JP2006142447A - Functional element and its manufacturing method - Google Patents

Functional element and its manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP2006142447A
JP2006142447A JP2004337591A JP2004337591A JP2006142447A JP 2006142447 A JP2006142447 A JP 2006142447A JP 2004337591 A JP2004337591 A JP 2004337591A JP 2004337591 A JP2004337591 A JP 2004337591A JP 2006142447 A JP2006142447 A JP 2006142447A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
chip
main surface
cap
mounting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2004337591A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4556637B2 (en
Inventor
Yoichi Oya
洋一 大矢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2004337591A priority Critical patent/JP4556637B2/en
Publication of JP2006142447A publication Critical patent/JP2006142447A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4556637B2 publication Critical patent/JP4556637B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce cost by miniaturizing a chip size and improving defect rate with simple process. <P>SOLUTION: Many pieces of chip elements 3 and wiring patterns 7 are formed on a wafer 30, and the wafer is diced after a cap substrate 4 is mounted opposed to each chip element through a junction seal layer 5 having a predetermined thickness. A chip element storage space part 6 sealing the chip element 3 is constituted between a main surface 2a of the chip substrate 2 and a first main surface 4a of the cap substrate 4. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、可動部を有する機能素子体、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)或いは表面弾性波フィルタ素子(SAW:Surface Acoustic Wave Device)、バルク弾性波フィルタ素子(BAW:Bulk Acoustic Wave Device)等の機能素子体及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a functional element body having a movable part, such as a micro electro mechanical system (MEMS), a piezoelectric thin film resonance element (FBAR) or a surface acoustic wave filter element (SAW). Device), a functional element body such as a bulk acoustic wave device (BAW), and a manufacturing method thereof.

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用基板を用い、この実装用基板に小型で多機能化等が図られた集積回路部品や電子部品或いは各種の半導体ディバイス部品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た回路モジュール体が備えられている。   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 substrate having a wiring layer having a fine wiring pattern formed in multiple layers for high density wiring is used for this purpose, and the mounting substrate is small and multifunctional. A circuit module body in which the integrated circuit component, the electronic component, or various semiconductor device components are mounted by a surface mounting method such as a flip chip mounting method is provided.

回路モジュール体としては、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から突出された端子片を介する実装方法から、非パッケージ状態のいわゆるベアチップを実装用基板に対して直接実装することによってチップサイズ化を図った実装法も採用されている。回路モジュール体は、実装用基板に形成した多数個の素子実装用電極上に予め半田バンプ等の接続子を設け、この実装用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して実装する。   As a circuit module body, for example, a semiconductor device can be chip-sized by directly mounting a so-called bare chip in a non-package state on a mounting substrate from a mounting method through a terminal piece protruding from a resin mold or a ceramic package. The planned mounting method is also adopted. In the circuit module body, connectors such as solder bumps are provided in advance on a large number of element mounting electrodes formed on the mounting board, and the bare chip that is positioned and combined with the mounting board is soldered by reflow soldering or the like. To be implemented.

回路モジュール体は、実装用基板が素子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ディバイス等の高密度実装を可能とする。また、回路モジュール体は、ロスの発生が小さい配線長の短縮化によって、信号伝達の高速化や高周波化等も実現している。回路モジュール体においては、実装用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。   The circuit module body enables high-density mounting of electronic components and semiconductor devices by reducing the mounting area and increasing the number of pins by making the mounting area of the mounting substrate approximately the same as the chip size. . In addition, the circuit module body realizes high-speed signal transmission and high frequency by shortening the wiring length with less loss. In a circuit module body, a bare chip mounted on a mounting substrate is sealed with an insulating resin so that insulation and mechanical protection from other mounting components can be achieved.

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等の機能阻止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用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。機能素子ディバイスにおいては、機能素子体の微細な可動部が露出した状態にあると、パッケージ化工程や回路モジュール体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変化が生じる虞がある。   By the way, in a function blocking device such as MEMS, FBAR, or SAW having a functional surface provided with a mover or a vibrator, a functional element is surface-mounted on a mounting substrate like the semiconductor device described above, and an insulating resin is used. If the structure sealed with is used, there is a problem that the mover and the vibrator are fixed and cannot operate and cannot function. In a functional element device, if a minute movable part of the functional element body is exposed, the characteristics change due to the temperature change or etching solution applied during the packaging process or the circuit module manufacturing process. May occur.

したがって、機能素子ディバイスは、一般にディバイス基板上に形成したチップ素子を樹脂製キャップ体によって気密パッケージングして構成され、実装基板等に実装されていた。機能素子ディバイスにおいては、チップ素子の大きさに比較してパッケージングによる外形が大きいために、高密度実装化或いは小型化を図った回路モジュール体の実現を困難にしていた。   Therefore, the functional element device is generally configured by hermetically packaging a chip element formed on a device substrate with a resin cap body, and is mounted on a mounting substrate or the like. In the functional element device, since the outer shape of the packaging is larger than the size of the chip element, it has been difficult to realize a circuit module body with high density mounting or downsizing.

回路モジュール体においては、パッケージ基板や実装用基板の内層に適宜の構成によって機能素子を実装す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、チップ素子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素子を実装用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。かかるマイクロパッケージ構造においては、チップ素子のアクティブ面と実装用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、実装用基板に対してアクティブ面を有するチップ素子を、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、回路モジュール体の薄型化や実装工程の効率が向上されるようになる。   In circuit module bodies, various mounting methods for forming a hollow portion for mounting a functional element with an appropriate configuration on the inner layer of a package substrate or a mounting substrate have been studied. For example, in Patent Document 1, an insulating resin frame and a connection bump that surround an active surface of a chip element and constitute an adhesive layer are provided, and the chip element is mounted face-down on a mounting substrate with the active surface as an opposing surface. A micro-package structure for (surface mounting) is disclosed. In such a micro package structure, a hollow portion surrounded by an insulating resin frame is formed between the active surface of the chip element and the main surface of the mounting substrate. According to such a micro package structure, a chip element 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 circuit module body is made thinner and the efficiency of the mounting process is improved.

一方、機能素子ディバイスにおいては、MEMS素子等に備えられる微細な可動部が、外部環境の影響を受けやすく、また酸化や静電気による帯電等によって電気的特性や機能特性が大きく変化する。したがって、機能素子ディバイスにおいては、一連のディバイス製作工程におけるパッケージ工程及びモジュール化工程が一般に低温プロセスによって行われる。また、かかる機能素子ディバイスにおいては、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真空或いは還元雰囲気下で気密状態(ハーメチックシーリング状態)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。   On the other hand, in a functional element device, a fine movable part provided in a MEMS element or the like is easily affected by the external environment, and electrical characteristics and functional characteristics greatly change due to oxidation or electrostatic charging. Therefore, in the functional element device, a package process and a modularization process in a series of device manufacturing processes are generally performed by a low temperature process. Further, in such a functional element device, the functional element body is held in an airtight state (hermetic sealing state) in a vacuum or reducing atmosphere that suppresses the influence from the various external factors described above, so that a stable operation is performed. Need to be configured.

特許文献2には、中空部(キャビティ)に実装した機能素子と実装基板の表面層に形成した外部出力端子とをビアで接続するが、キャビティの気密性を保持した回路基板が開示されている。回路基板においては、ガラス−セラミック成分を含む絶縁層に回路パターンを多層に形成するとともに、めっき液によって溶解されないように金属成分からなる中間層を設けている。回路基板においては、表面配線層を形成するめっき工程により絶縁層のポーラス化が生じても中間層によってキャビティの気密状態が保持されるようにする。   Patent Document 2 discloses a circuit board in which a functional element mounted in a hollow portion (cavity) and an external output terminal formed on a surface layer of a mounting board are connected by vias, but the airtightness of the cavity is maintained. . In the circuit board, circuit patterns are formed in multiple layers on an insulating layer containing a glass-ceramic component, and an intermediate layer made of a metal component is provided so as not to be dissolved by the plating solution. In the circuit board, even if the insulating layer is made porous by the plating process for forming the surface wiring layer, the airtight state of the cavity is maintained by the intermediate layer.

