JP2009074862A - センサーパッケージおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】複雑でない生産性に優れた構造のセンサーパッケージとその製造方法とを提供する。
【解決手段】一面側を平坦面にして長手方向の一方側を薄肉部とし、他方側に厚肉部を設けた端子部を複数、薄肉部を内側として平坦面を揃えて配し、センサーチップのアクティブ面上に空隙を設けて再配線され、その外側領域にセンサーチップに接続する複数の接続用端子を有し、且つ、センサーチップの非アクティブ面側を絶縁板材で覆っている構造のセンサー部材を、前記接続用の端子において前記端子群の端子部の前記平坦な一面にバンプ接続し、ＡＳＩＣをその端子面側で前記端子群の端子部の薄肉部の前記平坦な一面側と対向する他方の薄肉部面にバンプ接続して前記端子部の厚さ内に収めており、各端子部の厚肉部の前記平坦な一面側と対向する側の厚肉部面を、外部回路と接続するための外部端子面として該外部端子面を露出するようにして各部を封止している。
【選択図】図１
【解決手段】一面側を平坦面にして長手方向の一方側を薄肉部とし、他方側に厚肉部を設けた端子部を複数、薄肉部を内側として平坦面を揃えて配し、センサーチップのアクティブ面上に空隙を設けて再配線され、その外側領域にセンサーチップに接続する複数の接続用端子を有し、且つ、センサーチップの非アクティブ面側を絶縁板材で覆っている構造のセンサー部材を、前記接続用の端子において前記端子群の端子部の前記平坦な一面にバンプ接続し、ＡＳＩＣをその端子面側で前記端子群の端子部の薄肉部の前記平坦な一面側と対向する他方の薄肉部面にバンプ接続して前記端子部の厚さ内に収めており、各端子部の厚肉部の前記平坦な一面側と対向する側の厚肉部面を、外部回路と接続するための外部端子面として該外部端子面を露出するようにして各部を封止している。
【選択図】図１
Description
本発明は、空隙と接するようにして配する必要があるアクティブ面を一方側表面とし、空隙と接するようにして配する必要はない非アクティブ面を他方側表面とするセンサーチップを、そのアクティブ面が空隙に接するようにして封止したパッケージに関する。
従来から、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等のイメージセンサーや、加速度センサー、圧力センサー、ジャイロセンサー等の、各種センサー用のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｏｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）は一方の面にその主たる機能部を有するアクティブ面を形成している。
例えば、撮像素子としての、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等のイメージセンサーは、半導体チップの一方の面が光電変換を行う受光素子が配列されたアクティブ面となっている。
しかしながら、このような、イメージセンサーや、各種センサー用のＭＥＭＳは、従来、センサー部（センサーチップとも言う）を個々に実装し、ワイヤボンディングを行う工程や、その後の封止工程等の一連の製造工程において、センサー部のアクティブ面に汚染が生じ易く、歩留まりの向上に支障をきたしていた。
また、センサー部が実装された領域とは別の領域の配線基板上にＤＳＰ（信号処理装置、Ｄｉｇｉｔａｌ、Ｓｉｇｎａｌ、Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）が実装されることにより、面方向の広がりが生じ、小型化に限界があった。
例えば、撮像素子としての、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等のイメージセンサーは、半導体チップの一方の面が光電変換を行う受光素子が配列されたアクティブ面となっている。
しかしながら、このような、イメージセンサーや、各種センサー用のＭＥＭＳは、従来、センサー部（センサーチップとも言う）を個々に実装し、ワイヤボンディングを行う工程や、その後の封止工程等の一連の製造工程において、センサー部のアクティブ面に汚染が生じ易く、歩留まりの向上に支障をきたしていた。
また、センサー部が実装された領域とは別の領域の配線基板上にＤＳＰ（信号処理装置、Ｄｉｇｉｔａｌ、Ｓｉｇｎａｌ、Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）が実装されることにより、面方向の広がりが生じ、小型化に限界があった。
近年、これらを解決するために、本願出願人により、表面側に内部端子を有し裏面側に外部端子を有する複数の端子部が、略同一平面内に互いに電気的に独立して配列され、前記端子部が配列された平面の略中央に端子部と電気的に独立して配置されたパッド部を有し、該パッド部の表面側にアクティブ面と反対側の面にて固着されたセンサー部（センサーチップ）を備え、該センサー部のアクティブ面側の端子と前記端子部の内部端子とを電気的に接続するワイヤを有し、複数の前記端子部の表面側に架け渡され、かつ、前記内部端子を囲むように配設された封止部材を有し、さらに、前記センサー部のアクティブ面と空隙部を介して対向するように前記封止部材の先端部に固着された保護材を備えるような形態の、センサーパッケージが提案されている。（特開２００６−６０１７８号公報、特許文献１）
この形態のセンサーパッケージの場合、センサー部のアクティブ面が保護材と封止部材とにより外部から隔離保護され、センサー部の端子と内部端子がワイヤで接続されているので、配線基板上への実装は、ワイヤボンディングを行うことなく、外部端子の接続のみで完了し、また、センサー部のアクティブ面の汚染が保護材により防止され、実装工程中等においてセンサーパッケージが汚染された場合には、保護材面を清浄化するだけで良好な状態のセンサーパッケージが得られ、製造歩留まりが向上する。
