JP2010010512A - 電子デバイス及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高い気密性を保持し、かつ小型化が可能な電子デバイスを提供すること。
【解決手段】絶縁性基板２と、絶縁性基板２にフリップチップ実装されたデバイスチップ１０と、デバイスチップ１０の絶縁性基板２と対向する面１３に設けられた第１金属パターン１１と、デバイスチップ１０の絶縁性基板２と対向する面１３の周辺部に設けられた第１絶縁層２０と、少なくとも絶縁性基板２のデバイスチップ１０が実装された面からデバイスチップ１０の側面までを封止する、半田からなる封止部材１８と、を具備することを特徴とする電子デバイス。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子デバイス及びその製造方法に関し、特に基板上にデバイスチップをフリップチップ実装してパッケージ化する電子デバイス及びその製造方法に関する。

近年、電子デバイスへの小型化の要求に伴い、バンプを用いてデバイスチップを基板に接続するフリップチップ実装技術が用いられている。また、外部からの水分、衝撃等からデバイスチップや金属パターンを保護するために、封止部材を用いて高い気密性を確保する技術が用いられる場合もある。

従来例として、特許文献１に記載の電子部品（電子デバイス）について説明する。図１（ａ）は従来例に係る電子デバイスの平面図であり、図１（ｂ）はＡ−Ａに沿った断面図、図１（ｃ）は従来例の変形例に係る電子デバイスの断面図である。図１（ａ）は電子デバイスを基板側から、基板と封止部材とを透視して図示したものである。

図１（ａ）に示すように、デバイスチップ１０の片面には第１金属パターン１１が設けられている。第１金属パターン１１は、電極パターン１２及びパッド１４、１５ａ、１５ｂを含んでいる。電極パターン１２は例えばＡｌ等の金属からなり、例えばＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）を形成している。すなわち、デバイスチップ１０は例えばＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）フィルタチップである。パッド１４は例えばＴｉ−Ａｕ等の金属からなる。

図１（ｂ）に示すように、例えばアルミナやガラスエポキシ等の絶縁体からなる絶縁性基板２にデバイスチップ１０が、例えばＡｕ等の金属からなるバンプ８を用いてフリップチップ実装されている。バンプ８は、絶縁性基板２の金属パターン４とデバイスチップ１０のパッド１４とを接続している。デバイスチップ１０は、例えばＳｎ−Ａｇ等の金属からなる半田で形成された封止部材１８により封止されている。また、絶縁性基板２及びデバイスチップ１０の各々には、例えばＮｉ−Ａｕ等の金属からなる第２金属パターン６及び封止パターン１６が設けられており、第２金属パターン６及び封止パターン１６の各々は、封止部材１８と接触している。

図１（ｃ）に示すように、特許文献１には、デバイスチップ１０に封止パターン１６が設けられていない例も記載されている。

上記のように、従来例によれば半田からなる封止部材１８で封止して高い気密性を保持することで、小型、薄型、安価でかつ信頼性が高い電子部品を提供できる。
特開２００６−２０３１４９号公報

しかし、従来例においては、封止部材１８が絶縁性基板２の金属パターン４及びデバイスチップ１０の第１金属パターン１１と接触することを防止するため、第１金属パターン１１とデバイスチップ１０の端部との間のクリアランスＬ１を、例えばＬ１＞３０μｍのように、ある程度の大きさにする必要があった。このことは、デバイスチップ１０の小型化の障害、すなわち電子デバイスの小型化の障害になるという課題があった。

そこで本発明は、上記課題に鑑み、高い気密性を保持し、かつ小型化が可能な電子デバイスを提供することを目的とする。

本発明は、絶縁性基板と、前記絶縁性基板にフリップチップ実装されたデバイスチップと、前記デバイスチップの前記絶縁性基板と対向する面に設けられた第１金属パターンと、前記デバイスチップの前記絶縁性基板と対向する面の周辺部に設けられた第１絶縁層と、少なくとも前記絶縁性基板の前記デバイスチップが実装された面から前記デバイスチップの側面までを封止する、半田からなる封止部材と、を具備することを特徴とする電子デバイスである。本発明によれば、第１絶縁層により、封止部材が絶縁性基板とデバイスチップとの間に流入することを抑制することができる。このため、電子デバイスの気密性を高く保持し、かつ小型化することが可能となる。

