專利名稱：電極結(jié)構(gòu)及具有該電極結(jié)構(gòu)的微型設(shè)備用封裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電極結(jié)構(gòu)及具有該電極結(jié)構(gòu)的微型設(shè)備用封裝。
背景技術(shù)：
在專利文獻1中公開有將電子裝置密封的封裝。如圖1所示，該封裝由裝置基板 11和罩基板13構(gòu)成。在裝置基板11的下表面安裝有SAW設(shè)備這樣的電子裝置12，在裝置基板11的下表面周圍形成有分隔/勢壘層16。另外，在罩基板13上，貫通配線(導電路徑)14從其上表面朝向下表面貫通，在罩基板13的下表面設(shè)有與貫通配線14導通的外部電氣端子15。另外，在罩基板13的上表面周圍形成有分隔/勢壘層17。裝置基板11和罩基板13利用焊料18將分隔/勢壘層16和分隔/勢壘層17接合而將內(nèi)部的電子裝置12密封。另外，利用焊料21將與電子裝置12導通的焊接端子19 和設(shè)于貫通配線14端面的電極20接合。作為用于將微型設(shè)備密封的封裝，除了專利文獻1公開的之外還具有專利文獻2 公開的結(jié)構(gòu)。在專利文獻2的封裝中，貫通其基板的貫通電極與內(nèi)部的元件連接。作為這樣的封裝的貫通配線和其端面的電極，使用導熱率高的材料Cu，但為了將封裝的厚度減薄，需要盡可能地將貫通配線端部的電極的厚度也減薄。但是，如圖2所示，在設(shè)于基板31的貫通配線32端面的Cu電極33之上層積有焊料層34時，在Cu電極33與焊料層34的界面區(qū)域35，Cu和焊料的相互擴散。因此，若Cu 電極33的厚度薄，則在Cu電極33與焊料層34之間的界面區(qū)域35容易產(chǎn)生裂紋，或容易產(chǎn)生空隙和剝離。因此，在使用Cu電極進行焊接時，不能夠?qū)u電極或電極部分的厚度減薄，難以進行封裝的薄型化。專利文獻1 (日本)特開平6-318625號公報專利文獻2 (日本)特開2007-149742號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述技術(shù)課題而作出的，其目的在于提供一種電極結(jié)構(gòu)，能夠?qū)u 電極的厚度減薄，并且即使將Cu電極的厚度減薄在Cu電極上也不易產(chǎn)生裂紋、空隙、剝落等，另外，由于接合強度提高，氣密密封性優(yōu)良并且在熱環(huán)境變化下也不易劣化。另外，本發(fā)明的另一目的提供一種封裝，能夠由一般的MEMS制造工藝生產(chǎn)、具有上述電極結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的電極結(jié)構(gòu)包括Cu電極，其設(shè)置在基板的表面；防擴散膜，其由Sn的擴散系數(shù)為3X10_23cm2/sec以下的材料構(gòu)成，將所述Cu電極整體覆蓋；接合用焊料層，其由 Au-Sn系焊料構(gòu)成。該電極結(jié)構(gòu)也可以形成為Cu電極是設(shè)置在貫通配線的端部的插銷部的貫通配線結(jié)構(gòu)，所述貫通配線被埋入基板的貫通孔中。在本發(fā)明的電極結(jié)構(gòu)中，利用防擴散膜將Cu電極覆蓋，并且防擴散膜由Sn的擴散系數(shù)為3 X 10-23cm2/sec以下的材料構(gòu)成，故而能夠抑制Cu電極的Cu與焊料層的Sn的相互擴散，能夠防止在電極部分產(chǎn)生裂紋等。另外，即使將Cu電極減薄也不易產(chǎn)生裂紋等，特別是即使Cu電極的厚度減薄到 2 μ m以下，在電極部也不易產(chǎn)生裂紋等。