更に、ここには、図４に示すように、汎用のＤＳＰ（信号処理装置）１３０をパッド部１２１と端子部１２２上に配し、更に、該ＤＳＰ１３０上に位置的にセンサー部（センサーチップ）１１０を固定して封止した形態も記載されている。
この形態の場合、センサー部１１０とＤＳＰ（信号処理装置）１３０とが同一領域に位置することとなり、面方向の広がりが抑制され、装置の小型化が可能である。
ここでは、内側の内部端子１２２ａには、ＤＳＰ（信号処理装置）１３０の端子がバンプ１３１を介して接続されており、このＤＳＰ１３０は、電気絶縁性の樹脂部材１５０によりパッド部１２１、端子部１２２側（図４で下側）を樹脂封止している。
また、このセンサー部１１０の表面（アクティブ面側）の複数の端子１１２と端子部１２２の内部端子１２２ａとがワイヤ１４０により電気的に接続されている。
さらに、複数の端子部１２２の表面側に架け渡され、かつ、内部端子１２２ａを囲むように封止部材（封止用リブとも言う）１５５が配設されており、この封止部材１５５の先端部（図４で上側）に、センサー部１１０のアクティブ面と空隙部１６０を介して対向するように保護材１７０が固着されている。
また、外部端子１２２ｂは外部に露出している。
特開２００６−６０１７８号公報
この形態のセンサーパッケージの場合、センサー部のアクティブ面が保護材と封止部材とにより外部から隔離保護され、センサー部の端子と内部端子がワイヤで接続されているので、配線基板上への実装は、ワイヤボンディングを行うことなく、外部端子の接続のみで完了し、また、センサー部のアクティブ面の汚染が保護材により防止され、実装工程中等においてセンサーパッケージが汚染された場合には、保護材面を清浄化するだけで良好な状態のセンサーパッケージが得られ、製造歩留まりが向上する。
更に、ここには、図４に示すように、汎用のＤＳＰ（信号処理装置）１３０をパッド部１２１と端子部１２２上に配し、更に、該ＤＳＰ１３０上に位置的にセンサー部（センサーチップ）１１０を固定して封止した形態も記載されている。
この形態の場合、センサー部１１０とＤＳＰ（信号処理装置）１３０とが同一領域に位置することとなり、面方向の広がりが抑制され、装置の小型化が可能である。
ここでは、内側の内部端子１２２ａには、ＤＳＰ（信号処理装置）１３０の端子がバンプ１３１を介して接続されており、このＤＳＰ１３０は、電気絶縁性の樹脂部材１５０によりパッド部１２１、端子部１２２側（図４で下側）を樹脂封止している。
また、このセンサー部１１０の表面（アクティブ面側）の複数の端子１１２と端子部１２２の内部端子１２２ａとがワイヤ１４０により電気的に接続されている。
さらに、複数の端子部１２２の表面側に架け渡され、かつ、内部端子１２２ａを囲むように封止部材（封止用リブとも言う）１５５が配設されており、この封止部材１５５の先端部（図４で上側）に、センサー部１１０のアクティブ面と空隙部１６０を介して対向するように保護材１７０が固着されている。
また、外部端子１２２ｂは外部に露出している。
しかし、特開２００６−６０１７８号公報（特許文献１）に記載のものは、特定用途向けのセンサーとして機能させるためには、効率的でなく、場合によっては、更に、センサーパッケージの他に特定用途用ＩＣ（以下、ＡＳＩＣと呼ぶ）が必要となり、部品が少なくとも２点となり、コストアップの要因となっているとともに、それらを電気的に接続する必要があり、信号線の長距離化によるセンサー感度低下が問題となっている。
また、ワイヤを用いた、封止用リブを用いた複雑な構造で、その作製の複雑さがある。
また、ワイヤを用いた、封止用リブを用いた複雑な構造で、その作製の複雑さがある。
上記のように、センサー部のアクティブ面に汚染が生じ易く、歩留まりの向上に支障をきたすと言う従来のセンサー用パッケージ（センサーパッケージとも言う）の問題を解決する形態のパッケージとして、センサーチップを封止したセンサーパッケージが、特開２００６−６０１７８号公報（特許文献１）により開示されているが、この形態のものでは、特に特定用途において、使いがってが悪く、場合によっては、実装において、センサー用パッケージの他に特定用途用ＩＣ（以下、ＡＳＩＣとも呼ぶ）が必要となり、コストアップの要因となっており、また、複雑な構造で、その作製が複雑で、これらの対応が求められていた。
本発明はこれに対応するもので、一面にアクティブ面を有する機能チップとしてのセンサーチップのアクティブ面側に空隙部を設けて、センサーチップを封止したセンサーパッケージで、特に特定用途において、使いがってが良く、信号線の長距離化によるセンサー感度低下の問題を解決でき、且つ、複雑でない生産性に優れた構造の、センサーパッケージを提供する。
同時に、そのようなセンサーパッケージを量産できるセンサー用パッケージの製造方法を提供しようとするものである。
本発明はこれに対応するもので、一面にアクティブ面を有する機能チップとしてのセンサーチップのアクティブ面側に空隙部を設けて、センサーチップを封止したセンサーパッケージで、特に特定用途において、使いがってが良く、信号線の長距離化によるセンサー感度低下の問題を解決でき、且つ、複雑でない生産性に優れた構造の、センサーパッケージを提供する。
同時に、そのようなセンサーパッケージを量産できるセンサー用パッケージの製造方法を提供しようとするものである。
本発明のセンサーパッケージは、空隙と接するようにして配する必要があるアクティブ面を一方側表面とし、空隙と接するようにして配する必要はない非アクティブ面を他方側表面とするセンサーチップを、そのアクティブ面が空隙に接するようにして、ＡＳＩＣ（特定用途用ＩＣ）とともに封止したパッケージであって、一面側を平坦面にして、長手方向の一方側を薄肉部とし、他方側に厚肉部を設けた端子部を、複数、薄肉部を内側として、平坦面を揃えて配し、且つ、前記各端子部を、同一平面上にして、互いに独立させている、端子群を有し、センサーチップのアクティブ面上に、空隙を設けて、再配線され、その外側領域にセンサーチップに接続する複数の接続用の端子を有し、且つ、センサーチップの非アクティブ面側を絶縁板材にて覆っている構造のセンサー部材を、前記接続用の端子において、前記端子群の端子部の前記平坦な一面にバンプ接続し、ＡＳＩＣを、その端子面側で、前記端子群の端子部の薄肉部の前記平坦な一面側と対向する他方の薄肉部面に、バンプ接続して、ＡＳＩＣを、前記端子部の厚さ内に収めており、各端子部の厚肉部の前記平坦な一面側と対向する側の厚肉部面を、外部回路と接続するための外部端子面として、該外部端子面を露出するようにして、各部を封止していることを特徴とするものである。
