JP2006185968A - 電子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体基板の主面の微小電子機械機構を気密封止して、電磁ノイズ特性、信頼性に優れた電子装置を提供すること。
【解決手段】 複数個の接続パッドを有した支持基板１上に、微小電子機械機構３及び接続パッド２に導電性接合材４を介して接続される電極パッド５を下面に有した半導体基板６を配置させ、微小電子機械機構３を気密封止するとともに、接続パッド２を支持基板１中の信号用ビア導体12を介して支持基板１下面の信号端子13に電気的に接続し、更にグランド用ビア導体10と信号用ビア導体12との間の距離を信号用ビア導体12を伝送する高周波信号の波長の１／２以下に設定したことを特徴とする電子装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数個の接続パッドを有した支持基板上に、微小電子機械機構及び前記接続パッドに導電性接合材を介して接続される電極パッドを下面に有した半導体基板を、間に所定の空所が形成されるようにして配置させるとともに、該空所内に微小電子機械機構を収容してなる電子装置に関する。

近年、シリコンウェハ等の半導体基板の主面に、半導体集積回路素子等の微細配線を形成する加工技術を応用して、極めて微小な電子機械機構、いわゆるＭＥＭＳ（Micro Electromechanical System）を形成した電子部品が注目され、実用化に向けて開発が進められている。

このような微小電子機械機構としては、加速度計，圧力センサ，アクチュエータ等のセンサや、微細な鏡面体を可動式に形成したマイクロミラーデバイス，光デバイスあるいはマイクロポンプ等を組み込んだマイクロ化学システム等の非常に広い分野にわたるものが試作、開発されている。

そのような微小電子機械機構を形成した電子部品を用いて電子装置を構成するための従来の電子部品封止用基板およびそれを用いて成る電子装置の一例を図４に示す。図４に示す例では、微小電子機械機構22が形成された半導体基板21の主面には、微小電子機械機構22に電力を供給したり、微小電子機械機構22から外部電気回路に電気信号を送り出したりするための電極23が微小電子機械機構22と電気的に接続されて形成されており、これら半導体基板21，微小電子機械機構22および電極23により、１つの電子部品24が構成される。

なお、このような電子部品24は、通常、後述するように、半導体基板21の主面に多数個が縦横に配列形成された多数個取りの形態で形成された後、個々の半導体基板21に切断することにより製作されるので、この切断の際に切削粉等の異物が微小電子機械機構22に付着して作動の妨げになることを防止するために、ガラス板25等で覆われて保護されている。

そして、この電子部品24を、電子部品収納用の凹部Ａを有する電子部品収納用パッケージ（以下、パッケージともいう）31の凹部Ａ内に収納するとともに、電子部品24の電極23をパッケージ31の電極パッド32にボンディングワイヤ33等の導電性接続材を介して接続した後、パッケージ31の凹部Ａを蓋体34で覆って電子部品24を凹部Ａ内に気密封止することにより、電子装置として完成する。この場合、電子部品24は、微小電子機械機構22の動作を妨げないようにするため、中空状態で気密封止する必要がある。

この電子装置について、あらかじめパッケージ31の電極パッド32から外表面に導出するようにして形成しておいた配線導体35の導出部分を外部電気回路に接続することにより、気密封止された微小電子機械機構22が、電極23，ボンディングワイヤ33，電極パッド32および配線導体35を介して外部電気回路と電気的に接続される。

また、このような電子部品24は、通常、広面積の半導体基板の主面に多数個を縦横に配列形成させることにより製作されており、この場合の電子装置の製造方法は、従来、以下のようなものであった。すなわち、半導体基板の主面に、微小電子機械機構22およびこれに電気的に接続された電極23が形成されて成る電子部品領域を多数個縦横に配列形成した電子部品を準備する工程１と、各電子部品24の微小電子機械機構22を、その周囲が中空状態となるようにして、ガラス板25等で覆って封止する工程２と、半導体基板にダイシング加工等の切断加工を施して、個々の電子部品24に分割する工程３と、個々の電子部品24を、パッケージ31内に気密封止する工程４と、により製作される。

