JP2007007774A - Package for micro-electric machine apparatus and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微小電気機械装置関するもので、特にそのパッケージングに関する微小電気機械装置用パッケージおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a microelectromechanical device, and more particularly to a package for a microelectromechanical device related to the packaging and a manufacturing method thereof.
近年、電気的信号および機械的信号の両方を処理可能である微小電気機械装置が注目を浴びてきている。微小電気機械装置は機械的信号を処理する可動部を有していることが特徴的な装置である。これらの微小電気機械装置はコンピュータや携帯電話等のモバイル電子機器等で広く使用されている。 In recent years, microelectromechanical devices capable of processing both electrical signals and mechanical signals have attracted attention. A micro electro mechanical device is characterized by having a movable part for processing a mechanical signal. These micro electromechanical devices are widely used in mobile electronic devices such as computers and mobile phones.
ここで、微小電気機械装置がコンピュータ等に搭載されている事例をあげて、微小電気機械装置の適用について説明する。 Here, the application of the micro electromechanical device will be described by giving a case where the micro electromechanical device is mounted on a computer or the like.
コンピュータまたは携帯電話等は広範な社会システムの中に導入され、モバイル電子機器としても、多くの利便性を持ち、広く利用されている。これらの機器では、多くの情報のやり取りを行ったり、保存するためにメモリーカード等を使用するのが、通常であった。しかし、画像や動画等のいままでより数段情報量が大きいものを保存したりするのは、メモリーカードの1GBレベルのメモリ容量では対応できなくなってきていた。 Computers, mobile phones, and the like have been introduced into a wide range of social systems, and have a lot of convenience and are widely used as mobile electronic devices. In these devices, a memory card or the like is usually used for exchanging or storing a lot of information. However, storing a large amount of information such as images and moving images has been impossible with the memory capacity of 1 GB level of the memory card.
そこで、近年では、160GB等のメモリ容量を有するHDDを内臓する電子機器が実現化してきている。このようなHDDを内臓するモバイル電子機器では、持ち運びは便利であるが、落下等によりHDD等の内臓された部品等が故障してしまったりする課題があった。つまりHDDの内部では、磁気ディスクが高速回転し、データの書き込みや読み出しを行う磁気ヘッドが動作している。ヘッドとディスクは非接触であるが、その間隔はナノメートル単位ととても精密なもので、もし外部からの応力によってヘッドがディスクに接触してしまうと、データが損傷する危険性もある。 Therefore, in recent years, electronic devices incorporating an HDD having a memory capacity of 160 GB or the like have been realized. Such a mobile electronic device with a built-in HDD is convenient to carry, but there is a problem that a built-in component such as a HDD may break down due to dropping or the like. That is, inside the HDD, the magnetic disk rotates at high speed, and a magnetic head for writing and reading data operates. The head and disk are non-contact, but the distance between them is very precise, in nanometers. If the head comes into contact with the disk due to external stress, there is a risk of data damage.
このHDDのクラッシュを未然に防ぐために磁気ヘッドを事前に退避させる必要があり、そのために微小電気機械装置である加速度センサーをモバイル電子機器に搭載して、HDDを外部の衝撃から守るHDDプロテクション技術が開発されている。 In order to prevent the HDD from crashing, it is necessary to retract the magnetic head in advance. For this reason, there is HDD protection technology that protects the HDD from external impact by installing an acceleration sensor, which is a micro electromechanical device, in a mobile electronic device. Has been developed.
この微小電気機械装置は、センサー等の可動部とそれを搭載する基板より構成され、通常そのシステムのコントロール素子とともにプラスチックモールド樹脂に封止され、モバイル電子機器等に内臓される。この可動部のセンサーが落下などの異常な動きを感知するとHDDの磁気ヘッドを退避させ、HDDのクラッシュの危険性を軽減することが可能となる。 This microelectromechanical device is composed of a movable part such as a sensor and a substrate on which the movable part is mounted, and is usually sealed in a plastic mold resin together with a control element of the system, and is incorporated in a mobile electronic device or the like. When the sensor of the movable part senses an abnormal movement such as dropping, the magnetic head of the HDD is retracted, and the risk of crashing the HDD can be reduced.
しかしながら、このようなモバイル電子機器に搭載された微小電気機械システムには外部、つまりモバイル電子機器の内部の他の部品等から熱的および機械的な外部応力をうけることがあり、モールド樹脂で直接封止されている微小電気機械システムは上述した可動部にひずみを発生し特性が変化してしまうといった問題があった。 However, the microelectromechanical system mounted on such a mobile electronic device may be subjected to thermal and mechanical external stress from the outside, that is, other components inside the mobile electronic device. The sealed microelectromechanical system has a problem in that the above-described movable part is distorted and its characteristics change.
