JP2008112835A - Ｗｌｐ（ウェハレベルパッケージ）およびその製造方法、ｗｌｐを内蔵した電子機器、ならびに気密封止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】気密封止工程や実装工程に起因してデバイスが破壊される虞がなく、これにより歩留りや信頼性を向上させることの可能なウェハレベルパッケージを提供する。
【解決手段】それぞれ環状の接合パッド１４，２２を表面に有する２つの基板（下部基板１０、上部基板２０）と、接合パッド１４，２２の幅方向の中心領域１４Ａ，２２Ａを互いに接合する半田バンプ３２と、接合パッド１４，２２の幅方向の外縁領域１４Ｂ，２２Ｂを互いに接合する樹脂バンプ３１とを備える。樹脂バンプ３１の融点は半田バンプ３２のそれよりも低くなっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、気密封止の必要なＷＬＰおよびその製造方法、このＷＬＰを内蔵した電子機器、ならびに気密封止方法に関する。

近年の集積化技術の向上に伴い、電子機器の小型・軽量化、低電圧動作・低消費電力化、高周波動作化が急速に進んでおり、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）、ＬＧＡ（ランドグリッドアレイ) 、ＣＳＰ（チップスケールパッケージ）などのエリアアレイ型パッケージの需要が拡大している。加えて、最近では、究極の実装形態として、ＷＬＰ（ウェハレベルパッケージ）などの先端技術も普及し初めている。このＷＬＰは、例えば、チップ表面に形成されたＩＣ（集積回路）を下にしてチップをプリント基板に実装し、チップ上に形成されたパッドとプリント基板のパッドとを半田ボールを介して接合することが可能であり、ボンディングワイヤやインターポーザとの接続が不要なリアルサイズパッケージである。

このように、小型・軽量化等が要請されている一方で、小型・軽量化等の妨げになり得る高機能化も求められている。このような互いに対立する課題を解決する技術の一つとして、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems；マイクロマシン）が注目されている。このＭＥＭＳは、シリコンプロセス技術により、マイクロな機械的要素と電子回路要素とを融合したシステムであり、日本では主にマイクロマシンと称されるものである。ＭＥＭＳの要素技術は、その精密加工性などの優れた特徴から、高機能化に対応しつつ、小型で低価格なＳｏＣ（System on a Chip) を実現することができる。

そのため、近年、各種センサ、流体、光学、ＲＦ、ストレージ、バイオなど多岐に渡る応用分野においてＭＥＭＳの要素技術が利用されている。この技術を利用したＭＥＭＳ素子として、例えば、通信回路用のミキサがある。このミキサは、基板上に機械的な共振を利用した可動部を有しており、ＲＦ信号の周波数とＬＯ信号の周波数との差分の周波数 （中間周波数）で共振し、その中間周波数の信号をＩＦ信号として出力するようになっている。

このように、上記のＭＥＭＳの要素技術を利用した可動部を内蔵するＭＥＭＳ素子では、温度、気圧、大気中の水分、ダストなどの外部環境の影響により素子の特性が変化し、素子の信頼性が低下する虞がある。特に、ＭＥＭＳ素子を実装する工程では、ＭＥＭＳ素子は使用時よりも厳しい環境に曝されるので、素子の特性が大幅に劣化し、歩留まりが低下することがある。また、可動部の動作に機械的な共振が利用されている場合には、その特性上、減圧下で動作させることが望ましいこともある。これらの理由から、ＭＥＭＳ素子では、可動部の機械的な動作空間を確保しつつ、安定した環境を維持するために、可動部を気密封止することが必要となる。

従来は、例えば、図１０に示したウェハレベルパッケージ１００のように、可動部（図示せず）を有するＭＥＭＳ素子１１３が溝１１２内に設けられると共にこのＭＥＭＳ素子１１３を囲むように環状の接合パッド１１４が設けられた下部基板１１０の接合パッド１１４と、接合パッド１１４と対応して環状の接合パッド１２２が設けられた上部基板１２０の接合パッド１２２とを、バンプ１３１を介して接合して上部基板１２０と下部基板１１０との間に外部から分離された内部空間Ｓを形成し、これにより可動部を気密封止する方法が採られてきた（特許文献１参照）。

なお、図１０では、上部基板１２０には、配線パッド１２３が内部空間Ｓ側の表面に設けられている。この配線パッド１２３は、ＭＥＭＳ素子１１３またはＭＥＭＳ素子１１３と接続された周辺回路から引き出された配線パッド１１５とバンプ１３１を介して電気的に接続されている。上部基板１２０にはまた、配線パッド１２３と電気的に接続されたビア１２４が上部基板１２０を貫通して設けられ、ビア１２４と電気的に接続された引出配線パッド１２５が内部空間Ｓとは反対側に規則的に配置され、半田ボール１２６が引出配線パッド１２５の表面に形成されている。これにより、上部基板１２０は、気密封止用の蓋としての機能を有するだけでなく、上部基板１２０側を下にしてマザーボードなどのプリント基板上に直接接続することを可能にするピッチ変換機能も有している。また、ＭＥＭＳ素子１１３を囲むように形成された接合パッド１１４，１２２およびバンプ１３１が機能部を気密封止するシール部１３０Ａを構成し、内部空間Ｓ内に形成された配線パッド１１５，１２３およびバンプ１３２が下部基板１１０側から上部基板１２０側に配線を引き回すために形成された電気接合部１３０Ｂを構成している。

