KR20110102147A - 반도체 장치 및 마이크로폰 - Google Patents

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토모후미 마에카와
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Abstract

[과제]
반도체 소자를 실장한 부재와 신호 입출력 수단을 마련하고 있는 부재가 별개 부재로 이루어지는 패키지 구조를 갖는 반도체 장치의 구조를 간략하게 한다.
[해결 수단]
마이크로폰(41)의 패키지를, 커버(44)와 기판(45)에 의해 구성한다. 커버(44)에 마련한 오목부(46) 내에는 마이크로폰 칩(42)과 회로 소자(43)를 수납하여 오목부(46)의 천면에 접착 고정한다. 오목부(46)의 외측에서 커버(44)의 하면에는 복수개의 본딩용 패드(48)를 마련한다. 회로 소자(43)에 본딩 와이어(51a)의 일단을 접속하고, 그 타단을 본딩용 패드(48)에 접속한다. 기판(45)은 신호 입출력 수단으로서 신호 입출력 단자(58)를 갖고 있고, 기판(45)의 윗면에는 신호 입출력 단자(58)와 도통한 접속 전극(54)이 본딩용 패드(48)와 대향하여 마련되어 있다. 기판(45)와 커버(44)는, 접속 전극(54)과 본딩용 패드(48)를 도전성 접착제나 솔더 등의 도전성 부재(60)에 의해 접합된다.

Description

반도체 장치 및 마이크로폰{SEMICONDUCTOR DEVICE AND MICROPHONE}
본 발명은 반도체 장치 및 마이크로폰에 관한 것이다. 구체적으로는 반도체 소자를 패키지 내에 수납한 반도체 장치에 관한 것이다. 또한, 마이크로폰 칩(음향 센서)을 패키지 내에 수납한 마이크로폰에 관한 것이다.
MEMS(Micro Electro-Mechanical Systems) 기술을 이용하여 제조되는 마이크로폰은, 일반적으로 기판과 커버에 의해 구성된 패키지 내에 MEMS 마이크로폰 칩을 수납한 구조를 갖는다. 이 마이크로폰에는, 커버에 마이크로폰 칩을 실장한 것과 기판에 마이크로폰 칩을 탑재한 것이 있다. 또한, 패키지 내에 음향 진동을 도입하기 위한 음향구멍도 커버에 개구된 경우와, 기판에 개구된 경우가 있다.
마이크로폰에는, 백 챔버(다이어프램에 대해 음향구멍과 반대측의 공간)의 용적이 클수록 감도가 높아진다는 특징이 있다. 그 때문에, 커버에 음향구멍이 뚫려 있는 경우에는, 이 음향구멍을 덮도록 하여 커버의 내면에 마이크로폰 칩을 실장하는 편이, 마이크로폰의 감도를 높게 하는데 바람직하다.
기판에 음향구멍이 뚫려 있는 경우도, 음향구멍을 덮도록 하여 기판에 마이크로폰 칩을 실장하면, 백 챔버의 용적을 크게 할 수 있다. 그러나, 기판의 음향구멍을 덮도록 하여 기판에 마이크로폰 칩을 실장한 경우에는, 마이크로폰의 기판을 기기의 회로 기판에 실장할 때에 발생하는 솔더 퓸 때문에 마이크로폰 칩이 오염되거나, 마이크로폰 칩의 다이어프램에 스틱 등의 이상이 일어나는 일이 있다. 그 때문에, 기판에 음향구멍이 뚫려 있는 경우에도, 커버에 마이크로폰 칩을 실장하는 일이 있다.
이렇게 하여 커버에 마이크로폰 칩을 실장하도록 한 마이크로폰으로서는, 예를 들면 특허 문헌 1에 개시된 것이 있다. 도 1은, 특허 문헌 1에 개시된 마이크로폰의 단면도이다. 특허 문헌 1에 기재된 마이크로폰(11)에서는, 커버(12)에 마련한 오목부 내에 마이크로폰 칩(13)(MEMS microphone)과 IC 칩(14)을 실장하고 있다. 마이크로폰 칩(13)은, 커버(12)에 뚫은 음향구멍(20)을 덮도록 배치되어 있다. 한편, 기판(16)에는, 신호 입출력 수단인 입출력 배선(17)이 형성되어 있고, 기판(16)의 윗면에는 입출력 배선(17)과 도통한 접속 전극(18)이 마련되어 있다. 커버(12)는 기판(16)의 윗면에 고정되어 있고, 마이크로폰 칩(13) 및 IC 칩(14)은, 커버(12)와 기판(16)으로 이루어지는 패키지 내에 수납되어 있다.
이 마이크로폰(11)에서는, 본딩 와이어(15a)에 의해 마이크로폰 칩(13)과 IC 칩(14)이 접속되어 있다. 또한, 커버(12)의 내면에는, 그 윗면(천면)부터 측면 하단에 걸쳐서 복수개의 내부 도체 배선(19)이 마련되어 있고, 마이크로폰 칩(13)은 본딩 와이어(15b)에 의해 내부 도체 배선(19)의 단의 본딩용 패드(19a)에 접속되고, IC 칩(14)도 본딩 와이어(15c)에 의해 내부 도체 배선(19)의 단의 본딩용 패드(19a)에 접속되어 있다. 그리고, 커버(12)를 기판(16)의 윗면에 부착할 때, 각 내부 도체 배선(19)을 기판(16)의 접속 전극(18)에 접촉시킴에 의해, 마이크로폰 칩(13)이나 IC 칩(14)을 입출력 배선(17)에 도통시키고 있다.
그러나, 특허 문헌 1의 마이크로폰(11)에서는, 오목부 내에서 그 상면부터 측면 하단에 걸쳐서 내부 도체 배선(19)을 마련하여야 하고, 내부 도체 배선(19)의 가공이 번거롭다. 이와 같이 커버에 마이크로폰 칩을 실장하는 경우에는, 마이크로폰 칩을 기판에 접속시키기 위한 배선이 복잡하게 되고, 마이크로폰의 제조 생산 원가가 높게 들음과 함께 신뢰성이 저하된다는 문제가 있다.
또한, 마이크로폰(11)과 같은 구조에서는, 커버(12)의 상자형상으로 패여진 오목부 내에서 본딩용 패드(19a)에 와이어 본드를 행하여야 하기 때문에, 오목부의 언저리(緣)에 와이어 본드용의 치구(캐필러리)가 들어갈 스페이스가 필요해진다. 그 때문에 오목부 내에 여분의 스페이스가 필요해지고, 패키지가 대형화한다.
한편, 특허 문헌 2에 개시된 마이크로폰(21)(condenser microphone)에서는, 패키지를 커버(22), 사이드 기판(29) 및 기판(28)의 3개의 부재로 나누고 있다. 커버(22)에는 마이크로폰 칩(23)(microphone element)과 IC 칩(24)이 실장되고, 마이크로폰 칩(23)은 커버(22)의 음향구멍(22a)을 덮도록 배치되어 있다. 마이크로폰 칩(23)과 IC 칩(24)은 본딩 와이어(26a)에 의해 접속되고, 커버(22)에 마련한 본딩용 패드(25)와 마이크로폰 칩(23) 및 IC 칩(24)의 사이는 각각 본딩 와이어(26b, 26c)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 기판(28)의 윗면에는 신호 입출력 수단인 외부 접속단자(27)가 마련되고, 기판(28)의 하면에는 접속 전극(33)이 마련되고, 외부 접속단자(27)와 접속 전극(33)은 스루홀(32)에 의해 접속되어 있다. 또한, 커버(22)와 기판(28) 사이의 공간의 주위는 사이드 기판(29)에 의해 둘러싸여 있다. 그리고 커버(22)와 기판(28) 사이에 사이드 기판(29)을 끼워 넣고, 스루홀(30) 및 코일 스프링(31)의 상단과 하단을 각각 접속 전극(33)과 본딩용 패드(25)에 압접시킴에 의해, 본딩용 패드(25)를 외부 접속단자(27)에 도통시키고 있다.
이와 같은 구조의 마이크로폰(21)에서는, 커버(22)의 위에 마이크로폰 칩(23)과 IC 칩(24)을 실장하고, 마이크로폰 칩(23) 및 IC 칩(24)을 본딩용 패드(25)에 와이어 본드 한 후, 커버(22)의 위에 사이드 기판(29)과 기판(28)을 겹쳐서 본딩용 패드(25)와 외부 접속단자(27)를 도통시키고 있다. 따라서 사이드 기판(29)에 방해되는 일 없이 와이어 본드 작업을 용이하게 행할 수 있고, 패키지 내부의 공간도 작게 할 수 있다.