この問題を解決するために、微小電気機械システムの可動部分にキャップを形成する微小電気機械装置および製造方法が提案されている。例えば、特表2004−535938号では、微小電気機械装置の基板上に集積回路素子を形成し、その集積回路素子を覆うキャップを微小電気機械装置の基板上の形成し、装置全体をプラスチックモールド樹脂で覆う構成および製造方法が提案されている。さらに微小電気機械装置の基板上のキャップの内部を真空または不活性ガスで包含することが提案されている。 In order to solve this problem, a micro electromechanical device and a manufacturing method for forming a cap on a movable part of the micro electro mechanical system have been proposed. For example, in Japanese translations of PCT publication No. 2004-535938, an integrated circuit element is formed on a substrate of a micro electro mechanical device, a cap that covers the integrated circuit element is formed on the substrate of the micro electro mechanical device, and the entire device is made of plastic mold resin. A structure and a manufacturing method have been proposed. Further, it has been proposed to include the inside of the cap on the substrate of the microelectromechanical device with a vacuum or an inert gas.
よって、集積回路素子をキャップを覆うことにより、集積回路素子は外部からの熱的または機械的外部応力より保護されかつ隔離され、または他の微小電気機械システムまたは集積回路装置の動作を補佐するまたは高めることができるという効果が得られる。
従来の微小電気機械装置では、可動部等の集積回路部はキャップで保護されているものの、可動部が搭載されている基板はプラスチックモールド樹脂で直接封止されているので、微小電気機械装置に熱的または機械的な外部応力を生じた際にプラスチックモールド樹脂を介して基板に通じ、基板に伝えられてしまう。この基板に伝わった熱的または機械的な外部応力によって、可動部にひずみが発生し、特性が変化してしまうという問題があった。 In conventional micro electromechanical devices, although integrated circuit parts such as movable parts are protected by caps, the substrate on which the movable parts are mounted is directly sealed with plastic mold resin. When a thermal or mechanical external stress is generated, it passes through the plastic mold resin to the substrate and is transmitted to the substrate. The thermal or mechanical external stress transmitted to the substrate has a problem in that the movable part is distorted and its characteristics are changed.
また、集積効率をよくするために微小電気機械装置とそれを制御する半導体素子を一緒にプラスチックモールド樹脂に搭載している場合には、その半導体素子からの熱的応力が直接プラスチックモールド樹脂を介して基板に通じ、それにより可動部に歪が発生するという問題があった。 In addition, when a microelectromechanical device and a semiconductor element that controls it are mounted on a plastic mold resin in order to improve the integration efficiency, the thermal stress from the semiconductor element directly passes through the plastic mold resin. As a result, there is a problem that distortion is generated in the movable part.
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、熱的または機械的外部応力の微小電気機械装置の可動部への伝達を抑制する微小電気機械装置用パッケージおよびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides a package for a micro electro mechanical device that suppresses transmission of thermal or mechanical external stress to a movable part of the micro electro mechanical device, and a method for manufacturing the same. For the purpose.
上記目的を達成するために第1の本発明による可動部とその可動部が搭載された基板とを有する微小電気機械装置をモールド手段で封止する微小電気機械装置用パッケージにおいて、この微小電気機械装置を接続搭載する搭載手段と、この微小電気機械装置とこの搭載手段との間に設置され、この微小電気機械装置の基板が搭載手段とが接触しない程度の大きさで前記モールド手段の剛性よりも高い剛性を有し且つ微小電気機械装置の基板と同等もしくは小さい熱伝導率係数を有する材料からなる第1の保護手段と、この第1の保護手段に設置され、微小電気機械装置を覆い、モールド手段の剛性よりも高い剛性を有し且つ微小電気機械装置の基板と同等もしくは小さい熱伝導率係数を有する材料からなる第2の保護手段と、微小電気機械装置と搭載手段とを電気的に接続する電気接続手段とを具備したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a microelectromechanical device package for sealing a microelectromechanical device having a movable portion according to the first aspect of the present invention and a substrate on which the movable portion is mounted by molding means. It is installed between the mounting means for connecting and mounting the device, the micro electro mechanical device and the mounting means, and the size of the micro electro mechanical device is such that the substrate does not come into contact with the mounting means. A first protection means made of a material having a high rigidity and a thermal conductivity coefficient equal to or smaller than that of the substrate of the microelectromechanical device, and disposed on the first protection means, covering the microelectromechanical device, A second protective means made of a material having a rigidity higher than that of the mold means and having a thermal conductivity coefficient equivalent to or smaller than that of the substrate of the micro electro mechanical apparatus; Characterized by comprising an electrical connection means for electrically connecting the mounting means and.