特許文献3には、多数個のチップ素子や入出力電極を有する所定の配線パターンを形成した素子ウエハーに対して、キャップウエハー上に多数個の接合部やビアを形成しかつ1個ずつに切断したキャップ体を各チップ素子に対応して実装することによって封止や電気的接続を行った後に素子ウエハーの切断工程を施して機能素子体を中空部内に封装する機能素子ディバイスが開示されている。   In Patent Document 3, for a device wafer on which a predetermined wiring pattern having a large number of chip elements and input / output electrodes is formed, a large number of joints and vias are formed on the cap wafer and cut one by one. A functional element device is disclosed in which a functional element body is sealed in a hollow portion by performing a process of cutting an element wafer after sealing and electrical connection by mounting the cap body corresponding to each chip element. .

特許第3514349号公報Japanese Patent No. 3514349 特開2003−282763号公報JP 2003-282863 A 特開2002−246489号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-246489

ところで、上述した特許文献1に開示されるマイクロパッケージにおいては、薄型化では有効であるが、チップ素子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素子自体が大型化する。マイクロパッケージにおいては、実装用基板に対して、外形寸法とほぼ同等の領域にチップ素子を実装することが可能ではあるが、このチップ素子の大型化により、モジュール全体の小型化にさほど貢献度し得ないといった問題があった。また、マイクロパッケージにおいては、チップ素子が開放状態で実装されることで、水分や酸化の影響により信頼性が低下するといった問題もある。   By the way, in the micro package disclosed in Patent Document 1 described above, although it is effective in reducing the thickness, the chip is provided with a region for forming connection bumps and a region for forming a frame-shaped insulating resin layer on the chip element. The element itself becomes larger. In a micro package, it is possible to mount a chip element in an area that is almost the same as the outer dimensions of the mounting substrate. However, the increase in size of this chip element greatly contributed to the miniaturization of the entire module. There was a problem of not getting. Also, in the micro package, there is a problem that reliability is lowered due to the influence of moisture and oxidation because the chip element is mounted in an open state.

一方、特許文献2に開示される回路基板においては、実装基板のキャビティ内に機能素子を気密状態に実装することで、信頼性の向上が図られるようになる。しかしながら、かかる回路基板においては、ガラス−セラミック成分を含む基板を用いることから、セラミック焼成時にチップ素子がダメージを受けてしまう。また、回路基板においては、基板も高価であるとともに、ビアホールの気密性を保持するためにAu、Ag、Pt、Rh等の貴金属が用いられることでコストが高いといった問題がある。さらに、回路基板においては、キャビティを閉塞する蓋体が設けられことから、全体として厚みが大きくなり小型化が図れないといった問題もある。   On the other hand, in the circuit board disclosed in Patent Document 2, the reliability is improved by mounting the functional element in an airtight state in the cavity of the mounting board. However, since such a circuit board uses a substrate containing a glass-ceramic component, the chip element is damaged during ceramic firing. Further, in the circuit board, there is a problem that the board is expensive and the cost is high because noble metals such as Au, Ag, Pt, and Rh are used in order to maintain the airtightness of the via hole. Furthermore, since the circuit board is provided with a lid for closing the cavity, there is a problem in that the thickness of the circuit board increases as a whole and the size cannot be reduced.

特許文献3に開示される機能素子ディバイスは、ウエハー工程においてチップ素子のパッケージングを行うことから、ハンドリング性の向上が図られて微細な可動部等の損傷が防止され、歩留りが大幅に向上する。機能素子ディバイスは、シリコン基板やガラス基板によって形成されるウエハーを用いることで単体として高精度に形成されるものの、ウエハーがビアホール等を形成する機械加工性が低く整合回路等を一体化した多層化の実現が困難であるとともにコストも高いといった問題がある。また、機能素子ディバイスは、単体での小型化を図ることが可能ではあるが、実装基板への実装構造が複雑となり回路モジュール体の薄型化や実装工程の効率を実現し得ないといった問題がある。   Since the functional element device disclosed in Patent Document 3 performs packaging of chip elements in the wafer process, handling is improved, damage to minute movable parts and the like is prevented, and yield is greatly improved. . Functional device devices are formed with high precision as a single unit by using a wafer formed of a silicon substrate or glass substrate, but the wafer has low machinability to form via holes, etc., and the multilayered structure integrates matching circuits etc. There is a problem that it is difficult to realize and cost is high. In addition, although it is possible to reduce the size of the functional element device alone, there is a problem that the mounting structure on the mounting board becomes complicated and the circuit module body cannot be thinned and the efficiency of the mounting process cannot be realized. .

したがって、本発明は、いわゆるチップサイズの小型化が図られ、簡易な工程で歩留まり向上が図られ、高精度でかつコスト低減を図った機能素子体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, an object of the present invention is to provide a functional element body capable of reducing the so-called chip size, improving the yield by a simple process, achieving high accuracy and reducing the cost, and a manufacturing method thereof. .

上述した目的を達成する本発明にかかる機能素子体は、チップ基板と、キャップ基板と、接合シール層とから構成される。機能素子体は、チップ基板が、ウエハーを切り分けてなり、主面上にチップ素子と、このチップ素子と接続される所定の入出力電極を有する配線パターンとが形成される。機能素子体は、キャップ基板が、第1主面にチップ基板側の入出力電極と相対接続される接続電極を有する第1配線パターンが形成されるとともに第2主面にビアを介して第1配線パターンと層間接続されかつ外部接続電極を有する第2配線パターンが形成される。機能素子体は、接合シール層が、キャップ基板の第1主面上に接続電極を囲む枠状領域に所定の厚みを有して形成される。   The functional element body according to the present invention that achieves the above-described object includes a chip substrate, a cap substrate, and a bonding seal layer. In the functional element body, a chip substrate is formed by cutting a wafer, and a chip element and a wiring pattern having predetermined input / output electrodes connected to the chip element are formed on a main surface. In the functional element body, the cap substrate is formed with a first wiring pattern having connection electrodes that are relatively connected to the input / output electrodes on the chip substrate side on the first main surface, and first via the vias on the second main surface. A second wiring pattern having an external connection electrode and interlayer connection with the wiring pattern is formed. In the functional element body, the bonding seal layer is formed on the first main surface of the cap substrate with a predetermined thickness in a frame-like region surrounding the connection electrode.

機能素子体においては、ウエハー状態で主面上に多数個のチップ素子や配線パターンを形成した後に、ウエハーの主面上に各チップ素子に対向してキャップ基板が第1主面を実装面として接合シール層を介して実装される。機能素子体においては、所定の厚みを有する接合シール層によって、ウエハーの主面とキャップ基板の第1主面との間にチップ素子を封装するチップ素子収納空間部が構成される。機能素子体においては、各キャップ基板の間においてウエハーを切断してチップ基板を構成することで1個ずつの切り分けが行われる。機能素子体においては、チップ基板を天井部としてキャップ基板の第2主面を実装面として外部接続電極を介して実装用基板に実装されて回路モジュール体を構成する。   In the functional element body, after a large number of chip elements and wiring patterns are formed on the main surface in the wafer state, the cap substrate faces the chip elements on the main surface of the wafer and the first main surface is the mounting surface. It is mounted via a bonding seal layer. In the functional element body, a chip element housing space for sealing the chip elements is formed between the main surface of the wafer and the first main surface of the cap substrate by the bonding seal layer having a predetermined thickness. In the functional element body, cutting is performed one by one by cutting the wafer between the cap substrates to form a chip substrate. In the functional element body, a circuit module body is configured by being mounted on a mounting substrate via an external connection electrode with the chip substrate as a ceiling portion and the second main surface of the cap substrate as a mounting surface.

