JP2016076617A - 指紋認識用半導体装置、指紋認識用半導体装置の製造方法及び半導体装置 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、図1〜図7に従って第1実施形態を説明する。
図1に示すように、指紋認識用半導体装置(指紋センサ)20は、基板30と、基板30にフリップチップ実装されたセンサ素子40と、基板30にはんだボール50を介して接合された配線基板60と、基板30と配線基板60との間の空間を充填する封止樹脂70とを有している。
絶縁層31は、指紋認識用半導体装置20において、最表層の絶縁層である。すなわち、絶縁層31の第1面31A(ここでは、上面)が指紋認識用半導体装置20における最表面となり、その第1面31Aが指紋認識用半導体装置20の外部に露出している。具体的には、図2に示すように、絶縁層31の第1面31A全面が指紋認識用半導体装置20の外部に露出している。すなわち、絶縁層31の第1面31Aには、配線パターン等の金属層が形成されていない。このような絶縁層31の第1面31Aは、平坦面である。なお、図2は、図1に示した指紋認識用半導体装置20を上方から視た平面図である。
配線基板60は、コア基板61と、コア基板61を厚さ方向に貫通する貫通孔61Xに形成された貫通電極62と、コア基板61の第1面(ここでは、上面)に形成された最上層の配線層63と、コア基板61の第2面(ここでは、下面)に形成された最下層の配線層64と、ソルダレジスト層65,66とを有している。配線層63,64は、貫通電極62を介して相互に電気的に接続されている。
次に、図6(b)に示す工程では、仮基板として用いた支持基板80(図6(a)参照)を除去する。例えば、支持基板80として銅箔を用いる場合には、塩化第二鉄素溶液、塩化第二銅水溶液、過硫酸アンモニウム水溶液等を用いたウェットエッチングにより、絶縁層31に対して選択的にエッチングして除去する。このとき、絶縁層31がエッチングストッパ層として機能するため、銅板である支持基板80のみを選択的にエッチングすることができる。但し、外部接続用パッド64Pの最表層がCu層である場合には、その外部接続用パッド64Pが支持基板80と一緒にエッチングされることを防止するため、外部接続用パッド64Pをマスクしてウェットエッチングを行う必要がある。なお、支持基板80としてPIフィルム等を用いる場合や剥離層を設けている場合には、支持基板80を絶縁層31から機械的に剥離するようにしてもよい。本工程により、絶縁層31の第1面31Aが露出される。なお、図6(b)において、同図に示す構造体は図6(a)とは上下反転して描かれている。
(1)絶縁層31の第2面31Bに配線パターン32を形成し、その配線パターン32にセンサ素子40をフリップチップ接続した。そして、センサ部41が形成されたセンサ素子40の能動面40A全面を絶縁層31で覆うようにした。この絶縁層31により、センサ素子40の能動面40A及びセンサ部41を、物理的及び電気的に保護することができる。
以下、図8〜図10に従って第2実施形態を説明する。先の図1〜図7に示した部材と同一の部材にはそれぞれ同一の符号を付して示し、それら各要素についての詳細な説明は省略する。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
(8)指紋認識用半導体装置20Aの周縁部(具体的には、四隅)に、配線基板60の上面側に形成された金属層67を露出する切り欠き部20Xを形成した。この切り欠き部20Xの形成によって、基板30、封止樹脂70及びソルダレジスト層65の外側面と、金属層67の第1面とから構成される段差部が形成される。このため、例えば指紋認識用半導体装置20Aを囲む別部材が指紋認識用半導体装置20Aに対して取り付けられる場合に、その別部材を上述した段差部の上に搭載することができる。このとき、切り欠き部20Xを指紋認識用半導体装置20Aの四隅のみに形成したため、指紋認識用半導体装置20A上への別部材の搭載を容易に行うことができる。
図11に示すように、上記各実施形態の指紋認識用半導体装置20,20Aは、例えば、スマートフォンなどの小型のスマート端末100に搭載される。例えば、スマート端末100は、タッチパネル101と、センサ102とを有している。タッチパネル101は、表示機能と入力機能とを兼ね備えた機器である。センサ102は、例えば、指紋などのユーザの生体情報の読み取りを行う機器である。このようなセンサ102に、指紋認識用半導体装置20,20Aを適用することができる。
(他の実施形態)
なお、上記各実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記第2実施形態では、指紋認識用半導体装置20Aの四隅のみに切り欠き部20Xを形成するようにした。これに限らず、例えば、指紋認識用半導体装置20Aの周縁部に沿って環状に切り欠き部20Xを形成するようにしてもよい。
・上記各実施形態では、センサ素子40の外形をなす四辺のうちの一辺のみに沿って接続端子42を設けるようにしたが、接続端子42の平面配置はこれに限定されない。
・上記各実施形態では、接続部材としてはんだボール50を採用した。このはんだボール50では、導電性コアボールとして銅コアボール51を採用したが、銅コアボール51の代わりに、例えば、金やニッケル等の銅以外の金属により形成された導電性コアボールを用いるようにしてもよい。また、銅コアボール51の代わりに、樹脂により形成された樹脂コアボールを用いるようにしてもよい。あるいは、はんだボール50の代わりに、導電性コアボールや樹脂コアボールを省略した、はんだボールを用いるようにしてもよい。
