特許 5768975 接合部の構造及びその接合方法並びに電子部品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5768975

(24)【登録日】2015年7月3日

(45)【発行日】2015年8月26日

(54)【発明の名称】接合部の構造及びその接合方法並びに電子部品

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/02 20060101AFI20150806BHJP

   H01L 21/60 20060101ALI20150806BHJP

【ＦＩ】

   H01L23/02 C

   H01L21/60 311Q

【請求項の数】14

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2011-275047(P2011-275047)

(22)【出願日】2011年12月15日

(65)【公開番号】特開2013-125912(P2013-125912A)

(43)【公開日】2013年6月24日

【審査請求日】2014年3月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002945

【氏名又は名称】オムロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100094019

【弁理士】

【氏名又は名称】中野 雅房

(72)【発明者】

【氏名】内藤 小也香

(72)【発明者】

【氏名】田中 純一

(72)【発明者】

【氏名】塩▲崎▼ 真良

(72)【発明者】

【氏名】相田 冨実二

(72)【発明者】

【氏名】川井 和哉

(72)【発明者】

【氏名】積 知範

(72)【発明者】

【氏名】李 相烈

(72)【発明者】

【氏名】内田 大道

【審査官】 金田 孝之

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１１／０２７７６２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２３／０２

Ｈ０１Ｌ ２１／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の基板と、
前記第１の基板と対向する面に凹部を有する第２の基板と、
前記第１の基板の、前記凹部と対向する面に形成された第１の金属膜と、
前記凹部内に形成された第２の金属膜とを備え、
前記凹部内において接合材料により前記第１の金属膜と前記第２の金属膜を接合させた接合部の構造において、
前記第２の基板の、前記第１の基板に対向する面に一対の凸部が突設され、前記凸部間に前記凹部が形成され、
前記第１の基板に垂直な方向から見た前記第１の金属膜の幅のうちいずれか少なくとも１つの方向における前記第１の金属膜の幅をＷ１、前記第１の金属膜の幅と同じ方向における前記凹部の幅をＷrとするとき、次の条件（１）
Ｗr＞Ｗ１ （１）
を満たし、
前記第１の金属膜の体積をＶ１、前記第２の金属膜の体積をＶ２、前記接合材料の体積をＶ３、前記凹部の体積をＶrとするとき、次の条件（２）
Ｖr≧Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３ （２）
を満たすことを特徴とする接合部の構造。

【請求項2】

前記第１の基板の、前記第２の基板に対向する面と、前記第２の基板の、前記第１の基板に対向する面とが互いに接触することを特徴とする、請求項１に記載の接合部の構造。

【請求項3】

前記第１の基板と前記第２の基板のうち少なくとも一方の基板に凸部が突設され、両基板に設けられた前記凸部どうし、あるいはいずれか一方の基板に設けられた前記凸部と他方の基板とが接触することを特徴とする、請求項１に記載の接合部の構造。

【請求項4】

前記凸部は、金属膜によって形成されていることを特徴とする、請求項３に記載の接合部の構造。

【請求項5】

前記第１の金属膜の幅をＷ１、前記第１の金属膜の幅と同じ方向における前記第２の金属膜の幅をＷ２とするとき、次の条件（３）
Ｗ２＞Ｗ１ （３）
を満たすことを特徴とする、請求項１に記載の接合部の構造。

【請求項6】

前記凹部の幅をＷr、前記第１の金属膜の幅と同じ方向における前記第２の金属膜の幅をＷ２とするとき、次の条件（４）
Ｗr＞Ｗ２ （４）
を満たすことを特徴とする、請求項１に記載の接合部の構造。

【請求項7】

前記第２の金属膜の端は、前記凹部の開口面よりも引っ込んでいることを特徴とする、請求項１に記載の接合部の構造。

【請求項8】

前記第２の基板に設けた配線の一部が前記凹部の底面に位置し、前記第２の金属膜が前記凹部内において前記配線の上に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の接合部の構造。

【請求項9】

表面に第１の金属膜を形成された第１の基板を準備する工程と、
表面に一対の凸部を突設することによって前記凸部間に凹部が形成されるとともに、前記凹部内に第２の金属膜を形成された第２の基板を準備する工程と、
前記第１の基板の前記第１の金属膜を形成された面と、前記第２の基板の前記凹部を形成された面を対向させ、前記凹部内において接合材料により前記第１の金属膜と前記第２の金属膜を接合させる工程とを備えた接合部の接合方法において、
前記第１の基板に垂直な方向から見た前記第１の金属膜の幅のうちいずれか少なくとも１つの方向における前記第１の金属膜の幅をＷ１、前記第１の金属膜の幅と同じ方向における前記凹部の幅をＷrとするとき、次の条件（１）
Ｗr＞Ｗ１ （１）
を満たし、
前記第１の金属膜の体積をＶ１、前記第２の金属膜の体積をＶ２、前記接合材料の体積をＶ３、前記凹部の体積をＶrとするとき、次の条件（２）
Ｖr≧Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３ （２）
を満たすことを特徴とする接合部の接合方法。

【請求項10】

前記第１の金属膜の幅をＷ１、前記第１の金属膜の幅と同じ方向における接合前における前記接合材料の幅をＷ３とするとき、次の条件（５）
Ｗ１≧Ｗ３ （５）
を満たすことを特徴とする、請求項９に記載の接合部の接合方法。

【請求項11】

前記第１の金属膜の厚みをＨ１、前記第２の金属膜の厚みをＨ２、接合前における前記接合材料の厚みをＨ３、前記凹部の深さをＨrとするとき、次の条件（６）
Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ３≧Ｈr （６）
を満たすことを特徴とする、請求項９に記載の接合部の接合方法。

【請求項12】

前記接合材料は、接合前においては、前記第１の金属膜の表面に固着されていることを特徴とする、請求項９に記載の接合部の接合方法。

【請求項13】

請求項１に記載した接合部の構造によって前記第１の基板と前記第２の基板を接合し、前記第１の基板と前記第２の基板との間に形成された空間内に素子を収容したことを特徴とする電子部品。

【請求項14】

前記第２の基板に溝状をした前記凹部を連続的に形成し、前記凹部に沿って前記凹部内に前記第２の金属膜を連続的に形成し、前記第２の金属膜に対向させて前記第１の基板に前記第１の金属膜を連続的に形成し、前記第１の金属膜と前記第２の金属膜とを全長にわたって前記接合材料により接合させたことを特徴とする、請求項１３の電子部品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は接合部の構造及びその接合方法並びに電子部品に関する。具体的にいうと、本発明は、ＭＥＭＳ製造技術を用いて製造するＭＥＭＳ電子部品における接合部の構造と、その接合方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＭＥＭＳ電子部品は、サイズが非常に小さいことを特徴としている。電子部品のサイズを小さくするためには、内部に収容する素子のサイズを小さくするだけでなく、その素子を納めるためのケーシングも微小化する必要がある。また、素子を湿気や腐食性ガスなどから保護するためには、素子をケーシング内に気密封止することが望まれる。あるいは、素子の機能を向上させるために、ケーシング内を真空もしくは低圧力に保つことが必要になる場合もある。そのためＭＥＭＳ電子部品には、２枚のシリコン基板を対向させてケーシングを形成し、両シリコン基板間の空間に素子を収容し、両シリコン基板の外周部をハンダなどの接合材料で接合させて素子収容空間の周囲を気密封止したものがある。

