JP2006041201A - 封止型電子部品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 接着剤を特に限定することなく、デバイスと保護部材とを確実に接着し信頼性の高い封止性をもつ封止型電子部品を提供する
【解決手段】 基板５と、基板５上に形成もしくは搭載されたデバイス１と、デバイス１を覆いそれを保護する透明な保護部材２とを有し、デバイス１と保護部材２との間をその周辺部において光硬化型材料３を用いて密封して、保護部材２上から光（紫外線）をあて光硬化型材料３を光硬化させ、さらにこの硬化した光硬化型材料３を覆うとともに保護部材２を基板５に固着するように熱硬化型材料４を塗布し、これを熱硬化させて封止型電子部品型を形成したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、デバイスが封止された封止型電子部品に関するものである。

従来から図８に示すように、電子回路を形成した半導体素子や、半導体微小構造／微小電気機械システム（ＭＥＭＳ：マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）などのデバイス本体６を有するデバイス（半導体チップ）１を、保護キャップ（保護部材）１５によって密封した封止型電子部品が用いられている。図８はその封止型電子部品の断面図を示すもので、基板５上に搭載されたデバイス１を取り囲むように基板５との間で気密封止する保護キャップ１５が設けられている。

ここで、基板５と保護キャップ１５との接合部には、接着剤１４が塗布されている。この接着剤１４は熱硬化型接着剤であり、保護キャップ１５を基板５上の所定の位置に設置した後、熱処理炉で過熱し、接着剤１４を熱硬化させることで基板５と保護キャップ１５とを接着するとともに、基板５と保護キャップ１５との間の空間を封止していた。

しかし、この方法では、熱処理で保護キャップ１５内部（つまり基板５と保護キャップ１５との間の空間）の空気が膨張し、内圧が上昇することによって、接着剤１４に対して圧力が加わり、接着剤１４の一部に貫通ピンホールが発生し封止不良になることがあった。

この問題を解決するため、特開昭５６−１１６６４９号公報や特開昭６３−１２２２４９号公報には、加熱硬化の必要のない紫外線硬化型接着剤を用いることが提案されている。この方法では基板（５）上に紫外線硬化型接着剤をディスペンサ等を用いて塗布し、これに保護キャップ（１５）を搭載して常温で紫外線を照射し紫外線硬化型接着剤を硬化させることによって、封止を行っている。

また、特開平１０−２７０５８５号公報には、図９に示すように、保護キャップ１５の内部及び外部に露出した接着剤１６、１７を異なる硬化手段で硬化させるものが提案されている。
特開昭５６−１１６６１９号公報 特開昭６３−１２２２４９号公報 特開平１０−２７０５８５号公報

しかしながら、上述した図８に示した従来技術では接着剤１４の硬化に紫外線を用いるので、保護キャップ内１５内の空気の膨張がなく、信頼性の高い封止性が得られるが、硬化できるのは保護キャップ１５の外部に露出した接着剤１４だけであり、保護キャップ１５内に露出した接着剤１４を硬化させることができない。このためこの未硬化の接着剤１４が、様々な使用環境によりデバイス本体６に到達もしくは侵入し、悪影響を及ぼす恐れがある。

また、図９に示した従来技術では保護キャップ１５の内部及び外部に露出した接着剤１６，１７を異なる硬化手段で硬化させているので、未硬化の接着剤が残留することはないが、使用する接着剤１６，１７の種類が限定される。

本発明は、上記従来技術に鑑みて発明されたものであり、接着剤を特に限定することなく、デバイスと保護キャップ（保護部材）とを確実に接着し信頼性の高い封止性（気密性）をもつ封止型電子部品及びその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、基板と、該基板上に形成もしくは搭載されたデバイスと、該デバイスを覆い保護する透明な保護部材と、前記デバイスと前記保護部材との間をそれら周辺部で密封する光硬化型材料と、該光硬化型材料を覆うとともに保護部材を前記基板に固着する熱硬化型材料を有することを特徴とする。

