マイクロデバイス及びそのパッケージング方法
【課題】ＭＥＭＳなどの機能面に振動子または可動部を持つ機能素子を有するデバイス基板とキャップを異なるサイズにとした０―レベルパッケージを実装基板にハンダを介してマウント可能な形態にパッケージ化されたマイクロデバイス及びその製造方法を提供する。
【解決手段】一主面に可動部または振動子を有する機能素子１２が形成されたデバイス基板１１の一主面に、機能素子に接続する接続パッド１５が形成され、一主面から所定の高さで突出する段差形状となり、接続パッドの形成領域を除いて機能素子の形成領域を保護するキャビティＣを構成する保護部材１３，１４が設けられ、接続部２２により接続パッドと板状電極２１ａが電気的に接続され、板状電極の表面の一部を露出して少なくとも接続部と板状電極の接点、接続部、接続パッド及び保護部材を封止する絶縁樹脂層２３が形成され、露出した板状電極の表面から外部接続される形態のパッケージとする。
【解決手段】一主面に可動部または振動子を有する機能素子１２が形成されたデバイス基板１１の一主面に、機能素子に接続する接続パッド１５が形成され、一主面から所定の高さで突出する段差形状となり、接続パッドの形成領域を除いて機能素子の形成領域を保護するキャビティＣを構成する保護部材１３，１４が設けられ、接続部２２により接続パッドと板状電極２１ａが電気的に接続され、板状電極の表面の一部を露出して少なくとも接続部と板状電極の接点、接続部、接続パッド及び保護部材を封止する絶縁樹脂層２３が形成され、露出した板状電極の表面から外部接続される形態のパッケージとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロデバイス及びそのパッケージング方法に関し、特に、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）素子、あるいはＦ−ＢＡＲ（Thin Film Bulk Acoustic Wave Resonators）などの機能面に可動部または振動子を持つ機能素子を有するマイクロデバイス及びそのパッケージング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やパーソナルコンピュータに代表されるモバイル機器においては、小型軽量化や多機能および高機能化が進んでおり、これらの機器を構成する部品や基板も同様に小型、薄型、軽量化や高密度実装化が進んでいる。また、半導体等のデバイスの実装に関しても、実装面積の小型化や伝達信号の高速化に伴い、モールドやセラミックパッケージによる実装から、いわゆるフリップチップ実装技術によりデバイスのベアチップを直接基板に実装し、封止する試みがとられている。
【０００３】
ところが、このフリップチップによるデバイスのダイレクト実装方法は、たとえば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）素子あるいはＦ−ＢＡＲ（Thin Film Bulk Acoustic Wave Resonators）などの機能面に可動部または振動子を持つマイクロデバイスの場合、機能面を封止材等で覆うことができないため、セラミックや金属、あるいはガラスなどの基板を用いて気密封止するパッケージ構造がとられている。
【０００４】
従来、上記のＳＡＷ素子やＭＥＭＳは、キャビティ基板内に実装、パッケージングされているため、本来のデバイスのサイズより大きな実装エリアが必要であった。
また、デバイスの可動部分が浮いた状態で、個片化して取り扱うので、製造工程中にデバイスを破壊する問題も発生していた。
そこで、小型化とハンドリングを容易にする方法として、ウェハレベルのパッケージングが提案されている。
【０００５】
ウェハレベルでのパッケージングができるＳＡＷ素子などのパッケージ構造として、特許文献１には、圧電基板上にＩＤＴパターンでＳＡＷ素子を形成し、この際、ＩＤＴパターン上にキャビティが形成されるようにキャップに凹部を設け、さらにキャップにはＳＡＷ素子に電気信号を導入するための貫通穴を設けてなる構造及び製造方法が開示されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、ウェハレベルのパッケージングに際して、デバイス基板とキャップとなる部分を、その集合体であるウェハの状態で張り合わせてキャビティ構造を形成するが、個片化するときには、ダイシングにより基板となるウェハとキャップとなるウェハを同時に同じサイズに切断しており、異なるサイズに切断することが困難であった。これは、基板とキャップの張り合わせ部分の厚みが非常に薄いため、基板のウェハを切断せずにキャップを切断することが困難であるためである。
【０００７】
上記のデバイス基板とキャップが同じサイズとなっている構成では、気密性を保持するためにデバイスの周りを囲むようにシールしていることから、上記のようにデバイスからの電気的な配線をデバイス基板またはキャップを貫通するようにして引き出す必要があり、これに起因して新たな技術課題や製造工程の追加によるコストアップなどの問題が発生している。
【特許文献１】特開２００４−８０２２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、ＭＥＭＳ、ＳＡＷ素子あるいはＦ−ＢＡＲなどの機能面に振動子または可動部を持つ機能素子を有するマイクロデバイスのパッケージングに際して、基板とキャップを異なるサイズにしてパッケージ化した０―レベルパッケージを、実装基板などにハンダを介してマウント可能な形態にパッケージ化されたマイクロデバイス及びそのパッケージング方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明のマイクロデバイスは、一主面に可動部または振動子を有する機能素子が形成されたデバイス基板と、前記機能素子に接続するように前記デバイス基板の前記一主面に形成された接続パッドと、前記一主面から所定の高さで突出する段差形状となり、前記接続パッドの形成領域を除いて前記機能素子の形成領域を保護するキャビティを構成するように前記一主面上に設けられた保護部材と、前記接続パッドに電気的に接続するように設けられた板状電極と、前記接続パッドと前記板状電極を接続する接続部と、前記板状電極の表面の一部を露出し、かつ、少なくとも前記接続部と前記板状電極の接点、前記接続部、前記接続パッド及び前記保護部材を封止するように形成された絶縁樹脂層とを有し、露出した前記板状電極の表面から外部接続されるようにパッケージ化された構成である。
【００１０】
上記の本発明のマイクロデバイスは、一主面に可動部または振動子を有する機能素子が形成されたデバイス基板において、機能素子に接続するように一主面に接続パッドが形成されており、さらに一主面から所定の高さで突出する段差形状となり、接続パッドの形成領域を除いて機能素子の形成領域を保護するキャビティを構成するように保護部材が一主面上に設けられている。
また、接続パッドに電気的に接続された板状電極と、接続パッドと板状電極を接続する接続部とが設けられており、板状電極の表面の一部を露出し、かつ、少なくとも接続部と板状電極の接点、接続部、接続パッド及び保護部材を封止するように絶縁樹脂層が形成されている。
さらに、露出した板状電極の表面から外部接続されるようにパッケージ化された構成となっている。
【００１１】
また、上記の課題を解決するため、本発明のマイクロデバイスのパッケージング方法は、一主面に可動部または振動子を有する機能素子が形成され、前記機能素子に接続するように前記一主面に接続パッドが形成されたデバイス基板に、前記一主面から所定の高さで突出する段差形状となり、前記接続パッドの形成領域を除いて前記機能素子の形成領域を保護するキャビティを構成するように前記一主面上に保護部材を設ける工程と、板状電極がフレームに一体に成形されたリードフレームを前記デバイス基板に対して所定の位置に配置し、接続部を介して前記板状電極と前記接続パッドを電気的に接続する工程と、前記板状電極の表面の一部を露出し、かつ、少なくとも前記接続部と前記板状電極の接点、前記接続部、前記接続パッド及び前記保護部材を封止するように絶縁樹脂層を形成する工程と、前記フレームから前記板状電極を切断する工程とを有し、露出した前記板状電極の表面から外部接続されるようにパッケージ化する。
【００１２】
上記の本発明のマイクロデバイスのパッケージング方法は、一主面に可動部または振動子を有する機能素子が形成され、機能素子に接続するように一主面に接続パッドが形成されたデバイス基板に、一主面から所定の高さで突出する段差形状となり、接続パッドの形成領域を除いて機能素子の形成領域を保護するキャビティを構成するように一主面上に保護部材を設ける。
次に、板状電極がフレームに一体に成形されたリードフレームをデバイス基板に対して所定の位置に配置し、接続部を介して板状電極と接続パッドを電気的に接続する。
次に、板状電極の表面の一部を露出し、かつ、少なくとも接続部と板状電極の接点、接続部、接続パッド及び保護部材を封止するように絶縁樹脂層を形成する。
さらに、フレームから板状電極を切断する。