上記構成において、前記第１絶縁層は、前記デバイスチップの前記絶縁性基板と対向する面を囲むように設けられている構成とすることができる。この構成によれば、第１絶縁層により、封止部材が絶縁性基板とデバイスチップとの間に流入することを抑制することができる。このため、電子デバイスの気密性を高く保持し、かつ小型化することが可能となる。

上記構成において、前記第１絶縁層は、前記第１金属パターンより、前記デバイスチップの前記絶縁性基板と対向する面の周辺に近い位置に設けられている構成とすることができる。この構成によれば、第１絶縁層により、封止部材が絶縁性基板とデバイスチップとの間に流入することを抑制することができる。このため、電子デバイスの気密性を高く保持し、かつ小型化することが可能となる。

上記構成において、前記第１絶縁層の半田濡れ性は、前記デバイスチップの前記側面の半田濡れ性より悪い構成とすることができる。この構成によれば、封止部材が絶縁性基板とデバイスチップとの間に流入することを、より確実に抑制することができる。このため、電子デバイスの気密性を高く保持し、かつ小型化することが可能となる。

上記構成において、前記第１絶縁層はポリイミド又はガラスからなる構成とすることができる。この構成によれば、封止部材が絶縁性基板とデバイスチップとの間に流入することを、より確実に抑制することができる。このため、電子デバイスの気密性を高く保持し、かつ小型化することが可能となる。また、ポリイミドやガラスは耐熱性に優れているため、封止工程において加熱を行った際にも溶解や剥離を起こしにくく、封止部材の流入をより確実に抑制することができる。

上記構成において、前記デバイスチップの前記絶縁性基板と対向する面から前記第１絶縁層の上面までの高さは、前記デバイスチップの前記絶縁性基板と対向する面から前記第１金属パターンの上面までの高さより大きい構成とすることができる。この構成によれば、封止部材の流入をより確実に抑制することができる。

上記構成において、前記封止部材と接触するように、前記絶縁性基板の前記デバイスチップがフリップチップ実装される面に設けられた第２金属パターンと、前記第２金属パターンの内側に沿って設けられた第２絶縁層とを具備する構成とすることができる。この構成によれば、デバイスチップ及び絶縁性基板の両側から封止部材の流入を抑制することが可能となる。

上記構成において、前記第２絶縁層は前記第１絶縁層と同じ材質からなる構成とすることができる。この構成によれば、デバイスチップ及び絶縁性基板の両側から封止部材の流入をより確実に抑制することが可能となる。

上記構成において、前記第２絶縁層は、前記第１絶縁層の少なくとも一部と重なる位置に設けられている構成とすることができる。この構成によれば、デバイスチップ、及び絶縁性基板の両側から封止部材の流入をより確実に抑制することが可能となる。

本発明は、デバイスチップの第１金属パターンが設けられた面の周辺部に第１絶縁層を設ける工程と、前記デバイスチップの前記第１金属パターンが設けられた面が絶縁性基板と対向するように、前記デバイスチップを前記絶縁性基板にフリップチップ実装する工程と、少なくとも前記絶縁性基板の前記デバイスチップが実装された面と前記デバイスチップの側面とを、半田からなる封止部材により封止する工程と、を有することを特徴とする電子デバイスの製造方法である。本発明によれば、第１絶縁層により、封止部材が絶縁性基板とデバイスチップとの間に流入することを抑制できる。このため、電子デバイスの気密性を高く保持し、かつ小型化することが可能となる。

上記構成において、前記第１絶縁層を設ける工程は、スピンコート法を行う工程を含む構成とすることができる。

上記構成において、前記第１絶縁層を設ける工程は、フォトリソグラフィ法を行う工程を含む構成とすることができる。この構成によれば、第１絶縁層を精度良く形成することができる。

本発明によれば、高い気密性を保持しかつ小型可能な電子デバイスを提供することができる。

図面を用いて、本発明の実施例について説明する。

図２（ａ）は実施例１に係る電子デバイスの平面図であり、図２（ｂ）はＡ−Ａに沿った断面図である。既述した構成と同様のものについては、説明を省略する。また、図２（ｂ）においては、電極パターン１２の構成、パッド１４の構成、及び保護膜２２は省略して図示している。

