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JP7345404B2 - MEMS device - Google Patents
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JP7345404B2 - MEMS device - Google Patents

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JP7345404B2 JP2020008500A JP2020008500A JP7345404B2 JP 7345404 B2 JP7345404 B2 JP 7345404B2 JP 2020008500 A JP2020008500 A JP 2020008500A JP 2020008500 A JP2020008500 A JP 2020008500A JP 7345404 B2 JP7345404 B2 JP 7345404B2
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Description

本発明は、MEMS装置に関するものである。 The present invention relates to a MEMS device.

圧力センサ、加速度センサおよびマイクロフォン等の各種センサ、光スキャナおよびデジタルミラーデバイス等のミラーデバイスにMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)素子を用いたMEMS装置が用いられている。MEMS素子を実装基板に実装することで外部回路と接続可能なMEMS装置となる。 MEMS devices using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) elements are used in various sensors such as pressure sensors, acceleration sensors, and microphones, and mirror devices such as optical scanners and digital mirror devices. By mounting a MEMS element on a mounting board, it becomes a MEMS device that can be connected to an external circuit.

MEMS素子の実装基板への実装は、例えばMEMS素子を接着剤で固定してワイヤボンディングで電気的に接続することで行なわれる。MEMS素子と実装基板とでは熱膨張係数が異なるため、これらの間に発生する熱応力によってMEMS素子に歪が発生する場合がある。これに対して、所定の厚みを有する弾性材料をセンサチップとリードフレームとの間の仲介固着層として使用する技術が知られている(例えば特許文献1を参照。)。この技術では実装基板の材料が制約され、用途に応じたセンサを提供できないという課題に対して、MEMS素子の実装面に突起物を設けて突起物と実装基板とを接着剤を介して接続したMEMSデバイスが知られている(例えば特許文献2を参照。)。 The MEMS element is mounted on the mounting board by, for example, fixing the MEMS element with an adhesive and electrically connecting it with wire bonding. Since the MEMS element and the mounting board have different coefficients of thermal expansion, thermal stress generated between them may cause distortion in the MEMS element. On the other hand, a technique is known in which an elastic material having a predetermined thickness is used as an intermediate fixing layer between a sensor chip and a lead frame (see, for example, Patent Document 1). With this technology, the materials for the mounting board are limited, and in order to solve the problem of not being able to provide a sensor suitable for each application, a protrusion is provided on the mounting surface of the MEMS element, and the protrusion and the mounting board are connected via adhesive. MEMS devices are known (see, for example, Patent Document 2).

特開平3-289528号公報Japanese Patent Application Publication No. 3-289528 特開2012-6092号公報Japanese Patent Application Publication No. 2012-6092

しかしながら、特許文献1のMEMS素子の実装構造は、MEMS素子の枠状の下面の全面が配線基板に接合されるものであるため、熱応力の低減が十分ではなくMEMS素子に歪が発生する可能性があった。特許文献2のMEMS素子の実装構造においては、ある程度の応力の緩和は可能であるが、ボンディングワイヤによる電気的接続性、あるいはMEMS素子の形状による歪の影響を考慮した接着剤の配置(接続位置)ではなかった。そのため、ボンディングワイヤの接続性を含む実装信頼性、歪によるMEMS素子の動作の精度が低下してしまう可能性があった。 However, in the MEMS element mounting structure of Patent Document 1, the entire frame-shaped lower surface of the MEMS element is bonded to the wiring board, so thermal stress may not be sufficiently reduced and distortion may occur in the MEMS element. There was sex. In the MEMS element mounting structure of Patent Document 2, it is possible to alleviate stress to a certain extent, but the adhesive placement (connection position ) was not. Therefore, there is a possibility that the mounting reliability including the connectivity of bonding wires and the accuracy of the operation of the MEMS element due to distortion may deteriorate.

本開示の1つの態様によるMEMS装置は、配線基板と、第1面および第1面と反対側の第2面を有する四角枠状の支持部ならびに該支持部の前記第1面上に位置する素子部を備えるMEMS素子と、を含み、前記素子部は、前記支持部と重なる枠部および該枠部の内側に位置して前記枠部に接続されている機能部を有し、前記支持部の前記第2面と前記配線基板とが、前記支持部の4つの辺部のそれぞれにおいて互いに間隔を設けて配置された複数の接合部材で接合されており、前記支持部の4つの辺部のうち、第1辺部における接合部材の間隔は、第2辺部における接合部材の間隔よりも小さく、前記枠部における前記第1辺部上に位置する部分に、ボンディングワイヤが接続される電極部があり、前記電極部が、平面透視で前記第1辺部における前記接合部材と重なる第1電極と、平面透視で隣り合う2つの前記接合部材の間に位置する第2電極とを含む。 A MEMS device according to one aspect of the present disclosure includes a wiring board, a square frame-shaped support portion having a first surface and a second surface opposite to the first surface, and located on the first surface of the support portion. a MEMS element including an element part, the element part has a frame part that overlaps with the support part, and a functional part located inside the frame part and connected to the frame part; The second surface of the supporting part and the wiring board are joined by a plurality of joining members arranged at intervals from each other on each of the four sides of the supporting part, and the second surface of the supporting part The interval between the bonding members on the first side is smaller than the interval between the bonding members on the second side, and an electrode to which a bonding wire is connected to a portion of the frame located on the first side. The electrode portion includes a first electrode that overlaps the bonding member on the first side portion when seen in plan view, and a second electrode located between the two adjacent bonding members in plan view.

本開示の1つの態様のMEMS装置によれば、支持部の4つの辺部のそれぞれにおいて互いに間隔を設けて配置された複数の接合部材で接合されている点状の接合によって熱応力が低減され、MEMS素子全体の歪みを抑えられるとともに、支持部の4つの辺部のうち第1辺部における接合部材の間隔は小さいことから、第1辺部を電極の位置に応じてよ
り強固に接合する箇所、あるいはMEMS素子の形状に応じて歪みのより小さい箇所とすることができるため、実装信頼性あるいはMEMS素子の動作の精度が高いものとなる。
According to the MEMS device of one aspect of the present disclosure, thermal stress is reduced by the point-like joints that are joined by the plurality of joint members arranged at intervals on each of the four sides of the support part. , the distortion of the entire MEMS element can be suppressed, and since the interval between the joining members on the first side of the four sides of the support section is small, the first side can be more firmly joined according to the position of the electrode. Since the distortion can be made smaller depending on the location or the shape of the MEMS element, the mounting reliability or the accuracy of the operation of the MEMS element can be improved.

MEMS装置の一例の実装構造を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a mounting structure of an example of a MEMS device. (a)は図1のA-A線における断面図であり、(b)は図1のB-B線における断面図である。(a) is a sectional view taken along line AA in FIG. 1, and (b) is a sectional view taken along line BB in FIG. MEMS装置の他の一例の実装構造を示す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing a mounting structure of another example of a MEMS device. (a)は図3のA-A線における断面図であり、(b)は図3のB-B線における断面図である。(a) is a sectional view taken along line AA in FIG. 3, and (b) is a sectional view taken along line BB in FIG. 3. MEMS装置の他の一例の実装構造を示す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing a mounting structure of another example of a MEMS device. (a)は図5のA-A線における断面図であり、(b)は図5のB-B線における断面図である。(a) is a sectional view taken along line AA in FIG. 5, and (b) is a sectional view taken along line BB in FIG. MEMS装置の他の一例の実装構造を示す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing a mounting structure of another example of a MEMS device. (a)は図7のA-A線における断面図であり、(b)は図7のB-B線における断面図である。(a) is a sectional view taken along line AA in FIG. 7, and (b) is a sectional view taken along line BB in FIG. (a)はMEMS装置の一例を示す平面図であり、(b)は(a)のB-B線における断面図である。(a) is a plan view showing an example of a MEMS device, and (b) is a cross-sectional view taken along the line BB in (a). (a)はMEMS装置の他の一例を示す平面図であり、(b)は(a)のB-B線における断面図である。(a) is a plan view showing another example of the MEMS device, and (b) is a cross-sectional view taken along the line BB in (a). (a)はMEMS装置の他の一例を示す平面図であり、(b)は(a)のB-B線における断面図である。(a) is a plan view showing another example of the MEMS device, and (b) is a cross-sectional view taken along the line BB in (a).