そして、上記のセンサーパッケージであって、前記センサーチップは、錘部と、該錘部の周囲を囲むフレーム部と、該錘部の上部を該フレーム部の上部に接続して可撓的に支持して吊るビーム部とを有し、外部から該錘部に与えられる力により発生する該ビーム部の撓み量によって電気抵抗の値が変化する、加速度センサ素子を構成するＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｏｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）であることを特徴とするものである。
そしてまた、上記いずれかのセンサーパッケージであって、前記センサー部材は、センサーチップのアクティブ面上に、空隙を設けて配設されてシリコン基板に再配線して、外側領域にセンサーチップに接続する複数のバンプを形成したものであることを特徴とするものである。
そして、上記のセンサーパッケージであって、前記センサーチップは、錘部と、該錘部の周囲を囲むフレーム部と、該錘部の上部を該フレーム部の上部に接続して可撓的に支持して吊るビーム部とを有し、外部から該錘部に与えられる力により発生する該ビーム部の撓み量によって電気抵抗の値が変化する、加速度センサ素子を構成するＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｏｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）であることを特徴とするものである。
そしてまた、上記いずれかのセンサーパッケージであって、前記センサー部材は、センサーチップのアクティブ面上に、空隙を設けて配設されてシリコン基板に再配線して、外側領域にセンサーチップに接続する複数のバンプを形成したものであることを特徴とするものである。
本発明のセンサーパッケージの製造方法は、空隙と接するようにして配する必要があるアクティブ面を一方側表面とし、空隙と接するようにして配する必要はない非アクティブ面を他方側表面とするセンサーチップを、そのアクティブ面が空隙に接するようにして、ＡＳＩＣ（特定用途用ＩＣ）とともに封止したパッケージを作製する、センサーパッケージの製造方法であって、センサーチップのアクティブ面上に、空隙を設けて、再配線され、その外側領域に形成された端子にセンサーチップに接続する複数のバンプを有し、且つ、センサーチップの非アクティブ面側を絶縁板材にて覆っている構造のセンサー部材と、端子面（表面）周辺、その端子部にバンプを形成したＡＳＩＣと、一面側を平坦にして、内側を薄肉部とし、外側に厚肉部を設けた端子部を、複数、その向きを揃えて配し、且つ、前記の各端子部を同一平面上に形成している単位のリードフレームを、多数、面付けした状態で支持して外形加工したリードフレームシートとを、予め準備しておき、リードフレームシートレベルで、各単位のリードフレーム毎に、（ａ）センサー部材を、そのバンプにて、各端子部の前記平坦な一面にバンプ接続して固定する、センサー部材固定工程と、（ｂ）ＡＳＩＣを、その端子面側を、各端子部の薄肉部の、前記平坦な一面側と対向する他方の薄肉部面に、バンプ接続して固定する、ＡＳＩＣ固定工程とを、行った後、（ｃ）リードフレームシートレベルで、各単位のリードフレーム毎に、各外部端子部の厚肉部の前記平坦な一面側と対向する他方の薄肉部面を、外部回路と接続するための外部端子面として、該外部端子面を露出するようにして、各部を封止する、封止工程と、（ｄ）各単位のリードフレーム毎に分離して、単位のセンサーパッケージを個片化して得る、個片化工程とを有することを特徴とするものである。
そして、上記センサーパッケージの製造方法であって、前記センサー部材の作製は、多面付けに区画して、各面付け毎に単位のセンサーチップが配されたウエハを作製し、ウエハの状態で、センサーチップのアクティブ面側に空隙を設けて、シリコン基板を配し、センサーチップの非アクティブ面側にガラス基板を配し、且つ、前記、アクティブ面側のシリコン基板の外側面に、センサーチップの端子部と接続し、該一面の周辺に位置する端子を再配線して形成し、該端子にバンプを形成し、更に、ウエハを各面付け毎に分離して個片化するものであることを特徴とするものである。
そしてまた、上記いずれかのセンサーパッケージの製造方法であって、前記個片化工程は、レーザもしくはダイシングソーにて、前記単位のリードフレームの連結部の薄肉部を切断するものであることを特徴とするものである。
そして、上記センサーパッケージの製造方法であって、前記センサー部材の作製は、多面付けに区画して、各面付け毎に単位のセンサーチップが配されたウエハを作製し、ウエハの状態で、センサーチップのアクティブ面側に空隙を設けて、シリコン基板を配し、センサーチップの非アクティブ面側にガラス基板を配し、且つ、前記、アクティブ面側のシリコン基板の外側面に、センサーチップの端子部と接続し、該一面の周辺に位置する端子を再配線して形成し、該端子にバンプを形成し、更に、ウエハを各面付け毎に分離して個片化するものであることを特徴とするものである。
そしてまた、上記いずれかのセンサーパッケージの製造方法であって、前記個片化工程は、レーザもしくはダイシングソーにて、前記単位のリードフレームの連結部の薄肉部を切断するものであることを特徴とするものである。
（作用）