図２（ａ）に示すように、デバイスチップ１０の絶縁性基板２と対向する面１３に、第１金属パターン１１が設けられている。第１金属パターン１１は、電極パターン１２及びパッド１４、１５ａ、１５ｂを含んでいる。また、面１３の周辺部には幅Ｗが例えば１０〜２０μｍの第１絶縁層２０が、面１３を囲むように設けられている。第１絶縁層２０は例えばポリイミド等、デバイスチップ１０の面１３の材質（例えばＮｂＬｉＯ_３、ＴａＬｉＯ_３等の圧電体）よりも半田濡れ性が悪い材質からなる。

図２（ｂ）に示すように、半田からなる封止部材１８は、絶縁性基板２のデバイスチップ１０が実装される面に設けられた第２金属パターン６と接触し、絶縁性基板２のデバイスチップ１０が実装される面からデバイスチップ１０の上面までを封止している。第１絶縁層２０は、第１金属パターン１１より面１３の周辺に近い位置に設けられている。絶縁性基板２とデバイスチップ１０との距離Ｈ１は例えば１０〜２０μｍである。

次に、実施例１に係る電子デバイスの製造方法について説明する。図３（ａ）から図４（ｃ）は、実施例１に係る電子デバイスの製造方法を示す断面図である。図３（ａ）から図３（ｅ）はデバイスチップ１０の製造方法を、図４（ａ）から図４（ｃ）はフリップチップ実装工程及び封止工程を、各々示す。

図３（ａ）に示すように、デバイスチップ１０の片面に設けられた例えばＡｌ等の金属からなる電極パターン１２の上に、例えばＳｉＯ_２からなる保護膜２２が設けられている。また、電極パターン１２の上に、例えばＴｉ層１４ａが設けられ、さらにその上にＡｕ層１４ｂが設けられている。パッド１４はＴｉ層１４ａとＡｕ層１４ｂとからなる。

図３（ｂ）に示すように、ポリイミド２０ａを保護膜２２の上に配置する。

図３（ｃ）に示すように、スピンコート法により、ポリイミド２０ａからポリイミド層２０ｂが成膜される。

図３（ｄ）に示すように、デバイスチップ１０の周辺部にマスク２４を配置し、露光を行う。

図３（ｅ）に示すように、現像を行い、ポリイミド層２０ｂの露光された部分を除去する。これにより、デバイスチップ１０の絶縁性基板２と対向する面の周辺部に第１絶縁層２０が形成される（フォトリソグラフィ法）。

図４（ａ）に示すように、図３（ｅ）までの工程で形成された複数のデバイスチップ１０を、バンプ８を用いて多面取り構造の絶縁性基板３にフリップチップ実装する。さらに、例えばＳｎ−Ａｇ等からなる半田シート１７を、デバイスチップ１０の上に配置し、例えば２７０℃まで加熱、及び加圧を行う。これにより、絶縁性基板３のデバイスチップ１０が実装される面から複数のデバイスチップ１０の上面までが半田シート１７により封止される。

図４（ｂ）に示すように、例えばダイシング工程を行うことにより、絶縁性基板３及び半田シート１７を切断し、電子デバイスを個片化する。

図４（ｃ）に示すように、以上の工程により、実施例１に係る電子デバイスが完成する。

実施例１によれば、デバイスチップ１０の絶縁性基板２と対向する面１３の周辺部に第１絶縁層２０が形成される。言い換えれば、第１絶縁層２０は面１３の周辺とデバイスチップ１０との間に設けられる。第１絶縁層２０（例えばポリイミド）の半田濡れ性は、デバイスチップ１０の側面（例えばＮｂＬｉＯ_３、ＴａＬｉＯ_３等の圧電体）の半田濡れ性よりも悪い。このため、半田からなる封止部材１８が、絶縁性基板２とデバイスチップ１０との間に流入し、絶縁性基板２の金属パターン４及びデバイスチップ１０の第１金属パターン１１（電極パターン１２及びパッド１４）と接触することを抑制することができる。その結果、第１金属パターン１１とデバイスチップ１０の端部との間のクリアランスＬ１を、第１絶縁層２０の幅Ｗ（例えば１０〜２０μｍ）程度まで小さくすることができる。すなわち、第１金属パターン１１の設置領域を従来例よりも大きくすることが可能となる。実施例１においては第１金属パターン１１の大きさが従来例と同程度であるため、クリアランスＬ１を縮小した分だけデバイスチップ１０を小型化することができる。

このように、実施例１によれば、デバイスチップ１０を小型化することができるため、電子デバイスを小型化することが可能となる。また、封止部材１８により封止されているため、気密性を保持することができる。