また、上記目的を達成するための第2の本発明による可動部とその可動部が搭載された基板とを有し、フリップチップ化された微小電気機械装置をモールド手段で封止する微小電気機械パッケージにおいて、この微小電気機械装置を接続搭載する搭載手段と、この微小電気機械装置と搭載手段との間に設置され、この微小電気機械装置の基板が搭載手段とが接触しない程度の大きさで前記モールド手段の剛性よりも高い剛性を有し且つ微小電気機械装置の基板と同等もしくは小さい熱伝導率係数を有する材料からなる第1の保護手段と、この第1の保護手段に設置され、微小電気機械装置を覆い、モールド手段の剛性よりも高い剛性を有し且つ微小電気機械装置の基板と同等もしくは小さい熱伝導率係数を有する材料からなる第2の保護手段と、微小電気機械装置と搭載手段とを電気的に接続する第1の電気接続手段とを具備したことを特徴とする。 A micro electric machine having a movable part according to the second aspect of the present invention for achieving the above object and a substrate on which the movable part is mounted, and sealing a flip-chip micro electro mechanical device with a molding means. The package is installed between the mounting means for connecting and mounting the microelectromechanical device, and between the microelectromechanical device and the mounting means, so that the substrate of the microelectromechanical device is not in contact with the mounting means. A first protective means made of a material having a rigidity higher than that of the mold means and having a thermal conductivity coefficient equivalent to or smaller than that of the substrate of the micro electro mechanical device; Second protection means made of a material covering the electromechanical device and having a rigidity higher than that of the mold means and having a thermal conductivity coefficient equivalent to or smaller than that of the substrate of the microelectromechanical device , Characterized by comprising a first electrical connection means for electrically connecting the mounting means and the micro electromechanical device.
さらに上記目的を達成するための第3の本発明による微小電気機械装置用パッケージは可動部とその可動部が搭載された基板とを有する微小電気機械装置と、この微小電気機械装置を接続搭載する搭載手段と、この微小電気機械装置と搭載手段との間に設置され、この微小電気機械装置の基板が搭載手段とが接触しない程度の大きさで、可動部への熱的、機械的な外部応力の伝達を抑制する剛性を有し且つ熱伝導率係数を有する材料からなる第1の保護手段と、この第1の保護手段上に設けられ、微小電気機械装置を覆い、第1の保護手段と同等の材料からなる第2の保護手段と、微小電気機械装置と搭載手段とを電気的に接続する電気接続手段とを具備したことを特徴とする。 Furthermore, a package for a microelectromechanical device according to a third aspect of the present invention for achieving the above object includes a microelectromechanical device having a movable portion and a substrate on which the movable portion is mounted, and the microelectromechanical device is connected and mounted. Installed between the mounting means and the microelectromechanical device and the mounting means, the size of the microelectromechanical device so that the substrate does not come into contact with the mounting means, and the thermal and mechanical external to the movable part A first protection means made of a material having rigidity for suppressing the transmission of stress and having a thermal conductivity coefficient; and a first protection means provided on the first protection means and covering the microelectromechanical device. The second protection means made of the same material as the above, and the electrical connection means for electrically connecting the microelectromechanical device and the mounting means.
さらに、上記目的を達成するための第4の本発明による可動部とその可動部が搭載された基板とを有する微小電気機械装置をモールド手段で封止する微小電気機械装置用パッケージの製造方法において、表層もしくは内層に電気配線が配置された搭載手段に微小電気機械装置の基板と搭載手段とが接触しない程度の大きさで前記モールド手段の剛性よりも高い剛性を有し且つ微小電気機械装置の基板と同等もしくは小さい熱伝導率係数を有する材料からなる第1の保護手段を接着搭載する工程と、この第1の保護手段上に微小電気機械装置を接着搭載する工程と、微小電気機械装置と搭載手段とを電気的に接続する工程と、
第1の保護手段に微小電気機械装置を覆い、モールド手段の剛性よりも高い剛性を有し且つ微小電気機械装置の基板と同等もしくは小さい熱伝導率係数を有する材料からなる第2の保護手段を接着搭載する工程と、搭載手段に搭載されたものに対して、前記モールド手段で封止する工程とを具備することを特徴とする。
Furthermore, in a method of manufacturing a package for a micro electro mechanical device, wherein a micro electro mechanical device having a movable part and a substrate on which the movable part is mounted according to the fourth aspect of the present invention for achieving the above object is sealed with molding means. The micro electro mechanical apparatus has a rigidity higher than that of the mold means and has a size that does not allow the substrate of the micro electro mechanical device and the mounting means to contact the mounting means in which the electric wiring is arranged on the surface layer or the inner layer. A step of bonding and mounting a first protection means made of a material having a thermal conductivity coefficient equal to or smaller than that of a substrate, a step of bonding and mounting a microelectromechanical device on the first protection means, and a microelectromechanical device; Electrically connecting the mounting means;
A second protection means made of a material that covers the microelectromechanical device on the first protection means, has a rigidity higher than that of the mold means, and has a thermal conductivity coefficient equal to or smaller than that of the substrate of the microelectromechanical apparatus; It is characterized by comprising the steps of bonding and mounting, and the step of sealing with the molding means to those mounted on the mounting means.
