(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能部が形成されたデバイス基板に前記機能部との間に隙間をあけて覆うように接合基板を接合した電子部品を作成するに際し、
前記デバイス基板と前記接合基板との一方の基板に、他方の基板に向かって突出したコアパターンと電気導電性で前記コアパターンよりも硬度が低く前記コアパターンの表面を覆うとともに表面粗さが前記コアパターンよりも大きいバンプパターンとを有する第２の電極部を形成し、
前記他方の基板の第２の電極部に対応した位置に前記バンプパターンと同一材料の第１の電極部を形成し、
前記一方の基板の第２の電極部と前記他方の基板の第１の電極部とを圧接して前記バンプパターンと第１の電極部を塑性変形させると共に互いを直接接合した第１の電極部と前記バンプパターンを介して前記機能部と第１の電極部とを電気接続する
電子部品製造方法。
【請求項２】
第２の電極部の表面粗さＲａがＲａ＞１μｍである
請求項１記載の電子部品製造方法。
【請求項３】
前記コアパターンの高さが１〜３０μｍである
請求項１記載の電子部品製造方法。
【請求項４】
前記バンプパターンの厚みが０．１〜５μｍである
請求項１記載の電子部品製造方法。
【請求項５】
前記コアパターンとして端面に突部を形成したものを使用する
請求項１記載の電子部品製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対向した基板の間に正確な隙間と両者間の電気接続を必要とする各種センサーなどの電子部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、図１０に示すようにシリコン基板２１の上にガラス基板２２を所定の間隔ｄで実装する場合に、シリコン基板２１とガラス基板２２を接合する接合層２３とは別に、厚みが目的の間隔ｄと等しい間隔設定部材２４を設けて接合されている。
【特許文献１】特開平３−２３９９４０号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、電子部品に図１０の構成を実施した場合には、接合層２３が低融点ガラス、化学系の接着剤であり、接合層２３の部分においては電気的な接続ができないため、接合層２３とは別の場所に電気的な接続のための端子部を形成することが必要であって、部品面積が大きくなる。
【０００４】
また、接合層２３と間隔設定部材２４の形成プロセスが異なるため、生産コストが高くなるという課題を有している。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、対向した基板の間に正確な隙間を作ることができ、しかも、部品面積を小さくできる電子部品とその製造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】
【００１０】
本発明の請求項１記載の電子部品製造方法は、機能部が形成されたデバイス基板に前記機能部との間に隙間をあけて覆うように接合基板を接合した電子部品を作成するに際し、前記デバイス基板と前記接合基板との一方の基板に、他方の基板に向かって突出したコアパターンと電気導電性で前記コアパターンよりも硬度が低く前記コアパターンの表面を覆うとともに表面粗さが前記コアパターンよりも大きいバンプパターンとを有する第２の電極部を形成し、前記他方の基板の第２の電極部に対応した位置に前記バンプパターンと同一材料の第１の電極部を形成し、前記一方の基板の第２の電極部と前記他方の基板の第１の電極部とを圧接して前記バンプパターンと第１の電極部を塑性変形させると共に互いを直接接合した第１の電極部と前記バンプパターンを介して前記機能部と第１の電極部とを電気接続することを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項２記載の電子部品製造方法は、請求項１において、第２の電極部の表面粗さＲａがＲａ＞１μｍであることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項３記載の電子部品製造方法は、請求項１において、前記コアパターンの高さが１〜３０μｍであることを特徴とする。
本発明の請求項４記載の電子部品製造方法は、請求項１において、前記バンプパターンの厚みが０．１〜５μｍであることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項５記載の電子部品製造方法は、請求項１において、前記コアパターンとして端面に突部を形成したものを使用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
この構成によると、対向した基板の間に正確な隙間を作ることができ、しかも、部品面積を小さくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の各実施の形態を図１〜図９に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１と図２は本発明の実施の形態１を示す。
【００１８】
図１（ｃ）に示すこの電子部品は、機能部が形成されたデバイス基板１と、接合基板２とを、隙間ｄ１をあけて覆うように接合したものであって、なお、機能部とは、力または電圧などを印加することによって隙間ｄ１が変化するように機能する部分である。より具体的には、この電子部品は静電容量検出式のセンサであって、前記機能部は、力Ｆの作用によってデバイス基板１の中央部が弾性変形してデバイス基板１に設けられた第１検出電極３と接合基板２に設けられた第２検出電極４との間の間隔ｄ２が変化するように構成されている。
【００１９】
接合基板２には、図１（ａ）と図２に示すように第１の電極部５が形成されている。デバイス基板１には、第１の電極部５の位置に対応して第２の電極部６が図１（ａ）と図２に示すように形成されている。
【００２０】
第２の電極部６は、接合基板２に向かって突出したコアパターン７と、コアパターン７の表面を覆うバンプパターン８とで構成されている。コアパターン７はバンプパターン８よりも硬度が高い材料で構成されている。第１の電極部５をＡｕで形成した場合、バンプパターン８も第１の電極部５と同じＡｕで形成し、コアパターン７には例えばＮｉを使用する。
【００２１】
コアパターン７の高さｈは１〜３０μｍで、このコアパターン７の上にバンプパターン８としてＡｕが０．１〜５μｍの厚みでスパッタ成膜またはメッキされている。第１の電極部５の厚みは０．１〜５μｍである。
【００２２】
第１検出電極３は配線パターン（図示せず）を介して第２の電極部６に電気接続されている。第２検出電極４は配線パターン（図示せず）を介して第１の電極部３に電気接続されている。
【００２３】
このように形成されたデバイス基板１と接合基板２を、図１（ｂ）に示すようにテーブル９と加圧治具１０との間に挟んで荷重ＦＦで加圧すると、第１の電極部５とデバイス基板１の第２の電極部６のバンプパターン８が塑性変形すると共に、同種金属材料同士である第１の電極部５とバンプパターン８とが直接接合される。
【００２４】
コアパターン７のＮｉはＡｕに比べ、硬度が５から１０倍高い（Ｎｉ：５００〜６００ＨＶ、Ａｕ：３０〜５０ＨＶ）ため、Ｎｉが変形しにくい条件範囲で前記荷重ＦＦを適切に制御することにより、前記隙間ｄ１のばらつきが少ない。
【００２５】
Ｎｉは特に低コストで、Ａｕよりも硬度の高く、形成が容易でありコアパターン７に適した材料である。
このように、デバイス基板１と接合基板２との隙間ｄ１の精度が良好なため、第１検出電極３と第２検出電極４との間の間隔ｄ２のばらつきも少なく、静電容量が安定し、電子部品の特性のばらつきを防ぎ、生産コストを低減できる。
【００２６】
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２を示す。
実施の形態１では第１の電極部５ならびにバンプパターン８としてＡｕを使用して両者を直接接合したが、この実施の形態２では、図３（ａ）に示すようにコアパターン７のＮｉの上に半田などの溶融金属１１をバンプパターン８として形成した点だけが異なっている。
【００２７】
このように形成されたデバイス基板１と接合基板２を、図３（ｂ）に示すように加熱装置を備えた加圧治具１２ａ，１２ｂとの間に挟んで、溶融金属１１の融点以上に加熱するとともに荷重ＦＦで加圧すると、第１の電極部５のＡｕが塑性変形すると共に、溶融金属１１が液体になることにより、接合時のパターン高さのばらつきなどを吸収し、安定して高品質な接合を実現できる。この状態で冷却すると、溶融金属１１が固化してデバイス基板１と接合基板２が接合され、溶融金属１１と第１の電極部５ならびにコアパターン７が電気的に導通する。
