形成されている場合が多い。
【００２６】
また、第２の基板２の材料はシリコンを使用する場合が多いが、どのような材料でも構わない。サイズは前述した第１の基板１と同様で、数ｍｍ角、厚さ１００μｍ〜２００μｍ程度の場合が多い。ただし、梁６の部分は数十μｍ以下になるなど非常に弱い構造になる場合がある。このような構造および薄さのために、基板が図３（ｂ）の断面図に示すように反っている場合が多い。反り量としては、サブミクロン〜１μｍと小さいが、図１に示す２つの基板の接合後のギャップ５は数μｍであることを考えると影響が非常に大きい。
【００２７】
従来は基板に薄膜形成、穴加工などを施す際に、できるだけ反りが発生しないような回路パターン設計、薄膜形成条件出し、穴加工条件出しなどを行っていたが、反りを小さくしようとすると上に凸になるか下に凸になるかが個々の基板によってばらついてしまう。本発明では、このような加工工程で発生する反りをなくすのではなく、第１の基板１と対向する面の中央部が凸になるように加工条件出しを行う。一般に反りをなくすようにするのは困難であるが、ある一定の方向に反らせるというのは容易にできる場合が多い。形状については、本実施形態１では、図３のような形状を例としているが、基板厚さが薄いもの、構造が複雑でなく剛性がないもの、膜の構成が複雑で反りやすいものは特にどのような形状のものであっても本発明による効果が大きい。
【００２８】
図４は本実施形態１における接合方法を示す図である。図４に示すように、第１の基板１と第２の基板２を加圧して接合するが、基板が反っていない場合は、基板保持部９のようにできる限り平面で硬度の高いもので加圧することが望ましい。一方、基板が反っている場合には、図４に示すように弾性体１０を介して加圧する。あるいは、基板の反り形状に近い形状に加工した硬度の高い材料で加圧する。
【００２９】
また、第１の基板１のスペーサ３の高さは、第２の基板２の反り形状に近くなるように決定することが望ましく、第１の基板１の接合部材４の配置は、図４のような基板の場合はスペーサ３とスペーサ３の間およびスペーサ３と基板の辺の間に配置するのがよい。これは、圧接された接合部材４に、接合完了後に弾性で元に戻ろうとする力が働き、第１の基板１と第２の基板２を接合した後の形状が、基板の中央部よりも辺に近い部分のほうが、ギャップ５が大きくなる方向に変形するように働くためである。
【００３０】
接合方法としては、加熱圧接でもよいが、望ましくは、接合部材４としてＡｕを用いて、真空中でプラズマ処理した後、常温または低温で圧接することが望ましい。この例では、第１の基板１にスペーサ３と接合部材４の両方を配置して、第２の基板２はいずれも配置していないが、第１の基板１にスペーサ３を配置し、第２の基板２に接合部材４を配置してもよい。また、接合部材４は２枚の基板の両方に配置してもよい。
【００３１】
（実施の形態２）
図５（ａ）は本発明の実施形態２における第１の基板の平面図、（ｂ）は側面図を示す図である。前述した図２（ａ）と同様に、第２の基板２と接合する場合に、図５（ａ），（ｂ）に示すように、第１の基板１には、基板の辺に沿って中央部に近づくにつれて低くなるように高さを変化させたスペーサ３が形成され、そのスペーサ３とスペーサ３の間に接合部材４を配置してもよい。このとき接合部材４の高さは、各接合部材４の両側にあるスペーサ３の平均高さより高くすることが望ましい。これは、２つの基板を接合する際に、スペーサ３と第２の基板２が接触するよりも前に接合部材４が第２の基板２と接触するようにするためである。このほか、スペーサ３、接合部材４の配置については、さまざまなものが考えられるが、接合する第２の基板２の反り形状に近い形になるようにスペーサ３の高さ決定、接合部材４の配置をすればよい。
【００３２】
（実施の形態３）
図６（ａ）は本発明の実施形態３における第１の基板の平面図、（ｂ）は側面図を示す図である。前述した図２（ａ）と同様に、第２の基板２と接合する場合に、図６（ａ），（ｂ）に示すように、第１の基板１には、複数のスペーサ３が形成され、それぞれのスペーサ３の上面は基板と平行ではなく中央部分が両端部より低くなるように形成されてなり、これらのスペーサ３の外側にスペーサ３よりも高さが高くなるように接合部材４を配置してもよい。
【００３３】
これらのような各実施形態の構成をとることにより、図７に示す従来のように、第１の基板１に同じ高さのスペーサ３を配置し、反っている第２の基板２と対向させて加圧接合した場合、第２の基板２の反りが中央部で凸になったり凹になったりして安定しなかったものが、安定して第２の基板２の接合前の状態を保つことができるようになる。結果として、２つの基板間のギャップ５が安定し、電子部品パッケージの品質を安定させることができる。
【００３４】
また、従来は、２つの基板を接合する際に、一方の基板が反っていた場合、接合時に反っている基板を吸着などで強制的にフラットにした状態で接合を行っていた。このような接合を行うと、前述したように接合後の反りが安定しない場合が多い。もし、反りが安定したとしても、接合部に残留応力が発生した状態になっているため、経時変化、熱負荷などによって接合部の強度低下、断線などが発生する可能性がある。
【００３５】
一方、本発明では、基板が反った状態を保持したまま接合するため、接合後も接合部に残留応力が発生することがなく、信頼性が向上する。
【００３６】
また、２次的な効果として、接合後の第２の基板２の形状が中央部で凸になることにより、電子部品パッケージのハンドリングが容易になるという利点もある。すなわち、従来では、図８に示すように第２の基板２の下面（第１の基板１と対向する面の反対側）に設けていたキャビティ１１を設けなくても、図示しない搬送アーム、ステージなどに，図３（ａ）の梁６やおもり７が接触することがなくなり、破損、傷などが発生しなくなる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の電子部品パッケージおよびその接合方法は、電子部品パッケージの小型化、薄型化、構造の複雑化に対応して、２つの基板間のギャップを精度よく制御して接合することができるという特徴を有し、電子部品パッケージの製造において、薄い、反りがある、変形しやすいなどの問題がある基板間のギャップを精度よく形成する必要がある場合に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態１における電子部品パッケージの断面図
【図２】本発明の実施形態１における第１の基板の（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図
【図３】本実施形態１における第２の基板の（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図
【図４】本実施形態１における接合方法を示す図
【図５】本発明の実施形態２における第１の基板の（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図
【図６】本発明の実施形態３における第１の基板の（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図
【図７】従来の第１の基板を用いた接合方法を示す図
【図８】従来の接合方法を示す図
【図９】従来の静電容量式圧力センサを示す（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図
【符号の説明】
【００３９】
１  第１の基板
２  第２の基板
３  スペーサ
４  接合部材
５  ギャップ
６  梁
７  おもり
８  穴
９  基板保持部
１０  弾性体
１１  キャビティ
１０１  ダイアフラム
１０２  固定基板
１０３  第１の電極
１０４  第２の電極
１０５  スペーサ層
１０６  スペーサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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