(57)【要約】  【課題】  半導体ウエハ等に配列された複数の電子部品領域を一括して、容易かつ確実に気密封止することが可能な多数個取り基板を提供すること。  【解決手段】  第１主面１ａを有しており、複数の基板領域２が縦横の並びに配列されている母基板１と、母基板１の第１主面１ａに、複数の基板領域２のそれぞれの中央部に位置するように設けられた接続パッド３と、母基板１の第１主面１ａに、複数の基板領域２の接続パッド３を取り囲むように設けられたコート層４とを備えており、コート層４が、アルカリ金属成分を含有している多数個取り基板である。アルカリ金属成分を含有していることによってコート層４の電気伝導性が向上し、陽極接合によるガラスコート層４と半導体ウエハ等との接合性が向上する。【選択図】  図１
2014027103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主面を有しており、複数の基板領域が縦横の並びに配列されている母基板と、
前記母基板の前記第１主面に、前記複数の基板領域のそれぞれの中央部に位置するように設けられた接続パッドと、
アルカリ金属成分を含有しており、前記母基板の前記第１主面に、前記複数の基板領域の前記接続パッドを取り囲むように設けられたコート層とを備えていることを特徴とする多数個取り基板。
【請求項２】
前記コート層が、ガラス材料を主成分としてなるガラスコート層であることを特徴とする請求項１記載の多数個取り基板。
【請求項３】
前記コート層における前記アルカリ金属成分の含有量が、前記コート層のうち前記母基板の前記第１主面に接している第１端部において、該第１端部と反対側の第２端部よりも小さいことを特徴とする請求項１または請求項２記載の多数個取り基板。
【請求項４】
前記母基板の前記第１主面の表面粗さが、前記コート層が設けられた部分において他の部分よりも大きいことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の多数個取り基板。
【請求項５】
前記母基板の内部、または前記第１主面と反対側の第２主面に設けられており、前記コート層と電気的に接続された共通導体層をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の多数個取り基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の基板領域が母基板に配列されてなり、それぞれの基板領域が半導体素子や弾性表面波素子等の電子部品を気密封止する、多数個取り基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば半導体素子や弾性表面波素子等の電子部品を気密封止するために用いられる基板として、ガラスセラミック焼結体等の絶縁材料からなる四角形板状の絶縁基板と、絶縁基板に設けられた接続パッドとを含むものが多用されている。
【０００３】
接続パッドが電子部品の電極等と電気的に接続され、絶縁基板の主面と電子部品の主面とが封止材を介して接合される。封止材の内側に電子部品の電極等の機能部分が気密封止される。
【０００４】
このような、電子部品を気密封止する基板においては、いわゆるウエハスケールでの気密封止が可能なものが多用されるようになってきている。すなわち、電子部品となる複数の部品領域が、シリコン基板（半導体ウエハ）等の電子部品用基板に配列されてなる多数個取り形態の電子部品について、複数の部品領域を一括して気密封止することが可能な基板に対する要求が高くなってきている。
【０００５】
このような、複数の部品領域を一括して気密封止することが可能な基板として、セラミック焼結体等からなる母基板に、それぞれが電子部品（部品領域）を気密封止する基板となる複数の基板領域が配列されてなる多数個取り基板が用いられる。多数個取り基板の複数の基板領域と、電子部品用基板の複数の部品領域とが、それぞれに対向し合い、接合材を介して、多数個取り基板と電子部品用基板とが接合される。接合材よりも内側に、電子部品の機能部分が気密封止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2004−214469号公報