本発明によれば、微小電気機械システムを剛性があり、且つ熱膨張係数の小さい材料で外装してからパッケージングすることにより、微小電気機械システムの可動部への外部応力の伝達を抑制することができる。 According to the present invention, the microelectromechanical system is packaged after being packaged with a rigid and low thermal expansion coefficient material, thereby suppressing transmission of external stress to the movable part of the microelectromechanical system. Can do.
以下、本発明の一実施例の形態による微少電気機械装置用パッケージとその製造方法を図面を用いて詳細に説明する。本実施形態は、加速度センサーとそのコントロール素子をプラスチックモールド樹脂で一体封止した場合の微小電気機械装置用パッケージに本発明を適用した例である。 Hereinafter, a package for a micro electro mechanical device according to an embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof will be described in detail with reference to the drawings. The present embodiment is an example in which the present invention is applied to a package for a micro electro mechanical device in which an acceleration sensor and its control element are integrally sealed with a plastic mold resin.
まず、図1を参照して、微小電気機械装置用パッケージの構成の概要を説明する。図1は本発明の一実施例の形態における微小電気機械装置用パッケージの構成を示す概要図である。 First, with reference to FIG. 1, the outline | summary of a structure of the package for micro electromechanical devices is demonstrated. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a package for a microelectromechanical device according to an embodiment of the present invention.
加速度センサー1と第1のLSIチップ8および第2のLSIチップ10は搭載手段としてのインターポーザ基板7上に搭載さている。ここで第1のLSIチップ8および第2のLSIチップ10は加速度センサー1のコントロールICとしてアンプ、コンバータ、EEPROM等で構成されている。またインターポーザ基板7はBTレジン基板、もしくは金属リードフレームでもよく。搭載されるモバイル電子機器等の条件にあった基板等を採用すればよい。
The
ここで、加速度センサー1はその上部に可動部2aとそれを支持する基板2bで構成されており、この可動部2aは、たとえば櫛の歯状の固定ビームと可動ビームで構成されている。これの構成により、加速度が加わることで、可動ビームが変位し、固定ビームと可動ビームとの間の静電容量が変わるので、加速度の大きさに比例した電気的出力を検出することができる。
Here, the
この加速度センサー1は保護基板4aを介して、インターポーザ基板7に搭載されている。さらに加速度センサー1は保護キャップ5aによって覆われている。ここで、保護基板4aは第1の保護手段に、保護キャップ5aは第2の保護手段にそれぞれ相当する、ここで、保護基板4aおよび保護キャップ5aは剛性が高く、且つ熱伝導率係数が小さい材料を使用し、例えば、珪素またはアルミニウムを含んでいる材料が適している。
The
この剛性はこの加速度センサー1が受ける機械的な外部応力に耐えうる剛性が必要である。さらにこの剛性は、少なくともインターポーザ基板7に搭載されている加速度センサー1等を封止しているプラスチックモールド樹脂12の剛性よりも高い剛性であることが必要である。またこの熱膨張係数は加速度センサー1の基板2bと同等の熱膨張係数であることが必要である。具体的には、6.8ppm/℃以下ぐらいが好ましい。
This rigidity needs to be able to withstand the mechanical external stress that the
さらに加速度センサー1の基板2bはボンディングワイヤー3によって保護基板4と電気的に接続されている。また、保護基板4はボンディングワイヤー6によってインターポーザ基板7と電気的に接続されている。ここで、保護基板4aの構成は上述した剛性かつ熱膨張係数を保つ範囲で2重構造にして、内層に電気配線等を挿入することや、その外層に電気配線を配置することによって、ワイヤーボンディング3と6との接続を容易にするような構成にすることも可能である、また、保護キャップ5aの内部は空気が充填されていても、もしくは真空であってもいい。さらに保護キャップ5aを保護基板4aに接着搭載される際にもし保護基板4aの外層に電気配線がある場合にはその電気配線上に保護部材(図示しない。)を配置し、その上に保護キャップ5aを接着搭載すれば、保護キャップ5aによって保護基板4aの外層の電気配線が断線することが低減される。
Further, the
このようにインターポーザ基板7に電気的に接続された加速度センサー1および第1のLSIチップ8と第2のLSIチップ10は外部応力から保護されるためにプラスチックモールド樹脂12で封止され、一体成形される。さらにモバイル電子機器等にシステム基板(図示しない。)とインターポーザ基板7とを電気的に接続する電極13が設置される。
The
電極13はバンプでも金属リードフレームでもそのシステム基板にあった接続形態を採用すればよい。一方、第1のLSIチップ8はワイヤーボンディングワイヤー9によってインターポーザ基板7と電気的に接続されている。また、第2のLSIチップ10は電極(バンプ等)によってインターポーザ基板7と電気的に接続されている。
The
本実施例によれば、加速度センサー1のその基板2bおよび可動部2aを剛性があり、且つ熱膨張係数の小さい材料からなる保護基板4aおよび保護キャップ5aによって囲むことによって、プラスチックモールド樹脂12およびインターポーザ基板7からの熱的、機械的な外部応力の伝達を抑制でき、その応力によって加速度センサー1の可動部2aの特性の変化を低減できる。
According to the present embodiment, the
また、加速度センサー1と第1のLSIチップ8と第2のLSIチップ10とを同一のパッケージに搭載することで、集積化、小型化が図れる。
Further, by mounting the
さらに本実施例では、保護基板4の内層に電気配線等を挿入することにより、保護外装5の取り付けの際、ワイヤーボンディング3および6を接続する配線との関係を考慮せずに接着できるので、製造の効率の向上が図れる。