また、上述した目的を達成する本発明にかかる機能素子体の製造方法は、ウエハー工程と、キャップ基板製作工程と、接合シール層形成工程と、キャップ基板実装工程と、ウエハー切断工程とを有する。機能素子体の製造方法は、ウエハー工程が、ウエハーからなるチップ基板の主面上に、多数個のチップ素子を形成する工程と、各チップ素子毎に所定の入出力電極を有する多数個の配線パターンを形成する工程と、各入出力電極上にそれぞれ接続用バンプを形成する工程とを有する。機能素子体の製造方法は、キャップ基板製作工程が、有機絶縁基板を基材として、少なくとも第1主面に各入出力電極と相対接続される接続電極を有する第1配線パターンを形成する工程と、第2主面に外部接続電極を有する第2配線パターンを形成する工程と、有機絶縁基板を貫通して第1配線パターンと第2配線パターンとを層間接続するビアを形成する工程とを有する。機能素子体の製造方法は、接合シール層形成工程が、キャップ基板の第1主面上に、接続電極を囲む枠状領域に所定の厚みを有する枠状層からなりキャップ基板を各チップ基板に接合させる接合シール層を形成する。機能素子体の製造方法は、キャップ基板実装工程が、キャップ基板をチップ基板に対して第1主面を実装面として各接続電極を各入出力電極に相対させて主面上に位置決めして組み合わせる工程と、キャップ基板をチップ基板に対して所定の硬化処理を施して接合シール層を硬化させて一体化させることによりキャップ基板の主面とキャップ基板の第1主面との間に構成された各チップ素子収納空間部内に各チップ素子を封装する工程とを有する。機能素子体の製造方法は、ウエハー切断工程が、各キャップ基板の間において、ウエハーを切断してチップ基板に切り分けて機能素子体を製造する。   Moreover, the manufacturing method of the functional element body concerning this invention which achieves the objective mentioned above has a wafer process, a cap board | substrate manufacturing process, a joining sealing layer formation process, a cap board | substrate mounting process, and a wafer cutting process. In the method of manufacturing a functional element body, a wafer process includes a step of forming a large number of chip elements on a main surface of a chip substrate made of a wafer, and a large number of wirings having predetermined input / output electrodes for each chip element. Forming a pattern and forming a connection bump on each of the input / output electrodes. In the method of manufacturing a functional element body, the cap substrate manufacturing step includes forming a first wiring pattern having connection electrodes that are connected to each input / output electrode on at least a first main surface using an organic insulating substrate as a base material. And a step of forming a second wiring pattern having an external connection electrode on the second main surface, and a step of forming a via penetrating the organic insulating substrate to connect the first wiring pattern and the second wiring pattern to each other. . In the method of manufacturing the functional element body, the bonding seal layer forming step includes a frame layer having a predetermined thickness in a frame region surrounding the connection electrode on the first main surface of the cap substrate. A bonding seal layer to be bonded is formed. In the method of manufacturing the functional element body, the cap substrate mounting step combines the cap substrate with respect to the chip substrate by positioning the first main surface as a mounting surface and positioning the connection electrodes relative to the input / output electrodes on the main surface. The cap substrate is configured between the main surface of the cap substrate and the first main surface of the cap substrate by subjecting the cap substrate to a predetermined curing process on the chip substrate to cure and integrate the bonding seal layer. Sealing each chip element in each chip element storage space. In the method of manufacturing the functional element body, the wafer cutting step cuts the wafer between the cap substrates and divides the wafer into chip substrates to manufacture the functional element body.

機能素子体の製造方法においては、接合シール層によってチップ基板の主面とキャップ基板の第1主面との間に構成されたチップ素子収納空間部内にチップ素子を封装した機能素子体を製造する。機能素子体の製造方法においては、チップ基板を天井部としてキャップ基板の第2主面を実装面として外部接続電極を介して実装用基板に実装される機能素子体を製造する。   In the method for manufacturing a functional element body, a functional element body in which a chip element is sealed in a chip element storage space formed between the main surface of the chip substrate and the first main surface of the cap substrate is manufactured by a bonding seal layer. . In the method for manufacturing a functional element body, a functional element body mounted on a mounting substrate via an external connection electrode is manufactured with the chip substrate as a ceiling portion and the second main surface of the cap substrate as a mounting surface.

本発明によれば、ウエハー状態で形成される高精度のチップ素子や配線パターンを設けたチップ基板に対して、チップ素子の外周部位において所定の厚みを有する接合シール層を介してキャップ基板を接合して気密性の高いチップ素子収納空間部を構成してチップ素子が封装する。本発明によれば、小型化が図られることで回路モジュール等の実装密度を向上させて小型化、高機能化が図られるようにする。本発明によれば、製造工程時においてハンドリング性の向上を図ってチップ素子の損傷等の発生を防止するとともに、チップ素子収納空間部にチップ素子を高気密状態に封装して安定した動作が行われるようにすることで、歩留まりや信頼性の向上が図られる。本発明によれば、キャップ基板を介してモジュール基板等に対する実装構造も簡易化され、回路モジュールの生産性の向上が図られるようにする。   According to the present invention, a cap substrate is bonded to a chip substrate provided with a high-precision chip element or wiring pattern formed in a wafer state via a bonding seal layer having a predetermined thickness at the outer peripheral portion of the chip element. Thus, a highly airtight chip element storage space is formed and the chip elements are sealed. According to the present invention, downsizing is achieved, so that the mounting density of circuit modules and the like is improved, so that downsizing and high functionality are achieved. According to the present invention, the handling property is improved during the manufacturing process to prevent the chip element from being damaged, and the chip element is sealed in a highly airtight state in the chip element storage space to perform a stable operation. Thus, the yield and reliability can be improved. According to the present invention, the mounting structure for the module substrate or the like is simplified through the cap substrate, and the productivity of the circuit module is improved.

以下、本発明の実施の形態として示す機能素子体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。機能素子体1は、図1に示すように半導体プロセスで用いられるシリコン基板(ウエハー)10を切り分けてなるチップ基板2と、このチップ基板2の主面2a上に設けられたチップ素子3と、キャップ基板4と、接合シール層5とによって構成される。機能素子体1は、詳細を後述するようにチップ基板2とキャップ基板4との間にチップ素子収納空間部6が構成され、このチップ素子収納空間部6内にチップ素子3を封装する。機能素子体1は、キャップ基板4を介してモジュール基板21に搭載され、図2に示した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体20を構成する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a functional element body 1 and a manufacturing method thereof shown as embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the functional element body 1 includes a chip substrate 2 obtained by cutting a silicon substrate (wafer) 10 used in a semiconductor process, a chip element 3 provided on the main surface 2a of the chip substrate 2, The cap substrate 4 and the bonding seal layer 5 are included. As will be described in detail later, the functional element body 1 includes a chip element storage space 6 between the chip substrate 2 and the cap substrate 4, and the chip element 3 is sealed in the chip element storage space 6. The functional element body 1 is mounted on the module substrate 21 via the cap substrate 4 and constitutes the high-frequency circuit module body 20 mounted on the mobile phone, personal computer, or the like shown in FIG.

機能素子体1は、チップ基板2にチップ素子3を設けるとともに配線パターン7や多数個の入出力電極8を形成することによって、いわゆるベアチップを構成する。チップ基板2は、主面2aの略中央部に位置して詳細を省略するがチップ素子3の外形とほぼ同等の大きさの領域に多数個のチップ実装用電極を形成してチップ素子実装領域が構成される。チップ基板2には、各チップ実装用電極から外周側に配線パターン7が引き出されてチップ素子実装領域を取り囲んで多数個の入出力電極8が形成される。   The functional element body 1 forms a so-called bare chip by providing the chip element 3 on the chip substrate 2 and forming the wiring pattern 7 and a large number of input / output electrodes 8. The chip substrate 2 is located at a substantially central portion of the main surface 2a and will not be described in detail. Is configured. A plurality of input / output electrodes 8 are formed on the chip substrate 2 so that the wiring pattern 7 is drawn from the chip mounting electrodes to the outer peripheral side to surround the chip element mounting region.

チップ基板2には、各入出力電極8上に、後述するようにキャップ基板4を電気的かつ機械的に結合して実装する実装用バンプ9が形成される。実装用バンプ9は、例えば金ワイヤを用いるボールバンプ形成法やめっき法或いは印刷法等のアディティブ法によってスタッド状を呈して形成される。各実装用バンプ9は、後述する接合シール層5の厚みよりもやや大きな高さを有して形成される。   On the chip substrate 2, mounting bumps 9 are formed on the input / output electrodes 8 to mount the cap substrate 4 electrically and mechanically, as will be described later. The mounting bumps 9 are formed in a stud shape by, for example, an additive method such as a ball bump forming method using a gold wire, a plating method, or a printing method. Each mounting bump 9 is formed to have a height that is slightly larger than the thickness of the bonding seal layer 5 described later.