本発明のセンサーパッケージは、このような構成にすることにより、一面にアクティブ面を有する機能チップとしてのセンサーチップのアクティブ面側に空隙部を設けて、センサーチップを封止したセンサーパッケージで、特に特定用途において、使いがってが良く、信号線の長距離化によるセンサー感度低下の問題を解決でき、且つ、複雑でない生産性に優れた構造の、センサーパッケージの提供を可能としている。
具体的には、一面側を平坦面にして、長手方向の一方側を薄肉部とし、他方側に厚肉部を設けた端子部を、複数、薄肉部を内側として、平坦面を揃えて配し、且つ、前記各端子部を、同一平面上にして、互いに独立させている、端子群を有し、センサーチップのアクティブ面上に、空隙を設けて、再配線され、その外側領域にセンサーチップに接続する複数の接続用の端子を有し、且つ、センサーチップの非アクティブ面側を絶縁板材にて覆っている構造のセンサー部材を、前記接続用の端子において、前記端子群の端子部の前記平坦な一面にバンプ接続し、ＡＳＩＣを、その端子面側で、前記端子群の端子部の薄肉部の前記平坦な一面側と対向する他方の薄肉部面に、バンプ接続して、ＡＳＩＣを、前記端子部の厚さ内に収めており、各端子部の厚肉部の前記平坦な一面側と対向する側の厚肉部面を、外部回路と接続するための外部端子面として、該外部端子面を露出するようにして、各部を封止していることにより、これを達成している。
詳しくは、センサーチップのアクティブ面上に、空隙を設けて、再配線され、その外側領域にセンサーチップに接続する複数のバンプを有し、且つ、センサーチップの非アクティブ面側を絶縁板材（ガラス板材）にて覆っている構造のセンサー部材を用いていることにより、センサーチップを端子部にバンプ接続した状態でセンサー部材全体を樹脂封止することを可能としている。
このように、樹脂封止することにより、耐環境性が向上できる。
また、端子部の薄肉部のその端子面側で、各端子部の薄肉部の前記平坦な一面側と対向する他方の薄肉部面に、バンプ接続して、ＡＳＩＣを、前記端子部の厚さ内に収めていることにより、パッケージの薄化に対応できるものとしている。
尚、ＡＳＩＣの厚さは、端子部をハーフエッチングして形成し、薄肉部を素材の厚さの半分にして形成する場合には、ＡＳＩＣの厚さは、該素材の厚さの半分以下とする。
また、このように、センサーパッケージとＡＳＩＣとを共に端子部にバンプ接続して、且つ、外部端子面を露出させ各部を封止していることにより、樹脂封止をし易いものとしている。
また、このような端子部を用いた構造で、センサー部材と、ＡＳＩＣとを端子部にバンプ接続して一体としていることにより、実装のためのエリアを小さくでき、また、信号線を短くでき、センサー感度を良くできる。
本発明のセンサーパッケージは、図４に示す、従来の場合のように、封止用リブを形成する必要はなく、１度に樹脂封止を行える構造で、製作面で有利である。
また、センサーチップとしては、錘部と、該錘部の周囲を囲むフレーム部と、該錘部の上部を該フレーム部の上部に接続して可撓的に支持して吊るビーム部とを有し、外部から該錘部に与えられる力により発生する該ビーム部の撓み量によって電気抵抗の値が変化する、加速度センサ素子を構成するＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｏｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）が挙げられるが、これに限定はされない。
また、センサーチデバイスとしては、センサーチップのアクティブ面上に、空隙を設けて配設されたシリコン基板に再配線して、外側領域にセンサーチップに接続する複数のバンプを形成したものが挙げられる。
本発明のセンサーパッケージは、このような構成にすることにより、一面にアクティブ面を有する機能チップとしてのセンサーチップのアクティブ面側に空隙部を設けて、センサーチップを封止したセンサーパッケージで、特に特定用途において、使いがってが良く、信号線の長距離化によるセンサー感度低下の問題を解決でき、且つ、複雑でない生産性に優れた構造の、センサーパッケージの提供を可能としている。
具体的には、一面側を平坦面にして、長手方向の一方側を薄肉部とし、他方側に厚肉部を設けた端子部を、複数、薄肉部を内側として、平坦面を揃えて配し、且つ、前記各端子部を、同一平面上にして、互いに独立させている、端子群を有し、センサーチップのアクティブ面上に、空隙を設けて、再配線され、その外側領域にセンサーチップに接続する複数の接続用の端子を有し、且つ、センサーチップの非アクティブ面側を絶縁板材にて覆っている構造のセンサー部材を、前記接続用の端子において、前記端子群の端子部の前記平坦な一面にバンプ接続し、ＡＳＩＣを、その端子面側で、前記端子群の端子部の薄肉部の前記平坦な一面側と対向する他方の薄肉部面に、バンプ接続して、ＡＳＩＣを、前記端子部の厚さ内に収めており、各端子部の厚肉部の前記平坦な一面側と対向する側の厚肉部面を、外部回路と接続するための外部端子面として、該外部端子面を露出するようにして、各部を封止していることにより、これを達成している。
詳しくは、センサーチップのアクティブ面上に、空隙を設けて、再配線され、その外側領域にセンサーチップに接続する複数のバンプを有し、且つ、センサーチップの非アクティブ面側を絶縁板材（ガラス板材）にて覆っている構造のセンサー部材を用いていることにより、センサーチップを端子部にバンプ接続した状態でセンサー部材全体を樹脂封止することを可能としている。
このように、樹脂封止することにより、耐環境性が向上できる。
また、端子部の薄肉部のその端子面側で、各端子部の薄肉部の前記平坦な一面側と対向する他方の薄肉部面に、バンプ接続して、ＡＳＩＣを、前記端子部の厚さ内に収めていることにより、パッケージの薄化に対応できるものとしている。
尚、ＡＳＩＣの厚さは、端子部をハーフエッチングして形成し、薄肉部を素材の厚さの半分にして形成する場合には、ＡＳＩＣの厚さは、該素材の厚さの半分以下とする。
また、このように、センサーパッケージとＡＳＩＣとを共に端子部にバンプ接続して、且つ、外部端子面を露出させ各部を封止していることにより、樹脂封止をし易いものとしている。
