JP2011129713A - 電子装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】枠材とその周囲の樹脂層との境界部に生じる応力に起因して、枠材の開口形状が歪んでしまうことを、抑制する。
【解決手段】電子装置１０８は、本体部１０１と、本体部１０１の上面に露出するように設けられた機能部（例えば、受光部１０１ｂ）と、を有する素子（例えば、受光素子１００）を有する。電子装置１０８は、更に、機能部の上面が露出するように本体部１０１上に立設されて機能部を２重以上に囲む枠材１０２と、最外周の枠材（例えば、第２枠材１０２ｂ）の周囲を埋める樹脂層（封止樹脂層１０６）と、を有する。
【選択図】図１
【解決手段】電子装置１０８は、本体部１０１と、本体部１０１の上面に露出するように設けられた機能部（例えば、受光部１０１ｂ）と、を有する素子（例えば、受光素子１００）を有する。電子装置１０８は、更に、機能部の上面が露出するように本体部１０１上に立設されて機能部を２重以上に囲む枠材１０２と、最外周の枠材（例えば、第２枠材１０２ｂ）の周囲を埋める樹脂層（封止樹脂層１０６）と、を有する。
【選択図】図１
Description
本発明は、電子装置及びその製造方法に関する。
受光素子を有する電子装置としては、例えば特許文献１に記載のものがある。
図１０は特許文献１に記載された電子装置を示す。このうち図１０（ａ）は斜視図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）中のＩ−Ｉ'に沿った断面図である。
図１０（ｂ）に示すように、特許文献１の電子装置は、機能部としての受光部９０１ｂを有する受光素子９０１と、この受光素子９０１上に立設された枠材９０２と、この枠材９０２の周囲を埋める封止樹脂層９０６と、を有している。受光素子９０１は、例えば、リードフレーム９０４上に設けられている。枠材９０２は、受光部９０１ｂの周囲を囲むように配置されている。枠材９０２は、受光部９０１ｂが封止樹脂層９０６に埋まることを抑止しているとともに、受光部９０１ｂの上面を露出させる開口９０２ａを形成している。
図１０は特許文献１に記載された電子装置を示す。このうち図１０（ａ）は斜視図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）中のＩ−Ｉ'に沿った断面図である。
図１０（ｂ）に示すように、特許文献１の電子装置は、機能部としての受光部９０１ｂを有する受光素子９０１と、この受光素子９０１上に立設された枠材９０２と、この枠材９０２の周囲を埋める封止樹脂層９０６と、を有している。受光素子９０１は、例えば、リードフレーム９０４上に設けられている。枠材９０２は、受光部９０１ｂの周囲を囲むように配置されている。枠材９０２は、受光部９０１ｂが封止樹脂層９０６に埋まることを抑止しているとともに、受光部９０１ｂの上面を露出させる開口９０２ａを形成している。
図１１（ａ）〜図１１（ｄ）は特許文献１の電子装置の製造方法における一連の工程を示す断面図である。また、図１２（ａ）は図１１（ｂ）の、図１２（ｂ）は図１１（ｃ）の、図１２（ｃ）は図１１（ｄ）の、それぞれＤ部の拡大図である。
図１１（ａ）に示すように、受光素子９０１上に枠材９０２を設ける。更に、この受光素子９０１をリードフレーム９０４上に設けた後、この受光素子９０１をリードフレーム９０４ごと下側の封止用金型９１１ｂ上に固定する。次に、図１１（ｂ）に示すように、上側の封止用金型９１１ａを配置し、上下の封止用金型９１１ａ、９１１ｂにより枠材９０２の上面とリードフレーム９０４の下面とを挟み込む。このとき、後工程で封止樹脂層９０６（図１１（ｃ））が枠材９０２の内側に流入しないように、枠材９０２を上下の封止用金型９１１ａ、９１１ｂにより圧縮してわずかに押し潰し、枠材９０２の上面と封止用金型９１１ａとのシール性を高める（図１２（ａ）参照）。次に、図１１（ｃ）及び図１２（ｂ）に示すように、加熱された封止樹脂層９０６を上下の封止用金型９１１ａ、９１１ｂの間の空間に流入させ、封止樹脂層９０６によって受光素子９０１の周囲を埋める。次に、図１１（ｄ）に示すように、上側の封止用金型９１１ａを封止樹脂層９０６及び枠材９０２から離し、受光素子９０１の上面を開放する。更に、封止樹脂層９０６により封止されたリードフレーム９０４及び受光素子９０１を下側の封止用金型９１１ｂから取り外す。
図１１（ａ）に示すように、受光素子９０１上に枠材９０２を設ける。更に、この受光素子９０１をリードフレーム９０４上に設けた後、この受光素子９０１をリードフレーム９０４ごと下側の封止用金型９１１ｂ上に固定する。次に、図１１（ｂ）に示すように、上側の封止用金型９１１ａを配置し、上下の封止用金型９１１ａ、９１１ｂにより枠材９０２の上面とリードフレーム９０４の下面とを挟み込む。このとき、後工程で封止樹脂層９０６（図１１（ｃ））が枠材９０２の内側に流入しないように、枠材９０２を上下の封止用金型９１１ａ、９１１ｂにより圧縮してわずかに押し潰し、枠材９０２の上面と封止用金型９１１ａとのシール性を高める（図１２（ａ）参照）。次に、図１１（ｃ）及び図１２（ｂ）に示すように、加熱された封止樹脂層９０６を上下の封止用金型９１１ａ、９１１ｂの間の空間に流入させ、封止樹脂層９０６によって受光素子９０１の周囲を埋める。次に、図１１（ｄ）に示すように、上側の封止用金型９１１ａを封止樹脂層９０６及び枠材９０２から離し、受光素子９０１の上面を開放する。更に、封止樹脂層９０６により封止されたリードフレーム９０４及び受光素子９０１を下側の封止用金型９１１ｂから取り外す。