このような従来の製造方法においては、半導体基板の主面に配列形成された多数の電子部品領域の１個ずつをガラス板25等で封止して保護しておく必要があること、また、一旦ガラス板25で封止した電子部品24を、個片の電子部品24に分割した後、改めてパッケージ31内に気密封止するとともに、その電極23をパッケージ31の電極パッド32等に接続して外部接続させる必要があること等のため、生産性が悪く、実用化が難しいという問題があった。

この問題に対し、半導体基板の主面に配列形成された多数個の微小電子機械機構22を一括して覆い、封止するような基板が検討されている。このような封止用の基板としては、半導体基板を材料とするものや導電性の金属板等を材料にするもの等が知られている。

半導体基板を材料とする場合は、例えば、主面に多数個の電子部品領域が配列形成された第１の半導体基板とは別に、この電子部品領域の配列に対応させて多数の凹部を配列形成した封止用の第２の半導体基板を準備し、第１の半導体基板の主面上に第２の半導体基板を、第２の半導体基板の凹部が第１の半導体基板の電子部品領域を覆うようにして接合し、第２の半導体基板の内側に第１の半導体基板の電子部品領域（特に微小電子機械機構）を封止するようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、導電性を有する金属板を材料とする場合には、導電性を有するカバー用の金属板にパターン溝を形成するとともに、このパターン溝をガラスやセラミック材料で充填して平坦化させた後、その上にボンディングパターン（電極パッド等）を形成し、このボンディングパターンに電子部品の電極を接続するとともに金属板を半導体基板の主面に接合し、その後、電子部品領域をセラミックやガラス等で封着するとともに、ボンディングパターンを外部に導出するための外部配線用電極パターンを形成するようにした技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

また、微小電子機械機構、いわゆるＭＥＭＳ（Micro Electromechanical System）を有した電子部品においては、近年、低電圧駆動かつ高速化が行われるようになってきており、電子部品の外部から侵入する高調波ノイズの影響を受けやすいと同時に、配線導体を伝播する信号に含まれる高調波ノイズが電子部品の外部に放出され易いものとなってきている。
特開２００１−１４４１１７号公報 特開２００２−４３４６３号公報

しかしながら、上記従来の封止用基板を用いて半導体基板の主面の電子部品領域を封止する場合、多数個の電子部品領域を一括して封止することはできるものの、例えば、半導体基板を材料とした封止用基板の場合であれば、半導体基板の内部に３次元的な配線導体を形成することができないため、封止用の第２の半導体基板の、電子部品領域が配列形成された第１の半導体基板に接合される主面から対向する他方主面にかけて配線導体を導出することができず、電子部品の電極は、第１の半導体基板の主面に形成された電極の一部を封止部の外側に延出させるとともに、この延出部をボンディングワイヤを介してパッケージの電極パッドや外部電気回路に接続する必要がある。そのため、実装工程（電子部品領域の封止から電子装置として完成させて外部電気回路に接続するまでの工程）が長く、また、個々の電子装置のサイズが大きくなってしまうという問題があった。また、電子装置を組み込んだ電子システムの小型化に有利な表面実装ができないという問題もあった。

さらに、導電性の金属板等を材料とした封止用基板の場合、金属板に電極パッド等の導体パターンを形成することができるように、一旦ガラスやセラミックスで金属板の表面に形成したパターン溝等を埋めて絶縁部を形成したり、その絶縁部の表面に実装工程の途中で導体部を形成したりする必要があるため、この場合も電子部品の実装工程を短くすることが困難であるという問題があった。

さらに、微小電子機械機構（ＭＥＭＳ）を形成した電子部品においては、近年、低電圧駆動かつ高速化が行われるようになってきており、電子部品の外部から侵入する高調波ノイズの影響を受けやすく、また同時に、配線導体を伝播する信号に含まれる高調波ノイズが電子部品の外部に放出され易いものとなってきていることから、電子部品の外部の近接位置にノイズ発生源があると絶縁基板に被着形成された配線導体を伝播する信号に電磁波ノイズが入り込み、微小電子機械機構に伝播されて誤動作させてしまう。また、電子部品の外部の近傍位置に電磁波ノイズに対して影響を受け易い電子機器等があると、電子部品より放出された電磁波ノイズがこの電子機器等に悪影響を及ぼすという問題があった。