機能素子体1は、チップ基板2のチップ素子実装領域上に、詳細を省略するが機能面3aに微細な可動部3bを設けたチップ素子3が実装される。チップ素子3は、例えばSAW素子(表面弾性波素子)やBAW素子(バルク弾性波素子)或いはMEMS(微小電子機械部品)やFBAR素子(圧電薄膜共振素子)等の機能チップ素子からなる。チップ素子3は、詳細を省略する電極が相対する入出力電極と位置合わせされ、機能面3aを上側にしてチップ素子実装領域上に例えばフリップチップ実装法によって実装される。   The functional element body 1 is mounted on the chip element mounting area of the chip substrate 2 with the chip element 3 provided with a fine movable portion 3b on the functional surface 3a, although details are omitted. The chip element 3 is composed of a functional chip element such as a SAW element (surface acoustic wave element), a BAW element (bulk elastic wave element), a MEMS (microelectromechanical component), or an FBAR element (piezoelectric thin film resonant element). The chip element 3 is mounted on the chip element mounting region by, for example, a flip chip mounting method, with electrodes whose details are omitted being aligned with opposing input / output electrodes, with the functional surface 3a facing upward.

なお、機能素子体1は、チップ素子3を薄膜技術等によってチップ基板2の主面2a上に直接形成してもよく、この場合に配線パターン7とともに一括して形成される。また、機能素子体1は、チップ基板2上に、同一若しくは異種の複数個のチップ素子3を搭載した複合機能チップ素子であってもよい。機能素子体1は、例えばフリップチップ実装法によりチップ基板2に実装される場合に、アンダフィル剤を塗布して機械的な接合強度が保持されるようにする。   In addition, the functional element body 1 may form the chip element 3 directly on the main surface 2a of the chip substrate 2 by thin film technology or the like, and in this case, it is formed together with the wiring pattern 7. The functional element body 1 may be a composite functional chip element in which a plurality of identical or different chip elements 3 are mounted on a chip substrate 2. When the functional element body 1 is mounted on the chip substrate 2 by, for example, a flip chip mounting method, an underfill agent is applied so that the mechanical bonding strength is maintained.

キャップ基板4は、耐熱性や耐薬品性或いは加工性に優れた有機絶縁基板10、例えば液晶ポリマー、ガラスエポキシ、ポリイミド、ポリフェニレンエーテル、ビスマレイトトリアジン、ポリテトラフルオロエチレン或いは高周波対応を図るブタジエン樹脂等の有機絶縁基板を基材として製作される。キャップ基板4は、上述したチップ基板3の外形寸法とほぼ同等とされ、有機絶縁基板10の両面に貼り付けられた銅箔層に対してフォトリソグラフ法等による所定のパターニングを施して、第1主面4aと第2主面4bにそれぞれ第1配線パターン11と第2配線パターン12とが形成される。キャップ基板4は、上述した有機絶縁基板10が、セラミック基板やガラス基板と比較して廉価であるとともにビア13の加工性にも優れている。   The cap substrate 4 is an organic insulating substrate 10 excellent in heat resistance, chemical resistance, or processability, such as liquid crystal polymer, glass epoxy, polyimide, polyphenylene ether, bismaletotriazine, polytetrafluoroethylene, or butadiene resin for high frequency. The organic insulating substrate is used as a base material. The cap substrate 4 is substantially the same as the outer dimensions of the chip substrate 3 described above, and the copper foil layers attached to both surfaces of the organic insulating substrate 10 are subjected to predetermined patterning by a photolithographic method or the like to obtain the first A first wiring pattern 11 and a second wiring pattern 12 are formed on the main surface 4a and the second main surface 4b, respectively. In the cap substrate 4, the organic insulating substrate 10 described above is less expensive than a ceramic substrate or a glass substrate and is excellent in workability of the via 13.

キャップ基板4には、有機絶縁基板10を貫通するビアホールに導通処理を施した複数個のビア13が形成されており、これらビア13によって第1配線パターン11と第2配線パターン12とが層間接続される。キャップ基板4は、後述するように第1主面4aを実装面としてチップ基板2の主面2a上に実装される。キャップ基板4には、第1主面4a側の第1配線パターン11に、チップ基板2の相対する入出力電極8とそれぞれ接続される多数個の接続電極14が形成されている。   The cap substrate 4 is formed with a plurality of vias 13 in which conduction processing is performed on via holes penetrating the organic insulating substrate 10, and the first wiring pattern 11 and the second wiring pattern 12 are connected to each other through the vias 13. Is done. As will be described later, the cap substrate 4 is mounted on the main surface 2a of the chip substrate 2 with the first main surface 4a as a mounting surface. On the cap substrate 4, a large number of connection electrodes 14 are formed on the first wiring pattern 11 on the first main surface 4 a side to be connected to the opposing input / output electrodes 8 of the chip substrate 2.

キャップ基板4は、各接続電極14に対応してそれぞれ上述したビア13が形成されており、これらビア13を介して各接続電極14と第2主面4b側の第2配線パターン12とを接続している。キャップ基板4は、第1配線パターン11が、チップ基板2のチップ素子実装領域と対向する部位をベタ状態に形成してシールドパターン15として構成することにより、チップ収納空間部6に実装されたチップ素子3を電気的にシールドして安定した動作が行われるようにする。   The cap substrate 4 is formed with the above-described vias 13 corresponding to the connection electrodes 14, and the connection electrodes 14 are connected to the second wiring patterns 12 on the second main surface 4 b side through the vias 13. is doing. The cap substrate 4 is configured such that the first wiring pattern 11 is formed as a shield pattern 15 by forming a portion facing the chip element mounting region of the chip substrate 2 in a solid state, thereby mounting the chip mounted in the chip storage space portion 6. The element 3 is electrically shielded so that stable operation can be performed.

キャップ基板4には、第2主面4b側の第2配線パターン12に、第1配線パターン11側の各接続電極14とそれぞれビア13を介して接続された多数個の外部接続電極16が形成されている。キャップ基板4は、詳細を後述するように第2主面4bを実装面として機能素子体1がフリップチップ実装法によってモジュール基板21に実装されるが、その際にこのモジュール基板21側の実装用電極に外部接続電極16が接続される。   A large number of external connection electrodes 16 connected to the connection electrodes 14 on the first wiring pattern 11 side via the vias 13 are formed on the second wiring pattern 12 on the second main surface 4 b side on the cap substrate 4. Has been. The cap substrate 4 is mounted on the module substrate 21 by the flip chip mounting method with the second main surface 4b as a mounting surface, as will be described in detail later. The external connection electrode 16 is connected to the electrode.

なお、キャップ基板4は、有機絶縁基板10の第1主面4aと第2主面4bとに第1配線パターン11と第2配線パターン12とを形成した両面基板を示したが、絶縁層と配線層とを多層に形成した多層配線基板であってもよい。キャップ基板4は、モジュール基板21への実装体を構成するが、モジュール基板21を兼用する大形サイズの基板によって構成するようにしてもよい。しかしながら、かかるキャップ基板4は、後述するようにチップ基板2に形成されるチップ素子2や配線パターン7がウエハー30上に複数個を一括して形成する場合に、不向きとなる。   In addition, although the cap board | substrate 4 showed the double-sided board | substrate which formed the 1st wiring pattern 11 and the 2nd wiring pattern 12 in the 1st main surface 4a and the 2nd main surface 4b of the organic insulating substrate 10, It may be a multilayer wiring board in which the wiring layer is formed in multiple layers. The cap substrate 4 constitutes a mounting body on the module substrate 21, but may be constituted by a large-sized substrate that also serves as the module substrate 21. However, the cap substrate 4 becomes unsuitable when a plurality of chip elements 2 and wiring patterns 7 formed on the chip substrate 2 are formed on the wafer 30 as will be described later.

キャップ基板4には、チップ基板2に接合するため接合シール層5が第1主面4aに形成される。接合シール層5は、例えば紫外線硬化型のベンゾシクロブテン樹脂系封止接着剤が用いられて、キャップ基板4の各接続電極14を形成した外周縁に沿った全周に亘って枠状を呈して形成される。接合シール層5は、第1主面4aの全面に所定の厚みで封止接着剤を塗布し、上述した各接続電極14の対応部位を開口部とするマスキングを施して紫外線照射を行うとともに現像処理を施すことによって、各接続電極14をそれぞれ外方に臨ませた枠状に形成される。   In the cap substrate 4, a bonding seal layer 5 is formed on the first main surface 4 a for bonding to the chip substrate 2. The bonding seal layer 5 is made of, for example, an ultraviolet curable benzocyclobutene resin-based sealing adhesive, and has a frame shape over the entire circumference along the outer peripheral edge where the connection electrodes 14 of the cap substrate 4 are formed. Formed. The bonding seal layer 5 is coated with a sealing adhesive with a predetermined thickness on the entire surface of the first main surface 4a, masked with the corresponding portion of each connection electrode 14 as an opening, irradiated with ultraviolet rays, and developed. By performing the processing, each connection electrode 14 is formed in a frame shape facing outward.