特別是，作為Sn的擴散系數(shù)為3X10-23Cm2/SeC以下的材料，適用Ni或Ti。在本發(fā)明的另一方面中，在所述防擴散膜與所述接合用焊料層之間形成有潤濕性改善層，其用于提高Au-Sn系焊料的潤濕性。根據(jù)該方面，在焊料層熔化時其潤濕性穩(wěn)定。 特別是，若所述潤濕性改善層將所述防擴散膜的整個表面覆蓋，則設(shè)置在潤濕性改善層之上的焊料層的潤濕性極其穩(wěn)定。本發(fā)明的電極結(jié)構(gòu)的又一方面中，所述焊料層的面積與所述Cu電極的面積相同或者比所述Cu電極的面積小。根據(jù)該方面，由于焊料層位于導熱率高的Cu電極之上，故而在焊料層接合時，焊料層容易變形。另外，若防擴散膜具有從所述Cu電極突出的凸緣部，則由于Cu電極不位于凸緣部之下，故而熱量不易向凸緣部傳遞，向凸緣部流出的焊料層容易冷卻而凝固，不易向外部流動。另外，由于凸緣部比Cu電極的部分低，故而焊料層不易進一步擴展。本發(fā)明的電極結(jié)構(gòu)的再一方面中，所述防擴散膜的厚度為Iym以下為好，或者所述焊料層的厚度為5 μ m以下為好。本發(fā)明的電極結(jié)構(gòu)的其他方面，理想的是，所述基板是表面被絕緣膜覆蓋的半導體基板，在所述Cu電極與所述絕緣膜之間形成有密接層，所述密接層的面積比所述Cu電極的面積大，并且不超出所述防擴散膜。根據(jù)該方面，能夠利用密接層提高銅電極與絕緣膜的密接性。并且，焊料層不與密接層接觸，在焊料層與密接層之間不會產(chǎn)生相互擴散。另外， 密接層也具有向貫通電極的絕緣層的擴散勢壘性能為好。理想的是，所述密接層是由Ti、TiN、TaN、Ta中的至少一種材料構(gòu)成一層或多層。本發(fā)明第一方面的微型設(shè)備用封裝，其由用于安裝微型設(shè)備的第一基板、和與所述第一基板接合并將微型設(shè)備密封的第二基板構(gòu)成，其特征在于，通過Cu電極、防擴散膜、 接合用焊料層而形成用于與微型設(shè)備連接的連接用電極部，所述Cu電極位于貫通配線的端部并且設(shè)置在所述第二基板的內(nèi)表面，所述貫通配線被埋入所述第二基板的貫通孔中； 所述防擴散膜由Sn的擴散系數(shù)為3X10_23cm7sec以下的材料構(gòu)成，將所述Cu電極整體覆蓋；所述接合用焊料層由Au-Sn系焊料構(gòu)成。在上述微型設(shè)備用封裝中，本發(fā)明的電極結(jié)構(gòu)用于貫通配線部分，由該部分能夠抑制Cu電極與焊料層的Sn的相互擴散，能夠防止在電極部分產(chǎn)生裂紋等。特別是，即使將 Cu電極減薄也不易產(chǎn)生裂紋等。本發(fā)明第二方面的微型設(shè)備用封裝，其由用于安裝微型設(shè)備的第一基板、和與所述第一基板相對的第二基板構(gòu)成，其特征在于，通過Cu電極、防擴散膜、接合用焊料層而形成與第一基板接合的密封用焊盤部，所述Cu電極沿所述第二基板的內(nèi)表面外周部設(shè)置，所述防擴散膜由Sn的擴散系數(shù)為3X 10_23cm2/sec以下的材料構(gòu)成，將所述Cu電極整體覆蓋； 所述接合用焊料層由Au-Sn系焊料構(gòu)成。在該微型設(shè)備用封裝中，本發(fā)明的電極結(jié)構(gòu)用于密封接合的部分，由該部分能夠抑制Cu電極與焊料層的Sn的相互擴散，能夠防止在電極部分產(chǎn)生裂紋等。特別是，即使將 Cu電極減薄也不易產(chǎn)生裂紋等。