本発明は上述した問題点に鑑み案出されたもので、その目的は、半導体基板の主面に形成された微小電子機械機構を容易かつ確実に封止することができるとともに、この微小電子機械機構と接続される半導体基板主面の電極パッドを容易かつ確実に接続させることができ、しかも前記微小電子機械機構が外部からの高調波ノイズによる影響を受けにくくし、配線導体を伝播する信号に含まれている高調波ノイズを外部に放出されにくくすることができる電子装置を提供することにある。

本発明の電子装置は、複数個の接続パッドを有した支持基板上に、微小電子機械機構及び前記接続パッドに導電性接合材を介して接続される電極パッドを下面に有した半導体基板を、間に所定の空所が形成されるようにして配置させるとともに、該空所内に微小電子機械機構を収容してなる電子装置であって、前記半導体基板と前記支持基板との間で、前記導電性接合材の外方に、前記空所を囲繞する金属封止部材を介在させて前記微小電子機械機構を気密封止するとともに、前記金属封止部材を前記支持基板中のグランド用ビア導体を介して前記支持基板下面のグランド端子に、前記接続パッドを前記支持基板中の信号用ビア導体を介して前記支持基板下面の信号端子に電気的に接続し、更に前記グランド用ビア導体と前記信号用ビア導体との間の距離を前記信号用ビア導体を伝送する高周波信号の波長の１／２以下に設定したことを特徴とするものである。

また、本発明の電子装置は、前記グランド用ビア導体が前記支持基板中に複数個、列状に埋設されているとともに、これらグランド用ビア導体間の距離も前記波長の１／２以下に設定したことを特徴とするものである。

さらに、本発明の電子装置は、前記支持基板の上面で、前記微小電子機械機構と対応する部位に該微小電子機械機構の少なくとも一部が内部に収容される凹部を設けたことを特徴とするものである。

また、本発明の電子装置は、前記封止部材と前記導電性接合材とが同一の金属材料から成ることを特徴とするものである。

さらに、本発明の電子装置は、前記半導体基板及び前記支持基板が平面透視して略合同であることを特徴とするものである。

また、本発明の電子装置は、前記グランド端子が前記支持基板の他方主面の外周部に配置されていることを特徴とするものである。

さらに、本発明の電子装置は、前記支持基板が多角形状を成しており、前記グランド端子が前記支持基板の角部近傍に配置されていることを特徴とするものである。

本発明の電子装置は、複数個の接続パッドを有した支持基板上に、微小電子機械機構及び接続パッドに導電性接合材を介して接続される電極パッドを下面に有した半導体基板を、間に所定の空所が形成されるようにして配置させるとともに、該空所内に微小電子機械機構を収容してなる電子装置であって、半導体基板と支持基板との間で、導電性接合材の外方に、空所を囲繞する金属封止部材を介在させて微小電子機械機構を気密封止するとともに、金属封止部材を支持基板中のグランド用ビア導体を介して支持基板下面のグランド端子に、接続パッドを支持基板中の信号用ビア導体を介して支持基板下面の信号端子に電気的に接続するようにしたものであり、これによって、電子部品の電極を接続パッドおよび信号用ビア導体を介して信号端子として外部に導出することができる。

また、本発明の電子部品によれば、例えば、セラミック多層配線基板等の絶縁基板を用いて形成することにより、信号端子やグランド端子に外部接続用の金属バンプを取着させること等で、容易に表面実装することが可能な電子部品として完成させることができる。

さらに、前記グランド用ビア導体と信号用ビア導体との間の距離が信号用ビア導体を伝送する高周波信号の波長の１／２以下に設定されているため、インダクタ成分を有する信号用ビア導体に対し、キャパシタ成分を付加することにより、インピーダンスマッチングが可能となり、信号用ビア導体を伝送する高周波信号を低ロスに伝送させることができる。これにより、信頼性の高い電子装置が得られる。