本発明の封止型電子部品においては、透明（光透過）の保護部材を用いることにより光硬化型接着剤の内部及び外部を、光（紫外線）により硬化させて、その硬化した光硬化型接着剤の外部周辺を熱硬化型材料で硬化させているので、ピンホールを発生させず気密性の高い封止を行うことができる。

本発明の実施の形態を図１乃至図７に基づいて説明する。

図１は、本発明の封止型電子部品の実施形態の断面図、図２乃至図７は、基本構造は図１の実施形態と同様で、保護部材２の周辺もしくはデバイス１の周辺の構造に変化をもたせた実施形態を示す。

先ず図１について説明する。図１は、基板５と、基板５上に形成または搭載されたデバイス１と、デバイス１（デバイス本体６）を囲いそれを保護する保護部材２とを有する封止型電子部品の断面を示している。ここで、保護部材２は光を透過する部材であり、透明もしくは紫外線を透過する材料である。そして、保護部材２とデバイス１とはそれら周辺部が光硬化型接着剤３により接着され、保護部材２とデバイス１との間の空間つまりデバイス本体６の周辺の空間は気密封止されている。そしてさらに、光硬化型接着剤３を覆うように、かつ、デバイス１及び保護部材２の両者を覆うように熱硬化型材料４が設けられて、基板５にデバイス１及び保護部材２の周辺が固定されている。

ここで、基板５の材料としてはセラミック、金属、プラスチックなどが考えられ、デバイス本体６の種類については、電子回路や、加速度センサやジャイロセンサ、ＭＥＭＳ、また微小駆動機構（ＭＥＭＳアクチュエータ）によってミラー（反射板）を光経路に出し入れして光の方向を切り替える光スイッチなどなどが考えられる。また、保護部材２としてはガラスや紫外線透過材料が考えられる。

この実施形態の封止型電子部品は次の手順によって形成される。デバイス１において、そのデバイス本体６周辺に光硬化型材料３を塗布し、その上に保護材料２を搭載する。次に、保護材料２の上面から光硬化型材料３に光を照射して光硬化型材料３を硬化させる。ここでは、封止材料２が光を透過するものであるので、封止材料２の内部外部に関係なく光硬化型材料３全体が硬化される。つまり未硬化部が残ることを防ぐことができる。また、熱硬化ではなく光硬化であるので熱膨張による貫通ピンホールの発生もない。尚、ここで、光硬化型材料２が紫外線により硬化するものであれば紫外光を照射する。

次に、光硬化型接着剤３を覆うように、かつ、デバイス１及び保護部材２の両者を覆うようにかつ基板５に接着するように熱硬化型材料４を塗布し、その後、熱を加えて熱硬化型材料４を硬化させる。ここで、前の工程で光硬化型接着剤３を硬化させデバイス１及び保護部材２の間を気密封止しているので、熱硬化型材料４を熱硬化させる際に熱膨張により貫通ピンホールを発生させることがない。

さらに、デバイス１と保護部材２の外周を、光硬化型接着剤３と、それを覆うように熱硬化型接着剤４で固着しているので、気密性及び信頼性の高い封止が行える。

このような構造または製造方法により、先にデバイス１と封止材料２との間を、封止材料２が光透過性を利用して光硬化型接着剤３の内部及び外部を光（紫外線）により硬化させて気密封止し、その後その硬化した光硬化型接着剤３の外部周辺を熱硬化型材料４で覆い硬化させているので、光硬化型接着剤の未硬化部が残ることなく、かつ、熱膨張による貫通ピンホールを発生させず気密性及び信頼性の高い封止を行うことができるという効果を奏する。

図２は、デバイス１と封止材料２との間の光硬化型接着剤３の塗布部位にスペーサ７を設けたものである。光硬化型接着剤３の塗布量が過剰となった場合、これに保護部材２を搭載すると内部つまりデバイス本体６へ侵入する恐れがあるが、このようにスペーサ７を設けることで、その侵入を低減することができる。特にこの構造は、デバイス１上にワイヤボンディングなどの高さのある構造を有するものに有効である。