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上述第一或第二方面的微型設(shè)備用封裝的接合后的所述接合用焊料層的厚度為 3μπι以下為好。若使焊料層的厚度為3μπι以下，則能夠?qū)⒎庋b的厚度減薄，并且能夠使用一般的MEMS制造工藝容易地形成焊料層。另外，本發(fā)明用于解決上述課題的手段具有將以上說明的構(gòu)成要素適當組合的特征，本發(fā)明能夠通過上述構(gòu)成要素的組合而進行多種變更。


圖1是專利文獻1公開的封裝的剖面圖；圖2是在Cu電極的表面層積有焊料層的電極部分的概略剖面圖；圖3是本發(fā)明一實施方式的封裝的剖面圖；圖4(a)是將圖3的X部、即連接用電極結(jié)構(gòu)上下翻轉(zhuǎn)而表示的放大圖，圖4(b)是將其一部分的層分離而表示的放大圖；圖5(a)是將圖3的Y部、即密封用焊盤結(jié)構(gòu)上下翻轉(zhuǎn)而表示的放大圖，圖5(b)是將其一部分的層分離而表示的放大圖；圖6是示意地表示使連接用電極結(jié)構(gòu)及密封用焊盤結(jié)構(gòu)接合的狀態(tài)的示意立體圖；圖7 (a)是罩基板的剖面圖，圖7(b)是表示連接用電極結(jié)構(gòu)的下表面形狀，圖7 (c) 是表示罩基板的另一下表面形狀的圖；圖8表示Sn在Cu中擴散后的樣子；圖9 (a)表示Sn在Ti中擴散后的樣子，圖9 (b)表示Sn在Ni中擴散后的樣子。符號說明41裝置基板43靜電繼電器52密封部53接合用焊盤54固定觸點用焊盤55促動器用焊盤61凸緣部71罩基板72貫通孔73絕緣層74密接層75貫通配線76外部連接端子81連接用電極結(jié)構(gòu)82=Cu電極83防擴散膜84潤濕性改善層85輝料層
91 密封用焊盤結(jié)構(gòu)
具體實施例方式以下，參照

書本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。其中，本發(fā)明不限于以下的實施方式，在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)可進行各種設(shè)計變更。圖3是表示將靜電繼電器密封后的封裝的結(jié)構(gòu)的剖面圖。封裝由裝置基板41和罩基板71構(gòu)成。靜電繼電器43形成在裝置基板41的上表面，由高頻用開關(guān)部和驅(qū)動開關(guān)部的靜電促動器構(gòu)成。開關(guān)部由具有一對固定觸點44的固定觸點部45和具有在固定觸點 44間開閉的可動觸點46的可動觸點部47構(gòu)成。另外，靜電促動器由隔著絕緣層48而固定在裝置基板41的上表面的促動器固定部49、利用靜電力進行位移并使可動觸點部47移動的促動器可動部50、利用彈性彈簧保持促動器可動部50并使其可位移的保持部51構(gòu)成。 另外，在裝置基板41的上表面周圍，包圍靜電繼電器43而額緣狀地形成有密封部52 (開關(guān)部和靜電促動器利用共同的Si基板等形成，該Si基板等的外周部構(gòu)成密封部52)。另外，在密封部52的最上面額緣狀地形成有接合用焊盤53。在固定觸點部45的上方形成有與各固定觸點44導通的一對固定觸點用焊盤M，在促動器固定部49的上方設(shè)有與促動器固定部49導通的促動器用焊盤55。同樣地，在促動器可動部50的上方設(shè)有與促動器可動部50導通的促動器用焊盤(未圖示)。在此，接合用焊盤53的上表面、固定觸點用焊盤M的上表面、促動器用焊盤55的上表面等位于同一高度。由Si基板構(gòu)成的罩基板71具有多個貫通孔72，罩基板71的下表面以及貫通孔 72的內(nèi)面被由S^2構(gòu)成的絕緣層73覆蓋。在貫通孔72內(nèi)隔著絕緣層73以及密接層74 而埋入有由Cu構(gòu)成的貫通配線75。