JP3971674B2 - 接触型センサ内蔵半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置に係り、特に指紋センサ等の接触型センサが内臓された半導体装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
電子情報通信が普及するなかで、個人情報の機密性を守るために電子機器において個人認識を行うという要求が高まっている。個人認識手段として様々な技術が開発され実用化されているが、その中で、指紋を判別する技術が注目されている。指紋を判別するための小型の装置として、静電容量を利用した接触型センサが組み込まれた半導体装置が開発されている。
【０００３】
【従来の技術】
一般に、静電型と称される指紋センサは、指先をセンサの面に直接接触させて静電容量の変化に基づいて指紋を認識する。スイープタイプといわれる指紋センサは、センサ面を指でなぞる（スイープする）ことにより指紋像を読み取るセンサであり、例えば１ｍｍ程度の小さな幅でも指をなぞることにより指紋像を認識することができる。このため、小型の携帯機器等に組み込む指紋センサとしては、スイープタイプが主流となっている。
【０００４】
指紋センサとなる静電容量センサは、半導体素子と同様にシリコン基板上に形成することができる。すなわち、指紋センサはシリコン基板からつくられる半導体チップの一部として製造することができる。
【０００５】
図１はスイープタイプの指紋センサ装置が電子機器の筐体に組み込まれた状態の側面図である。図１において、指紋センサが内蔵された半導体チップ１には、フレキシブル基板２のバンプ１ｂが異方性導電樹脂４を介して接続されている。半導体チップ１は、回路形成面１ａ上の指紋センサ領域１ｂが露出した状態で電子機器の筐体３に組み込まれている。すなわち、指紋センサ領域１ｂに指を接触させながら移動する必要があるため指紋センサ領域１ｂは外部に露出している。
【０００６】
指紋センサ領域１ｂは、一般に半導体チップ１の回路形成面１ａに形成されるため、半導体チップ１をフレキシブル基板２に実装するための実装端子であるバンプ１ｃと同じ面に設けられる。図１に示す例の場合、半導体チップ１の回路形成面１ａに突出して形成されたバンプ１ｂはフレキシブル基板２のパターン配線４に形成された電極パッド４ａに接続され、異方性導電樹脂５により固定されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図１に示す構成において、半導体チップ１の指紋センサ領域１ｂは指を直接接触させる部分であり、組み込まれる電子機器の筐体３から外部に露出していなければならない。
【０００８】
上述のように指紋センサ部１ａは指で直接接触する部分であり、露出部の周囲部分が高いと指を完全に接触させることができなくなるおそれがある。特にスイープタイプの指紋センサ装置の場合、指紋センサ領域１ｂの幅（図１のＸ方向）は１ｍｍ程度と非常に小さいため、周囲部分が高いとうまく指が接触しないおそれがある。したがって、フレキシブル基板２の端部は筐体３に覆われることなく、外部に露出した状態となる。
【０００９】
このように、フレキシブル基板２の端部が露出していると、端部に対して外力が作用することがある。例えば、指紋センサ領域１ｂに指を接触させる際に指を反対方向（Ｘ方向と反対の方向）に動かした場合に、フレキシブル基板２の端部を上に持ち上げるような力が作用するおそれがある。
【００１０】
フレキシブル基板２の端部は半導体チップ１との接続部分であり、上述のように端部を持ち上げるような力が作用すると、異方性導電樹脂５による接合力が弱い場合、フキシブル基板２の端部が半導体チップ１から剥離するおそれがある。この場合、半導体チップ１とフレキシブル基板２との電気的接続が不良となり、指紋センサが機能しなくなるといった問題が生じてしまう
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、半導体素子と配線基板との接続部が保護された接触型センサ内蔵半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項１記載の発明は、接触型センサ内蔵半導体装置であって、回路形成面に形成されたセンサ領域と、該センサ領域以外の領域に設けられた接続用電極とを有する接触型センサ内蔵半導体素子と、端面が前記回路形成面上に位置するように、該半導体素子の接続用電極に接続された配線基板と、前記配線基板の端部から前記センサ領域までの部分を前記センサ領域が露出するように設けられた保護樹脂部とを有することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、保護樹脂部により配線基板の端部が覆われ、端部は半導体装置の回路形成面に強固に固定される。これにより、外部からの力による配線基板の端部の剥離が防止され、配線基板の剥離による半導体装置の故障を防止することができる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の接触型センサ内蔵半導体装置であって、前記保護樹脂部は前記配線基板と前記接触型センサ内蔵半導体素子との間にも充填されていることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項３記載の発明は、 基材シートを部分的に除去し、一部が該基材シートに繋がった状態の配線基板を前記基材シート中に形成し、回路形成面にセンサ領域と電極が形成された半導体素子を前記配線基板の端部と、前記配線基板以外の前記基材シートの部分との間にまたがって配置し、前記半導体素子の前記電極を前記配線基板の前記端部に形成された電極に接続し、前記配線基板の端部から前記センサ領域までの領域を、前記センサ領域が露出し、且つ前記半導体素子の前記電極と前記配線基板との接合部が覆われるように樹脂を充填し、前記配線基板が前記基材シートに繋がった部分を切断して前記配線基板を前記基材シートから分離することを特徴とするものである。
【００１７】
請求項３記載の発明によれば、配線基板を基材シートから分離するまで、配線基板の端部と基材シートとにより半導体素子が支持されるので、製造段階における基材シートの取り扱いが容易となる。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の接触型センサ内蔵半導体装置の製造方法であって、前記半導体素子を前記配線基板の端部と、前記配線基板以外の前記基材シートの部分との間にまたがって配置する工程において、前記基材シートはボンディングステージ上に載置され、前記配線基板の前記端部が載置される該ボンディングステージの載置面と前記配線基板以外の前記基材シートが載置される前記ボンディングステージ載置面との間に、前記半導体素子の電極に対応する高さの段差を設けたことを特徴とするものである。
【００２５】
まず、本発明の第１実施例による指紋センサ装置について、図２及び図３を参照しながら説明する。図２は本発明の第１実施例による指紋センサ装置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。図３は図２（ａ）におけるＡ部の拡大図である。
【００２６】
図２に示す指紋センサ装置は、指紋センサが内蔵された半導体チップ１と、半導体チップ１を外部回路に接続するための配線基板としてのフレキシブル基板２とよりなる。半導体チップ１の回路形成面１ａには、指紋センサ領域１ｂが形成され、指紋センサ領域１ｂ以外の部分にバンプ１ｃが形成されている。バンプ１ｃは、フレキシブル基板２のパターン配線４に形成された電極パッド４ａに対して、異方性導電樹脂５を介して接続されている。なお、異方性導電樹脂５はＮＣＰ（ノンコンダクティブペースト）のような樹脂であってもよい。
【００２７】
半導体チップ１は、指紋センサ領域１ｂが露出した状態で電子機器の筐体に組み込まれる。すなわち、指紋センサ領域１ｂに指を接触させながら移動する必要があるため指紋センサ領域１ｂは外部に露出する。
【００２８】
指紋センサ領域１ｂは、半導体チップ１の回路形成面１ａに形成されるため、半導体チップ１をフレキシブル基板２に実装するための実装端子であるバンプ１ｃと同じ面に設けられる。図２に示す例の場合、半導体チップ１の回路形成面１ａに突出して形成されたバンプ１ｃはフレキシブル基板２のパターン配線４に形成された電極パッド４ａに接続され、異方性導電樹脂５により接着固定される。
【００２９】
フレキシブル基板２はポリイミドフィルム等の絶縁性基材６に銅箔を貼り付け、パターン化してパターン配線４及び電極パッド４ａを形成したものである。半導体チップ１はフレキシブル基板２の一端側に実装され、他端側には外部回路へのコネクタ接続部２ａが形成される
以上のような構成の指紋センサ装置は、半導体チップ１の指紋センサ領域１ｂが電子機器の筐体から露出した状態で組み込まれ、フレキシブル基板２を介して電子機器の内部回路に接続される。この際、上述のように半導体チップに接続されたフキシブル基板２の端部も電子機器の筐体から露出することとなる。
【００３０】
本実施例では、フレキシブル基板２の露出端部に保護樹脂が塗布され、保護樹脂部７が形成される。保護樹脂は例えば液状エポキシ樹脂よりなり、フレキシブル基板２の端面２ｂ及び端面付近の表面を覆うように塗布され、硬化される。したがって、フレキシブル基板２の基材６の端面６ａは保護樹脂部７により保護され、基材６の端面６ａ付近には外力が作用しない。
【００３１】
以上のように、本実施例ではフレキシブル基板２の露出端部が保護樹脂部７により保護されるため、指紋センサ領域１ｂに指を接触させる際にフレキシブル基板２の端部に外力が作用せず、端部の剥離を防止することができる。したがって、端部の剥離による電気的接続不良を防止することができ、指紋センサ機能を長時間維持することができる。
【００３２】
次に、上述の指紋センサ装置の製造方法について、図４乃至６を参照しながら説明する。図４はフレキシブル基板２に半導体チップを接続して指紋センサ装置とする工程を説明する図である。図５は図４における切断工程において用いられる切断工具の側面図であり、図６は図５におけるＣ部の拡大図である。なお、図４（ａ）〜（ｄ）において、上側に示す図は平面図であり、下側に示す図は平面図におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。また、図５においても、上側に示す図は平面図であり、下側に示す図は平面図におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００３３】
図４に示す製造工程では、一枚の基材シートから３枚のフレキシブル基板２を製作する。まず、図４（ａ）に示すように、プレス加工やエッチング加工により基材シート６Ａをパターン加工してフレキシブル基板２の概略形状を作成する。この段階では３枚のフレキシブル基板２は基材シート６Ａに部分的に繋がっている。
【００３４】
次に、図４（ｂ）に示すように、３枚のフレキシブル基板２の各々に半導体チップ１を接続する。このとき、基材シート６Ａは、図５及び図６に示すようにボンディングステージ１０の上に載置され、その上に半導体チップ１がバンプ１ｃと電極パッド４ａが接触するように載置される。そして、半導体チップ１の背面からボンディングツール１１を押圧してバンプ１ｃと電極パッド４ａとを接合する。この際、半導体チップ１とフレキシブル基板２との間に異方性導電樹脂５を充填し、フレキシブル基板２と半導体チップとを接着して接合の信頼性を高める。
【００３５】
ここで、バンプ１ｃは半導体チップの片側だけに設けられているため、半導体チップ１が傾いてしまう。そこで、ボンディングステージ１０の半導体チップ１を載置する面は平坦ではなく、半導体チップ１のバンプ１ｃが設けられていない側がバンプ１ｃの高さ分高くなるように段差１０ａが設けられている。これにより、半導体チップ１はボンディングステージに対して平行に載置され、良好なボンディングを行うことができる。
【００３６】
次に、図４（ｃ）に示すように、フレキシブル基板２の半導体チップ１が接続された側の端部に保護樹脂を塗布して保護樹脂部７を形成する。保護樹脂を塗布する際は、保護樹脂がフレキシブル基板２の端部を十分に覆い、且つ半導体チップ１の指紋センサ領域１ｂを覆わないように、適量を塗布する必要がある。
【００３７】
保護樹脂が硬化したら、図４（ｄ）に示すように、各フレキシブル基板２が基材シート６Ａに繋がった部分を切断して、フレキシブル基板２を基材シート６Ａから切り離し、指紋センサ装置が完成する。
【００３８】
次に、本発明の第２実施例について図７を参照しながら説明する。図７は本発明の第２実施例による指紋センサ装置の一部の拡大側面図である。図７において、図３に示す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その説明は省略する。
【００３９】
本発明の第２実施例では、上述の第１実施例における保護樹脂部７を形成する代わりに、異方性導電樹脂５の充填量を増加し、意図的にはみ出させたものである。すなわち、半導体チップ１をフレキシブル基板２に接続する際に半導体チップ１とフレキシブル基板２の間に充填する異方性導電樹脂５の量を増やし、フレキシブル基板２の基材６の端面を覆う状態にはみ出すうようにしておく。これにより、フレキシブル基板２の端部は異方性導電樹脂５により補強され、端部の剥離が防止される。
【００４０】
次に、本発明の第３実施例による指紋センサ装置について、図８乃至１０を参照しながら説明する。図８は本発明の第３実施例による指紋センサ装置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。図９は図８（ａ）におけるＢ部の拡大図である。図１０は指先の静電気が除去されることを説明するための図である。図８乃至１０において、図２及び３に示す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その説明は省略する。
【００４１】
本発明の第３実施例による指紋センサ装置は、図２に示す指紋センサ装置と同様に、半導体チップ１と半導体チップ１に接続されたフレキシブル基板２Ａとを有する。フレキシブル基板２Ａは、上述のフレキシブル基板２にアース用導電部１２を加えたものである。すなわち、アース用導電部１２は、フレキシブル基板２の半導体チップ１が接続された側の端部を覆うように、基材６の表面に形成される。アース用導電部１２はパターン配線４とは反対側の面に設けられ、スルーホール２３を介してパターン配線４の接地配線に接続される。したがって、アース用導電部１２はパターン配線４を通じて接地される。
【００４２】
アース用導電部１２が形成される部分は、指紋センサ領域１ｂに指を接触させる際に、最初に指が接触する部分となる。したがって、図１０に示すように、指先がアース用導電部に触れた瞬間にスルーホール１３及びパターン配線４を介して電子機器の接地部に電気的に接続されるため、指先に溜まっていた静電気は電子機器の接地部に流れる。これにより、指先が指紋センサ領域１ｂに接触する前に静電気は除去され、指紋センサ領域１ｂに静電気が作用することを防止できる。指紋センサは一般に静電容量センサを利用したセンサであり、特に静電気による影響が心配されるが、本実施例のように静電気を除去することで、静電気による指紋センサ装置の誤動作や損傷を防止することができる。
【００４３】
本実施例ではアース用導電部１２がフレキシブル基板２の半導体チップ側に設けられるため、図３に示すような保護樹脂部７を形成することはできない。そこで、本実施例では、図９に示すように、フレキシブル基板２Ａの端部（端面）を傾斜させることにより、フレキシブル基板２を半導体チップ１から剥離させような外力が作用しないように構成している。
【００４４】
すなわち、フレキシブル基板２Ａの基材６の端面６ａを、半導体チップ１の回路形成面１ａに対して垂直ではなく傾斜させることで、指先が引っ掛かり難くし、指先が触れても常に端部が半導体チップに向かって押圧されるよう構成している。
【００４５】
基材６の端面６ａに傾斜を設ける加工法として、エッチングにより基材６をアース用導電部１２側から加工する加工法がある。すなわち、アース用導電部１２側から基材６をエッチング液に接触させて除去することにより、自然と傾斜端面６ａが形成される。ただし、パターン配線４は反対側からエッチングすることにより、端面６ａとは逆の傾斜を設けることが好ましい。これにより異方性導電樹脂５が基材６とパターン配線４との境界まで充填されるよう構成し、フレキシブル基板２Ａの下端部が突出することを防止している。
【００４６】
以上のように、本実施例では、フレキシブル基板の端部に傾斜を設けることによりフレキシブル基板の剥離を防止し、且つフレキシブル基板の端部の表面側にアース用導電部を形成して、指先の静電気を効果的に除去している。
【００４７】
なお、上述の実施例において、図１１に示すように、半導体チップ１とフレキシブル基板２とにより形成される角部に異方性導電樹脂５（又はノンコンダクティブペースト）のフィレット形状部が形成されることとしてもよい。このようなフィレット形状部を形成することにより、図１２に示すようにフレキシブル基板２に引っ張り力が作用しても、フレキシブル基板２が半導体チップ１から容易に剥離することを防止することができる。また、図１３に示すように、半導体チップ１とフレキシブル基板２とにより形成される角部に、異方性導電樹脂５とは異なる保護樹脂１４によるフィレット形状部を形成してもよい。
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、次に述べる種々の効果を実現することができる。
【００４８】
本発明の接触型センサ内蔵半導体装置によれば、保護樹脂部により配線基板の端部が覆われ、端部は半導体装置の回路形成面に強固に固定される。これにより、外部からの力による配線基板の端部の剥離が防止され、配線基板の剥離による半導体装置の故障を防止することができる。
【００５２】
本発明の接触型センサ内蔵半導体装置の製造方法によれば、配線基板を基材シートから分離するまで、配線基板の端部と基材シートとにより半導体素子が支持されるので、製造段階における基材シートの取り扱いが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スイープタイプの指紋センサ装置が電子機器の筐体に組み込まれた状態の側面図である。
【図２】本発明の第１実施例による指紋センサ装置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図３】図２（ａ）におけるＡ部の拡大図である。
【図４】フレキシブル基板に半導体チップを接続して指紋センサ装置とする工程を説明する図である。
【図５】図４における切断工程において用いられる切断工具の側面図であり
【図６】図５におけるＣ部の拡大図である。
【図７】本発明の第２実施例による指紋センサ装置の一部の拡大側面図である。
【図８】本発明の第３実施例による指紋センサ装置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図９】図８（ａ）におけるＢ部の拡大図である。
【図１０】指先の静電気が除去されることを説明するための図である。
【図１１】フレキシブル基板と半導体チップとの間にフィレット形状部を形成した例を示す側面図である。
【図１２】図１１に示すフィレット形状部の効果を説明するための図である。
【図１３】図１１に示すフィレット形状部の変形例を示す側面図である。
【符号の説明】
１ 半導体チップ
１ａ 回路形成面
１ｂ 指紋センサ領域
１ｃ バンプ
２，２Ａ フレキシブル基板
４ パターン配線
４ａ 電極パッド
５ 異方性導電樹脂
６ 基材
６ａ 端面
７ 保護樹脂部
１０ ボンディングステージ
１１ ボンディングツール
１２ アース用導電部
１３ スルーホール
１４ 保護樹脂
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置に係り、特に指紋センサ等の接触型センサが内臓された半導体装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
電子情報通信が普及するなかで、個人情報の機密性を守るために電子機器において個人認識を行うという要求が高まっている。個人認識手段として様々な技術が開発され実用化されているが、その中で、指紋を判別する技術が注目されている。指紋を判別するための小型の装置として、静電容量を利用した接触型センサが組み込まれた半導体装置が開発されている。
【０００３】
【従来の技術】
一般に、静電型と称される指紋センサは、指先をセンサの面に直接接触させて静電容量の変化に基づいて指紋を認識する。スイープタイプといわれる指紋センサは、センサ面を指でなぞる（スイープする）ことにより指紋像を読み取るセンサであり、例えば１ｍｍ程度の小さな幅でも指をなぞることにより指紋像を認識することができる。このため、小型の携帯機器等に組み込む指紋センサとしては、スイープタイプが主流となっている。
【０００４】
指紋センサとなる静電容量センサは、半導体素子と同様にシリコン基板上に形成することができる。すなわち、指紋センサはシリコン基板からつくられる半導体チップの一部として製造することができる。
【０００５】
図１はスイープタイプの指紋センサ装置が電子機器の筐体に組み込まれた状態の側面図である。図１において、指紋センサが内蔵された半導体チップ１には、フレキシブル基板２のバンプ１ｂが異方性導電樹脂４を介して接続されている。半導体チップ１は、回路形成面１ａ上の指紋センサ領域１ｂが露出した状態で電子機器の筐体３に組み込まれている。すなわち、指紋センサ領域１ｂに指を接触させながら移動する必要があるため指紋センサ領域１ｂは外部に露出している。
【０００６】
指紋センサ領域１ｂは、一般に半導体チップ１の回路形成面１ａに形成されるため、半導体チップ１をフレキシブル基板２に実装するための実装端子であるバンプ１ｃと同じ面に設けられる。図１に示す例の場合、半導体チップ１の回路形成面１ａに突出して形成されたバンプ１ｂはフレキシブル基板２のパターン配線４に形成された電極パッド４ａに接続され、異方性導電樹脂５により固定されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図１に示す構成において、半導体チップ１の指紋センサ領域１ｂは指を直接接触させる部分であり、組み込まれる電子機器の筐体３から外部に露出していなければならない。
【０００８】
上述のように指紋センサ部１ａは指で直接接触する部分であり、露出部の周囲部分が高いと指を完全に接触させることができなくなるおそれがある。特にスイープタイプの指紋センサ装置の場合、指紋センサ領域１ｂの幅（図１のＸ方向）は１ｍｍ程度と非常に小さいため、周囲部分が高いとうまく指が接触しないおそれがある。したがって、フレキシブル基板２の端部は筐体３に覆われることなく、外部に露出した状態となる。
【０００９】
このように、フレキシブル基板２の端部が露出していると、端部に対して外力が作用することがある。例えば、指紋センサ領域１ｂに指を接触させる際に指を反対方向（Ｘ方向と反対の方向）に動かした場合に、フレキシブル基板２の端部を上に持ち上げるような力が作用するおそれがある。
【００１０】
フレキシブル基板２の端部は半導体チップ１との接続部分であり、上述のように端部を持ち上げるような力が作用すると、異方性導電樹脂５による接合力が弱い場合、フキシブル基板２の端部が半導体チップ１から剥離するおそれがある。この場合、半導体チップ１とフレキシブル基板２との電気的接続が不良となり、指紋センサが機能しなくなるといった問題が生じてしまう
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、半導体素子と配線基板との接続部が保護された接触型センサ内蔵半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項１記載の発明は、接触型センサ内蔵半導体装置であって、回路形成面に形成されたセンサ領域と、該センサ領域以外の領域に設けられた接続用電極とを有する接触型センサ内蔵半導体素子と、端面が前記回路形成面上に位置するように、該半導体素子の接続用電極に接続された配線基板と、前記配線基板の端部から前記センサ領域までの部分を前記センサ領域が露出するように設けられた保護樹脂部とを有することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、保護樹脂部により配線基板の端部が覆われ、端部は半導体装置の回路形成面に強固に固定される。これにより、外部からの力による配線基板の端部の剥離が防止され、配線基板の剥離による半導体装置の故障を防止することができる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の接触型センサ内蔵半導体装置であって、前記保護樹脂部は前記配線基板と前記接触型センサ内蔵半導体素子との間にも充填されていることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項３記載の発明は、 基材シートを部分的に除去し、一部が該基材シートに繋がった状態の配線基板を前記基材シート中に形成し、回路形成面にセンサ領域と電極が形成された半導体素子を前記配線基板の端部と、前記配線基板以外の前記基材シートの部分との間にまたがって配置し、前記半導体素子の前記電極を前記配線基板の前記端部に形成された電極に接続し、前記配線基板の端部から前記センサ領域までの領域を、前記センサ領域が露出し、且つ前記半導体素子の前記電極と前記配線基板との接合部が覆われるように樹脂を充填し、前記配線基板が前記基材シートに繋がった部分を切断して前記配線基板を前記基材シートから分離することを特徴とするものである。
【００１７】
請求項３記載の発明によれば、配線基板を基材シートから分離するまで、配線基板の端部と基材シートとにより半導体素子が支持されるので、製造段階における基材シートの取り扱いが容易となる。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の接触型センサ内蔵半導体装置の製造方法であって、前記半導体素子を前記配線基板の端部と、前記配線基板以外の前記基材シートの部分との間にまたがって配置する工程において、前記基材シートはボンディングステージ上に載置され、前記配線基板の前記端部が載置される該ボンディングステージの載置面と前記配線基板以外の前記基材シートが載置される前記ボンディングステージ載置面との間に、前記半導体素子の電極に対応する高さの段差を設けたことを特徴とするものである。
【００２５】
まず、本発明の第１実施例による指紋センサ装置について、図２及び図３を参照しながら説明する。図２は本発明の第１実施例による指紋センサ装置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。図３は図２（ａ）におけるＡ部の拡大図である。
【００２６】
図２に示す指紋センサ装置は、指紋センサが内蔵された半導体チップ１と、半導体チップ１を外部回路に接続するための配線基板としてのフレキシブル基板２とよりなる。半導体チップ１の回路形成面１ａには、指紋センサ領域１ｂが形成され、指紋センサ領域１ｂ以外の部分にバンプ１ｃが形成されている。バンプ１ｃは、フレキシブル基板２のパターン配線４に形成された電極パッド４ａに対して、異方性導電樹脂５を介して接続されている。なお、異方性導電樹脂５はＮＣＰ（ノンコンダクティブペースト）のような樹脂であってもよい。
【００２７】
半導体チップ１は、指紋センサ領域１ｂが露出した状態で電子機器の筐体に組み込まれる。すなわち、指紋センサ領域１ｂに指を接触させながら移動する必要があるため指紋センサ領域１ｂは外部に露出する。
【００２８】
指紋センサ領域１ｂは、半導体チップ１の回路形成面１ａに形成されるため、半導体チップ１をフレキシブル基板２に実装するための実装端子であるバンプ１ｃと同じ面に設けられる。図２に示す例の場合、半導体チップ１の回路形成面１ａに突出して形成されたバンプ１ｃはフレキシブル基板２のパターン配線４に形成された電極パッド４ａに接続され、異方性導電樹脂５により接着固定される。
【００２９】
フレキシブル基板２はポリイミドフィルム等の絶縁性基材６に銅箔を貼り付け、パターン化してパターン配線４及び電極パッド４ａを形成したものである。半導体チップ１はフレキシブル基板２の一端側に実装され、他端側には外部回路へのコネクタ接続部２ａが形成される
以上のような構成の指紋センサ装置は、半導体チップ１の指紋センサ領域１ｂが電子機器の筐体から露出した状態で組み込まれ、フレキシブル基板２を介して電子機器の内部回路に接続される。この際、上述のように半導体チップに接続されたフキシブル基板２の端部も電子機器の筐体から露出することとなる。
【００３０】
本実施例では、フレキシブル基板２の露出端部に保護樹脂が塗布され、保護樹脂部７が形成される。保護樹脂は例えば液状エポキシ樹脂よりなり、フレキシブル基板２の端面２ｂ及び端面付近の表面を覆うように塗布され、硬化される。したがって、フレキシブル基板２の基材６の端面６ａは保護樹脂部７により保護され、基材６の端面６ａ付近には外力が作用しない。
【００３１】
以上のように、本実施例ではフレキシブル基板２の露出端部が保護樹脂部７により保護されるため、指紋センサ領域１ｂに指を接触させる際にフレキシブル基板２の端部に外力が作用せず、端部の剥離を防止することができる。したがって、端部の剥離による電気的接続不良を防止することができ、指紋センサ機能を長時間維持することができる。
【００３２】
次に、上述の指紋センサ装置の製造方法について、図４乃至６を参照しながら説明する。図４はフレキシブル基板２に半導体チップを接続して指紋センサ装置とする工程を説明する図である。図５は図４における切断工程において用いられる切断工具の側面図であり、図６は図５におけるＣ部の拡大図である。なお、図４（ａ）〜（ｄ）において、上側に示す図は平面図であり、下側に示す図は平面図におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。また、図５においても、上側に示す図は平面図であり、下側に示す図は平面図におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００３３】
図４に示す製造工程では、一枚の基材シートから３枚のフレキシブル基板２を製作する。まず、図４（ａ）に示すように、プレス加工やエッチング加工により基材シート６Ａをパターン加工してフレキシブル基板２の概略形状を作成する。この段階では３枚のフレキシブル基板２は基材シート６Ａに部分的に繋がっている。
【００３４】
次に、図４（ｂ）に示すように、３枚のフレキシブル基板２の各々に半導体チップ１を接続する。このとき、基材シート６Ａは、図５及び図６に示すようにボンディングステージ１０の上に載置され、その上に半導体チップ１がバンプ１ｃと電極パッド４ａが接触するように載置される。そして、半導体チップ１の背面からボンディングツール１１を押圧してバンプ１ｃと電極パッド４ａとを接合する。この際、半導体チップ１とフレキシブル基板２との間に異方性導電樹脂５を充填し、フレキシブル基板２と半導体チップとを接着して接合の信頼性を高める。
【００３５】
ここで、バンプ１ｃは半導体チップの片側だけに設けられているため、半導体チップ１が傾いてしまう。そこで、ボンディングステージ１０の半導体チップ１を載置する面は平坦ではなく、半導体チップ１のバンプ１ｃが設けられていない側がバンプ１ｃの高さ分高くなるように段差１０ａが設けられている。これにより、半導体チップ１はボンディングステージに対して平行に載置され、良好なボンディングを行うことができる。
【００３６】
次に、図４（ｃ）に示すように、フレキシブル基板２の半導体チップ１が接続された側の端部に保護樹脂を塗布して保護樹脂部７を形成する。保護樹脂を塗布する際は、保護樹脂がフレキシブル基板２の端部を十分に覆い、且つ半導体チップ１の指紋センサ領域１ｂを覆わないように、適量を塗布する必要がある。
【００３７】
保護樹脂が硬化したら、図４（ｄ）に示すように、各フレキシブル基板２が基材シート６Ａに繋がった部分を切断して、フレキシブル基板２を基材シート６Ａから切り離し、指紋センサ装置が完成する。
【００３８】
次に、本発明の第２実施例について図７を参照しながら説明する。図７は本発明の第２実施例による指紋センサ装置の一部の拡大側面図である。図７において、図３に示す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その説明は省略する。
【００３９】
本発明の第２実施例では、上述の第１実施例における保護樹脂部７を形成する代わりに、異方性導電樹脂５の充填量を増加し、意図的にはみ出させたものである。すなわち、半導体チップ１をフレキシブル基板２に接続する際に半導体チップ１とフレキシブル基板２の間に充填する異方性導電樹脂５の量を増やし、フレキシブル基板２の基材６の端面を覆う状態にはみ出すうようにしておく。これにより、フレキシブル基板２の端部は異方性導電樹脂５により補強され、端部の剥離が防止される。
【００４０】
次に、本発明の第３実施例による指紋センサ装置について、図８乃至１０を参照しながら説明する。図８は本発明の第３実施例による指紋センサ装置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。図９は図８（ａ）におけるＢ部の拡大図である。図１０は指先の静電気が除去されることを説明するための図である。図８乃至１０において、図２及び３に示す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その説明は省略する。
【００４１】
本発明の第３実施例による指紋センサ装置は、図２に示す指紋センサ装置と同様に、半導体チップ１と半導体チップ１に接続されたフレキシブル基板２Ａとを有する。フレキシブル基板２Ａは、上述のフレキシブル基板２にアース用導電部１２を加えたものである。すなわち、アース用導電部１２は、フレキシブル基板２の半導体チップ１が接続された側の端部を覆うように、基材６の表面に形成される。アース用導電部１２はパターン配線４とは反対側の面に設けられ、スルーホール２３を介してパターン配線４の接地配線に接続される。したがって、アース用導電部１２はパターン配線４を通じて接地される。
【００４２】
アース用導電部１２が形成される部分は、指紋センサ領域１ｂに指を接触させる際に、最初に指が接触する部分となる。したがって、図１０に示すように、指先がアース用導電部に触れた瞬間にスルーホール１３及びパターン配線４を介して電子機器の接地部に電気的に接続されるため、指先に溜まっていた静電気は電子機器の接地部に流れる。これにより、指先が指紋センサ領域１ｂに接触する前に静電気は除去され、指紋センサ領域１ｂに静電気が作用することを防止できる。指紋センサは一般に静電容量センサを利用したセンサであり、特に静電気による影響が心配されるが、本実施例のように静電気を除去することで、静電気による指紋センサ装置の誤動作や損傷を防止することができる。
【００４３】
本実施例ではアース用導電部１２がフレキシブル基板２の半導体チップ側に設けられるため、図３に示すような保護樹脂部７を形成することはできない。そこで、本実施例では、図９に示すように、フレキシブル基板２Ａの端部（端面）を傾斜させることにより、フレキシブル基板２を半導体チップ１から剥離させような外力が作用しないように構成している。
【００４４】
すなわち、フレキシブル基板２Ａの基材６の端面６ａを、半導体チップ１の回路形成面１ａに対して垂直ではなく傾斜させることで、指先が引っ掛かり難くし、指先が触れても常に端部が半導体チップに向かって押圧されるよう構成している。
【００４５】
基材６の端面６ａに傾斜を設ける加工法として、エッチングにより基材６をアース用導電部１２側から加工する加工法がある。すなわち、アース用導電部１２側から基材６をエッチング液に接触させて除去することにより、自然と傾斜端面６ａが形成される。ただし、パターン配線４は反対側からエッチングすることにより、端面６ａとは逆の傾斜を設けることが好ましい。これにより異方性導電樹脂５が基材６とパターン配線４との境界まで充填されるよう構成し、フレキシブル基板２Ａの下端部が突出することを防止している。
【００４６】
以上のように、本実施例では、フレキシブル基板の端部に傾斜を設けることによりフレキシブル基板の剥離を防止し、且つフレキシブル基板の端部の表面側にアース用導電部を形成して、指先の静電気を効果的に除去している。
【００４７】
なお、上述の実施例において、図１１に示すように、半導体チップ１とフレキシブル基板２とにより形成される角部に異方性導電樹脂５（又はノンコンダクティブペースト）のフィレット形状部が形成されることとしてもよい。このようなフィレット形状部を形成することにより、図１２に示すようにフレキシブル基板２に引っ張り力が作用しても、フレキシブル基板２が半導体チップ１から容易に剥離することを防止することができる。また、図１３に示すように、半導体チップ１とフレキシブル基板２とにより形成される角部に、異方性導電樹脂５とは異なる保護樹脂１４によるフィレット形状部を形成してもよい。
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、次に述べる種々の効果を実現することができる。
【００４８】
本発明の接触型センサ内蔵半導体装置によれば、保護樹脂部により配線基板の端部が覆われ、端部は半導体装置の回路形成面に強固に固定される。これにより、外部からの力による配線基板の端部の剥離が防止され、配線基板の剥離による半導体装置の故障を防止することができる。
【００５２】
本発明の接触型センサ内蔵半導体装置の製造方法によれば、配線基板を基材シートから分離するまで、配線基板の端部と基材シートとにより半導体素子が支持されるので、製造段階における基材シートの取り扱いが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スイープタイプの指紋センサ装置が電子機器の筐体に組み込まれた状態の側面図である。
【図２】本発明の第１実施例による指紋センサ装置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図３】図２（ａ）におけるＡ部の拡大図である。
【図４】フレキシブル基板に半導体チップを接続して指紋センサ装置とする工程を説明する図である。
【図５】図４における切断工程において用いられる切断工具の側面図であり
【図６】図５におけるＣ部の拡大図である。
【図７】本発明の第２実施例による指紋センサ装置の一部の拡大側面図である。
【図８】本発明の第３実施例による指紋センサ装置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図９】図８（ａ）におけるＢ部の拡大図である。
【図１０】指先の静電気が除去されることを説明するための図である。
【図１１】フレキシブル基板と半導体チップとの間にフィレット形状部を形成した例を示す側面図である。
【図１２】図１１に示すフィレット形状部の効果を説明するための図である。
【図１３】図１１に示すフィレット形状部の変形例を示す側面図である。
【符号の説明】
１ 半導体チップ
１ａ 回路形成面
１ｂ 指紋センサ領域
１ｃ バンプ
２，２Ａ フレキシブル基板
４ パターン配線
４ａ 電極パッド
５ 異方性導電樹脂
６ 基材
６ａ 端面
７ 保護樹脂部
１０ ボンディングステージ
１１ ボンディングツール
１２ アース用導電部
１３ スルーホール
１４ 保護樹脂
Claims (4)
- 回路形成面に形成されたセンサ領域と、該センサ領域以外の領域に設けられた接続用電極とを有する接触型センサ内蔵半導体素子と、
端面が前記回路形成面上に位置するように、該半導体素子の接続用電極に接続された配線基板と、
前記配線基板の端部から前記センサ領域までの部分を前記センサ領域が露出するように設けられた保護樹脂部と
を有することを特徴とする接触型センサ内蔵半導体装置。 - 請求項１記載の接触型センサ内蔵半導体装置であって、
前記保護樹脂部は前記配線基板と前記接触型センサ内蔵半導体素子との間にも充填されていることを特徴とする接触型センサ内蔵半導体装置。 - 基材シートを部分的に除去し、一部が該基材シートに繋がった状態の配線基板を前記基材シート中に形成し、
回路形成面にセンサ領域と電極が形成された半導体素子を前記配線基板の端部と、前記配線基板以外の前記基材シートの部分との間にまたがって配置し、
前記半導体素子の前記電極を前記配線基板の前記端部に形成された電極に接続し、
前記配線基板の端部から前記センサ領域までの領域を、前記センサ領域が露出し、且つ前記半導体素子の前記電極と前記配線基板との接合部が覆われるように樹脂を充填し、
前記配線基板が前記基材シートに繋がった部分を切断して前記配線基板を前記基材シートから分離する
ことを特徴とする接触型センサ内蔵半導体装置の製造方法。 - 請求項３記載の接触型センサ内蔵半導体装置の製造方法であって、
前記半導体素子を前記配線基板の端部と、前記配線基板以外の前記基材シートの部分との間にまたがって配置する工程において、
前記基材シートはボンディングステージ上に載置され、前記配線基板の前記端部が載置される該ボンディングステージの載置面と前記配線基板以外の前記基材シートが載置される前記ボンディングステージ載置面との間に、前記半導体素子の電極に対応する高さの段差を設けたことを特徴とする接触型センサ内蔵半導体装置の製造方法。
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