本発明の実施形態のMEMS装置について、添付の図面を参照して説明する。なお、以下の説明における上下の区別は便宜的なものであり、実際にMEMS装置が使用されるときの上下を限定するものではない。図1はMEMS装置の一例の実装構造を示す平面図である。図2(a)は図1のA-A線における断面図であり、図2(b)は図1のB-B線における断面図である。図3はMEMS装置の他の一例の実装構造を示す平面図である。図4(a)は図3のA-A線における断面図であり、図4(b)は図3のB-B線における断面図である。図5はMEMS装置の他の一例の実装構造を示す平面図である。図6(a)は図5のA-A線における断面図であり、図6(b)は図5のB-B線における断面図である。図7はMEMS装置の他の一例の実装構造を示す平面図である。図8(a)は図7のA-A線における断面図であり、図8(b)は図7のB-B線における断面図である。図9(a)はMEMS装置の一例を示す平面図であり、図9(b)は図9(a)のB-B線における断面図である。図10(a)はMEMS装置の他の一例を示す平面図であり、図10(b)は図10(a)のB-B線における断面図である。図11(a)はMEMS装置の他の一例を示す平面図であり、図11(b)は図11(a)のB-B線における断面図である。 A MEMS device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Note that the distinction between upper and lower in the following explanation is for convenience, and does not limit the upper and lower when the MEMS device is actually used. FIG. 1 is a plan view showing the mounting structure of an example of a MEMS device. 2(a) is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1, and FIG. 2(b) is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. FIG. 3 is a plan view showing the mounting structure of another example of the MEMS device. 4(a) is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 3, and FIG. 4(b) is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. FIG. 5 is a plan view showing the mounting structure of another example of the MEMS device. 6(a) is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 5, and FIG. 6(b) is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. FIG. 7 is a plan view showing the mounting structure of another example of the MEMS device. 8(a) is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 7, and FIG. 8(b) is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 9(a) is a plan view showing an example of a MEMS device, and FIG. 9(b) is a sectional view taken along the line BB in FIG. 9(a). FIG. 10(a) is a plan view showing another example of the MEMS device, and FIG. 10(b) is a sectional view taken along line BB in FIG. 10(a). FIG. 11(a) is a plan view showing another example of the MEMS device, and FIG. 11(b) is a sectional view taken along line BB in FIG. 11(a).

本開示の1つの態様のMEMS装置600は、配線基板200と、第1面111および第1面111の反対側の第2面112を有する四角枠状の支持部110ならびに該支持部110の前記第1面111上に位置する素子部120とを備えるMEMS素子100と、を含む。素子部120は、支持部110と重なる枠部122および枠部122の内側に位置して枠部122に接続されている機能部121を有する。支持部110の第2面112と配線基板200とは、支持部110の4つの辺部のそれぞれにおいて互いに間隔を設けて配置された複数の接合部材300で接合されている。そして、支持部110の4つの辺部のうち、第1辺部113における接合部材300の間隔は、第2辺部114における接合部材300の間隔よりも小さい。 A MEMS device 600 according to one aspect of the present disclosure includes a wiring board 200 , a square frame-shaped support portion 110 having a first surface 111 and a second surface 112 opposite to the first surface 111 , and the support portion 110 of the support portion 110 . The MEMS device 100 includes an element section 120 located on the first surface 111. The element section 120 has a frame section 122 overlapping with the support section 110 and a functional section 121 located inside the frame section 122 and connected to the frame section 122. The second surface 112 of the support part 110 and the wiring board 200 are joined by a plurality of joining members 300 arranged at intervals on each of the four sides of the support part 110. Of the four sides of the support portion 110 , the interval between the joining members 300 on the first side 113 is smaller than the interval between the joining members 300 on the second side 114 .

図1および図2に示す例においては、MEMS素子100の支持部110の第2面112(下面)が、配線基板200に接合部材300で接合されている。接合部材300は枠状の支持部110の周方向で間隔を設けて配置されている。図1におけるMEMS素子100の四角枠状の支持部110の上側の辺部(上辺部)、左側の辺部および右側の辺部においては、接合部材300が同じ間隔D3で配置されている。MEMS素子100は平面視で長方形であり、支持部110の平面視形状も長方形である。そのため長辺である上辺部は3か所で接合され、短辺である左右の辺部は2か所で接合されている。上辺部と左右の辺部とで接合箇所の数、配置されている接合部材300の数は異なるが、いずれも複数でありその間隔は同じD3である。これに対して下の辺部(下辺部)における接合箇所の数、すなわち配置されている接合部材300の数は4つである。下辺部における接合部材300の間隔D1は、上辺部および左右の辺部における接合部材300の間隔D3よりも小さい。図1に示す例においては、上辺部および左右の辺部が第2辺部114に相当し、下辺部が第1辺部113に相当する。 In the example shown in FIGS. 1 and 2, the second surface 112 (lower surface) of the support portion 110 of the MEMS element 100 is bonded to the wiring board 200 with a bonding member 300. The joining members 300 are arranged at intervals in the circumferential direction of the frame-shaped support section 110. The joining members 300 are arranged at the same interval D3 on the upper side (top side), left side, and right side of the square frame-shaped support portion 110 of the MEMS element 100 in FIG. The MEMS element 100 is rectangular in plan view, and the support portion 110 is also rectangular in plan view. Therefore, the top side, which is the long side, is joined at three places, and the left and right sides, which are the short sides, are joined at two places. Although the number of joints and the number of joint members 300 arranged are different between the upper side and the left and right sides, there are a plurality of joint members 300 in both cases, and the distance between them is the same D3. On the other hand, the number of joints on the lower side (lower side), that is, the number of joint members 300 arranged, is four. The interval D1 between the joining members 300 at the lower side is smaller than the interval D3 between the joining members 300 at the upper side and the left and right sides. In the example shown in FIG. 1, the upper side and the left and right sides correspond to the second side 114, and the lower side corresponds to the first side 113.

図3および図4に示す例においても、MEMS素子100の支持部110の第2面112(下面)が、配線基板200に接合部材300で接合されている。また、接合部材300は枠状の支持部110の周方向で間隔を設けて配置されている。図3におけるMEMS素子100の四角枠状の支持部110の左側の辺部および右側の辺部は、2つの接合部材300が同じ間隔D3で配置されて2か所で接合されている。これに対して、上辺部および下辺部における接合箇所の数、すなわち配置されている接合部材の数は3つである。この例のMEMS素子100は平面視で正方形であり、支持部110の平面視形状も正方形である。そのため、上辺部および下辺部における接合部材300の間隔D1は、左右の辺部における接合部材300の間隔D3よりも小さい。図3に示す例においては、左右の辺部が第2辺部114に相当し、上辺部および下辺部が第1辺部113に相当する。 Also in the example shown in FIGS. 3 and 4, the second surface 112 (lower surface) of the support portion 110 of the MEMS element 100 is bonded to the wiring board 200 with the bonding member 300. Further, the joining members 300 are arranged at intervals in the circumferential direction of the frame-shaped support portion 110. Two joining members 300 are arranged at the same interval D3 and joined at two places on the left side and right side of the square frame-shaped support portion 110 of the MEMS element 100 in FIG. On the other hand, the number of joints on the upper side and the lower side, that is, the number of joint members arranged is three. The MEMS element 100 in this example has a square shape in plan view, and the shape of the support portion 110 in plan view is also square. Therefore, the interval D1 between the joining members 300 on the upper side and the lower side is smaller than the interval D3 between the joining members 300 on the left and right sides. In the example shown in FIG. 3, the left and right sides correspond to the second side 114, and the upper and lower sides correspond to the first side 113.

