JP2006108261A - Function element package and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種の機能素子体をほぼ同サイズの外部接続用電極を有するパッケージ基板に実装した機能素子パッケージ及びその製造方法に関し、さらに詳しくは可動部を有する例えば微小電子機械部品(MEMS:Micro Electro Mechanical Systems)や圧電薄膜共振素子(FBAR:Film Bulk Acoustic Resonator)或いは弾性表面波素子(SAW:Surface Acoustic Wave Device)等の機能素子体を有する機能素子パッケージ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a functional element package in which various functional element bodies are mounted on a package substrate having external connection electrodes of substantially the same size, and a manufacturing method thereof, and more specifically, for example, a micro electromechanical component (MEMS: Micro) having a movable part. The present invention relates to a functional element package having a functional element body such as Electro Mechanical Systems), a piezoelectric thin film resonant element (FBAR) or a surface acoustic wave device (SAW), and a method for manufacturing the same.
パーソナルコンピュータ、携帯電話機、ビデオ機器、オーディオ機器等の各種モバイル電子機器においては、近年小型軽量化や多機能化、高機能化或いは高速処理化等が図られている。モバイル電子機器等においては、このために微細な配線パターンを有する配線層を多層に形成して高密度配線化を図った実装基板が用いられ、またこの実装基板に対して小型で多機能化等が図られた電子部品や各種の半導体ディバイスをフリップチップ実装法等の表面実装法によって実装して所定の回路モジュールを構成している。 In recent years, various mobile electronic devices such as personal computers, mobile phones, video devices, audio devices, and the like have been reduced in size and weight, increased in functionality, increased in functionality, and increased in speed. In mobile electronic devices and the like, a mounting board in which a wiring layer having a fine wiring pattern is formed in multiple layers to achieve a high density wiring is used for this purpose. A predetermined circuit module is configured by mounting electronic components and various semiconductor devices with a surface mounting method such as a flip chip mounting method.
また、回路モジュールには、例えば半導体ディバイスが、樹脂モールドやセラミックパッケージによる実装方法から非パッケージ状態のいわゆるベアチップを、実装基板に対して直接実装する実装法も採用されている。回路モジュールは、実装基板に形成した多数個の実装用電極上に予め半田バンプ等の接続子を設け、この実装基板に対して位置決めして組み合わされたベアチップをリフロー半田等によって半田付けする。回路モジュールは、実装基板が実装領域をチップサイズとほぼ同等にして実装面積の狭域化や多ピン化の対応を図ることによって電子部品や半導体等の高密度実装を可能とし、また信号伝達の高速化等も実現している。回路モジュールは、実装基板に実装したベアチップを絶縁樹脂により封止することによって、他の実装部品との絶縁や機械的保護が図られるようにする。 In addition, for the circuit module, for example, a mounting method in which a semiconductor device directly mounts a so-called bare chip in a non-package state on a mounting substrate from a mounting method using a resin mold or a ceramic package is also employed. In the circuit module, connectors such as solder bumps are provided in advance on a large number of mounting electrodes formed on the mounting board, and the combined bare chips are soldered by reflow soldering or the like. The circuit module enables high-density mounting of electronic components and semiconductors by reducing the mounting area and increasing the number of pins by making the mounting area almost the same as the chip size, and also enables signal transmission. Speeding up is also realized. In the circuit module, the bare chip mounted on the mounting substrate is sealed with an insulating resin so that the circuit module can be insulated from other mounting components and mechanically protected.
ところで、可動子や振動子が設けられた機能面を有するMEMSやFBAR或いはSAW等の機能ディバイスにおいては、上述した半導体ディバイスのように機能素子を実装基板に対して表面実装して絶縁樹脂で封止する構造を採用すると、可動子や振動子が固定されて動作不能となり機能することができないといった問題がある。したがって、これら機能ディバイスは、例えば図13に示すように機能素子パッケージ100として提供されて実装基板等に実装されていた。
By the way, in a functional device such as MEMS, FBAR, or SAW having a functional surface provided with a mover or a vibrator, the functional element is surface-mounted on a mounting substrate and sealed with an insulating resin like the semiconductor device described above. If a structure that stops is used, there is a problem that the mover and the vibrator are fixed and cannot operate and cannot function. Therefore, these functional devices are provided as a
機能素子パッケージ100は、多層の配線層を有するパッケージ基板101に凹陥部102を形成し、この凹陥部102内にベア状態のSAW素子103を実装するとともに、絶縁プレート104によって凹陥部102を閉塞してなる。パッケージ基板101には、第1主面101aに開口する凹陥部102の底面102aに多数個の電極105が内周壁に沿って形成されるとともに、これら電極105とそれぞれ対応して第2主面101b側に多数個の外部実装用電極106が形成されている。パッケージ基板101は、相対する電極105と外部実装用電極106とが内層に形成された図示しない配線パターンやビアを介して接続する。パッケージ基板101には、凹陥部102内にベア状態のSAW素子103がダイボンドされ、各電極105がこのSAW素子103側の相対する電極107とワイヤボンディング法によりワイヤ108によって接続される。
In the
機能素子パッケージ100は、パッケージ基板101にSAW素子103を実装した状態で、凹陥部102を絶縁プレート104によって閉塞する。絶縁プレート104は、真空雰囲気或いは還元雰囲気中においてパッケージ基板101上に接着樹脂109によって固定される。機能素子パッケージ100は、パッケージ基板101の凹陥部102内においてSAW素子103が振動子を可動状態に保持されて気密状態に封止される。
In the
機能素子パッケージ100においては、ガラス基板やセラミック基板等が用いられるために加工性が悪いパッケージ基板101に凹陥部102を形成するためにコストアップとなるとともに、凹陥部102が多数個の電極105を形成するスペースやワイヤ108の引き回しスペースを確保するためにSAW素子103の外形よりも大きな開口寸法と高さを以ってパッケージ基板101形成される。したがって、機能素子パッケージ100は、例えば実装基板に対して複数の機能素子を実装したいわゆるマルチチップモジュールを構成する場合に、大きな実装スペースと厚みを必要とさせてこのマルチチップモジュールを大型化させてしまうといった問題があった。
In the
機能素子パッケージにおいては、上述した問題を解決するために、パッケージ基板や実装用基板上に適宜の構成によって機能素子が配置される中空部を形成する種々の実装方法が検討されている。例えば、特許文献1には、チップのアクティブ面を囲んで接着層を構成する絶縁樹脂枠と接続用バンプとを設け、アクティブ面を対向面としてチップを実装基板に対してフェースダウン実装(表面実装)するマイクロパッケージ構造が開示されている。
In the functional element package, in order to solve the above-described problem, various mounting methods for forming a hollow portion in which the functional element is arranged with an appropriate configuration on a package substrate or a mounting substrate have been studied. For example, in
かかるマイクロパッケージ構造は、チップのアクティブ面と実装基板の主面との間に絶縁樹脂枠によって囲まれた中空部が構成される。かかるマイクロパッケージ構造によれば、実装基板に対してアクティブ面を有するチップが、他の電子部品やベアチップ等と同様にフェースダウン実装することが可能である。したがって、かかるマイクロパッケージ構造によれば、モジュールの薄型化や実装工程の効率が向上されるようになる。なお、例えば特許文献2や特許文献3にも同様の実装方法が開示されている。
In such a micro package structure, a hollow portion surrounded by an insulating resin frame is formed between the active surface of the chip and the main surface of the mounting substrate. According to such a micro package structure, a chip having an active surface with respect to a mounting substrate can be face-down mounted in the same manner as other electronic components and bare chips. Therefore, according to such a micro package structure, the module is made thinner and the efficiency of the mounting process is improved. For example,
ところで、機能素子パッケージにおいては、機能素子体の微細な可動部が露出した状態にあると、パッケージやモジュールの製造工程時に負荷される温度変化やエッチング液等の影響を受けて特性が変化する。また、機能素子パッケージにおいては、機能素子体が静電気による帯電等の耐環境性や気密性等の影響を受けやすく、電気的特性や機能特性(寿命)が大きく変化する。 By the way, in the functional element package, when a fine movable portion of the functional element body is exposed, the characteristics change due to an influence of a temperature change or an etching solution applied during the manufacturing process of the package or module. In the functional element package, the functional element body is easily affected by environmental resistance such as charging by static electricity and airtightness, and the electrical characteristics and functional characteristics (lifetime) are greatly changed.
したがって、機能素子パッケージは、一連のディバイス工程からパッケージ工程及びモジュール工程において、低温プロセスによって製造されることが好ましい。また、機能素子パッケージは、機能素子体を、上述した様々な外部要因からの影響を抑制する気密状態に保持して安定した動作が行われるように構成する必要がある。 Therefore, the functional device package is preferably manufactured by a low temperature process from a series of device processes to a package process and a module process. In addition, the functional element package needs to be configured so that the functional element body is maintained in an airtight state that suppresses the influence from the various external factors described above and performs stable operation.