図１２（ｃ）に示すように、特許文献１の技術では、受光素子９０１の上面を開放する際に、枠材９０２は元の形状に復元しようとしてそれまで潰されていた分だけ上に伸び上がるため、枠材９０２の内部には上向きの力９２０が生じる。
一方、封止樹脂層９０６は冷却により収縮するため、封止樹脂層９０６において、枠材９０２との境界近傍の部位には、枠材９０２から遠ざかる向きの力９３０が生じる。
このため、枠材９０２において、封止樹脂層９０６との境界近傍の部位には、力９３０の影響で外向き（封止樹脂層９０６側）且つ下向きの力９４０が作用するのに加え、力９２０の影響で内向き且つ上向きの力９５０が作用する。
このように、互いに反対向きの成分を含む力９４０、９５０が作用することにより、枠材９０２が引き裂かれ、枠材９０２に亀裂などが発生することがある。この結果、枠材９０２の開口形状を歪めることがあり、極端な場合、破断した枠材９０２が受光部９０１ｂを遮光し、受光素子９０１の機能を阻害することがある。
一方、封止樹脂層９０６は冷却により収縮するため、封止樹脂層９０６において、枠材９０２との境界近傍の部位には、枠材９０２から遠ざかる向きの力９３０が生じる。
このため、枠材９０２において、封止樹脂層９０６との境界近傍の部位には、力９３０の影響で外向き（封止樹脂層９０６側）且つ下向きの力９４０が作用するのに加え、力９２０の影響で内向き且つ上向きの力９５０が作用する。
このように、互いに反対向きの成分を含む力９４０、９５０が作用することにより、枠材９０２が引き裂かれ、枠材９０２に亀裂などが発生することがある。この結果、枠材９０２の開口形状を歪めることがあり、極端な場合、破断した枠材９０２が受光部９０１ｂを遮光し、受光素子９０１の機能を阻害することがある。
このように、枠材とその周囲の樹脂層（封止樹脂層９０６）との境界部に生じる応力に起因して、枠材の開口形状が歪んでしまうことを、抑制することは困難だった。
本発明によれば、本体部と、前記本体部の上面に露出するように設けられた機能部と、を有する素子と、
前記機能部の上面が露出するように前記本体部上に立設されて前記機能部を２重以上に囲む枠材と、
最外周の前記枠材の周囲を埋める樹脂層と、
を有することを特徴とする電子装置が提供される。
前記機能部の上面が露出するように前記本体部上に立設されて前記機能部を２重以上に囲む枠材と、
最外周の前記枠材の周囲を埋める樹脂層と、
を有することを特徴とする電子装置が提供される。
この発明によれば、枠材が２重以上に構成されているので、枠材とその周囲の樹脂層との境界部に生じる応力を最外周の枠材に集中させることができる。よって、内側の枠材の変形は抑制できる結果、最内周の枠材の開口形状の歪みを抑制することができる。
また、本発明によれば、本体部と、前記本体部の上面に露出するように設けられた機能部と、を有する素子が形成されたウエハ上に、樹脂膜を形成する工程と、
前記樹脂膜をパターニングすることにより、前記機能部の上面が露出するように前記本体部上に立設されて前記機能部を２重以上に囲む枠材を形成する工程と、
前記素子を基材の上に搭載し、前記枠材の上面および前記基材の下面にそれぞれ封止用金型の成型面を圧接し、前記封止用金型の成型面に囲まれた空隙部分のうち、前記枠材に囲まれた空間を除く前記空隙部分に樹脂を注入して、最外周の前記枠材の周囲を埋める樹脂層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする電子装置の製造方法が提供される。
前記樹脂膜をパターニングすることにより、前記機能部の上面が露出するように前記本体部上に立設されて前記機能部を２重以上に囲む枠材を形成する工程と、
前記素子を基材の上に搭載し、前記枠材の上面および前記基材の下面にそれぞれ封止用金型の成型面を圧接し、前記封止用金型の成型面に囲まれた空隙部分のうち、前記枠材に囲まれた空間を除く前記空隙部分に樹脂を注入して、最外周の前記枠材の周囲を埋める樹脂層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする電子装置の製造方法が提供される。
本発明によれば、枠材とその周囲の樹脂層との境界部に生じる応力に起因して、枠材の開口形状が歪んでしまうことを、抑制することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。
図１は本実施形態に係る電子装置１０８の斜視図、図２は封止樹脂層１０６（図１）を省略した電子装置１０８の斜視図である。図３（ａ）は封止樹脂層１０６（図１）を省略した電子装置１０８の平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図、図３（ｃ）は図３（ｂ）のＢ部の拡大図である。
本実施形態に係る電子装置１０８は、素子（例えば、受光素子１００）と、この素子上に設けられた枠材１０２（例えば、第１枠材１０２ａ及び第２枠材１０２ｂ）と、枠材１０２の周囲を埋める樹脂層（封止樹脂層１０６）と、を有している。素子は、本体部１０１と、本体部１０１の上面に露出するように設けられた機能部（例えば、受光部１０１ｂ）と、を有している。枠材１０２は、機能部の上面が露出するように本体部１０１上に立設されて機能部を２重以上に囲んでいる。樹脂層は、最外周の枠材（例えば、第２枠材１０２ｂ）の周囲を埋めている。以下、詳細に説明する。
図１乃至図３に示すように、受光素子１００の本体部１０１上には、枠材１０２が、例えば２重に設けられている。すなわち、本体部１０１上には内側の第１枠材１０２ａと、外側の第２枠材１０２ｂと、が立設されている。