また、このような端子部を用いた構造で、センサー部材と、ＡＳＩＣとを端子部にバンプ接続して一体としていることにより、実装のためのエリアを小さくでき、また、信号線を短くでき、センサー感度を良くできる。
本発明のセンサーパッケージは、図４に示す、従来の場合のように、封止用リブを形成する必要はなく、１度に樹脂封止を行える構造で、製作面で有利である。
また、センサーチップとしては、錘部と、該錘部の周囲を囲むフレーム部と、該錘部の上部を該フレーム部の上部に接続して可撓的に支持して吊るビーム部とを有し、外部から該錘部に与えられる力により発生する該ビーム部の撓み量によって電気抵抗の値が変化する、加速度センサ素子を構成するＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｏｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）が挙げられるが、これに限定はされない。
また、センサーチデバイスとしては、センサーチップのアクティブ面上に、空隙を設けて配設されたシリコン基板に再配線して、外側領域にセンサーチップに接続する複数のバンプを形成したものが挙げられる。
本発明のセンサーパッケージの製造方法は、このような構成にすることにより、一面にアクティブ面を有する機能チップとしてのセンサーチップのアクティブ面側に空隙部を設けて、センサーチップを封止したセンサーパッケージで、特に特定用途において、使いがってが良く、信号線の長距離化によるセンサー感度低下の問題を解決でき、且つ、複雑でない生産性に優れた構造の、センサーパッケージを作製できる、センサーパッケージの製造方法の提供を可能としている。
本発明は、上記のように、一面にアクティブ面を有する機能チップとしてのセンサーチップのアクティブ面側に空隙部を設けて、センサーチップを封止したセンサーパッケージで、特に特定用途において、使いがってが良く、信号線の長距離化によるセンサー感度低下の問題を解決でき、且つ、複雑でない生産性に優れた構造の、センサーパッケージの提供を可能とした。
また、同時に、そのようなセンサーパッケージを作製できるセンサーパッケージの製造方法の提供を可能とした。
また、同時に、そのようなセンサーパッケージを作製できるセンサーパッケージの製造方法の提供を可能とした。
本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は本発明のセンサーパッケージの実施の形態の１例の概略断面図で、図２（ａ）はセンサー部材の１例の概略断面図で、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ１−Ａ２における断面を示した図で、図３（ａ）〜図３（ｄ）は図１に示すセンサーパッケージの製造方法の１例の工程断面図である。
尚、図３において点線は単位のリードフレームの境界を示している。
また、図２（ａ）は、図２（ｂ）のＡ３−Ａ４における断面を示したものである。
図１〜図３中、１は錘部、３は支持部（ビーム部とも言う）、４は枠部（フレーム部とも言う）、５はシリコン層（絶縁板材とも言う）、６はガラス層（絶縁板材とも言う）、７はピエゾ抵抗素子、１０はセンサー部材、１０ａはセンサーチップ、１１はバンプ接続の用端子、１１ａはバンプ、１２は絶縁材層（フォトレジスト）、１４は導電層、１４Ａはビア、１５は空隙、１６はアクティブ面、１７は非アクティブ面、２０はＡＳＩＣ、２１はバンプ、３０は端子部、３０Ａはリードフレームシート、３１は薄肉部、３１Ｓは薄肉部面、３２は厚肉部、３２Ｓは外部端子面、３３は平坦面、４０は封止材料（封止用樹脂とも言う）である。
図１は本発明のセンサーパッケージの実施の形態の１例の概略断面図で、図２（ａ）はセンサー部材の１例の概略断面図で、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ１−Ａ２における断面を示した図で、図３（ａ）〜図３（ｄ）は図１に示すセンサーパッケージの製造方法の１例の工程断面図である。
尚、図３において点線は単位のリードフレームの境界を示している。
また、図２（ａ）は、図２（ｂ）のＡ３−Ａ４における断面を示したものである。
図１〜図３中、１は錘部、３は支持部（ビーム部とも言う）、４は枠部（フレーム部とも言う）、５はシリコン層（絶縁板材とも言う）、６はガラス層（絶縁板材とも言う）、７はピエゾ抵抗素子、１０はセンサー部材、１０ａはセンサーチップ、１１はバンプ接続の用端子、１１ａはバンプ、１２は絶縁材層（フォトレジスト）、１４は導電層、１４Ａはビア、１５は空隙、１６はアクティブ面、１７は非アクティブ面、２０はＡＳＩＣ、２１はバンプ、３０は端子部、３０Ａはリードフレームシート、３１は薄肉部、３１Ｓは薄肉部面、３２は厚肉部、３２Ｓは外部端子面、３３は平坦面、４０は封止材料（封止用樹脂とも言う）である。
はじめに、本発明のセンサーパッケージの実施の形態の１例を図１に基づいて説明する。
本例のセンサーパッケージは、図１に示すように、一面側を平坦面３３にして、長手方向の一方側を薄肉部３１とし、他方側に厚肉部３２を設けた端子部３０を、複数、薄肉部３１を内側として、平坦面３３を揃えて配し、且つ、前記各端子部３０を、同一平面上にして、互いに独立させている、端子群を備え、センサーチップ（図２（ａ）の１０ａに相当）のアクティブ面上に、空隙を設けて、再配線され、その外側領域にセンサーチップに接続する複数の接続用の端子を有し、且つ、センサーチップの非アクティブ面側を絶縁板材にて覆っている構造のセンサー部材（図２（ａ）の１０に相当）を備えており、バンプ１１ａにて、前記端子群の端子部３０の平坦面３３にバンプ接続し、また、ＡＳＩＣ２０を、その端子面側で、前記端子群の端子部３０の薄肉部の前記平坦面３３側と対向する他方の薄肉部面３１Ｓに、バンプ接続している。
そして、各端子部３０の厚肉部３２の前記平坦な一面側と対向する側の厚肉部面を、外部回路と接続するための外部端子面３２Ｓとして、該外部端子面３２Ｓを露出するようにして各部を封止している。