【0003】

図１Ａ及び図１Ｂは、上記のような電子部品における接合部の構造を示す概略断面図である。図１Ａは接合前の状態を示し、図１Ｂは接合後の状態を示す。この接合部の構造においては、図１Ａに示すように、ベース基板１１の上面に絶縁膜１２が形成されており、その上面には接合部に沿って金属膜１３が形成されている。さらに、金属膜１３の上面には、ハンダなどの接合材料１４が、金属膜１３の幅よりも小さな幅で固着されている。カバー基板１５の下面には、絶縁膜１６が形成されており、その下面には接合部に沿って金属膜１７が形成されている。しかして、ベース基板１１とカバー基板１５を接合させる場合には、接合材料１４の上に金属膜１７を重ねて置き、この接合部を加熱及び加圧して接合材料１４を溶融させるとともに、溶融した接合材料１４を金属膜１３、１７間に広げる。この結果、接合材料１４が溶融して共晶状態となり、接合材料１４によって金属膜１３、１７どうしが接合される。

【0004】

図１Ｂは、理想的な接合状態を表している。理想的な接合状態では、接合材料１４は金属膜１３、１７のほぼ全体に広がり、しかも、金属膜１３、１７の外側にはみ出さない。しかし、実際には、接合部に加える圧力が大き過ぎたり、金属膜１３の上面に固着される接合材料１４の量が多過ぎたり、溶融した接合材料１４の粘度が低かったりすると、図１Ｃに示すように、接合材料１４が金属膜１３、１７の外へ溢れ出ることがある。このようにして接合材料１４が溢れ出ると、素子収容空間へ流れ出した接合材料１４が、ベース基板１１に設けられた回路配線に触れて電気回路を短絡させたり、センサ（素子）の働きを阻害したりする不具合が起こる。

【0005】

反対に、接合部に加える圧力が小さ過ぎたり、金属膜１３の上面に固着される接合材料１４の量が少な過ぎたり、溶融した接合材料１４の粘度が高かったりすると、図１Ｄに示すように、金属膜１３、１７の接合面積が小さくなったり、あるいは接合材料１４が共晶組成にならなかったりして接合強度が弱くなる。また、接合が不十分又は不完全になって接合部で気密封止を行えなくなるおそれがある。

【0006】

さらに、このような接合部の構造では、接合部に加える圧力、接合材料１４の量、接合材料１４の粘度などのばらつきにより、図１Ｃのように基板間距離が小さくなったり、図１Ｄのように基板間距離が大きくなったりするので、接合後の基板間距離に関する要求が厳しい用途には使用することができない。たとえば、図１Ｃのように基板間距離が小さくなると素子収容空間の高さも低くなるので、ベース基板１１に実装された素子がカバー基板１５に接触する心配がある。

【0007】

（特許文献１）
特許文献１には、機能素子パッケージにおける基板どうしの接合構造が開示されている。この接合構造を図２Ａ−図２Ｄに示す。ベース基板１１の上面には一対の凹部１８が平行に凹設されており、ベース基板１１の上面及び凹部１８の内面には絶縁膜１２が形成されている。さらに、凹部１８の内面全体と、凹部１８間に位置する仕切り部分１９の上面には、金属膜１３を有している。カバー基板１５の下面には絶縁膜１６が形成されており、両凹部１８を覆う領域の幅Ｋよりも広い領域に金属膜１７を有している。さらに、金属膜１７の中央部下面には、凹部１８間に位置する仕切り部分１９よりも幅の広い接合材料１４（ハンダ）が設けられている。

【0008】

しかして、この接合工程においては、図２Ａに示すようにベース基板１１の上にカバー基板１５を重ね、図２Ｂに示すように接合材料１４を仕切り部分１９の上面に当接させて当該接合部を加熱及び加圧する。接合部を加熱・加圧すると、図２Ｃに示すように、溶融した接合材料１４が両凹部１８の側面を伝って各凹部１８内に流れ込み、凹部１８内の空気が次第に接合材料１４と置換していく。この結果、凹部１８内に充填された接合材料１４によって金属膜１３と金属膜１７が接合される。

【0009】

特許文献１に示された接合部の構造によれば、凹部１８の内面全体に金属膜１３が形成されているので、凹部１８内における接合材料１４の濡れ性が良好となり、接合材料１４を凹部１８内に導入し易くなる。また、カバー基板１５の下面に設けた金属膜１７の幅が両凹部１８を覆う領域の幅Ｋよりも広くなっていて、金属膜１７の端部が凹部１８の端よりも外に延びているので、金属膜１７との濡れ性によって接合材料１４が幅方向に広がり易くなる。その結果、凹部１８内の全体に接合材料１４が充填され、封止部における気密封止を確実に行え、接合強度も確保される。

【0010】

しかし、その一方で、特許文献１のような接合工程では、カバー基板１５の下面に設けた金属膜１７の幅が両凹部１８を覆う領域の幅Ｋよりも広くなっていて、金属膜１７の端部が凹部１８の端よりも外に延びている。また、凹部１８内に形成された金属膜１３の端も凹部１８の外まで延びている。そのため、溶融した接合材料１４が金属膜１７との濡れ性によって凹部１８よりも外に広がり（図２Ｄ参照）、基板１１、１５間に過剰な圧力が加わったり、接合材料１４の量が過剰であったりすると、金属膜１３の端部と金属膜１７の端部の間に保持されていた接合材料１４が基板と平行な方向へ飛散する。こうして接合材料１４が飛散すると、機能性パッケージ内に納められた素子に付着して動作不良を生じさせたり、回路配線に付着して短絡を生じさせたりするおそれがある。

【0011】

また、特許文献１のような接合工程では、金属膜１３に沿って溶融した接合材料１４が凹部１８内に広がる一方、金属膜１７に沿って横方向へ溶融した接合材料１４が広がる（図２Ｃ参照）。そのため、金属膜１７に沿って広がった接合材料１４によって金属膜１３の端部と金属膜１７の端部の間が気密性良く塞がれ、凹部１８内にボイド２０（気泡）が取り残される（図２Ｄ参照）。このようにして再硬化した接合材料１４内にボイド２０が残っていると、信頼性試験を行ったときに、ボイド２０内の気圧と接合材料１４の周囲の気圧との差によって接合材料１４に亀裂（クラック）等が生じて欠陥となり、接合強度が弱くなったり、気密封止性が損なわれたりする可能性がある。

【0012】

（特許文献２）
図３Ａ−図３Ｄは、特許文献２に開示された機能素子パッケージにおける基板どうしの接合構造を表している。特許文献２に開示された接合構造では、絶縁膜１６で覆われたカバー基板１５の下面に一対の凹部１８を凹設してあり、両凹部１８の内面と仕切り部分１９の下面に金属膜１７を形成している。また、両凹部１８内と仕切り部分１９において金属膜１７の下面に接合材料１４を固着させている。絶縁膜１２で覆われたベース基板１１の上面には、両凹部１８を覆う領域の幅Ｋよりも広い領域に金属膜１３を形成されている。

【0013】

特許文献２に開示された接合構造も、本質的には特許文献１の接合構造と同じである。したがって、図３Ａ−図３Ｄに示す特許文献２の接合工程も、図２Ａ−図２Ｄと同様に行われる。