그러나, 특허 문헌 2와 같은 구조에서는, 패키지를 구성하는 부재 갯수가 많아짐과 함께, 사이드 기판(29) 내에 스루홀(30)이나 코일 스프링(31)이라는 구조를 제작하여야 하여, 패키지 구조가 복잡화하고 마이크로폰(21)의 비용이 높게 든다. 또한, 패키지 내의 공간이 커지지 않더라도, 사이드 기판(29)의 벽두께를 작게 할 수가 없기 때문에, 패키지의 외형 사이즈를 작게 할 수가 없다.
[선행 기술 문헌]
특허 문헌 1 : 미국 특허출원 공개 제2008/0283988호 명세서(US 2008/0283988 A1)
특허 문헌 2 : 미국 특허출원 공개 제2007/0058826호 명세서(US 2008/0058826 A1)
상기한 바와 같이, 마이크로폰 칩을 실장하고 있는 부재(커버)와 마이크로폰의 신호 입출력 수단을 마련하고 있는 부재(기판)가 별개 부재가 된 마이크로폰에서는, 종래에는, 반도체 장치를 실장한 면과 같은 면에 본딩용 패드를 마련하고 있었기 때문에, 패키지의 구조 또는 배선 구조가 복잡하게 되어 있다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 기술적 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 반도체 소자(마이크로폰 칩)를 실장하는 부재와 신호 입출력 수단을 마련하고 있는 부재가 별개 부재가 된 패키지 구조를 갖는 반도체 장치(마이크로폰)의 구조를 간략하게 하는 것에 있다.
본 발명에 관한 반도체 장치는, 패키지를 구성하는 제 1의 부재 및 제 2의 부재와, 상기 제 1의 부재에 형성된 오목부의 내부에 수납되어 상기 제 1의 부재에 실장된 반도체 소자와, 상기 제 1의 부재의, 상기 반도체 소자의 실장면부터 벗어났던 개소와, 상기 반도체 소자를 전기적으로 접속하는 접속 수단과, 상기 제 1의 부재와 상기 제 2의 부재를 전기적으로 접속하는 도통부를 구비하고 있다.
본 발명의 반도체 장치에서는, 제 1의 부재의, 반도체 소자의 실장면부터 벗어났던 개소와, 반도체 소자를 전기적인 접속 수단에 의해 전기적으로 접속하고, 제 1의 부재와 제 2의 부재를 도통부에 의해 전기적으로 접속하고 있기 때문에, 제 1의 부재에 실장한 반도체 소자와 당해 제 1의 부재를 전기적인 접속 수단으로 연결하고, 제 1의 부재와 제 2의 부재를 접합시킬 뿐으로 간단히 반도체 소자를 제 2의 부재에 접속할 수 있다. 따라서, 반도체 장치의 패키지에서의 배선 구조를 간략하게 할 수 있고, 반도체 장치를 저비용화할 수 있다.
본 발명에 관한 반도체 장치의 어느 실시 양태는, 상기 제 2의 부재에 마련한 신호 입출력 수단과, 상기 제 1의 부재의, 상기 오목부의 외연부에 마련한 본딩용 패드와, 상기 제 2의 부재에 마련한, 상기 신호 입출력 수단과 도통한 제 2의 접합부를 또한 구비하고, 상기 접속 수단은, 상기 반도체 소자와 상기 본딩용 패드를 접속하는 와이어 배선이고, 상기 도통부는, 상기 본딩용 패드와 상기 제 2의 접합부를 전기적으로 도통시키고 있다. 또한, 상기 제 1의 부재의, 상기 오목부의 외연부란, 상기 제 1의 부재의, 상기 오목부의 외부 또는 상기 오목부 내의 개구부 부근을 의미하다.
이러한 실시 양태에서는, 상기 제 1의 부재의 오목부의 외연부에 본딩용 패드를 마련하고 있기 때문에, 제 1의 부재에 실장한 반도체 소자와 본딩 와이어를 와이어 배선으로 연결하고, 제 1의 부재의 본딩용 패드와 제 2의 부재의 제 2의 접합부를 도통부에 의해 도통시킬 뿐으로 간단히 반도체 소자를 제 2의 부재에 접속할 수 있다. 따라서, 반도체 장치의 패키지에서의 배선 구조를 간략하게 할 수 있고, 반도체 장치를 저비용화할 수 있다. 게다가, 본딩용 패드가 제 1의 부재의 오목부의 외연부에 마련되어 있기 때문에, 오목부 내에 와이어 본드용의 치구를 삽입할 필요가 없어서, 오목부의 면적을 작게 할 수 있고, 패키지를 작게 할 수 있다.
본 발명에 관한 반도체 장치의 다른 실시 양태는, 상기 제 2의 부재가 상기 오목부와 대향하는 면에 패여짐을 갖고 있다. 이러한 실시 양태에 의하면, 패키지 내의 공간이 높아지기 때문에, 본딩용 패드에 접속된 와이어 배선이 제 2의 부재에 접촉하기 어려워지고, 와이어 배선에 의한 쇼트를 막을 수 있다.
본 발명에 관한 반도체 장치의 또다른 실시 양태는, 상기 제 1의 부재의, 상기 제 2의 부재와 대향하는 면에 마련되고, 또한, 상기 본딩용 패드와 도통한 제 1의 접합부를 구비하고, 상기 도통부가, 상기 제 1의 접합부와 상기 제 2의 접합부를 접속하는 것이다. 이러한 실시 양태에 의하면, 와이어 배선이 접속된 본딩용 패드와 다른 위치에 도통부가 적용되기 때문에, 도통부에 의해 와이어 배선의 접속 부분이 영향을 받는 것을 피할 수 있다.
본 발명에 관한 반도체 장치의 또다른 실시형태에서는, 상기 본딩용 패드와 상기 제 1의 접합부가, 상기 제 1의 부재의 같은 방향을 향한 면에 마련되어 있어도 좋다. 예를 들면, 본딩용 패드와 제 1의 접합부가 같은 수평면상에 마련되어 있어도 좋고, 같은 경사면상에 마련되어 있어도 좋다.
본 발명에 관한 반도체 장치의 또다른 실시 양태에서는, 상기 본딩용 패드와 상기 제 1의 접합부는, 상기 제 1의 부재가 다른쪽을 향한 면에 마련되어 있어도 좋다. 예를 들면, 본딩용 패드와 제 1의 접합부가 만곡한 곡면상에 마련되어 있어도 좋다. 또한, 어느 한쪽이 수평면상에 마련되고, 다른 편이 경사면상에 마련되어 있어도 좋다.
본 발명에 관한 반도체 장치의 또다른 실시 양태는, 상기 본딩용 패드와 상기 제 1의 접합부가, 상기 오목부의 저면과 평행한 동일 평면 내에 위치하고 있다. 이러한 실시 양태에 의하면, 본딩용 패드에서의 와이어 본드의 방향과, 오목부의 저면에 실장된 반도체 소자에 대한 와이어 본드의 방향이 같은 방향이 되기 때문에, 와이어 본드의 공정이 용이해진다. 또한, 예를 들면 본딩용 패드와 제 1의 접합부의 화상 인식이 용이해지는 등, 반도체 장치의 조립 정밀도가 향상한다.
본 발명에 관한 반도체 장치의 또다른 실시 양태는, 상기 본딩용 패드와 상기 제 1의 접합부가, 상기 오목부의 저면과 평행한 다른 평면 내에 위치하고 있다. 이러한 실시 양태에 의하면, 본딩용 패드에서의 와이어 본드의 방향과, 오목부의 저면에 실장된 반도체 소자에 대한 와이어 본드의 방향이 같은 방향이 되기 때문에, 와이어 본드의 공정이 용이해진다. 또한, 본딩용 패드를 제 2의 부재로부터 약간 뗄 수가 있기 때문에, 와이어 배선이 제 2의 부재에 접촉하기 어려워진다.
본 발명에 관한 반도체 장치의 또다른 실시 양태는, 상기 제 1의 접합부의 외주연이, 그 내측의 영역보다도 높아진 것이다. 이러한 실시 양태에 의하면, 도통부가 솔더이나 도전성 접착제 등이라 하여도, 도통부가 제 1의 접합부로부터 밖으로 누설되기 어려워진다.