このようにすることにより、封止樹脂層１０６の収縮応力に起因する枠材１０２の変形を第２枠材１０２ｂに集中させることができる。その結果、内側の第１枠材１０２ａにおける変形（クラック等の発生）を抑制することができる。
このようにすることにより、封止樹脂層１０６の収縮応力に起因する枠材１０２の変形を第２枠材１０２ｂに集中させることができる。その結果、内側の第１枠材１０２ａにおける変形（クラック等の発生）を抑制することができる。
第１枠材１０２ａと第２枠材１０２ｂとは、互いに同じ高さに形成されている。第１枠材１０２ａと第２枠材１０２ｂとは、例えば、互いの中心が一致するように配置されている。なお、第１及び第２枠材１０２ａ、１０２ｂの形状は、長円筒状、円筒状、楕円筒状、四角筒状などであることが挙げられる。図１乃至図３では、第１及び第２枠材１０２ａ、１０２ｂが長円筒状である例を示している。
枠材１０２は、受光部１０１ｂが封止樹脂層１０６に埋まることを抑止しているとともに、受光部１０１ｂの上面を露出させる開口１０２ｃを形成している。すなわち、内側の第１枠材１０２ａの内周により開口１０２ｃが構成されている。この開口１０２ｃを介して、外部からの光が受光部１０１ｂに導かれるようになっている。受光部１０１ｂは、開口１０２ｃの内側に位置している。このため、枠材１０２は、受光部１０１ｂによる受光を妨げないようになっている。
図２に示すように、受光素子１００は、例えば、リードフレーム１０４ａ上に搭載されている。受光素子１００の本体部１０１の上面において、枠材１０２の外側に位置する部分には、ボンディングパッド１１２が形成されている。これらボンディングパッド１１２は、それぞれ金属細線１０５を介して、リードフレーム１０４ａの周囲に位置するリードフレーム１０４ｂと電気的に接続されている。
図１に示すように、封止樹脂層１０６は、外側の第２枠材１０２ｂの周囲を埋めているとともに、各リードフレーム１０４ａ（図２）、１０４ｂの間隔を埋め、これらリードフレーム１０４ａ、１０４ｂを相互に一体化させている。封止樹脂層１０６の上面は、例えば、枠材１０２の上面に対してほぼ面一な平坦面に形成されている。封止樹脂層１０６の下面は、例えば、リードフレーム１０４ａ及び１０４ｂの下面に対してほぼ面一な平坦面に形成されている。ただし、封止樹脂層１０６は冷却時に収縮するため、例えば、封止樹脂層１０６の上面は枠材１０２の上面よりも若干低くなり、封止樹脂層１０６の下面はリードフレーム１０４ａ及び１０４ｂの下面よりも若干高くなる。電子装置１０８は、更に、枠材１０２の上面と、封止樹脂層１０６の上面と、を一括して覆う保護膜（図示略）を有している。
第１及び第２枠材１０２ａ、１０２ｂのうち、内側の第１枠材１０２ａの壁厚Ｗ１（図３（ｃ））は、外側の第２枠材１０２ｂの壁厚Ｗ３（図３（ｃ））よりも厚いことが好ましい。より具体的には、壁厚Ｗ１は、壁厚Ｗ３の２倍以上１０倍以下であることが好ましい。
このようにすることにより、枠材１０２の全体幅（図３（ｃ）の距離Ｗ）は抑制しつつ、内側の第１枠材１０２ａの壁厚Ｗ１は十分に確保することができる。よって、金型（後述する封止用金型１１１ａ、１１１ｂ）を用いた封止樹脂層１０６の成型時に第１枠材１０２ａの開口１０２ｃの変形を抑制することができる。
なお、外側の第２枠材１０２ｂは、封止樹脂層１０６を構成する樹脂を堰き止めることが可能な厚さを有していればよい。
このようにすることにより、枠材１０２の全体幅（図３（ｃ）の距離Ｗ）は抑制しつつ、内側の第１枠材１０２ａの壁厚Ｗ１は十分に確保することができる。よって、金型（後述する封止用金型１１１ａ、１１１ｂ）を用いた封止樹脂層１０６の成型時に第１枠材１０２ａの開口１０２ｃの変形を抑制することができる。
なお、外側の第２枠材１０２ｂは、封止樹脂層１０６を構成する樹脂を堰き止めることが可能な厚さを有していればよい。
また、内側の第１枠材１０２ａと外側の第２枠材１０２ｂとの間隔Ｗ２（図３（ｃ））は、第１枠材１０２ａの壁厚Ｗ１の０．２倍以下であることが好ましい。
このようにすることにより、枠材１０２の全体幅（距離Ｗ）を抑制しつつ、金型を用いた封止樹脂層１０６の成型の際に、枠材１０２が上下から圧縮されたときに、第１及び第２枠材１０２ａ、１０２ｂが互いに接触して支え合うことが可能となる。よって、第１及び第２枠材１０２ａ、１０２ｂが圧縮時に変形したり倒れたりしてしまうことを抑制できる。
このようにすることにより、枠材１０２の全体幅（距離Ｗ）を抑制しつつ、金型を用いた封止樹脂層１０６の成型の際に、枠材１０２が上下から圧縮されたときに、第１及び第２枠材１０２ａ、１０２ｂが互いに接触して支え合うことが可能となる。よって、第１及び第２枠材１０２ａ、１０２ｂが圧縮時に変形したり倒れたりしてしまうことを抑制できる。
また、内側の第１枠材１０２ａと外側の第２枠材１０２ｂとの間隔Ｗ２は、第１枠材１０２ａの壁厚Ｗ１の０．００５倍以上であることが好ましい。
このようにすることにより、封止樹脂層１０６の注入圧力による外側の第２枠材１０２ｂの変形を許容する余裕空間を確保できる。
更に、間隔Ｗ２を第１枠材１０２ａの壁厚Ｗ１の０．００５倍以上とすることにより、加工精度に起因する寸法ばらつきが生じても、第１枠材１０２ａと第２枠材１０２ｂとの分離を保ち易い。なお、第１枠材１０２ａと第２枠材１０２ｂとの分離が保たれるならば、間隔Ｗ２を第１枠材１０２ａの壁厚Ｗ１の０．００５倍未満としても良い。