Furthermore, in this embodiment, by inserting electrical wiring or the like into the inner layer of the protective substrate 4, when attaching the protective sheath 5, it can be bonded without considering the relationship with the wiring connecting the
次に、本発明の他の実施例の形態による微少電気機械装置用パッケージの構成の概要を図2を用いて詳細に説明する。本実施形態は、加速度センサーとそのコントロール素子をプラスチックモールド樹脂で一体封止した場合の微小電気機械装置用パッケージに本発明を適用した例である。図2は本発明の他の実施例の形態における微小電気機械装置用パッケージの構成を示す概要図である。 Next, the outline of the structure of the micro electro mechanical device package according to another embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. The present embodiment is an example in which the present invention is applied to a package for a micro electro mechanical device in which an acceleration sensor and its control element are integrally sealed with a plastic mold resin. FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of a package for a microelectromechanical device according to another embodiment of the present invention.
図1と同じ構成については同じ番号を添付し、番号が同じものについては説明は省略する。本実施例では、加速度センサー1をフリップチップ化し、さらに加速度センサー1を保護する保護基板4bと保護キャップ5bの内部に搭載している。この加速度センサー1の可動部2aは保護基板4b側に向けて電極14によって、基板基板4bと電気的に接続されている。さらに保護基板4bは加速度センサー1の基板2bに相当する部分を電極14が電気接続されている部分より広くするように構成されている。
The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description of the components having the same numbers is omitted. In the present embodiment, the
本実施例では、第1の実施例と同様に加速度センサー1のその基板2bおよび可動部2aを剛性があり、且つ熱膨張係数の小さい材料からなる保護基板4bおよび保護キャップ5bによって囲むことによって、プラスチックモールド樹脂12およびインターポーザ基板7からの熱的、機械的な外部応力の伝達を抑制でき、その応力による加速度センサー1の可動部2aの特性の変化を低減できる。
In the present embodiment, as in the first embodiment, the
さらに加速度センサー1をフリップチップ化にすることによって、保護キャップ5bとインターポーザ基板7の容積を小さくでき、第1の実施例よりもさらに、小型化を図ることが可能となる。
Further, by making the
さらに、図3を参照して、微小電気機械装置用パッケージのその他の構成の概要を説明する。図3は本発明の別の実施例の形態における微小電気機械パッケージの構成を示す概要図である。 Furthermore, with reference to FIG. 3, the outline | summary of the other structure of the package for micro electromechanical devices is demonstrated. FIG. 3 is a schematic view showing a configuration of a micro electro mechanical package according to another embodiment of the present invention.
図1および図2と同じ構成については同じ番号を添付し、番号が同じものについてはその説明は省略する。本実施例では、加速度センサー1をフリップチップ化し、さらに第1のLSIチップ8と第2のLSIチップ10を加速度センサー1の保護キャップ5bの上に縦に積層した例である。
The same components as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and the description of the same components is omitted. In the present embodiment, the
このように縦に積層する場合には第1のLSIチップ8と保護キャップ5bとをワイヤーボンディングで電気的に接続し、さらにインターポーザ基板7との電気的に接続する必要があるので、保護基板4bおよび保護キャップ5bには本発明で必要とされる剛性および熱伝導率係数が小さい材料の特性を維持する範囲で、保護基板4bおよび保護キャップ5bの外層もしくは内層に電気配線等を配置する必要がある。
In the case of stacking vertically in this way, it is necessary to electrically connect the
このような構成にすることにより、図2よりさらにインターポーザ基板7の面積が小さくなり、全体的に容積も小さくなるので、小型化が図れる。よってにモバイル電子機器等の搭載する場所に限りがある場合には有効に利用できる。
By adopting such a configuration, the area of the
次に、本発明の微小電気機械装置用パッケージの製造方法について説明する。本実施形態は、加速度センサーとそのコントロール素子をプラスチックモールド樹脂で一体封止した場合の微小電気機械パッケージの製造方法に本発明を適用した例である。 Next, the manufacturing method of the package for micro electro mechanical devices of the present invention will be described. This embodiment is an example in which the present invention is applied to a method of manufacturing a micro electro mechanical package in which an acceleration sensor and its control element are integrally sealed with a plastic mold resin.