また、本発明の電子装置によれば、前記グランド用ビア導体を前記支持基板中に複数個、列状に埋設するとともに、これらグランド用ビア導体間の距離も前記波長の１／２以下に設定しておくことにより、安定したグランドネットワークを形成することができ、良好なシールド性が得られる。よって、微小電子機械機構を形成した電子装置の外部から侵入する高調波ノイズを有効に除去することができ、電子装置等を正常かつ安定に作動させるとともに、電子装置を伝播する信号に含まれる高調波ノイズが外部に放出されるのを有効に防止することができる。

さらに、本発明の電子装置によれば、前記支持基板の上面で、前記微小電子機械機構と対応する部位に該微小電子機械機構の少なくとも一部が内部に収容される凹部を設けておくことにより、微小電子機械機構を取り囲むための金属封止部材の高さを低く抑えることができ、電子装置の低背化に有利なものとなすことができる。この場合、微小電子機械機構に与える歪や応力を最小限に抑えることができるため、より高い信頼性を備えた電子装置が得られる。

また、本発明の電子装置によれば、前記封止部材と前記導電性接合材とを同一の金属材料で形成することにより、実装工程において一括して接合、封止することができるため、生産性の向上に供することができる。さらにこの場合、同じ温度条件での接合実装が可能であるため、歪や応力集中が起きにくく、これによっても電子装置の信頼性向上に供することができる。

さらに、本発明の電子装置によれば、前記半導体基板及び前記支持基板を平面透視して略合同になしたことから、接合実装した際の応力集中や歪が発生しないため、信頼性の高い電子装置が得られる。また、有機基板などのマザーボードに2次実装した際も、局所的な応力集中を発生させることがないので、性能を安定化させることができ、電子装置の信頼性向上にも供することができる。

また、本発明の電子装置によれば、前記グランド端子を前記支持基板の他方主面の外周部に配置させておくことにより、高周波グランドの不安定性から誘発される伝播モードのミスマッチが軽減される。また、グランドネットワーク経路が短くなり、インダクタンス成分の増大を防ぐことができるので、安定して接地状態を構成することができ、良好な電磁シールド性を保持することが可能となる。これにより、電子装置の外部より侵入しようとする高調波ノイズの影響を受けにくくし、同時に、電子装置内の配線を伝播する信号に含まれている高調波ノイズが外部に放出され外部のデバイスや機器等に悪影響を及ぼすのを有効に防止することができる。

さらに、本発明の電子装置によれば、前記支持基板を多角形状とし、前記グランド端子を前記支持基板の角部近傍に配置させておくことにより、安定して接地状態を構成することができ、良好な電磁シールド性を保持することができる。これによっても、外部より侵入する高調波ノイズの影響を受けにくくし、同時に、電子装置内の配線を伝播する信号に含まれている高調波ノイズが外部に放出され外部のデバイスや機器等に悪影響を及ぼすのを有効に防止することができる。

本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の電子装置の実施の形態の一例を示す断面図であり、同図において、１は支持基板、２は接続パッド、３は微小電子機械機構、４は導電性接合材、５は電極パッド、６は半導体基板、７は空所、８は電子装置、９は金属封止部材、１０はグランド用ビア導体、１１はグランド端子、１２は信号用ビア導体、１３は信号端子、１４は凹部である。

本発明における微小電子機械機構３は、例えば、電気スイッチ、インダクタ、キャパシタ、共進器、アンテナ、マイクロリレー、光スイッチ、ハードディスク用磁気ヘッド、マイク、バイオセンサー、DNAチップ、マイクロリアクタ、プリントヘッド、加速度センサ、圧力センサなどの各種センサ、ディスプレイデバイスなどの機能を有する電子装置であり、半導体微細加工技術を基本とした、いわゆるマイクロマシニングで作る部品であり、１素子あたり１０μｍ〜数百μｍ程度の寸法を有する。

半導体基板６は例えば単結晶や多結晶等のシリコン基板から成る。このようなシリコン基板の表面に酸化シリコン層を形成するとともに、フォトリソグラフィ等の微細配線加工技術を応用して、微小な振動体等の微小電子機械機構３および円形や矩形状パターン等の導体から成る電極パッド５が形成される。なお、本形態においては、微小電子機械機構３と電極パッド５とは、それぞれ半導体基板６の主面に形成された微細配線（図示せず）を介して電気的に接続されている。