特開２００１−１８５６３５号公報

ところで、上で例示したウェハレベルパッケージ１００では、可動部を気密封止する際に、例えば、接合パッド１１４、配線パッド１１５およびバンプ１３１，１３２を金で構成し、これらを熱圧着により接合することが考えられる。しかし、このような金―金の熱圧着では、シール部１３０Ａにおいて圧着の脆弱な箇所が一部でも存在すると気密封止が破壊される虞があるので、それを防止するために大きな圧力がかけられる。そのため、バンプ１３１，１３２の高さが揃っていない場合には、背の高いバンプが先に下部基板１１０に接触し、その接触部分に圧力が集中するので、図１１に示したように、下部基板１１０にクラックＣが生じて、周辺回路が破壊されたり、気密封止が破壊される虞がある。

そこで、シール部１３０Ａのバンプ１３１を半田で構成し、リフローすることにより接合パッド１１４およびバンプ１３１を接合することが考えられる。しかし、半田をリフローにより溶融させると、溶融した半田が接合パッド１１４，１２２からはみ出して支持基体１１１，１２１の表面に接触する虞がある。このように半田が支持基体１１１，１２１の表面に接触した状態で半田を冷却すると、冷却に伴う半田の収縮によって支持基体１１１に応力が発生するので、支持基体１１１，１２１の表面が剥離して、周辺回路が破壊されたり、気密封止が破壊される虞がある。また、同様の問題がウェハレベルパッケージ１００をプリント基板に実装する際にも生じ得る。

このように、上記の方法では、気密封止工程や実装工程に起因してデバイスが破壊されることにより歩留りや信頼性が低下するという問題がある。そして、このような問題は、ＭＥＭＳの要素技術を利用したものに限らず、気密封止の必要なウェハレベルパッケージにおいて広く一般に生じるものである。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、気密封止工程や実装工程に起因してデバイスが破壊される虞がなく、これにより歩留りや信頼性を向上させることの可能なウェハレベルパッケージおよびその製造方法、このウェハレベルパッケージを内蔵した電子機器、ならびに気密封止方法を提供することにある。

本発明のウェハレベルパッケージは、それぞれ環状の接合部を表面に有する２つの基板と、２つの基板のそれぞれの接合部の幅方向の中心領域を接合する半田部と、２つの基板のそれぞれの接合部の幅方向の外縁領域を接合する樹脂部とを備えたものである。樹脂部の融点は半田部のそれよりも低くなっている。また、本発明の電子機器は、プリント基板上に実装された上記ウェハレベルパッケージを内蔵したものである。

本発明のウェハレベルパッケージの製造方法は、それぞれ環状の接合部を表面に有する２つの基板を用意し、一方の基板の接合部の幅方向の中心領域が露出する環状の溝を有する樹脂部を一方の基板の表面に形成したのち溝内に樹脂部よりも融点の高い半田部を形成し、樹脂部が溶融する温度で加熱して他方の基板の接合部および樹脂部を互いに接合したのち、樹脂部および半田部が溶融する温度で加熱して他方の基板の接合部および半田部を互いに接合する。

本発明のウェハレベルパッケージおよび電子機器、ならびにウェハレベルパッケージの製造方法では、半田部よりも融点の高い樹脂部が半田部の内周側および外周側の双方に設けられているので、半田部および樹脂部の双方が溶融したときに樹脂部は自身の粘性により半田部が接合部の外へ流れ出すのを阻止する。これにより、半田部および樹脂部の双方が溶融し得る工程、例えば、半田部を２つの基板のそれぞれの接合部に接合して２つの基板の間に外部から分離された内部空間を形成する気密封止工程や、ウェハレベルパッケージをプリント基板に実装する実装工程において、半田部が２つの基板のそれぞれの接合部からはみ出す虞がない。

本発明の気密封止方法は、それぞれ環状の接合部を表面に有する２つの部材を用意し、一方の部材の接合部の幅方向の中心領域が露出する環状の溝を有する樹脂部を一方の部材の表面に形成したのち溝内に樹脂部よりも融点の高い半田部を形成し、樹脂部が溶融する温度で加熱して他方の部材の接合部および樹脂部を互いに接合したのち、樹脂部および半田部が溶融する温度で加熱して他方の部材の接合部および半田部を互いに接合する。

本発明の気密封止方法では、半田部よりも融点の高い樹脂部が半田部の内周側および外周側の双方の双方に設けられているので、半田部および樹脂部の双方が溶融したときに樹脂部は自身の粘性により半田部が接合部の外へ流れ出すのを阻止する。これにより、半田部および樹脂部の双方が溶融し得る工程、例えば、半田部を２つの基板のそれぞれの接合部に接合して２つの部材の間に外部から分離された内部空間を形成する気密封止工程や、この気密封止方法によって形成されたデバイスを他の部材に実装する実装工程において、半田部が２つの部材のそれぞれの接合部からはみ出す虞がない。

本発明のウェハレベルパッケージおよび電子機器、ならびにウェハレベルパッケージの製造方法によれば、半田部よりも融点の高い樹脂部が半田部の内周側および外周側の双方の側面を覆うようにしたので、半田部および樹脂部の双方が溶融したとき半田部が２つの基板の双方の接合部からはみ出す虞がない。これにより、気密封止工程や実装工程に起因してデバイスが破壊される虞がなく、その結果、歩留りや信頼性が向上する。