上記のようにして、露出した板状電極の表面から外部接続されるようにパッケージ化する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のマイクロデバイスは、ＭＥＭＳ、ＳＡＷ素子あるいはＦ−ＢＡＲなどの機能面に振動子または可動部を持つ機能素子を有するマイクロデバイスとして、リードフレームから製造できる安価な板状電極として用いており、露出した板状電極の表面の側において、絶縁樹脂層の表面やデバイス基板の他主面で構成することで容易に平坦化された構成とすることが可能な、通常の実装基板にハンダで容易に実装できるパッケージ形態である。
【００１４】
また、本発明のマイクロデバイスのパッケージング方法は、ＭＥＭＳ、ＳＡＷ素子あるいはＦ−ＢＡＲなどの機能面に振動子または可動部を持つ機能素子を有するマイクロデバイスのパッケージングに際して、安価なリードフレームを板状電極として用いており、露出した板状電極の表面の側において、絶縁樹脂層の表面やデバイス基板の他主面で構成することで容易に平坦化することができ、通常の実装基板にハンダで容易に実装できるパッケージ形態に安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係るマイクロデバイス及びそのパッケージング方法について図面を参照して説明する。
【００１６】
第１実施形態
図１（ａ）は本実施形態に係るパッケージ化されたマイクロデバイスの斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。
図１（ａ）及び（ｂ）に示すマイクロデバイスは、ＭＥＭＳ、ＳＡＷ素子あるいはＦ−ＢＡＲなどの可動部または振動子を持つ機能素子を備えたマイクロデバイス２０である。
【００１７】
例えば、半導体からなるデバイス基板１１の一主面に、ＭＥＭＳ、ＳＡＷ素子あるいはＦ−ＢＡＲなどの可動部または振動子を持つ機能素子１２が形成されており、機能素子１２に接続するように一主面に接続パッド１５が形成されており、さらに一主面から所定の高さで突出する段差形状となり、接続パッド１５の形成領域を除いて機能素子１２の形成領域を保護するキャビティＣを構成するようにガラスなどからなるキャップ１３が樹脂などの接着層１４で接着されて構成される保護部材が、デバイス基板１１の一主面上に設けられている。
上記の一主面と保護部材の内面から構成されるキャビティＣは、例えば、真空、減圧、還元雰囲気、あるいは不活性ガス雰囲気に保持されている。
【００１８】
例えば、リードフレームから切断されて構成された複数の板状電極２１ａの接点が、接続パッド１５と対向するように配置されており、接続部として接続パッド１５に形成されたバンプ（突起電極）２２によって、接続パッド１５と板状電極２１ａが電気的に接続されている。バンプ２２は、板状電極２１ａ側に形成されていてもよい。
ここで、例えば、上記の構成において、複数の板状電極２１ａが所定の距離で離間して配置されており、離間した複数の板状電極２１ａの間に、段差形状となっている保護部材（１３，１４）が入り込むような配置となっている。
【００１９】
さらに、例えば、板状電極２１ａの表面の一部を露出し、かつ、少なくとも接続部であるバンプ２２と板状電極２１ａの接点、バンプ２２、接続パッド１５及び保護部材（１３，１４）を封止するように、絶縁樹脂層２３が形成されている。
【００２０】
ここで、例えば、露出した板状電極２１ａの表面の側において、絶縁樹脂層の表面と、露出した板状電極２１ａの表面が実質的に同一の面となるように形成されている。実質的に同一の面であるとは、板状電極２１ａの表面がハンダづけで実装基板に実装されるときに、ハンダ接続の障害とならない程度の多少の段差は許容するものである。
上記のようにパッケージ化されたマイクロデバイス２０が構成されており、露出した板状電極２１ａの表面から外部接続される構成となっている。
【００２１】
上記の機能素子１２が形成されたデバイス基板１１、接続パッド１５及び保護部材（１３，１４）の構成は、例えばウェハレベルでのプロセスでこの形態まで加工されたものであり、０−レベルパッケージと称せられる。
【００２２】
図２（ａ）は上記の０−レベルパッケージ１０の斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。
例えば、デバイス基板１１の一主面に可動部または振動子を持つ機能素子１２が形成されており、機能素子１２に接続する接続パッド１５が一主面に形成されている。
また、上記の一主面から所定の高さで突出する段差形状となり、接続パッド１５の形成領域を除いて機能素子１２の形成領域を保護するキャビティＣを構成するように、ガラスなどからなるキャップ１３が樹脂などの接着層１４で接着されて構成される保護部材が設けられている。
０−レベルパッケージは、パッケージングやマウント工程におけるアクティブエリアのダメージを防ぐことができる構造となっている。この状態で気密性が確保され、可動部分も保護された状態で、パッケージ部品と同等の取り扱いができる。
【００２３】
図３（ａ）は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すマイクロデバイスの絶縁樹脂層中における板状電極２１ａとバンプ２２のレイアウトを示す模式平面図である。
パッケージの中央部にキャビティＣを構成するキャップ１３などの保護部材が配置され、この外周部を取り囲むように、複数（図面上は１８個）の板状電極２１ａが配置されており、それぞれにバンプ２２が接続して形成されている。
【００２４】
図３（ｂ）は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すマイクロデバイスを構成する０−レベルパッケージのレイアウトを示す模式平面図である。
デバイス基板１１の中央部にキャビティＣを構成するキャップ１３などの保護部材が配置され、この外周部を取り囲むように、板状電極２１ａに対応する個数の接続パッド１５が配置されており、それぞれにバンプ２２が接続して形成されている。
【００２５】
図４は本実施形態に係るパッケージ化されたマイクロデバイス２０の実装形態を示す断面図である。
実装基板３０は、例えば３層の樹脂層（３１，３２，３３）及びパターン加工された配線（３４，３５，３６，３７）が交互に積層し、樹脂層（３１，３２，３３）のうちの１層または複数の層を貫通して各配線（３４，３５，３６，３７）間を接続する垂直配線（３８，３９，４０）が形成されて構成されている。
上記のような実装基板３０の表面に形成された配線３７上に、本実施形態のパッケージ化されたマイクロデバイス２０が、板状電極２１ａの表面に露出している側を実装基板３０に向けて、ハンダ５０により接続されて実装されている。
【００２６】
上記の本実施形態に係るマイクロデバイスは、好ましくは、パッケージ化されたマイクロデバイスのトータルの厚みが４００μｍ以下である。
上記のように、パッケージの総厚は０−レベルパッケージの厚みと、保護部材等を被覆する部分の絶縁樹脂層の厚みの和に相当し、０−レベルパッケージを薄く加工することで、パッケージのトータルでも４００μｍ以下の厚みにすることができる。
【００２７】
本実施形態のパッケージ化されたマイクロデバイス２０は、ＭＥＭＳ、ＳＡＷ素子あるいはＦ−ＢＡＲなどの機能面に振動子または可動部を持つ機能素子を有するマイクロデバイスとして、リードフレームから製造できる安価な板状電極として用いており、露出した板状電極の表面の側が絶縁樹脂層の表面で構成されて容易に平坦化されており、通常の実装基板にハンダで容易に実装できるパッケージ形態となっている。
【００２８】
次に、本実施形態に係るパッケージ化されたマイクロデバイスのパッケージング方法について説明する。
図５は、本実施形態で使用するリードフレームの平面図である。
例えば、所定の厚みの金属板が打ち抜きなどでパターン加工されており、板状電極２１が所定の間隔で離間して配置され、フレームＦと一体に形成された構成となっている。
通常のリードフレームで中央部に設けられる、内蔵部品を支持する部分は設けられていない。
【００２９】
図５に示すリードフレームを用いてマイクロデバイスをパッケージ化する工程について、工程の断面図である図６（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
図６（ａ）は図５のＸ−Ｘ’における断面図に相当し、例えば、上記のリードフレームにおける複数の板状電極２１が所定の間隙をもって配置されている状態を示している。
【００３０】
一方で、例えば、一主面に可動部または振動子を有する機能素子１２が形成され、機能素子１２に接続するように一主面に接続パッド１５が形成されたデバイス基板１１に、一主面から所定の高さで突出する段差形状となり、接続パッドの形成領域を除いて機能素子１２の形成領域を保護するキャビティＣを構成するように一主面上に保護部材（１３，１４）を設け、さらに接続パッド１５にハンダボールバンプやスタッドバンプなどのバンプ２２を設けて、図２（ａ）及び（ｂ）に示す形態の０−レベルパッケージ１０を形成しておく。
【００３１】
次に、図６（ｂ）に示すように、例えば、板状電極２１がフレームＦに一体に成形されたリードフレームを０−レベルパッケージ１０のデバイス基板１１に対して、接続パッド１５と板状電極２１を対向させて、所定の位置に配置し、バンプ２２を介して板状電極２１と接続パッド１５を電気的に接続して、０−レベルパッケージをリードフレームにマウントする。