また、図３では第１枠材１０２ａと第２枠材１０２ｂとの間隔が上下に亘って一定である例を示しているが、第１枠材１０２ａと第２枠材１０２ｂとの間隔がＶ溝状であっても良い。後者の場合、上記間隔Ｗ２は、第１枠材１０２ａの上端と第２枠材１０２ｂの上端との間隔とすることができ、第１枠材１０２ａと第２枠材１０２ｂとの底部においては間隔がほとんど存在していなくても良い。
このようにすることにより、封止樹脂層１０６の注入圧力による外側の第２枠材１０２ｂの変形を許容する余裕空間を確保できる。
更に、間隔Ｗ２を第１枠材１０２ａの壁厚Ｗ１の０．００５倍以上とすることにより、加工精度に起因する寸法ばらつきが生じても、第１枠材１０２ａと第２枠材１０２ｂとの分離を保ち易い。なお、第１枠材１０２ａと第２枠材１０２ｂとの分離が保たれるならば、間隔Ｗ２を第１枠材１０２ａの壁厚Ｗ１の０．００５倍未満としても良い。
また、図３では第１枠材１０２ａと第２枠材１０２ｂとの間隔が上下に亘って一定である例を示しているが、第１枠材１０２ａと第２枠材１０２ｂとの間隔がＶ溝状であっても良い。後者の場合、上記間隔Ｗ２は、第１枠材１０２ａの上端と第２枠材１０２ｂの上端との間隔とすることができ、第１枠材１０２ａと第２枠材１０２ｂとの底部においては間隔がほとんど存在していなくても良い。
また、第１及び第２枠材１０２ａ、１０２ｂの高さｈ（図３（ｃ））は、０．０５ｍｍ以上が好ましく、０．１ｍｍ以上がより好ましい。これにより、電子装置１０８の製造過程において用いられる封止用金型１１１ａ、１１１ｂ（図６）が金属細線１０５と接触するのを防ぐことができる。
また、外側の第２枠材１０２ｂの外側の側面と、内側の第１枠材１０２ａの内側の側面と、の距離Ｗ（図３（ｃ））は、第１及び第２枠材１０２ａ、１０２ｂの高さｈの０．５倍以上であることが好ましい。
このようにすることにより、距離Ｗを一定以上確保できるので、枠材１０２の上面と、上側の封止用金型１１１ａの下面との接触面積を確保でき、それらのシール性を十分に得ることができる。
また、封止用金型１１１ａの下面と枠材１０２との接点と、下側の封止用金型１１１ｂの上面とリードフレーム１０４ａとの接点と、をそれぞれ支点として枠材１０２に加わる曲げモーメントを低減し、枠材１０２の変形を抑制することができる。
このようにすることにより、距離Ｗを一定以上確保できるので、枠材１０２の上面と、上側の封止用金型１１１ａの下面との接触面積を確保でき、それらのシール性を十分に得ることができる。
また、封止用金型１１１ａの下面と枠材１０２との接点と、下側の封止用金型１１１ｂの上面とリードフレーム１０４ａとの接点と、をそれぞれ支点として枠材１０２に加わる曲げモーメントを低減し、枠材１０２の変形を抑制することができる。
なお、Ｗは１５０μｍ程度であることが好ましい一例であり、ｈは１２０μｍ程度であることが好ましい一例である。
枠材１０２は、例えば、光及び熱により硬化可能な樹脂を硬化させたものである。光及び熱により硬化可能な樹脂とは、アクリル系樹脂などの光反応性樹脂と、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂とを含む樹脂である。
枠材１０２の弾性率は、２０℃で１ＧＰａ以上６ＧＰａ以下、かつ２００℃で１０ＭＰａ以上３ＧＰａ以下が好ましい。２０℃で１ＧＰａ以上６ＧＰａ以下とすることにより、枠材１０２によって受光部１０１ｂを好適に保護することができる。また、２００℃で１０ＭＰａ以上３ＧＰａ以下とすることにより、枠材１０２は、後述の製造過程における封止用金型１１１ａ、１１１ｂによる圧接時（図６（ａ））にわずかに弾性変形し、好適な緩衝材として機能する。これにより、受光部１０１ｂを外圧から保護できる。なお、枠材１０２の弾性率とは、枠材を構成する樹脂が光および熱により完全に硬化した状態の弾性率をいう。
封止樹脂層１０６には、一般的な封止樹脂を用いることができ、具体的には、エポキシ樹脂を主成分に、シリカ充填材等を加えた熱硬化性樹脂とする。
次に、本実施形態に係る電子装置の製造方法を説明する。
図４乃至図７は本実施形態に係る電子装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
本実施形態に係る電子装置の製造方法は、以下の第１乃至第３工程を含む。第１工程では、本体部１０１と、本体部１０１の上面に露出するように設けられた機能部（例えば、受光部１０１ｂ）と、を有する素子（例えば、受光素子１００）が形成されたウエハ１０１ａ上に、樹脂膜１１３を形成する。第２工程では、樹脂膜１１３をパターニングすることにより、機能部の上面が露出するように本体部１０１上に立設されて機能部を２重以上に囲む枠材１０２を形成する。第３工程では、素子を基材（例えば、リードフレーム１０４ａ）の上に搭載し、枠材１０２の上面および基材の下面にそれぞれ封止用金型１１１ａ、１１１ｂの成型面を圧接する。そして、封止用金型１１１ａ、１１１ｂの成型面に囲まれた空隙部分のうち、枠材１０２に囲まれた空間を除く空隙部分に樹脂を注入して、最外周の枠材（例えば、第２枠材１０２ｂ）の周囲を埋める樹脂層（封止樹脂層１０６）を形成する。以下、詳細に説明する。