機能素子パッケージは、このようにディバイス工程時或いは使用時においても機能素子体を真空或いは還元雰囲気下で気密状態に保持する必要があり、上述した各特許文献に記載されるような中空部が開放される実装技術を採用することが困難である。また、特許文献1においては、上述したように薄型化では有効であるが、チップに接続バンプを形成する領域と枠状の絶縁樹脂層を形成する領域とを設けることから、チップ自体が大型化してしまう。特許文献1においては、実装基板に対して、外形寸法とほぼ同等の領域にチップを実装することが可能ではあるが、このチップの大型化により、モジュール全体の小型化にさほど貢献度し得ない。
The functional element package needs to keep the functional element body in an airtight state in a vacuum or a reducing atmosphere even during the device process or in use as described above, and the hollow portion as described in each of the above patent documents is opened. It is difficult to adopt the mounting technology. In
したがって、本発明は、機能素子体を封止して安定した動作が行われるようにするとともに小型薄型化かつ実装工程の効率化を図る機能素子パッケージ及びその製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a functional element package that seals a functional element body so that stable operation can be performed, and that achieves a reduction in size and thickness and efficiency of a mounting process, and a method for manufacturing the functional element package. .
上述した目的を達成する本発明にかかる機能素子パッケージは、パッケージ基板と、機能素子体と、接着樹脂枠層と、絶縁プレートとを備える。機能素子パッケージは、パッケージ基板が、例えばシリコン基板やガラス基板からなる基板の第1主面上に枠状領域内に位置して配列される多数個の外部接続用電極を形成するとともに、これら外部接続用電極に囲まれた領域が機能素子体を実装する機能素子体実装領域として構成される。機能素子パッケージは、機能素子体が、例えば機能面に可動部を有する微小電子機械部品や圧電薄膜共振素子或いは弾性表面波素子であり、パッケージ基板の第1主面上に、機能素子体実装領域内に配置されるとともに電極を外部接続用電極と接続して実装される。機能素子パッケージは、接着樹脂枠層が、各外部接続用電極に跨る全体枠状を呈するとともに、機能素子体よりも大きな厚みを有してパッケージ基板の第1主面上に形成される。機能素子パッケージは、絶縁プレートが、絶縁材によってパッケージ基板の機能素子体実装領域よりも大きな外形を有して形成され、パッケージ基板に対して接着樹脂枠層を介して第1主面と対向して接合されることにより、機能素子体を実装した機能素子体実装領域を閉塞して中空空間部を構成する。機能素子パッケージは、絶縁プレートと接着樹脂枠層との各外部接続用電極とそれぞれ対向する部位に、これら外部接続用電極まで貫通して形成されることにより相対する外部接続用電極をそれぞれ外方に臨ませる開口部と、これら各開口部内に各外部接続用電極と接続されるとともに開口部位に達して形成された導体層と、これら各導体層の各開口部の開口部位にそれぞれ設けた外部接続体とを有する。 The functional element package according to the present invention that achieves the above-described object includes a package substrate, a functional element body, an adhesive resin frame layer, and an insulating plate. In the functional element package, a package substrate forms a large number of external connection electrodes arranged in a frame-like region on the first main surface of a substrate made of, for example, a silicon substrate or a glass substrate, and these external electrodes A region surrounded by the connection electrodes is configured as a functional element body mounting region for mounting the functional element body. In the functional element package, the functional element body is, for example, a microelectromechanical component, a piezoelectric thin film resonant element, or a surface acoustic wave element having a movable portion on the functional surface, and the functional element body mounting region is formed on the first main surface of the package substrate. In addition, the electrode is mounted and connected to the external connection electrode. The functional element package is formed on the first main surface of the package substrate with the adhesive resin frame layer having an overall frame shape straddling each external connection electrode and having a thickness larger than that of the functional element body. In the functional element package, the insulating plate is formed of an insulating material so as to have an outer shape larger than the functional element body mounting region of the package substrate, and is opposed to the first main surface with respect to the package substrate via the adhesive resin frame layer. As a result, the functional element body mounting region on which the functional element body is mounted is closed to form a hollow space portion. The functional element package is formed by penetrating up to the external connection electrodes on the insulating plate and the adhesive resin frame layer facing the external connection electrodes. An opening that faces each other, a conductor layer that is connected to each external connection electrode in each of these openings and reaches the opening, and an external provided at each opening of each of the conductor layers Connection body.
本発明にかかる機能素子パッケージは、パッケージ基板上に絶縁プレートと接着樹脂枠層とによって閉塞されることにより構成された中空空間部内に、例えば微小電子機械部品や圧電薄膜共振素子或いは弾性表面波素子等の機能面に可動部を有する機能素子体が実装される。機能素子パッケージにおいては、機能素子体が気密状態に保持された中空空間部内に実装されることによって、外部環境からの影響を抑制され安定した動作が行われるようになる。機能素子パッケージは、中空空間部を構成する接着樹脂枠層が多数個の外部接続用電極上に跨って枠状に形成されるとともにこの接着樹脂枠層と対向して絶縁プレートに導体層を介して外部接続用電極と導通されて実装基板等に対して表面実装法により実装されるための多数個の外部接続体が設けられることから、機能素子体の封止部と実装電極部とがほぼ同一箇所に形成された構造となる。機能素子パッケージにおいては、機能素子体とほぼ同形とされて全体として小型化が図られるようになり実装面積を狭域化してモジュールの小型薄型化を可能とするとともに、外部接続体を介して実装基板に対して他の電子部品等と同様に表面実装法によって実装されることで実装工程を効率化してコスト低減を図ることを可能とする。 The functional element package according to the present invention includes, for example, a microelectromechanical component, a piezoelectric thin film resonant element, or a surface acoustic wave element in a hollow space formed by being closed by an insulating plate and an adhesive resin frame layer on a package substrate. A functional element body having a movable part on a functional surface such as the above is mounted. In the functional element package, the functional element body is mounted in a hollow space part that is kept airtight, thereby suppressing the influence from the external environment and performing a stable operation. In the functional element package, an adhesive resin frame layer constituting a hollow space is formed in a frame shape over a plurality of external connection electrodes, and a conductive layer is interposed on an insulating plate facing the adhesive resin frame layer. Since a large number of external connection bodies are provided to be electrically connected to the external connection electrodes and mounted on the mounting substrate or the like by the surface mounting method, the sealing portion of the functional element body and the mounting electrode section are almost The structure is formed at the same location. In the functional element package, it is almost the same shape as the functional element body, so that it can be miniaturized as a whole, and the mounting area can be narrowed to make the module smaller and thinner, and it can be mounted via an external connection body. By mounting on the substrate by the surface mounting method like other electronic components, the mounting process can be made efficient and the cost can be reduced.
また、上述した目的を達成する本発明にかかる機能素子パッケージの製造方法は、パッケージ基板製作工程と、機能素子体実装工程と、接着樹脂枠層形成工程と、絶縁プレート接合工程と、開口部形成工程と、導体層形成工程と、導電バンプ形成工程とを有する。機能素子パッケージの製造方法は、パッケージ基板製作工程が、例えばシリコン基板やガラス基板からなるパッケージ基板の第1主面上に枠状領域内に位置して配列される多数個の外部接続用電極を形成し、これら各外部接続用電極に囲まれた領域を機能素子体実装領域として構成する。 In addition, the functional element package manufacturing method according to the present invention that achieves the above-described object includes a package substrate manufacturing process, a functional element body mounting process, an adhesive resin frame layer forming process, an insulating plate bonding process, and an opening forming process. A process, a conductor layer forming process, and a conductive bump forming process. In the functional element package manufacturing method, the package substrate manufacturing process includes a plurality of external connection electrodes arranged in a frame-like region on the first main surface of a package substrate made of, for example, a silicon substrate or a glass substrate. A region surrounded by these external connection electrodes is formed as a functional element mounting region.
機能素子パッケージの製造方法は、機能素子体実装工程において、パッケージ基板の第1主面上に、機能素子体実装領域内に位置して機能素子体をダイボンディングするとともに接続電極を相対する外部接続用電極と接続して実装する。機能素子体は、例えば微小電子機械部品や圧電薄膜共振素子或いは弾性表面波素子等の機能面に可動部を有する機能素子体からなる。機能素子体実装工程は、機能素子体が微小電子機械部品である場合に、可動電極等の可動部を封止して保護するために設けられる犠牲樹脂層を残した状態のままで、機能素子体実装領域に実装する。犠牲樹脂層は、接着樹脂枠層形成工程の後工程で微小電子機械部品から除去される。 In the functional element package mounting process, the functional element package manufacturing method includes an external connection in which the functional element body is die-bonded on the first main surface of the package substrate in the functional element body mounting region and the connection electrodes are opposed to each other. Connect with the electrode for mounting. A functional element body consists of a functional element body which has a movable part in functional surfaces, such as a micro electromechanical component, a piezoelectric thin film resonance element, or a surface acoustic wave element, for example. When the functional element body is a micro-electromechanical component, the functional element body mounting step leaves the sacrificial resin layer provided to seal and protect the movable part such as the movable electrode, Mount in the body mounting area. The sacrificial resin layer is removed from the microelectromechanical component in a subsequent process of the adhesive resin frame layer forming process.