ここで、例えば、上記のリードフレームの板状電極２１をデバイス基板１１に対して所定の位置に配置し、バンプ２２を介して板状電極２１と接続パッド１５を電気的に接続するときに、離間した複数の板状電極２１の間に、段差形状となっている保護部材(１３，１４)が入り込むように配置して、マウントする。
【００３２】
次に、図６（ｃ）に示すように、例えば射出成形により、板状電極２１の表面の一部を露出し、かつ、少なくともバンプ２２と板状電極２１の接点、バンプ２２、接続パッド１５及び保護部材（１３，１４）を封止するように絶縁樹脂層２３を形成する。
【００３３】
上記の射出成形での絶縁樹脂層２３の形成工程において、例えば、露出した板状電極２１の表面の側において、絶縁樹脂層２３の表面と、露出した板状電極２１の表面が実質的に同一の面となるように、形成する。
次に、フレームＦから板状電極２１を切断する。これにより、板状電極２１ａはフレームから独立され、バンプ２２に接続して絶縁樹脂層２３中に埋め込まれたブロック状の導電体として構成される。
【００３４】
上記のようにして、本実施形態に係るマイクロデバイスは、露出した板状電極２１ａの表面から外部接続されるようにパッケージ化することができる。
【００３５】
本実施形態のマイクロデバイスのパッケージング方法は、ＭＥＭＳ、ＳＡＷ素子あるいはＦ−ＢＡＲなどの機能面に振動子または可動部を持つ機能素子を有するマイクロデバイスのパッケージングに際して、安価なリードフレームを板状電極として用いており、露出した板状電極の表面の側において、絶縁樹脂層の表面やデバイス基板の他主面で構成することで容易に平坦化することができ、通常の実装基板にハンダで容易に実装できるパッケージ形態に安価に製造することができる。
【００３６】
第２実施形態
図７（ａ）は本実施形態に係るパッケージ化されたマイクロデバイスの斜視図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。
図７（ａ）及び（ｂ）に示すマイクロデバイスは、ＭＥＭＳ、ＳＡＷ素子あるいはＦ−ＢＡＲなどの可動部または振動子を持つ機能素子を備えたマイクロデバイス２０’である。
【００３７】
第１実施形態と同様にして、機能素子１２が形成されたデバイス基板１１、接続パッド１５及び保護部材（１３，１４）からなる０−レベルパッケージ１０のデバイス基板１１の外周部において、複数の板状電極２１ａが所定の距離で離間して配置されており、離間した複数の板状電極２１ａの間に、デバイス基板１１が入り込むような配置となっている。
【００３８】
また、デバイス基板１１の接続パッド１５と板状電極２１ａの接続部との接点が同じ側を向くように配置されており、接続部としてボンディングワイヤ２４により接続パッド１５と板状電極２１ａが電気的に接続されている。
さらに、例えば、板状電極２１ａの表面の一部を露出し、かつ、少なくとも接続部であるボンディングワイヤ２４と板状電極２１ａの接点、ボンディングワイヤ２４、接続パッド１５及び保護部材（１３，１４）を封止するように、絶縁樹脂層２３が形成されている。
【００３９】
ここで、例えば、露出した板状電極２１ａの表面の側において、絶縁樹脂層２３の表面及びデバイス基板１１の他主面と、露出した板状電極２１ａの表面が実質的に同一の面となるように形成されている。実質的に同一の面であるとは、板状電極２１ａの表面がハンダづけで実装基板に実装されるときに、ハンダ接続の障害とならない程度の多少の段差は許容するものである。
上記のようにパッケージ化されたマイクロデバイス２０’が構成されており、露出した板状電極２１ａの表面から外部接続される構成となっている。
【００４０】
図８は、図７（ａ）及び（ｂ）に示すマイクロデバイスの絶縁樹脂層中における板状電極２１ａと接続パッド１５及びそれらを接続するボンディングワイヤ２４のレイアウトを示す模式平面図である。
パッケージの中央部にキャビティＣを構成するキャップ１３などの保護部材が配置され、この外周部を取り囲むように、デバイス基板１１上に、複数（図面上は１８個）の接続パッド１５が配置されている。
上記の接続パッド１５に対応するように、その外周部において板状電極２１ａが配置されており、それぞれボンディングワイヤ２４で接続されている。
【００４１】
図９は本実施形態に係るパッケージ化されたマイクロデバイス２０’の実装形態を示す断面図である。
実装基板３０は、第１実施形態と同様に、例えば３層の樹脂層（３１，３２，３３）及びパターン加工された配線（３４，３５，３６，３７）及び垂直配線（３８，３９，４０）などから構成されている。
上記のような実装基板３０の表面に形成された配線３７上に、本実施形態のパッケージ化されたマイクロデバイス２０’が、板状電極２１ａの表面に露出している側を実装基板３０に向けて、ハンダ５０により接続されて実装されている。
【００４２】
上記の本実施形態に係るマイクロデバイスは、好ましくは、パッケージ化されたマイクロデバイスのトータルの厚みが４００μｍ以下である。
上記のように、パッケージの総厚は０−レベルパッケージの厚みと、保護部材を被覆する部分の絶縁樹脂層の厚みの和に相当し、０−レベルパッケージを薄く加工することで、パッケージのトータルでも４００μｍ以下の厚みにすることができる。
【００４３】
本実施形態のパッケージ化されたマイクロデバイス２０’は、ＭＥＭＳ、ＳＡＷ素子あるいはＦ−ＢＡＲなどの機能面に振動子または可動部を持つ機能素子を有するマイクロデバイスとして、リードフレームから製造できる安価な板状電極を用いており、露出した板状電極の表面の側が絶縁樹脂層の表面及びデバイス基板の他主面で構成されて容易に平坦化されており、通常の実装基板にハンダで容易に実装できるパッケージ形態となっている。
【００４４】
次に、本実施形態に係るパッケージ化されたマイクロデバイスのパッケージング方法について説明する。
リードフレームとしては、第１実施形態と同様のものを使用する。
即ち、例えば、所定の厚みの金属板が打ち抜きなどでパターン加工されており、板状電極２１が所定の間隔で離間して配置され、フレームＦと一体に形成された構成となっている。
【００４５】
上記のようなリードフレームを用いてマイクロデバイスをパッケージ化する工程について、工程の断面図である図１０（ａ）〜（ｃ）及び図１１（ａ）及び（ｂ）を参照して説明する。
まず、図１０（ａ）に示すように、リードフレームにモールドシート２５を貼り合わせる。図１０（ａ）は、上記のリードフレームにおける複数の板状電極２１が所定の間隙をもって配置されている状態を示している。
【００４６】
一方で、第１実施形態と同様に、図２（ａ）及び（ｂ）に示す形態の０−レベルパッケージ１０を形成しておく。
【００４７】
次に、図１０（ｂ）に示すように、例えば、上記のリードフレームの離間した複数の板状電極２１の間に０−レベルパッケージ１０のデバイス基板１１が入り込むように、また、接続パッド１５と板状電極２１の接続部との接点が同じ側を向くようにして、０−レベルパッケージ１０をモールドシート２５上に配置する。
【００４８】
次に、図１０（ｃ）に示すように、ボンディングワイヤ２４を形成して板状電極２１と接続パッド１５を電気的に接続する。
上記のようにして、０−レベルパッケージとリードフレームを接続する。
【００４９】
次に、図１１（ａ）に示すように、例えば射出成形により、板状電極２１の表面の一部を露出し、かつ、少なくともボンディングワイヤ２４と板状電極２１の接点、ボンディングワイヤ２４、接続パッド１５及び保護部材（１３，１４）を封止するように絶縁樹脂層２３を形成する。
【００５０】
上記の射出成形での絶縁樹脂層２３の形成工程において、上記のようにモールドシート２５を用いているので、露出した板状電極２１の表面の側において、絶縁樹脂層２３の表面及びデバイス基板の他主面と、露出した板状電極２１の表面が実質的に同一の面となる。
【００５１】
次に、図１１（ｂ）に示すように、モールドシート２５を剥離し、さらに、フレームＦから板状電極２１を切断する。これにより、板状電極２１ａはフレームから独立され、ボンディングワイヤ２４に接続して絶縁樹脂層２３中に埋め込まれたブロック状の導電体として構成される。
【００５２】
上記のようにして、本実施形態に係るマイクロデバイスは、露出した板状電極２１ａの表面から外部接続されるようにパッケージ化することができる。
【００５３】
本実施形態のマイクロデバイスのパッケージング方法は、ＭＥＭＳ、ＳＡＷ素子あるいはＦ−ＢＡＲなどの機能面に振動子または可動部を持つ機能素子を有するマイクロデバイスのパッケージングに際して、安価なリードフレームを板状電極として用いており、露出した板状電極の表面の側において、絶縁樹脂層の表面やデバイス基板の他主面で構成することで容易に平坦化することができ、通常の実装基板にハンダで容易に実装できるパッケージ形態に安価に製造することができる。
【００５４】
以上の本実施形態のマイクロデバイスによれば、以下の効果を享受できる。
０−レベルパッケージで気密封止された部品を、リードフレームを用いてパッケージ化することにより、中空構造を要求されるような部品の、薄型チップサイズパッケージングが可能になり、チップサイズに近く、且つ、安価な平面基板への実装が可能になる。その結果、より高密度の実装が可能となり、製品の小型化が実現する。
０−レベルパッケージをそのまま実装しようとすると、実装基板にキャップ用の凹部を設ける必要が生じたり、実装基板上でキャップを封止する樹脂層により実装の高さや面積が大きくなってしまうことがあるが、本実施形態のようにパッケージ化することにより、小さい実装面積で、通常の実装基板に実装可能となる。