本実施形態に係る電子装置の製造方法は、以下の第１乃至第３工程を含む。第１工程では、本体部１０１と、本体部１０１の上面に露出するように設けられた機能部（例えば、受光部１０１ｂ）と、を有する素子（例えば、受光素子１００）が形成されたウエハ１０１ａ上に、樹脂膜１１３を形成する。第２工程では、樹脂膜１１３をパターニングすることにより、機能部の上面が露出するように本体部１０１上に立設されて機能部を２重以上に囲む枠材１０２を形成する。第３工程では、素子を基材（例えば、リードフレーム１０４ａ）の上に搭載し、枠材１０２の上面および基材の下面にそれぞれ封止用金型１１１ａ、１１１ｂの成型面を圧接する。そして、封止用金型１１１ａ、１１１ｂの成型面に囲まれた空隙部分のうち、枠材１０２に囲まれた空間を除く空隙部分に樹脂を注入して、最外周の枠材（例えば、第２枠材１０２ｂ）の周囲を埋める樹脂層（封止樹脂層１０６）を形成する。以下、詳細に説明する。
先ず、図４（ａ）に示すように、ウエハ１０１ａを準備する。このウエハ１０１ａには複数の受光素子１００が形成され、各受光素子１００の表面には受光部１０１ｂが露出している。なお、図４（ａ）では、ウエハ１０１ａに配置された受光素子１００のうち、２つのみを示しており、２つの受光部１０１ｂが露出している。
次に、図４（ｂ）に示すように、ウエハ１０１ａ上に、樹脂膜１１３を均一な膜厚に形成する。
次に、図４（ｃ）に示すように、露光を行う。この露光では、例えば、それぞれ２重の筒状に形成された複数の透光部１０３ｃを有する露光用マスク１０３を用いる。露光用マスク１０３において、それら透光部１０３ｃ以外の部分は遮光部１０３ｂとなっている。露光用マスク１０３は、例えば、ガラス材１０３ａの片面（樹脂膜１１３側の面）にメタルパターンからなる遮光部１０３ｂを形成することにより構成されている。露光は、複数の透光部の内径にそれぞれ受光部１０１ｂが１つずつ収まるように、露光用マスク１０３とウエハ１０１ａとを位置合せした状態で行う。これにより、樹脂膜１１３を枠材１０２、すなわち第１及び第２枠材１０２ａ、１０２ｂの形状にパターニングする。露光用マスク１０３は、図１乃至図３に示すような形状の枠材１０２が形成されるような形状に設計されている。
次に、図４（ｄ）に示すように、現像処理を行い、第１及び第２枠材１０２ａ、１０２ｂ以外の樹脂膜１１３を除去する。これにより、受光部１０１ｂを２重に囲むように本体部１０１上に起立する第１及び第２枠材１０２ａ、１０２ｂを含む枠材１０２が形成される。こうすることにより、封止樹脂層１０６が枠材１０２の内部に入り込まないようにすることができ、受光部１０１ｂに対する封止樹脂層１０６の接触を抑止することができる。なお、この現像処理後の時点では、枠材１０２は硬化していない。
次に、ウエハ１０１ａを熱処理し、枠材１０２（第１及び第２枠材１０２ａ、１０２ｂ）を十分に硬化させ、枠材１０２とウエハ１０１ａ、すなわち枠材１０２と受光素子１００とを強固に接着させる。
次に、図５（ａ）に示すように、ウエハ１０１ａから個々の受光素子１００を切り出して、それぞれ枠材１０２を有する受光素子１００を得る。図１に示すように、受光部１０１ｂの上方は枠材１０２の開口１０２ｃ内の空洞部となるため、受光部１０１ｂは受光素子１００の表面に露出している。ここで、枠材１０２の弾性率は、２０℃で約２．４ＧＰａ、２００℃で約１５ＭＰａに調整されている。枠材１０２の弾性率は、光及び熱で硬化可能な樹脂の種類や硬化剤など含有物の組成比の変更、または硬化光量や硬化温度などの製造条件を適宜設定すること等により、適宜調整できる。
次に、図５（ｂ）に示すように、受光素子１００の本体部１０１をリードフレーム１０４ａ上の所定の位置に接着剤を介して接着する。次に、図５（ｃ）に示すように、受光素子１００とリードフレーム１０４ｂのそれぞれの所定の位置を、金属細線１０５を介して、電気的に接続する。
次に、図６（ａ）に示すように、平坦な面を成型面とする封止用金型１１１ａ，１１１ｂを用意し、受光素子１００をリードフレーム１０４ａ、１０４ｂとともに封止用金型１１１ａ，１１１ｂの所定の位置に固定する。次に、枠材１０２の上面に封止用金型１１１ａの成型面を、リードフレーム１０４ａの下面に封止用金型１１１ｂの成型面を、それぞれ圧接する。すなわち、枠材１０２の上面と封止用金型１１１ａの成型面とのすき間、およびリードフレーム１０４ａの下面と封止用金型１１１ｂの成型面とのすき間を最小限に抑え、両者をそれぞれ密着する。
次に、圧接された状態のまま、熱によって溶融した封止樹脂を注入する。封止樹脂は、封止用金型１１１ａ，１１１ｂのそれぞれの成型面に囲まれた空隙部分のうち、枠材１０２に囲まれた空間を除く空隙部分に注入される。この時の注入圧力は、高い方が好ましいが、枠材１０２（特に外側の第２枠材１０２ｂ）の耐力に応じて（弾性率に応じて）上限を設定することができる。例えば、第１及び第２枠材１０２ａ、１０２ｂの弾性率が２０℃で１ＧＰａ〜６ＧＰａ、かつ２００℃で１０ＭＰａ〜３ＧＰａである場合、封止樹脂の圧力は、６０ｋｇ／ｃｍ２〜１２０ｋｇ／ｃｍ２とすると好ましい。この時、受光部１０１ｂの上方には、枠材１０２と封止用金型１１１ａとで囲まれた閉空間が形成されている。さらに、封止用金型１１１ａの成型面と枠材１０２の上面と間は挟圧による外力で強固に密着され、かつ受光素子１００と枠材１０２の間は前述の通り強く接着されている。枠材１０２は、２０℃で１ＧＰａ以上６ＧＰａ以下、かつ２００℃で１０ＭＰａ以上３ＧＰａ以下の弾性率であれば、封止用金型による挟圧により枠材１０２自身が弾性変形し、この挟圧による外力を吸収して受光素子１００を保護することが出来る。こうすることにより、枠材１０２の周囲を埋める封止樹脂層１０６を形成する。
次に、図６（ｂ）に示すように、封止用金型１１１ａ，１１１ｂを取り外すことにより、封止樹脂層１０６により一括して封止された複数の受光素子１００を得る。