또한, 본 발명의 반도체 장치에서의 제 1의 부재의 재료로서는, 구리 붙임 적층판, 유리 에폭시, 세라믹, 플라스틱, 금속, 카본 나노 튜브중의 적어도 하나의 재료 또는 이들의 복합 재료 등을 이용할 수가 있다. 마찬가지로, 제 2의 부재의 재료로서도, 구리 붙임 적층판, 유리 에폭시, 세라믹, 플라스틱, 금속, 카본 나노 튜브중의 적어도 하나의 재료 또는 이들의 복합 재료 등을 이용할 수 있다. 또한, 이 반도체 장치는, 상기 제 1의 부재 및 상기 제 2의 부재가, 외부의 전자 노이즈를 차단하기 위한 전자 실드 기능을 구비하고 있어도 좋다.
제 1의 부재의 제 1의 접합부와 제 2의 부재의 제 2의 접합부를 접합하는데는, 솔더, 도전성 수지, 도전성 테이프 또는 납재중의 적어도 하나로 이루어지는 도통부를 이용하는 것이 바람직하다. 이들의 도통부를 이용함에 의해, 제 1의 부재와 제 2의 부재의 기계적 접합과 전기적 접합을 동시에 행할 수 있다. 또한, 제 1의 부재와 제 2의 부재의 접합 강도나 밀봉성을 높이고 싶은 경우에는, 비도전성 수지 또는 비도전성 테이프를 병용하여도 좋다.
본 발명에 관한 반도체 장치는, 2개 이상의 반도체 소자를 수용하고 있어도 좋다. 예를 들면, 상기 반도체 소자로서 센서와 회로 소자를 구비하고, 상기 회로 소자 또는 상기 센서에 일단이 접속된 상기 와이어 배선의 타단을 상기 본딩용 패드중의 어느 것에 접속하고, 상기 회로 소자 또는 상기 센서에 일단이 접속된 다른 상기 와이어 배선의 타단을 상기 본딩용 패드중의 다른 것에 접속하고 있어도 좋다.
또한, 본 발명의 반도체 장치는 마이크로폰에 적용할 수 있다. 예를 들면, 상기 센서가 마이크로폰 칩이고, 상기 제 1의 부재가 패키지의 커버이고, 상기 제 2의 부재가 패키지의 기판인 마이크로폰에 있어서, 상기 커버에 음향구멍이 개구되어 있고, 상기 마이크로폰 칩은 상기 음향구멍을 덮도록 하여 상기 커버에 부착되어 있어도 좋다. 이와 같은 마이크로폰은 톱 포트형의 마이크로폰이 되기 때문에, 백 챔버의 용적을 크게 할 수 있고, 마이크로폰을 고감도화할 수 있다. 또한, 상기 센서가 마이크로폰 칩이고, 상기 제 1의 부재가 패키지의 커버이고, 상기 제 2의 부재가 패키지의 기판인 마이크로폰으로서, 상기 기판에 음향구멍이 개구되어 있어도 좋다. 이 경우에는, 보텀 포트형의 마이크로폰이 되는데, 마이크로폰 칩은 커버에 마련되어 있기 때문에, 음향구멍으로부터 들어간 솔더 퓸으로 마이크로폰 칩이 오염되거나, 마이크로폰 칩의 다이어프램이 스틱을 일으키는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에서의 상기 과제를 해결하기 위한 수단은, 이상 설명한 구성 요소를 적절히 조합한 특징을 갖는 것이고, 본 발명은 이러한 구성 요소의 조합에 의한 많은 배리에이션을 가능하게 하는 것이다.
도 1은, 특허 문헌 1에 개시된 마이크로폰을 도시하는 단면도.
도 2는, 특허 문헌 2에 개시된 마이크로폰을 도시하는 단면도.
도 3은, 본 발명의 실시 형태 1에 의한 마이크로폰의 길이 방향에 따른 단면도.
도 4는, 실시 형태 1의 마이크로폰의 폭방향에 따른 단면도(도 3의 X-X선 단면도).
도 5의 (a) 및 (b)는, 실시 형태 1의 마이크로폰에 이용되고 있는 커버의 평면도와 기판의 평면도. 도 5의 (c)는 실시 형태 1의 변형례의 일부를 도시하는 평면도. 도 5의 (d)는 실시 형태 1의 다른 변형례의 일부를 도시하는 평면도.
도 6은, 본 발명의 실시 형태 2에 의한 마이크로폰의 폭방향에 따른 단면도.
도 7의 (a) 및 (b)는, 실시 형태 2의 마이크로폰에 이용되고 있는 커버의 평면도와 기판의 평면도.
도 8은, 본 발명의 실시 형태 3에 의한 마이크로폰의 길이 방향에 따른 단면도.
도 9는, 실시 형태 3의 마이크로폰의 폭방향에 따른 단면도.
도 10의 (a) 및 (b)는, 실시 형태 3의 마이크로폰에 이용되고 있는 커버의 평면도와 기판의 평면도.
도 11은, 본 발명의 실시 형태 4에 의한 마이크로폰의 길이 방향에 따른 단면도.
도 12는, 실시 형태 4의 마이크로폰의 폭방향에 따른 단면도.
도 13의 (a) 및 (b)는, 실시 형태 4의 마이크로폰에 이용되고 있는 커버의 평면도와 기판의 평면도.
도 14는, 본 발명의 실시 형태 5에 의한 마이크로폰의 길이 방향에 따른 단면도.
도 15는, 실시 형태 5의 마이크로폰의 폭방향에 따른 단면도.
도 16은, 본 발명의 실시 형태 6에 의한 마이크로폰의 길이 방향에 따른 단면도.
도 17은, 실시 형태 6의 마이크로폰의 폭방향에 따른 단면도.
도 18은, 본 발명의 실시 형태 7에 의한 마이크로폰의 길이 방향에 따른 단면도.
도 19는, 실시 형태 7의 마이크로폰의 폭방향에 따른 단면도.
도 20은, 실시 형태 7의 마이크로폰이 다른 개소에서의 폭방향에 따른 단면도.
도 21의 (a) 및 (b)는, 실시 형태 7의 마이크로폰에 이용되고 있는 커버의 평면도와 기판의 평면도.
도 22는, 본 발명의 실시 형태 8에 의한 반도체 장치의 폭방향에 따른 단면도.
도 23의 (a) 및 (b)는, 실시 형태 8의 반도체 장치에 이용되고 있는 커버의 평면도와 기판의 평면도.
도 24의 (a) 내지 (e)는, 실시 형태 8에 의한 반도체 장치의 제조 공정을 도시하는 개략 단면도.
도 25의 (a) 내지 (c)는, 실시 형태 8에 의한 반도체 장치의 제조 공정을 도시하는 개략 단면도로서, 도 24의 (e)에 계속된 공정을 도시하는 도면.
도 26의 (a) 내지 (d)는, 실시 형태 8에 의한 반도체 장치의 제조 공정을 도시하는 개략 단면도로서, 도 25의 (a) 내지 (c)에 계속된 공정을 도시하는 도면.
도 27은, 본 발명에 관한 실시 형태 9에 의한 반도체 장치의 폭방향에 따른 단면도.
도 28의 (a) 및 (b)는, 실시 형태 9의 반도체 장치에 이용되고 있는 커버의 평면도와 기판의 평면도.
도 29는, 본 발명에 관한 실시 형태 10에 의한 반도체 장치의 폭방향에 따른 단면도.
도 30의 (a) 내지 (c)는, 실시 형태 10에 의한 반도체 장치의 제조 공정을 도시하는 개략 단면도.
도 31의 (a) 내지 (c)는, 실시 형태 10에 의한 반도체 장치의 제조 공정을 도시하는 개략 단면도로서, 도 30의 (c)에 계속된 공정을 도시하는 도면.
도 32의 (a) 내지 (e)는, 본 발명에 관한 실시 형태 11에 의한 반도체 장치의 제조 공정을 도시하는 개략 단면도.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 알맞는 실시 형태를 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 실시 형태로 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지 설계 변경할 수 있다.
(제 1의 실시 형태)
이하, 도 3, 도 4 및 도 5를 참조하고 본 발명의 실시 형태 1에 의한 톱 포트형의 마이크로폰(41)을 설명한다. 도 3은 마이크로폰(41)의 길이 방향에 따른 단면을 도시하는 단면도이다. 도 4는 도 3의 X-X선에 따른 폭방향의 단면을 도시하는 단면도이다. 이 마이크로폰(41)은, MEMS 기술을 이용하여 제조되는 MEMS 마이크로폰이다.
마이크로폰(41)은, 커버(44)와 기판(45)으로 되이루어지는 패키지 내에 마이크로폰 칩(42)과 회로 소자(43)를 수납한 것이다. 도 5의 (a)는, 마이크로폰 칩(42)과 회로 소자(43)를 실장한 커버(44)(제 1의 부재)의 하면도, 도 5의 (b)는 기판(45)(제 2의 부재)의 상면도이다. 또한, 도 5의 (a)에는, 타원 부분의 솔더 레지스트를 제거한 상태를 아울러서 도시하고 있다.