【００５５】
また、このパッケージは、実装基板にはんだ付け実装が可能であり、接続信頼性も向上し、さらに、実装基板への実装のハンダづけを他の表面実装用部品と一括リフローにより実装することができ、製造加工費の低減も実現できる。
さらに、ベアチップの実装基板へのダイレクト実装と比較して、ヒートサイクル等の実装信頼性の面でも有利である。
以上のことから、総じて、製品のコストダウンを実現できる。
【００５６】
本発明は上記の実施形態に限定されない。
例えば、ＭＥＭＳの他、ＳＡＷ素子やＦ−ＢＡＲなどの機能素子を有するマイクロデバイスを内蔵した半導体装置とすることも可能である。
実装基板としては上記で一例を挙げているだけであり、種々のインタポーザなどの実装基板やチップなどに実装できる。
０−レベルパッケージの製造方法には限定はなく、種々の方法を適用できる。
その他、本発明の観点を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明のパッケージ化されたマイクロデバイスは、ＭＥＭＳ、ＳＡＷ素子あるいはＦ−ＢＡＲなどの機能面に可動部または振動子を持つ機能素子を有してパッケージ化されたマイクロデバイスに適用できる。
本発明のマイクロデバイスのパッケージング方法は、ＭＥＭＳ、ＳＡＷ素子あるいはＦ−ＢＡＲなどの機能面に可動部または振動子を持つ機能素子を有するマイクロデバイスをパッケージングする方法に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】図１（ａ）は本発明の第１実施形態に係るパッケージ化されたマイクロデバイスの斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。
【図２】図２（ａ）は０−レベルパッケージ１０の斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。
【図３】図３（ａ）は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すマイクロデバイスの絶縁樹脂層中における板状電極とバンプのレイアウトを示す模式平面図であり、図３（ｂ）は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すマイクロデバイスを構成する０−レベルパッケージのレイアウトを示す模式平面図である。
【図４】図４は本発明の第１実施形態に係るパッケージ化されたマイクロデバイスの実装形態を示す断面図である。
【図５】図５は本発明の第１実施形態で使用するリードフレームの平面図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１実施形態の係るマイクロデバイスのパッケージング方法の工程の断面図である。
【図７】図７（ａ）は本発明の第２実施形態に係るパッケージ化されたマイクロデバイスの斜視図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。
【図８】図８は、図７（ａ）及び（ｂ）に示すマイクロデバイスの絶縁樹脂層中における接続パッド、板状電極及びボンディングワイヤのレイアウトを示す模式平面図である。
【図９】図６は本発明の第２実施形態に係るパッケージ化されたマイクロデバイスの実装形態を示す断面図である。
【図１０】図１０（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２実施形態の係るマイクロデバイスのパッケージング方法の工程の断面図である。
【図１１】図１１（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２実施形態の係るマイクロデバイスのパッケージング方法の工程の断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０…０−レベルパッケージ、１１…デバイス基板、１２…機能素子、１３…キャップ、１４…接着層、１５…接続パッド、２０，２０’…マイクロデバイス、２１，２１ａ…板状電極、２２…バンプ（突起電極）、２３…絶縁樹脂層、２４…ボンディングワイヤ、２５…モールドシート、３０…実装基板、３１，３２，３３…樹脂層、３４，３５，３６，３７…配線、３８，３９，４０…垂直配線、５０…ハンダ、Ｃ…キャビティ、Ｆ…フレーム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロデバイス及びそのパッケージング方法に関し、特に、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）素子、あるいはＦ−ＢＡＲ（Thin Film Bulk Acoustic Wave Resonators）などの機能面に可動部または振動子を持つ機能素子を有するマイクロデバイス及びそのパッケージング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やパーソナルコンピュータに代表されるモバイル機器においては、小型軽量化や多機能および高機能化が進んでおり、これらの機器を構成する部品や基板も同様に小型、薄型、軽量化や高密度実装化が進んでいる。また、半導体等のデバイスの実装に関しても、実装面積の小型化や伝達信号の高速化に伴い、モールドやセラミックパッケージによる実装から、いわゆるフリップチップ実装技術によりデバイスのベアチップを直接基板に実装し、封止する試みがとられている。
【０００３】
ところが、このフリップチップによるデバイスのダイレクト実装方法は、たとえば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）素子あるいはＦ−ＢＡＲ（Thin Film Bulk Acoustic Wave Resonators）などの機能面に可動部または振動子を持つマイクロデバイスの場合、機能面を封止材等で覆うことができないため、セラミックや金属、あるいはガラスなどの基板を用いて気密封止するパッケージ構造がとられている。
【０００４】
従来、上記のＳＡＷ素子やＭＥＭＳは、キャビティ基板内に実装、パッケージングされているため、本来のデバイスのサイズより大きな実装エリアが必要であった。
また、デバイスの可動部分が浮いた状態で、個片化して取り扱うので、製造工程中にデバイスを破壊する問題も発生していた。
そこで、小型化とハンドリングを容易にする方法として、ウェハレベルのパッケージングが提案されている。
【０００５】
ウェハレベルでのパッケージングができるＳＡＷ素子などのパッケージ構造として、特許文献１には、圧電基板上にＩＤＴパターンでＳＡＷ素子を形成し、この際、ＩＤＴパターン上にキャビティが形成されるようにキャップに凹部を設け、さらにキャップにはＳＡＷ素子に電気信号を導入するための貫通穴を設けてなる構造及び製造方法が開示されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、ウェハレベルのパッケージングに際して、デバイス基板とキャップとなる部分を、その集合体であるウェハの状態で張り合わせてキャビティ構造を形成するが、個片化するときには、ダイシングにより基板となるウェハとキャップとなるウェハを同時に同じサイズに切断しており、異なるサイズに切断することが困難であった。これは、基板とキャップの張り合わせ部分の厚みが非常に薄いため、基板のウェハを切断せずにキャップを切断することが困難であるためである。
【０００７】
上記のデバイス基板とキャップが同じサイズとなっている構成では、気密性を保持するためにデバイスの周りを囲むようにシールしていることから、上記のようにデバイスからの電気的な配線をデバイス基板またはキャップを貫通するようにして引き出す必要があり、これに起因して新たな技術課題や製造工程の追加によるコストアップなどの問題が発生している。
【特許文献１】特開２００４−８０２２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、ＭＥＭＳ、ＳＡＷ素子あるいはＦ−ＢＡＲなどの機能面に振動子または可動部を持つ機能素子を有するマイクロデバイスのパッケージングに際して、基板とキャップを異なるサイズにしてパッケージ化した０―レベルパッケージを、実装基板などにハンダを介してマウント可能な形態にパッケージ化されたマイクロデバイス及びそのパッケージング方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明のマイクロデバイスは、一主面に可動部または振動子を有する機能素子が形成されたデバイス基板と、前記機能素子に接続するように前記デバイス基板の前記一主面に形成された接続パッドと、前記一主面から所定の高さで突出する段差形状となり、前記接続パッドの形成領域を除いて前記機能素子の形成領域を保護するキャビティを構成するように前記一主面上に設けられた保護部材と、前記接続パッドに電気的に接続するように設けられた板状電極と、前記接続パッドと前記板状電極を接続する接続部と、前記板状電極の表面の一部を露出し、かつ、少なくとも前記接続部と前記板状電極の接点、前記接続部、前記接続パッド及び前記保護部材を封止するように形成された絶縁樹脂層とを有し、露出した前記板状電極の表面から外部接続されるようにパッケージ化された構成である。