機能素子パッケージの製造方法は、接着樹脂枠層形成工程において、パッケージ基板の第1主面上に機能素子体よりも大きな厚みを有する接着樹脂層を全面に亘って形成し、この接着樹脂層に対してパターニング処理を施して各外部接続用電極に跨る全体枠状の部位を残して接着樹脂枠層を形成する。接着樹脂枠層形成工程においては、例えば感光性接着樹脂をスピンコート法や印刷法等によりほぼ均一な膜厚の接着樹脂層を形成する。接着樹脂枠層形成工程においては、接着樹脂層に対して例えばフォトリソグラフ処理を施して、各外部接続用電極に跨って枠状に残すパターニングを行って接着樹脂枠層を形成する。 In the method of manufacturing a functional element package, in the adhesive resin frame layer forming step, an adhesive resin layer having a thickness larger than that of the functional element body is formed on the entire surface of the first main surface of the package substrate. On the other hand, a patterning process is performed, and an adhesive resin frame layer is formed leaving an entire frame-shaped portion straddling each external connection electrode. In the adhesive resin frame layer forming step, for example, an adhesive resin layer having a substantially uniform film thickness is formed from a photosensitive adhesive resin by a spin coating method, a printing method, or the like. In the adhesive resin frame layer forming step, for example, a photolithography process is performed on the adhesive resin layer, and patterning is performed in a frame shape across each external connection electrode to form an adhesive resin frame layer.
機能素子パッケージの製造方法は、絶縁プレート接合工程において、絶縁プレートを第1主面と対向させて接着樹脂枠層を介してパッケージ基板上に接合する。絶縁プレート接合工程においては、絶縁プレートが、例えば液晶ポリマーやベンゾシクロブテン樹脂等の耐熱性、耐湿性、酸素等のガス遮断性を有する絶縁材によって、接着樹脂枠層と同等若しくはやや大きな外形を有して形成される。絶縁プレート接合工程においては、パッケージ基板と絶縁プレートと接着樹脂枠層とによって機能素子体実装領域を閉塞する中空空間部を構成する。絶縁プレート接合工程においては、中空空間部を真空或いは不活性の還元雰囲気の空間部として構成するために、絶縁プレートの接合処理が真空槽内或いは還元ガス槽内において行われる。 In the method of manufacturing the functional element package, in the insulating plate bonding step, the insulating plate is opposed to the first main surface and bonded onto the package substrate via the adhesive resin frame layer. In the insulating plate joining process, the insulating plate has an outer shape equal to or slightly larger than that of the adhesive resin frame layer by an insulating material having heat resistance such as liquid crystal polymer and benzocyclobutene resin, moisture resistance, and gas barrier properties such as oxygen. Formed. In the insulating plate bonding step, a hollow space portion that closes the functional element mounting region is configured by the package substrate, the insulating plate, and the adhesive resin frame layer. In the insulating plate joining step, in order to configure the hollow space as a vacuum or an inert reducing atmosphere space, the insulating plate is joined in a vacuum chamber or a reducing gas bath.
絶縁プレート接合工程においては、上述した接着樹脂枠層を形成する接着樹脂に、絶縁プレートのガラス転移温度(Tg)以下の硬化温度特性を有する熱硬化型接着樹脂を用いる。絶縁プレート接合工程においては、パッケージ基板上に位置決めして組み合わされた絶縁プレートが接着樹脂層を加熱して固定されるが、その際に変形や寸法変化の発生を抑制してされ中空空間部が安定した気密雰囲気に保持されるようにする。 In the insulating plate joining step, a thermosetting adhesive resin having a curing temperature characteristic equal to or lower than the glass transition temperature (Tg) of the insulating plate is used as the adhesive resin for forming the above-described adhesive resin frame layer. In the insulating plate joining process, the insulating plate that is positioned and combined on the package substrate is fixed by heating the adhesive resin layer. Try to maintain a stable and airtight atmosphere.
機能素子パッケージの製造方法は、開口部形成工程において、絶縁プレートと接着樹脂枠層との各外部接続用電極とそれぞれ対向する部位に、各外部接続用電極に達してそれぞれを外方へと臨ませる多数個の開口部が形成される。開口部形成工程においては、例えば絶縁プレートの表面からレーザ照射やプラズマ照射或いはこれらを併用するドライエッチング法によって、絶縁プレートと接着樹脂枠層とを貫通して外部接続用電極に達する開口部(ビアホール)を形成する。 In the method of manufacturing the functional element package, in the opening forming process, the external connection electrodes of the insulating plate and the adhesive resin frame layer are respectively opposed to the external connection electrodes, and the external connection electrodes are respectively exposed outward. A large number of openings are formed. In the opening forming step, an opening (via hole) that reaches the external connection electrode through the insulating plate and the adhesive resin frame layer, for example, by laser irradiation or plasma irradiation from the surface of the insulating plate or by dry etching using both of them. ).
機能素子パッケージの製造方法は、導体層形成工程において、各開口部内に相対する外部接続用電極とそれぞれ接続されるとともに開口部位に達する導体層を形成する。導体層形成工程は、各開口部内に半田ペーストや導電ペースト等を印刷法により充填し、或いは銅等の金属材料を選択的にめっきすることにより、接着樹脂枠層を貫通して絶縁プレートの表面と各外部接続用電極とを電気的に接続するビアを形成する。 In the method of manufacturing the functional element package, in the conductor layer forming step, a conductor layer that is connected to the external connection electrodes in each opening and reaches the opening is formed. In the conductor layer forming step, each opening is filled with a solder paste or a conductive paste by a printing method or selectively plated with a metal material such as copper, thereby penetrating the adhesive resin frame layer to the surface of the insulating plate. And vias for electrically connecting the external connection electrodes.
機能素子パッケージの製造方法は、外部接続体形成工程において、各導体層の上記各開口部の開口部位にそれぞれ実装基板等との接続を行うための導電バンプ等からなる外部接続体を設ける。外部接続体形成工程は、絶縁プレートの表面に開口された各開口部の開口部位の導体層に、例えば半田等の金属ボールを接合してリフロー処理を施したり、導電ペーストや半田ペーストを印刷法によって形成したり、めっき法或いはボールボンディング法等によって外部接続体を設ける。外部接続体形成工程は、これらの方法が上述した絶縁プレート接合工程とともにいわゆる低温プロセスで実施されることから、中空空間部内に実装した機能素子への熱負荷を軽減して信頼性の向上が図られるようにする。 In the method of manufacturing the functional element package, in the external connection body forming step, an external connection body including conductive bumps or the like for connecting to a mounting substrate or the like is provided at each opening portion of each opening of each conductor layer. In the external connector formation process, a reflow process is performed by bonding a metal ball such as solder to the conductor layer of the opening portion of each opening opened on the surface of the insulating plate, or a conductive paste or solder paste is printed. Or an external connection body is provided by a plating method or a ball bonding method. Since the external connection body forming process is performed by a so-called low temperature process together with the above-described insulating plate joining process, the thermal load on the functional element mounted in the hollow space is reduced and the reliability is improved. To be able to.