도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 커버(44)는 구리 붙임 적층판이나 유리 에폭시, 세라믹, 플라스틱, 카본 나노 튜브중의 적어도 하나의 재료 또는 이들의 복합 재료로 이루어지는 2장의 절연성 기판을 적층함에 의해 만들어져 있다. 절연성 재료에 의해 형성된 커버(44)에는, 마이크로폰 칩(42) 및 회로 소자(43)를 수납하기 위한 상자형상을 한 오목부(46)를 구비하고 있다. 오목부(46)의 천면, 측벽면 및 오목부(46)의 외부에서의 커버(44)의 하면에는, 그 거의 전체에 전자 실드용의 도전층(47)이 형성되어 있다. 또한, 도 5의 (a)에 도시하는 바와 같이, 오목부(46)의 외부 즉 커버(44)의 하면에서는, 오목부(46)의 부근에 복수의 본딩용 패드(48)(제 1의 접합부를 겸하고 있다.)가 형성되어 있다. 도전층(47) 및 본딩용 패드(48)는 금속막이지만, 본딩용 패드(48)의 주위는 도전층(47)으로부터 분리되어 있고, 각 본딩용 패드(48)와 도전층(47)은 서로 절연되어 있다.
마이크로폰 칩(42)은 MEMS 소자(음향 센서)이고, 예를 들면 Si 기판의 개구부에 음향 진동 감지용의 박막의 다이어프램을 마련한 것이다. 회로 소자(43)는, ASIC나 IC 칩 등의 소자이다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 마이크로폰 칩(42)과 회로 소자(43)는, 오목부(46) 내에 수납되고, 각각의 이면이 접착제에 의해 오목부(46)의 천면에 고정되어 있다. 또한, 마이크로폰 칩(42)은, 커버(44)에 뚫려진 음향구멍(44a)에 맞추어서 설치되고, 음향구멍(44a)을 덮고 있다. 따라서, 마이크로폰 칩(42)은, 음향구멍(44a)이 프런트 챔버가 되고, 오목부(46) 내의 공간이 백 챔버가 되기 때문에, 넓은 백 챔버 용적을 갖을 수 있고, 마이크로폰 칩(42)을 고감도화 시킬 수 있다.
도 5의 (a)에 도시하는 바와 같이, 마이크로폰 칩(42)의 표면에 마련한 단자(42a)와 회로 소자(43)의 표면에 마련한 단자(43a)는, 본딩 와이어(50)에 의해 접속되어 있다. 회로 소자(43)의 표면에 마련한 단자(43b)에는 본딩 와이어(51a)(와이어 배선)의 일단이 접속되고, 본딩 와이어(51a)의 타단은 본딩용 패드(48)에 접속되어 있다. 또한, 회로 소자(43)의 표면에 마련한 그라운드 단자(43c)에는 본딩 와이어(51b)의 일단이 접속되고, 본딩 와이어(51b)의 타단은 커버(44)의 하면에서 도전층(47)의 본딩부(47a)에 접속되어 있다. 또한, 도 5의 (a)에서는, 마이크로폰 칩(42)은 커버(44)의 본딩용 패드에 접속하고 있지 않지만, 회로 구성 등에 응하여 마이크로폰 칩(42)도 커버(44)의 본딩용 패드(48)나 도전층(47)에 본딩 와이어로 결선되어 있어도 좋다. 커버(44)의 하면(기판(45)과 대향하는 면)은, 본딩용 패드(48)와 도전층(47)의 외주부 및 본딩 와이어(51b)를 접속하는 개소를 제외하고, 솔더 레지스트(52)에 의해 덮히여 있다.
도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 기판(45)은 다층 배선 기판, 구리 붙임 적층판, 유리 에폭시기 판, 세라믹 기판, 플라스틱 기판, 카본 나노 튜브의 기판으로 이루어진다. 기판(45)의 윗면에는, 전자 실드용의 도전층(53)과 접속 전극(54)(제 2의 접합부)이 서로 분리하여 절연된 상태로 마련되어 있다. 또한, 기판(45)의 윗면은 솔더 레지스트(55)로 덮이여 있고, 접속 전극(54)의 일부(본딩용 패드(48)와 대향하는 부분)와 도전층(53)의 외주부 및 본딩부(47a)에 대향하는 영역만이 솔더 레지스트(55)로부터 노출하고 있다.
기판(45)의 하면에는 그라운드 접속단자(56)가 마련되어 있고, 그라운드 접속단자(56)는 바어 홀(57)을 통하여 도전층(53)에 연결되어 있다. 또한, 기판(45)의 하면에는 신호 입출력용의 신호 입출력 단자(58)가 마련되어 있고, 신호 입출력 단자(58)는 바어 홀(59)을 통하여 접속 전극(54)에 연결되어 있다.
커버(44)는, 도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 오목부(46)을 하방으로 향한 상태에서 기판(45)의 윗면에 겹처지고, 도전성 부재(60)에 의해 대향하는 본딩용 패드(48)와 접속 전극(54)끼리가 접합된다. 도전성 부재(60)로서는, 도전성 접착제나 솔더, 도전성 양면 점착 테이프, 용접용의 납재의 어느 하나를 이용하여도 좋고, 또는 이들 중의 복수의 재료를 병용하여도 좋다. 또한, 솔더 레지스트(52)로부터 노출한 도전층(47)의 외주부와 솔더 레지스트(55)로부터 노출한 도전층(53)의 외주부도 도전성 부재(61)에 의해 전둘레에 걸쳐서, 또는 거의 전둘레에 걸쳐서 접합된다. 도전성 부재(61)로서는, 도전성 접착제나 솔더, 도전성 양면 점착 테이프, 용접용의 납재의 어느 하나를 이용하여도 좋고, 또는 이들 중의 복수의 재료를 병용하여도 좋다. 커버(44)와 기판(45)을 접합하기 위해, 또한 비도전성 수지나 비도전 테이프도 병용하여도 좋다. 따라서, 회로 소자(43)의 단자(43b)는, 본딩 와이어(51a), 도전성 부재(60), 바어 홀(59) 등을 통하여 신호 입출력 단자(58)에 접속되어 있다. 또한, 회로 소자(43)의 그라운드 단자(43c)는 본딩 와이어(51b), 도전성 부재(61), 바어 홀(57) 등을 통하여 그라운드 접속단자(56)에 접속되어 있다. 또한, 커버(44)의 도전층(47)은 도전성 부재(61)에 의해 기판(45)의 도전층(53)에 접합되어 있고, 그라운드 접속단자(56)를 어스 라인에 접속함에 의해 마이크로폰(41)은 도전층(47, 53)에 의해 외부의 전자 노이즈로부터 차폐된다.
이와 같은 마이크로폰(41)에 의하면, 본딩용 패드(48)가 위가 되도록 커버(44)를 뒤집고, 커버(44)의 표면에 위치하는 본딩용 패드(48)나 본딩부(47a)에 본딩 와이어(51a, 51c)를 와이어 본드할 수 있다. 따라서, 특허 문헌 1의 경우와 같이 오목부(46) 내에서 와이어 본드할 필요가 없고, 간단히 마이크로폰(41)의 배선 작업을 할 수가 있고, 마이크로폰(41)의 비용을 염가로 할 수 있다. 또한, 오목부(46) 내에 와이어 본드용의 치구를 삽입할 필요가 없어서, 오목부(46)의 면적을 작게 할 수 있고, 나아가서는 마이크로폰(41)을 소형화할 수 있다.
(제 2의 실시 형태)
도 6은, 본 발명의 실시 형태 2에 의한 마이크로폰(71)의 폭방향에 따른 단면도이다. 마이크로폰(71)의 길이 방향에 따른 단면은, 도 3과 마찬가지로 도시된다. 또한, 도 7의 (a)는, 마이크로폰 칩(42) 및 회로 소자(43)가 실장된 커버(44)의 하면도, 도 7의 (b)는 기판(45)의 상면도이다.
이 실시 형태에서는, 커버(44)의 하면에서 도전층(47)과 절연된 전극판(72)을 마련하고 있고, 전극판(72)의 중앙부를 솔더 레지스트(52)로 덮음에 의해 전극판(72)을 2개의 영역으로 분할하고 있다. 솔더 레지스트(52)로 분할된 전극판(72)의 한쪽의 영역은 본딩 와이어(51a)의 단을 본딩하기 위한 본딩용 패드(48)가 되어 있고, 전극판(72)의 다른쪽의 영역은 도전성 부재(60)에 의해 접속 전극(54)(제 2의 접합부)과 접합시키기 위한 접합 패드(73)(제 1의 접합부)가 되어 있다. 그리고, 본딩 와이어(51a)의 단은 본딩용 패드(48)에 접합되고, 접합 패드(73)가 도전성 부재(60)에 의해 접속 전극(54)에 접합되고, 전극판(72)을 통하여 본딩 와이어(51a)가 접속 전극(54)에 도통시켜진다.