【特許文献２】特開2004−209585号公報
【特許文献３】特開平06−318625号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来技術の多数個取り基板は、多数個取り基板の母基板と、シリコンからなる半導体ウエハ等の電子部品用基板とを、電子部品の機能部分に対する気密封止等の信頼性を高くして接合することが難しいという課題があった。
【０００８】
例えば、ガラスや有機樹脂接着剤等を介して多数個取り基板（母基板）と電子部品用基板とを接合する場合には、気密封止の信頼性を高くすることが難しい。
【０００９】
また、低融点ろう材等ろう材を介して母基板と電子部品用基板とを接合する場合には、別途、ろう付け用の下地金属層を母基板および電子部品用基板の両方に設けておく必要がある。また、ろう付け時に発生するフラックス等の揮発成分の気化物（ガス）により、電子部品を封止する空間の真空度が低くなってしまう可能性がある。
【００１０】
また、母基板にナトリウム等の導電性成分を添加して、陽極接合により母基板と電子部
品用基板とを接合する場合には、母基板の電気絶縁性が低下する可能性がある。
【００１１】
本発明は、以上のような従来の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、半導体ウエハ等の電子部品用基板に配列された複数の部品領域を一括して、容易に、かつ信頼性を高くして気密封止することが可能な多数個取り基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一つの態様の多数個取り基板は、第１主面を有しており、複数の基板領域が縦横の並びに配列されている母基板と、前記母基板の前記第１主面に、前記複数の基板領域のそれぞれの中央部に位置するように設けられた接続パッドと、アルカリ金属成分を含有しており、前記母基板の前記第１主面に、前記複数の基板領域のそれぞれにおいて前記接続パッドを取り囲むように設けられたコート層とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の多数個取り基板によれば、接続パッドが設けられている母基板の第１主面に上記構成のコート層が設けられていることから、それぞれが電子部品となる複数の部品領域を有する半導体ウエハ等の電子部品用基板が、母基板に対して容易かつ強固に接合され得る。
【００１４】
すなわち、半導体ウエハの主面に対して、アルカリ金属成分を含有するコート層を位置決めして押し当てておき、例えば共通導体層等を介してコート層に電位を供給することにより、半導体ウエハの主面とコート層とを陽極接合により容易かつ強固に接合できる。コート層がアルカリ金属成分を含有していることから、コート層の電気伝導性が高められている。そのため、コート層には、陽極接合のために必要な電位が容易に付与され得る。また、母基板とは別の、アルカリ金属成分が添加されたコート層により陽極接合が可能となっているため、母基板の電気絶縁性が低下することもない。また、共通導体層は、ガラス成分によって母基板に強固に接合されている。このコート層の内側において、接続パッドおよび接続パッドと電気的に接続される部品領域のそれぞれの機能部分が気密封止される。したがって、半導体ウエハ等に配列された複数の部品領域を一括して、容易かつ確実に気密封止することが可能な多数個取り基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態の多数個取り基板を示す平面図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ線における断面図である。
【図２】図１に示す多数個取り基板に半導体ウエハが接合されたときの要部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の多数個取り基板について、添付の図面を参照して説明する。以下の説明において、母基板の第１主面が上向きの状態（上面）としている。この説明における上下の区別は、説明のための便宜的なものであり、必ずしも、実際に多数個取り基板が用いられる場合の上下と対応するものではない。