接合シール層5は、キャップ基板4がチップ基板2に対して、第1主面4aを実装面として各接続電極14を相対する入出力電極8に位置合わせされて組み合わされると、各接続電極14に対して圧着される実装用バンプ9の外周部に回り込む。接合シール層5は、所定の加圧状態で紫外線照射が行われることによって硬化してキャップ基板4の第1主面4aとチップ基板2の主面2aとを密閉した状態で接合させる。接合シール層5は、キャップ基板4をチップ基板2に対して、図1に示すように第1主面4aと主面2aとの間にチップ素子3が可動部3bの動作量を保持されるに足る対向間隔に設定する高さを以って形成される。接合シール層5は、キャップ基板4の第1主面4aとチップ基板2の主面2aとを密閉した状態で接合させることによって、内部に密閉空間部からなるチップ素子収納空間部6を構成する。   When the cap substrate 4 is aligned with the input / output electrodes 8 facing each connection electrode 14 with the first main surface 4a as a mounting surface with respect to the chip substrate 2, the bonding seal layer 5 is combined with each connection electrode 14. Around the outer periphery of the mounting bump 9 to be crimped. The bonding seal layer 5 is cured by being irradiated with ultraviolet rays in a predetermined pressure state, and bonds the first main surface 4a of the cap substrate 4 and the main surface 2a of the chip substrate 2 in a sealed state. As shown in FIG. 1, the bonding seal layer 5 holds the operation amount of the movable portion 3 b between the first main surface 4 a and the main surface 2 a with respect to the cap substrate 4 with respect to the chip substrate 2. It is formed with a height that is set to an opposing interval that is sufficient for. The bonding seal layer 5 forms a chip element storage space portion 6 including a sealed space portion by bonding the first main surface 4a of the cap substrate 4 and the main surface 2a of the chip substrate 2 in a sealed state. .

なお、接合シール層5は、詳細には封止接着剤がベンゾシクロブテン樹脂38重量%乃至55重量%、メシチレン25重量%乃至60重量%の組成のものが用いられ、所定時間の紫外線照射を行った後にグリコールエーテルで現像処理を施して形成される。また、接合シール層5は、各接続電極14との対向領域を開口部としたマスクを用いて接着剤を塗布するようにしてもよい。接合シール層5は、ベンゾシクロブテン樹脂ばかりでなく、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂或いはシリコン樹脂系接着樹脂を用いても形成するようにしてもよい。また、接合シール層5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)等の未硬化状態で接着性が保持される樹脂フィルム材を用い、第1主面4aに接合するようにしてもよい。   The bonding seal layer 5 has a composition in which the sealing adhesive is composed of 38% to 55% by weight of benzocyclobutene resin and 25% to 60% by weight of mesitylene, and is irradiated with ultraviolet rays for a predetermined time. After that, it is formed by developing with glycol ether. Further, the bonding seal layer 5 may be applied with an adhesive using a mask having an opening in the region facing each connection electrode 14. The bonding seal layer 5 may be formed using not only benzocyclobutene resin but also, for example, epoxy resin, acrylic resin, or silicon resin adhesive resin. The bonding seal layer 5 is made of a resin film material that maintains its adhesiveness in an uncured state, such as an anisotropic conductive film (ACF) used in, for example, semiconductor chip manufacturing processes. You may make it join to the 1st main surface 4a.

機能素子体1は、ウエハー状態において各チップ素子3や配線パターン7を覆って接合シール層5を介してキャップ基板4がそれぞれ接合され、各キャップ基板4の間においてウエハー30が個々に切断されることによって1個ずつに切り分けられて完成される。機能素子体1は、ウエハー30に対する各キャップ基板4の接合工程が真空チャンバーや不活性気体雰囲気中で行われることによって、チップ素子収納空間部6が真空雰囲気或いは不活性ガス雰囲気に構成される。機能素子体1は、チップ素子収納空間部6が高気密状態に保持されていることにより、内部に収納したチップ素子3が環境条件に影響されることなく安定した状態で動作するとともに可動部3b等の酸化も抑制されて長寿命化が図られるようになる。   The functional element body 1 covers each chip element 3 and the wiring pattern 7 in the wafer state, and the cap substrate 4 is bonded via the bonding seal layer 5, and the wafer 30 is individually cut between the cap substrates 4. It is cut into pieces and completed. In the functional element body 1, the bonding process of each cap substrate 4 to the wafer 30 is performed in a vacuum chamber or an inert gas atmosphere, so that the chip element storage space 6 is configured in a vacuum atmosphere or an inert gas atmosphere. Since the chip element storage space 6 is held in a highly airtight state, the functional element body 1 operates in a stable state without being affected by environmental conditions, and the movable part 3b. Oxidation such as the above is also suppressed and the life is extended.

機能素子体1においては、チップ素子3の外周部位において接合シール層5を介してチップ基板2とキャップ基板4とを一体化するとともに気密性が保持されたチップ収納空間部6を構成する。機能素子体1においては、チップ素子3や配線パターン7が高精度に形成されかつハンドリング性の向上が図られることから、チップ素子の損傷等の発生が防止されて歩留りの向上が図られるとともに設備の簡易化や生産性の向上によりコスト低減が図られるようにする。機能素子体1は、いわゆるチップサイズの小型化が図られることから回路モジュール体20の実装密度を向上させて小型化、高機能化が図られるようにするとともに、キャップ基板4を介してのモジュール基板21への実装工程も簡易に行われるようになる。   In the functional element body 1, the chip substrate 2 and the cap substrate 4 are integrated at the outer peripheral portion of the chip element 3 via the bonding seal layer 5, and the chip storage space portion 6 in which airtightness is maintained is configured. In the functional element body 1, since the chip element 3 and the wiring pattern 7 are formed with high precision and the handling property is improved, the chip element is prevented from being damaged and the yield is improved and the equipment is improved. Cost reduction by simplifying the process and improving productivity. Since the functional element body 1 is so-called chip size reduced, the mounting density of the circuit module body 20 is improved so as to reduce the size and increase the functionality, and the module via the cap substrate 4 is also provided. The mounting process on the substrate 21 is also easily performed.

機能素子体1には、キャップ基板4の第2主面4bに形成された第2配線パターン12の各外部接続電極16にバンプ17が形成され、これらバンプ17を介してモジュール基板21の主面21a上にフリップチップ実装されて回路モジュール体20を構成する。モジュール基板21は、特に限定されないがキャップ基板4を安定した状態で実装するために線膨張率が等しい上述した同一材料の絶縁基板を用いることが好ましく、従来周知の多層配線基板技術によって形成される。   In the functional element body 1, bumps 17 are formed on each external connection electrode 16 of the second wiring pattern 12 formed on the second main surface 4 b of the cap substrate 4, and the main surface of the module substrate 21 is interposed via these bumps 17. The circuit module body 20 is configured by flip-chip mounting on 21a. Although the module substrate 21 is not particularly limited, it is preferable to use an insulating substrate of the same material described above having the same linear expansion coefficient in order to mount the cap substrate 4 in a stable state, and is formed by a conventionally known multilayer wiring board technique. .

すなわち、モジュール基板21には、絶縁基板の両面に銅箔層が形成されたいわゆる両面基板が用いられ、各銅箔層に対して周知のパターニング処理を施して配線パターンが形成されてコア基板を構成する。モジュール基板21は、このコア基板に対して両面に銅箔付きのプリプレグを接合し、これらプリプレグの銅箔層にもパターニング処理を施して配線パターンを形成し、さらに各層の配線パターン間を適宜接続するビア形成が行われて多層配線基板を完成させる。勿論、モジュール基板21は、かかる配線基板工程に限定されず、従来実施されている種々の配線基板技術によっても形成される。   That is, a so-called double-sided substrate in which copper foil layers are formed on both sides of an insulating substrate is used as the module substrate 21, and a wiring pattern is formed on each copper foil layer to form a core substrate. Constitute. The module substrate 21 joins a prepreg with copper foil to both sides of the core substrate, forms a wiring pattern by patterning the copper foil layers of these prepregs, and further connects the wiring patterns of each layer as appropriate. Via formation is performed to complete the multilayer wiring board. Of course, the module substrate 21 is not limited to such a wiring substrate process, and may be formed by various wiring substrate techniques that have been conventionally implemented.