실시 형태 1과 같이, 본딩 와이어(51a)를 접합한 본딩용 패드(48)를 도전성 부재(60)에 의해 접합시키는 경우에는, 본딩 와이어(51a)가 극세의 세선인 경우에는, 도전성 부재(60)인 솔더의 열(熱)이나 도전성 수지의 경화 수축에 의해 본딩 와이어(51a)의 접합단이 벗어난다는 악영향을 받을 우려가 있다. 이에 대해, 실시형태 2에 의하면, 도전성 부재(60)가 본딩 와이어(51a)의 접합단에 접하여지기 어렵기 때무에, 본딩 와이어(51a)가 본딩용 패드(48)로부터 벗어나거나 할 우려가 없고, 마이크로폰(71)의 신뢰성이 향상한다.
(제 3의 실시 형태)
도 8은 본 발명의 실시 형태 3에 의한 마이크로폰(81)의 길이 방향에 따른 단면도, 도 9는 마이크로폰(81)의 폭방향에 따른 단면도이다. 또한, 도 10의 (a)는, 마이크로폰 칩(42) 및 회로 소자(43)가 실장된 커버(44)의 하면도, 도 10의 (b)는 기판(45)의 상면도이다.
이 마이크로폰(81)에서는, 기판(45)의 윗면의 주위에 주벽부(82)가 세워져 있고, 기판(45)의 윗면에는 주벽부(82)로 둘러싸여진 패여짐(83)이 형성되어 있다. 커버(44)는, 그 하면을 주벽부(82)의 윗면에 재치하도록 하여 기판(45)의 위에 겹처지고, 도전층(47)의 외주부는 도전성 부재(61)에 의해 주벽부(82)의 윗면의 외주부에 위치하는 도전층(53)에 접합된다. 또한, 접속 전극(54)은 패여짐(83) 내에 마련되어 있고, 두껍게 도포 또는 쌓여진 도전성 부재(60)에 의해 접합 패드(73)에 접속된다.
이와 같은 실시 형태에 의하면, 마이크로폰(81)의 외형의 높이를 높이는 일 없이 내부의 공간(오목부(46) 및 패여짐(83))의 높이를 높게 할 수 있기 때문에, 본딩 와이어(50, 51a, 51b)를 배선하기 위한 스페이스가 넓게 되고, 이들의 본딩 와이어(50, 51a, 51b)가 드리워 내려도 기판(45)에 접촉하기 어려워지고, 마이크로폰(81)의 신뢰성이 향상한다.
(제 4의 실시 형태)
도 11은 본 발명의 실시 형태 4에 의한 마이크로폰(91)의 길이 방향에 따른 단면도, 도 12는 마이크로폰(91)의 폭방향에 따른 단면도이다. 또한, 도 13의 (a)는, 마이크로폰 칩(42) 및 회로 소자(43)가 실장된 커버(44)의 하면도, 도 13의 (b)는 기판(45)의 상면도이다.
이 마이크로폰(91)도 본딩용 패드(48)와 접합 패드(73)를 나눈 것이고, 또한 마이크로폰(91)에서는, 커버(44)의 오목부(46) 내의 개구부 부근에 단락부(段落部)(92)를 형성하고 있다. 즉, 오목부(46)의 하단부(커버(44)의 하면 부근)에서, 오목부(46)의 측벽면 하단부를 절삭하고, 커버(44)의 하면보다도 약간 높은 위치에, 커버(44)의 하면과 평행한 면 즉 단락부(92)를 마련하고 있다. 그리고, 도 12에 도시하는 바와 같이, 단락부(92)로부터 커버(44)의 하면에 걸쳐서 굴곡한 전극판(72)을 마련함과 함께 전극판(72)의 중앙부를 솔더 레지스트(52)로 덮어서 2개의 노출 영역으로 나누고, 단락부(92)에서 솔더 레지스트(52)로부터 노출한 영역을 본딩용 패드(48)로 하고, 커버(44)의 하면에서 솔더 레지스트(52)로부터 노출한 영역을 접합 패드(73)로 하고 있다. 그리고, 단락부(92)에 위치하는 본딩용 패드(48)에 본딩 와이어(51a)의 단을 접속하고, 접합 패드(73)를 도전성 부재(60)에 의해 기판(45)의 접속 전극(54)에 접합하고 있다.
또한, 본딩 와이어(51b)를 접속하기 위한 본딩부(47a)도, 단락부(92)에 마련하고 있다.
이러한 실시 형태에 의하면, 본딩 와이어(51a, 51b)를 접속하기 위한 본딩용 패드(48)나 본딩부(47a)가 단락부(92)에 마련되어 있기 때문에, 기판에서 약간 떨어진 위치에서 본딩용 패드(48) 및 본딩부(47a)에 본딩 와이어(51a, 51b)를 접속할 수 있다. 따라서, 본딩 와이어(51a, 51b)가 드리워 내려도 기판(45)에 접촉하기 어려워지고, 마이크로폰(91)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
(제 5의 실시 형태)
도 14는 본 발명의 실시 형태 5에 의한 마이크로폰(101)의 길이 방향에 따른 단면도, 도 15는 마이크로폰(101)의 폭방향에 따른 단면도이다.
이 마이크로폰(101)에서는, 커버(44)로서 프리 몰드 수지나 플라스틱 등으로 미리 성형된 수지 성형품, 또는 세라믹 소성품 등을 이용하고 있다. 이와 같은 실시 형태에 의하면, 커버 재료의 선택의 폭이 넓어지기 때문에, 예를 들면 마이크로폰 칩(42)의 Si 기판과 선팽창 계수의 차가 작은 재료를 선택하여 마이크로폰 칩(42)에 왜곡이 생기기 어렵게 할 수 있고, 마이크로폰(101)의 정밀도나 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
(제 6의 실시 형태)
도 16은 본 발명의 실시 형태 6에 의한 마이크로폰(111)의 길이 방향에 따른 단면도, 도 17은 마이크로폰(111)의 폭방향에 따른 단면도이다.
이 마이크로폰(111)에서는, 금속판을 프레스 성형하여 오목부(46)을 형성한 커버(44)를 이용하고 있다. 이 금속제의 커버(44)는, 도 16에 도시하는 바와 같이 외주부 하면을 도전성 부재(61)에 의해 기판(45)의 도전층(53)에 접합된다. 따라서, 커버(44) 자체가 도전층(53)과 도통하고, 커버(44) 전체가 전자 실드의 기능을 갖는다. 또한, 도 17에 도시하는 바와 같이, 기판(45)의 접속 전극(54)의 노출 영역과 대향하는 개소에서, 커버(44)의 하면에는 절연층(112)이 형성되고, 절연층(112)의 아래에 본딩용 패드(48)가 마련되어 있다. 따라서 본딩용 패드(48)는 절연층(112)에 의해 커버(44)와 절연되어 있다.
이와 같은 실시 형태에 의하면, 커버(44)에 별도 전자 실드용의 도전층(47)을 마련할 필요가 없어서, 구조를 보다 간단하게 할 수 있고, 비용의 삭감을 도모할 수 있다.
또한, 도 14 및 도 15의 실시 형태 5와 도 16 및 도 17의 실시 형태 6에서는, 실시 형태 1과 같은 구조를 갖는 것을 나타냈지만, 실시 형태 2와 같이 본딩용 패드(48)와 접합 패드(73)로 분리한 것, 실시 형태 3과 같이 기판(45)에 패여짐(83)을 마련한 것, 실시 형태 4와 같이 커버(44)에 단락부(92)를 마련한 것 등도 가능하다.
(제 7의 실시 형태)
도 18은 본 발명의 실시 형태 7에 의한 마이크로폰(121)의 길이 방향에 따른 단면도, 도 19는 마이크로폰(121)의 폭방향에 따른 단면도이다. 도 20은 마이크로폰(121)의 음향구멍의 위치에 있어서의 폭방향에 따른 단면도이다. 또한, 도 21의 (a)는, 마이크로폰 칩(42) 및 회로 소자(43)가 실장된 커버(44)의 하면도, 도 21의 (b)는 기판(45)의 상면도이다.