ここでは、ＡＳＩＣ２０の厚さは、ＡＳＩＣ２０が端子部３０の厚さ内に収まるようになっている。
また、ここでは、センサー部材１０は、センサーチップのアクティブ面上に、空隙を設けて配設されたシリコン基板５に再配線して、外側領域にセンサーチップに接続する複数のバンプを形成したものである。（図２参照）
このような構成にすることにより、一面にアクティブ面を有する機能チップとしてのセンサーチップのアクティブ面側に空隙部を設けて、センサーチップを封止したセンサーパッケージで、特に特定用途において、使いがってが良く、信号線の長距離化によるセンサー感度低下の問題を解決でき、且つ、複雑でない生産性に優れた構造の、センサーパッケージの提供を可能としている。
また、封止性が良く、耐環境性の良いものとしている。
本例のセンサーパッケージは、図１に示すように、一面側を平坦面３３にして、長手方向の一方側を薄肉部３１とし、他方側に厚肉部３２を設けた端子部３０を、複数、薄肉部３１を内側として、平坦面３３を揃えて配し、且つ、前記各端子部３０を、同一平面上にして、互いに独立させている、端子群を備え、センサーチップ（図２（ａ）の１０ａに相当）のアクティブ面上に、空隙を設けて、再配線され、その外側領域にセンサーチップに接続する複数の接続用の端子を有し、且つ、センサーチップの非アクティブ面側を絶縁板材にて覆っている構造のセンサー部材（図２（ａ）の１０に相当）を備えており、バンプ１１ａにて、前記端子群の端子部３０の平坦面３３にバンプ接続し、また、ＡＳＩＣ２０を、その端子面側で、前記端子群の端子部３０の薄肉部の前記平坦面３３側と対向する他方の薄肉部面３１Ｓに、バンプ接続している。
そして、各端子部３０の厚肉部３２の前記平坦な一面側と対向する側の厚肉部面を、外部回路と接続するための外部端子面３２Ｓとして、該外部端子面３２Ｓを露出するようにして各部を封止している。
ここでは、ＡＳＩＣ２０の厚さは、ＡＳＩＣ２０が端子部３０の厚さ内に収まるようになっている。
また、ここでは、センサー部材１０は、センサーチップのアクティブ面上に、空隙を設けて配設されたシリコン基板５に再配線して、外側領域にセンサーチップに接続する複数のバンプを形成したものである。（図２参照）
このような構成にすることにより、一面にアクティブ面を有する機能チップとしてのセンサーチップのアクティブ面側に空隙部を設けて、センサーチップを封止したセンサーパッケージで、特に特定用途において、使いがってが良く、信号線の長距離化によるセンサー感度低下の問題を解決でき、且つ、複雑でない生産性に優れた構造の、センサーパッケージの提供を可能としている。
また、封止性が良く、耐環境性の良いものとしている。
センサー部材１０のセンサーチップ１０ａとしては、例えば、図２に示すような加速度センサー部が挙げられるが、このような、空隙と接するようにして配する必要があるアクティブ面を一方側とし、空隙と接するようにして配する必要はない非アクティブ面を他方側とするセンサーチップであれば、センサーチップは加速度センサー部に限定はされない。
図２に示す、加速度センサー部としてのセンサーチップは、錘部１の周囲を囲むフレーム部（枠部）４と、これら錘部１の上部をフレーム部４の上部に接続して可撓的に支持して吊るビーム部（支持部）３とを有し、外部から該錘部１に与えられる力により発生する該ビーム部３の撓み量によって電気抵抗の値が変化する、加速度センサ素子を、前記アクティブ面と前記非アクティブ面との間に配した、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｏｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）である。
図２に示す、加速度センサー部としてのセンサーチップは、錘部１の周囲を囲むフレーム部（枠部）４と、これら錘部１の上部をフレーム部４の上部に接続して可撓的に支持して吊るビーム部（支持部）３とを有し、外部から該錘部１に与えられる力により発生する該ビーム部３の撓み量によって電気抵抗の値が変化する、加速度センサ素子を、前記アクティブ面と前記非アクティブ面との間に配した、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｏｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）である。
バンプ１１ａ、２１は、半田、Ａｕ、Ａｇ等の材質が適用できる。
センサー部材１０や、ＡＳＩＣ２０のバンプと接続するための、端子表面には、例えば、Ｎｉ層とＡｕ層が積層されている。
封止用樹脂４０の主となる材質としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。
端子部３０としては、鉄ーニッケル合金や、銅、銅合金が適用される。
尚、ここでは、端子部３０はエッチング形成されている。
センサー部材１０や、ＡＳＩＣ２０のバンプと接続するための、端子表面には、例えば、Ｎｉ層とＡｕ層が積層されている。
封止用樹脂４０の主となる材質としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。
端子部３０としては、鉄ーニッケル合金や、銅、銅合金が適用される。
尚、ここでは、端子部３０はエッチング形成されている。
次に、本例のセンサーパッケージの製造方法の１例を、図３に基づいて簡単に説明する。
これを以って、本発明のセンサーパッケージの製造方法の実施の形態の１例とする。
先ず、予め、アクティブ面に、その外側領域に再配線されて形成されたセンサーチップに接続する複数の端子にバンプを有するとともに、非アクティブ面をガラス板材（絶縁板材）で覆った、センサー部材１０（図２（ａ）参照）と、端子面（表面）周辺、その端子部にバンプ２１を形成したＡＳＩＣ２０と、一面側を平坦面にして、長手方向の一方側を薄肉部とし、他方側に厚肉部を設けた端子部を、複数、薄肉部を内側として、平坦面を揃えて配し、且つ、前記の各端子部を同一平面上に形成している単位のリードフレームを、多数、面付けした状態で支持して外形加工したリードフレームシート３０Ａ（図３（ａ）参照）とを、予め準備しておく。