図4を参照して、微小電気機パッケージの製造方法の概要を説明する。図4は本発明の一実施例の形態における微小電気機械パッケージの製造方法の概要を示すフローチャートである。 With reference to FIG. 4, the outline of the manufacturing method of the micro electric machine package will be described. FIG. 4 is a flowchart showing an outline of a method for manufacturing a microelectromechanical package according to an embodiment of the present invention.
まず、予め表層および内層に電気配線がなされたインターポーザ基板7上に予め表層または内層に電気配線がなされた保護基板4を接着搭載する(ステップS1)。予め表層、及び内層に電気配線のなされたインターポーザ基板7に、第2のLSIチップ10を実装する(ステップS2)。この時、第2のLSIチップ10の電極11に対して接合信頼性を確保するためアンダーフィルを充填してもよい。
First, the protective substrate 4 with the electrical wiring previously formed on the surface layer or the inner layer is bonded and mounted on the
つぎに、インターポーザ基板7に実装された第2のLSIチップ10に第1のLSISチップ9を接着搭載する(ステップS3)。一方、第1のLSIチップ9と第2のLSIチップ10は予め双方を接着したものをインターポーザ基板7に実装してもよい。上述したステップS1でインターポーザ基板7に接着搭載された保護基板4の上に、加速度センサー1を接着搭載する(ステップS4)。
Next, the
次にステップS1〜S4で接着搭載したもの、またはアンダーフィルしたものを、その接着剤等の硬化を行う(ステップS5)。但し、上記ステップS1〜S4で使用する接着剤、アンダーフィルの材料特性の違いにより硬化条件の異なる場合は、上記ステップS1〜S4の各工程の後にそれぞれ硬化を行ってもよい。 Next, the adhesive or the like that has been adhesively mounted in steps S1 to S4 or underfilled is cured (step S5). However, when the curing conditions are different due to differences in the material properties of the adhesive and underfill used in steps S1 to S4, curing may be performed after each step of steps S1 to S4.
さらに上記ステップS1〜S4の工程でインターポーザー基板7もしくは保護基板4に接着搭載した保護基板4、第1のLSIチップ9、および加速度センサー1とをそれぞれ電気的な接続するために、ワイヤーボンディングを行う(ステップS6)。但し、上記ステップS1〜S4の各工程の後にそれぞれワイヤーボンディングを行ってもよい。
Further, in order to electrically connect the protective substrate 4, the
次に微小電気機械装置である加速度センサー1の周辺を覆うように保護キャップ5aを保護基板4a上に接着搭載し、その後、接着材の硬化を行う(ステップS7)。保護キャップ5aを接着搭載するときは、その保護キャップ5aの内部はクリーンルームの範囲内での不純物が混入されてもよいが、真空が好ましい。保護キャップ5aの内部を真空にすることにより、より熱的な外部応力による微小電気機械チップ1に対する歪みを抑えることが可能となる。
Next, a
また保護基板4aの外層に金属配線が配置されている場合には、保護キャップ5aで微小電気機械チップ1を覆う場合には金属配線上に保護部材(図示しない。)を取り付けた上に保護キャップ5aを取り付けることで、金属配線の断線等を防ぐことが可能となる。
When metal wiring is arranged on the outer layer of the
上述したステップS1〜S7においてインターポーザ基板7上に搭載されたものに対して、外部応力から保護するためにプラスチックモールド樹脂12などで樹脂封止を行う(ステップS8)。
The resin mounted on the
つぎに、インターポーザ基板7の裏面に電極13としてのはんだボールを取り付ける。また電極13ははんだボールを付けないLGA(Land Grid Array)タイプでもよく、さらに金属リードフレームタイプでもよい。
Next, solder balls as
ここで、インターポーザ基板7は、生産性向上の目的で、個片状態のものではなく短冊状の多連化されたものでもよい。短冊多連化されたものを選択する場合には、上記樹脂封しを行うステップS8または電極13を取り付けた後でパッケージとしての個片化(分割)を行う(ステップ9)。電極13がはんだボールタイプの場合は、はんだボールを取り付けた後に、金属リードフレームタイプの場合は、ステップS8の後にパッケージとしての個片化(分割)とリードフレームのフォーミングを行う。
Here, for the purpose of improving productivity, the
以上の工程により加速度センサー1と第1と第2のLSIチップ8、10との微小電気機械装置用パッケージは完成する。
The micro electro mechanical device package of the
このようにして、本実施例においては、保護キャップ5aの形状を予め微小電気機械チップ1および保護基板4の大きさに合わせて作成されているため、保護キャップ5aを加速度チップ1に覆いかぶせ、接着搭載されるだけで本発明の効果を得ることができる。
In this way, in this embodiment, since the shape of the
さらに保護基板4に金属配線が内層されている場合には、金属配線の場所を気にすることなく保護外装5を微小電気機械チップ1に覆いかぶせることが可能となり、さらに容易にパッケージを簡単に作成することができ、金属配線が外層されている場合に比べて、配線上の保護部材を接着する工程が削減され、製造コストが削減される。
Further, when the metal wiring is formed on the protective substrate 4, the protective sheath 5 can be covered with the micro
一方、図2および図3のように加速度センサー1をフリップチップ化している場合には、インターポーザ基板7に搭載する前に加速度センサー1を保護基板4bおよび保護キャップ5bに予め電極14を介して接続搭載しておく。そして、保護基板4bおよび保護キャップ5bに外装された加速度センサー1をインターポーザ基板7に接続搭載することが可能になる。
On the other hand, when the