本発明の気密封止方法によれば、半田部よりも融点の高い樹脂部が半田部の内周側および外周側の双方の側面を覆うようにしたので、半田部および樹脂部の双方が溶融したとき半田部が２つの部材の双方の接合部からはみ出す虞がない。これにより、気密封止工程や実装工程に起因してデバイスが破壊される虞がなく、その結果、歩留りや信頼性が向上する。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明の一実施の形態に係るウェハレベルパッケージ１の断面構成を、図２は図１のＡ−Ａ矢視方向の断面構成をそれぞれ表すものである。図３は後述のシール部３０Ａの断面構成を拡大して表すものである。

このウェハレベルパッケージ１は、機械的に動作する可動部（図示せず）を有するＭＥＭＳ素子１３を２つの基板（下部基板１０、上部基板２０）とシール部３０Ａとで気密封止したものである。なお、本実施の形態では、ＭＥＭＳ素子１３やこれに接続された周辺回路（例えばロジックＬＳＩなど）からの配線を上部基板２０へ引き出すために電気接合部３０Ｂが設けられている。

下部基板１０は、一方の表面に溝１２が形成された支持基体１１と、溝１２内に形成されたＭＥＭＳ素子１３と、溝１２側の表面のうち溝１２の周辺領域に形成された接合パッド１４（接合部）および配線パッド１５（第１配線部）とを有している。

ここで、支持基体１１は、ＭＥＭＳ素子１３や上記周辺回路などを支持するためのものであり、例えば、シリコン（Ｓｉ）やガリウム砒素（ＧａＡｓ）などからなる半導体材料、または石英やガラスなどからなる絶縁性材料により構成されている。

ＭＥＭＳ素子１３は、後述の内部空間Ｓ内に形成され、気密封止されている。このＭＥＭＳ素子１３は例えばポリシリコンからなる可動部を有している。この可動部は外部からの電気信号に応じて機械的に可動する構造となっている。例えば、後の適用例で詳述するように、ＲＦ信号の周波数とＬＯ信号の周波数との差分の周波数（中間周波数）で機械的に共振する構造とした場合には、外部からのＲＦ信号およびＬＯ信号の入力に応じて中間周波数の信号をＩＦ信号として出力する高周波回路用のミキサとして機能させることが可能となる。

接合パッド１４は、ＭＥＭＳ素子１３を気密封止するためのものであり、シール部３０Ａの一部を構成する。この接合パッド１４は、例えばＴｉ、ＣｕおよびＡｕをこの順に積層して構成されており、ＭＥＭＳ素子１３を取り囲むように形成され、例えば環状の形状を有している。

配線パッド１５は、ＭＥＭＳ素子１３や上記周辺回路に電気信号を入力したり、ＭＥＭＳ素子１３または周辺回路から出力された電気信号を取り出すためのものであり、電気接合部３０Ｂの一部を構成する。この配線パッド１５は、ＭＥＭＳ素子１３や上記周辺回路と接続されており、例えばＭＥＭＳ素子１３と接合パッド１４との間に形成されている。この配線パッド１５は、例えばＴｉ、ＣｕおよびＡｕをこの順に積層して構成されており、例えば方形の形状を有している。なお、上記周辺回路は下部基板１０の代わりに上部基板２０に設けられていてもよく、下部基板１０だけでなく上部基板２０にも設けられていてもよい。

上部基板２０は、下部基板１０と対向配置された支持基体２１と、この支持基体２１の下部基板１０側の表面に形成された接合パッド２２（接合部）および配線パッド２３（第２配線部）と、当該上部基板２０を貫通して形成されたビア２４（柱状導電部）と、この支持基体２１の下部基板１０とは反対側の表面に形成された引出配線パッド２５（引出配線部）と、引出配線パッド２５の表面に形成された半田ボール２６（半田端子）とを有している。

ここで、支持基体２１は、ＭＥＭＳ素子１３を気密封止するためのものであり、例えば、シリコン（Ｓｉ）やガリウム砒素（ＧａＡｓ）などからなる半導体材料、または石英やガラスなどからなる絶縁性材料により構成されている。

接合パッド２２は、ＭＥＭＳ素子１３を気密封止するためのものであり、シール部３０Ａの一部を構成する。この接合パッド２２は、例えばＴｉ、ＣｕおよびＡｕをこの順に積層して構成されており、接合部１４と対向する領域に形成され、例えば環状の形状を有している。

配線パッド２３、ビア２４および引出配線パッド２５は、下部基板１０の配線パッド２３同士のピッチを変換（拡大）するためのものである。配線パッド２３は、例えばＴｉ、ＣｕおよびＡｕをこの順に積層して構成されており、電気接合部３０Ｂの一部を構成する。この配線パッド２３の一端が金バンプ３３（後述）を介して配線パッド１５と電気的に接続されており、この他端がビア２４と電気的に接続されている。ビア２４は、例えばＡｌからなり、この一端が配線パッド２３と電気的に接続されており、他端が引出配線パッド２５と電気的に接続されている。引出配線パッド２５は、例えばＴｉ、ＣｕおよびＡｕをこの順に積層して構成されており、ビア２４と電気的に接続されている。

半田ボール２６は、ウェハレベルパッケージ１を実装する部材、例えばプリント基板 （図示せず）と接続するためのものであり、引出配線パッド２５と電気的に接続されている。この半田ボール２６は、例えば、後述の半田バンプ３２と同様の材料により構成されている。