支持基板１は、微小電子機械機構３を封止するための蓋体として機能するとともに、接続パッド２、金属封止部材９、グランド用ビア導体１０，グランド端子１１，信号用ビア導体１２，信号端子１３，凹部１４を形成するための基体として機能する。

このような支持基板１は、酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，炭化珪素質焼結体，窒化珪素質焼結体，ガラスセラミックス焼結体等のセラミックス材料や、ポリイミド，ガラスエポキシ樹脂等の有機樹脂材料、セラミックスやガラス等の無機粉末をエポキシ樹脂等の有機樹脂で結合して成る複合材等により形成される。

なお、支持基板１は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、酸化アルミニウムとガラス粉末等の原料粉末をシート上に成形して成るグリーンシートを積層し、焼成することにより形成される。かかる支持基板１は、酸化アルミニウム質焼結体で形成するものに限らず、用途や気密封止する電子装置８の特性等に応じて適宜選択される。

例えば、支持基板１は、後述するように、導電性接合材４や金属封止部材９を介して半導体基板６と機械的に接合されるので、半導体基板６との接合の信頼性、つまり微小電子機械機構３の封止の気密性を高くするためには、ムライト質焼結体または例えばガラス成分の種類や添加量を調整することにより熱膨張係数を半導体基板６に近似させるようにした酸化アルミニウム−ホウ珪酸ガラス系等のガラスセラミックス焼結体等のような、半導体基板６との熱膨張係数の差が小さい材料で形成することが好ましい。

また、支持基板１は、信号用ビア導体１２により伝送される電気信号の遅延を防止するような場合には、ポリイミド，ガラスエポキシ樹脂等の有機樹脂材料、セラミックスやガラス等の無機粉末をエポキシ樹脂等の有機樹脂で結合して成る複合材、または、酸化アルミニウム−ホウ珪酸ガラス系や酸化リチウム系等のガラスセラミックス焼結体等のような比誘電率の小さい材料で形成することが好ましい。

また、支持基板１は、封止する微小電子機械機構３の発熱量が大きく、この熱の外部への放散性を良好とするような場合には、窒化アルミニウム質焼結体等のような熱伝導率の大きな材料で形成することが好ましい。

支持基板１の一方主面（微小電子機械機構３を封止する側）には、複数個の接続パッド２、金属封止部材９が構成され、接続パッド２からは、他方主面に信号用ビア導体12が導出されており、信号端子13に接続されている。金属封止部材９からは、グランド用ビア導体10が導出されており、グランド端子11に接続されている。

これらの接続パッド２、信号用ビア導体12、信号端子13、グランド用ビア導体10、グランド端子11は、銅，銀，金，パラジウム，タングステン，モリブデン，マンガン等の金属材料により形成される。これらは、めっきや蒸着のように金属薄膜を被着させることによって形成しても良いし、導体ペーストを絶縁基板１となるグリーンシート上に印刷してグリーンシートと共に焼成して形成しても良い。

導電性接合材４および金属封止部材９は、錫−銀系，錫−銀−銅系等の半田、金−錫ろう等の低融点ろう材、銀−ゲルマニウム系等の高融点ろう材、導電性有機樹脂、あるいはシーム溶接，電子ビーム溶接等の溶接法による接合を可能とするような金属材料等により形成されている。

この導電性接合材４を電子装置８の電極パッド５に接合することにより、電子装置８の電極パッド５、導電性接合材４、接続パッド２および信号用ビア導体12を介して支持基板１の他方主面に導出される。また、金属封止部材９を電子装置10に接合することにより、金属封止部材９、グランド用ビア導体10およびグランド端子11を介して支持基板１の他方主面に導出される。そして、この導出された端子を外部電気回路に錫−鉛半田等を介して接合することにより、電子部品10の電極９が外部電気回路と電気的に接続される。このような構成により、電子装置８の電極が外部に導出されている。