【0014】

また、特許文献２の接合構造も、特許文献１と同様な欠点を有している。すなわち、溶融した接合材料１４が金属膜１３との濡れ性によって凹部１８よりも外に広がる（図３Ｄ参照）ので、基板１１、１５間に過剰な圧力が加わったり、接合材料１４の量が過剰であったりすると、金属膜１３の端部と金属膜１７の端部の間に保持されていた接合材料１４が基板と平行な方向へ飛散する。こうして接合材料１４が飛散すると、機能性パッケージ内に納められた素子に付着して動作不良を生じさせたり、回路配線に付着して短絡を生じさせたりするおそれがある。

【0015】

また、特許文献２の場合にも、金属膜１３に沿って広がった接合材料１４によって金属膜１３の端部と金属膜１７の端部の間が気密性良く塞がれるので、凹部１８内にボイド２０（気泡）が取り残される（図３Ｄ参照）。このようにして再硬化した接合材料１４内にボイド２０が残っていると、信頼性試験を行ったときに、ボイド２０内の気圧と接合材料１４の周囲の気圧との差によって接合材料１４に亀裂（クラック）等が生じて欠陥となり、接合強度が弱くなったり、気密封止性が損なわれたりする可能性がある。

【0016】

（特許文献３）
なお、特許文献３には、シリコンウエハの表面に設けた溝内に金属配線を形成してあって、半導体装置の下面に設けられた端子電極を前記溝内においてハンダ又は導電性接着剤により金属配線に接合させることが記載されている。しかし、特許文献３に記載された接合部の構造は、金属配線と端子電極を電気的に接続させるための構造であり、また半導体装置が傾いても半導体装置と金属配線との間に短絡が生じないように金属配線を溝内に納めたものである。よって、特許文献３に開示されている技術は、基板間を機械的に接合するための（特に、基板間を封止するための）特許文献１や特許文献２などの接合部の構造とは異なるものである。

【0017】

また、特許文献３では溝内に金属配線を設けていても、金属配線と端子電極を接合させるハンダ等については格別の配慮は見られない。すなわち、溝の容積とハンダ等の供給量との関係について考慮されていないので、ハンダ等の供給量が多過ぎた場合には溝から溢れ、隣の溝（金属配線）にまで達する恐れがある。

【0018】

さらに、特許文献３では、溝の深さが端子電極の高さ寸法以下であるため、ハンダ等の供給量や加圧力のばらつきによってシリコンウエハの表面と半導体装置の下面との距離がばらつく。そのため、電子部品のケーシングの場合には、素子がケーシングに接触したり、電子部品の厚みがばらついたりし易い。また、加圧力が大きすぎた場合にはハンダ等の厚みが非常に薄くなり、接合強度が得られなくなるおそれがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0019】

【特許文献1】特開２００８−２１８８１１号公報

【特許文献2】特開２００９−１１７８６９号公報

【特許文献3】特開２０００−２８６２６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0020】

本発明は、上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、接合部から接合材料が溢れ出したり飛散したりしてその近傍を汚染することがなく、また接合材料内にボイドが発生してボイドに起因する接合材料の劣化が起こりにくい接合部の構造とその接合方法を提供することにある。また、接合材料の厚みが薄くなりすぎて接合部の接合強度が低下しにくい接合部の構造とその接合方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0021】

本発明に係る接合部の構造は、第１の基板と、前記第１の基板と対向する面に凹部を有する第２の基板と、前記第１の基板の、前記凹部と対向する面に形成された第１の金属膜と、前記凹部内に形成された第２の金属膜とを備え、前記凹部内において接合材料により前記第１の金属膜と前記第２の金属膜を接合させた接合部の構造において、前記第２の基板の、前記第１の基板に対向する面に一対の凸部が突設され、前記凸部間に前記凹部が形成され、前記第１の基板に垂直な方向から見た前記第１の金属膜の幅のうちいずれか少なくとも１つの方向における前記第１の金属膜の幅をＷ１、前記第１の金属膜の幅と同じ方向における前記凹部の幅をＷrとするとき、次の条件（１）
Ｗr＞Ｗ１ （１）
を満たし、前記第１の金属膜の体積をＶ１、前記第２の金属膜の体積をＶ２、前記接合材料の体積をＶ３、前記凹部の体積をＶrとするとき、次の条件（２）
Ｖr≧Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３ （２）
を満たすことを特徴とする。
なお、本発明において凹部や第１及び第２の金属膜、接合材料の体積というときには、これら凹部や第１及び第２の金属膜、接合材料が円柱状や多角形柱状などの柱形状である場合には、それぞれの体積を指す。これに対し、凹部が溝状に長く伸びており、第１及び第２の金属膜や接合材料も凹部に沿って長く伸びている場合には、凹部、第１及び第２の金属膜及び接合材料の体積としては、それぞれの全体の体積（全長の体積）を用いてもよく、単位長さあたりの体積を用いてもよい。

【0022】

本発明の接合部の構造は、第２の基板に設けた凹部内において第１の基板の第１の金属膜と第２の基板の第２の金属膜とが接合されるものであり、上記条件（２）を満たしているので、接合材料の体積Ｖ３が凹部内の空間の体積よりも小さくなっており、接合材料が凹部から溢れ出ることがない。また、第１の金属膜の幅Ｗ１が凹部の幅Ｗrよりも小さくなっている（すなわち、条件（１）： Ｗr＞Ｗ１）ので、第１の金属膜の濡れ性に導かれて接合材料が凹部の外へ広がりにくく、接合時の圧力で接合材料が凹部の外へ飛び散るのを防ぐことが可能になる。そのため、凹部から広がった接合材料によって回路や回路配線に短絡が生じたり、センサの動作不良が発生したりするのを防止できる。

【0023】

さらに、第１の金属膜の濡れ性に導かれて接合材料が凹部の外へ広がることがないので、接合材料によって凹部の内外の通気が遮断されず、接合材料の内部にボイドが生じにくくなる。そのため、ボイドに起因して接合材料にクラックが発生したり、接合強度が低下したりする不具合を防ぐことができる。
また、本発明に係る接合部の構造によれば、前記第２の基板の、前記第１の基板に対向する面に一対の凸部が突設され、前記凸部間に前記凹部が形成されているので、第２の基板に凹部を掘り込む以外の方法によって凹部を形成でき、あるいは凹部を深くすることができる。

【0024】

本発明に係る接合部の構造のある実施態様は、前記第１の基板の、前記第２の基板に対向する面と、前記第２の基板の、前記第１の基板に対向する面とが互いに接触することを特徴とする。かかる実施態様によれば、第１の基板と第２の基板が接触することで、両基板の対向面間の距離のばらつきをなくし、一定距離に保つことができる。また、第１の金属膜と第２の金属膜との間の接合材料が薄くなり過ぎて接合強度が得られなくなるのを防ぐことができる。

【0026】

本発明に係る接合部の構造のさらに別な実施態様は、前記第１の基板と前記第２の基板のうち少なくとも一方の基板に凸部が突設され、両基板に設けられた前記凸部どうし、あるいはいずれか一方の基板に設けられた前記凸部と他方の基板とが接触することを特徴とする。かかる実施態様によれば、凸部どうしが接触することにより、あるいは凸部が相手方の基板に接触することにより、両基板の対向面間の距離のばらつきをなくし、一定距離に保つことができる。また、第１の金属膜と第２の金属膜との間の接合材料が薄くなり過ぎて接合強度が得られなくなるのを防ぐことができる。