このウェハレベルパッケージ１はまた、下部基板１０と上部基板２０との間に樹脂バンプ３１、半田バンプ３２および金バンプ３３を備えている。

半田バンプ３２は、ＭＥＭＳ素子１３を気密封止するためのものであり、シール部３０Ａの一部を構成する。この半田バンプ３２は、接合パッド１４，２２のぞれぞれの幅方向の中心領域１４Ａ，２２Ａを互いに接合している（図３参照）。つまり、半田バンプ３２は、接合パッド１４，２２のそれぞれエッジを含む外縁領域１４Ｂ，２２Ｂに接触しておらず、例えば接合パッド１４，２２の幅よりも狭い幅の環状の形状を有している（図２参照）。

この半田バンプ３２は、樹脂バンプ３１よりも融点の高い材料、例えば融点が２００℃〜２６０℃程度の低融点の錫系半田からなる。このような低融点の錫系半田としては、例えば、Ｓｎ３Ａｇ０．５Ｃｕ（融点２００℃）、Ｓｎ３Ａｇ、Ｓｎ８Ｚｎ３Ｂｉ、Ｓｎ８Ｉｎ３．５Ａｇ０．５Ｂｉなどがある。このような低融点の錫系半田では、溶融したときの粘性は樹脂バンプ３１が溶融したときの粘性よりも一般的に低い。また、このような低融点の錫系半田は、半田バンプ３２と接する接合パッド１４，２４中の材料（例えば金）が拡散してきた場合であっても溶融温度や粘性がほとんど変化せず、また、水分やガスなどを透過しない性質を有している。

樹脂バンプ３１は、ＭＥＭＳ素子１３を気密封止するためのものであり、シール部３０Ａの一部を構成する。この樹脂バンプ３１は、接合パッド１４，２２のぞれぞれの幅方向の外縁領域１４Ｂ，２２Ｂを互いに接合すると共に、下部基板１０および上部基板２０のそれぞれの表面のうち接合パッド１４，２２のごく近傍とを互いに接合している。つまり、この樹脂バンプ３１は、接合パッド１４，２２のぞれぞれの幅方向の中心領域１４Ａ，２２Ａを互いに接合している半田バンプ３２の内周側および外周側の双方に接して設けられており、例えば同心円状の環状の形状を有している（図２参照）。これにより、樹脂バンプ３１は、半田バンプ３２が外部から圧力や衝撃を受けた際にそれらを緩和して半田バンプ３２の接合パッド１４，２２との接合が脆弱になるのを防止し、仮に半田バンプ３２において接合の脆弱な箇所が存在している場合にはその脆弱な箇所において剥離が生じるのを防止する。つまり、樹脂バンプ３１は、半田バンプ３２の接合パッド１４，２２との接合を補強している。

この樹脂バンプ３１は、半田バンプ３２よりも融点の低い材料、例えば感光性接着剤からなる。ここで、感光性接着剤は、紫外線の照射により硬化するが、硬化時の融点以上の温度に加熱されると溶融し、溶融した後に硬化時の融点を下回る温度に冷却されると硬化すると共にこのときに接触している部材同士を接合する作用を有するものであり、このような感光性接着剤として、例えば、ビスマレイドおよびトリアジンからなるＢＴレジン 、ポリイミド、またはエポキシを含有する変性ポリイミドなどが挙げられる。このような感光性接着剤では、溶融したときの粘性は半田バンプ３２が溶融したときの粘性よりも一般的に高い。

これら樹脂バンプ３１、半田バンプ３２および金バンプ３３は、製造工程において下部基板１０と上部基板２０とを互いに接合する際に、上部基板２０側に設けられていることが好ましい。上部基板２０にはＭＥＭＳ素子１３が設けられておらず、樹脂バンプ３１を形成し易いからである。

金バンプ３３は、配線パッド１５，２３を互いに接続するためのものであり、電気接合部３０Ｂの一部を構成する。この金バンプ３３は、製造工程において樹脂バンプ３１および半田バンプ３２を溶融して下部基板１０側の接合パッド１４と上部基板２０側の接合パッド２２とを互いに接合する際にスペーサとしても機能する。

ところで、接合パッド１４，２２、樹脂バンプ３１および半田バンプ３２は、上記したようにシール部３０Ａを構成しており、２つの基板（下部基板１０、上部基板２０）と共に内部空間Ｓを形成している。従って、この内部空間Ｓは外部から分離されており、この内部空間Ｓ内に形成されているＭＥＭＳ素子１３は、下部基板１０、上部基板２０およびシール部３０Ａによって気密封止されている。

このような構成のウェハレベルパッケージ１の製造方法の一例について説明する。なお、以下において、ウェハ１１Ａはダイシングにより支持基体１１を切り出す前のものであり、ウェハ２１Ａについても同様に、ダイシングにより支持基体２１を切り出す前のものである。

まず、ウェハ２１Ａ上に、環状の接合パッド２２を形成する（図４（Ａ）参照）。次に、例えば印刷法またはフォトリソグラフィー法により、接合パッド２２の幅方向の中心領域２２Ａが露出する環状の溝３１Ａを有する樹脂バンプ３１を接合パッド２２の外縁領域２２Ｂおよびそのごく近傍のウェハ２１Ａの表面に形成する（図４（Ｂ）参照）。次に、例えば印刷法により、溝３１Ａに樹脂バンプ３１よりも融点の高い半田材料を塗布したのち、リフローにより半田材料を溶融させて接合パッド２２に濡らし、半田バンプ３２を形成する（図４（Ｃ）参照）。次に、例えばＣＭＰ法により、樹脂バンプ３１および半田バンプ３２を研磨して、これらの高さをほぼ均一化する（図４（Ｄ）参照）。その後、配線パッド１５上に、半田バンプ３２と同程度の高さの金バンプ３３を形成する（図示せず）。