【００１０】
上記の本発明のマイクロデバイスは、一主面に可動部または振動子を有する機能素子が形成されたデバイス基板において、機能素子に接続するように一主面に接続パッドが形成されており、さらに一主面から所定の高さで突出する段差形状となり、接続パッドの形成領域を除いて機能素子の形成領域を保護するキャビティを構成するように保護部材が一主面上に設けられている。
また、接続パッドに電気的に接続された板状電極と、接続パッドと板状電極を接続する接続部とが設けられており、板状電極の表面の一部を露出し、かつ、少なくとも接続部と板状電極の接点、接続部、接続パッド及び保護部材を封止するように絶縁樹脂層が形成されている。
さらに、露出した板状電極の表面から外部接続されるようにパッケージ化された構成となっている。
【００１１】
また、上記の課題を解決するため、本発明のマイクロデバイスのパッケージング方法は、一主面に可動部または振動子を有する機能素子が形成され、前記機能素子に接続するように前記一主面に接続パッドが形成されたデバイス基板に、前記一主面から所定の高さで突出する段差形状となり、前記接続パッドの形成領域を除いて前記機能素子の形成領域を保護するキャビティを構成するように前記一主面上に保護部材を設ける工程と、板状電極がフレームに一体に成形されたリードフレームを前記デバイス基板に対して所定の位置に配置し、接続部を介して前記板状電極と前記接続パッドを電気的に接続する工程と、前記板状電極の表面の一部を露出し、かつ、少なくとも前記接続部と前記板状電極の接点、前記接続部、前記接続パッド及び前記保護部材を封止するように絶縁樹脂層を形成する工程と、前記フレームから前記板状電極を切断する工程とを有し、露出した前記板状電極の表面から外部接続されるようにパッケージ化する。
【００１２】
上記の本発明のマイクロデバイスのパッケージング方法は、一主面に可動部または振動子を有する機能素子が形成され、機能素子に接続するように一主面に接続パッドが形成されたデバイス基板に、一主面から所定の高さで突出する段差形状となり、接続パッドの形成領域を除いて機能素子の形成領域を保護するキャビティを構成するように一主面上に保護部材を設ける。
次に、板状電極がフレームに一体に成形されたリードフレームをデバイス基板に対して所定の位置に配置し、接続部を介して板状電極と接続パッドを電気的に接続する。
次に、板状電極の表面の一部を露出し、かつ、少なくとも接続部と板状電極の接点、接続部、接続パッド及び保護部材を封止するように絶縁樹脂層を形成する。
さらに、フレームから板状電極を切断する。
上記のようにして、露出した板状電極の表面から外部接続されるようにパッケージ化する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のマイクロデバイスは、ＭＥＭＳ、ＳＡＷ素子あるいはＦ−ＢＡＲなどの機能面に振動子または可動部を持つ機能素子を有するマイクロデバイスとして、リードフレームから製造できる安価な板状電極として用いており、露出した板状電極の表面の側において、絶縁樹脂層の表面やデバイス基板の他主面で構成することで容易に平坦化された構成とすることが可能な、通常の実装基板にハンダで容易に実装できるパッケージ形態である。
【００１４】
また、本発明のマイクロデバイスのパッケージング方法は、ＭＥＭＳ、ＳＡＷ素子あるいはＦ−ＢＡＲなどの機能面に振動子または可動部を持つ機能素子を有するマイクロデバイスのパッケージングに際して、安価なリードフレームを板状電極として用いており、露出した板状電極の表面の側において、絶縁樹脂層の表面やデバイス基板の他主面で構成することで容易に平坦化することができ、通常の実装基板にハンダで容易に実装できるパッケージ形態に安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係るマイクロデバイス及びそのパッケージング方法について図面を参照して説明する。
【００１６】
第１実施形態
図１（ａ）は本実施形態に係るパッケージ化されたマイクロデバイスの斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。
図１（ａ）及び（ｂ）に示すマイクロデバイスは、ＭＥＭＳ、ＳＡＷ素子あるいはＦ−ＢＡＲなどの可動部または振動子を持つ機能素子を備えたマイクロデバイス２０である。
【００１７】
例えば、半導体からなるデバイス基板１１の一主面に、ＭＥＭＳ、ＳＡＷ素子あるいはＦ−ＢＡＲなどの可動部または振動子を持つ機能素子１２が形成されており、機能素子１２に接続するように一主面に接続パッド１５が形成されており、さらに一主面から所定の高さで突出する段差形状となり、接続パッド１５の形成領域を除いて機能素子１２の形成領域を保護するキャビティＣを構成するようにガラスなどからなるキャップ１３が樹脂などの接着層１４で接着されて構成される保護部材が、デバイス基板１１の一主面上に設けられている。
上記の一主面と保護部材の内面から構成されるキャビティＣは、例えば、真空、減圧、還元雰囲気、あるいは不活性ガス雰囲気に保持されている。
【００１８】
例えば、リードフレームから切断されて構成された複数の板状電極２１ａの接点が、接続パッド１５と対向するように配置されており、接続部として接続パッド１５に形成されたバンプ（突起電極）２２によって、接続パッド１５と板状電極２１ａが電気的に接続されている。バンプ２２は、板状電極２１ａ側に形成されていてもよい。
ここで、例えば、上記の構成において、複数の板状電極２１ａが所定の距離で離間して配置されており、離間した複数の板状電極２１ａの間に、段差形状となっている保護部材（１３，１４）が入り込むような配置となっている。
【００１９】
さらに、例えば、板状電極２１ａの表面の一部を露出し、かつ、少なくとも接続部であるバンプ２２と板状電極２１ａの接点、バンプ２２、接続パッド１５及び保護部材（１３，１４）を封止するように、絶縁樹脂層２３が形成されている。
【００２０】
ここで、例えば、露出した板状電極２１ａの表面の側において、絶縁樹脂層の表面と、露出した板状電極２１ａの表面が実質的に同一の面となるように形成されている。実質的に同一の面であるとは、板状電極２１ａの表面がハンダづけで実装基板に実装されるときに、ハンダ接続の障害とならない程度の多少の段差は許容するものである。
上記のようにパッケージ化されたマイクロデバイス２０が構成されており、露出した板状電極２１ａの表面から外部接続される構成となっている。
【００２１】
上記の機能素子１２が形成されたデバイス基板１１、接続パッド１５及び保護部材（１３，１４）の構成は、例えばウェハレベルでのプロセスでこの形態まで加工されたものであり、０−レベルパッケージと称せられる。
【００２２】
図２（ａ）は上記の０−レベルパッケージ１０の斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。
例えば、デバイス基板１１の一主面に可動部または振動子を持つ機能素子１２が形成されており、機能素子１２に接続する接続パッド１５が一主面に形成されている。
また、上記の一主面から所定の高さで突出する段差形状となり、接続パッド１５の形成領域を除いて機能素子１２の形成領域を保護するキャビティＣを構成するように、ガラスなどからなるキャップ１３が樹脂などの接着層１４で接着されて構成される保護部材が設けられている。
０−レベルパッケージは、パッケージングやマウント工程におけるアクティブエリアのダメージを防ぐことができる構造となっている。この状態で気密性が確保され、可動部分も保護された状態で、パッケージ部品と同等の取り扱いができる。
【００２３】
図３（ａ）は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すマイクロデバイスの絶縁樹脂層中における板状電極２１ａとバンプ２２のレイアウトを示す模式平面図である。
パッケージの中央部にキャビティＣを構成するキャップ１３などの保護部材が配置され、この外周部を取り囲むように、複数（図面上は１８個）の板状電極２１ａが配置されており、それぞれにバンプ２２が接続して形成されている。
【００２４】
図３（ｂ）は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すマイクロデバイスを構成する０−レベルパッケージのレイアウトを示す模式平面図である。
デバイス基板１１の中央部にキャビティＣを構成するキャップ１３などの保護部材が配置され、この外周部を取り囲むように、板状電極２１ａに対応する個数の接続パッド１５が配置されており、それぞれにバンプ２２が接続して形成されている。
【００２５】
図４は本実施形態に係るパッケージ化されたマイクロデバイス２０の実装形態を示す断面図である。
実装基板３０は、例えば３層の樹脂層（３１，３２，３３）及びパターン加工された配線（３４，３５，３６，３７）が交互に積層し、樹脂層（３１，３２，３３）のうちの１層または複数の層を貫通して各配線（３４，３５，３６，３７）間を接続する垂直配線（３８，３９，４０）が形成されて構成されている。
上記のような実装基板３０の表面に形成された配線３７上に、本実施形態のパッケージ化されたマイクロデバイス２０が、板状電極２１ａの表面に露出している側を実装基板３０に向けて、ハンダ５０により接続されて実装されている。