・上記実施形態において、基板30と配線基板60の間の空間を均一に確保するために、はんだボール50や金属ポスト53等の接続部材とは別のスペーサを設けてもよい。スペーサは、接続部材と同じ部材であってもよいし、接続部材と異なる部材であってもよい。
20X 切り欠き部
30 基板
31 絶縁層
32 配線パターン
32A パッド
32B 接続パッド
33 ソルダレジスト層
33X 開口部(第1開口部)
33Y,33Z 開口部(第2開口部)
34 接続端子(第1接続端子)
40 センサ素子
40A 能動面
40B 背面
41 センサ部
42 接続端子(第2接続端子)
45 アンダーフィル材
50 はんだボール(接続部材)
60 配線基板
61 コア基板
63 配線層(第1配線層)
64 配線層(第2配線層)
67 金属層
70 封止樹脂
80 支持基板
Claims (10)
- 絶縁層と、
絶縁層の下面に形成された配線パターンと、
指紋認識を行うセンサ部が形成された能動面を有し、前記配線パターンにフリップチップ接続されたセンサ素子と、
前記能動面と前記絶縁層の下面との間に形成されたアンダーフィル材と、
前記センサ素子の前記能動面とは反対の背面側に配置され、前記配線パターンに接続部材を介して接続された配線基板と、
前記絶縁層の下面と前記配線基板の上面との間の空間を充填する封止樹脂と、を有し、
前記能動面の全面が前記アンダーフィル材によって覆われ、
前記絶縁層の上面は最表面であり、前記絶縁層の上面には配線層が形成されていないことを特徴とする指紋認識用半導体装置。 - 前記絶縁層の下面に形成され、前記配線パターンの一部を接続パッドとして露出する第1開口部と、前記センサ素子が実装される実装領域に形成された第2開口部とを有するソルダレジスト層を有し、
前記接続部材は前記接続パッドに接続されていることを特徴とする請求項1に記載の指紋認識用半導体装置。 - 前記センサ部と平面視で重なる位置の前記絶縁層の下面には、前記配線パターンが形成されていないことを特徴とする請求項1又は2に記載の指紋認識用半導体装置。
- 前記絶縁層及び前記封止樹脂には、前記配線基板の上面の周縁部を露出する切り欠き部が形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の指紋認識用半導体装置。
- 前記配線基板は、
コア基板と、
前記コア基板の上面に形成され、前記接続部材と接続された第1配線層と、
前記コア基板の上面に形成された金属層と、
前記コア基板の下面に形成され、前記第1配線層と電気的に接続された第2配線層と、を有し、
前記金属層の一部は、前記切り欠き部から露出されていることを特徴とする請求項4に記載の指紋認識用半導体装置。 - 前記配線パターンの下面に形成された第1接続端子を有し、
前記センサ素子は、平面視矩形に形成され、該平面視矩形の一辺のみに沿って配列された第2接続端子を有し、
前記第2接続端子は、前記アンダーフィル材を貫通して前記第1接続端子と接続されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の指紋認識用半導体装置。 - 絶縁層と、
絶縁層の下面に形成された配線パターンと、
タッチ操作の検出又はユーザの生体情報の認識を行うセンサ部が形成された能動面を有し、前記配線パターンにフリップチップ接続されたセンサ素子と、
前記能動面と前記絶縁層の下面との間に形成されたアンダーフィル材と、
前記センサ素子の前記能動面とは反対の背面側に配置され、前記配線パターンに接続部材を介して接続された配線基板と、
前記絶縁層の下面と前記配線基板の上面との間の空間を充填する封止樹脂と、を有し、
前記能動面が前記アンダーフィル材によって覆われ、
前記絶縁層の上面は最表面であり、前記絶縁層の上面には配線層が形成されていないことを特徴とする半導体装置。 - 支持基板の第1面上に絶縁層を形成し、前記絶縁層の下面に配線パターンを形成する工程と、
指紋認識を行うセンサ部が形成された能動面を有するセンサ素子を、前記配線パターンにフリップチップ接続する工程と、
前記能動面の全面を被覆するように、前記能動面と前記絶縁層の下面との間にアンダーフィル材を形成する工程と、
前記センサ素子の能動面とは反対の背面側に配置された配線基板を、接続部材を介して前記配線パターンに接続する工程と、
前記配線基板の上面と前記絶縁層の下面との間の空間を充填し、前記センサ素子を封止する封止樹脂を形成する工程と、
前記支持基板を除去する工程と、を有することを特徴とする指紋認識用半導体装置の製造方法。 - 前記センサ素子をフリップチップ接続する工程、及び前記アンダーフィル材を形成する工程は、
前記配線パターンの下面に第1接続端子を形成する工程と、
前記絶縁層の下面に、前記第1接続端子と前記センサ素子が実装される実装領域とを被覆するように半硬化状態のフィルム状の絶縁樹脂を形成する工程と、
前記能動面に形成された第2接続端子が前記半硬化状態の絶縁樹脂を突き破りつつ前記第1接続端子に接続するように、前記センサ素子を前記配線パターンにフリップチップ接続する工程と、
前記半硬化状態の絶縁樹脂を熱硬化して、前記センサ素子と前記絶縁層との間に前記アンダーフィル材を形成する工程と、を有することを特徴とする請求項8に記載の指紋認識用半導体装置の製造方法。 - 前記支持基板を除去した後に、前記配線基板の上面の周縁部を露出する切り欠き部を、前記絶縁層及び前記封止樹脂に形成する工程を有することを特徴とする請求項8又は9に記載の指紋認識用半導体装置の製造方法。
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