図5および図6に示す例においても、MEMS素子100の支持部110の第2面112(下面)が、配線基板200に接合部材300で接合されている。また、接合部材300は枠状の支持部110の周方向で間隔を設けて配置されている。図5におけるMEMS素子100の四角枠状の支持部110の左の辺部においては、2つの接合部材300が間隔D3で配置され、左の辺部は2か所で接合されている。これに対して、上辺部および下辺部における接合箇所の数、すなわち配置されている接合部材の数は3つであり、その間隔はD2である。また、右の辺部における接合箇所の数、すなわち配置されている接合部材の数は4つであり、その間隔はD1である。上辺部および下辺部における接合部材300の間隔D2は、左の辺部における接合部材300の間隔D3よりも小さい。また、右の辺部における接合部材300の間隔D1もまた、左の辺部における接合部材300の間隔D3よりも小さく、また上辺部および下辺部における接合部材300の間隔D2よりも小さい。図5に示す例においては、左の辺部が第2辺部114に相当し、上辺部および下辺部ならびに右の辺部が第1辺部113に相当する。すなわち、接合部材300の間隔が他の辺部の少なくとも1つよりも小さい間隔で接合されている辺部が第1辺部113である。 In the examples shown in FIGS. 5 and 6 as well, the second surface 112 (lower surface) of the support portion 110 of the MEMS element 100 is bonded to the wiring board 200 with the bonding member 300. Further, the joining members 300 are arranged at intervals in the circumferential direction of the frame-shaped support portion 110. On the left side of the rectangular frame-shaped support portion 110 of the MEMS element 100 in FIG. 5, two bonding members 300 are arranged with an interval D3, and the left side is bonded at two places. On the other hand, the number of joint parts on the upper side and the lower side, that is, the number of joint members arranged, is three, and the interval therebetween is D2. Further, the number of joints on the right side, that is, the number of joint members arranged, is four, and the interval therebetween is D1. The interval D2 between the joining members 300 on the upper side and the lower side is smaller than the interval D3 between the joining members 300 on the left side. Furthermore, the spacing D1 between the joining members 300 on the right side is also smaller than the spacing D3 between the joining members 300 on the left side, and also smaller than the spacing D2 between the joining members 300 on the top and bottom sides. In the example shown in FIG. 5, the left side corresponds to the second side 114, and the upper side, the lower side, and the right side correspond to the first side 113. That is, the first side 113 is the side where the joining members 300 are joined at a smaller interval than at least one of the other sides.

図1~図6に示すいずれの例においても、MEMS素子100は、支持部110の第2面112(下面)の全面ではなく、間隔を設けて配置された接合部材300で接合されている。すなわち、MEMS素子100と配線基板200とは複数の点状の接合部で接合されている。全面で接合されている場合に比較して、接合部材300が小さく歪みやすいため接合部材300で応力が緩和され、MEMS素子100に加わる応力が小さくなる。そのため、MEMS素子100が応力により破損してしまう可能性が低減される。また、MEMS素子100の歪みが小さいため、MEMS素子100(の素子部120)が精度よく動作することができる。 In any of the examples shown in FIGS. 1 to 6, the MEMS element 100 is not bonded to the entire second surface 112 (lower surface) of the support portion 110, but by bonding members 300 arranged at intervals. That is, the MEMS element 100 and the wiring board 200 are joined at a plurality of point-shaped joints. Compared to the case where the entire surface is joined, since the joining member 300 is small and easily distorted, the stress is relaxed in the joining member 300, and the stress applied to the MEMS element 100 is reduced. Therefore, the possibility that the MEMS element 100 will be damaged due to stress is reduced. Further, since the distortion of the MEMS element 100 is small, the MEMS element 100 (the element portion 120 thereof) can operate with high precision.

また、支持部110の各辺部は複数個所で接合されている。そのため、応力をより緩和しやすい、より小さな接合部材300であっても、MEMS素子100は強固に配線基板200に固定される。また、MEMS素子100は、配線基板200に対して傾くことなく実装されやすいため、各種センサやミラーデバイス等のMEMS装置600としての精度がより高いものとなる。 Furthermore, each side of the support portion 110 is joined at a plurality of locations. Therefore, even with a smaller bonding member 300 that can more easily relieve stress, the MEMS element 100 is firmly fixed to the wiring board 200. Moreover, since the MEMS element 100 is easily mounted without tilting with respect to the wiring board 200, the MEMS device 600, such as various sensors and mirror devices, has higher accuracy.

そして、間隔の小さい接合部材300で接合されている第1辺部113を備えていることによって、より強固に接合すべき辺部、あるいはMEMS素子100における歪をより小さくすべき辺部を設定することができる。そのため、実装信頼性が高く、MEMS素子100の動作精度の高いMEMS装置600となる。 By providing the first side portions 113 that are joined by the joining members 300 with small intervals, the side portions that should be bonded more firmly or the side portions that should cause less strain in the MEMS element 100 are set. be able to. Therefore, the MEMS device 600 has high mounting reliability and high operating precision of the MEMS element 100.

MEMS素子100は、実質的な素子である素子部120と四角枠状の支持部110とで構成されている。支持部110は、素子部120と配線基板200との間に素子部120が動作可能な空間を形成して配線基板200に固定するためのものであるため、中央部に貫通孔を有する枠状である。素子部120は、支持部110の第1面111(上面)上に位置しており支持部110と一体となっている。素子部120は、支持部110と重なる枠部122と枠部122の内側に位置している機能部121とを有している。枠部122は支持部110と同様の四角枠状である。機能部121は、枠部122の内側、支持部110の貫通孔の上に位置し、枠部122と接続されて一体となっている。機能部121と枠部122とは、枠部122の4つの辺部の一部と接続されている。機能部121と枠部122との接続部の幅は枠部122の辺部の長さより短い。このように、機能部121は枠部122の内側で宙吊りのような形になっている。 The MEMS element 100 is composed of an element section 120 that is a substantial element and a support section 110 that is shaped like a rectangular frame. The support part 110 is for forming a space between the element part 120 and the wiring board 200 in which the element part 120 can operate and fixing the element part 120 to the wiring board 200. It is. The element section 120 is located on the first surface 111 (upper surface) of the support section 110 and is integrated with the support section 110 . The element section 120 has a frame section 122 overlapping with the support section 110 and a functional section 121 located inside the frame section 122. The frame portion 122 has a square frame shape similar to the support portion 110. The functional part 121 is located inside the frame part 122 and above the through hole of the support part 110, and is connected to and integrated with the frame part 122. The functional section 121 and the frame section 122 are connected to some of the four sides of the frame section 122. The width of the connection part between the functional part 121 and the frame part 122 is shorter than the length of the side part of the frame part 122. In this way, the functional section 121 is suspended inside the frame section 122.

機能部121は可動部を含み、音圧、圧力または加速度といった外力を可動部の変位によって電気信号へ変換するもの、外部から入力された電流によって可動部が動くものがある。図1~図11に示す例は、MEMS素子100がミラーMEMSである場合であり、外部から入力された電流によって、機能部121の中央に位置する円形状のミラーの角度が変わるものである。図1~図11に示す例では、外部からの電流は枠部122に設けられた電極123に入力される。図示は省略しているが、電極123から機能部121のミラー周辺にかけて、コイルを含む配線が設けられている。 The functional unit 121 includes a movable part, and there are some that convert an external force such as sound pressure, pressure, or acceleration into an electric signal by displacement of the movable part, and others that move the movable part by an externally input electric current. The example shown in FIGS. 1 to 11 is a case where the MEMS element 100 is a mirror MEMS, and the angle of a circular mirror located at the center of the functional section 121 changes depending on the current input from the outside. In the examples shown in FIGS. 1 to 11, an external current is input to the electrode 123 provided on the frame portion 122. In the example shown in FIGS. Although not shown, wiring including a coil is provided from the electrode 123 to the vicinity of the mirror of the functional section 121.