【００２６】
上記の本実施形態に係るマイクロデバイスは、好ましくは、パッケージ化されたマイクロデバイスのトータルの厚みが４００μｍ以下である。
上記のように、パッケージの総厚は０−レベルパッケージの厚みと、保護部材等を被覆する部分の絶縁樹脂層の厚みの和に相当し、０−レベルパッケージを薄く加工することで、パッケージのトータルでも４００μｍ以下の厚みにすることができる。
【００２７】
本実施形態のパッケージ化されたマイクロデバイス２０は、ＭＥＭＳ、ＳＡＷ素子あるいはＦ−ＢＡＲなどの機能面に振動子または可動部を持つ機能素子を有するマイクロデバイスとして、リードフレームから製造できる安価な板状電極として用いており、露出した板状電極の表面の側が絶縁樹脂層の表面で構成されて容易に平坦化されており、通常の実装基板にハンダで容易に実装できるパッケージ形態となっている。
【００２８】
次に、本実施形態に係るパッケージ化されたマイクロデバイスのパッケージング方法について説明する。
図５は、本実施形態で使用するリードフレームの平面図である。
例えば、所定の厚みの金属板が打ち抜きなどでパターン加工されており、板状電極２１が所定の間隔で離間して配置され、フレームＦと一体に形成された構成となっている。
通常のリードフレームで中央部に設けられる、内蔵部品を支持する部分は設けられていない。
【００２９】
図５に示すリードフレームを用いてマイクロデバイスをパッケージ化する工程について、工程の断面図である図６（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
図６（ａ）は図５のＸ−Ｘ’における断面図に相当し、例えば、上記のリードフレームにおける複数の板状電極２１が所定の間隙をもって配置されている状態を示している。
【００３０】
一方で、例えば、一主面に可動部または振動子を有する機能素子１２が形成され、機能素子１２に接続するように一主面に接続パッド１５が形成されたデバイス基板１１に、一主面から所定の高さで突出する段差形状となり、接続パッドの形成領域を除いて機能素子１２の形成領域を保護するキャビティＣを構成するように一主面上に保護部材（１３，１４）を設け、さらに接続パッド１５にハンダボールバンプやスタッドバンプなどのバンプ２２を設けて、図２（ａ）及び（ｂ）に示す形態の０−レベルパッケージ１０を形成しておく。
【００３１】
次に、図６（ｂ）に示すように、例えば、板状電極２１がフレームＦに一体に成形されたリードフレームを０−レベルパッケージ１０のデバイス基板１１に対して、接続パッド１５と板状電極２１を対向させて、所定の位置に配置し、バンプ２２を介して板状電極２１と接続パッド１５を電気的に接続して、０−レベルパッケージをリードフレームにマウントする。
ここで、例えば、上記のリードフレームの板状電極２１をデバイス基板１１に対して所定の位置に配置し、バンプ２２を介して板状電極２１と接続パッド１５を電気的に接続するときに、離間した複数の板状電極２１の間に、段差形状となっている保護部材(１３，１４)が入り込むように配置して、マウントする。
【００３２】
次に、図６（ｃ）に示すように、例えば射出成形により、板状電極２１の表面の一部を露出し、かつ、少なくともバンプ２２と板状電極２１の接点、バンプ２２、接続パッド１５及び保護部材（１３，１４）を封止するように絶縁樹脂層２３を形成する。
【００３３】
上記の射出成形での絶縁樹脂層２３の形成工程において、例えば、露出した板状電極２１の表面の側において、絶縁樹脂層２３の表面と、露出した板状電極２１の表面が実質的に同一の面となるように、形成する。
次に、フレームＦから板状電極２１を切断する。これにより、板状電極２１ａはフレームから独立され、バンプ２２に接続して絶縁樹脂層２３中に埋め込まれたブロック状の導電体として構成される。
【００３４】
上記のようにして、本実施形態に係るマイクロデバイスは、露出した板状電極２１ａの表面から外部接続されるようにパッケージ化することができる。
【００３５】
本実施形態のマイクロデバイスのパッケージング方法は、ＭＥＭＳ、ＳＡＷ素子あるいはＦ−ＢＡＲなどの機能面に振動子または可動部を持つ機能素子を有するマイクロデバイスのパッケージングに際して、安価なリードフレームを板状電極として用いており、露出した板状電極の表面の側において、絶縁樹脂層の表面やデバイス基板の他主面で構成することで容易に平坦化することができ、通常の実装基板にハンダで容易に実装できるパッケージ形態に安価に製造することができる。
【００３６】
第２実施形態
図７（ａ）は本実施形態に係るパッケージ化されたマイクロデバイスの斜視図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。
図７（ａ）及び（ｂ）に示すマイクロデバイスは、ＭＥＭＳ、ＳＡＷ素子あるいはＦ−ＢＡＲなどの可動部または振動子を持つ機能素子を備えたマイクロデバイス２０’である。
【００３７】
第１実施形態と同様にして、機能素子１２が形成されたデバイス基板１１、接続パッド１５及び保護部材（１３，１４）からなる０−レベルパッケージ１０のデバイス基板１１の外周部において、複数の板状電極２１ａが所定の距離で離間して配置されており、離間した複数の板状電極２１ａの間に、デバイス基板１１が入り込むような配置となっている。
【００３８】
また、デバイス基板１１の接続パッド１５と板状電極２１ａの接続部との接点が同じ側を向くように配置されており、接続部としてボンディングワイヤ２４により接続パッド１５と板状電極２１ａが電気的に接続されている。
さらに、例えば、板状電極２１ａの表面の一部を露出し、かつ、少なくとも接続部であるボンディングワイヤ２４と板状電極２１ａの接点、ボンディングワイヤ２４、接続パッド１５及び保護部材（１３，１４）を封止するように、絶縁樹脂層２３が形成されている。
【００３９】
ここで、例えば、露出した板状電極２１ａの表面の側において、絶縁樹脂層２３の表面及びデバイス基板１１の他主面と、露出した板状電極２１ａの表面が実質的に同一の面となるように形成されている。実質的に同一の面であるとは、板状電極２１ａの表面がハンダづけで実装基板に実装されるときに、ハンダ接続の障害とならない程度の多少の段差は許容するものである。
上記のようにパッケージ化されたマイクロデバイス２０’が構成されており、露出した板状電極２１ａの表面から外部接続される構成となっている。
【００４０】
図８は、図７（ａ）及び（ｂ）に示すマイクロデバイスの絶縁樹脂層中における板状電極２１ａと接続パッド１５及びそれらを接続するボンディングワイヤ２４のレイアウトを示す模式平面図である。
パッケージの中央部にキャビティＣを構成するキャップ１３などの保護部材が配置され、この外周部を取り囲むように、デバイス基板１１上に、複数（図面上は１８個）の接続パッド１５が配置されている。
上記の接続パッド１５に対応するように、その外周部において板状電極２１ａが配置されており、それぞれボンディングワイヤ２４で接続されている。
【００４１】
図９は本実施形態に係るパッケージ化されたマイクロデバイス２０’の実装形態を示す断面図である。
実装基板３０は、第１実施形態と同様に、例えば３層の樹脂層（３１，３２，３３）及びパターン加工された配線（３４，３５，３６，３７）及び垂直配線（３８，３９，４０）などから構成されている。
上記のような実装基板３０の表面に形成された配線３７上に、本実施形態のパッケージ化されたマイクロデバイス２０’が、板状電極２１ａの表面に露出している側を実装基板３０に向けて、ハンダ５０により接続されて実装されている。
【００４２】
上記の本実施形態に係るマイクロデバイスは、好ましくは、パッケージ化されたマイクロデバイスのトータルの厚みが４００μｍ以下である。
上記のように、パッケージの総厚は０−レベルパッケージの厚みと、保護部材を被覆する部分の絶縁樹脂層の厚みの和に相当し、０−レベルパッケージを薄く加工することで、パッケージのトータルでも４００μｍ以下の厚みにすることができる。
【００４３】
本実施形態のパッケージ化されたマイクロデバイス２０’は、ＭＥＭＳ、ＳＡＷ素子あるいはＦ−ＢＡＲなどの機能面に振動子または可動部を持つ機能素子を有するマイクロデバイスとして、リードフレームから製造できる安価な板状電極を用いており、露出した板状電極の表面の側が絶縁樹脂層の表面及びデバイス基板の他主面で構成されて容易に平坦化されており、通常の実装基板にハンダで容易に実装できるパッケージ形態となっている。
【００４４】
次に、本実施形態に係るパッケージ化されたマイクロデバイスのパッケージング方法について説明する。
リードフレームとしては、第１実施形態と同様のものを使用する。
即ち、例えば、所定の厚みの金属板が打ち抜きなどでパターン加工されており、板状電極２１が所定の間隔で離間して配置され、フレームＦと一体に形成された構成となっている。
【００４５】
上記のようなリードフレームを用いてマイクロデバイスをパッケージ化する工程について、工程の断面図である図１０（ａ）〜（ｃ）及び図１１（ａ）及び（ｂ）を参照して説明する。
まず、図１０（ａ）に示すように、リードフレームにモールドシート２５を貼り合わせる。図１０（ａ）は、上記のリードフレームにおける複数の板状電極２１が所定の間隙をもって配置されている状態を示している。
