JP2014241446A - 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
Description
また、実装時にワイヤボンディングが行われるため、面方向の広がりが必要であった。このため、小型化に限界があり、また製造の効率化にも限界があった。
本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたものであり、小型で信頼性の高いセンサーパッケージと、このようなセンサーパッケージを簡便に製造するための製造方法を提供することを目的とする。
本発明の他の態様として、前記空隙部の厚みは、1〜20μmの範囲であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記保護材は、赤外線カットフィルターであるような構成とした。
本発明の他の態様として、半硬化の状態の前記封止部材に前記保護材を押圧して前記イメージセンサーのアクティブ面との間に所定の大きさの空隙部が確保された状態で、前記封止部材を硬化させて前記保護材と前記封止部材とを固着するような構成とした。
本発明のセンサーパッケージの製造方法では、ウエハレベルでセンサーの作製と保護材の固着を行う一括アッセンブリーが可能であり、その後、ダイシングしてセンサーパッケージを得るので、個々のセンサーパッケージでの組み付けが不要であり、工程管理が容易で製造コストの低減が可能である。
[センサーパッケージ]
図1は、本発明のセンサーパッケージの一実施形態を示す概略断面図である。図1において、本発明のセンサーパッケージ1は、センサー11と、このセンサー11の表面11aに封止部材32により固着された保護材31と、センサー11の表面11aおよび裏面11bそれぞれ配設された配線13,17と、センサー11を貫通し両面の所望の配線13,17に接続した複数の表裏導通ビア16と、を有し、裏面11bの配線17は外部端子18を有し、この外部端子18には外部端子凸部材21を備えている。
表裏導通ビア16は、アクティブ12の外側の領域のセンサー11に設けられた複数の微細貫通孔14内に、絶縁層15を介して配設されている。この表裏導通ビア16は、センサー11の表面11aに配設された配線13と、裏面11bに配設された配線17に接続されている。尚、微細貫通孔14内には絶縁材料が充填されて絶縁材料層19が形成されており、この絶縁材料層19は、配線17を被覆しているとともに、外部端子18が露出する開口部を有している。
本発明のセンサーパッケージ1を構成する保護材31は、例えば、ガラス、ポリイミド、ポリカーボネート等の材質を使用することができ、また、赤外線吸収機能を有する材質をもちいて赤外線カットフィルタを兼ねるものであってもよい。この保護材31の厚みは、材質、光透過性等を考慮して、例えば、400〜1000μmの範囲で設定することができる。また、保護材31と、センサー11のアクティブ面12との間に存在する空隙部33の厚みは、例えば、1〜20μmの範囲で設定することができる。
センサーパッケージ1が備える配線13,17、表裏導通ビア16、外部端子18の材質は、Cu、Ag、Au、Sn等の導電材料とすることができる。
センサー11の複数の微細貫通孔14は、開口径が1〜50μm、好ましくは5〜30μm程度である。この微細貫通孔14の形状は、図示例では裏面11b側の開口径が広いテーパー形状をなすものであるが、これに限定されず、厚み方向で内径がほぼ一定のストレート形状、厚み方向のほぼ中央で内径が狭くなっているような形状等であってもよい。
微細貫通孔14内に充填され、配線17を被覆するように配設されている絶縁材料層19は、例えば、ポリベンズオキサゾール樹脂、エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、カルド樹脂、ポリイミド樹脂等の有機材料等とすることができる。
外部端子18に配設された外部端子凸部材21は、センサーパッケージ1を配線基板等に実装するためのものであり、はんだ、Au、Ag等の材質であってよい。尚、外部端子凸部材21の形状、寸法は特に制限されないが、例えば、高さは70〜150μmの範囲で設定することができる。
外部端子18と外部端子凸部材21の間に介在する導電層23は、例えば、Cuを用いることができる。また、バリア金属層24は、例えば、導電層23側からNi層とAu層の積層膜、Ti層とCr層の積層膜等とすることができる。
本発明のセンサーパッケージは、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、図2に示されるように、外部端子18の中央に切欠き部18aが存在し、応力緩和導電層22が外部端子18とともに絶縁層15にも固着するような構成であってもよい。このような構成とすることにより、応力緩和導電層22の密着性をより高いものとすることができる。