モジュール基板21には、詳細を省略するが主面21aに形成した配線パターン22に上述した機能素子体1のキャップ基板4に形成した各外部接続電極16に相対して多数個の実装用電極23が設けられている。モジュール基板21には、機能素子体1が、第2主面4bを実装面として各実装用電極22に対して相対する各外部接続電極16を位置合わせして組み合わされる。モジュール基板21には、チップ基板2側から加熱押圧装置によって加熱・押圧操作が施されることにより、各外部接続電極16に形成したバンプ17が各実装用電極22に接合して機能素子体1がフリップチップ実装される。モジュール基板21には、各実装用電極22と各外部接続電極16との接合部位にアンダフィル18が充填され、機能素子体1が強固に実装されるようにする。なお、モジュール基板21には、図示しないが主面21a上に他のチップ部品や電子部品等が実装されて回路モジュール体20を構成する。   Although not described in detail, the module substrate 21 has a large number of mounting electrodes 23 relative to each external connection electrode 16 formed on the cap substrate 4 of the functional element body 1 described above on the wiring pattern 22 formed on the main surface 21a. Is provided. The functional element body 1 is combined with the module substrate 21 by aligning the external connection electrodes 16 facing the mounting electrodes 22 with the second main surface 4b as a mounting surface. The module substrate 21 is heated and pressed by a heating and pressing device from the chip substrate 2 side, so that the bumps 17 formed on the external connection electrodes 16 are joined to the mounting electrodes 22 to function the functional element body 1. Is flip-chip mounted. The module substrate 21 is filled with the underfill 18 at the joint portion between each mounting electrode 22 and each external connection electrode 16 so that the functional element body 1 is firmly mounted. Although not shown, other chip components, electronic components, and the like are mounted on the main surface 21 a on the module substrate 21 to constitute the circuit module body 20.

上述した機能素子体1の製造工程について、図3乃至図5を参照して説明する。機能素子体1の製造工程は、ウエハー30の主面30a上に多数個のチップ素子3を設けるとともに各チップ素子3に対応して配線パターン7を形成するウエハー工程を有する。機能素子体1の製造工程は、多層配線基板技術によってキャップ基板4を製作するキャップ基板製作工程を有する。機能素子体1の製造工程は、各キャップ基板4に対して接合シール層5を形成する接合シール層形成工程を有する。機能素子体1の製造工程は、ウエハー30の各チップ素子形成領域31に接合シール層5を介してそれぞれキャップ基板4を実装するキャップ基板実装工程を有する。機能素子体1の製造工程は、ウエハー30を切断して機能素子体1を1個ずつ切り分けるウエハー切断工程を有する。   The manufacturing process of the functional element body 1 described above will be described with reference to FIGS. The manufacturing process of the functional element body 1 includes a wafer process in which a large number of chip elements 3 are provided on the main surface 30 a of the wafer 30 and a wiring pattern 7 is formed corresponding to each chip element 3. The manufacturing process of the functional element body 1 includes a cap substrate manufacturing process in which the cap substrate 4 is manufactured by the multilayer wiring board technology. The manufacturing process of the functional element body 1 includes a bonding seal layer forming process for forming the bonding seal layer 5 on each cap substrate 4. The manufacturing process of the functional element body 1 includes a cap substrate mounting process in which the cap substrate 4 is mounted on each chip element forming region 31 of the wafer 30 via the bonding seal layer 5. The manufacturing process of the functional element body 1 includes a wafer cutting process in which the wafer 30 is cut and the functional element bodies 1 are cut one by one.

ウエハー工程においては、供給されたウエハー30に対して所定の間隔を以ってチップ素子形成領域31が構成され、図3に示すようにそれぞれのチップ素子形成領域31上に入出力電極8やチップ実装用電極を有する配線パターン7が形成される。ウエハー工程においては、各配線パターン7の各チップ実装用電極にそれぞれ接続電極を接続してチップ素子3が実装される。ウエハー工程においては、図4に示すように各配線パターン7の入出力電極8上に所定の高さを有する実装用バンプ9がそれぞれ形成される。   In the wafer process, chip element formation regions 31 are formed at a predetermined interval with respect to the supplied wafer 30, and input / output electrodes 8 and chips are formed on the respective chip element formation regions 31 as shown in FIG. A wiring pattern 7 having mounting electrodes is formed. In the wafer process, the chip elements 3 are mounted by connecting connection electrodes to the respective chip mounting electrodes of the respective wiring patterns 7. In the wafer process, as shown in FIG. 4, mounting bumps 9 having a predetermined height are formed on the input / output electrodes 8 of each wiring pattern 7.

キャップ基板製作工程においては、上述したように有機絶縁基板10を基材とした両面基板に所定のパターニングする工程や、両面基板に銅箔付きプリプレグを積層する工程或いはプリプレグの銅箔層に所定のパターニングする工程が施される。キャップ基板製作工程においては、これらの工程を経て第1主面4aにウエハー30側の各入出力電極8と相対接続される接続電極14を有する第1配線パターン11を形成するとともに、第2主面4bに外部接続電極16を有する第2配線パターン12を形成する。キャップ基板製作工程においては、有機絶縁基板10やプリプレグを貫通して第1配線パターン11と第2配線パターン12の所定部位を層間接続する複数個のビア13を形成してキャップ基板4を完成する。   In the cap substrate manufacturing process, as described above, a predetermined patterning process on the double-sided substrate having the organic insulating substrate 10 as a base material, a step of laminating a prepreg with a copper foil on the double-sided substrate, or a predetermined pattern on the copper foil layer of the prepreg A patterning step is performed. In the cap substrate manufacturing process, the first wiring pattern 11 having the connection electrodes 14 that are relatively connected to the input / output electrodes 8 on the wafer 30 side is formed on the first main surface 4a through these processes, and the second main pattern 4a is formed. The second wiring pattern 12 having the external connection electrode 16 is formed on the surface 4b. In the cap substrate manufacturing process, the cap substrate 4 is completed by forming a plurality of vias 13 that pass through the organic insulating substrate 10 and the prepreg to connect predetermined portions of the first wiring pattern 11 and the second wiring pattern 12 to each other. .

接合シール層形成工程においては、上述したキャップ基板製作工程によって製作したキャップ基板4の第1主面上4aに、接続電極14を囲む外周縁に沿った枠状領域に所定の厚みを有する接合シール層5を形成する。接合シール層形成工程は、上述したように紫外線硬化型の封止接着剤を用い、第1主面4aの全面に所定の厚みで塗布して形成した封止接着剤層に対してパターニング処理を施して各接続電極14をそれぞれ外方に臨ませた枠状の接合シール層5を形成する。   In the bonding seal layer forming step, a bonding seal having a predetermined thickness in a frame-like region along the outer peripheral edge surrounding the connection electrode 14 on the first main surface 4a of the cap substrate 4 manufactured by the cap substrate manufacturing step described above. Layer 5 is formed. In the bonding seal layer forming step, as described above, an ultraviolet curable sealing adhesive is used, and a patterning process is performed on the sealing adhesive layer formed by coating the entire surface of the first main surface 4a with a predetermined thickness. Then, a frame-shaped bonding seal layer 5 is formed with each connection electrode 14 facing outward.

キャップ基板実装工程は、真空或いは不活性気体雰囲気中においてキャップ基板4をウエハー30の各チップ素子形成領域31に上に実装するキャップ基板組み合わせ工程と、接合シール層5を介して各チップ素子3をチップ素子収納空間部6内にそれぞれ封装するチップ素子封装工程とを有する。キャップ基板組み合わせ工程においては、図4に示すようにウエハー30の各チップ素子3や各配線パターン7を形成した各チップ素子形成領域31上に、第1主面上4aを実装面としてそれぞれキャップ基板4が組み合わされる。キャップ基板組み合わせ工程においては、キャップ基板4に形成された接合シール層5の開口部に入出力電極8上に形成した実装用バンプ9がそれぞれ嵌合し、これら実装用バンプ9が開口部を介して外方に臨ませられた接続電極14に突き当たる。   The cap substrate mounting step includes a cap substrate combining step of mounting the cap substrate 4 on each chip element formation region 31 of the wafer 30 in a vacuum or an inert gas atmosphere, and each chip element 3 via the bonding seal layer 5. A chip element sealing step of sealing in the chip element storage space 6. In the cap substrate combining step, as shown in FIG. 4, each of the chip elements 3 and each wiring pattern 7 of the wafer 30 is formed on the chip element formation region 31 with the first main surface 4a as a mounting surface. 4 are combined. In the cap substrate combining step, the mounting bumps 9 formed on the input / output electrodes 8 are fitted into the openings of the bonding seal layer 5 formed on the cap substrate 4, respectively, and these mounting bumps 9 pass through the openings. Then, it hits the connection electrode 14 facing outward.