【0027】

本発明に係る接合部の構造のさらに別な実施態様は、前記凸部が、金属膜によって形成されていることを特徴とする。かかる実施態様では、凸部と第１又は第２の金属膜とを同時に形成することができるので、接合部を作製する工程が簡単になる。

【0028】

本発明に係る接合部の構造のさらに別な実施態様は、前記第１の金属膜の幅をＷ１、前記第１の金属膜の幅と同じ方向における前記第２の金属膜の幅をＷ２とするとき、次の条件（３）
Ｗ２＞Ｗ１ （３）
を満たすことを特徴とする。かかる実施態様によれば、凹部の開口側に位置する金属膜（第１の金属膜）の幅が凹部の奥に位置する金属膜（第２の金属膜）の幅よりも狭くなっているので、接合材料の広がりも凹部の奥よりも凹部の開口側で狭くなり、接合材料が凹部の外へはみ出しにくくなる。

【0029】

本発明に係る接合部の構造のさらに別な実施態様は、前記凹部の幅をＷr、前記第１の金属膜の幅と同じ方向における前記第２の金属膜の幅をＷ２とするとき、次の条件（４）
Ｗr＞Ｗ２ （４）
を満たすことを特徴とする。かかる実施態様によれば、凹部の奥で接合材料が凹部の側面まで広がりにくくなるので、凹部の側面を伝って接合材料が凹部の外へはみ出しにくくなる。

【0030】

本発明に係る接合部の構造のさらに別な実施態様は、前記第２の金属膜の端が、前記凹部の開口面よりも引っ込んでいることを特徴とする。第２の金属膜は凹部の側面まで延びていてもよいが、凹部の開口面まで達していると接合材料が凹部の外へはみ出し易くなるので、第２の金属膜は凹部の開口端に達しないことが望ましい。

【0031】

本発明に係る接合部の構造のさらに別な実施態様は、前記第２の基板に設けた配線の一部が前記凹部の底面に位置し、前記第２の金属膜が前記凹部内において前記配線の上に形成されていることを特徴とする。かかる実施態様によれば、第２の金属膜を配線と接続させる必要がある場合、第２の基板の製作工程数を削減でき、また第２の基板の面積を小さくすることができる。

【0032】

本発明に係る接合部の接合方法は、表面に第１の金属膜を形成された第１の基板を準備する工程と、表面に一対の凸部を突設することによって前記凸部間に凹部が形成されるとともに、前記凹部内に第２の金属膜を形成された第２の基板を準備する工程と、前記第１の基板の前記第１の金属膜を形成された面と、前記第２の基板の前記凹部を形成された面を対向させ、前記凹部内において接合材料により前記第１の金属膜と前記第２の金属膜を接合させる工程とを備えた接合部の接合方法において、前記第１の基板に垂直な方向から見た前記第１の金属膜の幅のうちいずれか少なくとも１つの方向における前記第１の金属膜の幅をＷ１、前記第１の金属膜の幅と同じ方向における前記凹部の幅をＷrとするとき、次の条件（１）
Ｗr＞Ｗ１ （１）
を満たし、前記第１の金属膜の体積をＶ１、前記第２の金属膜の体積をＶ２、前記接合材料の体積をＶ３、前記凹部の体積をＶrとするとき、次の条件（２）
Ｖr≧Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３ （２）
を満たすことを特徴とする。

【0033】

本発明の接合部の接合方法は、第２の基板に設けた凹部内において第１の基板の第１の金属膜と第２の基板の第２の金属膜とを接合するものであり、上記条件（２）を満たしているので、接合材料の体積Ｖ３が凹部内の空間の体積よりも小さくなっており、接合材料が凹部から溢れ出ることがない。また、第１の金属膜の幅Ｗ１が凹部の幅Ｗrよりも小さくなっている（すなわち、条件（１）： Ｗr＞Ｗ１）ので、第１の金属膜の濡れ性に導かれて接合材料が凹部の外へ広がりにくく、接合時の圧力で接合材料が凹部の外へ飛び散るのを防ぐことが可能になる。そのため、凹部から広がった接合材料によって回路や回路配線に短絡が生じたり、センサの動作不良が発生したりするのを防止できる。

【0034】

さらに、第１の金属膜の濡れ性に導かれて接合材料が凹部の外へ広がることがないので、接合材料によって凹部の内外の通気が遮断されず、接合材料の内部にボイドが生じにくくなる。そのため、ボイドに起因して接合材料にクラックが発生したり、接合強度が低下したりする不具合を防ぐことができる。
また、本発明に係る接合部の接合方法によれば、前記第２の基板の、前記第１の基板に対向する面に一対の凸部が突設され、前記凸部間に前記凹部が形成されているので、第２の基板に凹部を掘り込む以外の方法によって凹部を形成でき、あるいは凹部を深くすることができる。

【0035】

本発明に係る接合部の接合方法のある実施態様は、前記第１の金属膜の幅をＷ１、前記第１の金属膜の幅と同じ方向における接合前における前記接合材料の幅をＷ３とするとき、次の条件（５）
Ｗ１≧Ｗ３ （５）
を満たすことを特徴とする。かかる実施態様によれば、接合後に第１の金属膜上で接合材料が第１の金属膜の幅よりも広がりにくくなる。

【0036】

本発明に係る接合部の接合方法の別な実施態様は、前記第１の金属膜の厚みをＨ１、前記第２の金属膜の厚みをＨ２、接合前における前記接合材料の厚みをＨ３、前記凹部の深さをＨrとするとき、次の条件（６）
Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ３≧Ｈr （６）
を満たすことを特徴とする。かかる実施態様によれば、接合材料を第１の金属膜と第２の金属膜との間で潰すことができ、接合材料を第１及び第２の基板に確実に接合させることができる。

【0037】

本発明に係る接合部の接合方法のさらに別な実施態様は、前記接合材料が、接合前においては、前記第１の金属膜の表面に固着されていることを特徴とする。接合材料は、接合前に第１の金属膜の表面に固着させておくことも、第２の金属膜の表面に固着させておくことも可能であるが、凹部のない第１の基板側にある第１の金属膜に固着させておくことにより接合部材を金属膜に固着させる作業が容易になる。

【0038】

本発明に係る電子部品は、本発明に係る接合部の構造によって前記第１の基板と前記第２の基板を接合し、前記第１の基板と前記第２の基板との間に形成された空間内に素子を収容したことを特徴とする。本発明の電子部品にあっては、接合材料がセンサや半導体集積回路などの素子を汚染するおそれが小さくなるので、電子部品の歩留まりが向上する。

【0039】

本発明に係る電子部品のある実施態様は、前記第２の基板に溝状をした前記凹部を連続的に形成し、前記凹部に沿って前記凹部内に前記第２の金属膜を連続的に形成し、前記第２の金属膜に対向させて前記第１の基板に前記第１の金属膜を連続的に形成し、前記第１の金属膜と前記第２の金属膜とを全長にわたって前記接合材料により接合させたことを特徴とする。かかる実施態様によれば、第１の基板と第２の基板の間の空間に素子を気密封止又は真空封止することができる。

【0040】

なお、本発明における前記課題を解決するための手段は、以上説明した構成要素を適宜組み合せた特徴を有するものであり、本発明はかかる構成要素の組合せによる多くのバリエーションを可能とするものである。

【図面の簡単な説明】

【0041】

【図1】図１Ａは、従来の接合部の接合前の状態を示す概略断面図である。図１Ｂは、理想的な接合状態を示す接合部の概略断面図である。図１Ｃ及び図１Ｄは、不具合のある接合状態を示す接合部の概略断面図である。