また、図4に示されるように、応力緩和導電層22や導電層23を介在させずに、バリア金属層24のみを介在させて外部端子凸部材21を配設してもよい。
さらに、図6に示されるように、チタン薄膜層25と外部端子凸部材21との間に導電層26を介在させた構成としてもよい。導電層26としては、例えば、Cu、Ni等からなるものとすることができる。
尚、上述の本発明のセンサーパッケージは例示であり、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、アクティブ面12および配線13を被覆するように透明保護膜を備えるものであってもよい。この透明保護膜としては、例えば、酸化珪素、窒化珪素等からなる厚み0.1〜10μm程度の薄膜を挙げることができる。
次に、本発明のセンサーパッケージの製造方法について説明する。
図8および図9は、本発明のセンサーパッケージの製造方法の一実施形態を、上述の図1に示すセンサーパッケージ1を例として示す工程図である。
まず、一方の面に酸化珪素膜52を形成したシリコンウエハ51を多面付けに区画し、各面付け51A毎にセンサー11を作製する(図8(A))。センサー11は、例えば、MEMS(Micro Electromechanical System)手法等を用いて作製する。
次いで、露出している外部端子18上に応力緩和性を備えた導電性ペースト(シリコーンAgペースト、エポキシAgペースト、ウレタンAgペースト等)をスクリーン印刷法等により塗布して応力緩和導電層22を形成する(図9(B))。
その後、シリコンウエハ51のアクティブ面12側に、アクティブ面12と対向するように所定の空隙部33を介して保護材31を封止部材32により固着する(図9(D))。封止部材32は、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等を用いることができ、アクティブ面12、配線13を囲むように封止部材32を形成し、保護材31を押圧して空隙部33を確保した状態で封止部材32を硬化させることにより、固着することができる。
次いで、多面付けのシリコンウエハ51と保護材31をダイシングすることにより、図1に示されるようなセンサーパッケージ1が得られる。
また、図5に示されるようなセンサーパッケージの製造方法は、応力緩和導電層22、導電層23およびバリア金属層24を形成せずに、外部電極18上にチタン薄膜層25のみを形成し、このチタン薄膜層25上に外部端子凸部材21を形成する点を除いて、上述のセンサーパッケージ1の製造方法と同様である。
また、図7に示されるようなセンサーパッケージの製造方法は、表裏導通ビア16を形成した後、微細貫通孔14の位置に開口を備えたレジストパターンをシリコンウエハ51の裏面に形成し、次いで、表裏導通ビア16、配線17を給電層として、微細貫通孔14内に電解めっきにより導電材料を充填して導電材料層16′を形成する点を除いて、上述のセンサーパッケージ1の製造方法と同様である。
尚、上述の本発明のセンサーパッケージの製造方法は例示であり、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、外部端子凸部材21の形成は、保護材31を固着した後に行ってもよく、また、ダイシング後に外部端子凸部材21を形成してもよい。
まず、厚み625μmのシリコンウエハを準備し、一辺5mmである正方形で多面付けに区画した。上記のシリコンウエハのXY方向(シリコンウエハの表面に平行な平面)の熱膨張係数は3ppmであった。
次に、このシリコンウエハの一方の面に、プラズマCVD法により酸化珪素膜(厚み5μm)を成膜した。次に、この各面付け毎に、酸化珪素膜上に従来の手法によりセンサー(アクティブ面寸法:4000μm×4000μm)を作製し、その後、シリコンウエハの裏面からバックグラインドを行って厚みを200μmとした。アクティブ面の周囲には、パッドを有する配線が配設され、パッドは直径100μmで総数100個であった。
次に、センサーのアクティブ面側にプラズマCVD法により酸化珪素膜(厚み5μm)を成膜し、アクティブ面と配線を被覆する透明保護膜を形成した。
次に、センサーのアクティブ面の反対側の面(微細孔内を含む)に、プラズマCVD法により酸化珪素膜を成膜して絶縁層を形成した。この絶縁層は、シリコンウエハ表面上では2μm、微細孔の内壁面では1μmであった。
その後、シリコンウエハの一方の面(センサーのアクティブ面の反対側面)から、Ti−Cuの順に蒸着法により下地導電薄膜を0.3μmの厚みで形成した。次いで、この下地導電薄膜上にドライフィルムレジスト(旭化成(株)製APR)をラミネートした。次いで、表裏導通ビアおよび配線・外部端子形成用のフォトマスクを介し露光、現像してレジストパターン(厚み15μm)を形成した。このレジストパターンをマスクとし、上記の下地導電薄膜を給電層として、電解Cuめっきを行ない、微細貫通孔内に表裏導通ビアを形成するとともに、シリコンウエハ面(センサーのアクティブ面の反対側面)に配線および外部端子(直径500μm)を形成した。