MEMS素子100は、例えば図9~図11に示す例のように、配線基板200に接合部材300で機械的に固定されるとともに、ボンディングワイヤ400で配線基板200の配線220と電気的に接続される。ボンディングワイヤ400の一端がMEMS素子100の電極123に接続され、ボンディングワイヤ400の他端が配線基板200の接続パッド221に接続される。図9に示す例のMEMS装置600は、図1および図2に示す例の実装構造を有するものであり、図10に示す例のMEMS装置600は図3および図4に示す例の実装構造を有するものであり、図11に示す例のMEMS装置600は図5および図6に示す例の実装構造を有するものである。図1および図2に示す例の実装構造においては、電極123は、枠部122における支持部110の下辺部の上に位置する部分に8つ設けられている。図3および図4に示す例の実装構造においては、電極123は、枠部122における支持部110の上辺部および下辺部の上に位置する部分に、それぞれ4つずつ設けられている。図5および図6に示す例の実装構造においては、電極123は、枠部122における支持部110の右側の辺部の上に位置する部分に8つ設けられている。 The MEMS element 100 is mechanically fixed to a wiring board 200 with a bonding member 300 and electrically connected to wiring 220 of the wiring board 200 with a bonding wire 400, as shown in the examples shown in FIGS. 9 to 11, for example. Ru. One end of the bonding wire 400 is connected to the electrode 123 of the MEMS element 100, and the other end of the bonding wire 400 is connected to the connection pad 221 of the wiring board 200. The MEMS device 600 shown in FIG. 9 has the mounting structure shown in FIGS. 1 and 2, and the MEMS device 600 shown in FIG. 10 has the mounting structure shown in FIGS. 3 and 4. The MEMS device 600 shown in FIG. 11 has the mounting structure shown in FIGS. 5 and 6. In the example mounting structure shown in FIGS. 1 and 2, eight electrodes 123 are provided in a portion of the frame portion 122 located above the lower side portion of the support portion 110. In the mounting structure shown in FIGS. 3 and 4, four electrodes 123 are provided in each of the portions of the frame portion 122 located above the upper and lower sides of the support portion 110. In the example mounting structure shown in FIGS. 5 and 6, eight electrodes 123 are provided in a portion of the frame portion 122 located above the right side of the support portion 110.

このように、枠部122における第1辺部113上に位置する部分に、ボンディングワイヤ400が接続される電極123があるMEMS装置600とすることができる。接合部材300を点状に配置することで応力が緩和され、MEMS素子100に加わる応力が小さくなる。この接合部材300の数(接合箇所の数)が少ないほど応力緩和の効果は高
まるが、接合部材300の数が少ないと接合の剛性が小さくなる。そのため、ボンディングワイヤ400を電極123に接続する際に、十分な超音波振動が印加され難くなって強固な接続ができなくなる場合がある。また、接合部材300間の間隔が大きい場合には、平面透視で2つの接合部材300間に位置する電極123にボンディングワイヤ400を接合すると、その際の圧力によってMEMS素子100が破損してしまう可能性がある。小さい間隔で接合部材300が配置されている第1辺部113の上にボンディングワイヤ400が接続される電極123があることで、上記のようなワイヤボンディングによる接続性が低下する可能性およびMEMS素子100が破損する可能性が低減される。
In this way, the MEMS device 600 can have the electrode 123 to which the bonding wire 400 is connected in the portion of the frame portion 122 located on the first side portion 113. By arranging the bonding members 300 in a dotted manner, stress is relaxed, and the stress applied to the MEMS element 100 is reduced. The smaller the number of bonding members 300 (the number of bonding points), the higher the stress relaxation effect, but the smaller the number of bonding members 300, the lower the rigidity of the bond. Therefore, when connecting the bonding wire 400 to the electrode 123, it may become difficult to apply sufficient ultrasonic vibration, and a strong connection may not be possible. Furthermore, when the distance between the bonding members 300 is large, when the bonding wire 400 is bonded to the electrode 123 located between the two bonding members 300 in plan view, the MEMS element 100 may be damaged due to the pressure at that time. There is sex. Since the electrode 123 to which the bonding wire 400 is connected is located on the first side 113 where the bonding members 300 are arranged at small intervals, there is a possibility that the connectivity by wire bonding as described above will be reduced and the MEMS element 100 is reduced.

図1および図2に示す例の実装構造においては、素子部120の機能部121と枠部122との接合部は、枠部122における支持部110の下辺部の上に位置する部分に2つ設けられている。機能部121は、枠部122の下辺部の両端部の2箇所に接続されている。図3および図4に示す例の実装構造においては、機能部121と枠部122との接合部は、枠部122における支持部110の上辺部および下辺部の上に位置する部分に、それぞれ1つずつ設けられている。機能部121は、枠部122の上辺部の中央部および下辺部の中央部の計2箇所に接続されている。図5および図6に示す例の実装構造においては、機能部121と枠部122との接合部は、枠部122における支持部110の上辺部および下辺部の上に位置する部分に、それぞれ1つずつ設けられている。機能部121は、枠部122の上辺部の中央部および下辺部の中央部の計2箇所に接続されている。 In the mounting structure of the example shown in FIGS. 1 and 2, there are two joints between the functional section 121 of the element section 120 and the frame section 122 at a portion of the frame section 122 located above the lower side of the support section 110. It is provided. The functional section 121 is connected to two locations on both ends of the lower side of the frame section 122 . In the mounting structure of the example shown in FIGS. 3 and 4, the joint portion between the functional section 121 and the frame section 122 is formed by attaching a 1/2 inch portion to a portion of the frame section 122 located above the upper side and the lower side of the support section 110, respectively. They are provided one by one. The functional section 121 is connected to a total of two locations, a central portion of the upper side and a central portion of the lower side of the frame portion 122. In the mounting structure of the example shown in FIGS. 5 and 6, the joint portion between the functional section 121 and the frame section 122 is attached to a portion of the frame section 122 located above the upper side and the lower side of the support section 110, respectively. They are provided one by one. The functional section 121 is connected to a total of two locations, a central portion of the upper side and a central portion of the lower side of the frame portion 122.

このように、機能部121が、枠部122における第1辺部113と重なる部分に接続されているMEMS装置600とすることができる。図1~図9に示す例において、機能部121は枠部122の4つの辺部のうち1つまたは2つと接続されている。枠部122の内側で宙吊り状態の機能部121の全体または一部(可動部)が精度よく動作するためには、機能部121の支持体である枠部122および支持部110の歪が小さい方がよい。特に、機能部121が接続されている部分の歪みが小さい方がよい。機能部121が接続されているのは、枠部122における第1辺部113と重なる部分であり、第1辺部113は小さい間隔で接合されている部分である。第1辺部113は応力による歪みが小さく、枠部122の第1辺部113の上に重なっている部分もまた歪みが小さい。よって、MEMS素子100(の素子部120)が、より精度よく動作することが可能な実装構造となる。 In this way, the MEMS device 600 can have the functional section 121 connected to the portion of the frame section 122 that overlaps with the first side section 113. In the examples shown in FIGS. 1 to 9, the functional section 121 is connected to one or two of the four sides of the frame section 122. In order for the whole or a part (movable part) of the functional part 121 suspended inside the frame part 122 to operate with high precision, the strain of the frame part 122 and the support part 110, which are the supports of the functional part 121, should be smaller. Good. In particular, it is better that the distortion in the portion to which the functional unit 121 is connected is small. The functional portion 121 is connected to a portion of the frame portion 122 that overlaps with the first side portion 113, and the first side portion 113 is a portion joined at a small interval. The first side portion 113 has a small strain due to stress, and the portion of the frame portion 122 overlapping the first side portion 113 also has a small strain. Therefore, the mounting structure allows the MEMS element 100 (the element portion 120 thereof) to operate with higher accuracy.

上述したように、図5および図6に示す例では、枠部122の電極123が設けられている部分の下に位置する支持部110の右側の辺部と、枠部122の機能部121が接続されている部分の下に位置する支持部110の上辺部および下辺部との3つの辺部が第1辺部113である。そのため、電極123の下に位置する右側の辺部を接合する接合部材300の間隔D1および機能部121の接続部の下に位置する支持部110の上辺部および下辺部を接合する接合部材300の間隔D2は、支持部110の左側の辺部を接合する接合部材300の間隔D3よりも小さい。 As described above, in the example shown in FIGS. 5 and 6, the right side of the support section 110 located below the portion of the frame section 122 where the electrode 123 is provided, and the functional section 121 of the frame section 122 are connected to each other. The three sides, the upper side and the lower side, of the support part 110 located below the connected part are the first sides 113. Therefore, the interval D1 of the joining member 300 that joins the right side part located below the electrode 123 and the joining member 300 that joins the upper side part and the lower part of the support part 110 located below the connection part of the functional part 121. The spacing D2 is smaller than the spacing D3 of the joining member 300 that joins the left side of the support portion 110.