이 마이크로폰(121)은, 기판(45)에 음향구멍(45a)를 뚫은 보텀 포트형의 마이크로폰이다. 음향구멍(45a)의 개구 위치 이외에 관해서는 실시 형태 1과 같기 때문에, 대응하는 개소에는 실시 형태 1과 동일한 부호를 붙임에 의해 설명을 생략한다.
이 보텀 포트형의 마이크로폰(121)에서는, 기판(45)에 음향구멍(45a)이 개구하여 있기 때문에, 마이크로폰(121)을 적용 기기의 회로 기판 등에 실장할 때, 음향구멍(45a)으로부터 솔더 퓸 등이 패키지 내에 들어갈 우려가 있다. 그 때문에, 마이크로폰 칩(42)은 솔더 퓸으로 오염되거나, 다이어프램이 스틱을 일으키거나 하지 않도록, 마이크로폰 칩(42)은 음향구멍(45a)으로부터 떨어저서 커버(44)의 하면에 실장하고 있다.
이 마이크로폰(121)에서도, 회로 소자(43)에 접속된 본딩 와이어(51a, 51b)의 타단은, 커버(44)의 하면에 마련되어 있고 도전성 부재(60, 61)에 의해 기판(45)과 접합되는 본딩용 패드(48)나 본딩부(47a)에 접속하도록 하고 있기 때문에, 타단의 와이어 본드를 용이하게 행할 수 있게 되고, 마이크로폰(121)의 비용이 염가가 됨과 함께 마이크로폰(121)의 소형화를 도모할 수 있다.
또한, 실시 형태 7로서는, 실시 형태 1의 마이크로폰에서 음향구멍을 기판에 마련한 것을 나타냈지만, 본딩용 패드(48)와 접합 패드(73)로 분리한 실시 형태 2의 마이크로폰, 기판(45)에 패여짐(83)을 마련한 실시 형태 3의 마이크로폰, 커버(44)에 단락부(92)를 마련한 실시 형태 4의 마이크로폰, 커버(44)로서 수지 성형품 또는 세라믹스 소성품 등을 이용하고 있는 실시 형태 5의 마이크로폰, 금속제의 커버(44)를 이용하고 있는 실시 형태 6의 마이크로폰 등에서 기판에 음향구멍을 개구하도록 하여도 좋다.
(제 8의 실시 형태)
본 발명과 같은 패키지 구조의 용도는 마이크로폰으로 한하지 않고, 여러가지의 센서나 IC 회로 등을 수납한 반도체 장치에도 이용할 수 있다.
이하, 도 22 내지 도 26을 참조하여 본 발명의 실시 형태 8을 설명한다. 반도체 장치(131)는, 커버(44)와 기판(45)으로 이루어지는 패키지 내에 센서(134)와 회로 소자(43)를 수납한 것으로서, 실시 형태 8의 반도체 장치(131)에서는, 커버(44)에 동장(銅張) 적층판이나 유리 에폭시 기판, 종이 에폭시 기판 등을 이용하고 있다. 도 22는 본 발명의 실시 형태 8에 의한 반도체 장치(131)의 단면도이다. 도 23의 (a)는 센서(134)와 회로 소자(43)를 실장한 커버(44)(제 1의 부재)의 평면도, 도 23의 (b)는 도전성 부재(60, 61)을 도포한 기판(45)(제 2의 부재)의 하면도이다. 또한, 도면에서는 기판(45)의 하면에 커버(44)를 마련하고 있지만, 이것은 제조 공정을 시사하는 것이고, 사용 상태에서는 반도체 장치(131)는 임의 방향이라도 좋다.
도 22 및 도 23의 (a)에 도시하는 바와 같이, 커버(44)는, 센서(134) 및 회로 소자(43)를 수납하기 위한 상자형상을 한 오목부(46)를 구비하고 있다. 이 커버(44)는, 제조 방법에서 기술하는 바와 같이, 관통구멍을 뚫은 구리 붙임 적층판과 저면 기판에 의해 구성되어 있다. 오목부(46)은 저면이 막히여 있고, 윗면이 개구하고 있다. 오목부(46)의 저면, 측벽면 및 오목부(46)의 외부에서의 커버(44)의 윗면에는, 그 거의 전체에 전자 실드용의 도전층(47)이 형성되어 있다. 또한, 오목부(46)의 외부 즉 커버(44)의 윗면에서는, 오목부(46)의 부근에 복수의 본딩용 패드(48)가 형성되어 있다. 도전층(47) 및 본딩용 패드(48)는 금속막에 의해 형성되어 있지만, 본딩용 패드(48)의 주위는 도전층(47)으로부터 분리되어 있고, 본딩용 패드(48)의 주위에 포토레지스트 등의 절연 재료로 이루어지는 절연부(132)를 액자형상으로 매입하여 각 본딩용 패드(48)와 도전층(47)을 상호 절연하고 있다.
센서(134)는 음향 센서나 가속도 센서, 유량 센서 등의 MEMS 소자이고, 회로 소자(43)는 IC 칩이나 ASIC 등의 소자이다. 센서(134)와 회로 소자(43)는, 오목부(46) 내에 수납되고, 각각의 하면을 접착제에 의해 오목부(46)의 저면에 고정되어 있다. 센서(134)의 윗면에 마련한 단자와 회로 소자(43)의 윗면에 마련한 단자는, 본딩 와이어(50)에 의해 접속되어 있다. 또한, 회로 소자(43)의 윗면에 마련한 단자에는 본딩 와이어(51)의 일단이 본딩되고, 본딩 와이어(51)의 타단은 본딩용 패드(48)에 본딩되어 있다. 또한, 도 23의 (a)에서는 회로 소자(43)의 부근에 본딩용 패드(48)를 배치하고 있지만, 센서(134)와 본딩용 패드(48)의 사이도 본딩 와이어로 연결하는 경우에는, 적절히 센서(134)의 부근에도 본딩용 패드(48)를 마련하여도 좋다.
도 22 및 도 23의 (b)에 도시하는 바와 같이, 기판(45)은 다층 배선 기판으로 이루어지고, 기판(45) 내에는 신호 입출력용의 입출력 배선(133)을 마련하고 있다. 기판(45)의 하면에서는, 본딩용 패드(48)와 대향시켜서 접속 전극(54)이 마련되어 있고, 접속 전극(54) 및 그 주위를 제외한 거의 전면에는 전자 실드용의 도전층(53)이 마련되어 있다. 접속 전극(54) 및 도전층(53)은 금속막에 의해 형성되어 있고, 접속 전극(54)의 주위는 도전층(53)과 분리되어 있다. 접속 전극(54) 및 도전층(53)의 외주부를 제외한 영역에서, 도전층(53)의 하면은 솔더 레지스트(55)에 의해 덮히여 있고, 접속 전극(54)과 도전층(53)의 사이에도 솔더 레지스트(55)가 묻혀저 있다. 또한, 접속 전극(54)은, 각각 기판(45) 내의 입출력 배선(133)에 도통하고 있다.
기판(45)은, 도 22에 도시하는 바와 같이 커버(44)의 윗면에 겹처지고, 도전성 접착제나 솔더, 도전성 양면 점착 테이프, 용접용의 납재 등의 도전성 부재(60)에 의해 대향하는 본딩용 패드(48)와 접속 전극(54)끼리가 접합되어 있다. 또한, 도전층(53)의, 기판 외주부에서 솔더 레지스트(55)로부터 노출한 영역은, 도전성 접착제나 솔더, 도전성 양면 점착 테이프, 용접용의 납재 등의 도전성 부재(61)에 의해 도전층(47)의 외주부에 접합되어 있다. 따라서, 회로 소자(43)는, 본딩 와이어(51)와 도전성 부재(60) 등을 통하여 입출력 배선(133)에 접속된다. 또한, 도전층(47)은 도전성 부재(61)에 의해 도전층(53)과 도통하고 있기 때문에, 도전층(53)을 그라운드 전위에 접속함에 의해 반도체 장치(131)의 내부가 전자 실드된다.
(제조 방법)
다음에, 도 24의 (a) 내지 (e), 도 25의 (a) 내지 (c) 및 도 26의 (a) 내지 (d)에 의해 상기 반도체 장치(131)의 제조 공정을 설명한다. 도 24의 (a)에 도시하는 것은 커버(44)의 원재료이고, 상하 양면에 구리박(142a, 142b)을 붙인 예를 들면 2층의 구리 붙임 적층판(141)이다. 이 윗면의 구리박(142a)은, 도 24의 (b)에 도시하는 바와 같이, 본딩용 패드(48)를 형성하려고 하는 영역의 주위를 에칭 제거함에 의해 분리 홈(144)이 형성되고, 본딩용 패드(48)를 형성하려고 하는 영역에 아일랜드(143)가 형성된다. 계속해서, 구리 붙임 적층판(141)의 윗면에 포토레지스트를 도포하고, 포토 리소그래피 기술을 이용하여, 분리 홈(144)의 부분에만 포토레지스트가 남도록 포토레지스트를 패터닝한다. 이 결과, 도 24의 (c)에 도시하는 바와 같이, 경화한 포토레지스트에 의해 아일랜드(143)의 주위에 돌출 테두리 형상으로 절연부(132)가 형성된다.