【００４６】
一方で、第１実施形態と同様に、図２（ａ）及び（ｂ）に示す形態の０−レベルパッケージ１０を形成しておく。
【００４７】
次に、図１０（ｂ）に示すように、例えば、上記のリードフレームの離間した複数の板状電極２１の間に０−レベルパッケージ１０のデバイス基板１１が入り込むように、また、接続パッド１５と板状電極２１の接続部との接点が同じ側を向くようにして、０−レベルパッケージ１０をモールドシート２５上に配置する。
【００４８】
次に、図１０（ｃ）に示すように、ボンディングワイヤ２４を形成して板状電極２１と接続パッド１５を電気的に接続する。
上記のようにして、０−レベルパッケージとリードフレームを接続する。
【００４９】
次に、図１１（ａ）に示すように、例えば射出成形により、板状電極２１の表面の一部を露出し、かつ、少なくともボンディングワイヤ２４と板状電極２１の接点、ボンディングワイヤ２４、接続パッド１５及び保護部材（１３，１４）を封止するように絶縁樹脂層２３を形成する。
【００５０】
上記の射出成形での絶縁樹脂層２３の形成工程において、上記のようにモールドシート２５を用いているので、露出した板状電極２１の表面の側において、絶縁樹脂層２３の表面及びデバイス基板の他主面と、露出した板状電極２１の表面が実質的に同一の面となる。
【００５１】
次に、図１１（ｂ）に示すように、モールドシート２５を剥離し、さらに、フレームＦから板状電極２１を切断する。これにより、板状電極２１ａはフレームから独立され、ボンディングワイヤ２４に接続して絶縁樹脂層２３中に埋め込まれたブロック状の導電体として構成される。
【００５２】
上記のようにして、本実施形態に係るマイクロデバイスは、露出した板状電極２１ａの表面から外部接続されるようにパッケージ化することができる。
【００５３】
本実施形態のマイクロデバイスのパッケージング方法は、ＭＥＭＳ、ＳＡＷ素子あるいはＦ−ＢＡＲなどの機能面に振動子または可動部を持つ機能素子を有するマイクロデバイスのパッケージングに際して、安価なリードフレームを板状電極として用いており、露出した板状電極の表面の側において、絶縁樹脂層の表面やデバイス基板の他主面で構成することで容易に平坦化することができ、通常の実装基板にハンダで容易に実装できるパッケージ形態に安価に製造することができる。
【００５４】
以上の本実施形態のマイクロデバイスによれば、以下の効果を享受できる。
０−レベルパッケージで気密封止された部品を、リードフレームを用いてパッケージ化することにより、中空構造を要求されるような部品の、薄型チップサイズパッケージングが可能になり、チップサイズに近く、且つ、安価な平面基板への実装が可能になる。その結果、より高密度の実装が可能となり、製品の小型化が実現する。
０−レベルパッケージをそのまま実装しようとすると、実装基板にキャップ用の凹部を設ける必要が生じたり、実装基板上でキャップを封止する樹脂層により実装の高さや面積が大きくなってしまうことがあるが、本実施形態のようにパッケージ化することにより、小さい実装面積で、通常の実装基板に実装可能となる。
【００５５】
また、このパッケージは、実装基板にはんだ付け実装が可能であり、接続信頼性も向上し、さらに、実装基板への実装のハンダづけを他の表面実装用部品と一括リフローにより実装することができ、製造加工費の低減も実現できる。
さらに、ベアチップの実装基板へのダイレクト実装と比較して、ヒートサイクル等の実装信頼性の面でも有利である。
以上のことから、総じて、製品のコストダウンを実現できる。
【００５６】
本発明は上記の実施形態に限定されない。
例えば、ＭＥＭＳの他、ＳＡＷ素子やＦ−ＢＡＲなどの機能素子を有するマイクロデバイスを内蔵した半導体装置とすることも可能である。
実装基板としては上記で一例を挙げているだけであり、種々のインタポーザなどの実装基板やチップなどに実装できる。
０−レベルパッケージの製造方法には限定はなく、種々の方法を適用できる。
その他、本発明の観点を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明のパッケージ化されたマイクロデバイスは、ＭＥＭＳ、ＳＡＷ素子あるいはＦ−ＢＡＲなどの機能面に可動部または振動子を持つ機能素子を有してパッケージ化されたマイクロデバイスに適用できる。
本発明のマイクロデバイスのパッケージング方法は、ＭＥＭＳ、ＳＡＷ素子あるいはＦ−ＢＡＲなどの機能面に可動部または振動子を持つ機能素子を有するマイクロデバイスをパッケージングする方法に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】図１（ａ）は本発明の第１実施形態に係るパッケージ化されたマイクロデバイスの斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。
【図２】図２（ａ）は０−レベルパッケージ１０の斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。
【図３】図３（ａ）は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すマイクロデバイスの絶縁樹脂層中における板状電極とバンプのレイアウトを示す模式平面図であり、図３（ｂ）は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すマイクロデバイスを構成する０−レベルパッケージのレイアウトを示す模式平面図である。
【図４】図４は本発明の第１実施形態に係るパッケージ化されたマイクロデバイスの実装形態を示す断面図である。
【図５】図５は本発明の第１実施形態で使用するリードフレームの平面図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１実施形態の係るマイクロデバイスのパッケージング方法の工程の断面図である。
【図７】図７（ａ）は本発明の第２実施形態に係るパッケージ化されたマイクロデバイスの斜視図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。
【図８】図８は、図７（ａ）及び（ｂ）に示すマイクロデバイスの絶縁樹脂層中における接続パッド、板状電極及びボンディングワイヤのレイアウトを示す模式平面図である。
【図９】図６は本発明の第２実施形態に係るパッケージ化されたマイクロデバイスの実装形態を示す断面図である。
【図１０】図１０（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２実施形態の係るマイクロデバイスのパッケージング方法の工程の断面図である。
【図１１】図１１（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２実施形態の係るマイクロデバイスのパッケージング方法の工程の断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０…０−レベルパッケージ、１１…デバイス基板、１２…機能素子、１３…キャップ、１４…接着層、１５…接続パッド、２０，２０’…マイクロデバイス、２１，２１ａ…板状電極、２２…バンプ（突起電極）、２３…絶縁樹脂層、２４…ボンディングワイヤ、２５…モールドシート、３０…実装基板、３１，３２，３３…樹脂層、３４，３５，３６，３７…配線、３８，３９，４０…垂直配線、５０…ハンダ、Ｃ…キャビティ、Ｆ…フレーム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一主面に可動部または振動子を有する機能素子が形成されたデバイス基板と、
前記機能素子に接続するように前記デバイス基板の前記一主面に形成された接続パッドと、
前記一主面から所定の高さで突出する段差形状となり、前記接続パッドの形成領域を除いて前記機能素子の形成領域を保護するキャビティを構成するように前記一主面上に設けられた保護部材と、
前記接続パッドに電気的に接続するように設けられた板状電極と、
前記接続パッドと前記板状電極を接続する接続部と、
前記板状電極の表面の一部を露出し、かつ、少なくとも前記接続部と前記板状電極の接点、前記接続部、前記接続パッド及び前記保護部材を封止するように形成された絶縁樹脂層と
を有し、露出した前記板状電極の表面から外部接続されるようにパッケージ化された
マイクロデバイス。
【請求項２】
露出した前記板状電極の表面の側において、前記絶縁樹脂層の表面及び／または前記デバイス基板の他主面と、露出した前記板状電極の表面が実質的に同一の面となるように形成されている
請求項１に記載のマイクロデバイス。
【請求項３】
前記接続パッドと前記板状電極の前記接続部との接点が対向して配置されており、
前記接続部が突起電極である
請求項１に記載のマイクロデバイス。
【請求項４】
複数の前記板状電極が所定の距離で離間して配置されており、
離間した前記複数の板状電極の間に前記段差形状となっている前記保護部材が入り込むように配置されている
請求項３に記載のマイクロデバイス。
【請求項５】
前記接続パッドと前記板状電極の前記接続部との接点が同じ側を向くように配置されており、
前記接続部がボンディングワイヤである
請求項１に記載のマイクロデバイス。
【請求項６】
複数の前記板状電極が所定の距離で離間して配置されており、