【図2】図２Ａ−図２Ｄは、特許文献１に開示された接合部の接合工程を示す概略断面図である。

【図3】図３Ａ−図３Ｄは、特許文献２に開示された接合部の接合工程を示す概略断面図である。

【図4】図４Ａは、本発明の実施形態１による電子部品の概略断面図である。図４Ｂは、電子部品の接合部を拡大して示した断面図である。

【図5】図５Ａは、図４に示した接合部の接合前の構造を示す断面図である。図５Ｂは、当該接合部の接合後の構造を示す断面図である。

【図6】図６Ａ−図６Ｃは、接合工程において接合材料が溶融して第１の金属膜と第２の金属膜の間に広がる様子を説明する概略図である。

【図7】図７Ａは、本発明の実施形態１の変形例による接合部の接合前の構造を示す断面図である。図７Ｂは、当該接合部の接合後の構造を示す断面図である。

【図8】図８Ａは、本発明の実施形態２による接合部の接合前の構造を示す断面図である。図８Ｂは、当該接合部の接合後の構造を示す断面図である。

【図9】図９Ａは、本発明の実施形態２の変形例による接合部の接合前の構造を示す断面図である。図９Ｂは、当該接合部の接合後の構造を示す断面図である。

【図10】図１０Ａは、本発明の実施形態２の別な変形例による接合部の接合前の構造を示す断面図である。図１０Ｂは、当該接合部の接合後の構造を示す断面図である。

【図11】図１１Ａは、本発明の実施形態３による接合部の接合前の構造を示す断面図である。図１１Ｂは、当該接合部の接合後の構造を示す断面図である。

【図12】図１２は、本発明の実施形態４による接合部の接合前の構造を示す断面図である。

【図13】図１３Ａは、金属膜と配線を接続するための第１の従来構造を示す概略断面図である。図１３Ｂは、金属膜と配線を接続するための第２の従来構造を示す概略断面図である。

【図14】図１４Ａ−図１４Ｈは、本発明の実施形態４による接合部と第２の従来構造との製造工程を比較して示す説明図である。

【図15】図１５は、本発明の実施形態５による電子部品の概略断面図である。

【図16】図１６Ａは、図１５のＸ部を拡大して示す概略断面図である。図１６Ｂは、当該接合部の接合前の構造を示す概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0042】

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々設計変更することができる。

【0043】

（実施形態１）
以下、図４−図６を参照して本発明の実施形態１を説明する。図４Ａは、本発明の実施形態１による電子部品２１の概略断面図であって、その接合部２４の断面を図４Ｂに拡大して表わしている。

【0044】

この電子部品２１においては、図４に示すように、ベース基板３１（第１の基板）とカバー基板３５（第２の基板）によってケーシング２２が構成されている。カバー基板３５は、シリコン基板やガラス基板からなる主基板３５ａの下面全体にシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）からなる絶縁膜３６を成膜し、絶縁膜３６の下にシリコン窒化膜（ＳｉＮ）からなる絶縁膜３９を形成したものである。カバー基板３５の下面外周部を除く領域においては絶縁膜３９が除去されており、それによってカバー基板３５の下面に窪み４０が形成されている。したがって、カバー基板３５の下面外周部には、窪み４０を囲むようにして絶縁膜３９が額縁状に形成されている。さらに、カバー基板３５の下面外周部には、絶縁膜３９の幅方向中央部を除去することにより、絶縁膜３９の長さ方向に沿って溝状をした凹部３８が環状に形成されている。溝状をした凹部３８の天面には、凹部３８の長さ方向に沿って帯状をした接合用の金属膜３７（シード層；第２の金属膜）が連続的に成膜されている。金属膜３７としては、たとえばＴｉ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｃｕ、Ｃｒ／Ｃｕ、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ（各金属層は、絶縁膜３６に近いものから順に並べて記載している。）などの多層膜を用いる。

【0045】

ベース基板３１は、シリコン基板やガラス基板からなる主基板３１ａの上面全体に、シリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）からなる絶縁膜３２を成膜したものである。ベース基板３１の上面外周部には、カバー基板３５の金属膜３７と対向させて帯状をした接合用の金属膜３３（シード層；第１の金属膜）が連続的に成膜されている。金属膜３３も、たとえばＴｉ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｃｕ、Ｃｒ／Ｃｕ、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ（各金属層は、絶縁膜３２に近いものから順に並べて記載している。）などの多層膜を用いる。

【0046】

ベース基板３１の金属膜３３とカバー基板３５の金属膜３７は、凹部３８内で接合材料３４によって共晶接合されていて、電子部品２１の外周部に接合部２４が形成されている。接合材料３４としては、Ａｕ-Ｓｎ、Ａｕ-Ｉｎ、Ｓｎ-Ａｇ、Ｓｎ-Ｃｕなどの共晶ハンダを用いることができる。接合部２４においては、絶縁膜３９の下面がベース基板３１（絶縁膜３２）の上面に接触している。接合部２４は窪み４０を囲むように形成しているので、窪み４０によってベース基板３１とカバー基板３５の間に形成された空間４１は、接合部２４によって気密封止され、あるいは空間４１を真空又は低圧に保って真空封止されている。

【0047】

ケーシング２２の空間４１内には、素子２３（ＭＥＭＳ素子やＩＣ素子）が納められている。素子２３の種類は特に限定されるものではなく、センサや半導体集積回路（ＩＣ）など任意の素子を納めることができる。図４Ａでは、ベース基板３１の上面において、支持部４２によって素子２３を支持しているが、素子はシリコン基板からなる主基板３１ａや主基板３５ａの内面に一体的に作り込まれていてもよい。

【0048】

図５Ａ及び図５Ｂは、上記接合部２４の構造を示す断面図であって、図５Ａは接合前の構造を示し、図５Ｂは接合後の構造を示す。ベース基板３１とカバー基板３５を接合させる前の状態では、ほぼ矩形状の断面を有する所定量の接合材料３４が金属膜３３の上面に固着されている。なお、接合材料３４は金属膜３７の下面に固着させておいてもよいが、凹部３８内において金属膜３７に接合材料３４を堆積させるよりも、金属膜３３の上に接合材料３４を堆積させる方が容易である。

【0049】

図５Ａに示すように、金属膜３３、３７、接合材料３４及び凹部３８は、金属膜３３の幅（第１の金属膜の幅）をＷ１、金属膜３７の幅（第２の金属膜の幅）をＷ２、溶融前の接合材料３４の幅をＷ３、凹部３８の幅をＷrとするとき、以下のような条件Ｃ１を満たすように調製されている。
Ｗr＝Ｗ２＞Ｗ１≧Ｗ３ （条件Ｃ１）
ここで、金属膜３７の幅Ｗ２は凹部３８の幅Ｗrと等しくなっているが、凹部３８の天面に金属膜３７を形成する際に側面にも金属膜材料が付着することがあり、また凹部３８の内面に金属膜を形成して凹部３８の側面の金属膜材料を除去する場合でも側面に金属膜が残ることがある。したがって、金属膜３７は凹部３８の開口端にまで達していなければ、凹部３８の側面にも形成されていても差し支えない。

【0050】

上記条件Ｃ１の利点はつぎのとおりである。まず、金属膜３３の幅Ｗ１が凹部３８の幅Ｗrよりも小さい（Ｗｒ＞Ｗ１）ので、ベース基板３１とカバー基板３５を接合させるとき、図５（Ｂ）に示すように金属膜３３が凹部３８内に納まってカバー基板３５（絶縁膜３９）の下面がベース基板３１（絶縁膜３２）の上面に接触する。そのため、空間４１の空間高さのばらつきを小さくでき、接合材料３４の厚みが薄くなり過ぎて接合強度が低下したり、素子２３がカバー基板３５と干渉したり、電子部品２１の厚みが大きくなったりするのを防ぐことができる。よって、絶縁膜３９がベース基板３１に接触する程度の圧力を加えるだけで、均一な品質で接合部２４を接合させることができる。

【0051】

また、金属膜３３が凹部３８の外にはみ出さないので、金属膜３３の濡れ性に導かれて接合材料３４が凹部３８の外へ広がりにくく、凹部３８の外へ広がった接合材料３４が接合時の圧力で接合部２４の外へ飛び散ることがなくなる。そのため、飛び散った接合材料３４が素子２３や回路配線に付着して短絡が生じたり、センサなどの素子２３が動作不良を起こしたりするのを防止できる。

【0052】

さらに、金属膜３３が凹部３８の外にはみ出さないので、金属膜３３の濡れ性に導かれて接合材料３４が凹部３８の外へ広がりにくく、広がった接合材料３４で凹部３８の周囲が塞がれにくくなる。一方、絶縁膜３９の下面はベース基板３１の上面に接触しているが、この接触面は接合されていないので、接触面を通って凹部３８内の空気が凹部３８の外へ追い出される。そのため、接合材料３４の内部にボイドが生じにくくなり、ボイドに起因して接合材料３４にクラックが発生したり、接合強度が低下したりする不具合を防止できる。

【0053】

また、溶融した接合材料３４は金属膜との濡れ性が良好であるので、接合時には、溶融した接合材料３４は、図６Ａ−図６Ｃに示すように金属膜３３の全体に広がるが、金属膜３３の端で接合材料３４の広がりが止まる。同様に、接合材料３４が金属膜３７に接触すると、接合材料３４は金属膜３７の全体に広がるが、金属膜３７の端で広がりが止まる。よって、金属膜３３の幅Ｗ１が金属膜３７の幅Ｗ２よりも小さく（Ｗ２＞Ｗ１）なっていると、凹部３８の開口側で接合材料３４の広がりが小さく、凹部の奥で接合材料３４の広がりが大きくなる。その結果、接合材料３４が凹部３８の外へ漏れ出しにくくなる。

【0054】

また、接合前における接合材料３４の幅Ｗ３は、金属膜３３の幅Ｗ１以下となっている（Ｗ１≧Ｗ３、好ましくはＷ１＞Ｗ３）ので、接合材料３４が凹部３８の側面に付着しにくくなり、また接合後に接合材料３４が金属膜３３の幅よりも広がりにくくなる。

【0055】

次に、金属膜３３の単位長さあたりの体積（第１の金属膜の体積）をＶ１、金属膜３７の単位長さあたりの体積（第２の金属膜の体積）をＶ２、接合材料３４の単位長さあたりの体積をＶ３、凹部３８の単位長さあたりの体積（金属膜３７が占めている部分の体積を含む。）をＶr（＝Ｗr×Ｈr）とするとき、次のような条件Ｃ２を満たすように調製されている。
Ｖr≧Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３ （条件Ｃ２）
特に、この条件は、
Ｖr＞Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３
であることが好ましい。条件Ｃ２を満たしていれば、接合材料３４の体積Ｖ３が凹部３８内の空間の体積（Ｖr−Ｖ１−Ｖ２）よりも小さくなるので、接合材料３４が凹部３８から溢れ出にくくなる。また、接合強度が低下しない限度で、接合材料３４の体積Ｖ３と空間の体積（Ｖr−Ｖ１−Ｖ２）との差を大きくすることにより、プロセスマージンを広くできる。
なお、当該実施形態においては、凹部３８や金属膜３３、３７、接合材料３４は帯状に伸びたものを想定しているので、これらの体積としては上記のように単位長さあたりの体積を考えたが、凹部３８や金属膜３３、３７、接合材料３４が帯状であると柱状であるとにかかわりなく、これらそれぞれの全体の体積を考えてもよい。

【0056】

次に、金属膜３３の厚み（第１の金属膜の厚み）をＨ１、金属膜３７の厚み（第２の金属膜の厚み）をＨ２、溶融前における３４の厚みをＨ３、凹部３８の深さ（図示例では、絶縁膜３６の下面と絶縁膜３９の下面との距離）をＨrとするとき、次の条件Ｃ３を満たすように調製している。
Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ３≧Ｈr （条件Ｃ３）
特に、この条件は、
Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ３＞Ｈr
であることが望ましい。この条件は、接合材料３４を金属膜３３と金属膜３７の間で押さえて接合材料３４を金属膜３３、３７に確実に接合させるために必要である。

【0057】

以上より、実施形態１によれば、接合材料が周囲に漏れ出たり、飛散したりして周囲を汚染しにくくなり、しかも接合部の接合強度の低下を防ぐことができ、かつ、均一な品質の接合部を作製することができる。

【0058】

（変形例）
図７Ａ及び図７Ｂは実施形態１の変形例を示す断面図であって、図７Ａは接合前における接合部の構造を示す断面図、図７Ｂは接合後における接合部の構造を示す断面図である。この変形例では、主基板３５ａに凹部３８を凹設し、主基板３５ａの表面と凹部３８の天面にシリコン酸化膜等からなる絶縁膜３６を形成している。これ以外の点については、実施形態１と同様であるので、同一構成部分には同一符号を付すことにより説明を省略する。

【0059】

（実施形態２）
図８Ａ及び図８Ｂは実施形態２による接合部５１の構造を示す断面図であって、図８Ａは接合前における接合部の構造を示し、図８Ｂは接合後における接合部の構造を示す。実施形態２の接合部５１においては、絶縁膜３９に凹部３８を形成し、さらに凹部３８の周囲全体において絶縁膜３９の下面に金属膜からなる凸部５２を額縁状に形成して凹部３８をさらに深くしている。すなわち、凹部３８は、絶縁膜３９と凸部５２によって形成されている。また、凸部５２と対向してベース基板３１の上面には、金属膜からなる凸部５３が額縁状に形成されている。

【0060】

しかして、実施形態２の場合には、凸部５２と凸部５３を接触させるようにして重ねた状態で接合材料３４によって金属膜３３と金属膜３７を共晶接合させている。こうして接合した状態では、凸部５３の内側の空間も凹部３８の一部となる。かかる接合部５１の構造によれば、凸部５２、５３どうしが接触することにより、両基板３１、３５の対向面間の距離のばらつきをなくし、一定距離に保つことができる。また、金属膜３３、３７間の接合材料３４が薄くなり過ぎて接合強度が得られなくなるのを防ぐことができる。

【0061】

この接合部５１でも、実施形態１と同様に条件Ｃ１−Ｃ３を満足させることにより、実施形態１と同様な作用効果を得ることができる。ただし、凹部３８は絶縁膜３９、凸部５２、５３によって形成されるので、これらの条件Ｃ１−Ｃ３を適用するにあたっては、絶縁膜３９における凹部の深さをｈ、凸部５２、５３の厚みをそれぞれｈｓ、ｈｔとしたとき、凹部３８の深さＨrを、
Ｈr＝ｈ＋ｈｓ＋ｈｔ
として適用する。また、凹部３８の単位長さあたりの体積Ｖrは、凹部３８の幅をＷrとして、
Ｖr＝Ｗr×Ｈr＝Ｗr×（ｈ＋ｈｓ＋ｈｔ）
とする。

【0062】

また、凸部５２は金属膜からなるので、金属膜３７と同時に作製することができる。たとえば、絶縁膜３９に凹部を形成した後、絶縁膜３９の表面全体と凹部の底面に金属膜を形成し、この金属膜をエッチングすることによって金属膜３７と凸部５２を形成すれば、接合部の製造工程を簡略化することができる。同様に、ベース基板３１の上面全体に金属膜を形成し、この金属膜をエッチングすることによって金属膜３３と凸部５３を形成することにより、金属膜３３と凸部５３を同時に作製でき、接合部の製造工程を簡略化できる。

【0063】

（変形例）
図９Ａ及び図９Ｂは実施形態２の変形例を示す断面図であって、図９Ａは接合前における接合部５６の構造を示す断面図、図９Ｂは接合後における接合部５６の構造を示す断面図である。この変形例では、カバー基板３５の下面にのみ凸部５２を設け、基板どうしを接合させる際には凸部５２をベース基板３１の上面に接触させるようにする。

【0064】

この接合部５６でも、条件Ｃ１−Ｃ３を満足させることにより、実施形態１と同様な作用効果を得ることができる。ただし、凹部３８は絶縁膜３９と凸部５２によって構成されるので、これらの条件Ｃ１−Ｃ３を適用するにあたっては、絶縁膜３９における凹部の深さをｈ、凸部５２の厚みをそれぞれｈｓとしたとき、凹部３８の深さＨrを、
Ｈr＝ｈ＋ｈｓ
として適用する。また、凹部３８の単位長さあたりの体積Ｖrは、凹部３８の幅をＷrとして、
Ｖr＝Ｗr×Ｈr＝Ｗr×（ｈ＋ｈｓ）
とすればよい。

【0065】

図１０Ａ及び図１０Ｂは実施形態２の別な変形例を示す断面図であって、図１０Ａは接合前における接合部５７の構造を示す断面図、図１０Ｂは接合後における接合部５７の構造を示す断面図である。この変形例では、ベース基板３１の上面にのみ凸部５３を設け、基板どうしを接合させる際には凸部５３をカバー基板３５の下面に接触させるようにする。

【0066】

この接合部５７でも、条件Ｃ１−Ｃ３を満足させることにより、実施形態１と同様な作用効果を得ることができる。ただし、凹部３８は絶縁膜３９と凸部５３によって構成されるので、これらの条件Ｃ１−Ｃ３を適用するにあたっては、絶縁膜３９における凹部の深さをｈ、凸部５３の厚みをそれぞれｈｔとしたとき、凹部３８の深さＨrを、
Ｈr＝ｈ＋ｈｔ
として適用する。また、凹部３８の単位長さあたりの体積Ｖrは、凹部３８の幅をＷrとして、
Ｖr＝Ｗr×Ｈr＝Ｗr×（ｈ＋ｈｔ）
とすればよい。

【0067】

（実施形態３）
図１１Ａ及び図１１Ｂは実施形態３による接合部６１の構造を示す断面図であって、図１１Ａは接合前における接合部６１の構造を示し、図１１Ｂは接合後における接合部６１の構造を示す。実施態様３においては、金属膜３７の幅Ｗ２を凹部３８の幅Ｗrよりも狭くしている。すなわち、
Ｗr＞Ｗ２ （条件Ｃ４）
を満たしている。かかる実施態様によれば、凹部３８の天面で接合材料３４が凹部３８の側面まで広がりにくくなるので、凹部３８の側面を伝って接合材料３４が凹部３８の外へ漏れ出にくくなる。

【0068】

（実施形態４）
図１２は実施形態４による接合部７１の構造を示す接合前の断面図である。この実施形態は、接合用の金属膜３７をカバー基板３５内に設けられた回路配線７２（基板内配線）と接続させるようにしたものである。このカバー基板３５の内部には導体の回路配線７２が形成されている。たとえば、この回路配線７２は、電子部品内に収容されている素子と電気的に導通している。回路配線７２の一部は凹部３８の天面に位置しており、金属膜３７を形成する前の段階においては、凹部３８の天面に露出している。凹部３８内に形成される金属膜３７は回路配線７２の下面に形成されるので、回路配線７２と金属膜３７は電気的に導通している。よって、接合材料３４によって金属膜３７と金属膜３３を接合することにより、金属膜３３も回路配線７２と電気的に接続されることになる。カバー基板３５と同様に、ベース基板３１の金属膜３３もベース基板３１の内部に形成された回路配線や、ベース基板３１の外面に設けられた電極などにつながっていてもよい。

【0069】

図１２のようにして回路配線７２と金属膜３７を接続させるようにすれば、当該接続部分を省スペース化（小面積化）することができ、電子部品の小型化を図れる。図１３Ａは、回路配線７２と金属膜３７を電気的に接続させるための従来構造８１を表している。この従来構造８１では、接合用の金属膜３７を延長させた接続電極部８２をテーパー状の凹部３８内へ導き、凹部３８内で接続電極部８２を回路配線７２に接続している。このような従来構造８１では、金属膜３７から接続電極部８２を延長させて回路配線７２に接続させているので、接合用の領域と接続用の領域とが別々に必要となり、広いスペースが必要となって電子部品の小型化が妨げられる。これに対し、図１２のような構造であれば、接合用の領域と接続用の領域とが縦積みとなり、電子部品の小型化に寄与する。

【0070】

また、図１２のような構造によれば、接合用の金属膜３７と回路配線７２を接続するための工程数を少なくできる。図１３Ｂは、回路配線７２と金属膜３７を電気的に接続させるための別な従来構造９１を表している。この従来構造９１では、回路配線７２と金属膜３７との間にスルーホール９２を開口し、スルーホール９２内に充填した貫通電極９３によって回路配線７２と金属膜３７を電気的に接合している。このような従来構造９１では、接合用の金属膜３７と回路配線７２を接続するための工程数が多くなり、製造コストが高くつく。これに対し、図１２に示す実施形態４の構造によれば工程数を少なくでき、製造コストを下げることができる。図１４Ａ−図１４Ｈは、図１２の構造と図１３Ｂの構造を作製するための工程を比較して示した図であり、向かって右側が図１３Ｂの構造の製造工程を示し、向かって左側が図１２の構造を作製するための工程を示す。図１４Ａは、絶縁膜３６の上に回路配線７２を所定パターンに形成する工程を表す。図１４Ｂは、回路配線７２をさらに絶縁膜３６で覆って回路配線７２を絶縁膜３６内に埋め込む工程を表す。図１４Ｃは、絶縁膜３６の表面を研磨して平坦化する工程を表す。図１４Ｄは、絶縁膜３６の表面を絶縁膜３９で覆う工程を表す。図１４Ｅは、絶縁膜３９及び絶縁膜３６に凹部３８又はスルーホール９２を開口する工程を表す。図１４Ｆは、絶縁膜３９の表面に電極材料９４を堆積させ、電極材料９４によってスルーホール９２内に貫通電極９３を形成し、貫通電極９３を回路配線７２に接続させる工程を表す。図１４Ｇは、絶縁膜３９の表面の電極材料９４を研磨等によって剥離除去させる工程を表す。図１４Ｈは、絶縁膜３９の表面に金属膜３７を所定パターンに形成して、貫通電極９３を介して金属膜３７を回路配線７２に電気的に接続する工程を表している。図１３Ｂのような従来構造９１では図１４Ａ−図１４Ｈのすべての工程が必要になるが、実施形態４のような構造であれば、図１４Ｃ、図１４Ｆ及び図１４Ｇの工程が必要なく、工程を簡略にすることができる。

【0071】

（実施形態５）
図１５は、本発明の実施形態５による電子部品１０１、たとえば真空封止型の赤外線アレイセンサの概略断面図である。この電子部品１０１においては、実施形態１とは反対に、カバー基板３５が第１の基板となり、ベース基板３１が第２の基板となっている。

【0072】

図１５に示すように、ベース基板３１（第２の基板）とカバー基板３５（第１の基板）によってケーシング２２が構成されている。ベース基板３１は、シリコン基板やガラス基板からなる主基板３１ａの上面全体に、シリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）からなる絶縁膜３２を成膜し、絶縁膜３２の上にシリコン窒化膜（ＳｉＮ）からなる絶縁膜３９を形成したものである。絶縁膜３９の外周部は額縁状に除去されており、ベース基板３１の上面外周部には溝状をした凹部３８が環状に形成されている。溝状をした凹部３８の底面には、凹部３８の長さ方向に沿って帯状をした接合用の金属膜３３（第２の金属膜）が連続的に成膜されている。金属膜３３としては、たとえばＴｉ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｃｕ、Ｃｒ／Ｃｕ、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ（各金属層は、絶縁膜３２に近いものから順に並べて記載している。）などの多層膜を用いる。

【0073】

ベース基板３１の主基板３１ａの上面には複数個のリセス１０２が形成されていて、アレイ状に配列されている。各リセス１０２の底面にはセンサ、ＩＣなどが作製されていて、アレイ状の素子２３が形成されている。また、絶縁膜３９には、各リセス１０２に対応して開口窓１０３が開口されている。

【0074】

カバー基板３５は、シリコン基板やガラス基板からなる主基板３５ａの下面全体にシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）からなる絶縁膜３６を成膜したものである。カバー基板３５の下面外周部を除く領域においては絶縁膜３６と主基板３５ａの一部が除去されており、それによってカバー基板３５の下面に窪み１０４が形成されている。カバー基板３５の下面外周部には、ベース基板３１の金属膜３３と対向させて帯状をした接合用の金属膜３７（第１の金属膜）が連続的に成膜されている。金属膜３７も、たとえばＴｉ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｃｕ、Ｃｒ／Ｃｕ、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ（各金属層は、絶縁膜３６に近いものから順に並べて記載している。）などの多層膜を用いる。

【0075】

ベース基板３１の金属膜３３とカバー基板３５の金属膜３７は、凹部３８内で接合材料３４によって共晶接合されており、電子部品１０１の外周部に接合部２４が形成されている。接合部２４においては、絶縁膜３９の上面がカバー基板３５（絶縁膜３６）の下面に接触している。接合部２４は窪み１０４を囲むように形成されているので、窪み１０４によってベース基板３１とカバー基板３５の間に形成された空間１０５ひいては素子２３は、接合部２４によって気密封止又は真空封止される。

【0076】

図１６Ａ及び図１６Ｂは、上記接合部２４の構造を示す断面図であって、図１６Ａは接合状態を示し、図１６Ｂは接合前の構造を示す。ベース基板３１とカバー基板３５を接合する前の状態では、ほぼ矩形状の断面を有する所定量の接合材料３４が金属膜３７の下面に固着されている。なお、接合材料３４は金属膜３３の上面に固着させておいてもよいが、凹部３８内において金属膜３３に接合材料３４を堆積させるよりも、金属膜３７の下面に接合材料３４を堆積させる方が容易である。

【0077】

しかして、図１６Ｂに示した接合部の構造において金属膜３３と金属膜３７を接合させる場合には、接合材料３４を金属膜３３に接触させ、接合部を加熱しながら基板間に圧力を加えてカバー基板３５の下面を絶縁膜３９の上面に接触させ、金属膜３３と金属膜３７が接合材料３４によって共晶接合されたら、接合部２４を冷却する。

【0078】

実施形態５においても、金属膜３７の幅（第１の金属膜の幅）をＷ１、金属膜３３の幅（第２の金属膜の幅）をＷ２、溶融前の接合材料３４の幅をＷ３、凹部３８の幅をＷrとするとき、前記条件Ｃ１を満たしている。
Ｗr＝Ｗ２＞Ｗ１≧Ｗ３ （条件Ｃ１）
なお、金属膜３３は凹部３８の開口端にまで達していなければ、凹部３８の側面にも形成されていても差し支えない。

【0079】

また、金属膜３７の単位長さあたりの体積（第１の金属膜の体積）をＶ１、金属膜３３の単位長さあたりの体積（第２の金属膜の体積）をＶ２、接合材料３４の単位長さあたりの体積をＶ３、凹部３８の単位長さあたりの体積（金属膜３７が占めている部分の体積を含む。）をＶr（＝Ｗr×Ｈr）とするとき、前記条件Ｃ２を満たしている。
Ｖr≧Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３ （条件Ｃ２）
特に、この条件は、
Ｖr＞Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３
であることが好ましい。

【0080】

さらに、金属膜３７の厚み（第１の金属膜の厚み）をＨ１、金属膜３３の厚み（第２の金属膜の厚み）をＨ２、溶融前における３４の厚みをＨ３、凹部３８の深さ（図示例では、絶縁膜３６の下面と絶縁膜３９の下面との距離）をＨrとするとき、次の条件Ｃ３を満たしている。
Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ３≧Ｈr （条件Ｃ３）
特に、この条件は、
Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ３＞Ｈr
であることが望ましい。

【0081】

実施形態５の電子部品１０１において、接合部２４が上記条件Ｃ１−Ｃ３を満たしていれば、実施形態５の電子部品１０１も実施形態１の電子部品２１と同様な作用効果を奏することができる。

【0082】

また、実施形態５の電子部品１０１においても、実施形態１の変形例や実施形態２、実施形態２の変形例、実施形態３、実施形態４などにおいて示した接合部の構造を用いることもできる。

【0083】

なお、以上においては種々の実施形態を説明したが、これらの接合部は、必ずしも基板間を封止するためのものである必要はない。したがって、第１の金属膜（金属膜３７）や第２の金属膜（金属膜３３）、凹部、接合材料は、帯状に伸びたものである必要はなく、円柱状や多角形柱状などの柱形状をしたものを１組又は複数組設けたものであってもよい。

【0084】

さらに、図示例では、金属膜３３、３７や凹部３８、接合材料３４の中心は垂直方向に一致しているが、これらの中心は本発明の効果を奏する範囲内であれば互いにずれていても差し支えない。

【符号の説明】

【0085】

２１、１０１ 電子部品
２２ ケーシング
２３ 素子
２４ 接合部
３１ ベース基板
３３ 金属膜
３４ 接合材料
３５ カバー基板
３７ 金属膜
３８ 凹部
４１、１０５ 空間
５１、５６、５７、６１、７１ 接合部
５２、５３ 凸部
７２ 配線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】