また、上述した目的を達成する本発明にかかる第2の機能素子パッケージの製造方法は、第1主面上に枠状領域内に位置して配列される多数個の外部接続用電極を形成してこれら各外部接続用電極に囲まれた領域を機能素子体実装領域として構成するパッケージ基板製作工程と、パッケージ基板の第1主面上に機能素子体を機能素子体実装領域内に配置するとともに各電極を相対する外部接続用電極を接続して実装する機能素子体実装工程と、絶縁材によりパッケージ基板の機能素子体実装領域よりも大きな外形を有するプレート状に形成された絶縁プレートの主面上に各外部接続用電極に跨る枠状の領域と対向する全体枠状を呈しかつ機能素子体よりも大きな厚みを有する接着樹脂枠層を形成する接着樹脂枠層形成工程と、パッケージ基板に対して接着樹脂枠層を介して絶縁プレートを接合して機能素子体実装領域を閉塞する中空空間部を構成する絶縁プレート接合工程と、絶縁プレートと接着樹脂枠層との各外部接続用電極とそれぞれ対向する部位に各外部接続用電極に達してそれぞれを外方に臨ませる多数個の開口部を形成する開口部形成工程と、各開口部内に相対する外部接続用電極とそれぞれ接続されるとともに開口部位に達する導体層を形成する導体層形成工程と、各導体層の上記各開口部の開口部位にそれぞれ外部接続体を設ける外部接続体形成工程とを有する。 In addition, the second functional device package manufacturing method according to the present invention that achieves the above-described object includes forming a large number of external connection electrodes arranged in a frame-like region on the first main surface. A package substrate manufacturing process in which a region surrounded by the external connection electrodes is configured as a functional element body mounting region, and the functional element body is disposed in the functional element body mounting region on the first main surface of the package substrate. The main surface of the insulating plate formed in a plate shape having an outer shape larger than the functional element body mounting region of the package substrate by an insulating material, and mounting the functional element body mounting process for connecting each electrode to the opposing external connection electrode An adhesive resin frame layer forming step for forming an adhesive resin frame layer having an overall frame shape facing the frame-shaped region straddling each external connection electrode and having a thickness larger than that of the functional element body; and a package substrate In contrast, an insulating plate joining step for forming a hollow space portion for sealing the functional element body mounting region by joining the insulating plate via the adhesive resin frame layer, and each external connection electrode of the insulating plate and the adhesive resin frame layer; An opening forming step for forming a large number of openings that reach each external connection electrode to face each outward at the respective facing portions, and are connected to the external connection electrodes that are opposed to each other in each opening A conductor layer forming step of forming a conductor layer reaching the opening portion; and an external connector forming step of providing an external connection body at the opening portion of each opening of each conductor layer.
第2の機能素子パッケージの製造方法においては、接着樹脂枠層を絶縁プレート側に形成し、この絶縁プレートをパッケージ基板に位置決めした状態で組み合わせて接着樹脂枠層を介して固定する工程に特徴がある。機能素子パッケージの製造方法においては、例えば接着樹脂層にパターニング処理を施して接着樹脂枠層を形成する際に、機能素子体実装領域に実装された機能素子体に負荷を与えることがある。したがって、第1の機能素子パッケージの製造方法においては、上述したように機能素子を犠牲樹脂層で封止した状態で実装することで機能素子体への負荷が抑制されるようにする。第2の機能素子パッケージの製造方法においては、予め絶縁プレート側で接着樹脂層のパターニング処理を行うことによって、機能素子への負荷が抑制されるようにする。 The second functional element package manufacturing method is characterized in that an adhesive resin frame layer is formed on the insulating plate side, and the insulating plate is combined with the insulating plate positioned on the package substrate and fixed through the adhesive resin frame layer. is there. In the method of manufacturing a functional element package, for example, when a patterning process is performed on the adhesive resin layer to form the adhesive resin frame layer, a load may be applied to the functional element body mounted in the functional element body mounting region. Therefore, in the first method for manufacturing a functional element package, the load on the functional element body is suppressed by mounting the functional element in a state of being sealed with the sacrificial resin layer as described above. In the second functional element package manufacturing method, the load on the functional element is suppressed by performing the patterning process of the adhesive resin layer on the insulating plate side in advance.
接着樹脂枠層形成工程は、絶縁プレートのパッケージ基板との対向面に形成した接着樹脂層にパターニング処理を施して接着樹脂枠を形成するが、熱硬化型絶縁樹脂等によって所定の厚みを有して枠状に形成された接着樹脂枠材をパッケージ基板或いは絶縁プレートに接合して形成するようにしてもよい。接着樹脂枠材は、シート状を呈しており、接着力を有する半硬化状態でパッケージ基板或いは絶縁プレートに接合される。 In the adhesive resin frame layer forming step, the adhesive resin layer formed on the surface of the insulating plate facing the package substrate is subjected to patterning to form an adhesive resin frame, which has a predetermined thickness using a thermosetting insulating resin or the like. Alternatively, the adhesive resin frame material formed in a frame shape may be formed by bonding to a package substrate or an insulating plate. The adhesive resin frame material has a sheet shape and is bonded to the package substrate or the insulating plate in a semi-cured state having an adhesive force.
本発明によれば、パッケージ基板上に絶縁プレートと接着樹脂枠層とによって閉塞された中空空間部内に実装した機能素子体が、外部環境からの影響を抑制されて安定した動作が行われ、信頼性の向上が図られる。本発明によれば、多数個の外部接続用電極上に跨って枠状に形成された接着樹脂枠層と対向して絶縁プレートに外部接続体が設けられて機能素子体の封止部と実装用の電極部とがほぼ同一箇所に形成されることから、全体が機能素子体とほぼ同形とされ、実装面積を狭域化してモジュールの小型薄型化を可能とするとともに、外部接続体を介して実装基板に対して他の電子部品等と同様に表面実装法によって実装されることで実装工程を効率化してコスト低減を図ることを可能とする。 According to the present invention, the functional element body mounted in the hollow space portion closed by the insulating plate and the adhesive resin frame layer on the package substrate can be stably operated with the influence from the external environment being suppressed. The improvement of the property is achieved. According to the present invention, the external connection body is provided on the insulating plate so as to face the adhesive resin frame layer formed in a frame shape over the plurality of external connection electrodes, and the sealing portion and the mounting of the functional element body Since the electrode part for the device is formed in almost the same place, the whole is almost the same shape as the functional element body, and the mounting area can be narrowed to make the module small and thin, and via the external connection body By mounting on the mounting board by the surface mounting method like other electronic components, the mounting process can be made efficient and the cost can be reduced.