이 후, 도 24의 (d)에 도시하는 바와 같이, 루터나 드릴을 이용하여, 오목부(46)가 되는 영역에 맞추어 구리 붙임 적층판(141)에 관통구멍(145)을 뚫는다. 그리고, 양면 점착 테이프(147)에 의해, 구리 붙임 적층판(141)의 하면 전체에 저면 기판(146)을 부착하고, 저면 기판(146)에 의해 관통구멍(145)의 하면을 막고, 구리 붙임 적층판(141)에 오목부(46)을 형성하다. 또한, 저면 기판(146)은 경질의 기판으로 한하지 않고, 내열성이 있는 테이프나 시트라도 좋다.
이렇게 하여 구리 붙임 적층판(141)에 저면 기판(146)을 붙여서 오목부(46)를 형성한 후, 도 24의 (e)에 도시하는 바와 같이, 오목부(46)의 내면 및 구리 붙임 적층판(141)의 윗면 전체에 증착, 스퍼터링 등의 방법에 의해 금속막(148)을 성막한다.
절연부(132)의 높이가 구리박(142a)의 두께보다도 크기 때문에, 절연부(132)를 덮는 금속막(148)은, 도 25의 (b)에 도시하는 바와 같이, 주위보다도 솟아오른다. 계속해서, 도 25의 (a)에 도시하는 바와 같이, 절연부(132)상에서 솟아올라 있는 금속막(148)을 다이서(149)로 수평에 절삭하고, 또는 그라인더로 연마하여 절연부(132)의 윗면을 노출시킨다. 이 때, 도 25의 (c)에 도시하는 바와 같이, 절연부(132)의 부분을 평평하게 삭제하지 않고 주위보다도 돌출시킨 채로 남기고, 절연부(132)의 양측면에 금속막(148)의 상승 부(148a)를 형성한다.
이렇게 하여 절연부(132)의 윗면을 덮고 있는 금속막(148)을 제거하여 절연부(132)의 윗면을 노출시키면, 도 26의 (a)에 도시하는 바와 같이, 절연부(132)로 둘러싸여진 영역의 금속막(148)이 본딩용 패드(48)가 되고, 그 이외의 영역이 전자 실드용의 도전층(47)이 된다. 게다가, 절연부(132)와 그 양측면의 금속막(148)은 위로 돌출하고 있기 때문에, 커버(44)와 기판(45)을 도전성 부재(60, 61)로 접합시킨 때, 본딩용 패드(48)와 접속 전극(54)을 접합하는 도전성 부재(60)나 도전층(47)과 도전층(53)을 접합하는 도전성 부재(61)가 절연부(132)를 넘어서 흘러나와, 회로를 쇼트시키는 것을 막을 수 있다.
이렇게 하여커버(44)가 완성되면, 도 26의 (b)에 도시하는 바와 같이, 오목부(46) 내에 센서(134)와 회로 소자(43)를 수납되어 저면을 접착 고정하고, 센서(134)와 회로 소자(43)를 본딩 와이어(50)로 연결하고, 또한 회로 소자(43)와 본딩용 패드(48)를 본딩 와이어(51)로 결선한다.
이 후, 별도 제작된 도 23의 (b)와 같은 기판(45)의 하면 외주부에 도전성 부재(61)를 도포함과 함께 접속 전극(54)에 도전성 부재(60)를 도포하고, 이 기판(45)을 도 26의 (c)에 도시하는 바와 같이 커버(44)의 위에 겹쳐서, 도 26의 (d)와 같이 도전성 부재(60)로 본딩용 패드(48)와 접속 전극(54)을 접합시키고, 도전성 부재(61)로 도전층(47)과 도전층(53)을 접합시킨다.
이와 같은 반도체 장치(131)에 의하면, 본딩 와이어(51)를 커버(44)의 본딩용 패드(48)에 와이어 본드 하는데 오목부(46) 내에서 행할 필요가 없고, 커버(44)의 윗면에서 행할 수 있기 때문에, 오목부(46)의 면적을 작게 할 수 있고, 나아가서는 반도체 장치(131)을 소형화할 수 있다. 또한, 일단이 회로 소자(43)에 접속된 본딩 와이어(51)의 타단은 커버(44)의 윗면에 마련한 본딩용 패드(48)에 직접 접속되어 있기 때문에, 오목부(46) 내에 도체 배선 등을 마련할 필요가 없어서 반도체 장치(131)의 구조를 간략하게 할 수 있고, 패키지의 비용을 염가로 할 수 있다.
(제 9의 실시 형태)
도 27은, 본 발명의 실시 형태 9에 의한 반도체 장치(151)를 도시하는 단면도이다. 또한, 도 28의 (a) 및 (b)는, 실시 형태 9의 반도체 장치(151)에 이용되는 커버(44)의 평면도와 기판(45)의 평면도이다.
실시 형태 8의 경우에는, 커버(44)의 윗면에 마련한 본딩용 패드(48)에 본딩 와이어(51)의 끝을 접속하고 있기 때문에, 본딩 와이어(51)가 아래로 드리워지면 오목부(46)의 상단부 모서리에서 도전층(47)에 접촉하여 쇼트할 우려가 있다. 이와 같은 경우에는, 도 27 및 도 28에 도시하는 바와 같이, 본딩 와이어(51)의 통과 위치에서, 오목부(46)의 측벽과 커버(44)의 윗면이 교차하고 있던 모서리부에서 커버(44)와 도전층(47)을 노치하여 노치부(152)를 형성하여도 좋다.
노치부(152)는, 예를 들면 루터나 드릴로 구리 붙임 적층판(141) 및 도전층(47)을 절삭 가공하여 형성하면 좋다.
이와 같은 반도체 장치(151)에 의하면, 도 27에 도시하는 바와 같이, 본딩 와이어(51)가 아래로 드리워저도 도전층(47)과의 사이에서 쇼트하기 어렵게 된다.
(제 10의 실시 형태)
본 발명의 실시 형태 10에 의한 반도체 장치(161)는, 성형품의 커버(44)를 이용한 실시 형태이다. 도 29는, 이 반도체 장치(161)를 도시하는 단면도이다. 커버(44)는, 비도전성 수지로 이루어지는 수지 성형품이고, 그 윗면에는 오목부(46)이 성형되어 있다. 이 커버(44)의 오목부 내면 및 윗면에는 전자 실드용의 도전층(47)과 본딩용 패드(48)가 형성되어 있다. 오목부(46) 내의 저면에는 센서(134) 및 회로 소자(43)가 실장되어 있고, 회로 소자(43)와 본딩용 패드(48)의 사이는 본딩 와이어(51)에 의해 결선되어 있다.
패키지용의 기판(45)은 다층 배선 기판으로 이루어지고, 기판(45) 내에 전자 실드용의 도전층(53)이 마련되어 있고, 기판(45)의 윗면에는 신호 입출력 수단이 되는 외부 접속단자(163)가 마련되어 있다. 또한, 기판(45)의 하면에는, 바어 홀(165)에 의해 외부 접속단자(163)와 도통한 접속 전극(54)이 본딩용 패드(48)와 대향하도록 마련하고 있고, 바어 홀(166)에 의해 도전층(53)과 도통한 그라운드 전극(162)이 외주부에 마련되어 있다.
기판(45)은 커버(44)의 윗면에 겹처지고, 본딩 와이어(51)가 접속되어 있는 본딩용 패드(48)는 도전성 부재(60)에 의해 접속 전극(54)과 접속되고, 도전층(47)은 도전성 부재(61)에 의해 그라운드 전극(162)에 접속되어 있다.
(제조 방법)
도 30의 (a) 내지 (c) 및 도 31의 (a) 내지 (c)는, 실시 형태 10의 반도체 장치(161)의 제조 공정을 도시하는 개략 단면도이다. 이하, 이들 도면에 따라 반도체 장치(161)의 제조 공정을 설명한다.