離間した前記複数の板状電極の間に前記デバイス基板が入り込むように配置されている
請求項５に記載のマイクロデバイス。
【請求項７】
一主面に可動部または振動子を有する機能素子が形成され、前記機能素子に接続するように前記一主面に接続パッドが形成されたデバイス基板に、前記一主面から所定の高さで突出する段差形状となり、前記接続パッドの形成領域を除いて前記機能素子の形成領域を保護するキャビティを構成するように前記一主面上に保護部材を設ける工程と、
板状電極がフレームに一体に成形されたリードフレームを前記デバイス基板に対して所定の位置に配置し、接続部を介して前記板状電極と前記接続パッドを電気的に接続する工程と、
前記板状電極の表面の一部を露出し、かつ、少なくとも前記接続部と前記板状電極の接点、前記接続部、前記接続パッド及び前記保護部材を封止するように絶縁樹脂層を形成する工程と、
前記フレームから前記板状電極を切断する工程と
を有し、
露出した前記板状電極の表面から外部接続されるようにパッケージ化する
マイクロデバイスのパッケージング方法。
【請求項８】
前記板状電極と前記接続パッドを電気的に接続する工程及び／または前記絶縁樹脂層を形成する工程において、露出した前記板状電極の表面の側において、前記絶縁樹脂層の表面及び／または前記デバイス基板の他主面と、露出した前記板状電極の表面が実質的に同一の面となるように、形成する
請求項７に記載のマイクロデバイスのパッケージング方法。
【請求項９】
前記接続パッドまたは前記板状電極に突起電極を形成する工程とさらに有し、
前記板状電極と前記接続パッドを電気的に接続する工程においては、前記接続パッドと前記板状電極を対向させて、前記接続部として前記突起電極を介して前記板状電極と前記接続パッドを接続する
請求項７に記載のマイクロデバイスのパッケージング方法。
【請求項１０】
板状電極がフレームに一体に成形されたリードフレームとして、複数の前記板状電極が所定の距離で離間して配置された構成のリードフレームを用い、
前記リードフレームを前記デバイス基板に対して所定の位置に配置し、接続部を介して前記板状電極と前記接続パッドを電気的に接続する工程においては、離間した前記複数の板状電極の間に前記段差形状となっている前記保護部材が入り込むように配置して、前記突起電極を介して前記板状電極と前記接続パッドを電気的に接続する
請求項９に記載のマイクロデバイスのパッケージング方法。
【請求項１１】
前記リードフレームを前記デバイス基板に対して所定の位置に配置し、接続部を介して前記板状電極と前記接続パッドを電気的に接続する工程においては、前記接続パッドと前記板状電極の前記接続部との接点が同じ側を向くように配置し、前記接続部としてボンディングワイヤを介して前記板状電極と前記接続パッドを接続する
請求項７に記載のマイクロデバイスのパッケージング方法。
【請求項１２】
板状電極がフレームに一体に成形されたリードフレームとして、複数の前記板状電極が所定の距離で離間して配置された構成のリードフレームを用い、
前記リードフレームを前記デバイス基板に対して所定の位置に配置し、接続部を介して前記板状電極と前記接続パッドを電気的に接続する工程においては、離間した前記複数の板状電極の間に前記デバイス基板が入り込むように配置して、前記ボンディングワイヤを介して前記板状電極と前記接続パッドを電気的に接続する
請求項１１に記載のマイクロデバイスのパッケージング方法。
【請求項１】
一主面に可動部または振動子を有する機能素子が形成されたデバイス基板と、
前記機能素子に接続するように前記デバイス基板の前記一主面に形成された接続パッドと、
前記一主面から所定の高さで突出する段差形状となり、前記接続パッドの形成領域を除いて前記機能素子の形成領域を保護するキャビティを構成するように前記一主面上に設けられた保護部材と、
前記接続パッドに電気的に接続するように設けられた板状電極と、
前記接続パッドと前記板状電極を接続する接続部と、
前記板状電極の表面の一部を露出し、かつ、少なくとも前記接続部と前記板状電極の接点、前記接続部、前記接続パッド及び前記保護部材を封止するように形成された絶縁樹脂層と
を有し、露出した前記板状電極の表面から外部接続されるようにパッケージ化された
マイクロデバイス。
【請求項２】
露出した前記板状電極の表面の側において、前記絶縁樹脂層の表面及び／または前記デバイス基板の他主面と、露出した前記板状電極の表面が実質的に同一の面となるように形成されている
請求項１に記載のマイクロデバイス。
【請求項３】
前記接続パッドと前記板状電極の前記接続部との接点が対向して配置されており、
前記接続部が突起電極である
請求項１に記載のマイクロデバイス。
【請求項４】
複数の前記板状電極が所定の距離で離間して配置されており、
離間した前記複数の板状電極の間に前記段差形状となっている前記保護部材が入り込むように配置されている
請求項３に記載のマイクロデバイス。
【請求項５】
前記接続パッドと前記板状電極の前記接続部との接点が同じ側を向くように配置されており、
前記接続部がボンディングワイヤである
請求項１に記載のマイクロデバイス。
【請求項６】
複数の前記板状電極が所定の距離で離間して配置されており、
離間した前記複数の板状電極の間に前記デバイス基板が入り込むように配置されている
請求項５に記載のマイクロデバイス。
【請求項７】
一主面に可動部または振動子を有する機能素子が形成され、前記機能素子に接続するように前記一主面に接続パッドが形成されたデバイス基板に、前記一主面から所定の高さで突出する段差形状となり、前記接続パッドの形成領域を除いて前記機能素子の形成領域を保護するキャビティを構成するように前記一主面上に保護部材を設ける工程と、
板状電極がフレームに一体に成形されたリードフレームを前記デバイス基板に対して所定の位置に配置し、接続部を介して前記板状電極と前記接続パッドを電気的に接続する工程と、
前記板状電極の表面の一部を露出し、かつ、少なくとも前記接続部と前記板状電極の接点、前記接続部、前記接続パッド及び前記保護部材を封止するように絶縁樹脂層を形成する工程と、
前記フレームから前記板状電極を切断する工程と
を有し、
露出した前記板状電極の表面から外部接続されるようにパッケージ化する
マイクロデバイスのパッケージング方法。
【請求項８】
前記板状電極と前記接続パッドを電気的に接続する工程及び／または前記絶縁樹脂層を形成する工程において、露出した前記板状電極の表面の側において、前記絶縁樹脂層の表面及び／または前記デバイス基板の他主面と、露出した前記板状電極の表面が実質的に同一の面となるように、形成する
請求項７に記載のマイクロデバイスのパッケージング方法。
【請求項９】
前記接続パッドまたは前記板状電極に突起電極を形成する工程とさらに有し、
前記板状電極と前記接続パッドを電気的に接続する工程においては、前記接続パッドと前記板状電極を対向させて、前記接続部として前記突起電極を介して前記板状電極と前記接続パッドを接続する
請求項７に記載のマイクロデバイスのパッケージング方法。
【請求項１０】
板状電極がフレームに一体に成形されたリードフレームとして、複数の前記板状電極が所定の距離で離間して配置された構成のリードフレームを用い、
前記リードフレームを前記デバイス基板に対して所定の位置に配置し、接続部を介して前記板状電極と前記接続パッドを電気的に接続する工程においては、離間した前記複数の板状電極の間に前記段差形状となっている前記保護部材が入り込むように配置して、前記突起電極を介して前記板状電極と前記接続パッドを電気的に接続する
請求項９に記載のマイクロデバイスのパッケージング方法。
【請求項１１】
前記リードフレームを前記デバイス基板に対して所定の位置に配置し、接続部を介して前記板状電極と前記接続パッドを電気的に接続する工程においては、前記接続パッドと前記板状電極の前記接続部との接点が同じ側を向くように配置し、前記接続部としてボンディングワイヤを介して前記板状電極と前記接続パッドを接続する
請求項７に記載のマイクロデバイスのパッケージング方法。
【請求項１２】
板状電極がフレームに一体に成形されたリードフレームとして、複数の前記板状電極が所定の距離で離間して配置された構成のリードフレームを用い、
前記リードフレームを前記デバイス基板に対して所定の位置に配置し、接続部を介して前記板状電極と前記接続パッドを電気的に接続する工程においては、離間した前記複数の板状電極の間に前記デバイス基板が入り込むように配置して、前記ボンディングワイヤを介して前記板状電極と前記接続パッドを電気的に接続する
請求項１１に記載のマイクロデバイスのパッケージング方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−４２７８６（Ｐ２００７−４２７８６Ａ）
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２２４０６８（Ｐ２００５−２２４０６８）
【出願日】平成１７年８月２日（２００５．８．２）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月２日（２００５．８．２）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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