以下、本発明の実施の形態として示す機能素子パッケージ1及びその製造方法について図面を参照して詳細に説明する。機能素子パッケージ1は、図1に示すようにパッケージ基板2と、機能素子体3と、接着樹脂枠層4と、絶縁プレート5とを備えている。機能素子パッケージ1は、絶縁プレート5に設けられた外部接続体を構成する多数個の導電バンプ12を介して実装基板6に実装され、例えば携帯電話機やパーソナルコンピュータ等に搭載される高周波回路モジュールを構成する。機能素子パッケージ1は、単一のディバイスとして示したが、ウェハーの状態でも後述する製造工程を経て製造されることは勿論である。
Hereinafter, a
機能素子パッケージ1は、パッケージ基板2が、例えばシリコン基板やガラス基板が用いられて機能素子体3よりもやや大きな外形寸法を有する矩形体に形成され、第1主面2a上に多数個の外部接続用電極7が形成される。パッケージ基板2は、外部接続用電極7が、機能素子体3に形成された多数個の入出力電極8に対応して枠状に配列されて形成されている。パッケージ基板2は、第1主面2aの各外部接続用電極7に囲まれた領域が、機能素子体3を実装する機能素子体実装領域9として構成される。なお、パッケージ基板2は、必要に応じて内層に配線パターンを形成した多層配線基板であってもよい。
In the
機能素子パッケージ1は、機能素子体3として詳細を省略するが機能面3aに可動部を有する例えばSAW素子(弾性表面波素子)やMEMS(微小電子機械部品)或いはFBAR素子(圧電薄膜共振素子)等をパッケージ基板2に実装する。機能素子体3は、素子が絶縁樹脂により封止されていないいわゆるベアチップ状態で用いられ、機能面3aを上側にして実装面3bがパッケージ基板2の機能素子体実装領域9上にダイボンディングされる。機能素子体3は、機能面3aに形成した多数個の入出力電極8が相対する外部接続用電極7とワイヤボンディング法によってそれぞれワイヤ10によって接続される。
The
なお、機能素子パッケージ1は、パッケージ基板2上に機能素子体3を表面実装法により実装する構造であってもよい。機能素子パッケージ1は、例えば各外部接続用電極7からそれぞれリードパターンを介して引き出された多数個のパッドが機能素子体実装領域9に形成されたパッケージ基板2が用いられる。機能素子パッケージ1は、実装面3bに多数個の入出力電極8が形成された機能素子体3が用いられる。機能素子パッケージ1は、各外部接続用電極7上に半田ボール等を設けたパッケージ基板2に対して機能素子体3を位置決めした状態で組み合わせるとともにリフロー処理を施して実装する。
The
機能素子パッケージ1は、機能素子体3を実装したパッケージ基板2の第1主面2a上に接着樹脂枠層4が形成される。接着樹脂枠層4は、例えば後述する絶縁プレート5のガラス転移温度(Tg)以下の硬化温度特性を有する熱硬化型接着樹脂により形成される。接着樹脂枠層4は、パッケージ基板2の第1主面2a上に全面に亘って機能素子体3よりも大きく均一な厚みを以って形成された接着樹脂層に対してフォトリソグラフ処理を施して形成され、図1(B)に示すように各外部接続用電極7を覆いかつこれらに跨る全体枠状を呈している。
In the
すなわち、接着樹脂枠層4は、機能素子体実装領域9の外周部を縁ち取りする機能素子体3よりも高い枠状の立壁部を呈している。なお、接着樹脂枠層4は、一端を機能素子体3の入出力電極8と接続されるとともに他端を各外部接続用電極7と接続されたワイヤ10の、外部接続用電極7との接続部位を固定する。
That is, the adhesive
機能素子パッケージ1は、絶縁プレート5が、パッケージ基板2に対して第1主面2aと対向して組み合わされ、接着樹脂枠層4によって接合される。絶縁プレート5は、従来加工性が低いガラス材やシリコン材等の無機材が用いられていたが、加工性が良好でかつ耐熱性や耐湿性及び酸素等のガス遮断性を有する絶縁樹脂材、例えば液晶ポリマー(LCP)やベンゾシクロブテン樹脂(BCB)が用いられ、機能素子体実装領域9よりも大きくパッケージ基板2とほぼ同等の外形を有するプレート状に形成される。絶縁プレート5は、後述する中空空間部11を閉塞するとともに内部雰囲気を保持するに足る厚みを有すればよく、パッケージ基板2よりも薄厚に形成されている。
In the
機能素子パッケージ1は、絶縁プレート5が接着樹脂枠層4によってパッケージ基板2に接合されることにより、機能素子体実装領域9に対応して領域をパッケージ基板2と絶縁プレート5とによって上下方向を閉塞するとともに接着樹脂枠層4によって外周方向を閉塞して気密状態に保持された中空空間部11を構成する。機能素子パッケージ1は、この中空空間部11内に機能素子体3が実装される。
In the
機能素子パッケージ1は、パッケージ基板2に対する絶縁プレート5の接合工程が真空槽や還元ガス槽内において行われることによって、中空空間部11が真空状態或いは還元ガスで満たされるようにする。機能素子パッケージ1においては、上述したようにベアチップ状態で実装される機能素子体3が、中空空間部11内において外部環境から遮蔽されて真空或いは還元ガス雰囲気に保持される。
The
機能素子パッケージ1においては、中空空間部11内に封止されることにより、工程中での機能素子体3の露出された状態の微細な可動部に不用意な力が加わって損傷するといった不都合の発生が防止される。機能素子パッケージ1においては、例えば機能素子体3の可動部に対して、製造工程中で負荷される温度変化やエッチング液等の影響或いは静電気の影響による帯電によって可動部の貼り付き等が抑制されて電気的特性が保持され、安定した動作が行われるようになる。機能素子パッケージ1においては、例えば可動部等の酸化や劣化が抑制され、長寿命化が図られる。
In the
機能素子パッケージ1には、パッケージ基板2の各外部接続用電極7に対向して絶縁プレート5の外周部に沿った表面上に多数個の導電バンプ12が設けられており、これら導電バンプ12を介して実装基板6に実装される。機能素子パッケージ1には、各外部接続用電極7とそれぞれ対向して絶縁プレート5の表面側から接着樹脂枠層4を貫通して各外部接続用電極7に達するビアホール13が形成される。機能素子パッケージ1には、各ビアホール13内に例えば印刷法により半田ペーストを充填して導体層14が形成される。機能素子パッケージ1には、絶縁プレート5の表面に開口された各ビアホール13の開口部位の導体層14に接合された半田ボールによって導電バンプ12を構成する。
In the
なお、導電バンプ12は、上述した半田ボールに限定されず、各ビアホール13の開口部位の導体層14に例えばスクリーン印刷法等によって導電性ペーストや半田ペーストを印刷して形成するようにしてもよい。また、導電バンプ12は、各ビアホール13の開口部位の導体層14に例えば金めっき等を施して形成した電極端子、或いはボールボンディング法によってボンディングされた導電ボール等によって構成するようにしてもよい。
The
ビアホール13は、例えば絶縁プレート5の表面側からレーザ照射やプラズマ照射、或いはこれらを同時に照射するいわゆるドライエッチング法によって、絶縁プレート5と接着樹脂枠層4とを貫通して形成されて各外部接続用電極7を外方に臨ませる。ビアホール13は、図1(A)に示すように開口部から深さ方向に向かって次第に小径となるテーパ孔として形成される。ビアホール13は、かかるテーパ孔に形成されることにより、内部に充填される導体層14が内周壁に対してアンカー作用を奏して脱落が抑制されるようになり、また大きな導電バンプ12が設けられるようにして実装基板6に対して機能素子パッケージ1の実装強度を向上させるようにする。
The via
導電層14は、上述した印刷法による半田ペーストの充填に限定されず、同様の方法により導電ペーストをビアホール13内に充填して形成するようにしてもよい。また、導電層14は、例えば無電解銅めっき法によってビアホール13内に選択的に銅層を形成するようにしてもよい。導電層14は、ビアホール13の底部において外部接続用電極7と電気的に接続されるとともに、絶縁プレート5の表面において導電バンプ12と接続されてビアを構成する。
The
以上のように構成された機能素子パッケージ1は、絶縁プレート5側を実装面として実装基板6に対して、図示しない他の電子部品等と同様に表面実装法によって実装されて高周波モジュールを構成する。機能素子パッケージ1は、各導電バンプ12が実装基板6側の相対する接続用ランド15上に位置合わせされて組み合わされる。機能素子パッケージ1は、この状態でリフロー処理が施されることにより、各導電バンプ12が溶融、固化して相対する接続用ランド15と電気的機械的接続が行われて図1(A)に示すように実装基板6上に実装される。
The
機能素子パッケージ1は、上述したようにパッケージ基板2上に接着樹脂枠層4と絶縁プレート5とによって閉塞されることにより気密状態に保持された中空空間部11内に、機能面3aに可動部を有する機能素子体3が実装される。機能素子パッケージ1においては、機能素子体3が中空空間部11内において外部環境の影響を低減されて安定した動作を行うことで、信頼性の向上が図られる。
As described above, the
機能素子パッケージ1は、上述したように中空空間部11を構成する接着樹脂枠層4が多数個の外部接続用電極7上に跨って枠状に形成され、この接着樹脂枠層4と対向して絶縁プレート5の表面に導体層14を介して多数個の導電バンプ12が設けられている。したがって、機能素子パッケージ1は、機能素子体3を封止する部位と実装基板6に実装するための実装電極部とがほぼ同一箇所に形成された構造であり、機能素子体3の外形よりもやや大きな外形と厚みとを有しているが、全体として従来の機能素子パッケージよりも極めて小型薄型に形成される。
In the
また、機能素子パッケージ1は、実装基板6に対して、独自の実装方法によらずに上述したように一般的な電子部品等と同様の表面実装法によって実装されることから、高周波モジュールの実装工程を合理化する。機能素子パッケージ1は、小型薄型に構成されて実装基板6における実装面積を狭域化することで、小型かつ薄型の高周波モジュールを得ることを可能とする。
Further, since the
以上のように構成される機能素子パッケージ1の製造工程について、図2乃至図8を参照して説明する。機能素子パッケージ1の製造工程は、パッケージ基板2の製作工程と、機能素子体3をパッケージ基板2に実装する機能素子体実装工程とを有する。機能素子パッケージ1の製造工程は、パッケージ基板2に接着樹脂枠層4を形成する接着樹脂枠層形成工程と、パッケージ基板2に絶縁プレート5を接合する絶縁プレート接合工程とを有する。機能素子パッケージ1の製造工程は、絶縁プレート5と接着樹脂枠層4とを貫通する多数個のビアホール13を形成するビアホール形成工程と、ビアホール13内に導体層14を形成する導体層形成工程と、各導体層14上に導電バンプ12を形成する導電バンプ形成工程とを有する。
The manufacturing process of the
機能素子パッケージ1の製造方法は、パッケージ基板製作工程において、例えばシリコン基板やガラス基板からなるパッケージ基板2の第1主面2a上に従来一般的に実施されている導電パターンの形成方法によって枠状に配列された多数個の外部接続用電極7を形成する。パッケージ基板製作工程は、例えばスパッタ法等によって第1主面2a上に全面に亘って銅薄膜層を形成し、この銅薄膜層上にフォトレジストを塗布した後にフォトリソグラフ処理を施してパターニングを行い、不要な銅薄膜層をドライエッチング法等により除去することによって外部接続用電極7を形成し、これら各外部接続用電極7に囲まれた領域を機能素子体実装領域9として構成する。
In the package substrate manufacturing process, the
機能素子パッケージ1の製造方法は、機能素子体実装工程において、パッケージ基板2の第1主面2a上に、機能素子体実装領域9内に位置して機能素子体3をボンディングする。機能素子体実装工程は、機能素子体3の機能面3aに形成された入出力電極8と相対する外部接続用電極7とをワイヤボンディング法によりワイヤ10によってそれぞれ接続することにより、図2に示すようにパッケージ基板2の第1主面2a上に機能素子体3を実装する。
In the method of manufacturing the
機能素子体実装工程は、上述したワイヤボンデイング法に限定されず他の適宜の方法によって機能素子体3をパッケージ基板2の機能素子体実装領域9に実装するようにしてもよい。機能素子体実装工程は、外部接続用電極7とそれぞれ接続された接続用の多数個のパッドが形成された機能素子体実装領域9上に、従来半導体チップ等の実装方法として一般採用されている例えばリフローはんだ法、フリップチップボンディング法、TAB(Tape Automated Bonding)法やビームリードボンディング法等の表面実装法等によって機能素子体3を実装するようにしてもよい。
The functional element body mounting step is not limited to the wire bonding method described above, and the
機能素子パッケージ1の製造方法は、機能素子体3として例えばアンテナスイッチを構成する図3に示すMEMSスイッチ20である場合に、このMEMSスイッチ20を製造工程で除去される犠牲層21を残したままで機能素子体実装領域9に実装する。MEMSスイッチ20は、一般に基板22上に第1固定接点23と、第2固定接点24と、第3固定接点25とが形成される。MEMSスイッチ20は、微小な梁形状の可動接点片26が第1固定接点23に片持ちされるとともに、自由端側が第2固定接点24を経由して第3固定接点25と対向される。
When the
MEMSスイッチ20は、可動接点片26の途中箇所に、第2固定接点24と対向して容量接点27が設けられている。MEMSスイッチ20は、第1固定接点23と第2固定接点24とに駆動電圧が供給されると、第2固定接点24と容量接点27との間に生じる静電容量によって可動接点片26が第2固定接点24側へと駆動され、自由端が第3固定接点25と接触する。なお、上述したMEMSスイッチ20は、代表例を示したものであり、かかる構成に限定されるものでは無いことは勿論である。MEMSスイッチ20は、上述したパッケージ基板2上に形成される場合は、このパッケージ基板2が基板22を構成する。
The
MEMSスイッチ20においては、各固定接点と対向間隔を保持された可動接点片26を形成するために、各固定接点上に所定の厚みを有する絶縁樹脂からなる犠牲層21が形成される。MEMSスイッチ20においては、犠牲層21にパターニング処理を施し、さらに金属層を形成し、この金属層に所定のエッチング処理を施す等の工程を経て可動接点片26が形成される。MEMSスイッチ20においては、可動接点片26を形成した後に各固定接点間に残った犠牲層21がエッチング法等によって除去される。MEMSスイッチ20においては、上述したように各固定接点と対向された微小な可動接点片26を備えて僅かな静電容量の変化によりスイッチ動作を行う。MEMSスイッチ20は、一般に可動接点片26やその他の部位を保護するとともに外部環境の影響が及ばないようにシリコンカバーで上述した接点構造が封装される。
In the
機能素子パッケージ1の製造方法においては、MEMSスイッチ20について上述した犠牲層21に着目し、この犠牲層21を残した状態でシリコンカバーを介することなくベアチップ状態で実装基板6等に実装するようにしてもよい。機能素子パッケージ1の製造方法においては、後述する接着樹脂枠層形成工程まで犠牲層21を残したままとして可動接点片26の変形や破損が防止されるようにし、接着樹脂枠層4を形成した状態で犠牲層21を除去する。機能素子パッケージ1の製造方法においては、MEMSスイッチ20をベアチップ状態で実装基板6に実装することによって実装面積を狭域化するとともに、パッケージ基板2への実装工程及び接着樹脂枠層形成工程の間において、MEMSスイッチ20の破損が防止されるようにする。なお、機能素子パッケージ1の製造方法は、同様に犠牲層が形成される他の機能素子体についても、この犠牲層を残した状態で実装して接着樹脂枠層形成工程を施すようにしてもよい。
In the manufacturing method of the
接着樹脂枠層形成工程は、機能素子体3を実装したパッケージ基板2の第1主面2a上に図4に示すように均一な厚みで接着樹脂層16を形成する。接着樹脂枠層形成工程は、感光性の硬化型接着樹脂を未硬化状態でスピンコート法や印刷法等によってパッケージ基板2上に塗布して機能素子体3の厚みよりも大きな厚みを有する接着樹脂層16を形成する。接着樹脂層16は、その厚みを機能素子体3の厚みによって多少異にするが、3um乃至10umの厚さで形成する。なお、接着樹脂には、絶縁プレート5のガラス転移温度(Tg)以下の硬化温度特性を有する熱硬化型接着樹脂が用いられる。
In the adhesive resin frame layer forming step, the
接着樹脂枠層形成工程は、接着樹脂層16上に所定パターンのマスキングを行った状態で感光処理を行い、不要な部位の接着樹脂層16をエッチングにより除去する等の工程を行うフォトリソグラフ処理が施される。接着樹脂枠層形成工程においては、図5に示すように接着樹脂層16が各外部接続用電極7に跨って枠状に残されて、パッケージ基板2の第1主面2a上に接着樹脂枠層4を形成する。なお、接着樹脂枠層形成工程においては、機能素子体3が上述したように犠牲層21を残した状態で実装された場合に、この犠牲層21が不要な接着樹脂層16とともに除去される。
The adhesive resin frame layer forming step is a photolithography process in which a photosensitive process is performed in a state where a predetermined pattern is masked on the
接着樹脂枠層形成工程は、上述したようにパッケージ基板2に形成した接着樹脂層16に対してパターニング処理を行って接着樹脂枠層4を形成する工程に限定されるものでは無い。接着樹脂枠層形成工程は、例えば所定の枠状に形成された未硬化状態で接着性が保持された樹脂フィルム材を用いるようにしてもよい。樹脂フィルム材には、例えば半導体チップの製造工程等に用いられている異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)等が用いられる。接着樹脂枠材は、パッケージ基板2の第1主面2a上に、各外部接続用電極7を覆うようにして半硬化状態で接合される。
The adhesive resin frame layer forming step is not limited to the step of forming the adhesive
機能素子パッケージ1の製造方法は、絶縁プレート接合工程により、絶縁プレート5を位置決めして第1主面2aと対向させて組み合わせ、図6に示すように接着樹脂枠層16を介してパッケージ基板2上に接合する。絶縁プレート接合工程は、真空槽内或いは還元ガス槽内において行われ、中空空間部11を真空或いは不活性の還元雰囲気の空間部として構成する。絶縁プレート接合工程においては、例えば接着樹脂枠層形成工程を経た中間体をベッド上に載置した状態で絶縁プレート5に加熱押圧処理を施す加熱押圧装置が用いられる。
In the manufacturing method of the
絶縁プレート接合工程においては、加熱押圧装置のヘッドが絶縁プレート5の表面側から接着樹脂枠層16と対向する外周部位にあてがわれるとともにこのヘッドの温度を接着樹脂の硬化温度以上に設定して、中間体に対する加熱押圧操作が行われる。絶縁プレート接合工程においては、接着樹脂枠層16が硬化してパッケージ基板2上に絶縁プレート5を接合させる。絶縁プレート接合工程においては、上述したように接着樹脂枠層16を絶縁プレート5のガラス転移温度(Tg)以下の硬化温度特性を有する熱硬化型接着樹脂によって形成することで、加熱押圧処理により絶縁プレート5に変形や寸法変化が生じることを抑制して中空空間部11が安定した気密雰囲気に保持されるようにする。
In the insulating plate joining step, the head of the heating and pressing device is applied from the surface side of the insulating
機能素子パッケージ1の製造方法は、ビアホール形成工程において、絶縁プレート5と接着樹脂枠層4との各外部接続用電極7とそれぞれ対向する部位に、図7に示すように各外部接続用電極7に達してそれぞれを外方へと臨ませる多数個のビアホール13が形成される。ビアホール形成工程は、絶縁プレート5の表面側から外部接続用電極7との対向部位にレーザ照射やプラズマ照射或いはこれらを併用するドライエッチング法によって絶縁プレート5と接着樹脂枠層4とを貫通し、外部接続用電極7をストッパとして穿孔を行うことによって外部接続用電極7に達するビアホール13を形成する。なお、ビアホール形成工程は、機能素子パッケージ1が比較的大きな外部接続用電極7を有する場合に、例えばドリルによる穿孔によってビアホール13を形成することも可能である。
In the method of manufacturing the
機能素子パッケージ1の製造方法は、導体層形成工程において、図8に示すように各ビアホール13内にその底部において相対する外部接続用電極7とそれぞれ接続されるとともに絶縁プレート5の開口部位に達する導体層14を形成する。導体層形成工程は、ビアホール形成工程により穿孔された各ビアホール13に対してデスミア処理を施した後に、これらビアホール13内に半田ペーストや導電ペースト等を印刷法により充填して導体層14を形成する。なお、導体層形成工程は、例えば無電解めっき処理によって銅等の金属材を選択的にめっきして導体層14を形成するようにしてもよい。
In the method of manufacturing the
導体層形成工程においては、絶縁プレート5の表面部位において、図8(A)に示すように導体層14の表面に例えば銅無電解めっきを選択的に施して銅層からなる蓋17を形成して各外部接続用電極7をそれぞれ絶縁プレート5の表面に導通させるビア18を形成する。導体層形成工程においては、さらに各蓋17に対して例えばニッケル−金めっきを施して電極形成を行う。
In the conductor layer forming step, as shown in FIG. 8A, for example, copper electroless plating is selectively applied to the surface of the
機能素子パッケージ1の製造方法は、導電バンプ形成工程において、上述した各導体層14の絶縁プレート5の表面に開口された各開口部位に形成した電極上にそれぞれ実装基板6側の接続用ランド15と半田結合される導電バンプ12を形成する。導電バンプ形成工程は、各導体層14の電極上に導電ペースト等を塗布した状態で例えば半田ボールをそれぞれ供給する。導電バンプ形成工程は、リフロー処理を施し、各半田ボールが溶融して導体層14と結合されて図1に示した機能素子パッケージ1を完成させる。
In the method of manufacturing the
なお、導電バンプ形成工程は、上述した半田ボールばかりでなく、例えば導電ペースや半田ペーストを印刷法によって形成するようにしてもよい。また、機能素子パッケージ1の製造方法においては、上述した各導体層14に電極形成を行うことによって導電バンプ12の形成工程を省略することも可能である。機能素子パッケージ1は、接続用ランド15上にそれぞれ半田ボールが接合された実装基板6に対してリフロー処理が施されて実装される。
In the conductive bump forming step, not only the above-described solder ball but also a conductive pace or a solder paste may be formed by a printing method. Moreover, in the manufacturing method of the
機能素子パッケージ1の製造方法においては、導電バンプ形成工程が、上述した絶縁プレート接合工程とともにいわゆる低温プロセスで実施されることから、中空空間部11内に実装した機能素子体3への熱負荷を軽減して信頼性の向上を図った機能素子パッケージ1を製造する。機能素子パッケージ1の製造方法においては、絶縁プレート5のガラス転移温度(Tg)以下の硬化温度特性を有する接着樹脂によって接着樹脂枠層16を形成することで、絶縁プレート接合工程時に絶縁プレート5の変形や寸法変化の発生が抑制されて中空空間部11が安定した気密雰囲気に保持され、歩留まりの向上が図られる。