センサー部材１０の準備は、例えば、簡単には、多面付けに区画して、各面付け毎に単位のセンサーチップが配されたウエハを作製し、ウエハの状態で、センサーチップのアクティブ面側に空隙を設けて、シリコン基板を配し、センサーチップの非アクティブ面側にガラス基板を配し、且つ、前記、アクティブ面側のシリコン基板の外側面に、センサーチップの端子部と接続し、該一面の周辺に位置する端子を再配線して形成し、該端子にバンプを形成し、更に、ウエハを各面付け毎に分離して個片化され、得るものである。
尚、バンプ形成用の端子部の表面には、Ｎｉ層、Ａｕ層等を積層形成しておく。
また、ここでは、ＡＳＩＣ２０の端子にもバンプを形成しておく。
リードフレームシート３０Ａは、通常、鉄ーニッケル材や銅材、銅合金材等の板状の素材の両面レジストパターンをフォトリソ法で形成してこれを耐エッチングマスクとして、塩化第二鉄溶液等をエッチング液として、両側からスプレーして加工される。
ここでは端子部の薄肉部３１の厚さは片側から素材をエッチングすることによって得られ、厚肉部３２は素材の両面ともエッチングが行われない箇所である。
両側からエッチングが行われる箇所においては素材は貫通する。
これを以って、本発明のセンサーパッケージの製造方法の実施の形態の１例とする。
先ず、予め、アクティブ面に、その外側領域に再配線されて形成されたセンサーチップに接続する複数の端子にバンプを有するとともに、非アクティブ面をガラス板材（絶縁板材）で覆った、センサー部材１０（図２（ａ）参照）と、端子面（表面）周辺、その端子部にバンプ２１を形成したＡＳＩＣ２０と、一面側を平坦面にして、長手方向の一方側を薄肉部とし、他方側に厚肉部を設けた端子部を、複数、薄肉部を内側として、平坦面を揃えて配し、且つ、前記の各端子部を同一平面上に形成している単位のリードフレームを、多数、面付けした状態で支持して外形加工したリードフレームシート３０Ａ（図３（ａ）参照）とを、予め準備しておく。
センサー部材１０の準備は、例えば、簡単には、多面付けに区画して、各面付け毎に単位のセンサーチップが配されたウエハを作製し、ウエハの状態で、センサーチップのアクティブ面側に空隙を設けて、シリコン基板を配し、センサーチップの非アクティブ面側にガラス基板を配し、且つ、前記、アクティブ面側のシリコン基板の外側面に、センサーチップの端子部と接続し、該一面の周辺に位置する端子を再配線して形成し、該端子にバンプを形成し、更に、ウエハを各面付け毎に分離して個片化され、得るものである。
尚、バンプ形成用の端子部の表面には、Ｎｉ層、Ａｕ層等を積層形成しておく。
また、ここでは、ＡＳＩＣ２０の端子にもバンプを形成しておく。
リードフレームシート３０Ａは、通常、鉄ーニッケル材や銅材、銅合金材等の板状の素材の両面レジストパターンをフォトリソ法で形成してこれを耐エッチングマスクとして、塩化第二鉄溶液等をエッチング液として、両側からスプレーして加工される。
ここでは端子部の薄肉部３１の厚さは片側から素材をエッチングすることによって得られ、厚肉部３２は素材の両面ともエッチングが行われない箇所である。
両側からエッチングが行われる箇所においては素材は貫通する。
次いで、リードフレームシートレベルで、各単位のリードフレーム毎に、（ａ）センサー部材１０を、そのバンプにて、各端子部の前記平坦な一面にバンプ接続して固定し、また、ＡＳＩＣを、その端子面側を、各端子部の薄肉部の、前記平坦な一面側と対向する他方の薄肉部面に、バンプ接続して固定する。（図３（ｂ））
この後、リードフレームシートレベルで、各単位のリードフレーム毎に、各外部端子部の厚肉部の前記平坦な一面側と対向する他方の薄肉部面を、外部回路と接続するための外部端子面として、該外部端子面を露出するようにして、各部を封止する。（図３（ｃ）） 次いで、各単位のリードフレーム毎に分離して、単位のセンサーパッケージを個片化して得る。（図３（ｄ））
分離は、通常、レーザやダイシングソにて行う。
分離箇所は薄肉に形成されている。
このようにして、図１に示す本例のセンサーパッケージは作製されるが、作製方法は、上記に限定はされない。
この後、リードフレームシートレベルで、各単位のリードフレーム毎に、各外部端子部の厚肉部の前記平坦な一面側と対向する他方の薄肉部面を、外部回路と接続するための外部端子面として、該外部端子面を露出するようにして、各部を封止する。（図３（ｃ）） 次いで、各単位のリードフレーム毎に分離して、単位のセンサーパッケージを個片化して得る。（図３（ｄ））
分離は、通常、レーザやダイシングソにて行う。
分離箇所は薄肉に形成されている。
このようにして、図１に示す本例のセンサーパッケージは作製されるが、作製方法は、上記に限定はされない。
１ 錘部
３ 支持部（ビーム部とも言う）
４ 枠部（フレーム部とも言う）
５ シリコン層（絶縁板材とも言う）
６ ガラス層（絶縁板材とも言う）
７ ピエゾ抵抗素子
１０ センサー部材
１０ａ センサーチップ
１１ バンプ接続の用端子
１１ａ バンプ
１２ 絶縁材層（フォトレジスト）
１４ 導電層
１４Ａ ビア
１５ 空隙
１６ アクティブ面
１７ 非アクティブ面
２０ ＡＳＩＣ
２１ バンプ
３０ 端子部
３０Ａ リードフレームシート
３１ 薄肉部
３１Ｓ 薄肉部面
３２ 厚肉部
３２Ｓ 外部端子面
３３ 平坦面
４０ 封止材料（封止用樹脂とも言う）
１１０ センサー部（センサーチップ）
１１１ 絶縁層
１１２ 端子
１２１ パッド部
１２２ 端子部
１２２ａ 内部端子
１２２ｂ 外部端子
１３０ ＤＳＰ（信号処理装置）
１３１ バンプ
１４０ ワイヤ
１５０ 樹脂部材
１５５ 封止部材（封止用リブとも言う）
１６０ 空隙部
１７０ 保護材
３ 支持部（ビーム部とも言う）
４ 枠部（フレーム部とも言う）
５ シリコン層（絶縁板材とも言う）