チップ素子封装工程においては、加熱押圧装置によって各キャップ基板4をウエハー30に対して加熱・押圧操作する。チップ素子封装工程においては、入出力電極8上に形成した実装用バンプ9が接続電極14に接合してキャップ基板4をウエハー30にフリップチップ実装する。チップ素子封装工程においては、加熱・押圧操作を施されることによって接合シール層5が硬化し、各キャップ基板4をウエハー30上に一体化させる。   In the chip element sealing step, each cap substrate 4 is heated and pressed against the wafer 30 by a heating and pressing device. In the chip element sealing step, the mounting bumps 9 formed on the input / output electrodes 8 are joined to the connection electrodes 14 and the cap substrate 4 is flip-chip mounted on the wafer 30. In the chip element sealing step, the bonding seal layer 5 is cured by performing a heating / pressing operation, and the cap substrates 4 are integrated on the wafer 30.

チップ素子封装工程においては、図5に示すように各キャップ基板4の第1主面4aとウエハー30の主面30aとが接合シール層5によって所定の対向間隔に保持されるとともに、この接合シール層5が外周部を閉塞して各チップ素子3Aや各配線パターン7をチップ素子収納空間部6内に封装する。   In the chip element sealing step, as shown in FIG. 5, the first main surface 4a of each cap substrate 4 and the main surface 30a of the wafer 30 are held at a predetermined facing distance by the bonding seal layer 5, and this bonding seal The layer 5 closes the outer peripheral portion and seals each chip element 3 </ b> A and each wiring pattern 7 in the chip element storage space 6.

ウエハー切断工程においては、図5に示すようにスリッタ等を用いてウエハー30を各キャップ基板4間において切断して1個ずつの切り分けを行う。ウエハー切断工程においては、切り分けられたウエハー30がそれぞれチップ基板2を構成して、機能素子体1を完成させる。   In the wafer cutting step, the wafer 30 is cut between the cap substrates 4 using a slitter or the like as shown in FIG. In the wafer cutting step, each of the cut wafers 30 constitutes the chip substrate 2 to complete the functional element body 1.

機能素子体1の製造方法においては、微細な可動部3bを有する各チップ素子3や微細ピッチ化した配線パターン7をウエハー30の主面30a上で高精度に形成することが可能である。機能素子体1の製造方法においては、各チップ素子3や配線パターン7を接合シール層5を介してキャップ基板4によって被覆した状態でウエハー30の切り分けが行われることでハンドリング性が大幅に向上し、チップ素子3の損傷等の発生が防止されて歩留りの向上が図られるとともに設備の簡易化や生産性の向上によりコスト低減が図られるようにする。機能素子体1の製造方法においては、チップ素子3を高気密状態のチップ素子収納空間部6内に収納されることで安定した動作が行われるとともに可動部3b等の酸化が抑制されて長寿命化が図られ、チップサイズの小型化を図った廉価な機能素子体1を製造する。   In the method of manufacturing the functional element body 1, each chip element 3 having the fine movable portion 3 b and the fine pitch wiring pattern 7 can be formed on the main surface 30 a of the wafer 30 with high accuracy. In the method of manufacturing the functional element body 1, handling performance is greatly improved by dividing the wafer 30 in a state where each chip element 3 and the wiring pattern 7 are covered with the cap substrate 4 via the bonding seal layer 5. Further, the occurrence of damage or the like of the chip element 3 is prevented and the yield is improved, and the cost is reduced by simplifying the facility and improving the productivity. In the method of manufacturing the functional element body 1, the chip element 3 is housed in the chip element housing space 6 in a highly airtight state, so that a stable operation is performed and oxidation of the movable part 3b and the like is suppressed, and a long lifetime is achieved. Therefore, an inexpensive functional element body 1 with a reduced chip size is manufactured.

実施の形態として示す機能素子体の断面図である。It is sectional drawing of the functional element body shown as embodiment. 機能素子体を実装した回路モジュール体の断面図である。It is sectional drawing of the circuit module body which mounted the functional element body. チップ素子や配線パターンを形成したウエハーの断面図である。It is sectional drawing of the wafer in which the chip element and the wiring pattern were formed. キャップ基板の実装工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the mounting process of a cap board | substrate. ウエハーの切り分け工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cutting process of a wafer.

符号の説明Explanation of symbols

1 機能素子体、2 チップ基板、3 チップ素子、4 キャップ基板、5 接合シール層、6 チップ素子収納空間部、7 配線パターン、8 入出力電極、9 実装用バンプ、10 有機絶縁基板、11 第1配線パターン、12 第2配線パターン、13 ビア、14 接続電極、15 シールドパターン、16 外部接続電極、17 バンプ、18 アンダフィル、20 回路モジュール体、21 モジュール基板、22 配線パターン、23 実装用電極、30 ウエハー、31 チップ素子形成領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Functional element body, 2 chip board | substrate, 3 chip element, 4 cap board | substrate, 5 joining sealing layer, 6 chip element storage space part, 7 wiring pattern, 8 input / output electrode, 9 mounting bump, 10 organic insulation board | substrate, 11th 1 wiring pattern, 12 second wiring pattern, 13 via, 14 connection electrode, 15 shield pattern, 16 external connection electrode, 17 bump, 18 underfill, 20 circuit module body, 21 module substrate, 22 wiring pattern, 23 mounting electrode , 30 Wafer, 31 Chip element formation area

Claims (3)