In the method of manufacturing the
機能素子パッケージ1の製造方法においては、パッケージ基板2に形成された外部接続用電極7の直上位置で、機能素子体3を封止する中空空間部11を構成する接着樹脂枠層4と対向して絶縁プレート5の表面に導電バンプ12を形成した機能素子パッケージ1を製造する。機能素子パッケージ1の製造方法においては、全体として機能素子体3の外形よりもやや大きな外形と厚みとを有して高周波回路モジュールを小型薄型する機能素子パッケージ1を効率よく製造する。
In the manufacturing method of the
機能素子パッケージ1は、上述した製造方法ばかりでなく図9乃至図12に示した第2の製造方法によって製造することも可能である。第2の製造方法は、絶縁プレート30側に予め接着樹脂枠層31を形成する工程を有し、この絶縁プレート30を機能素子体3を実装したパッケージ基板2に対して接合することを特徴とする。第2の製造方法は、パッケージ基板製作工程と機能素子体実装工程及びビアホール形成工程と導体層形成工程と導電バンプ形成工程とを上述した第1の製造方法と同様とすることから、説明を省略する。
The
上述した機能素子パッケージ1の第1の製造方法においては、パッケージ基板2に形成した接着樹脂層16にパターニング処理を施して接着樹脂枠層4を形成する際に、機能素子体実装領域9に実装された機能素子体3に負荷を与えることがある。第1の製造方法においては、機能素子体3に可動部を封止する犠牲層21を残したままで接着樹脂層16の形成工程と接着樹脂枠層4のパターニング処理を行った後に犠牲層21を除去する工程を採用することにより歩留まりや生産性の向上を図っている。したがって、第1の製造方法においては、犠牲層21を残した特殊な形態の機能素子体3を用いることになる。
In the first manufacturing method of the
機能素子パッケージ1の第2の製造方法は、ユーザに対して一般的な供給形態の犠牲層21を有しない機能素子体3を用いても、この機能素子体3に対する負荷を抑制して歩留まりや生産性の向上が図られるようにする。第2の製造方法は、絶縁プレート30に接着樹脂層32を形成する接着樹脂層形成工程と、接着樹脂層32に所定のパターニング処理を施して全体枠状の接着樹脂枠層31を形成する接着樹脂枠層形成工程と、絶縁プレート30をパッケージ基板2に接合する絶縁プレート接合工程とを有する。
In the second manufacturing method of the
なお、絶縁プレート30は、上述した絶縁プレート5と同等に形成されたプレート部材からなり、液晶ポリマー(LCP)やベンゾシクロブテン樹脂(BCB)材によって図9に示すように機能素子体実装領域9よりも大きくパッケージ基板2とほぼ同等の外形を有するプレート状に形成される。パッケージ基板2には、多数個の外部接続用電極7が枠状に配列されて形成されており、これら外部接続用電極7に囲まれた領域が機能素子体実装領域9を構成して機能素子体3が実装されている。
The insulating
第2の製造方法は、接着樹脂層形成工程において、絶縁プレート30のパッケージ基板2と対向する接合面30aに、図10に示すように接着樹脂層32を形成する。接着樹脂層32も、上述した接着樹脂層16と同様に、未硬化状態の感光性硬化型接着樹脂をスピンコート法や印刷法等によって絶縁プレート30上に均一な厚みで塗布して形成され、機能素子体3の厚みよりも大きな厚みを有している。接着樹脂には、絶縁プレート30のガラス転移温度(Tg)以下の硬化温度特性を有する熱硬化型接着樹脂を用いることは勿論である。
In the second manufacturing method, in the adhesive resin layer forming step, the
第2の製造方法は、接着樹脂枠層形成工程において、接着樹脂層32上に所定パターンのマスキングを行った状態で感光処理を行い、不要な部位の接着樹脂層32をエッチングにより除去する等の工程を行うフォトリソグラフ処理が施される。接着樹脂枠層形成工程においては、図11に示すように接着樹脂層32が絶縁プレート30の外周部に沿って枠状に残されて接着樹脂枠層31を形成する。接着樹脂枠層31も、パッケージ基板2側の各外部接続用電極7を覆いかつこれらに跨るに足る全体枠状を呈して絶縁プレート30の接合面30aに形成される。
In the second manufacturing method, in the step of forming the adhesive resin frame layer, a photosensitive process is performed in a state where a predetermined pattern is masked on the
第2の製造方法は、絶縁プレート接合工程において、上述した接着樹脂枠層形成工程を経て接着樹脂枠層31を形成した絶縁プレート30がパッケージ基板2と接合される。絶縁プレート接合工程は、絶縁プレート30をパッケージ基板2に対して第1主面2aと対向させて位置決めして組み合わせるとともに加熱押圧装置によって加圧押圧することにより、図12に示すように接着樹脂枠層31を介してパッケージ基板2上に接合する。第2の製造方法においても、絶縁プレート接合工程が真空槽内或いは還元ガス槽内において行われ、中空空間部11を真空或いは不活性の還元雰囲気の空間部として構成する。
In the second manufacturing method, in the insulating plate joining step, the insulating
絶縁プレート接合工程においては、加熱押圧装置のヘッドが絶縁プレート30の表面側から接着樹脂枠層31と対向する外周部位にあてがわれるとともにこのヘッドの温度を接着樹脂の硬化温度以上に設定して、中間体に対する加熱押圧操作が行われる。絶縁プレート接合工程においては、接着樹脂枠層31が硬化してパッケージ基板2上に絶縁プレート30を接合させる。絶縁プレート接合工程も、接着樹脂枠層31を絶縁プレート30のガラス転移温度(Tg)以下の硬化温度特性を有する熱硬化型接着樹脂によって形成することで、加熱押圧処理により絶縁プレート30に変形や寸法変化が生じることを抑制して中空空間部11が安定した気密雰囲気に保持されるようにする。
In the insulating plate joining step, the head of the heating and pressing device is applied from the surface side of the insulating
第2の製造方法においては、上述した第1の製造方法と同様に、絶縁プレート30の表面側から接着樹脂枠層31との対応部位に各外部接続用電極7に達するビアホール13を形成するビアホール工程と、ビアホール13に充填される導体層14を形成する導体層形成工程及び各導体層14に外部接続用の導電バンプ12を形成する導電バンプ形成工程とが施されて機能素子パッケージ1を製造する。
In the second manufacturing method, as in the first manufacturing method described above, via
機能素子パッケージ1の第2の製造方法においては、上述したように絶縁プレート30側に接着樹脂枠層31を形成することから、パッケージ基板2側に実装されたベア状態の機能素子体3に対して絶縁樹脂層32の形成工程やパターニング工程において可動部等に対する一切の負荷が作用されないようにする。第2の製造方法においては、機能素子体3の微小な可動部等の破損や変形或いは貼り付きの発生が確実に防止されるようにする。
In the second manufacturing method of the
なお、接着樹脂枠層31は、絶縁プレート30に絶縁樹脂層32を形成するとともにフォトリソグラフ処理を施して枠状にパターニングして形成するようにしたが、例えば枠状に形成した絶縁樹脂体を接合して形成するようにしてもよい。
The adhesive
1 機能素子パッケージ、2 パッケージ基板、3 機能素子体、4 接着樹脂枠層、5 絶縁プレート、6 実装基板、7 外部接続用電極、8 入出力電極、9 機能素子体実装領域、11 中空空間部、12 導電バンプ、13 ビアホール、14 導体層、16 接続樹脂層、18 ビア、20 MEMSスイッチ、21 犠牲層、6 可動接点片、30 絶縁プレート、31 接着樹脂枠層、32 接着樹脂層
DESCRIPTION OF
Claims (14)
多数個の接続電極が設けられるとともに機能面に可動部を有し、上記パッケージ基板の上記第1主面上に、上記機能素子体実装領域内に配置されて上記接続電極が相対する上記外部接続用電極とそれぞれ接続されて実装された機能素子体と、
上記各外部接続用電極に跨る全体枠状を呈するとともに、上記機能素子体よりも大きな厚みを有する接着樹脂枠層と、
絶縁材によって上記パッケージ基板の上記機能素子体実装領域よりも大きな外形を有して形成され、上記パッケージ基板に対して接着樹脂枠層を介して上記第1主面と対向して接合されることにより、上記機能素子体を実装した上記機能素子体実装領域を閉塞して気密状態の中空空間部を構成する絶縁プレートとを備え、
上記絶縁プレートと上記接着樹脂枠層との上記各外部接続用電極とそれぞれ対向する部位に、上記各外部接続用電極まで貫通して形成されて上記各外部接続用電極をそれぞれ外方に臨ませる開口部と、これら各開口部内に充填されて上記各外部接続用電極と接続されるとともに開口部位に達して形成された導体層と、これら各導体層の上記各開口部の開口部位にそれぞれ設けた外部接続体とを有することを特徴とする機能素子パッケージ。 A large number of external connection electrodes arranged in a frame-like region are formed on the first main surface, and a region surrounded by these external connection electrodes is configured as a functional element body mounting region. A package substrate;
The external connection provided with a plurality of connection electrodes and having a movable part on a functional surface, and disposed in the functional element body mounting region on the first main surface of the package substrate and facing the connection electrodes Functional element bodies connected to the electrodes for mounting, and
While presenting an overall frame shape straddling each external connection electrode, an adhesive resin frame layer having a thickness larger than the functional element body,
Formed by an insulating material having an outer shape larger than the functional element body mounting region of the package substrate, and bonded to the package substrate opposite to the first main surface through an adhesive resin frame layer. The functional element body mounting region on which the functional element body is mounted is closed, and an insulating plate that forms an airtight hollow space portion is provided.