図３は保護部材２の外周に段差（枠）を設けたものであり、図４はデバイス１においてデバイス本体６の周囲に段差（枠）を設けたものである。このように保護部材２もしくはデバイス１に段差を設けると、光硬化型接着剤３の塗布量が過剰の状態で保護部材２を搭載しても、段差の箇所でギャップが拡がることことによって光硬化型接着剤３の内部への侵入を抑えることができる。尚、図３及び図４では段差を保護部材２、デバイス１の一方に設けているが、双方に設けてもよい。

図５は、保護部材２とデバイス１周辺の双方に凹凸構造を設けたものである。これにより光硬化型接着剤３の塗布量が過剰の状態で保護部材２を搭載しても、光硬化型接着剤３が凹部に侵入して、光硬化型接着剤３の内部への侵入を抑えることができるとともに、接着強度を上げることができる。尚、ここでは、保護部材２とデバイス１の双方に凹凸構造を設けているが、何れか一方でもよい。

図６は、デバイス１においてデバイス本体６周辺に溝部１２を設けたものである。これにより、光硬化型接着剤３の塗布量が過剰の状態で保護部材２を搭載しても、光硬化型接着剤３が溝部１２の側面もしくは底部で留めて、光硬化型接着剤３の内部への侵入を抑えることができる。さらに図７に示すように壁１３を設ければ、より光硬化型接着剤３の内部への侵入を抑えることができる。

尚、上述の実施形態では、基板５にデバイス１が搭載されたものを記載したが、デバイス１自体が基板であってもよい。

本発明の実施形態における封止型電子部品の断面図である。 本発明の別の実施形態の断面図である。 本発明の別の実施形態の断面図である。 本発明の別の実施形態の断面図である。 本発明の別の実施形態の断面図である。 本発明の別の実施形態の断面図である。 本発明の別の実施形態の断面図である。 従来の封止型電子部品の断面図である。 従来の封止型電子部品の断面図である。

符号の説明

１ デバイス
２ 保護部材
３ 光硬化型接着剤
４ 熱硬化型接着剤
５ 基板
６ デバイス本体（回路構成部もしくは半導体構造部）
７ スペーサ
８ 段差
９ 段差
１０ 凹凸
１１ 凹凸
１２ 溝部
１３ 壁
１４ 接着剤
１５ 保護キャップ（保護部材）
１６ 接着剤（保護キャップ内側）
１７ 接着剤（保護キャップ外側）

Claims (6)

1. 基板と、該基板上に形成もしくは搭載されたデバイスと、該デバイスを覆い保護する透明な保護部材と、前記デバイスと前記保護部材との間をそれら周辺部で密封する光硬化型材料と、該光硬化型材料を覆うとともに保護部材を前記基板に固着する熱硬化型材料を有することを特徴とする封止型電子部品。
2. 前記光硬化型材料の部位に前記デバイスと前記保護部材の隙間を保持するスペーサを設けたことを特徴とする請求項１記載の封止型電子部品。
3. 前記デバイスと前記保護部材とが互いに対面する面の少なくとも一方の面の周辺に凹凸を設けたことを特徴とする請求項１記載の封止型電子部品。
4. 前記デバイスの主表面において、該デバイスの周辺に段差または溝または壁を設けたことを特徴とする請求項１記載の封止型電子部品。
5. 前記保護部材の前記デバイスの対面において、該保護部材の周辺に段差を設けたことを特徴とする請求項１記載の封止型電子部品。
6. 基板に形成または搭載されたデバイスの周辺に光硬化型接着剤を塗布し前記デバイスを覆うようにかつ前記デバイスとの間の空間を密封するように透明な保護部材を設ける工程と、その後、前記保護部材の上面から光を照射して前記光硬化型接着剤を硬化させる工程と、その後、前記保護部材と前記光硬化型接着剤を覆うように前記基板に固着させる熱硬化型接着剤を塗布する工程と、その後、熱を加えて前記熱硬化型接着剤を硬化させる工程とを有することを特徴とする封止型電子部品の製造方法。

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