また、本形態の電子部品は、例えば、セラミック多層配線基板等の絶縁基板を用いて形成することにより、信号端子やグランド端子に外部接続用の金属バンプを取着させること等で、容易に表面実装することが可能な電子部品として完成させることができる。

さらに、本形態において、支持基板１の一方主面には、導電性接合材４を取り囲むようにして金属封止部材９が接合されている。金属封止部材９は、電子装置８の微小電子機械機構３をその内側に気密封止するための側壁として機能する。この金属封止部材９の主面（図１の例では上面）を電子装置８の主面（図１の例では下面）に接合させることにより、金属封止部材９の内側に微小電子機械機構３が気密封止される。なお、この場合、半導体基板６が底板となり、支持基板１が蓋体となる。

金属封止部材９は、鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル合金等の鉄−ニッケル系合金，無酸素銅，アルミニウム，ステンレス鋼，銅−タングステン合金，銅−モリブデン合金等の金属材料から成る。また、金属封止部材９は、ベースを酸化アルミニウム質焼結体，ガラスセラミックス焼結体等の無機系材料、あるいはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン），ガラスエポキシ樹脂等の有機樹脂系材料等で形成し、その表面にＡｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ａｌ，Ｐｔ，Ｐｄ等の金属層をめっき法等によって導電性被膜を被着させて形成してもよい。

また、金属封止部材９の主面を電子装置８の半導体基板６の主面に接合する方法としては、錫−銀系等の半田，金−錫ろう等の低融点ろう材，銀−ゲルマニウム系等の高融点ろう材，導電性有機樹脂等の接合材を介して接合する方法、あるいは従来周知のシーム溶接，電子ビーム溶接等の溶接法が用いられる。

そして、半導体基板６の主面に微小電子機械機構３およびこれに電気的に接続された電極パッド５が形成されて成る電子装置８について、電極パッド５を導電性接合材４に接合し、半導体基板６の主面を金属封止部材９の主面に接合させることによって、金属封止部材９の内側に電子装置８の微小電子機械機構３が気密封止された電子装置が形成される。

また、導電性接合材４が接合される支持基板１の他方主面には金属封止部材９と電気的に接続されたグランド用ビア導体10およびグランド端子11が導出されている。

かかる構成により、安定したグランドネットワークを形成することができるため、良好な電磁シールド性を得ることができ、電子装置８の内部に外部より侵入しようとする高調波ノイズを有効に除去することが可能となり、電子装置８を正常かつ安定に作動させるとともに、電子装置８の配線等を伝播する信号に含まれている高調波ノイズが電子装置８の外部に放出され外部のデバイスや機器に悪影響を及ぼすのを有効に防止することができる。

またさらに本発明の電子装置においては、図２に示すように、グランド用ビア導体10および信号用ビア導体11との間の距離L1を、信号用ビア導体12を伝送する高周波信号（数十ＭＨｚ〜１００ＧＨｚ程度）の波長の１／２以下に設定することが好ましい。なお、図２において、図１と同じ部位には同じ符号を付し、重複する説明を省略することとする。

これにより、グランド用ビア導体10と信号用ビア導体11との間の距離を信号用ビア導体12を伝送する高周波信号（数十ＭＨｚ〜１００ＧＨｚ程度）の波長の１／２以下に設定していることから、インダクタ成分を有する信号用ビア導体12に対し、キャパシタ成分を付加することにより、インピーダンスマッチングが可能になるため、信号用ビア導体12を伝送する高周波信号を低ロスに伝送させることができるので、信頼性の高い電子装置８が得られる。

さらにまた本発明の電子装置においては、図３に示すように、グランド用ビア導体10を支持基板１中に複数個、列状に埋設するとともに、これらグランド用ビア導体間の距離も前記波長の１／２以下に設定しておくことが好ましい。なお、図３において、図１と同じ部位には同じ符号を付し、重複する説明を省略することとする。

これにより、高周波グランドの不安定性から誘発される伝播モードのミスマッチが軽減され、安定したグランドネットワークが形成できるので、安定した接地状態とすることができ、良好なシールド性を得ることができる。よって、電子装置８の外部より侵入しようとする高調波ノイズを有効に除去し、電子装置８を正常かつ安定に作動させることができるとともに、電子装置８の配線等を伝播する信号に含まれている高調波ノイズが外部に放出され外部の電子デバイスや電子機器に悪影響を及ぼすのを有効に防止することができる。