次に、絶縁材料層の開口部(直径250μm)に露出している外部端子上に、シリコーンAgペースト(東レ・ダウコーニング・シリコーン(株)製 AGX)をスクリーン印刷で塗布し、硬化させて、厚み40μmの応力緩和導電層を形成した。
次いで、電解Cuめっきにより、応力緩和導電層上に厚み10μmの導電層を形成し、この導電層上に、電解めっきによりNi層(厚み3μm)、Au層(厚み0.2μm)を形成してバリア金属層とした。
次に、シリコンウエハのアクティブ面側において、各面付けの境界上に、封止部材用の樹脂組成物(協立化学産業(株)製 ワールドロック)を幅60μm、高さ20μmとなるように塗布し、半硬化させた。この状態で、センサーのアクティブ面との間に14μmの空隙部が形成されるように、厚み500μmのガラス基板を封止部材に押圧し、封止部材を硬化させて保護材を封止した。
これにより、ウエハレベルでセンサーパッケージが作製された。
次に、多面付けのセンサーパッケージをダイシングして、本発明のセンサーパッケージを得た。このセンサーパッケージは、5mm×5mm、高さが約1mm(はんだボールを含む)であった。
11…センサー
12…アクティブ面
13,17…配線
14…微細貫通孔
15…絶縁層
16…表裏導通ビア
16′…導電材料層
18…外部端子
19,19′…絶縁材料層
21…外部端子凸部材
22…応力緩和導電層
23…導電層
24…バリア金属層
51…シリコンウエハ
Claims (5)
- イメージセンサーと、該イメージセンサーの表面のアクティブ面に空隙部を介して対向するようにイメージセンサー表面に所定の高さをもつエポキシ樹脂含有の封止部材により固着された厚さ400μm〜1000μmのガラス製の保護材と、イメージセンサーの表面および裏面にそれぞれ配設されたCuを含む配線と、前記アクティブ面の外側の領域にてイメージセンサーを貫通し両面の所望の前記配線に接続した複数の表裏導通ビアと、を有するとともに、裏面の配線は外部端子を有し、該外部端子には前記アクティブ面の裏面に相当する領域に位置するはんだ製の外部端子凸部材を備え、前記イメージセンサーのアクティブ面と前記保護材との間の前記空隙部は、前記封止部材により設定されており、前記アクティブ面に対して前記封止部材は前記表裏導通ビアよりも外側の領域に位置し、前記表裏導通ビアは、裏面側の開口径が表面側の開口径より広いテーパー形状であり、前記外部端子と前記外部端子凸部材の間にチタン薄膜層が介在することを特徴とするセンサーパッケージ。
- 前記空隙部の厚みは、1〜20μmの範囲であることを特徴とする請求項1に記載のセンサーパッケージ。
- 前記保護材は、赤外線カットフィルターであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のセンサーパッケージ。
- ウエハを多面付けに区画し、各面付け毎にイメージセンサーを作製する工程と、
各面付け毎に前記イメージセンサー表面のアクティブ面の外側の領域に、裏面側の開口径が表面側の開口径より広いテーパー形状である複数の微細貫通孔を形成し、該微細貫通孔に導電材料を配設して表裏導通ビアを形成し、該表裏導通ビアと接続するCu含有の配線を各面付け毎にイメージセンサーの両面に形成し、イメージセンサー裏面に前記配線に接続した外部端子を形成する工程と、
各面付け毎に前記イメージセンサー裏面の前記外部端子に、前記アクティブ面の裏面に相当する領域に位置するようにチタン薄膜層を形成し、該チタン薄膜層上にはんだを用いて外部端子凸部材を形成する工程と、
多面付けの前記イメージセンサーのアクティブ面と対向するように、ウエハサイズで厚さ400μm〜1000μmのガラス製の保護材を、各面付け毎に前記アクティブ面に対して前記表裏導通ビアよりも外側に配設したエポキシ樹脂含有の封止部材に固着させて、前記イメージセンサーのアクティブ面と前記保護材との間に前記封止部材の高さで設定される所定の空隙部を形成する工程と、
多面付けの前記ウエハと前記保護材をダイシングする工程と、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。 - 半硬化の状態の前記封止部材に前記保護材を押圧して前記イメージセンサーのアクティブ面との間に所定の大きさの空隙部が確保された状態で、前記封止部材を硬化させて前記保護材と前記封止部材とを固着することを特徴とする請求項4に記載のセンサーパッケージの製造方法。
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