主面上にチップ素子と、このチップ素子と接続される所定の入出力電極を有する配線パターンとが形成されたウエハーを切り分けてなるチップ基板と、
第1主面に上記入出力電極と相対接続される接続電極を有する第1配線パターンが形成されるとともに第2主面にビアを介して上記第1配線パターンと層間接続されかつ外部接続電極を有する第2配線パターンが形成され、上記チップ基板の主面上に上記第1主面を実装面として実装されるキャップ基板と、
上記キャップ基板の上記第1主面上に上記接続電極を囲む枠状領域に所定の厚みを有して形成され、上記キャップ基板を上記チップ基板に接合させる接合シール層とから構成され、
上記接合シール層によって接合された上記チップ基板の主面と上記キャップ基板の第1主面との間に上記チップ素子を封装するチップ素子収納空間部が構成され、上記チップ基板を天井部として上記キャップ基板の第2主面を実装面として上記外部接続電極を介して実装用基板に実装されることを特徴とする機能素子体。
A chip substrate formed by cutting a wafer on which a chip element and a wiring pattern having predetermined input / output electrodes connected to the chip element are formed on the main surface;
A first wiring pattern having a connection electrode relatively connected to the input / output electrode is formed on the first main surface, and an interlayer connection and an external connection electrode are connected to the first wiring pattern through a via on the second main surface. A second wiring pattern having a cap substrate mounted on the main surface of the chip substrate with the first main surface as a mounting surface;
A frame-shaped region surrounding the connection electrode is formed on the first main surface of the cap substrate to have a predetermined thickness, and includes a bonding seal layer that bonds the cap substrate to the chip substrate.
A chip element storage space for sealing the chip element is formed between the main surface of the chip substrate bonded by the bonding seal layer and the first main surface of the cap substrate, and the chip substrate is used as a ceiling portion. A functional element body mounted on a mounting substrate via the external connection electrode with the second main surface of the cap substrate as a mounting surface.
上記キャップ基板が有機絶縁基板によって形成されるとともに、上記第1配線パターンが上記チップ素子収納空間部の構成部位を全域に亘って金属層で被覆するシールド金属層を有することを特徴とする請求項1に記載の機能素子体。   The cap substrate is formed of an organic insulating substrate, and the first wiring pattern has a shield metal layer that covers a constituent portion of the chip element storage space with a metal layer over the entire area. 2. The functional element body according to 1. ウエハーからなるチップ基板の主面上に、多数個のチップ素子を形成する工程と、上記各チップ素子毎に所定の入出力電極を有する多数個の配線パターンを形成する工程と、上記各入出力電極上にそれぞれ接続用バンプを形成する工程とを有するウエハー工程と、
有機絶縁基板を基材として、少なくとも第1主面に上記各入出力電極と相対接続される接続電極を有する第1配線パターンを形成する工程と、第2主面に外部接続電極を有する第2配線パターンを形成する工程と、上記有機絶縁基板を貫通して上記第1配線パターンと上記第2配線パターンとを層間接続するビアを形成する工程とを有するキャップ基板製作工程と、
上記キャップ基板の上記第1主面上に、上記接続電極を囲む枠状領域に所定の厚みを有する枠状層からなり上記キャップ基板を上記各チップ基板に接合させる接合シール層を形成する接合シール層形成工程と、
上記キャップ基板を上記チップ基板に対して上記第1主面を実装面として上記各接続電極を上記各入出力電極に相対させて主面上に位置決めして組み合わせる工程と、上記キャップ基板を上記チップ基板に対して上記接合シール層の硬化処理を施して一体化することにより上記キャップ基板の主面と上記キャップ基板の第1主面との間に構成された各チップ素子収納空間部内に上記各チップ素子を封装するキャップ基板実装工程と、
上記各キャップ基板の間において、上記ウエハーを切断して上記チップ基板に1個ずつつ切り分けるウエハー切断工程とを経て、
上記チップ基板を天井部として上記キャップ基板の第2主面を実装面として上記外部接続電極を介して実装用基板に実装される機能素子体を製造することを特徴とする機能素子体の製造方法。
Forming a plurality of chip elements on a main surface of a chip substrate made of a wafer; forming a plurality of wiring patterns having predetermined input / output electrodes for each of the chip elements; A wafer process having a process of forming a connection bump on each electrode;
A step of forming a first wiring pattern having a connection electrode that is connected to each of the input / output electrodes on at least a first main surface using an organic insulating substrate as a base material; and a second step having an external connection electrode on a second main surface A cap substrate manufacturing step comprising: forming a wiring pattern; and forming a via penetrating the organic insulating substrate to connect the first wiring pattern and the second wiring pattern.
Bonding seal for forming a bonding seal layer on the first main surface of the cap substrate, which is formed of a frame-shaped layer having a predetermined thickness in a frame-shaped region surrounding the connection electrode, and bonds the cap substrate to the chip substrates. A layer forming step;
Positioning the cap substrate with respect to the chip substrate with the first main surface as a mounting surface and positioning the connection electrodes on the main surface relative to the input / output electrodes; and combining the cap substrate with the chip The bonding seal layer is cured and integrated with respect to the substrate to integrate the chip elements into the chip element storage spaces formed between the main surface of the cap substrate and the first main surface of the cap substrate. Cap substrate mounting process for sealing the chip element;
A wafer cutting step in which the wafer is cut and separated into one chip substrate between the cap substrates.
A method for manufacturing a functional element body, wherein the functional element body is mounted on the mounting substrate via the external connection electrode with the chip substrate as a ceiling and the second main surface of the cap substrate as a mounting surface. .
JP2004337591A 2004-11-22 2004-11-22 Functional element body Expired - Fee Related JP4556637B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004337591A JP4556637B2 (en) 2004-11-22 2004-11-22 Functional element body

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004337591A JP4556637B2 (en) 2004-11-22 2004-11-22 Functional element body

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006142447A true JP2006142447A (en) 2006-06-08
JP4556637B2 JP4556637B2 (en) 2010-10-06

Family

ID=36622698

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004337591A Expired - Fee Related JP4556637B2 (en) 2004-11-22 2004-11-22 Functional element body

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4556637B2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008066087A1 (en) * 2006-11-28 2008-06-05 Kyocera Corporation Fine structure device, method for manufacturing the fine structure device and substrate for sealing
US20150366077A1 (en) * 2013-01-30 2015-12-17 Kyocera Corporation Method for producing mounted structure
JP2016026396A (en) * 2007-06-14 2016-02-12 レイセオン カンパニー Microwave integrated circuit package and method for forming such package
WO2021172588A1 (en) * 2020-02-28 2021-09-02 太陽誘電株式会社 Sensor device and method for manufacturing same
CN113411069A (en) * 2021-06-03 2021-09-17 成都频岢微电子有限公司 Bulk acoustic wave filter device and method for improving out-of-band rejection

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1174755A (en) * 1997-08-29 1999-03-16 Kyocera Corp Surface acoustic wave device
US6214644B1 (en) * 2000-06-30 2001-04-10 Amkor Technology, Inc. Flip-chip micromachine package fabrication method
JP2001267710A (en) * 2000-03-15 2001-09-28 Sony Corp Electronic circuit device and multilayer printed wiring board
JP2004209585A (en) * 2002-12-27 2004-07-29 Shinko Electric Ind Co Ltd Electronic device and method of manufacturing the same
JP2004296724A (en) * 2003-03-26 2004-10-21 Kyocera Corp Substrate for packaging electronic part and method for manufacturing electronic device using the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1174755A (en) * 1997-08-29 1999-03-16 Kyocera Corp Surface acoustic wave device
JP2001267710A (en) * 2000-03-15 2001-09-28 Sony Corp Electronic circuit device and multilayer printed wiring board
US6214644B1 (en) * 2000-06-30 2001-04-10 Amkor Technology, Inc. Flip-chip micromachine package fabrication method
JP2004209585A (en) * 2002-12-27 2004-07-29 Shinko Electric Ind Co Ltd Electronic device and method of manufacturing the same
JP2004296724A (en) * 2003-03-26 2004-10-21 Kyocera Corp Substrate for packaging electronic part and method for manufacturing electronic device using the same

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008066087A1 (en) * 2006-11-28 2008-06-05 Kyocera Corporation Fine structure device, method for manufacturing the fine structure device and substrate for sealing
JP2016026396A (en) * 2007-06-14 2016-02-12 レイセオン カンパニー Microwave integrated circuit package and method for forming such package
US20150366077A1 (en) * 2013-01-30 2015-12-17 Kyocera Corporation Method for producing mounted structure
WO2021172588A1 (en) * 2020-02-28 2021-09-02 太陽誘電株式会社 Sensor device and method for manufacturing same
CN113411069A (en) * 2021-06-03 2021-09-17 成都频岢微电子有限公司 Bulk acoustic wave filter device and method for improving out-of-band rejection

Also Published As

Publication number Publication date
JP4556637B2 (en) 2010-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6710682B2 (en) Surface acoustic wave device, method for producing the same, and circuit module using the same
US6953985B2 (en) Wafer level MEMS packaging
US7211934B2 (en) Electronic device and method of manufacturing the same
US8436514B2 (en) Acoustic wave device comprising an inter-digital transducer electrode
US7042056B2 (en) Chip-size package piezoelectric component
JP4853975B2 (en) MEMS package using flexible substrate and method thereof
US8476810B2 (en) Piezoelectric device and piezoelectric device manufacturing method
US20040016995A1 (en) MEMS control chip integration
JP2002261582A (en) Surface acoustic wave device, its manufacturing method, and circuit module using the same
US8749114B2 (en) Acoustic wave device
JP6987795B2 (en) Methods for manufacturing modules and multiple modules
JP4576849B2 (en) Integrated circuit device
JP2006211612A (en) Saw device, communication module and manufacturing method of saw device
JP2006202918A (en) Function element package body and manufacturing method thereof
JP4403977B2 (en) FUNCTIONAL ELEMENT BODY, ITS MANUFACTURING METHOD, AND CIRCUIT MODULE
KR20060095092A (en) Rf module device and method for manufacturing thereof
JP6360678B2 (en) Module and manufacturing method thereof
JP4556637B2 (en) Functional element body
JP2010193487A (en) Integrated circuit device
JP2007096519A (en) High frequency module and manufacturing method thereof
JP2006156482A (en) Circuit module and its manufacturing method
JP2006147726A (en) Circuit module body and manufacturing method thereof
JP4673670B2 (en) Method for manufacturing piezoelectric device
JP2010010480A (en) Semiconductor module and method of manufacturing the same, and portable apparatus
JP2006102845A (en) Functional element package, manufacturing method thereof, circuit module having functional element package and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070606

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20091224

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100105

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100225

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100330

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100430

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100629

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100712

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130730

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees