JP2020151829A - Memsパッケージ、memsマイクロフォンおよびmemsパッケージの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(MEMSパッケージ、MEMSマイクロフォンの構造)
まず、図1〜図3を参照して、本発明の実施の形態に係るMEMSパッケージ1と、MEMSマイクロフォン100の構造について説明する。ここで、図1は本発明の第1の実施の形態に係るMEMSマイクロフォン100の図3における1−1線に対応した部分の断面図、図2は図1の要部を拡大して示した断面図である。図3はMEMSマイクロフォン100のキャップ99を外して示した要部の平面図である。
続いて、図4〜図8、図15(a)を参照して、薄膜フィルタ5について説明する。ここで、図4は薄膜フィルタ5の要部を拡大した平面図、図5は薄膜フィルタ5の複数の貫通孔15を含む部分の平面図、図6は図4の6−6線に対応した部分の断面図である。図7は薄膜フィルタ5の要部を更に大した平面図、図8は図7の8−8線の切断面を示す斜視図である。図15(a)は、筋状部の要部を示す斜視図である。
次に、図9〜図14、図15(b)を参照して、薄膜フィルタ5の接着構造について説明する。ここで、図9は薄膜フィルタ5およびその接着構造の要部を拡大して示した断面図である。図10は薄膜フィルタ5およびその接着構造の要部を示す平面図、図11は図10の要部を更に拡大し、一部省略した平面図、図12は薄膜フィルタ5が接着される音孔20bの周辺部分を拡大して示した平面図である。図13は接着領域に配置されている薄膜フィルタの要部を更に拡大した平面図である。図14は図13の14−14線の切断面を示す斜視図である。図15(b)は接着貫通孔の筋状部の要部を示す斜視図である。
続いて、以上の構成を有するMEMSパッケージ1、MEMSマイクロフォン100の製造方法について、図23〜図31を参照して説明する。ここで、図23は後述するパッケージパネル40を示す斜視図、図24は後述する薄膜フィルタ基板19を示す斜視図である。図25〜図29は、フィルタ接着層形成工程、薄膜フィルタ基板形成工程、薄膜フィルタ剥離工程、薄膜フィルタ転写工程を示す要部の断面図である。
薄膜フィルタ基板製造工程には、剥離接着層形成工程と、薄膜フィルタ形成工程とが含まれている。
剥離接着層形成工程では、シリコンウェハ31に剥離接着層33が形成される。この場合、例えば、熱発泡性テープがベース基板としてのシリコンウェハ31のベース面31aに張り付けられる。すると、図26(a)に示すように、剥離接着層33が形成される。また、図示しない熱発泡性樹脂がシリコンウェハ31のベース面31aに塗布されることによって、剥離接着層33が形成されることもできる。
次に、図26(a)、(b)、図27(a)、(b)に示すように、薄膜フィルタ形成工程が実行されることによって、フィルタ層29が剥離接着層33上に形成される。その薄膜フィルタ形成工程には、樹脂層形成工程と、金属層形成工程と、レジストパターン形成工程と、金属パターン形成工程と、貫通孔形成工程とが含まれている。
フィルタ接着層形成工程では、図25に示すように、感光性接着層61がパッケージパネル40の表面40aに形成される。感光性接着層61は、感光性ポリイミド接着剤シートを張り付けるなどして形成される。この場合、図29に示すように、感光性接着層61は、音孔20bが後に形成される部分を除いた孔あき構造で形成される。感光性接着層61の代わりに、ポリイミド系接着剤やエポキシ樹脂系接着剤を用いた接着層が形成されることもできる。感光性接着層61や、これらの接着層がフィルタ接着層となる。
薄膜フィルタ剥離工程では、薄膜フィルタ基板19が加熱される。すると、そのときの熱によって、剥離接着層33が発泡する。そのため、図30に示すように、剥離接着層33からフィルタ層29が剥がれる。こうして、フィルタ層29が製造される。
続いて、薄膜フィルタ転写工程が実行される。薄膜フィルタ転写工程では、薄膜フィルタ基板19から剥離されたフィルタ層29がパッケージパネル40に転写される。この場合、前述したようにパッケージパネル40の表面40aに感光性接着層61が形成されているため、図31に示すように、その上に、薄膜フィルタ基板19から剥離されたフィルタ層29が重ねられる。また、パッケージパネル40には、複数のパッケージ領域41が形成されているので、各パッケージ領域41において、レーザ加工によって、フィルタ層29の不要部分が除去される。この場合、各パッケージ領域41において、フィルタ部58が残され、そのほかの部分は除去される。
その後、MEMSチップ搭載工程が実行される。MEMSチップ搭載工程では、MEMSチップ10に電極パッド7が形成され、さらにはんだバンプが形成される。その後、パッケージパネル40において、MEMSチップ10が、はんだバンプを用いたフリップチップボンディングによってパッケージ領域41ごとに搭載されて、チップ付きパネル40X(図32参照)が形成される。そのチップ付きパネル40Xが図示しない加熱リフロー炉に通される。すると、はんだバンプが溶融したあと、ボンディングバンプ4になる。その後、音響シールド6が形成される(MEMSチップ10が実装される前に音響シールド6が形成される場合もある)。
MEMSパッケージ1とMEMSマイクロフォン100には、薄膜フィルタ5が接着されているから、微粒子や水の外部からの進入がその薄膜フィルタ5によって防止される。薄膜フィルタ5の薄膜部16は、非常に厚さが薄い薄膜状に形成されている。しかし、貫通孔15(接着貫通孔15X)がそのパッケージ基板20に接着される接着領域16Xに形成されている。そのため、パッケージ基板20に接着されている状態で、その接着に用いられる感光性接着層61が貫通孔15(接着貫通孔15X)の内側に接触して、感光性接着層61が貫通孔15(接着貫通孔15X)に係合する構造が得られる。そのため、薄膜フィルタ5の接着強度(接着力)が、貫通孔のない滑らかな表面がパッケージ基板20に接着される場合に比べて向上している。
次に、図16、図17を参照して、変形例1に係る薄膜フィルタ32について説明する。ここで、図16は、変形例1に係る薄膜フィルタ32の要部を示した平面図、図17は薄膜フィルタ32の代表貫通孔15a,15b,15c,15dを含む部分の平面図である。
次に、図18、図19、図20を参照して、変形例2に係る薄膜フィルタ34について説明する。ここで、図18は、変形例2に係る薄膜フィルタ34の要部を拡大した平面図、図19は薄膜フィルタ34の要部を更に拡大した平面図、図20は図19の20−20線の切断面を示す斜視図である。
次に、図21を参照して、変形例3に係る薄膜フィルタ62について説明する。ここで、図21は、変形例3に係る薄膜フィルタ62の図6に応じた断面図である。
次に、図22(a)、(b)を参照して、変形例4に係る薄膜フィルタ72について説明する。ここで、図22(a)は、変形例4に係る薄膜フィルタ72の図8に応じた斜視図である。図22(b)は、薄膜フィルタ72の接着貫通孔の要部を示す一部省略した平面図である。
(MEMSパッケージ、MEMSマイクロフォンの構造)
次に、変形例に係るMEMSパッケージ101、MEMSマイクロフォン200について図33を参照して説明する。図33は、MEMSマイクロフォン200の図1に対応した断面図である。
a)薄膜フィルタ5がMEMSチップ10に接着されている点
b)MEMSパッケージ101がボンディングバンプ4、音響シールド6、電極パッド7、21を有していない点、
c)MEMSチップ10がワイヤ26Aによって、ASIC92に接続されている点
MEMSパッケージ1では、薄膜フィルタ5がパッケージ基板20に接着されているが、MEMSパッケージ101では、薄膜フィルタ5がMEMSチップ10に接着されている。薄膜フィルタ5は、MEMSチップ10の基板面22bに対し、孔部22cを塞ぐようにして接着されている。
続いて、以上の構成を有するMEMSパッケージ101、MEMSマイクロフォン200の製造方法について、図34〜図40を参照して説明する。ここで、図34は後述するMEMSウェハ140を示す斜視図、図35は後述する薄膜フィルタ基板150を示す斜視図である。図36は、薄膜フィルタ基板150の要部の断面図、図37は接着層付フィルタ基板製造工程を示す要部の断面図、図38は基板重合工程を示す要部の断面図、図39、図40は薄膜フィルタ転写工程を示す要部の断面図である。
接着層付フィルタ基板製造工程では、以上のようにして製造された薄膜フィルタ基板150に対して、その表面に感光性接着層61が形成される。感光性接着層61は、感光性ポリイミド接着剤シートを張り付けるなどして形成される。この場合、図37に示すように、感光性接着層61は、薄膜フィルタ基板150の表面に次のような孔あき構造で形成される。感光性接着層61は、各個別領域151において、各フィルタ部158の周縁部158eに対応した環状の部分が残り、その内側が除去された孔あき構造で形成される。露光、現像によって、感光性接着層61がパターニングされる。接着層付フィルタ基板製造工程が実行されることによって、接着層付フィルタ基板153が製造される。感光性接着層61の代わりに、ポリイミド系接着剤やエポキシ樹脂系接着剤を用いた接着層が形成されることもできる。感光性接着層61や、これらの接着層がフィルタ接着層となる。また、例えば、フィルタ接着層の材料となる接着剤がインクジェット方式で塗布されるか、またはディスペンサを用いて塗布されることによって、フィルタ接着層が形成されることができる。
基板重合工程では、図38に示すように、重合基板165が製造される。この場合、各MEMS領域141と、各個別領域151との位置合わせが行われた後、感光性接着層61が各MEMS領域141に重なるように、接着層付フィルタ基板153とMEMSウェハ140とが重ね合わされる。それによって、重合基板165が製造される。
次の薄膜フィルタ転写工程では、まず、重合基板165が加熱される。すると、そのときの熱によって、剥離接着層33が発泡する。そのため、図39に示すように、重合基板165から剥離接着層33とベース基板であるシリコンウェハ31が剥がれる。そのため、図40に示すように、フィルタ層159が感光性接着層61上に残る。これによって、フィルタ層159がMEMSウェハ140に転写される。その後、MEMSチップ搭載工程、パネル裁断工程が実行されると、MEMSパッケージ101とMEMSマイクロフォン200とが製造される。
また、接着層付フィルタ基板製造工程から基板重合工程までの間で進入工程が実行される。進入工程では、各フィルタ部158の周縁部158e(接着予定領域)に感光性接着層61が形成されるとき、または感光性接着層61が形成された後で、その感光性接着層61の一部が周縁部158e(接着予定領域)の貫通孔15に入り込むようにする。例えば、接着層付フィルタ基板製造工程において、感光性接着層61が各フィルタ部158の周縁部158eに形成されたときに接着層付フィルタ基板153が加熱されることで、感光性接着層61の一部が進入部61dとして貫通孔15に入り込むようにすることができる。また、基板重合工程で、接着層付フィルタ基板153とMEMSウェハ140とが重ね合わされたときに両者が押し合わされることによって、感光性接着層61の一部が進入部61dとして貫通孔15に入り込むようにすることができる(図37,38では、進入部61dを図示せず)。進入工程によって、進入部61dが形成される貫通孔15が前述した接着貫通孔15Xになり、前述した接着層進入構造が得られる。
図41は、変形例1に係るMEMSパッケージ1Aを有するMEMSマイクロフォン100Aを示す図1に対応した断面図である。図42は、MEMSマイクロフォン100Aを示す図2に対応した断面図である。
図43は、変形例2に係るMEMSパッケージ101Aを有するMEMSマイクロフォン200Aを示す図33に対応した断面図である。MEMSパッケージ101Aは、MEMSパッケージ101と比較して、薄膜フィルタ5がパッケージ基板20に接着されている点で相違している。MEMSパッケージ101Aは、MEMSパッケージ101と同様に薄膜フィルタ5を有しているため、MEMSパッケージ101と同様の作用効果を奏する。
Claims (17)
- MEMSチップと、該MEMSチップが固着されているパッケージ基板とを有するMEMSパッケージであって、
該MEMSパッケージは、前記パッケージ基板または前記MEMSチップに接着されている薄膜フィルタを有し、
該薄膜フィルタは、フィルム面と、該フィルム面の裏側に配置されている裏フィルム面とを有する薄膜部を有し、
該薄膜部の前記パッケージ基板または前記MEMSチップに接着されている接着領域に、前記フィルム面から前記裏フィルム面まで貫通する貫通孔が形成されているMEMSパッケージ。 - 前記薄膜フィルタの接着に用いられているフィルタ接着層が前記貫通孔に入り込んだ接着層進入構造を有する請求項1記載のMEMSパッケージ。
- 前記フィルタ接着層が前記薄膜部の前記接着領域および前記貫通孔の内壁面に接着されている請求項2記載のMEMSパッケージ。
- 前記フィルム面と交差する交差方向に沿った筋状部を有する筋付内壁面が前記貫通孔の内側に形成されている請求項1〜3のいずれか一項記載のMEMSパッケージ。
- 前記薄膜部の前記接着領域以外のフィルタ領域にも前記貫通孔が形成され、前記接着領域に形成されている前記貫通孔および前記フィルタ領域に形成されている前記貫通孔の双方の内側に、前記フィルム面と交差する交差方向に沿った筋状部を有する筋付内壁面が形成されている請求項1〜3のいずれか一項記載のMEMSパッケージ。
- 前記筋状部は、前記貫通孔の内壁面よりも凹んだ凹部または該内壁面よりも突出した凸部として形成され、
前記フィルタ接着層は、前記筋状部が前記凹部として形成されているときには前記凹部に入り込み、前記筋状部が前記凸部として形成されているときには前記凸部の前記内壁面よりも突出している突出面に接触している請求項4または5記載のMEMSパッケージ。 - 前記貫通孔が平面視円形に形成され、
前記薄膜フィルタは、前記貫通孔をそれぞれ複数有する第1の貫通孔群および第2の貫通孔群を有し、
該第1の貫通孔群は、前記薄膜部の周端部との間隔が第1の間隔に設定されている第1の貫通孔を有し、かつ複数の該貫通孔が直線上に等間隔で配置され、
該第2の貫通孔群は、前記周端部との間隔が前記第1の間隔と異なる第2の間隔に設定されている第2の貫通孔を有し、かつ複数の該貫通孔が直線上に等間隔で配置され、
前記第1の貫通孔群によって形成される第1のラインと、前記第2の貫通孔群によって形成される第2のラインとが交互に配置されている請求項5記載のMEMSパッケージ。 - 前記筋状部が前記貫通孔の内壁面のほぼ全体に配置されている請求項4〜7のいずれか一項記載のMEMSパッケージ。
- 前記筋状部が前記薄膜部の厚さであるフィルム厚の80%よりも大きい長さに形成されている請求項4〜8のいずれか一項記載のMEMSパッケージ。
- MEMSパッケージと、該MEMSパッケージを包み込んでいるキャップとを有するMEMSマイクロフォンであって、
該MEMSパッケージは、MEMSチップと、該MEMSチップが固着されているパッケージ基板と、該パッケージ基板または前記MEMSチップに接着されている薄膜フィルタを有し、
該薄膜フィルタは、フィルム面と、該フィルム面の裏側に配置されている裏フィルム面とを有する薄膜部を有し、
該薄膜部の前記パッケージ基板または前記MEMSチップに接着されている接着領域に、前記フィルム面から前記裏フィルム面まで貫通する貫通孔が形成されているMEMSマイクロフォン。 - MEMSチップと、該MEMSチップが固着されるパッケージ基板とを用いてMEMSパッケージが製造されるMEMSパッケージの製造方法であって、
前記パッケージ基板が製造されるパッケージ領域が複数形成されているパッケージパネルの表面に接着剤からなるフィルタ接着層を形成するフィルタ接着層形成工程と、
剥離可能な剥離接着層がベース基板に形成される剥離接着層形成工程と、該剥離接着層上に薄膜フィルタが形成される薄膜フィルタ形成工程とが実行されることによって製造されている薄膜フィルタ基板について、該薄膜フィルタ基板の前記剥離接着層から前記薄膜フィルタが剥離される薄膜フィルタ剥離工程と、
該薄膜フィルタ剥離工程によって剥離された前記薄膜フィルタが前記パッケージパネルに転写される薄膜フィルタ転写工程とを有し、
前記薄膜フィルタ形成工程は、前記薄膜フィルタの形成に用いられる樹脂層を貫通する貫通孔が、該樹脂層の前記パッケージ基板に接着される予定の接着予定領域に形成される貫通孔形成工程を有し、
前記薄膜フィルタ転写工程は、前記接着予定領域が前記フィルタ接着層に重ねられた後、該フィルタ接着層の一部が前記貫通孔に入り込むようにすることによって、前記薄膜フィルタが前記パッケージ領域に接着されるMEMSパッケージの製造方法。 - 前記薄膜フィルタ形成工程は、前記薄膜フィルタが形成される複数の個別領域が各前記パッケージ領域に応じた配置で形成されているフィルタ層が前記剥離接着層上に形成される請求項11記載のMEMSパッケージの製造方法。
- MEMSチップと、該MEMSチップが固着されるパッケージ基板とを用いてMEMSパッケージが製造されるMEMSパッケージの製造方法であって、
剥離可能な剥離接着層がベース基板に形成される剥離接着層形成工程と、前記剥離接着層上に薄膜フィルタが形成される薄膜フィルタ形成工程とが実行されることによって製造されている薄膜フィルタ基板について、該薄膜フィルタ基板の表面に接着剤からなるフィルタ接着層が形成されることによって、接着層付フィルタ基板が製造される接着層付フィルタ基板製造工程と、
前記MEMSチップが製造されるMEMS領域が複数形成されているMEMS基板と、前記接着層付フィルタ基板とが重なった重合基板が製造される基板重合工程と、
該重合基板が加熱されて、前記重合基板から前記剥離接着層と前記ベース基板とが剥離されることによって、前記薄膜フィルタが前記MEMSウェハに転写される薄膜フィルタ転写工程とを有し、
前記薄膜フィルタ形成工程は、前記薄膜フィルタの形成に用いられる樹脂層を貫通する貫通孔が、該樹脂層の前記MEMSチップに接着される予定の接着予定領域に形成される貫通孔形成工程を有し、
前記接着予定領域に前記フィルタ接着層が形成された後、該フィルタ接着層の一部が前記貫通孔に入り込むようにする進入工程を更に有するMEMSパッケージの製造方法。 - 前記薄膜フィルタ形成工程は、前記薄膜フィルタが形成される複数の個別領域が前記MEMS領域に応じた配置で形成されているフィルタ層が前記剥離接着層上に形成される請求項13記載のMEMSパッケージの製造方法。
- 前記貫通孔形成工程は、前記薄膜フィルタの前記接着予定領域以外のフィルタ予定領域にも前記貫通孔が形成されるように実行される請求項11〜14のいずれか一項記載のMEMSパッケージの製造方法。
- 前記貫通孔形成工程は、前記フィルム面と交差する交差方向に沿った筋状部を有する筋付内壁面が前記貫通孔の内側に形成されるように実行される請求項11〜14のいずれか一項記載のMEMSパッケージの製造方法。
- 前記薄膜フィルタ形成工程は、
前記樹脂層の表面に金属層が形成される金属層形成工程と、
複数の孔部が形成されているレジストパターンが該金属層に形成されるレジストパターン形成工程と、
該レジストパターンがマスクに用いられて前記複数の孔部に応じた対応孔部が前記金属層に形成されることによって、金属パターンが形成される金属パターン形成工程とを更に有し、
前記貫通孔形成工程は、前記筋付内壁面が形成されるように、該金属パターンをマスクに用いた反応性イオンエッチングが実行される請求項16記載のMEMSパッケージの製造方法。
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