また、電極123の下に位置する第1辺部113を接合する接合部材300の間隔D1は、機能部121の接続部の下に位置する支持部110の第1辺部113を接合する接合部材300の間隔D2よりも小さい。上述したように電極123から機能部121にかけて配線が設けられる。この配線の引き回しを容易にし、また配線を短くするために、電極123は接続部の近く、すなわち電極部123と接続部とを枠部122の同じ辺部に設けることができる。図5および図6に示す例のように、枠部122における機能部121が設けられる辺部と電極123が設けられる辺部とを異ならせることもできる。この例では、平面視が長方形のMEMS素子100が正方形状の配線基板200に搭載されている。そのため、MEMS素子100の短辺部に電極123を設けると、MEMS素子100と配線基板200とを接続するボンディングワイヤ400の長さを短くすることができる。
この場合は、電極123の下に位置する接合部材300の間隔を他の辺部よりも小さくすることができる。電極123の下に位置する支持部110の辺部は、MEMS素子100の配線基板200への接合の際、あるはその後の蓋体500の接合の際の熱応力だけでなく、ワイヤボンディングの際の応力も加わるため、この辺部における接合部材300の間隔をより小さくしている。
Further, the distance D1 between the joining members 300 that join the first side portions 113 located under the electrodes 123 is the same as the distance D1 between the joining members 300 that join the first side portions 113 of the support portion 110 located under the connection portion of the functional portion 121. It is smaller than the interval D2 of 300. As described above, wiring is provided from the electrode 123 to the functional section 121. In order to facilitate routing of the wiring and to shorten the wiring, the electrode 123 can be provided near the connection part, that is, the electrode part 123 and the connection part can be provided on the same side of the frame part 122. As in the examples shown in FIGS. 5 and 6, the side portion of the frame portion 122 where the functional portion 121 is provided may be different from the side portion where the electrode 123 is provided. In this example, a MEMS element 100 that is rectangular in plan view is mounted on a square wiring board 200. Therefore, by providing the electrode 123 on the short side of the MEMS element 100, the length of the bonding wire 400 connecting the MEMS element 100 and the wiring board 200 can be shortened.
In this case, the interval between the joining members 300 located under the electrodes 123 can be made smaller than the other sides. The side portion of the support portion 110 located under the electrode 123 is not only exposed to thermal stress during bonding of the MEMS element 100 to the wiring board 200 or during subsequent bonding of the lid 500, but also during wire bonding. Since this stress is also applied, the interval between the joining members 300 at this side portion is made smaller.

図7および図8に示す例のMEMS素子の実装構造は、図1~図6に示す例のMEMS素子の実装構造に対して、接合部材300が異なっている。第1辺部113に相当する下辺部は間隔D1で配置された6つの接合部材300で配線基板200に接合されている。同じ長さの上辺部には間隔D3で4つの接合部材300が配置され、これらより短い左右の辺部には間隔D3で2つの接合部材300が配置されている。上辺部および左右の辺部が第2辺部114に相当する。第1辺部113の接合部材300の間隔D1が第2辺部114の接合部材300の間隔D3よりも小さい点は同じである。なお、図1~図6に示す例では、断面の切断位置にある接合部材300はハッチングを施し、切断位置より奥にある接合部材300はハッチングを施さずに示している。これに対して、図7および図8に示す例では、接合部材300が小さく区別がつけがたいため、切断位置にある接合部材300のみを示している。 The MEMS element mounting structure of the example shown in FIGS. 7 and 8 is different from the MEMS element mounting structure of the example shown in FIGS. 1 to 6 in the joining member 300. A lower side portion corresponding to the first side portion 113 is joined to the wiring board 200 by six joining members 300 arranged at intervals D1. Four joining members 300 are arranged at an interval D3 on the upper side having the same length, and two joining members 300 are arranged at an interval D3 on the left and right sides shorter than these. The upper side and the left and right sides correspond to the second side 114. Similarly, the interval D1 between the joining members 300 on the first side 113 is smaller than the interval D3 between the joining members 300 on the second side 114. In the examples shown in FIGS. 1 to 6, the joining member 300 located at the cutting position of the cross section is hatched, and the joining member 300 located deeper than the cutting position is shown without hatching. On the other hand, in the examples shown in FIGS. 7 and 8, only the joining member 300 in the cutting position is shown because the joining member 300 is small and difficult to distinguish.

図1~図6に示す例は、接合部材300が接着剤である例を示しており、接合部材300の幅は支持部110の(辺部の)幅よりも大きい。これに対して、図7および図8に示す例は、接合部材300が金属バンプである例を示しており、接合部材300の幅は支持部110の(辺部の)幅よりも小さい。この場合もまた、MEMS素子100と配線基板200との接合は点状の接合となっているため、応力が緩和され、MEMS素子100に加わる応力が小さくなる。この例のMEMS素子の実装構造もまた、接合部材300の間隔D1が他の辺部(第2辺部114)の接合部材300の間隔D3よりも小さい第1辺部113を有しているので、図1~図6に示す例と同様の効果を有する。 The examples shown in FIGS. 1 to 6 show examples in which the bonding member 300 is an adhesive, and the width of the bonding member 300 is larger than the width (of the side portion) of the support portion 110. On the other hand, the examples shown in FIGS. 7 and 8 show examples in which the joining member 300 is a metal bump, and the width of the joining member 300 is smaller than the width (of the side part) of the support part 110. Also in this case, since the bond between the MEMS element 100 and the wiring board 200 is a point-like bond, the stress is relaxed and the stress applied to the MEMS element 100 is reduced. The MEMS device mounting structure of this example also has the first side 113 in which the interval D1 between the joining members 300 is smaller than the interval D3 between the joining members 300 on the other side (second side 114). , has the same effects as the examples shown in FIGS. 1 to 6.

MEMS装置600は、上述したような実装構造でMEMS素子100が配線基板200に実装されたものである。MEMS素子100が配線基板200に搭載され、接合部材300によって固定されている。また、図9~図11に示す例のように、MEMS素子100の電極123と、配線基板200の配線220である接続パッド221とが、ボンディングワイヤ400によって電気的に接続されている。これらの例では、配線基板200は凹部を有しており、MEMS素子100は凹部の底面に接合部材300で接合されている。また、この凹部を塞ぐように蓋体500が取り付けられ、凹部内のMEMS素子100が気密封止されている。凹部内は真空にすることもできる。平板状の配線基板200上にMEMS素子100を搭載し、MEMS素子100およびボンディングワイヤ400を覆うキャップ状の蓋体500で封止することもできる。 The MEMS device 600 has the MEMS element 100 mounted on the wiring board 200 with the mounting structure described above. A MEMS element 100 is mounted on a wiring board 200 and fixed by a bonding member 300. Further, as in the examples shown in FIGS. 9 to 11, the electrode 123 of the MEMS element 100 and the connection pad 221, which is the wiring 220 of the wiring board 200, are electrically connected by the bonding wire 400. In these examples, the wiring board 200 has a recess, and the MEMS element 100 is bonded to the bottom surface of the recess with a bonding member 300. Further, a lid body 500 is attached to close this recess, and the MEMS element 100 within the recess is hermetically sealed. The inside of the recess can also be evacuated. It is also possible to mount the MEMS element 100 on a flat wiring board 200 and seal it with a cap-like lid 500 that covers the MEMS element 100 and bonding wires 400.