The insulating plate and the adhesive resin frame layer are formed so as to penetrate to the external connection electrodes at the portions facing the external connection electrodes, respectively, and the external connection electrodes are exposed to the outside. Openings, conductor layers filled in the openings and connected to the external connection electrodes and formed so as to reach the openings, and provided in the openings of the openings of the conductor layers, respectively. And a functional device package.
多数個の接続電極が設けられるとともに機能面に可動部を有する機能素子体を、上記機能素子体実装領域内に配置するとともに各接続電極を相対する上記外部接続用電極に接続して上記パッケージ基板の上記第1主面上に実装する機能素子体実装工程と、
上記パッケージ基板の上記第1主面上に上記機能素子体よりも大きな厚みを有する接着樹脂層を形成するとともに、この接着樹脂層から上記各外部接続用電極に跨る全体枠状を呈する接着樹脂枠層を形成する接着樹脂枠層形成工程と、
絶縁材によって上記パッケージ基板の上記機能素子体実装領域よりも大きな外形を有するプレート状に形成された絶縁プレートを上記パッケージ基板に対して上記接着樹脂枠層を介して接合することにより、上記機能素子体実装領域を閉塞する中空空間部を構成する絶縁プレート接合工程と、
上記絶縁プレートと上記接着樹脂枠層との上記各外部接続用電極とそれぞれ対向する部位に、上記各外部接続用電極に達してそれぞれを外方に臨ませる多数個の開口部を形成する開口部形成工程と、
上記各開口部内に相対する上記外部接続用電極とそれぞれ接続されるとともに開口部位に達する導体層を形成する導体層形成工程と、
上記各導体層の上記各開口部の開口部位にそれぞれ外部接続体を設ける外部接続体形成工程と
を有する機能素子パッケージの製造方法。 A package substrate in which a large number of external connection electrodes arranged in a frame-like region are formed on the first main surface, and a region surrounded by each external connection electrode is configured as a functional element assembly mounting region Production process,
The package substrate is provided with a functional element body provided with a large number of connection electrodes and having a movable portion on the functional surface in the functional element body mounting region, and the connection electrodes are connected to the opposed external connection electrodes. A functional element body mounting step of mounting on the first main surface of
An adhesive resin frame having an overall frame shape extending from the adhesive resin layer to the external connection electrodes is formed on the first main surface of the package substrate. An adhesive resin frame layer forming step for forming a layer;
By bonding an insulating plate formed in a plate shape having an outer shape larger than the functional element body mounting region of the package substrate with an insulating material to the package substrate via the adhesive resin frame layer, the functional element An insulating plate joining step that constitutes a hollow space that closes the body mounting region;
Openings that form a large number of openings that reach the external connection electrodes and face each of the external connection electrodes at positions facing the external connection electrodes of the insulating plate and the adhesive resin frame layer, respectively. Forming process;
A conductor layer forming step of forming a conductor layer connected to the external connection electrodes facing each other in the openings and reaching an opening;
An external connection body forming step of providing an external connection body at each opening portion of each opening of each conductor layer.
上記パッケージ基板の上記第1主面上に、機能素子体を上記機能素子体実装領域内に配置するとともに各電極を相対する上記外部接続用電極を接続して実装する機能素子体実装工程と、
絶縁材によって上記パッケージ基板の上記機能素子体実装領域よりも大きな外形を有するプレート状に形成された絶縁プレートの主面上に、上記各外部接続用電極に跨る枠状の領域と対向する全体枠状を呈しかつ上記機能素子体よりも大きな厚みを有する接着樹脂枠層を形成する接着樹脂枠層形成工程と、
上記パッケージ基板に対して、上記接着樹脂枠層を介して上記絶縁プレートを接合して上記機能素子体実装領域を閉塞する中空空間部を構成する絶縁プレート接合工程と、
上記絶縁プレートと上記接着樹脂枠層との上記各外部接続用電極とそれぞれ対向する部位に、上記各外部接続用電極に達してそれぞれを外方に臨ませる多数個の開口部を形成する開口部形成工程と、
上記各開口部内に相対する上記外部接続用電極とそれぞれ接続されるとともに開口部位に達する導体層を形成する導体層形成工程と、
上記各導体層の上記各開口部の開口部位にそれぞれ外部接続体を設ける外部接続体形成工程と
を有する機能素子パッケージの製造方法。 A package substrate in which a large number of external connection electrodes arranged in a frame-like region are formed on the first main surface, and a region surrounded by each external connection electrode is configured as a functional element assembly mounting region Production process,
On the first main surface of the package substrate, a functional element body mounting step of disposing a functional element body in the functional element body mounting region and connecting and mounting the external connection electrodes facing each electrode;
An overall frame facing the frame-shaped region straddling each external connection electrode on the main surface of the insulating plate formed in a plate shape having an outer shape larger than the functional element body mounting region of the package substrate by an insulating material An adhesive resin frame layer forming step for forming an adhesive resin frame layer having a shape and having a thickness larger than that of the functional element body;
An insulating plate bonding step for forming a hollow space portion for bonding the insulating plate to the package substrate via the adhesive resin frame layer to close the functional element body mounting region;
Openings that form a large number of openings that reach the external connection electrodes and face each of the external connection electrodes at positions facing the external connection electrodes of the insulating plate and the adhesive resin frame layer, respectively. Forming process;
A conductor layer forming step of forming a conductor layer connected to the external connection electrodes facing each other in the openings and reaching an opening;
An external connection body forming step of providing an external connection body at each opening portion of each opening of each conductor layer.
上記接着樹脂枠層形成工程の後工程で上記犠牲樹脂層が除去されることを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の機能素子パッケージの製造方法。 The functional element body is a micro-electromechanical component mounted in the functional element body mounting region with the movable part sealed with a sacrificial resin layer,
The method for manufacturing a functional element package according to claim 8 or 9, wherein the sacrificial resin layer is removed in a subsequent step of the adhesive resin frame layer forming step.
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