次に、ウェハ１１Ａ，２１Ａを真空チャンバ内に入れたのち，ウェハ２１Ａをウェハ１１Ａに押し当てて（図５、図６参照）、樹脂バンプ３１および半田バンプ３２を接合パッド１４に接触させると共に、金バンプ３３を配線パッド１５に接触させる。続いて、樹脂バンプ３１が溶融する温度以上樹脂バンプ３１が溶融しない温度で樹脂バンプ３１を加熱して溶融させる。これにより、樹脂バンプ３１が接合パッド１４の外縁領域１４Ｂとそのごく近傍のウェハ１１Ａの表面に隙間無く接着するので、半田バンプ３２が外部から気密封止される。その後、樹脂バンプ３１および半田バンプ３２の双方が溶融する温度で半田バンプ３２を加熱して溶融させる。これにより、半田バンプ３２は表面張力によって接合パッド１４側に突出して接合パッド１４の中央領域１４Ａにだけ濡れる。続いて、樹脂バンプ３１および半田バンプ３２の双方を冷却して硬化させる。これにより、樹脂バンプ３１および半田バンプ３２が接合パッド１４，２２に接合され、外部から分離された内部空間Ｓが形成される。その後、ウェハ１１Ａ，２１Ａを真空チャンバから取り出す。

次に、ウェハ１１Ａ，２１Ａをダイシングにより切断して、チップ状にする。このようにして、本実施の形態のウェハレベルパッケージ１が製造される。

本実施の形態では、半田バンプ３２よりも融点の高い樹脂バンプ３１を半田バンプ３２の内周側および外周側の双方に設けるようにしたので、内部空間Ｓを形成する気密封止工程において半田バンプ３２および樹脂バンプ３１の双方を溶融させたときに、樹脂バンプ３１は自身の粘性により半田バンプ３２を内周側および外周側の双方から挟み込んで気密状態を保持する。これにより、樹脂バンプ３１は半田バンプ３２が接合パッド１４，２２の外へ流れ出すのを阻止することができるので、気密封止工程において半田バンプ３２が接合パッド１４，２２からはみ出す虞がない。従って、気密封止工程に起因してデバイスが破壊される虞がなく、その結果、歩留りや信頼性が向上する。

また、本実施の形態では、樹脂バンプ３１を半田バンプ３２の内周側および外周側の双方に設けるようにしたので、半田バンプ３２で水分やガスが内部空間Ｓに入り込むのを防止し、樹脂バンプ３１で半田バンプ３２の接合パッド１４，２２との接合を補強することができる。これにより、ＭＥＭＳ素子１３を外部環境から強固に保護することができるので、歩留まりや信頼性が向上する。

また、本実施の形態では、シール部３０Ａに半田バンプ３２および樹脂バンプ３１を用いるようにしたので、シール部３０Ａに金バンプを用いて金−金熱圧着を行う場合のような大きな圧力をかけなくても、半田バンプ３２および樹脂バンプ３１と、接合パッド１４，２２とを隙間なく接合することができる。これにより、耐圧の低い回路を下部基板１０または上部基板２０に設けた場合であっても、その回路が破壊される虞がなく、その結果、歩留りや信頼性が向上する。

また、本実施の形態では、シール部３０Ａに半田バンプ３２および樹脂バンプ３１を用いるようにしたので、シール部３０Ａにパンチングにより成型された金錫シートを用いる場合のような微細化処理の限界がない。これにより、ウェハレベルパッケージ１をコンパクトにすることができるので、様々な電子機器に適用することができる。

また、本実施の形態では、気密封止工程を真空中で行うようにしたので、半田バンプ３２および樹脂バンプ３１を破壊することなく、真空の内部空間Ｓを形成することができる。

［変形例］
上記実施の形態では、樹脂バンプ３１を接合パッド１４，２２の外縁領域１４Ｂ，２２Ｂおよびそのごく近傍の支持基体１１，２１の表面にだけ設けていたが、図７に示したように、ダイシングにより切断される箇所にまで設けるようにしてもよい。これにより、ダイシング時にウェハ１１Ａ，２１Ａに与えるダメージを低減することが可能となる。

また、上記実施の形態では、内部空間Ｓを真空にしていたが、ＭＥＭＳ素子１３の可動部が真空中に設けられていなくても問題がない場合には大気圧にしてもよい。

また、上記実施の形態では、電気接合部３０Ｂに金バンプ３３を用いていたが、シール部３０Ａと同様に、樹脂バンプ３１および半田バンプ３２を用いるようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、上部基板２０側に引出配線パッド２５や半田ボール２６を設けていたが、下部基板１０側にこれらを設けるようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、ウェハ１１Ａ，２１Ａをダイシングによりチップ状に切断していたが、ダイシングせずにウェハ状のままとしてもよい。