次に、図７（ａ）に示すように、枠材１０２の上面および封止樹脂層１０６の上面を覆う保護テープ１０７を形成する。保護テープ１０７は、受光部１０１ｂを保護する機能を有する。保護テープ１０７としては、特に限定されないが、リフロー温度以上の耐熱性のある剥離可能な樹脂を用いることができる。
次に、図７（ｂ）に示すように、受光素子１００ごとに分割し、所望の形状の電子装置１０８を得る。
次に、電子装置１０８は、必要な電気回路が形成された実装基板１０９上に半田１１０を用いたリフロー工法で接続される。その後、保護テープ１０７が除去され、図７（ｃ）に示すように、実装された電子装置が得られる。
なお、この後で、枠材１０２の上面と、封止樹脂層１０６の上面と、を一括して覆う保護膜（図示略）を形成する。
なお、この後で、枠材１０２の上面と、封止樹脂層１０６の上面と、を一括して覆う保護膜（図示略）を形成する。
この明細書において、電子装置とは、半導体基板やガラス基板の表面に、受動素子または能動素子の一方または両方が形成されたものをいう。この電子装置として、たとえば、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）ドライブなどが挙げられる。
次に、図８及び図９を参照して製造手順を更に詳細に説明する。
図８（ａ）〜図８（ｄ）は、図６（ａ）から図６（ｂ）にかけての製造手順を更に詳細に示す一連の工程断面図である。なお、図８では金属細線１０５の図示を省略している。また、図９（ａ）は図８（ｂ）の、図９（ｂ）は図８（ｃ）の、図９（ｃ）は図８（ｄ）の、それぞれＣ部の拡大図である。
図８（ａ）〜図８（ｄ）は、図６（ａ）から図６（ｂ）にかけての製造手順を更に詳細に示す一連の工程断面図である。なお、図８では金属細線１０５の図示を省略している。また、図９（ａ）は図８（ｂ）の、図９（ｂ）は図８（ｃ）の、図９（ｃ）は図８（ｄ）の、それぞれＣ部の拡大図である。
図８（ａ）に示すように、受光素子１００をリードフレーム１０４ａ、１０４ｂ（図６（ａ））とともに下側の封止用金型１１１ｂの所定の位置に固定する。
次に、図８（ｂ）に示すように、上側の封止用金型１１１ａを受光素子１００の上側に配置し、上下の封止用金型１１１ａ、１１１ｂにより枠材１０２（第１及び第２枠材１０２ａ、１０２ｂ）の上面とリードフレーム１０４ａの下面とを挟み込む。このとき、後工程で封止樹脂層１０６（図８（ｃ））が枠材１０２の内側に流入しないように、枠材１０２を封止用金型１１１ａ、１１１ｂにより圧縮してわずかに押し潰し、枠材１０２の上面と封止用金型１１１ａとのシール性を高める（図９（ａ）参照）。この際、例えば、枠材１０２の高さが元の高さの９０％程度となるように押し潰す。
ここで、内側の第１枠材１０２ａの壁厚Ｗ１（図３（ｃ））は、外側の第２枠材１０２ｂの壁厚Ｗ３（図３（ｃ））よりも厚いので、第１枠材１０２ａの開口１０２ｃの変形を抑制でき、その形状を維持することができる。
また、内側の第１枠材１０２ａと外側の第２枠材１０２ｂとの間隔Ｗ２（図３（ｃ））は、第１枠材１０２ａの壁厚Ｗ１の０．２倍以下であるので、図９（ａ）に示すように、第１及び第２枠材１０２ａ、１０２ｂが互いに接触して支え合うことが可能となり、第１及び第２枠材１０２ａ、１０２ｂの変形や倒れを抑制できる。
また、外側の第２枠材１０２ｂの外側の側面と、内側の第１枠材１０２ａの内側の側面と、の距離Ｗ（図３（ｃ））は、第１及び第２枠材１０２ａ、１０２ｂの高さｈの０．５倍以上であるので、枠材１０２と封止用金型１１１ａとの接触面積を確保でき、それらのシール性を十分に得ることができる。しかも、封止用金型１１１ａ、１１１ｂによる圧縮によって枠材１０２に加わる曲げモーメントを低減し、枠材１０２の変形を抑制することができる。
また、内側の第１枠材１０２ａと外側の第２枠材１０２ｂとの間隔Ｗ２（図３（ｃ））は、第１枠材１０２ａの壁厚Ｗ１の０．２倍以下であるので、図９（ａ）に示すように、第１及び第２枠材１０２ａ、１０２ｂが互いに接触して支え合うことが可能となり、第１及び第２枠材１０２ａ、１０２ｂの変形や倒れを抑制できる。
また、外側の第２枠材１０２ｂの外側の側面と、内側の第１枠材１０２ａの内側の側面と、の距離Ｗ（図３（ｃ））は、第１及び第２枠材１０２ａ、１０２ｂの高さｈの０．５倍以上であるので、枠材１０２と封止用金型１１１ａとの接触面積を確保でき、それらのシール性を十分に得ることができる。しかも、封止用金型１１１ａ、１１１ｂによる圧縮によって枠材１０２に加わる曲げモーメントを低減し、枠材１０２の変形を抑制することができる。
次に、図８（ｃ）に示すように、例えば２００℃程度に加熱された封止樹脂層１０６を上下の封止用金型１１１ａ、１１１ｂの間の空間に流入させる。このとき、図９（ｂ）に示すように、外側の第２枠材１０２ｂには、封止樹脂層１０６の流入圧力１１５が作用する。ここで、上述のように、第２枠材１０２ｂと第１枠材１０２ａとの間隔Ｗ２は第１枠材１０２ａの壁厚Ｗ１の０．００５倍以上という十分な間隔に設定されている。このため、この流入圧力１１５と熱によって第２枠材１０２ｂが内側に（第１枠材１０２ａ側に）変形しても、第１枠材１０２ａには変形が及ばないようにすることができる。
次に、図８（ｄ）に示すように、上側の封止用金型１１１ａを取り外して、受光素子１００の上面を開放する。
このとき、図９（ｃ）に示すように、第１及び第２枠材１０２ａ、１０２ｂは、元の形状に復元しようとして、それまで潰されていた分だけ上に伸び上がるため、第１及び第２枠材１０２ａ、１０２ｂの内部には上向きの力１２０が生じる。一方、封止樹脂層１０６は冷却により収縮するため、封止樹脂層１０６において、第２枠材１０２ｂとの境界近傍の部位には、第２枠材１０２ｂから遠ざかる向きの力１３０が生じる。このため、第２枠材１０２ｂには、力１３０の影響で外向き（封止樹脂層１０６側）且つ下向きの力１４０が作用する。このように、互いに反対向きの成分を含む力１４０、１２０が第２枠材１０２ｂに作用することになる。