図9~図11に示す例は、上述したように、MEMS素子100がミラーMEMSである例であり、MEMS素子100とMEMS装置600の外部との間で光の授受がある。そのため、蓋体500はこの光を透過する透光性部材510を備えるものである。図9に示す例では、蓋体500は透光性部材510のみで構成され、板状の透光性部材510が例えば樹脂接着剤等の接合材530で配線基板200に接合されている。図10に示す例および図11に示す例では、蓋体500は透光性部材510と枠部材520とで構成されている。枠部材520の開口を塞ぐように透光性部材510が取り付けられている。図10に示す例の枠部材520は例えば金属製であり、枠部材520と配線基板200上に設けられた金属枠230とが、はんだを含むろう材あるいはシームウエルド等の溶接によって接合されている。図11に示す例の枠部材520は例えばセラミック製であり、枠部材520と配線基板200上とがガラス等の接合材530によって接合されている。各例の蓋体500の配線基板200への接合方法は上記に限られるものではなく、他の例の接合
材530で接合することもできる。接合材530としてろう材を用いる場合には、ろう材が濡れて接合可能なように蓋体500および配線基板200に枠状の金属膜を設けるか、活性金属を含むろう材を用いる。接合材530による接合時の加熱によってMEMS素子100を接合する接合部材300およびMEMS素子100が損傷しないような加熱温度で接合できる接合材530を用いる。シームウエルドによる接合は局所加熱による接合であるため、接合部材300等へ与える熱の影響は比較的抑えられる。
As described above, the examples shown in FIGS. 9 to 11 are examples in which the MEMS element 100 is a mirror MEMS, and light is exchanged between the MEMS element 100 and the outside of the MEMS device 600. Therefore, the lid 500 includes a translucent member 510 that transmits this light. In the example shown in FIG. 9, the lid 500 is composed only of a light-transmitting member 510, and the plate-shaped light-transmitting member 510 is bonded to the wiring board 200 with a bonding material 530 such as a resin adhesive. In the example shown in FIG. 10 and the example shown in FIG. 11, the lid body 500 is composed of a translucent member 510 and a frame member 520. A translucent member 510 is attached so as to close the opening of the frame member 520. The frame member 520 in the example shown in FIG. 10 is made of metal, for example, and the frame member 520 and the metal frame 230 provided on the wiring board 200 are joined by brazing filler metal containing solder or welding such as seam welding. . The frame member 520 in the example shown in FIG. 11 is made of ceramic, for example, and the frame member 520 and the top of the wiring board 200 are bonded by a bonding material 530 such as glass. The method of bonding the lid 500 to the wiring board 200 in each example is not limited to the above, and bonding may be performed using a bonding material 530 in other examples. When a brazing material is used as the bonding material 530, a frame-shaped metal film is provided on the lid 500 and the wiring board 200 so that the brazing material can be wetted and bonded, or a brazing material containing an active metal is used. A bonding member 300 that bonds the MEMS element 100 by heating during bonding by the bonding material 530 and a bonding material 530 that can bond at a heating temperature that does not damage the MEMS element 100 are used. Since joining by seam welding is joining by local heating, the influence of heat on the joining member 300 and the like is relatively suppressed.

MEMS素子100は、上述したような構造を有するものである。シリコンウエハを、半導体製造プロセスを用いて加工することで製造される。 The MEMS element 100 has the structure described above. It is manufactured by processing a silicon wafer using a semiconductor manufacturing process.

MEMS素子100としては、例えば、角速度センサ素子、角度センサ素子および加速度センサ素子等の機能部121に可動部(振動部)を有するものである。これらは、回転運動時のコリオリ力、重力の作用方向または加速度を生じさせる力等の物理量(力学量)を機能部121で検知し、これを電気信号に変換するものである。あるいは、MEMS素子100は、例えば機能部121の可動部としてミラーを備えるミラーデバイスであって、外部から入力された電流によってミラーの角度が変わるものである。 The MEMS element 100 has a movable part (vibrating part) in a functional part 121 such as an angular velocity sensor element, an angle sensor element, an acceleration sensor element, etc., for example. These detect physical quantities (mechanical quantities) such as the Coriolis force during rotational motion, the direction of action of gravity, or the force that causes acceleration in the functional unit 121, and convert them into electrical signals. Alternatively, the MEMS element 100 is, for example, a mirror device that includes a mirror as a movable part of the functional part 121, and the angle of the mirror changes depending on a current input from the outside.

MEMS素子100は、MEMS素子100の下面である支持部110の第2面112が接合部材300によって配線基板200の搭載領域1bに接合されて固定される。その後、MEMS素子100の電極123と配線基板200の接続パッド221とがボンディングワイヤ400で接続されて配線基板200と電気的に接続される。MEMS素子100で検知されて電気信号に変換された上記の物理量(力学量)は、ボンディングワイヤ400および配線220を介して外部回路に電気的に導出される。あるいは、外部回路から配線基板200の配線220に入力された電気信号(電流)が、ボンディングワイヤ400を介してMEMS素子100に入力すると、電気信号に応じてミラーの角度が変わる。 The second surface 112 of the support portion 110, which is the lower surface of the MEMS device 100, is bonded and fixed to the mounting area 1b of the wiring board 200 by the bonding member 300. Thereafter, the electrode 123 of the MEMS element 100 and the connection pad 221 of the wiring board 200 are connected with the bonding wire 400 to be electrically connected to the wiring board 200. The above physical quantity (mechanical quantity) detected by the MEMS element 100 and converted into an electrical signal is electrically led out to an external circuit via the bonding wire 400 and the wiring 220. Alternatively, when an electric signal (current) input from an external circuit to the wiring 220 of the wiring board 200 is input to the MEMS element 100 via the bonding wire 400, the angle of the mirror changes according to the electric signal.

配線基板200は、絶縁基板210に配線220が設けられたものである。絶縁基板210は、配線基板200の基本的な構造部分であり、配線基板200としての機械的な強度の確保、および複数の配線220間の絶縁性の確保等の機能を有している。絶縁基板210は、例えば上から見たときに(平面視において)正方形状あるいは長方形状である。正方形状および長方形状とは、厳密な正方形および長方形だけでなく、図3に示す例のように角部が切り取られた正方形(厳密には八角形)または長方形、あるいは図5に示す例のように角部が丸められた正方向あるいは長方形を含むものである。絶縁基板210は、上述したように、平板状であってもよいし、凹部を有する形状であってもよい。凹部の平面視の形状もまた、正方形状あるいは長方形状である。 The wiring board 200 has wiring 220 provided on an insulating substrate 210. The insulating substrate 210 is a basic structural part of the wiring board 200 and has functions such as ensuring mechanical strength as the wiring board 200 and ensuring insulation between the plurality of wirings 220. The insulating substrate 210 has, for example, a square or rectangular shape when viewed from above (in plan view). Square and rectangular shapes include not only strict squares and rectangles, but also squares (strictly octagons) or rectangles with cut-off corners as in the example shown in Figure 3, or rectangles as in the example shown in Figure 5. Contains a positive direction or a rectangle with rounded corners. As described above, the insulating substrate 210 may have a flat plate shape or a shape having a recessed portion. The shape of the recessed portion in plan view is also square or rectangular.

絶縁基板210の寸法は、例えば、四角形の一辺の長さが5mm~10mmで、厚みが1mm~3mmである。絶縁基板210が凹部を有する場合であれば、凹部の寸法は、例えば、開口部が四角形の一辺の長さが3mm~8mmで、深さが0.5mm~2mmである。 The dimensions of the insulating substrate 210 are, for example, a rectangular side with a length of 5 mm to 10 mm and a thickness of 1 mm to 3 mm. If the insulating substrate 210 has a recess, the dimensions of the recess are, for example, a rectangular opening with a side length of 3 mm to 8 mm and a depth of 0.5 mm to 2 mm.

絶縁基板210は、例えば酸化アルミニウム質焼結体、ガラスセラミック焼結体、ムライト質焼結体または窒化アルミニウム質焼結体等の絶縁材料からなる複数の絶縁層が積層されて形成されている。 The insulating substrate 210 is formed by laminating a plurality of insulating layers made of an insulating material such as an aluminum oxide sintered body, a glass ceramic sintered body, a mullite sintered body, or an aluminum nitride sintered body.

絶縁基板210は、例えば酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、次のようにして作製することができる。すなわち、まず、絶縁層となるセラミックグリーンシートを作製する。酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素等の原料粉末を適当な有機バインダおよび有機溶剤とともにシート状に成形して四角シート状の複数のセラミックグリーンシートを作製する。次にこれらのセラミックグリーンシートを積層して積層体を作製する。凹部
は、セラミックグリーンシートに金型等を用いて貫通孔を設けておけばよい。その後、この積層体を1300~1600℃の温度で焼成することによって絶縁基板210を作製することができる。
If the insulating substrate 210 is made of, for example, an aluminum oxide sintered body, it can be manufactured as follows. That is, first, a ceramic green sheet that will become an insulating layer is produced. Raw material powders such as aluminum oxide and silicon oxide are formed into sheets together with a suitable organic binder and organic solvent to produce a plurality of square ceramic green sheets. Next, these ceramic green sheets are laminated to produce a laminate. The recess may be formed by providing a through hole in the ceramic green sheet using a mold or the like. Thereafter, the insulating substrate 210 can be manufactured by firing this laminate at a temperature of 1300 to 1600°C.

絶縁基板210を含む配線基板200は、このような配線基板200となる複数の基板領域が母基板に配列された多数個取り基板として製作することもできる。複数の基板領域を含む母基板を、基板領域毎に分割して複数の配線基板200をより効率よく製作することもできる。この場合には、母基板のうち基板領域の境界に沿って分割用の溝が設けられていてもよい。また、多数個取り基板の各基板領域にMEMS素子100を搭載した後に、これを分割して複数のMEMS装置600を得るようにしてもよい。 The wiring board 200 including the insulating substrate 210 can also be manufactured as a multi-chip board in which a plurality of board regions that become the wiring board 200 are arranged on a mother board. A plurality of wiring boards 200 can also be manufactured more efficiently by dividing a mother board including a plurality of board regions into each board region. In this case, dividing grooves may be provided along the boundaries of the substrate regions of the mother substrate. Further, after mounting the MEMS element 100 on each substrate area of a multi-chip board, this may be divided to obtain a plurality of MEMS devices 600.

絶縁基板210の表面および内部には配線220が設けられている。例えば、図1~図11に示す例においては、絶縁基板210の上面に開口する凹部内にはMEMS素子100と接続するための接続パッド221がある。これらの例における凹部は段部を有しており、段部上に接続パッド221がある。段部を有さない凹部の場合は、凹部の底面に接続パッド221を設けることができる。また、絶縁基板210の下面には、外部電気回路と接続するための端子電極224がある。これら接続パッド221と端子電極224とは、絶縁基板210の内部に設けられた貫通導体222および内部配線層223によって電気的に接続されている。貫通導体222は絶縁層を貫通し、内部配線層223は絶縁層間に配置されている。端子電極224は絶縁基板210の下面ではなく、下面から側面にかけて、あるいは側面に設けられていてもよい。 Wiring 220 is provided on the surface and inside of the insulating substrate 210. For example, in the examples shown in FIGS. 1 to 11, a connection pad 221 for connecting to the MEMS element 100 is provided in a recess opening on the upper surface of the insulating substrate 210. The recess in these examples has a step, and the connection pad 221 is on the step. In the case of a recess without a step, a connection pad 221 can be provided on the bottom surface of the recess. Further, on the lower surface of the insulating substrate 210, there is a terminal electrode 224 for connection to an external electric circuit. These connection pads 221 and terminal electrodes 224 are electrically connected by a through conductor 222 and an internal wiring layer 223 provided inside the insulating substrate 210. The through conductor 222 penetrates the insulating layer, and the internal wiring layer 223 is arranged between the insulating layers. The terminal electrode 224 may be provided not on the lower surface of the insulating substrate 210 but from the lower surface to the side surface or on the side surface.

配線220は、例えば、タングステン、モリブデン、マンガン、銅、銀、パラジウム、金、白金、ニッケルまたはコバルト等の金属、またはこれらの金属を含む合金の金属材料を導体材料として主に含むものである。このような金属材料は、メタライズ層またはめっき層等の金属層として絶縁基板210の表面に設けられている。この金属層は、1層でもよく、複数層でもよい。また、メタライズで絶縁基板210の内部に設けられている。 The wiring 220 mainly contains, as a conductor material, a metal such as tungsten, molybdenum, manganese, copper, silver, palladium, gold, platinum, nickel, or cobalt, or an alloy containing these metals. Such a metal material is provided on the surface of the insulating substrate 210 as a metal layer such as a metallized layer or a plating layer. This metal layer may be one layer or multiple layers. Further, it is provided inside the insulating substrate 210 by metallization.

配線220の接続パッド221、内部配線層223および端子電極224は、例えば、タングステンのメタライズ層である場合には、タングステンの粉末を有機溶剤および有機バインダと混合して作製した金属ペーストを絶縁基板210となるセラミックグリーンシートの所定位置にスクリーン印刷法等の方法で印刷して焼成する方法で形成することができる。また、このうち、接続パッド221および端子電極224となるメタライズ層の露出表面には、電解めっき法または無電解めっき法等のめっき法でニッケルおよび金等のめっき層がさらに被着されていてもよい。この場合、前述したように多数個取り基板の形態で配線基板200またはMEMS装置600を製作する際に、複数の基板領域の配線を互いに電気的に接続させておけば、複数の配線基板200の配線220に一括してめっき層を被着させることもできる。また、貫通導体222は、上記の金属ペーストの印刷に先駆けてセラミックグリーンシートの所定の位置に貫通孔を設け、上記と同様の金属ペーストをこの貫通孔に充填しておくことで形成することができる。 If the connection pad 221, internal wiring layer 223, and terminal electrode 224 of the wiring 220 are, for example, a tungsten metallized layer, a metal paste prepared by mixing tungsten powder with an organic solvent and an organic binder is applied to the insulating substrate 210. It can be formed by printing on a predetermined position of a ceramic green sheet using a method such as screen printing and firing. In addition, a plating layer of nickel, gold, etc. may be further deposited on the exposed surface of the metallized layer that will become the connection pad 221 and the terminal electrode 224 by a plating method such as electrolytic plating or electroless plating. good. In this case, when manufacturing the wiring board 200 or the MEMS device 600 in the form of a multi-chip board as described above, if the wiring in the plurality of board regions is electrically connected to each other, the wiring board 200 can be A plating layer can also be applied to the wiring 220 all at once. Further, the through conductor 222 can be formed by providing a through hole at a predetermined position of the ceramic green sheet prior to printing the metal paste described above, and filling this through hole with the same metal paste as described above. can.

MEMS素子100を配線基板200に接合固定するための接合部材300は、上述した図1~図6に示す例のように、エポキシ樹脂等の樹脂接着剤を用いることができる。接合材が樹脂接着剤の場合には、シリコーンゴムやウレタンゴム等のより柔軟なものを用いることで接合部材300によって応力や振動を吸収することもできる。あるいは、接合部材300として、はんだを含むろう材を用いることもできる。ろう材を用いるも、融点がより低く、より柔軟なものを用いるとよい。また、上述した図7および図8に示す例のように、接合部材300として金属バンプを用いることができる。この場合の金属もまた比較的軟らかいものがよく、例えば、金やはんだを用いることができる。ろう材または金属バンプを用いる場合には、MEMS素子100の支持部110の第2面112および配線
基板200(の絶縁基板210)に、ろう材等が接合可能な金属膜を設ける。
As the bonding member 300 for bonding and fixing the MEMS element 100 to the wiring board 200, a resin adhesive such as epoxy resin can be used as in the examples shown in FIGS. 1 to 6 described above. When the bonding material is a resin adhesive, stress and vibration can be absorbed by the bonding member 300 by using a more flexible material such as silicone rubber or urethane rubber. Alternatively, a brazing material containing solder can also be used as the joining member 300. When using a brazing filler metal, it is preferable to use one that has a lower melting point and is more flexible. Further, as in the example shown in FIGS. 7 and 8 described above, a metal bump can be used as the joining member 300. The metal in this case should also be relatively soft, and for example, gold or solder can be used. When using a brazing material or a metal bump, a metal film to which a brazing material or the like can be bonded is provided on the second surface 112 of the support portion 110 of the MEMS element 100 and (the insulating substrate 210 of) the wiring board 200.

接合部材300が接着剤である場合には、配線基板200上に所定の間隔を設けて液状の接着剤を塗布し、その上にMEMS素子100を載置して、接着剤を硬化することでMEMS素子100を配線基板200に固定することができる。接合部材300の前駆体である液状の接着剤は、例えば熱硬化型のものであれば加熱によって硬化することができ、紫外線硬化型のものであれば紫外線を照射することによって硬化することができる。紫外線硬化型の接着剤であると、接合時の応力を小さくすることができる。 When the bonding member 300 is an adhesive, a liquid adhesive is applied on the wiring board 200 at a predetermined interval, the MEMS element 100 is placed on top of the liquid adhesive, and the adhesive is cured. MEMS element 100 can be fixed to wiring board 200. The liquid adhesive that is the precursor of the bonding member 300 can be cured by heating if it is a thermosetting type, and can be cured by irradiation with ultraviolet rays if it is an ultraviolet curable type. . If the adhesive is an ultraviolet curable adhesive, stress during bonding can be reduced.