また、上記実施の形態では、２枚のウェハ１１Ａ，２１Ａを接合していたが、３枚以上のウェハを同様の方法を用いて接合してもよい。

［実施例］
次に、上記実施の形態のウェハレベルパッケージ１の実施例について説明する。

本実施例では、５インチのウェハ２１Ａ上に、耐圧の低い回路と、Ｔｉ，ＣｕおよびＡｕをこの順に積層してなる幅１００μｍの環状の接合パッド２２とを形成した。続いて、印刷法により、幅５０μｍの環状の溝３１Ａを有する幅１２０μｍのＢＴレンジ（融点２００℃）を接合パッド２２およびそのごく近傍のウェハ２１Ａの表面に塗布したのち、２００℃で３０分加熱して乾燥させることにより樹脂バンプ３１を形成した。次に、印刷法により、溝３１ＡにＳｎ３Ａｇ０．５Ｃｕ（融点２６０℃）のクリーム半田を塗布したのち、２６０℃でリフローを実施してクリーム半田を接合パッド２２に濡らし、半田バンプ３２を形成した。次に、ＣＭＰ法により、樹脂バンプ３１および半田バンプ３２を研磨して、これらの高さを均一化した。その後、ウェハ２１Ａ上に、Ｔｉ，ＣｕおよびＡｕをこの順に積層してなる方形の配線パッド１５上に金バンプ３３を形成した。

次に、５インチのウェハ１１Ａ，２１Ａを１Ｔｏｒｒの真空チャンバ内に入れたのち，荷重５ｋｇ／ｃｍ２（総荷重９０ｋｇｆ）でウェハ２１Ａをウェハ１１Ａに押し当てて、樹脂バンプ３１および半田バンプ３２を接合パッド１４に接触させると共に、金バンプ３３を配線パッド１５に接触させた。続いて、２００℃、３０分で樹脂バンプ３１を加熱して溶融し、接合パッド１４の外縁領域とそのごく近傍のウェハ１１Ａの表面に接着したのち、２６０℃に温度を上げて１０秒間、半田バンプ３２を加熱して溶融し、接合パッド１４の中央領域１４Ａに接着した。冷却したのち、ウェハ１１Ａ，２１Ａを真空チャンバから取り出し、ウェハ１１Ａ，２１Ａをダイシングにより切断して、チップ状にした。このようにして、ウェハレベルパッケージ１の実施例を製造した。

ところで、本実施例では、半田バンプ３２および樹脂バンプ３１の双方を溶融させたときに、半田バンプ３２が接合パッド１４，２２の外へ流れ出すことはなく、樹脂バンプ３１によって半田バンプ３２が接合パッド１４，２２の中央領域１４Ａ，２２Ａに保持されていた。従って、気密封止工程に起因してデバイスが破壊される虞がなく、その結果、歩留りや信頼性が向上した。

また、本実施例では、半田バンプ３２によって水分やガスが内部空間Ｓに入り込むのを阻止することができた。また、樹脂バンプ３１によって半田バンプ３２の接合パッド１４，２２との接合を補強することもできた。これにより、ＭＥＭＳ素子１３を外部環境から強固に保護することができたので、歩留まりや信頼性が向上した。

また、本実施例では、シール部３０Ａに金バンプを用いて金−金熱圧着を行う場合には不可能であった低荷重（総荷重９０ｋｇｆ）で半田バンプ３２と接合パッド１４，２２とを隙間なく接合することができた。これにより、耐圧の低い回路が破壊される虞がなくなったので、歩留りや信頼性が向上した。

［適用例］
次に、図８、図９を参照して、上記実施の形態のウェハレベルパッケージ１を搭載した通信装置について説明する。図８は電子機器としての通信装置のブロック構成を表しており、図９はウェハレベルパッケージ１が電子機器内のマザーボード４（プリント基板）上に上部基板２０側を下にして実装されている様子を断面構成で表したものである。

本適用例では、図示していないが、ウェハレベルパッケージ１だけでなく、他の電子部品もマザーボード４上に実装されている。ここで、マザーボード４は、支持基体４１の表面および内部に各電子部品を接合する配線層および配線パッド等が形成されたものであり、図９ではウェハレベルパッケージ１に接続された配線パッド４２だけが例示されている。

本適用例では、半田ボール２６を配線パッド４２に接触させたのち、リフローにより半田ボール２６を溶融し、半田ボール２６と配線パッド４２とを接合することにより、ウェハレベルパッケージ１がマザーボード４上に実装されている。ここで、リフローにより半田ボール２６を溶融すると、ウェハレベルパッケージ１内の樹脂バンプ３１および半田バンプ３２も共に溶融し得る。しかし、そのような場合であっても、樹脂バンプ３１は自身の粘性により半田バンプ３２を内周側および外周側の双方から挟み込んで気密状態を保持するので、樹脂バンプ３１は半田バンプ３２が接合パッド１４，２２の外へ流れ出すのを阻止することができる。これにより、気密封止工程において半田バンプ３２が接合パッド１４，２２からはみ出す虞がない。従って、実装工程に起因してデバイスが破壊される虞がなく、その結果、歩留りや信頼性が向上する。

なお、ウェハレベルパッケージ１内の樹脂バンプ３１および半田バンプ３２が共に溶融した場合であっても、半田バンプ３２は樹脂バンプ３１に挟み込まれているので、接合パッド１４，２２と隙間なく接している。これにより、実装工程において水分やガスが内部空間Ｓに入り込むことがない。したがって、ＭＥＭＳ素子１３を外部環境から強固に保護することができるので、歩留まりや信頼性が向上する。

次に、図８に示した通信装置の構成について説明する。この通信装置は、ウェハレベルパッケージ１をミキサ３２２Ｉ，３２２Ｑ，３３３，３６２Ｉ，３６２Ｑとして搭載したものであり、例えば、携帯電話器、情報携帯端末（ＰＤＡ）、無線ＬＡＮ機器などである。この通信装置は、例えば、図８に示したように、送信系回路３００Ａと、受信系回路３００Ｂと、送受信経路を切り替える送受信切換器３０１と、高周波フィルタ３０２と、送受信用のアンテナ３０３とを備えている。