よって、図1のように保護基板4aをインターポーザ基板7に接続搭載後に加速度センサー1を接続搭載し、さらに電気的な接続をした後に。保護キャップ5bで覆うといったインターポーザ基板7に対する作業工程が削減でき、保護基板4bおよび保護キャップ5bによって外装された加速度センサー1を予め作成することにより、より効率のよい本発明の微小電気機械装置用パッケージの製造が実現可能となる。
Therefore, after the
さらに、保護基板4bおよび保護キャップ5bによって外装された加速度センサー1を予め作成することにより、図2と図3のように加速度センサーの制御する半導体素子と加速度センサーとをインターポーザ基板7に横に並べて、接続したり、縦に積層したり、その使用する電子機器のスペース等に応じて、すぐに対応できるという利点がある。
Further, by preparing the
また、上述した実施例では、加速度センサー1を微小電気機械装置として使用した場合について説明したが、基板もしくは配線リードフレーム上に設けられ、モールド材で封止される微小電気機械装置用パッケージであり、モバイル電子機器等に組み込まれ、熱的、機械的な外部応力を受けるものであれば、加速度センサー1に限定されるものではない。
In the above-described embodiment, the case where the
また上述した実施例では、加速度センサー1とそれを制御する半導体素子である第1および第2のLSIチップ8と10を同一のパッケージとして接続搭載したが、この半導体素子が別パッケージであってもよい。また同一パッケージに搭載される素子として、それを制御する半導体素子でなくてもいいし、第1と第2のLSIチップ8と10とが積層構造でなくてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the
また、上述した実施例には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件、もしくは複数の工程における適宜な組み合わせにより種々の段階の発明が抽出されえる。例えば、実施例に示される全構成要件から幾つかの構成要件もしくは全工程から幾つかの工程を削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられる効果が得られる場合には、この構成要件もしくは工程が削除された構成が発明として抽出されえる。 Further, the above-described embodiments include inventions at various stages, and inventions at various stages can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements or a plurality of processes. For example, even if some constituent requirements or some steps are deleted from all constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect of the invention When the effect described in the column is obtained, a configuration in which this configuration requirement or process is deleted can be extracted as an invention.
1 加速度センサー
2a 可動部
2b 基板
3 ボンディングワイヤー
4a、4b 保護基板
5a、5b 保護キャップ
6 ボンディングワイヤー
7 インターポーザ基板
8 第1のLSIチップ
9 ボンディングワイヤー
10 第2のLSIチップ
11 電極
12 プラスチックモールド樹脂
13 電極
14 電極
1 Accelerometer
2a
3
Claims (16)
前記微小電気機械装置を接続搭載する搭載手段と、
前記微小電気機械装置と前記搭載手段との間に設置され、前記微小電気機械装置の前記基板が前記搭載手段とが接触しない程度の大きさで前記モールド手段の剛性よりも高い剛性を有し且つ前記微小電気機械装置の基板と同等もしくは小さい熱伝導率係数を有する材料からなる第1の保護手段と、
前記第1の保護手段に設置され、前記微小電気機械装置を覆い、前記モールド手段の剛性よりも高い剛性を有し且つ前記微小電気機械装置の基板と同等もしくは小さい熱伝導率係数を有する材料からなる第2の保護手段と、
前記微小電気機械装置と前記搭載手段とを電気的に接続する電気接続手段とを具備したことを特徴とする微小電気機械装置用パッケージ。 In a package for a microelectromechanical device that seals a microelectromechanical device having a movable part and a substrate on which the movable part is mounted with a mold means,
Mounting means for connecting and mounting the microelectromechanical device;
Installed between the microelectromechanical device and the mounting means, the substrate of the microelectromechanical device has a rigidity that is higher than the rigidity of the mold means in such a size that the substrate does not contact the mounting means; First protective means made of a material having a thermal conductivity coefficient equivalent to or smaller than that of the substrate of the microelectromechanical device;
A material that is installed on the first protection means, covers the micro electro mechanical device, has a rigidity higher than that of the mold means, and has a thermal conductivity coefficient equal to or smaller than that of the substrate of the micro electro mechanical device. A second protection means,
A package for a micro electro mechanical device, comprising: electrical connection means for electrically connecting the micro electro mechanical device and the mounting means.