接合部材300が金属バンプである場合は、配線基板200上に配線220と同様のメタライズおよびめっき皮膜によって金属膜を設けておき、この金属膜上に例えば金の細線であるボンディングワイヤをボンディングするとともにワイヤを延ばすことなく切断することで金バンプを形成することができる。所定の間隔で金バンプを設けた上にMEMS素子100を載置して加熱および加圧することによって接合することができる。MEMS素子100の支持部110の第2面112上に薄膜の金属膜を設けて同様に金バンプを設けてもよい。はんだバンプの場合は、MEMS素子100および配線基板200の少なくとも一方の上に金属膜を設け、金属膜状にはんだペーストを塗布してはんだを加熱溶融して凝固させることで設けることができる。間にはんだバンプを挟んでMEMS素子100を配線基板200上に載置し、加熱することによりMEMS素子100と配線基板200とを接合することができる。 When the bonding member 300 is a metal bump, a metal film is provided on the wiring board 200 by metallization and plating film similar to the wiring 220, and a bonding wire, for example, a thin gold wire, is bonded onto this metal film. Gold bumps can be formed by cutting the wire without stretching it. Bonding can be achieved by placing the MEMS element 100 on gold bumps provided at predetermined intervals and applying heat and pressure. A thin metal film may be provided on the second surface 112 of the support portion 110 of the MEMS element 100, and gold bumps may be provided in the same manner. In the case of a solder bump, it can be provided by providing a metal film on at least one of the MEMS element 100 and the wiring board 200, applying solder paste on the metal film, and heating and melting the solder to solidify it. MEMS element 100 and wiring board 200 can be bonded by placing MEMS element 100 on wiring board 200 with solder bumps in between and heating.

配線基板200上に接合部材300で固定され、ボンディングワイヤ400で電気的に接続されたMEMS素子100は、蓋体500によって封止されるとともに外部環境から保護されている。図9~図11に示す例は、上述したように、MEMS素子100がミラーMEMSである例であるため、蓋体500はこの光を透過する透光性部材510を備えるものである。MEMS素子100とMEMS装置600の外部との間で光の授受が不要である場合は、透光性部材510を備えていない蓋体500とすることができる。このときの蓋体500は、金属、セラミックス、樹脂等からなるものを用いることができる。蓋体500と配線基板200との接合材530および接合方法は、上述した透光性部材510を有する蓋体500の場合と同様の接合材530および方法を用いることができる。また、蓋体500の形状は、配線基板200が凹部を有する場合は平板状で、配線基板200が平板状である場合はキャップ状とすることができる。 The MEMS element 100 fixed on the wiring board 200 with the bonding member 300 and electrically connected with the bonding wire 400 is sealed and protected from the external environment by the lid 500. As described above, the examples shown in FIGS. 9 to 11 are examples in which the MEMS element 100 is a mirror MEMS, so the lid body 500 includes a translucent member 510 that transmits this light. If it is not necessary to exchange light between the MEMS element 100 and the outside of the MEMS device 600, the lid 500 may not include the light-transmitting member 510. The lid body 500 at this time can be made of metal, ceramics, resin, or the like. As the bonding material 530 and bonding method between the lid 500 and the wiring board 200, the same bonding material 530 and method as in the case of the lid 500 having the translucent member 510 described above can be used. Further, the shape of the lid body 500 can be a flat plate shape when the wiring board 200 has a recessed portion, and a cap shape when the wiring board 200 is a flat plate shape.

MEMS装置600について、配線220のうち絶縁基板210の下面等に設けられた端子電極224が外部電気回路と電気的に接続されれば、搭載されたMEMS素子100が外部電気回路と電気的に接続される。すなわち、MEMS素子100と外部電気回路とが、ボンディングワイヤ400および配線220を介して互いに電気的に接続される。外部電気回路は、例えばスマートフォンおよびプロジェクター等の機器あるいは自動車に搭載された各種電子制御装置等に実装されている回路基板が有する電気回路である。 Regarding the MEMS device 600, if the terminal electrode 224 provided on the lower surface of the insulating substrate 210 among the wiring 220 is electrically connected to an external electric circuit, the mounted MEMS element 100 is electrically connected to the external electric circuit. be done. That is, the MEMS element 100 and the external electric circuit are electrically connected to each other via the bonding wire 400 and the wiring 220. The external electric circuit is, for example, an electric circuit included in a circuit board mounted on devices such as smartphones and projectors, or various electronic control devices installed in automobiles.

100・・・MEMS素子
110・・・支持部
111・・・第1面
112・・・第2面
113・・・第1辺部
114・・・第2辺部
120・・・素子部
121・・・機能部
122・・・枠部
123・・・電極
200・・・配線基板
210・・・絶縁基板
220・・・配線
221・・・接続パッド
222・・・貫通導体
223・・・内部配線層
224・・・端子電極
230・・・金属枠
300・・・接合部材
400・・・ボンディングワイヤ
500・・・蓋体
510・・・透光性部材
520・・・枠部材
530・・・接合材
600・・・MEMS装置
100... MEMS element 110... Support part 111... First surface 112... Second surface 113... First side part 114... Second side part 120... Element part 121... ...Functional part 122...Frame part 123...Electrode 200...Wiring board 210...Insulating substrate 220...Wiring 221...Connection pad 222...Through conductor 223...Internal wiring Layer 224...Terminal electrode 230...Metal frame 300...Joining member 400...Bonding wire 500...Lid 510...Transparent member 520...Frame member 530...Joining Material 600...MEMS device

Claims (3)

配線基板と、
第1面および第1面と反対側の第2面を有する四角枠状の支持部ならびに該支持部の前記第1面上に位置する素子部を備えるMEMS素子と、を含み、
前記素子部は、前記支持部と重なる枠部および該枠部の内側に位置して前記枠部に接続されている機能部を有し、
前記支持部の前記第2面と前記配線基板とが、前記支持部の4つの辺部のそれぞれにおいて互いに間隔を設けて配置された複数の接合部材で接合されており、
前記支持部の4つの辺部のうち、第1辺部における接合部材の間隔は、他の辺部における接合部材の間隔よりも小さく、
前記枠部における前記第1辺部上に位置する部分に、ボンディングワイヤが接続される電極部があり、
前記電極部が、平面透視で前記第1辺部における前記接合部材と重なる第1電極と、
平面透視で隣り合う2つの前記接合部材の間に位置する第2電極とを含むMEMS装置。
a wiring board;
A MEMS element comprising a square frame-shaped support portion having a first surface and a second surface opposite to the first surface, and an element portion located on the first surface of the support portion,
The element portion has a frame portion overlapping with the support portion and a functional portion located inside the frame portion and connected to the frame portion,
The second surface of the support part and the wiring board are joined by a plurality of joining members arranged at intervals from each other on each of the four sides of the support part,
Among the four sides of the support part, the interval between the joining members on the first side is smaller than the interval between the joining members on the other sides ,
An electrode portion to which a bonding wire is connected is provided in a portion of the frame portion located on the first side portion,
a first electrode in which the electrode portion overlaps the bonding member in the first side portion in plan view;
A MEMS device including a second electrode located between two of the bonding members adjacent in plan view .
前記第1電極が、平面透視で隣り合う2つの前記接合部材のうちの一方と重なる第3電極と、前記隣り合う2つの接合部材のうちの他方と重なる第4電極とを含み、The first electrode includes a third electrode that overlaps with one of the two adjacent joining members in plan view, and a fourth electrode that overlaps with the other of the two adjacent joining members,
前記第2電極が前記第3電極と第4電極との間に位置する請求項1記載のMEMS装置。The MEMS device according to claim 1, wherein the second electrode is located between the third and fourth electrodes.
前記枠部における前記第1辺部と重なる部分に、前記機能部が接続されている請求項1または請求項2に記載のMEMS装置。 The MEMS device according to claim 1 or 2, wherein the functional section is connected to a portion of the frame portion that overlaps with the first side portion.
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