罩基板71的上表面以及貫通配線75的上表面進而被絕緣層73覆蓋。在罩基板71的上表面設(shè)有外部連接端子76，外部連接端子76通過在絕緣層73開設(shè)的接觸孔而與貫通配線75連接。另外，在罩基板71的下表面，在貫通配線75的下端部設(shè)有用于與固定觸點用焊盤M和促動器用焊盤陽等接合的連接用電極結(jié)構(gòu)81。另外，在罩基板71的下表面外周部額緣狀地形成有與接合用焊盤53接合而將罩基板71與裝置基板41之間的空間密封的密封用焊盤結(jié)構(gòu)91。由此，在裝置基板41之上重疊罩基板71而將密封用焊盤結(jié)構(gòu)91的焊料層85重合在接合用焊盤53上，另外使連接用電極結(jié)構(gòu)81的焊料層85與固定觸點用焊盤M和促動器用焊盤陽等位置對齊。在該狀態(tài)下，若加熱而使焊料層85熔化，則密封用焊盤結(jié)構(gòu)91 與接合用焊盤53焊錫接合將靜電繼電器43密封在封裝內(nèi)。由于焊料具有足夠的變形，故而在封裝時通過使用焊料能夠得到高的氣密性和可靠性。另外，連接用電極結(jié)構(gòu)81與固定觸點用焊盤討和促動器用焊盤陽等連接，固定觸點用焊盤討和促動器用焊盤陽等通過貫通配線75而與外部連接端子76連接。由此，靜電繼電器43從外部連接端子76獲取信號。(關(guān)于連接用電極結(jié)構(gòu))接著，說明連接用電極結(jié)構(gòu)81的構(gòu)造。圖4 (a)是放大表示圖3的X部即連接用電極結(jié)構(gòu)81的圖，將上下翻轉(zhuǎn)表示。另外，圖4(b)將一部分的層分離而表示連接用電極結(jié)構(gòu) 81。圖6是示意地表示已接合的連接用電極結(jié)構(gòu)81和密封用焊盤結(jié)構(gòu)91的示意立體圖。 在由Si構(gòu)成的罩基板71開設(shè)有貫通孔72。該貫通孔72的內(nèi)表面和罩基板71的表面被由SiO2構(gòu)成的絕緣層73覆蓋。另外，從貫通孔72的內(nèi)周面到罩基板71表面的貫通孔72的周圍，在絕緣層73的表面形成有密接層74。在貫通孔72內(nèi)埋入Cu而形成有貫通配線75， 另外，在罩基板71的表面，在貫通配線75的端面及其周圍設(shè)有直徑比貫通孔72大的Cu電極82。另外，貫通配線75以及Cu電極82由鍍銅而一次形成。密接層74設(shè)置在絕緣層73與貫通配線75之間，起到使貫通配線75不易從絕緣層73剝離的作用。同樣地，設(shè)置在絕緣層73與Cu電極82之間的密接層74起到使Cu電極82不易從絕緣層73剝離的作用。密接層74只要是提高Cu與絕緣層73 (SiO2)的密接性且防止貫通配線75向絕緣層73(Si02)擴散的層即可，例如可以噴濺Ti、TiN、TaN、Ta等而成膜。如圖4所示，在Cu電極82之上依次形成有防擴散膜83、潤濕性改善膜84以及焊料層85。Cu電極82的表面被防擴散膜83覆蓋。防擴散膜83將Cu電極82整體覆蓋。另外，防擴散層83使密接層74不露出而將其完全覆蓋。防擴散膜83形成下側(cè)材料(Cu電極 82)、上側(cè)材料(潤濕性改善層84)的各個以及金屬化合物，能夠得到高的接合強度。另一方面，阻礙Cu電極82的Cu向焊料層85側(cè)擴散，焊料層85的焊料向Cu電極82側(cè)擴散。防擴散膜83的材料優(yōu)選焊料層85中含有的Sn的擴散系數(shù)為3 X 10_23cm2/sec以下的材料，使用Ni或Ti。所謂擴散是指，在原子B稀少地存在于介質(zhì)A中時，原子B從其濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)域擴散時，最終地B的分布變得均勻的現(xiàn)象。在上述擴散過程中，在原子B擴散的過程中，通過單位截面面積的原子B的量(流動密度)J與原子B的濃度斜率(dc/dx)成比例，J = -D (dc/dx)(其中，χ為垂直于所述截面方向的距離)該比例系數(shù)D(Cm2/SeC)被稱為擴散系數(shù)。焊料層85是通過加熱而變形并且能夠氣密密封的層，理想的是不含有鉛的Au-Sn 系的焊料。設(shè)置在焊料層85與防擴散層83之間的潤濕性改善層84使Au-Sn系的焊料層85 熔化時的潤濕性穩(wěn)定，并且不易引起由焊料層85導致的接合不良，并且使接合強度提高。 潤濕性改善層84使用Au或含有Au的金屬材料。特別是，由于Au等不氧化等是穩(wěn)定的，故而潤濕性改善層84使用Au的話，能夠保護Cu電極82不受外部環(huán)境的影響。為了將封裝的厚度減薄而使Cu電極82的厚度減薄為好，理想的是2 μ m以下的厚度。另外，防擴散膜83形成為Iym以下的厚度為好。焊料層85的厚度在接合后為3μπι 以下為好。因此，僅僅設(shè)置在潤濕性改善層84之上的、接合前的焊料層85的厚度為10 μ m 以下為好，更加理想的是5μπι以下。潤濕性改善層84的厚度為3μπι以下為好，但也可以根據(jù)基底材料而省略。根據(jù)圖4所示的連接用電極結(jié)構(gòu)81，由防擴散膜83的動作可防止焊料層85的Sn 向Cu電極82側(cè)擴散。因此，即使在將Cu電極82形成為2 μ m以下的厚度時，在與Cu電極 82或焊料層85的界面也不易產(chǎn)生裂紋和空隙、剝離等，可得到高的接合強度。另外，理想的尺寸關(guān)系如下。參照圖4(b)，在罩基板71的表面，密接層74的外形尺寸D5比Cu電極82的外形尺寸D4大。防擴散層83的外形尺寸D3比Cu電極82的外形尺寸D4大，具有從Cu電極82突出的凸緣部61。另外，防擴散膜83的外形尺寸D3與罩基板71表面的密接層74的外形尺寸D5相等或比其大。潤濕性改善層84的外形尺寸D2與防擴散膜83的外形尺寸D3相等或比其大，潤濕改善層84將防擴散膜83的整個表面覆蓋。 焊料層85的外形尺寸Dl與Cu電極82的外形尺寸D4相等或比其小。另外，在連接用電極結(jié)構(gòu)81例如形成圖7(b)所示的矩形或多邊形時，所謂各層的外形尺寸是指其一邊的長度。連接用電極結(jié)構(gòu)81例如形成圖7 (c)所示的圓形或橢圓形時， 所謂各層的外形尺寸是指其直徑。另外，在如密封用焊盤結(jié)構(gòu)91這樣地形成向某一方向延伸的帶狀時，各層的外形尺寸是指其寬度。以下，假定是圓形的情況，代替外形尺寸而稱直徑。根據(jù)這樣的尺寸關(guān)系，密接層74、防擴散膜83、潤濕性改善層84比82進一步向外突出而在Cu電極82的周圍形成有厚度薄的凸緣部86。Cu電極82的導熱率高，故而若使焊料層85的直徑與Cu電極82相同或比其小，則在加熱時位于Cu電極82正上方的焊料層 85容易因為熱而變形。另外，變形后的焊料層85從Cu電極82之上向凸緣部61流出的話， 焊料層在凸緣部61容易冷卻而凝固，難以進一步向外流出。(關(guān)于密封用焊盤結(jié)構(gòu))圖5(a)是放大表示圖3的Y部即密封用焊盤結(jié)構(gòu)91的圖，將上下翻轉(zhuǎn)表示。另外，圖5(b)將一部分層分離而表示密封用焊盤結(jié)構(gòu)91。在密封用焊盤結(jié)構(gòu)91中，在罩基板 71的表面形成有薄膜狀的Cu電極82，在其上方依次設(shè)有防擴散膜83、潤濕性改善層84以及焊料層85。