また、本発明の電子装置においては、図４に示すように、支持基板１の上面で、前記微小電子機械機構３と対応する部位に該微小電子機械機構３の少なくとも一部が内部に収容される凹部14を設けておくことが好ましい。なお、図４において、図１と同じ部位には同じ符号を付し、重複する説明を省略することとする。

支持基板１が酸化アルミニウム質焼結体から成り、グランド用ビア導体10および信号用ビア導体12がタングステンのメタライズ層から成る場合、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化カルシウム等の原料粉末を有機樹脂，バインダとともに混練してスラリーを得、このスラリーをドクターブレード法やリップコータ法等によりシート状に成形して複数のグリーンシートを形成し、このグリーンシートの表面および必要に応じてグリーンシートに予め形成しておいた貫通孔内に、タングステンのメタライズペーストを印刷塗布、充填し、その後、これらのグリーンシートを積層して焼成することにより形成することができる。

なお、これらのグリーンシートのうち、一部のものに打ち抜き加工を施して四角形状等の開口部を形成しておき、これを一方主面側の最表層に配置し、または最表層から内部に向かって数層積層することにより、焼成後の支持基板１の一方主面に、微小電子機械機構３の配列に対応する凹部14が配列形成されるようにしておいてもよい。このように凹部14を形成しておくと、凹部14の内側に微小電子機械機構３を収容することができるので、微小電子機械機構３を取り囲むための金属封止部材９の高さを低く抑えることができ、電子装置８の低背化に有利なものとなる。また、微小電子機械機構３に与える歪や応力を最小限に抑えることができるため、より優れた信頼性を備えた電子装置が得られる。

さらにまた、本発明の電子装置においては、金属封止部材９と導電性接合材４とを同一の金属材料により形成することが好ましい。これにより、実装工程において一括して接合、封止することが可能になるため、工程が削減され、生産性向上に供することができる。また、同じ温度条件での接合実装が可能になるため、歪や応力集中が起こりにくく、これによっても信頼性の向上に供することができる。

またさらに、本発明において、半導体基板６及び支持基板１を平面透視して略合同になしておけば、接合実装した際の応力集中や歪が発生しにくくなるため、信頼性の高い電子装置８を得ることができる。また、有機基板などのマザーボードに2次実装した際も、局所的な応力集中が発生することもないので、性能の安定化を図ることができる。

さらにまた、本発明の電子装置においては、図５に示すように、グランド端子11を支持基板１の他方主面の外周部に配置させておくことが好ましい。なお、図５において、図１と同じ部位には同じ符号を付し、重複する説明を省略することとする。

図５に示す実施の形態においては、グランド端子11が支持基板１の他方主面の外周部に配置されていることから、高周波グランドの不安定性から誘発される伝播モードのミスマッチが軽減される。また、グランドネットワーク経路が短くなり、インダクタンス成分の増大を防ぐことができるので、安定して接地状態を構成することができ、良好な電磁シールド性を保持することができる。よって、電子装置８の外部より侵入しようとする高調波ノイズの影響を受けにくくし、電子装置の配線等を伝播する信号に含まれている高調波ノイズが外部に放出され外部の電子デバイスや電子機器に悪影響を及ぼすのを有効に防止することができる。

またさらに、本発明の電子装置においては、図６に示すように、支持基板１を多角形状になし、グランド端子11を支持基板１の角部近傍に配置させておくことが好ましい。なお、図６において、図１と同じ部位には同じ符号を付し、重複する説明を省略することとする。

図６に示す実施の形態においては、グランド端子11が支持基板１の角部近傍に配置されていることから、安定して接地状態を構成することができ、良好な電磁シールド性を保持することができる。よって、電子装置８の外部から侵入しようとする高調波ノイズの影響を受けにくくし、電子装置８の配線等を伝播する信号に含まれている高調波ノイズが外部に放出され外部の電子デバイスや電子機器等に悪影響を及ぼすのを有効に防止することができる。