前記微小電気機械装置を接続搭載する搭載手段と、
前記微小電気機械装置と前記搭載手段との間に設置され、前記微小電気機械装置の前記基板が前記搭載手段とが接触しない程度の大きさで前記モールド手段の剛性よりも高い剛性を有し且つ前記微小電気機械装置の基板と同等もしくは小さい熱伝導率係数を有する材料からなる第1の保護手段と、
前記第1の保護手段に設置され、前記微小電気機械装置を覆い、前記モールド手段の剛性よりも高い剛性を有し且つ前記微小電気機械装置の基板と同等もしくは小さい熱伝導率係数を有する材料からなる第2の保護手段と、
前記微小電気機械装置と前記搭載手段とを電気的に接続する第1の電気接続手段とを具備したことを特徴とする微小電気機械装置用パッケージ。 In a micro electro mechanical package having a movable part and a substrate on which the movable part is mounted, and sealing a flip chip micro electro mechanical device with a molding means,
Mounting means for connecting and mounting the microelectromechanical device;
Installed between the microelectromechanical device and the mounting means, the substrate of the microelectromechanical device has a rigidity that is higher than the rigidity of the mold means in such a size that the substrate does not contact the mounting means; First protective means made of a material having a thermal conductivity coefficient equivalent to or smaller than that of the substrate of the microelectromechanical device;
A material that is installed on the first protection means, covers the micro electro mechanical device, has a rigidity higher than that of the mold means, and has a thermal conductivity coefficient equal to or smaller than that of the substrate of the micro electro mechanical device. A second protection means,
A package for a microelectromechanical device, comprising: first electrical connection means for electrically connecting the microelectromechanical device and the mounting means.
前記微小電気機械装置と前記搭載手段との間に設置され、前記微小電気機械装置の前記基板が前記搭載手段とが接触しない程度の大きさで、前記可動部への熱的、機械的な外部応力の伝達を抑制する剛性を有し且つ熱伝導率係数を有する材料からなる第1の保護手段と、
前記第1の保護手段上に設けられ、前記微小電気機械装置を覆い、第1の保護手段と同等の材料からなる第2の保護手段と、
前記微小電気機械装置と前記搭載手段とを電気的に接続する電気接続手段とを具備したことを特徴とする微小電気機械装置用パッケージ。 A microelectromechanical device having a movable portion and a substrate on which the movable portion is mounted, and mounting means for connecting and mounting the microelectromechanical device;
It is installed between the microelectromechanical device and the mounting means, and has a size such that the substrate of the microelectromechanical device is not in contact with the mounting means, and is thermally and mechanically external to the movable part. A first protective means made of a material having rigidity for suppressing the transmission of stress and having a thermal conductivity coefficient;
A second protective means provided on the first protective means, covering the microelectromechanical device and made of a material equivalent to the first protective means;
A package for a micro electro mechanical device, comprising: electrical connection means for electrically connecting the micro electro mechanical device and the mounting means.
表層もしくは内層に電気配線が配置された搭載手段に前記微小電気機械装置の前記基板と前記搭載手段とが接触しない程度の大きさで前記モールド手段の剛性よりも高い剛性を有し且つ前記微小電気機械装置の基板と同等もしくは小さい熱伝導率係数を有する材料からなる第1の保護手段を接着搭載する工程と、
前記第1の保護手段上に前記微小電気機械装置を接着搭載する工程と、
前記微小電気機械装置と搭載手段とを電気的に接続する工程と、
前記第1の保護手段に前記微小電気機械装置を覆い、前記モールド手段の剛性よりも高い剛性を有し且つ前記微小電気機械装置の基板と同等もしくは小さい熱伝導率係数を有する材料からなる第2の保護手段を接着搭載する工程と、
前記搭載手段に搭載されたものに対して、前記モールド手段で封止する工程とを具備することを特徴とする微小電機機械装置用パッケ−ジの製造方法。 In a method of manufacturing a package for a micro electro mechanical device, which seals a micro electro mechanical device having a movable portion and a substrate on which the movable portion is mounted with a molding means.
The micro electric machine has a rigidity higher than that of the mold means and has a rigidity that does not contact the substrate of the micro electromechanical device with the mounting means in which electric wiring is arranged on the surface layer or the inner layer. Bonding and mounting a first protection means made of a material having a thermal conductivity coefficient equal to or smaller than that of the substrate of the mechanical device;
Bonding and mounting the microelectromechanical device on the first protection means;
Electrically connecting the microelectromechanical device and the mounting means;
A second material made of a material that covers the micro electro mechanical device on the first protection means, has a rigidity higher than that of the mold means, and has a thermal conductivity coefficient equal to or smaller than that of the substrate of the micro electro mechanical device; Bonding and mounting the protection means of
A method of manufacturing a package for a micro-mechanical machine device, comprising: a step of sealing with a molding means on what is mounted on the mounting means.
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