在密封用焊盤結(jié)構(gòu)91中，在罩基板71不設(shè)置貫通孔，因此，除了不設(shè)置貫通配線方面，與在連接用電極結(jié)構(gòu)81中說明的結(jié)構(gòu)和作用效果相同。(關(guān)于防擴散膜的選定)接著，在本發(fā)明中，對于使用Sn的擴散系數(shù)為3X10_23Cm2/SeC以下的防擴散膜的根據(jù)進行說明。Cu相對于各種金屬的擴散系數(shù)(單位cm2/sec、溫度600° K)如下。箭頭標記為被擴散物質(zhì)一擴散的物質(zhì)，表示擴散方向。Ag — Cu :2X 1(Γ16 2X 1(Γ17Al — Cu :0. 9 1Χ1(Γ12Ni — Cu :2 4Χ1(Γ23Sn — Cu:3Xl(T6Ti — Cu :5X1(TW 4X10<8TiN —Cu :6Χ1(Γ30TaN —Cu :3Χ1(Γ18Li 一 Cu :2Χ1(Γ16Pb — Cu :2Χ1(Γ16將這些值中的從Cu向Sn的擴散系數(shù)作為基準，選擇擴散系數(shù)比其小的材料，則 Ag, Al, Ni, Ti, TiN, TaN, Li, Pb 作為候補。另一方面，作為選定防擴散膜的基準，能夠考慮如下的兩個基準。(基準1)作為貫通配線材料的Cu與防擴散膜的關(guān)系(基準2~)作為焊料的Sn與防擴散膜的關(guān)系
首先，對于作為貫通配線材料的Cu與防擴散膜的關(guān)系(基準1)進行考量。在該關(guān)系中，在接合溫度為^KTC 400°C的環(huán)境中，將貫通配線材料(Cu)與防擴散膜的材料不融合的高融點金屬作為第一條件。并且，將在一般的物理成膜和化學成膜下能夠成膜并且適用于光刻工藝的材料作為第二條件。這樣的話，上述Ag、Al、Ni、Ti、TiN、TaN都適合。因為即使是融點最低的Al，其融點也為660°C。接著，對于作為焊接材料的Sn與防擴散膜的關(guān)系(基準2、進行考量。在該基準中，能否防止從作為焊接材料的Sn向Cu方向擴散的路徑十分重要。由此，作為擴散系數(shù)應考慮的是，Sn—防擴散膜的方向中的擴散系數(shù)成為判斷基準。防擴散膜一Sn的擴散系數(shù)的值都較高。這是因為，在其接合溫度附近，作為焊接材料的Sn全部熔化，故而防擴散膜的材料的擴散深度向更深的Sn側(cè)進入。但是，其與本發(fā)明的課題解決無直接關(guān)系，防擴散膜應根據(jù)Cu擴散系數(shù)和上述基準1、2等綜合地判斷并選定，另外，作為防擴散膜的功能，由于從Sn向防擴散膜擴散并且使Cu和Sn不產(chǎn)生擴散，故而應將Sn —防擴散膜的方向上的擴散系數(shù)的值作為判斷基準。表示從Sn向各種金屬的擴散系數(shù)(單位Cm2/SeC、溫度600° K)如下。Cu --Sn:4X10—-17
Ti --Sn:2X10-28
Ni --Sn:3X10—-23
Ag --Sn:1 X 10—-15
Al --Sn:4X10—-11作為參考，也記載了產(chǎn)生問題的Cu的擴散系數(shù)。另外，圖8表示使Sn向Cu中擴散(Cu — Sn)后的Cu層與Sn層的界面附近的截面照片。因此，根據(jù)這些數(shù)據(jù)，由Cu — Sn 的擴散系數(shù)以上的值，考慮產(chǎn)生Sn的擴散，故而可判斷不能夠采用Ag或Al。另外，圖9(a) 是使Sn向Ti擴散后的截面照片，圖9(b)是使Sn向Ni擴散后的截面照片。由圖9(a)及 (b)可知，在Ti或Ni的情況下不產(chǎn)生裂紋等。由此，作為防擴散膜83，通過使用Ti或Ni，可防止在電極部分產(chǎn)生裂紋等缺陷。另外，由此時的擴散值可知，作為防擴散膜83，使用Sn的擴散系數(shù)為3X10_23cm2/sec以下的材料。(關(guān)于制造工序)上述罩基板71如下制造。首先，使用MEMS制造技術(shù)在裝置基板41的上表面制作開關(guān)部和靜電促動器、密封部52等。另外，在罩基板71上制作貫通配線75、連接用電極結(jié)構(gòu)81、密封用焊盤結(jié)構(gòu)91等。接著，在形成有開關(guān)部、靜電促動器、密封部52等的Si基板等之上重合罩基板71，將連接用電極結(jié)構(gòu)81與固定觸點用焊盤M和促動器用焊盤55位置對齊，將密封用焊盤結(jié)構(gòu)91與接合用焊盤53位置對齊。保持該狀態(tài)，并且在溫度260 400°C、荷重壓力0. 1 IOMPa的條件下進行加熱及加壓，使焊料層85變形并將連接用電極結(jié)構(gòu)81與固定觸點用焊盤M和促動器用焊盤55接合，并且將密封用焊盤結(jié)構(gòu)91與接合用焊盤53接合。另外，在進行接合處理時，周圍(腔內(nèi))的環(huán)境只要是30Τοπ·左右的氮氣或比其真空的環(huán)境即可。結(jié)果，將罩基板71和裝置基板41接合一體化，將開關(guān)部和靜電促動器密封。在上述狀態(tài)下，貫通配線75被埋入到罩基板71的凹部中并在罩基板71的外表面?zhèn)炔宦冻?，故而將罩基?1的外表面研削或研磨而使貫通配線75的端面在罩基板71的外表面露出。接著，利用蒸鍍和濺射等在罩基板71的外表面形成絕緣層73，在與貫通配線75 的端面相當?shù)奈恢迷诮^緣層73開設(shè)接觸孔。在該接觸孔之上設(shè)置外部連接端子76，通過接觸孔將外部連接端子76與貫通配線75的端面連接。 上述工序以晶圓尺寸實施，通過一組晶圓一次制造多個靜電繼電器43。因此，通過劃片等將其切制成一個個，批量生產(chǎn)多個靜電繼電器43。
權(quán)利要求
1.一種電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括 Cu電極，其設(shè)置在基板的表面；防擴散膜，其由Sn的擴散系數(shù)為3X 10-23cm2/sec以下的材料構(gòu)成，將所述Cu電極整體覆蓋；接合用焊料層，其設(shè)置在所述防擴散膜的上方，由Au-Sn系焊料構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述防擴散膜為M或Ti。
3.如權(quán)利要求1所述的電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述Cu電極是設(shè)置在貫通配線的端部的插銷部，所述貫通配線被埋入基板的貫通孔中。
4.如權(quán)利要求1所述的電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述防擴散膜與所述接合用焊料層之間形成有潤濕性改善層，該潤濕性改善層用于提高Au-Sn系焊料的潤濕性。
5.如權(quán)利要求1所述的電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述Cu電極的厚度為2μπι以下。
6.如權(quán)利要求1所述的電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述防擴散膜具有從所述Cu電極突出的凸緣部。
7.如權(quán)利要求1所述的電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述防擴散膜的厚度為Iym以下。
8.如權(quán)利要求4所述的電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述潤濕性改善層將所述防擴散膜的整個表面覆蓋。
9.如權(quán)利要求1所述的電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述焊料層的厚度為5μπι以下。
10.如權(quán)利要求1所述的電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述焊料層的面積與所述Cu電極的面積相同或者比所述Cu電極的面積小。
11.如權(quán)利要求1所述的電極結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述基板是表面被絕緣膜覆蓋的半導體基板，在所述Cu電極與所述絕緣膜之間形成有密接層，所述密接層的面積比所述Cu電極的面積大，并且不超出所述防擴散膜。
12.如權(quán)利要求11所述的電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述密接層是由Ti、TiN、TaN、Ta中的至少一種材料構(gòu)成一層或多層。
13.—種微型設(shè)備用封裝，其由用于安裝微型設(shè)備的第一基板、和與所述第一基板接合并將微型設(shè)備密封的第二基板構(gòu)成，其特征在于，通過Cu電極、防擴散膜、接合用焊料層而形成用于與微型設(shè)備連接的連接用電極部， 所述Cu電極位于貫通配線的端部，設(shè)置在所述第二基板的內(nèi)表面，所述貫通配線被埋入所述第二基板的貫通孔中；所述防擴散膜由Sn的擴散系數(shù)為3X10_23cm7sec以下的材料構(gòu)成，將所述Cu電極整體覆蓋；所述接合用焊料層由Au-Sn系焊料構(gòu)成。
14.一種微型設(shè)備用封裝，其由用于安裝微型設(shè)備的第一基板、和與所述第一基板相對的第二基板構(gòu)成，其特征在于，通過Cu電極、防擴散膜、接合用焊料層而形成與第一基板接合的密封用焊盤部， 所述Cu電極沿所述第二基板的內(nèi)表面外周部設(shè)置；所述防擴散膜由Sn的擴散系數(shù)為3X10_23cm7sec以下的材料構(gòu)成，將所述Cu電極整體覆蓋；所述接合用焊料層由Au-Sn系焊料構(gòu)成。
15.如權(quán)利要求13或14所述的微型設(shè)備用封裝，其特征在于，接合后的所述接合用焊料層的厚度為3μπι以下。
全文摘要
一種電極結(jié)構(gòu)及具有該電極結(jié)構(gòu)的微型設(shè)備用封裝，能夠?qū)u電極的厚度減薄，并且即使將Cu電極的厚度減薄也不易在Cu電極上產(chǎn)生裂紋、空隙、剝落等，接合強度高。在設(shè)于罩基板(71)的貫通孔(72)上設(shè)有Cu貫通配線(75)。在罩基板(71)的表面，在貫通配線(75)的端部設(shè)有Cu電極(82)。Cu電極(82)的整個表面被防擴散膜(83)覆蓋，該防擴散膜(83)由Sn的擴散系數(shù)為3×10-23cm2/sec以下的材料、例如Ti或Ni構(gòu)成。另外，在防擴散膜(83)之上設(shè)置由Au構(gòu)成的潤濕性改善層(84)，在其上設(shè)置由Au-Sn系焊料構(gòu)成的接合用焊料層(85)。
文檔編號B81B7/00GK102190277SQ201010595110
公開日2011年9月21日 申請日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月15日
發(fā)明者井上匡志, 佐野彰彥, 土肥小也香, 奧野敏明, 宮地孝明, 羽田善紀, 蘆原義樹 申請人:歐姆龍株式會社