【００２８】
この実施の形態においても、第１検出電極３と第２検出電極４との間の隙間ｄ２のばらつきも少なく、静電容量が安定し、電子部品の特性のばらつきを防ぎ、生産コストを低減できる。
【００２９】
（実施の形態３）
図４は本発明の実施の形態３を示す。
実施の形態１では第１の電極部５とバンプパターン８としてＡｕを使用して両者を直接接合したが、この実施の形態３では、図４（ａ）に示すようにコアパターン７のＮｉの上にＡｇやＣｕやＡｕなどの金属微粉末を接着剤に分散させたペーストなどの導電性接着剤１３をバンプパターン８として形成した点だけが異なっている。
【００３０】
このように形成されたデバイス基板１と接合基板２を、図４（ｂ）に示すように加熱装置を備えた加圧治具１２ａ，１２ｂとの間に挟んで、導電性接着剤１３の硬化温度以上に加熱するとともに荷重ＦＦで加圧すると、第１の電極部５のＡｕが塑性変形すると共に、導電性接着剤１３が熱硬化してデバイス基板１と接合基板２が接合され、導電性接着剤１３と第１の電極部５ならびにコアパターン７が電気的に導通する。
【００３１】
この実施の形態においても、第１検出電極３と第２検出電極４との間の間隔ｄ２のばらつきも少なく、静電容量が安定し、電子部品の特性のばらつきを防ぎ、生産コストを低減できる。
【００３２】
（実施の形態４）
図５は本発明の実施の形態４を示す。
この実施の形態４は、実施の形態１におけるコアパターン７の表面へのバンプパターン８の具体的な形成工程を示している。
【００３３】
図５（ａ）に示すようコアパターン７の面粗さをＡ、バンプパターン８の面粗さをＢ１とした場合、
“  面粗さＢ１  ＞  面粗さＡ  ”
に調製した後に、図５（ｂ）に示すように圧接することによって、間隔ｄ２の確保と接触確率の向上による接合品質の向上が実現できる。
【００３４】
具体的には、面粗さＡが１μｍ未満のＮｉのコアパターン７の上にＡｕをメッキするときのメッキ条件の設定を調節して面粗さＢ１として１μｍ以上の凹凸を持つようにバンプパターン８を形成するか、バンプパターン８の形成後に物理的な研磨により１μｍ以上の凹凸を持つように粗化することによって、接触面積を増やすことによる接合確率の向上と、アスペクト比を大きくすることによる変形荷重の低下により、接合の品質向上を安定化させることができる。
【００３５】
なお、バンプパターン８に代わって第１の電極部５の面粗さＢ２を、“  面粗さＢ２  ＞  面粗さＡ  ”にしたり、“  面粗さＢ１  ＞  面粗さＡ  ”かつ“  面粗さＢ２  ＞  面粗さＡ  ”にしても同様の効果が得られる。
【００３６】
（実施の形態５）
図６と図７は本発明の実施の形態５を示す。
実施の形態１ではコアパターン７の端面はフラットであったが、この実施の形態５では図６（ａ）と図７（ｂ）に示すようにコアパターン７の端面７ａに突部１４が形成されるようにＮｉが形成されている点だけが異なっている。
【００３７】
接合基板２と、端面に突部１４が形成されたＮｉのコアパターン７の表面を、図６（ａ）と図７（ａ）（ｂ）に示すようにＡｕのバンプパターン８で覆ったデバイス基板１を、図６（ｂ）に示すようにテーブル９と加圧治具１０との間に挟んで荷重ＦＦで加圧すると、突部１４の面積に対して接合荷重が付加されるため、荷重ＦＦが同じであっても実施の形態１の場合に比べて圧力が高くなり、充分な接合電極の接触が得られ、良好な接合品質を得ることができる。
【００３８】
また、接合基板２が若干反っている場合においても、第１の電極部５の変形しろが大きいため、許容範囲の広い接合品質を得ることができる。
また、バンプパターン８として溶融金属を採用した実施の形態２の場合にも、コアパターン７の端面に突部１４を形成することを同様に実施できる。この場合、接合領域に溶融金属が充分に存在する領域を作ることができ、外部からの熱応力などによる歪みを吸収することができ、高信頼性の接合品質を得ることができる。
【００３９】
（実施の形態６）
図８（ａ）（ｂ）は本発明の実施の形態６を示す。