また、支持基板１の角部近傍に配置されたグランド端子11は、サイズを大きくすることにより、2次実装する際、より強固な接続が可能となるため、より信頼性が高い電子装置８を得ることができる。また、グランド電位も安定させることができるため、先に述べた電子装置の内外における高調波ノイズの影響を良好に除去することができる。

このように、本発明の電子装置８は、良好な状態で気密封止されているとともに、その電極がグランド端子11や、信号端子13を介して外部に導出された状態であるので、これを別途パッケージ内に実装するような工程を追加する必要はなく、グランド端子11および信号端子13の導出された部分を外部電気回路に半田ボール等を介して接続するだけで、外部電気回路基板に実装して使用することができる。

また、グランド端子11および信号端子13は、支持基体１の他方主面に導出されているため、外部電気回路に表面実装の形態で接続することができ、高密度に実装したり外部電気回路基板を効果的に小型化することができる。

なお、本発明は上述の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形は可能である。

例えば、上述の実施の形態の例では一つの電子装置内に一つの微小電子機械機構を気密封止したが、一つの電子装置内に複数の微小電子機械機構を気密封止してもよい。また、図１に示した例では、グランド端子11および信号端子13は支持基板１の他方主面側に導出されているが、これを側面に導出したり側面および他方主面の両方に導出したりしてもよい。また、この導出された部分の外部電気回路への電気的な接続は、外部端子として半田ボールを介して行なうものに限らず、リード端子や導電性接着剤等を介して行なってもよい。

本発明の電子部品封止用基板の実施の形態の一例を示す断面図である。 本発明の電子部品封止用基板の実施の形態の一例を示す断面図である。 本発明の電子部品封止用基板の実施の形態の他の例を示す断面図である。 本発明の電子部品封止用基板の実施の形態の他の例を示す断面図である。 本発明の電子部品封止用基板の実施の形態の他の例を示す断面図である。 本発明の電子部品封止用基板の実施の形態の他の例を示す断面図である。 従来の電子部品封止用基板およびそれを用いて成る電子装置の一例を示す断面図である。

符号の説明

１：支持基板
２：接続パッド
３：微小電子機械機構
４：導電性接合材
５：電極パッド
６：半導体基板
７：空所
８：電子装置
９：金属封止部材
10：グランド用ビア導体
11：グランド端子
12：信号用ビア導体
13：信号端子
14：凹部

Claims (7)

1. 複数個の接続パッドを有した支持基板上に、微小電子機械機構及び前記接続パッドに導電性接合材を介して接続される電極パッドを下面に有した半導体基板を、間に所定の空所が形成されるようにして配置させるとともに、該空所内に微小電子機械機構を収容してなる電子装置であって、
   前記半導体基板と前記支持基板との間で、前記導電性接合材の外方に、前記空所を囲繞する金属封止部材を介在させて前記微小電子機械機構を気密封止するとともに、前記金属封止部材を前記支持基板中のグランド用ビア導体を介して前記支持基板下面のグランド端子に、前記接続パッドを前記支持基板中の信号用ビア導体を介して前記支持基板下面の信号端子に電気的に接続し、更に前記グランド用ビア導体と前記信号用ビア導体との間の距離を前記信号用ビア導体を伝送する高周波信号の波長の１／２以下に設定したことを特徴とする電子装置。
2. 前記グランド用ビア導体が前記支持基板中に複数個、列状に埋設されているとともに、これらグランド用ビア導体間の距離も前記波長の１／２以下に設定したことを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
3. 前記支持基板の上面で、前記微小電子機械機構と対応する部位に該微小電子機械機構の少なくとも一部が内部に収容される凹部を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子装置。
4. 前記封止部材と前記導電性接合材とが同一の金属材料から成ることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電子装置。
5. 前記半導体基板及び前記支持基板が平面透視して略合同であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電子装置。
6. 前記グランド端子が前記支持基板の他方主面の外周部に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電子装置。
7. 前記支持基板が多角形状を成しており、前記グランド端子が前記支持基板の角部近傍に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の電子装置。

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