実施例１においては、第１絶縁層２０を設ける工程はスピンコート法及びフォトリソグラフィ法を含んでいる。フォトリソグラフィ法により、第１絶縁層２０を精度良く形成することができる。しかし、第１絶縁層２０を設ける工程は、これらに限定されず他の方法を行ってもよい。

第１絶縁層２０の材質としては、ポリイミドの他に、ガラス等の絶縁体であって、半田との濡れ性がデバイスチップ１０の側面の材質よりも悪い材質を用いることができる。しかし、ポリイミドやガラスは耐熱性に優れているため、封止部材１８による封止工程において加熱を行った際にも溶解や剥離を起こしにくく、封止部材１８の流入をより確実に抑制することができるため、第１絶縁層２０の材質として、ポリイミド又はガラスを用いることが好ましい。

デバイスチップ１０から第１絶縁層２０の上面までの高さＨ２は、デバイスチップ１０から第１金属パターン１１のパッド１４の上面までの高さＨ３よりも大きいため（図３（ｅ）参照）、封止部材１８の流入をより抑制することができる。Ｈ２がＨ３と同一、又はＨ３より小さくてもよいが、流入抑制の効果を大きくするためには、Ｈ２がＨ３よりも大きいことが好ましい。

実施例１においては、封止部材１８は絶縁性基板２のデバイスチップ１０が実装される面からデバイスチップ１０の上面までを封止している。しかし、封止部材１８は、少なくとも絶縁性基板２のデバイスチップ１０が実装される面からデバイスチップ１０の側面までを封止していればよい。

図５は、実施例２に係る電子デバイスの平面図である。

図５に示すように、実施例２においては、隣り合うパッド１５ａとパッド１５ｂ間の距離Ｌ３が、従来例及び実施例１におけるパッド１５ａとパッド１５ｂ間の距離Ｌ２よりも大きくなっている（図１（ａ）及び図２（ａ）参照）。すなわち、実施例２によれば、第１金属パターン１１を大きくすることができる。

図６は実施例３に係る電子デバイスの平面図である。

図６に示すように、第１絶縁層２０が、面１３を囲っておらず、かつ第１金属パターン１１より面１３の周辺に近い位置に設けられている。このように、第１絶縁層２０が面１３を囲っていない場合でも、実施例１と同様に、封止部材１８が、絶縁性基板２とデバイスチップ１０との間に流入し、絶縁性基板２の金属パターン４及びデバイスチップ１０の第１金属パターン１１と接触することを抑制することができる。従って、第１金属パターン１１とデバイスチップ１０の端部とのクリアランスを小さくすることができ、電子デバイスを小型化することが可能となる。

図７は実施例４に係る電子デバイスの平面図である。

図７に示すように、実施例３と同様、第１絶縁層２０が第１金属パターン１１と近い位置であって、第１金属パターン１１より面１３の周辺に近い位置に設けられている。実施例４における隣り合うパッド１５ａと１５ｂ間の距離Ｌ３が、従来例及び実施例１における距離Ｌ２よりも大きくなっている。このように、第１絶縁層２０が面１３を囲っていない場合でも、実施例２と同様に、第１金属パターン１１を大きくすることができる。

図８は実施例５に係る電子デバイスの断面図である。

実施例５に示すように、絶縁性基板２のデバイスチップ１０がフリップチップ実装される面に設けられた例えばＳｎ−Ａｇ等の金属からなる第２金属パターン６の内側に沿って、第２絶縁層２６が設けられている。第２絶縁層２６の材質は第１絶縁層２０の材質と同じである。

実施例５によれば、デバイスチップ１０、及び絶縁性基板２の両側から封止部材１８の流入を抑制することが可能となる。すなわち、封止部材１８の流入をより確実に抑制することができる。従って、電子デバイスの小型化が可能となる。

第２絶縁層２６は、第１絶縁層２０の少なくとも一部と重なる位置に設けられていることが好ましい。これにより、封止部材１８の流入をより確実に抑制することができる。また、実施例５における電子デバイスは、図５から図８のいずれの構成を採ってもよい。

第２絶縁層２６の材質は第１絶縁層２０の材質と同一としたが、デバイスチップ１０の側面の材質よりも半田濡れ性の悪い材質であれば、同一でなくてもよい。しかし、工程の簡略化、材料費の削減等の観点から、第２絶縁層２６の材質は第１絶縁層２０の材質と同一であることが好ましい。