【００１７】
図１（ａ）は、本発明の実施形態の多数個取り基板を示す平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。図１において、１は母基板、２は基板領域、３は接続パッド、４はコート層である。母基板１に複数の基板領域２が縦横の並びに配列されて多数個取り基板９が基本的に構成されている。それぞれの基板領域２の中央部には接続パッド３が設けられている。また、母基板１の第１主面１ａには、それぞれの基板領域において接続パッド３を取り囲むように、コート層４が設けられている。
【００１８】
母基板１は、例えば、ホウケイ酸系ガラスやリン酸塩系ガラス等のガラス成分と酸化アルミニウムや酸化マグネシウム，酸化カルシウム等のセラミック成分とを含むガラスセラミック焼結体により形成されている。
【００１９】
母基板１に配列された複数の基板領域２は、それぞれが電子部品封止用の基板となる領域である。それぞれの基板領域２には、電子部品を気密封止するための凹部２ａが設けられている。母基板１が基板領域２の境界（符号なし）において切断されれば、複数の、電子部品封止用の基板配線基板となる。
【００２０】
母基板１は、例えばガラスセラミック焼結体によって形成されている場合であれば、次のようにして作製することができる。まず、ホウケイ酸系ガラスおよび酸化アルミニウム等の原料の粉末を、有機溶剤およびバインダ等とともに混練してセラミックスラリーを作製する。このセラミックスラリーを、ドクターブレード法等の方法でシート状に加工して複数のセラミックグリーンシートを作製する。この複数のセラミックグリーンシートを積層し、一体焼成することによって、母基板１を作製することができる。また、上記の作製方法において、複数のセラミックグリーンシートのうち一部のセラミックグリーンシートに打ち抜き加工を施して開口部を設けておき、開口部を有するセラミックグリーンシートを上層側に積層すれば、上面に凹部２ａを有する母基板１を作製することができる。
【００２１】
なお、複数の基板領域２は、半導体ウエハ11等の電子部品用基板（図１（ａ）には図示せず）に対応して配置されている。すなわち、例えば半導体ウエハ11に縦横の並びに配列された、それぞれが半導体素子となる複数の半導体素子用領域（部品領域）12のそれぞれに対して、基板領域２が対応して配置されている。
【００２２】
例えば、半導体ウエハ11の電極等の機能部分13が設けられた主面（符号なし）と多数個取り基板の第１主面１ａとを互いに対向させて配置し、半導体ウエハ11の複数の部品領域12と、母基板１に設けられた複数の基板領域２とが互いに対向し合うように位置決めした後、半導体ウエハの主面と母基板１の第１主面１ａとを接合する。これにより、半導体ウエハ11の複数の部品領域12を、多数個取り基板の複数の基板領域２で一括して封止することができる。
【００２３】
それぞれの部品領域12における機能部分13が、基板領域２によって気密封止された状態を、図２に示す。図２は、例えば図１に示すような多数個取り基板９によって、半導体ウエハ11の複数の部品領域12が一括して気密封止された状態における要部を拡大して示す断面図である。図２において図１と同様の部位には同様の符号を付している。
【００２４】
各部品領域12の機能部分13は、それぞれ、母基板１の第１主面１ａと、半導体基板11の主面と、コート層４とで囲まれた容器内に、気密封止されることになる。
【００２５】
それぞれの部品領域12における機能部分13は、例えば接続パッド３と電気的に接続される、半導体素子（電子部品）の電極である。電極が接続パッド３に電気的に接続されることによって、接続パッド３等を介して電極が外部の電気回路（図示せず）と電気的に接続され得る。
【００２６】
接続パッド３は、例えば、母基板１の内部等に設けられた配線導体（図示せず）等を介して、母基板１の第１主面１ａ以外の外表面等に電気的に導出されている。配線導体のうち母基板の外表面に位置する部分は、外部の電気回路に対して接続される。これにより、接続パッド３が、配線導体を介して外部の電気回路と電気的に接続され得る。
【００２７】
また、部品領域12における機能部分13は、演算や記憶等の機能を有する電子回路を含ん
でいてもよい。また、機能部分13は、機械的な動作が可能な部分を有する電子素子、いわゆるＭＥＭＳ（Micro Electro-Mechanical System）素子等を含んでいてもよい。ＭＥＭ
Ｓ素子の機械的な動きは、例えば、回路のスイッチングや、加速度運動等に伴う力を検知するセンサ素子としての動きである。外部の電気回路から接続パッド３を通って機能部分13に供給された電気によって、例えば電子回路による演算と、ＭＥＭＳ素子による機械的な動きとが生じる。これにより、例えば機能部分13が加速度センサ素子等のセンサ素子の機能部となり、加速度センサ装置が形成されることになる。なお、この実施の形態の例においては、機能部分13は、電極13ａとＭＥＭＳ素子13ｂとを含んでいる。電極13ａとＭＥＭＳ素子13ｂとは互いに電気的に接続されている。電極13ａを介して、ＭＥＭＳ素子と外部の電気回路とが電気的に接続される。
【００２８】
接続パッド３と、部品領域12の機能部分13（電極等）との電気的な接続は、例えばはんだや導電性接着剤等の導電性接続材８を介して行なわれる。接続パッド３と機能部分13との電気的な接続は、後述するように半導体ウエハ11と母基板１とを接合する時に、同時に行なうようにしてもよい。この場合、機能部分13の接続パッド３に対する電気的な接続と、気密封止とが同時に行なわれるため、電子装置としての生産性が高い。
【００２９】
また、例えば、先に、接続パッド３と機能部分13とをはんだ等を介して電気的および機械的に接続しておいて、その後、後述するようにコート層４を介して母基板１と半導体ウエハ11とを接合する（機能部分13の気密封止を行なう）ようにしてもよい。
【００３０】
半導体ウエハ11の主面と多数個取り基板９の母基板１（第１主面１ａ）との接合は、コート層４が設けられた部分において行なわれる。言い換えれば、コート層４を介して、半導体ウエハ11と母基板１とが互いに接合される。コート層４は、陽極接合による、多数個取り基板９と半導体ウエハ11との接合を可能とするためのものである。
【００３１】
ガラスコート層４上面に半導体ウエハ11の主面を位置合わせして押し当て、コート層４に外部から電位を供給すれば、コート層４の上面と半導体ウエハ11の主面との間で陽極接合が行なわれる。
【００３２】
コート層４は、ホウケイ酸系ガラスを含むガラスセラミック焼結体等のセラミック材料、またはガラス材料等の絶縁材料を主成分として形成されている。このような絶縁材料に加えて、着色材等の添加材が添加されていてもよい。
【００３３】
コート層４は、後述するように半導体ウエハ11に対して陽極接合で接合される部分である。この陽極接合の強度や作業性等を考慮すれば、コート層４は、ホウケイ酸系ガラス等のガラス材料を主成分とするもの（ガラスコート層）であることが好ましい。以下、コート層４をガラスコート層４という場合がある。
【００３４】
また、このコート層４は、アルカリ金属成分を含有している。アルカリ金属成分は、例えばナトリウム、カリウムまたはセシウム等である。コート層４がアルカリ金属成分を含有していることにより、コート層４における電気伝導度が向上する。そのため、陽極接合に必要な電位がコート層４に対して容易に供給され得る。これは、アルカリ金属成分がコート層４内に含まれている場合には、アルカリ金属成分から電子が放出されやすく、この電子の作用によってコート層の電気伝導性が向上することによる。
【００３５】
この場合、母基板１とは別にコート層４が設けられ、このコート層４にアルカリ金属成分が添加されているため、母基板１の電気絶縁性が低くなることはない。そのため、例えば母基板１の内部に設けられた導体（符号なし）同士の間や、これらの導体と接続パッド３との間等の電気絶縁性が高く確保されている。
【００３６】
コート層４としてのガラスコート層に含まれるガラス成分としては、例えば母基板１に含まれているのと同様のガラス成分（ホウケイ酸系ガラス等）が挙げられる。例えば、ホウケイ酸系ガラスにアルカリ金属としてナトリウムが含有されている場合であれば、ナトリウムは、ホウケイ酸塩の形態等で、ガラスコート層に含まれる。また、その他のナトリウム塩の形態でガラスコート層に含まれていてもよい。