このような事情に対し、本実施形態では、枠材１０２が２重構造となっているので、外側の第２枠材１０２ｂが外側（封止樹脂層１０６側）に変形することにより、封止樹脂層１０６の収縮応力を吸収することができる。
一方、内側の第１枠材１０２ａには封止樹脂層１０６の収縮応力が及ばないようにできるため、第１枠材１０２ａの変形を好適に抑制することができる。
よって、枠材１０２の開口１０２ｃの形状を形成当初の形状に維持することができ、受光素子１００の性能を確保することが可能となる。
なお、図８（ｄ）に示すように受光素子１００の上面を開放した際には、例えば、図９（ｃ）に示すように、第１枠材１０２ａと第２枠材１０２ｂとは相互に離間する。
このとき、図９（ｃ）に示すように、第１及び第２枠材１０２ａ、１０２ｂは、元の形状に復元しようとして、それまで潰されていた分だけ上に伸び上がるため、第１及び第２枠材１０２ａ、１０２ｂの内部には上向きの力１２０が生じる。一方、封止樹脂層１０６は冷却により収縮するため、封止樹脂層１０６において、第２枠材１０２ｂとの境界近傍の部位には、第２枠材１０２ｂから遠ざかる向きの力１３０が生じる。このため、第２枠材１０２ｂには、力１３０の影響で外向き（封止樹脂層１０６側）且つ下向きの力１４０が作用する。このように、互いに反対向きの成分を含む力１４０、１２０が第２枠材１０２ｂに作用することになる。
このような事情に対し、本実施形態では、枠材１０２が２重構造となっているので、外側の第２枠材１０２ｂが外側（封止樹脂層１０６側）に変形することにより、封止樹脂層１０６の収縮応力を吸収することができる。
一方、内側の第１枠材１０２ａには封止樹脂層１０６の収縮応力が及ばないようにできるため、第１枠材１０２ａの変形を好適に抑制することができる。
よって、枠材１０２の開口１０２ｃの形状を形成当初の形状に維持することができ、受光素子１００の性能を確保することが可能となる。
なお、図８（ｄ）に示すように受光素子１００の上面を開放した際には、例えば、図９（ｃ）に示すように、第１枠材１０２ａと第２枠材１０２ｂとは相互に離間する。
以上のような実施形態によれば、枠材１０２が２重以上に構成されているので、枠材１０２とその周囲の封止樹脂層１０６との境界部に生じる応力を外側の第２枠材１０２ｂに集中させることができる。よって、内側の第１枠材１０２ａの変形は抑制できる結果、内側の第１枠材１０２ａの開口１０２ｃの形状の歪みを抑制することができる。
また、内側の第１枠材１０２ａの壁厚Ｗ１が、外側の第２枠材１０２ｂの壁厚Ｗ３よりも厚いので、枠材１０２の全体幅（上記距離Ｗ）は抑制しつつ、内側の第１枠材１０２ａの壁厚Ｗ１は十分に確保することができ、封止樹脂層１０６の成型時に第１枠材１０２ａの開口１０２ｃの変形を抑制することができる。
また、第１枠材１０２ａと第２枠材１０２ｂとの間隔Ｗ２は、第１枠材１０２ａの壁厚Ｗ１の０．２倍以下であるので、枠材１０２の全体幅（距離Ｗ）は抑制しつつ、封止樹脂層１０６の成型時に第１及び第２枠材１０２ａ、１０２ｂが互いに接触して支え合うことが可能となる。
また、第１枠材１０２ａと第２枠材１０２ｂとの間隔Ｗ２は、第１枠材１０２ａの壁厚Ｗ１の０．００５倍以上であるので、封止樹脂層１０６の注入圧力による外側の第２枠材１０２ｂの変形を許容する余裕空間を確保できる。
また、外側の第２枠材１０２ｂの外側の側面と、内側の第１枠材１０２ａの内側の側面と、の距離Ｗが、枠材１０２の高さｈの０．５倍以上であるので、距離Ｗを一定以上確保できる。よって、枠材１０２の上面と、上側の封止用金型１１１ａの下面との接触面積を確保でき、それらのシール性を十分に得ることができる。
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
上記の実施形態では、枠材１０２が２重構造である例を説明したが、３重以上に構成されていても良い。この場合に、最内周の枠材の壁厚が、それよりも外側の枠材の壁厚よりも厚い構造とすることができる。また、枠材１０２が３重の場合に、最内周の枠材の壁厚を、最外周の枠材の壁厚の２倍以上１０倍以下とすることができる。また、枠材１０２が３重の場合に、隣り合う枠材の間隔を、最内周の枠材の壁厚の０．２倍以下とすることができる。また、枠材１０２が３重の場合に、隣り合う枠材の間隔を、最内周の枠材の壁厚の０．００５倍以上とすることができる。また、枠材１０２が３重の場合に、最外周の枠材の外側の側面と、最内周の枠材の内側の側面と、の距離を、枠材１０２の高さの０．５倍以上とすることができる。
また、上記の実施形態では、受光素子を例に挙げて説明した。しかしながら、受光素子に換えて、デジタルビデオカメラ、デジタルスチールカメラ等に用いる撮像素子、各種のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）、および電気振動を利用する電気音響フィルター等としてもよい。
１００ 受光素子
１０１ 本体部
１０１ａ ウエハ
１０１ｂ 受光部
１０２ 枠材
１０２ａ 第１枠材
１０２ｂ 第２枠材
１０２ｃ 開口
１０３ 露光用マスク
１０３ａ ガラス材
１０３ｂ 遮光部
１０３ｃ 透光部
１０４ａ リードフレーム
１０４ｂ リードフレーム
１０５ 金属細線
１０６ 封止樹脂層