実施の形態５の図７に示した第２の電極部６の端面を粗化して第１の電極部５との接触面積を増やすことによって、さらに接触確率を増加することができる。
【００４０】
（実施の形態７）
図９は本発明の実施の形態７を示す。
上記の各実施の形態では、第１，第２の電極部５，６の大きさは、図２に示すように接合基板２，デバイス基板１において単一の大きさであったが、図９に示した分解図のように、接合基板２，デバイス基板１の縁に沿って環状に配置された第１，第２の電極部５，６のうちのコーナー部の電極１５，１６を残りの電極よりも大きくすることにより、接合後に外部からの熱変化等による応力が生じる場合においても耐えることのできる構造を実現できる。
【００４１】
上記の各実施の形態において、バンプパターン８がＡｕ、コアパターン７がＮｉの組み合わせの場合を例に挙げて説明したが、その他の具体例としては、バンプパターン８としてはＣｕまたはＡｌなどを使用することができ、コアパターン７としてはＴｉまたはＷまたはセラミクスなどの無機材料などを例として挙げることができる。
【００４２】
上記の各実施の形態において、デバイス基板１と接合基板２のうちのデバイス基板１の側にコアパターン７とバンプパターン８からなる第２の電極部６、またはコアパターン７とバンプパターン８としての溶融金属１１からなる第２の電極部６、またはコアパターン７とバンプパターン８としての導電性接着剤１３からなる第２の電極部６を設け、接合基板２に第１の電極部５を設けた場合を例に挙げて説明したが、接合基板２に第２の電極部６を設け、デバイス基板１に第１の電極部５を設けて構成することもできる。
【００４３】
上記の各実施の形態では、前記隙間ｄ１の状態の変化を検出する静電容量式のセンサの場合を例に挙げて説明したが、電流または電圧に応じて前記隙間ｄ２を変化させるアクチュエータなどにも同様に実施できる。アクチュエータの場合の具体例としては、前記隙間ｄ２の変化によってミラーの位置を移動させる光変調器などを挙げることができる。
【００４４】
なお、実施の形態１から実施の形態７に示した、第２の電極部の接合基板との接触面は、図２の示した正方形形状に限定する物ではなく、例えば第２の電極部の接合基板との接触面は長方形形状でもよい。より具体的には、長方形の接触面を持つ第２の電極部を、四角形状の基板の一つの辺毎に一つ設け、合計４つの第２の電極部としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の各種センサデバイスなどの高精度実装の電子部品の小型化と信頼性の向上に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態１の電子部品の製造工程を示す断面図
【図２】同実施の形態の分解斜視図
【図３】本発明の実施の形態２における電子部品の製造工程を示す断面図
【図４】本発明の実施の形態３における電子部品の製造工程を示す断面図
【図５】本発明の実施の形態４における電子部品の要部の接合前と接合後の拡大図
【図６】本発明の実施の形態５における電子部品の製造工程を示す断面図
【図７】同実施の形態の第２の電極部の拡大斜視図と断面図
【図８】本発明の実施の形態６における第２の電極部の拡大斜視図と断面図
【図９】本発明の実施の形態７の電子部品分解斜視図
【図１０】従来の電子部品の断面図
【符号の説明】
【００４７】
１    デバイス基板
２    接合基板
３    第１検出電極
４    第２検出電極
５    第１の電極部
６    第２の電極部
６ａ    第２の電極部の端面
７    コアパターン
８    バンプパターン
９    テーブル
１０    加圧治具
１１    溶融金属（バンプパターン）
１２ａ，１２ｂ    加圧治具
１３    導電性接着剤（バンプパターン）
１４    突部
１５，１６  コーナー部の電極
ｄ１    隙間
ｄ２    間隔
Ｆ    力
ＦＦ    荷重
【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】
0004454658.tif 000009
【図９】
0004454658.tif 000010
【図１０】
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