送信系回路３００Ａは、Ｉチャンネルの送信データおよびＱチャンネルの送信データに対応した２つのデジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ；Digital/Analogue Converter）３１１Ｉ，３１１Ｑおよび２つのバンドパスフィルタ３１２Ｉ，３１２Ｑと、変調器３２０および送信用ＰＬＬ（Phase-Locked Loop ）回路３１３と、電力増幅器３１４とを備えている。この変調器３２０は、上記した２つのバンドパスフィルタ３１２Ｉ，３１２Ｑに対応した２つのバッファアンプ３２１Ｉ，３２１Ｑおよび２つのミキサ３２２Ｉ，３２２Ｑと、移相器３２３と、加算器３２４と、バッファアンプ３２５とを含んで構成されている。

受信系回路３００Ｂは、高周波部３３０、バンドパスフィルタ３４１およびチャンネル選択用ＰＬＬ回路３４２と、中間周波回路３５０およびバンドパスフィルタ３４３と、復調器３６０および中間周波用ＰＬＬ回路３４４と、Ｉチャンネルの受信データおよびＱチャンネルの受信データに対応した２つのバンドパスフィルタ３４５Ｉ，３４５Ｑおよび２つのアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ；Analogue/Digital Converter）３４６Ｉ，３４６Ｑとを備えている。高周波部３３０は、低ノイズアンプ３３１と、バッファアンプ３３２，３３４と、ミキサ３３３とを含んで構成されており、中間周波回路３５０は、バッファアンプ３５１，３５３と、自動ゲイン調整（ＡＧＣ；Auto Gain Controller）回路３５２とを含んで構成されている。復調器３６０は、バッファアンプ３６１と、上記した２つのバンドパスフィルタ３４５Ｉ，３４５Ｑに対応した２つのミキサ３６２Ｉ，３６２Ｑおよび２つのバッファアンプ３６３Ｉ，３６３Ｑと、移相器３６４とを含んで構成されている。

この通信装置では、送信系回路３００ＡにＩチャンネルの送信データおよびＱチャンネルの送信データが入力されると、それぞれの送信データを以下の手順で処理する。すなわち、まず、ＤＡＣ３１１Ｉ、３１１Ｑにおいてアナログ信号に変換し、引き続きバンドパスフィルタ３１２Ｉ，３１２Ｑにおいて送信信号の帯域以外の信号成分を除去したのち、変調器３２０に供給する。続いて、変調器３２０において、バッファアンプ３２１Ｉ，３２１Ｑを介してミキサ３２２Ｉ，３２２Ｑに供給し、引き続き送信用ＰＬＬ回路３１３から供給される送信周波数に対応した周波数信号を混合して変調したのち、両混合信号を加算器３２４において加算することにより１系統の送信信号とする。この際、ミキサ３２２Ｉに供給する周波数信号に関しては、移相器３２３において信号移相を９０°シフトさせることにより、Ｉチャンネルの信号とＱチャンネルの信号とが互いに直交変調されるようにする。最後に、バッファアンプ３２５を介して電力増幅器３１４に供給することにより、所定の送信電力となるように増幅する。この電力増幅器３１４において増幅された信号は、送受信切換器３０１および高周波フィルタ３０２を介してアンテナ３０３に供給されることにより、そのアンテナ３０３を介して無線送信される。この高周波フィルタ３０２は、通信装置において送信または受信する信号のうちの周波数帯域以外の信号成分を除去するバンドパスフィルタとして機能する。

一方、アンテナ３０３から高周波フィルタ３０２および送受信切換器３０１を介して受信系回路３００Ｂに信号が受信されると、その信号を以下の手順で処理する。すなわち、まず、高周波部３３０において、受信信号を低ノイズアンプ３３１で増幅し、引き続きバンドパスフィルタ３４１で受信周波数帯域以外の信号成分を除去したのち、バッファアンプ３３２を介してミキサ３３３に供給する。続いて、チャンネル選択用ＰＰＬ回路３４２から供給される周波数信号を混合し、所定の送信チャンネルの信号を中間周波信号とすることにより、バッファアンプ３３４を介して中間周波回路３５０に供給する。続いて、中間周波回路３５０において、バッファアンプ３５１を介してバンドパスフィルタ３４３に供給することにより中間周波信号の帯域以外の信号成分を除去し、引き続きＡＧＣ回路３５２でほぼ一定のゲイン信号としたのち、バッファアンプ３５３を介して復調器３６０に供給する。続いて、復調器３６０において、バッファアンプ３６１を介してミキサ３６２Ｉ，３６２Ｑに供給したのち、中間周波用ＰＰＬ回路３４４から供給される周波数信号を混合し、Ｉチャンネルの信号成分とＱチャンネルの信号成分とを復調する。この際、ミキサ３６２Ｉに供給する周波数信号に関しては、移相器３６４において信号移相を９０°シフトさせることにより、互いに直交変調されたＩチャンネルの信号成分とＱチャンネルの信号成分とを復調する。最後に、Ｉチャンネルの信号およびＱチャンネルの信号をそれぞれバンドパスフィルタ３４５Ｉ，３４５Ｑに供給することによりＩチャンネルの信号およびＱチャンネルの信号以外の信号成分を除去したのち、ＡＤＣ３４６Ｉ，３４６Ｑに供給してデジタルデータとする。これにより、Ｉチャンネルの受信データおよびＱチャンネルの受信データが得られる。