６ ガラス層（絶縁板材とも言う）
７ ピエゾ抵抗素子
１０ センサー部材
１０ａ センサーチップ
１１ バンプ接続の用端子
１１ａ バンプ
１２ 絶縁材層（フォトレジスト）
１４ 導電層
１４Ａ ビア
１５ 空隙
１６ アクティブ面
１７ 非アクティブ面
２０ ＡＳＩＣ
２１ バンプ
３０ 端子部
３０Ａ リードフレームシート
３１ 薄肉部
３１Ｓ 薄肉部面
３２ 厚肉部
３２Ｓ 外部端子面
３３ 平坦面
４０ 封止材料（封止用樹脂とも言う）
１１０ センサー部（センサーチップ）
１１１ 絶縁層
１１２ 端子
１２１ パッド部
１２２ 端子部
１２２ａ 内部端子
１２２ｂ 外部端子
１３０ ＤＳＰ（信号処理装置）
１３１ バンプ
１４０ ワイヤ
１５０ 樹脂部材
１５５ 封止部材（封止用リブとも言う）
１６０ 空隙部
１７０ 保護材
Claims (6)
- 空隙と接するようにして配する必要があるアクティブ面を一方側表面とし、空隙と接するようにして配する必要はない非アクティブ面を他方側表面とするセンサーチップを、そのアクティブ面が空隙に接するようにして、ＡＳＩＣ（特定用途用ＩＣ）とともに封止したパッケージであって、一面側を平坦面にして、長手方向の一方側を薄肉部とし、他方側に厚肉部を設けた端子部を、複数、薄肉部を内側として、平坦面を揃えて配し、且つ、前記各端子部を、同一平面上にして、互いに独立させている、端子群を有し、センサーチップのアクティブ面上に、空隙を設けて、再配線され、その外側領域にセンサーチップに接続する複数の接続用の端子を有し、且つ、センサーチップの非アクティブ面側を絶縁板材にて覆っている構造のセンサー部材を、前記接続用の端子において、前記端子群の端子部の前記平坦な一面にバンプ接続し、ＡＳＩＣを、その端子面側で、前記端子群の端子部の薄肉部の前記平坦な一面側と対向する他方の薄肉部面に、バンプ接続して、ＡＳＩＣを、前記端子部の厚さ内に収めており、各端子部の厚肉部の前記平坦な一面側と対向する側の厚肉部面を、外部回路と接続するための外部端子面として、該外部端子面を露出するようにして、各部を封止していることを特徴とするセンサーパッケージ。
- 請求項１に記載のセンサーパッケージであって、前記センサーチップは、錘部と、該錘部の周囲を囲むフレーム部と、該錘部の上部を該フレーム部の上部に接続して可撓的に支持して吊るビーム部とを有し、外部から該錘部に与えられる力により発生する該ビーム部の撓み量によって電気抵抗の値が変化する、加速度センサ素子を構成するＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｏｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）であることを特徴とするセンサーパッケージ。
- 請求項１ないし２のいずれか１項に記載のセンサーパッケージであって、前記センサー部材は、センサーチップのアクティブ面上に、空隙を設けて配設されたシリコン基板に再配線して、外側領域にセンサーチップに接続する複数のバンプ形成したものであることを特徴とするセンサーパッケージ。
- 空隙と接するようにして配する必要があるアクティブ面を一方側表面とし、空隙と接するようにして配する必要はない非アクティブ面を他方側表面とするセンサーチップを、そのアクティブ面が空隙に接するようにして、ＡＳＩＣ（特定用途用ＩＣ）とともに封止したパッケージを作製する、センサーパッケージの製造方法であって、センサーチップのアクティブ面上に、空隙を設けて、再配線され、その外側領域に形成された端子にセンサーチップに接続する複数のバンプを有し、且つ、センサーチップの非アクティブ面側を絶縁板材にて覆っている構造のセンサー部材と、端子面（表面）周辺、その端子部にバンプを形成したＡＳＩＣと、一面側を平坦にして、内側を薄肉部とし、外側に厚肉部を設けた端子部を、複数、その向きを揃えて配し、且つ、前記の各端子部を同一平面上に形成している単位のリードフレームを、多数、面付けした状態で支持して外形加工したリードフレームシートとを、予め準備しておき、リードフレームシートレベルで、各単位のリードフレーム毎に、（ａ）センサー部材を、そのバンプにて、各端子部の前記平坦な一面にバンプ接続して固定する、センサー部材固定工程と、（ｂ）ＡＳＩＣを、その端子面側を、各端子部の薄肉部の、前記平坦な一面側と対向する他方の薄肉部面に、バンプ接続して固定する、ＡＳＩＣ固定工程とを、行った後、（ｃ）リードフレームシートレベルで、各単位のリードフレーム毎に、各外部端子部の厚肉部の前記平坦な一面側と対向する他方の薄肉部面を、外部回路と接続するための外部端子面として、該外部端子面を露出するようにして、各部を封止する、封止工程と、（ｄ）各単位のリードフレーム毎に分離して、単位のセンサーパッケージを個片化して得る、個片化工程とを有することを特徴とするセンサーパッケージの製造方法。
- 請求項４に記載のセンサーパッケージの製造方法であって、前記センサー部材の作製は、多面付けに区画して、各面付け毎に単位のセンサーチップが配されたウエハを作製し、ウエハの状態で、センサーチップのアクティブ面側に空隙を設けて、シリコン基板を配し、センサーチップの非アクティブ面側にガラス基板を配し、且つ、前記、アクティブ面側のシリコン基板の外側面に、センサーチップの端子部と接続し、該一面の周辺に位置する端子を再配線して形成し、該端子にバンプを形成し、更に、ウエハを各面付け毎に分離して個片化するものであることを特徴とするセンサーパッケージの製造方法。
- 請求項４ないし５のいずれか１項に記載のセンサーパッケージの製造方法であって、前記個片化工程は、レーザもしくはダイシングソーにて、前記単位のリードフレームの連結部の薄肉部を切断するものであることを特徴とするセンサーパッケージの製造方法。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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