【００３７】
コート層４におけるアルカリ金属成分の含有量は、例えばアルカリ金属がナトリウムの場合であれば、コート層４全体の算術平均値として、約１質量％程度以上に設定すればよい。
【００３８】
コート層４の厚みは、例えば、上記陽極接合の際に加えられる電位や、コート層４が接合される電子部品用基板の材料等の条件に応じて、適宜調整すればよい。なお、コート層４は、母基板１に対する被着の強度を考慮すれば、約20〜50μｍ程度の厚みであることが好ましい。
【００３９】
コート層４に対する電位の供給は、例えば、母基板１の第１主面と反対側の第２主面１ｂ（この例では下面）に設けられた共通導体層５を介して行なわれる。共通導体層５は、例えば母基板１の外周部に設けられた端子６と電気的に接続されている。また、共通導体層５から各コート層４に対して、母基板１の内部等に接続用の導体７が設けられている。外部の電源から端子６に所定の電位を供給すれば、共通導体層５および接続用の導体７を経て、コート層４に所定の電位が供給される。共通導体層５と端子６との電気的な接続は、例えば共通導体層５の一部が端子６に接するように延びることによって行なわれる。
【００４０】
共通導体層５は、母基板１の内部に設けられていてもよい。また、共通導体層５は、平面視において折れ線状（いわゆる回路パターン状等）でもよく、四角形状等の、いわゆるべたパターン状であってもよい。
【００４１】
コート層４に供給される電位は、約500Ｖ程度である。なお、陽極接合に際して、コー
ト層４、およびコート層４と接合する半導体ウエハ11は、約300℃程度に加熱される。
【００４２】
コート層４がガラスコート層であるときには、例えばナトリウム塩を添加したホウケイ酸系ガラスのガラスペーストを、母基板１となるセラミックグリーンシートの所定部位に印刷しておき、これらを同時焼成することによって、母基板１の第１主面にコート層４を形成することができる。同時焼成によって、ガラスペーストまたはセラミックグリーンシートのガラス成分を介して、コート層４が母基板１の第１主面に接合される。
【００４３】
また、上記のようなガラスペーストを母基板１（焼成されたもの）の第１主面１ａに所定パターンで印刷し、その後に加熱して、母基板１の第１主面１ａに上記ガラスペーストを焼き付けるようにして、コート層４としてのガラスコート層を形成してもよい。
【００４４】
なお、コート層４におけるアルカリ金属成分の含有量は、コート層４のうち母基板１の第１主面１ａに接している第１端部４ａにおいて、その第１端部４ａと反対側の第２端部４ｂよりも小さくなっていてもよい。この場合、コート層４から不要なアルカリ金属成分が母基板１に拡散することがより効果的に抑制される。そのため、例えば、アルカリ金属成分の存在に起因して母基板１の電気絶縁性が低下するようなことが、より効果的に抑制される。
【００４５】
また、コート層４の第２端部側、つまり半導体ウエハ等に陽極接合で接合される部分ではコート層４の電気伝導性が高められ得る。そのため、陽極接合に必要な電位が、コート
層４の半導体ウエハに接合される部分により確実に供給される。
【００４６】
例えば、コート層４の厚みが約50μｍである場合に、コート層４の第１端部４ａにおけるアルカリ金属成分の含有量が約0.5〜１質量％程度のときには、第２端部４ｂにおける
アルカリ金属成分の含有量は、１質量％を超える程度になるようにすればよい。この場合、第１端部４ａから第２端部４ｂにかけて、コート層４におけるアルカリ金属成分の含有量が徐々に小さくなるようにする。アルカリ金属成分の含有量が小さくなる割合は、一定でもよく、コート層４の厚み方向において異なっていてもよい。
【００４７】
コート層４におけるアルカリ金属成分の含有量が、第１端部４ａから第２端部４ｂにかけて除所に小さくなるようにするには、例えば、コート層４となるガラスペーストを複数の層状で２層として、このうち上層（第１端部４ａ側）のガラスペーストにおけるアルカリ金属成分の含有量を、下層（第２端部４ｂ側）のガラスペーストにおけるアルカリ金属成分の含有量よりも大きくしておけばよい。この場合、母基板１となるセラミックグリーンシートとの同時焼成、または母基板１の第１主面１ａへのガラスペーストの焼き付け時に、ガラスペースト内である程度のアルカリ金属成分の拡散が生じる。この拡散によって、コート層４であるガラスコート層におけるアルカリ金属成分の含有量が上記のように徐々に変化するものになる。
【００４８】
コート層４に含有されるアルカリ金属成分は、２種類以上の成分（例えば、ナトリウムおよびセシウム）を含んでいてもよい。また、コート層４の厚み方向において、主に含まれるアルカリ金属成分が互いに異なっていてもよい。例えば、コート層４の第１端部４ａ側ではナトリウムが多く、第２端部４ｂ側ではセシウムが多くてもよい。ナトリウムは、コート層４の電気伝導度を高める上でより有効である。また、セシウムは、アルカリ金属成分の母基板１への拡散を抑制しながら、コート層４の電気伝導度を高める上でより有効である。等）を含んでいてもよい。
【００４９】
また、母基板１の第１主面１ａの表面粗さは、コート層４が設けられた部分において他の部分よりも大きいものであってもよい。この場合、母基板１の第１主面１ａにおける比較的粗い部分にコート層４が接合されているので、ガラス成分を介した両者の接合面積がより大きくなる。そのため、コート層４が母基板１に対してより強固に接合された多数個取り基板９となる。この場合には、電子部品の気密封止の信頼性を向上させる上で有利である。
【００５０】
母基板１の第１主面１ａのうちコート層４が設けられた部分における表面粗さは、例えば算術平均粗さ（Ｒａ）で約３〜５μｍ程度であればよい。これに対して、コート層４が設けられた部分以外の部分における母基板１の第１主面１ａの表面粗さは、算術平均粗さで約１μｍ程度またはそれ以下である。
【００５１】
母基板１の第１主面１ａの表面粗さを大きくするには、例えば、母基板１の第１主面１ａにガラスペーストを印刷する前に、サンドブラスト等の機械的な加工、またはエッチング等化学的な加工等の加工によって表面を粗くすればよい。
【００５２】
以上のように、コート層４を介して多数個取り基板９の母基板１と半導体ウエハ11とが接合され、コート層４の内側に各部品領域12の機能部分13が気密封止される。これにより、複数の電子装置が多数個取りの形態で作製される。この多数個取りの形態の電子装置を基板領域２および部品領域12毎に分割すれば、複数の、個片の電子装置をまとめて製作することができる。多数個取りの形態の電子装置の個片への分割は、例えばダイシング加工によって行なうことができる。
【００５３】
ダイシング加工の際には、部品領域12のＭＥＭＳ素子等の機能部分13は既に気密封止されているので、加工に伴って発生する検索屑等が機能部分13に付着するようなこともない。
【００５４】
作製された個片の電子装置は、例えば機能部分13が加速度センサ素子等のセンサ部分として機能するセンサ装置である。センサ装置は、上記のように、接続パッド３と電気的に接続された配線導体を介して外部の電気回路と電気的に接続される。機能部分13に対して外部の電気回路から作動用の電流が供給される。また、機能部分13で検知された加速度等が機能部分13で電気信号に変換されて、この変換された電気信号が外部の電気回路に送られて、加速度等の検知、認識等が可能になる。
【００５５】
なお、以上の説明においては、電子部品用基板が半導体ウエハ11である場合を主として説明したが、半導体ウエハ11以外の電子部品用基板であっても構わない。半導体ウエハ以外の電子部品用基板（個片においては半導体素子以外の電子部品）としては、例えば上記のような弾性表面波素子等が挙げられる。
【符号の説明】
【００５６】
１・・・母基板
１ａ・・第１主面
２・・・基板領域
２ａ・・凹部
３・・・接続パッド
４・・・（ガラス）コート層
４ａ・・第１端部
４ｂ・・第２端部
５・・・共通導体層
６・・・端子
７・・・接続用の導体
８・・・導電性接続材
９・・・多数個取り基板
11・・・半導体ウエハ
12・・・部品領域
13・・・機能部分
13ａ・・電極
13ｂ・・ＭＥＭＳ素子
【図１】
2014027103.tif 000003
【図２】
2014027103.tif 000004