この通信装置は、ウェハレベルパッケージ１をミキサ３２２Ｉ，３２２Ｑ，３３３，３６２Ｉ，３６２Ｑとして搭載しているので、外部環境の影響を受けて個々のＭＥＭＳ素子１３の高周波特性がばらつくことがないので、個々の通信装置において高周波特性が安定しており、信頼性が高い。

なお、図６に示した通信装置では、ウェハレベルパッケージ１をミキサ３２２Ｉ，３２２Ｑ，３３３，３６２Ｉ，３６２Ｑに適用する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、ウェハレベルパッケージ１を送受信切替器３０１や、バンドパスフィルタ３１２Ｉ，３１２Ｑ，３４１，３４３，３４６Ｉ，３４６Ｑ、または、高周波フィルタ３０２に適用してもよい。この場合においても、上記と同様の効果を得ることができる。

以上、実施の形態、変形例および適用例を挙げて本発明について説明したが、本発明は上記実施の形態等に限定されるものではなく、本発明のウェハレベルパッケージ１および通信装置の構成やその製造方法に関する手順などは、上記実施の形態等と同様の効果を得ることが可能な限りにおいて自由に変形可能である。

また、上記適用例では、本発明のウェハレベルパッケージを携帯電話機などの通信装置に代表される電子機器に適用する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、通信装置以外の電子機器に適用することも可能である。これらのいずれの場合においても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。

本発明の一実施の形態に係るウェハレベルパッケージの断面構成図である。 図１のＡ−Ａ矢視方向の断面構成図である。 図１のシール部の断面構成を拡大して表した拡大図である。 ウェハレベルパッケージの製造過程を説明するための断面構成図である。 図４に続く製造過程を説明するための断面構成図である。 図５の製造工程を斜視的に表した斜視図である。 一変形例に係るウェハレベルパッケージの断面構成図である。 適用例に係る通信装置の機能ブロック図である。 図１のウェハレベルパッケージをマザーボード上に実装したときの断面構成図である。 従来のウェハレベルパッケージの断面構成図である。 図１０のウェハレベルパッケージにクラックが生じたときの断面構成図である。

符号の説明

１…ウェハレベルパッケージ、４…マザーボード、１０…下部基板、１１，２１，４１…支持基体、１２…溝、１３…ＭＥＭＳ素子、１４，２２…接合パッド、１５，２３，４２…配線パッド、２０…上部基板、２４…ビア、２５…引出配線パッド、２６…半田ボール、３０Ａ…シール部、３０Ｂ…電気接合部、Ｓ…内部空間。

Claims (8)

1. それぞれ環状の接合部を表面に有する２つの基板と、
   前記２つの基板のそれぞれの接合部の幅方向の中心領域を接合する半田部と、
   前記２つの基板のそれぞれの接合部の幅方向の外縁領域を接合する樹脂部と
   を備え、
   前記樹脂部の融点は前記半田部のそれよりも低くなっている
   ことを特徴とするウェハレベルパッケージ。
2. 前記樹脂部は、前記２つの基板のそれぞれの接合部の周辺領域を接合している
   ことを特徴とする請求項１に記載のウェハレベルパッケージ。
3. 前記樹脂部は感光性接着剤からなる
   ことを特徴とする請求項１に記載のウェハレベルパッケージ。
4. 前記２つの基板は共にチップまたはウェハである
   ことを特徴とする請求項１に記載のウェハレベルパッケージ。
5. 前記半田部および樹脂部で囲まれた内部空間は真空となっている
   ことを特徴とする請求項１に記載のウェハレベルパッケージ。
6. プリント基板上に実装されたウェハレベルパッケージを内蔵する電子機器であって、
   前記ウェハレベルパッケージは、
   それぞれ環状の接合部を表面に有する２つの基板と、
   前記２つの基板のそれぞれの接合部の幅方向の中心領域を接合する半田部と、
   前記２つの基板のそれぞれの接合部の幅方向の外縁領域を接合する樹脂部と
   を備え、
   前記樹脂部の融点は前記半田部のそれよりも低くなっている
   ことを特徴とする電子機器。
7. それぞれ環状の接合部を表面に有する２つの基板を用意し、
   一方の基板の接合部の幅方向の中心領域が露出する環状の溝を有する樹脂部を前記一方の基板の表面に形成したのち前記溝内に前記樹脂部よりも融点の高い半田部を形成し、
   前記樹脂部が溶融する温度で加熱して他方の基板の接合部および前記樹脂部を互いに接合したのち、前記樹脂部および半田部が溶融する温度で加熱して前記他方の基板の接合部および前記半田部を互いに接合する
   ことを特徴とするウェハレベルパッケージの製造方法。
8. それぞれ環状の接合部を表面に有する２つの部材を用意し、
   一方の部材の接合部の幅方向の中心領域が露出する環状の溝を有する樹脂部を前記一方の部材の表面に形成したのち前記溝内に前記樹脂部よりも融点の高い半田部を形成し、
   前記樹脂部が溶融する温度で加熱して他方の部材の接合部および前記樹脂部を互いに接合したのち、前記樹脂部および半田部が溶融する温度で加熱して前記他方の部材の接合部および前記半田部を互いに接合する
   ことを特徴とする気密封止方法。

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