１０７ 保護テープ
１０８ 電子装置
１０９ 実装基板
１１０ 半田
１１１ａ 封止用金型
１１１ｂ 封止用金型
１１２ ボンディングパッド
１１３ 樹脂膜
１１５ 流入圧力
１２０ 力
１３０ 力
１４０ 力
９０１ 受光素子
９０１ｂ 受光部
９０２ 枠材
９０２ａ 開口
９０４ リードフレーム
９０６ 封止樹脂層
９１１ａ 封止用金型
９１１ｂ 封止用金型
９２０ 力
９３０ 力
９４０ 力
９５０ 力
ｈ 高さ
Ｗ 距離
Ｗ１ 壁厚
Ｗ２ 間隔
Ｗ３ 壁厚
１０１ 本体部
１０１ａ ウエハ
１０１ｂ 受光部
１０２ 枠材
１０２ａ 第１枠材
１０２ｂ 第２枠材
１０２ｃ 開口
１０３ 露光用マスク
１０３ａ ガラス材
１０３ｂ 遮光部
１０３ｃ 透光部
１０４ａ リードフレーム
１０４ｂ リードフレーム
１０５ 金属細線
１０６ 封止樹脂層
１０７ 保護テープ
１０８ 電子装置
１０９ 実装基板
１１０ 半田
１１１ａ 封止用金型
１１１ｂ 封止用金型
１１２ ボンディングパッド
１１３ 樹脂膜
１１５ 流入圧力
１２０ 力
１３０ 力
１４０ 力
９０１ 受光素子
９０１ｂ 受光部
９０２ 枠材
９０２ａ 開口
９０４ リードフレーム
９０６ 封止樹脂層
９１１ａ 封止用金型
９１１ｂ 封止用金型
９２０ 力
９３０ 力
９４０ 力
９５０ 力
ｈ 高さ
Ｗ 距離
Ｗ１ 壁厚
Ｗ２ 間隔
Ｗ３ 壁厚
Claims (8)
- 本体部と、前記本体部の上面に露出するように設けられた機能部と、を有する素子と、
前記機能部の上面が露出するように前記本体部上に立設されて前記機能部を２重以上に囲む枠材と、
最外周の前記枠材の周囲を埋める樹脂層と、
を有することを特徴とする電子装置。 - 最内周の前記枠材の壁厚が、それよりも外側の前記枠材の壁厚よりも厚いことを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
- 最内周の前記枠材の壁厚が、最外周の前記枠材の壁厚の２倍以上１０倍以下であることを特徴とする請求項２に記載の電子装置。
- 隣り合う前記枠材の間隔は、最内周の前記枠材の壁厚の０．２倍以下であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の電子装置。
- 隣り合う前記枠材の間隔は、最内周の前記枠材の壁厚の０．００５倍以上であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の電子装置。
- 最外周の前記枠材の外側の側面と、最内周の前記枠材の内側の側面と、の距離が、前記枠材の高さの０．５倍以上であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の電子装置。
- 前記枠材の高さが０．０５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の電子装置。
- 本体部と、前記本体部の上面に露出するように設けられた機能部と、を有する素子が形成されたウエハ上に、樹脂膜を形成する工程と、
前記樹脂膜をパターニングすることにより、前記機能部の上面が露出するように前記本体部上に立設されて前記機能部を２重以上に囲む枠材を形成する工程と、
前記素子を基材の上に搭載し、前記枠材の上面および前記基材の下面にそれぞれ封止用金型の成型面を圧接し、前記封止用金型の成型面に囲まれた空隙部分のうち、前記枠材に囲まれた空間を除く前記空隙部分に樹脂を注入して、最外周の前記枠材の周囲を埋める樹脂層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009286799A JP2011129713A (ja) | 2009-12-17 | 2009-12-17 | 電子装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009286799A JP2011129713A (ja) | 2009-12-17 | 2009-12-17 | 電子装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family
ID=44291991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009286799A Pending JP2011129713A (ja) | 2009-12-17 | 2009-12-17 | 電子装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2011129713A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015115510A (ja) * | 2013-12-13 | 2015-06-22 | トヨタ自動車株式会社 | 半導体モジュール |
-
2009
- 2009-12-17 JP JP2009286799A patent/JP2011129713A/ja active Pending
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|---|---|---|---|---|
| JP2015115510A (ja) * | 2013-12-13 | 2015-06-22 | トヨタ自動車株式会社 | 半導体モジュール |
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