広い温度範囲にわたってシリコンと極めて近い熱膨張特性を有し、陽極接合によってシリコン基板と強固に接合できるため、MEMSセンサの支持ガラスやウエハレベルパッケージに使用されています。
主要用途
- MEMS基板用ウエハレベルパッケージ
- 圧力センサ、加速度センサ
特徴
- MEMS素子は、静電気で動作するような非常に微細で壊れやすい構造を持つため、ダイシング工程の前に陽極接合と呼ばれる接合方法でガラスとシリコンを接合封止するウエファレベルパッケージが良く行われます。
- このような構造を持つセンサは、シリコンの微細構造に生じた歪みによって圧力や加速度などの変化を高感度に検出しますが、シリコンとガラスの間の熱膨張係数の差があるとシリコンの歪みに対して出力電圧が変動してしまい、センシング精度に影響を与えることがあります。
- 陽極接合には従来からホウケイ酸ガラスが良く使用されて来ましたが、弊社では熱膨脹特性をシリコン単結晶にさらに一致させたSWシリーズも提供しています。SWシリーズの品種には、現在SW-3、SW-Y、SW-YYと呼ばれる３種類のガラスがあり、このうちSW-YYは、良好な熱膨張特性に加え、陽極接合温度を一般的なホウケイ酸ガラスを使用した場合より50～100℃低くできる特徴があります。
ガラスウエハー特性表
| 単位 | SW-3 | SW-Y | SW-YY | ホウケイ酸ガラス | 備考 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 熱的特性 | ||||||
| 熱膨張係数 | ×10-7/°C | 36 | 33 | 33 | 33 | 30-300 |
| 歪点 | ℃ | 615 | 630 | 590 | 510 | JIS法 |
| 徐冷点 | ℃ | 660 | 675 | 640 | 560 | JIS法 |
| 軟化点 | ℃ | 890 | 895 | 850 | 820 | JIS法 |
| 機械的特性 | ||||||
| 比重 | 2.54 | 2.52 | 2.46 | 2.23 | ||
| ヤング率 | GPa | 80 | 78 | 82 | 64 | 共振法 |
| 剛性率 | GPa | 34 | 33 | 34 | 27 | 共振法 |
| ポアッソン比 | 0.19 | 0.18 | 0.2 | 0.2 | 共振法 | |
| ビッカース硬度 | GPa | 6.1 | 6.1 | 6.1 | 6.1 | |
| 光学的特性 | ||||||
| 屈折率 | 1.520 | 1.519 | 1.518 | 1.474 | nd（589.3nm） | |
| 電気的特性 | ||||||
| 体積抵抗 | Ω・cm | 10.6 | 10.7 | 10.3 | 11.4 | 100℃ |
| 8.3 | 8.3 | 7.8 | 9.4 | 200℃ | ||
| 誘電率 | 6.1 | 6.0 | 6.3 | 4.6 | 室温 1MHz | |
| 誘電正接 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 室温 1MHz | |
| 化学的特性 | ||||||
| 耐酸性 | mg/cm2 | 0.30 | 0.16 | 0.09 | 0.01 | 1/100N HNO3 95℃×20h浸漬 |
| 耐アルカリ性 | mg/cm2 | 0.09 | 0.17 | 0.16 | 0.14 | 5% NaOH 80℃× 1h浸漬 |
| 耐水性 | mg/cm2 | 0.05 | 0.07 | 0.05 | 0.04 | 純水 95℃×40h浸漬 |
| その他 | ||||||
| アルカリ成分 | Na20 | Na20 | Li20 | Na20 | ||
| 特徴 | 一般品 | 低膨張品 | 低膨張品、低温接合 | |||
熱膨張特性(シリコンとその他ガラスとの比較)
シリコンとの熱膨張率差
加工例
基板上への金属 ( 金、クロム、チタン他 ) コート、超音波やサンドブラスト、 及びエッチングによる貫通孔、座グリ他加工
(㎜) 貫通穴加工例 t= 0.4-0.2 テーパー穴
t=1-3(㎜) 超音波加工貫通穴 ～1000pcs/6ｲﾝﾁ程度
t=0.5(㎜) 座グリ3x2xh0.2 +貫通穴4x1