도 30의 (a)에 도시하는 것은, 비도전성 수지에 의해 성형된 커버(44)이고, 그 윗면에는 상자형상의 오목부(46)가 요설되어 있고, 오목부(46)의 외부에서 본딩용 패드(48)를 형성하려고 하는 영역을 둘러싸도록 하여 액자형상 돌기(168)가 마련되어 있다. 도 30의 (b)에 도시하는 바와 같이, 이 커버(44)의 오목부(46) 내면 전체 및 오목부(46)의 밖의 윗면 전체에는, 금속 도금을 행함에 의해 금속막(148)이 형성된다. 계속해서, 도 30의 (c)와 같이, 다이서(149)나 그라인더에 의해 액자형상 돌기(168)를 깎아내고, 액자형상 돌기(168)가 돌출하고 있던 영역에서 부분적으로 금속막(148)을 제거하여 커버(44)를 노출시킨다. 이 결과, 도 31의 (a)에 도시하는 바와 같이, 액자형상 돌기(168)로 둘러싸여 있던 영역에는 본딩용 패드(48)가 형성되고, 그 이외의 영역에는 도전층(47)이 형성된다. 또한, 본딩용 패드(48)의 주위는 도전층(47)과 분리되어 있고, 액자형상 돌기(168)가 있던 개소에 노출하고 있는 커버(44)에 의해 본딩용 패드(48)와 도전층(47)은 서로 절연되어 있다.
이 후, 도 31의 (b)와 같이 오목부(46) 내에 센서(134) 및 회로 소자(43)를 수납되어 접착제로 고정하고, 센서(134)와 회로 소자(43)를 본딩 와이어(50)로 접속한다. 또한, 본딩 와이어(51)에 의해 회로 소자(43)와 본딩용 패드(48)를 결선한다.
계속해서, 커버(44)의 위에 기판(45)을 겹치고, 도전성 접착제나 솔더 등의 도전성 부재(60)에 의해 본딩용 패드(48)와 접속 전극(54)을 접속하고, 도전성 부재나 솔더 등의 도전성 부재(61)에 의해 도전층(47)과 그라운드 전극(162)의 외주부끼리를 접속한다.
상기한 바와 같이 미리 커버(44)의 윗면에 액자형상 돌기(168)를 마련하여 두는 방법에 의하면, 금속막(148)을 성막한 후에 액자형상 돌기(168)의 부분을 절삭 또는 연마하여 액자형상 돌기(168)를 제거할 뿐으로 간단히 도전층(47)과 금속막(148)을 간단히 패터닝할 수 있다.
(제 11의 실시 형태)
도 32는, 본 발명의 실시 형태 11에 의한 반도체 장치(171)와 그 제조 공정을 도시한다. 이 반도체 장치(171)는, 커버(44)로서 금속판을 이용한 것이다. 이 반도체 장치(171)의 제조 공정에서는, 우선 도 32의 (a)에 도시하는 바와 같이, 구리판이나 구리박, 알루미늄판, 알루미늄박, 철판 등의 금속판을 프레스 성형하여 커버(44)에 오목부(46)를 형성한다. 계속해서, 도 32의 (b)에 도시하는 바와 같이, 커버(44)의 플랜지(172)의 윗면에 절연막(173)을 형성하다. 또한, 도 32의 (a)와 도 32의 (b)의 순서는 반대로 하여 금속판의 언저리에 절연막(173)을 마련하고 나서 금속판을 프레스 성형하여도 좋다.
이 후, 도 32의 (c)와 같이, 절연막(173)의 위에 본딩용 패드(48)를 마련함으로써, 커버(44)와 절연된 본딩용 패드(48)를 마련한다. 그리고, 도 32의 (d)에 도시하는 바와 같이, 오목부(46) 내의 저면에 센서(134)와 회로 소자(43)를 실장하고 회로 소자(43)와 센서(134)를 본딩 와이어(50)로 접속하고, 회로 소자(43)와 본딩용 패드(48)를 본딩 와이어(51)로 접속한다.
최후로, 커버(44)의 위에 기판(45)을 겹쳐서 커버(44)의 본딩용 패드(48)와 기판(45)의 접속 전극(54)을 도전성 부재(60)로 접합시키고, 또한 커버(44)의 플랜지(172)와 기판(45)의 도전층(53)을 도전성 부재(61)로 접합한다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 마이크로폰 또는 센서와 회로 소자를 패키지 내에 수납하였지만, 마이크로폰 또는 센서, 또는 회로 소자만을 단체로 패키지 내에 수납되어도 무방하다.
41, 71, 81, 91, 101, 121 : 마이크로폰
42 : 마이크로폰 칩
43 : 회로 소자
44 : 커버
45 : 기판
44a, 45a : 음향구멍
46 : 오목부
47 : 도전층
48 : 본딩용 패드
50, 51, 51a, 51b : 본딩 와이어
53 : 도전층
54 : 접속 전극
56 : 그라운드 접속 단자
58 : 신호 입출력 단자
60, 61 : 도전성 부재
72 : 전극판
73 : 접합 패드
82 : 주벽부
83 : 패여짐
92 : 단락부
131, 151, 161, 171 : 반도체 장치
134 : 센서
152 : 노치부

Claims (17)

  1. 패키지를 구성하는 제 1의 부재 및 제 2의 부재와,
    상기 제 1의 부재에 형성된 오목부의 내부에 수납되어 상기 제 1의 부재에 실장된 반도체 소자와,
    상기 제 1의 부재의, 상기 반도체 소자의 실장면부터 벗어난 개소와, 상기 반도체 소자를 전기적으로 접속하는 접속 수단과,
    상기 제 1의 부재와 상기 제 2의 부재를 전기적으로 접속하는 도통부를 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2의 부재에 마련한 신호 입출력 수단과,
    상기 제 1의 부재의, 상기 오목부의 외연부에 마련한 본딩용 패드와,
    상기 제 2의 부재에 마련한, 상기 신호 입출력 수단과 도통한 제 2의 접합부를 또한 구비하고,
    상기 접속 수단은, 상기 반도체 소자와 상기 본딩용 패드를 접속하는 와이어 배선이고,
    상기 도통부는, 상기 본딩용 패드와 상기 제 2의 접합부를 전기적으로 도통시키고 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2의 부재는, 상기 오목부와 대향하는 면에 패여짐을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1의 부재의, 상기 제 2의 부재와 대향하는 면에 마련되고, 또한, 상기 본딩용 패드와 도통한 제 1의 접합부를 구비하고,
    상기 도통부는, 상기 제 1의 접합부와 상기 제 2의 접합부를 접속하고 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 본딩용 패드와 상기 제 1의 접합부는, 상기 제 1의 부재의 같은 방향을 향한 면에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 본딩용 패드와 상기 제 1의 접합부는, 상기 제 1의 부재가 다른 방향을 향한 면에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 본딩용 패드와 상기 제 1의 접합부는, 상기 오목부의 저면과 평행한 동일 평면 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 본딩용 패드와 상기 제 1의 접합부는, 상기 오목부의 저면과 평행한 다른 평면 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1의 접합부의 외주연이, 그 내측의 영역보다도 높게 되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1의 부재는, 구리 붙임 적층판, 유리 에폭시, 세라믹, 플라스틱, 금속, 카본 나노 튜브중의 적어도 하나의 재료 또는 이들의 복합 재료에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2의 부재는, 구리 붙임 적층판, 유리 에폭시, 세라믹, 플라스틱, 금속, 카본 나노 튜브중의 적어도 하나의 재료 또는 이들의 복합 재료에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1의 부재 및 상기 제 2의 부재는, 외부의 전자 노이즈를 차단하기 위한 전자 실드 기능을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 도통부는, 솔더, 도전성 수지, 도전성 테이프 또는 납재중의 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1의 부재와 제 2의 부재는, 비도전성 수지 또는 비도전성 테이프를 병용하여 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  15. 제 2항에 있어서,
    상기 반도체 소자로서 센서와 회로 소자를 구비하고,
    상기 회로 소자 또는 상기 센서에 일단이 접속된 상기 와이어 배선의 타단을 상기 본딩용 패드중의 어느 것에 접속하고, 상기 회로 소자 또는 상기 센서에 일단이 접속된 다른 상기 와이어 배선의 타단을 상기 본딩용 패드중의 다른 것에 접속한 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  16. 상기 제 15항의 센서가 마이크로폰 칩이고, 상기 제 1의 부재가 패키지의 커버이고, 상기 제 2의 부재가 패키지의 기판인 마이크로폰으로서,
    상기 커버에 음향구멍이 개구되어 있고, 상기 마이크로폰 칩은 상기 음향구멍을 덮도록 하여 상기 커버에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
  17. 상기 제 15항의 센서가 마이크로폰 칩이고, 상기 제 1의 부재가 패키지의 커버이고, 상기 제 2의 부재가 패키지의 기판인 마이크로폰으로서,
    상기 기판에 음향구멍이 개구되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
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