デバイスチップ１０はＳＡＷフィルタチップとしたが、ＳＡＷフィルタチップ以外の弾性波フィルタチップ、例えばＦＢＡＲ（圧電薄膜共振器）や弾性境界波フィルタチップ等であってもよい。また、弾性波フィルタチップ以外のデバイスチップでもよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

図１（ａ）は従来例に係る電子デバイスの平面図であり、図１（ｂ）はＡ−Ａに沿った断面図、図１（ｃ）は従来例の変形例に係る電子デバイスの断面図である。 図２（ａ）は実施例１に係る電子デバイスの平面図であり、図２（ｂ）はＡ−Ａに沿った断面図である。 図３（ａ）から図３（ｅ）は実施例１に係る電子デバイスの製造方法を示す断面図である。 図４（ａ）から図４（ｃ）は実施例１に係る電子デバイスの製造方法を示す断面図である。 図５は実施例２に係る電子デバイスの平面図である。 図６は実施例３に係る電子デバイスの平面図である。 図７は実施例４に係る電子デバイスの平面図である。 図８は実施例５に係る電子デバイスの断面図である。

符号の説明

絶縁性基板 ２、３
金属パターン ４
第２金属パターン ６
バンプ ８
デバイスチップ １０
第１金属パターン １１
電極パターン １２
面 １３
パッド １４、１５ａ、１５ｂ
封止部材 １８
第１絶縁層 ２０
第２絶縁層 ２６

Claims (12)

1. 絶縁性基板と、
   前記絶縁性基板にフリップチップ実装されたデバイスチップと、
   前記デバイスチップの前記絶縁性基板と対向する面に設けられた第１金属パターンと、
   前記デバイスチップの前記絶縁性基板と対向する面の周辺部に設けられた第１絶縁層と、
   少なくとも前記絶縁性基板の前記デバイスチップが実装された面から前記デバイスチップの側面までを封止する、半田からなる封止部材と、を具備することを特徴とする電子デバイス。
2. 前記第１絶縁層は、前記デバイスチップの前記絶縁性基板と対向する面を囲むように設けられていることを特徴とする請求項１記載の電子デバイス。
3. 前記第１絶縁層は、前記第１金属パターンより、前記デバイスチップの前記絶縁性基板と対向する面の周辺に近い位置に設けられていることを特徴とする請求項１記載の電子デバイス。
4. 前記第１絶縁層の半田濡れ性は、前記デバイスチップの前記側面の半田濡れ性より悪いことを特徴とする請求項１から３いずれか一項記載の電子デバイス。
5. 前記第１絶縁層はポリイミド又はガラスからなることを特徴とする請求項１から４いずれか一項記載の電子デバイス。
6. 前記デバイスチップの前記絶縁性基板と対向する面から前記第１絶縁層の上面までの高さは、前記デバイスチップの前記絶縁性基板と対向する面から前記第１金属パターンの上面までの高さより大きいことを特徴とする請求項１から５いずれか一項記載の電子デバイス。
7. 前記封止部材と接触するように、前記絶縁性基板の前記デバイスチップがフリップチップ実装される面に設けられた第２金属パターンと、
   前記第２金属パターンの内側に沿って設けられた第２絶縁層とを具備することを特徴とする請求項１から６いずれか一項記載の電子デバイス。
8. 前記第２絶縁層は前記第１絶縁層と同じ材質からなることを特徴とする請求項７記載の電子デバイス。
9. 前記第２絶縁層は、前記第１絶縁層の少なくとも一部と重なる位置に設けられていることを特徴とする請求項７又は８いずれか一項記載の電子デバイス。
10. デバイスチップの第１金属パターンが設けられた面の周辺部に第１絶縁層を設ける工程と、
    前記デバイスチップの前記第１金属パターンが設けられた面が絶縁性基板と対向するように、前記デバイスチップを前記絶縁性基板にフリップチップ実装する工程と、
    少なくとも前記絶縁性基板の前記デバイスチップが実装された面と前記デバイスチップの側面とを、半田からなる封止部材により封止する工程と、を有することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
11. 前記第１絶縁層を設ける工程は、スピンコート法を行う工程を含むことを特徴とする請求項１０記載の電子デバイスの製造方法。
12. 前記第１絶縁層を設ける工程は、フォトリソグラフィ法を行う工程を含むことを特徴とする請求項９から１１いずれか一項記載の電子デバイスの製造方法。

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