中空封止構造の製造方法および中空封止構造
【課題】基板に設けられた素子部の中空封止の信頼性が高く、かつ、低コストで中空封止することができる中空封止構造の製造方法および中空封止構造を提供する。
【解決手段】一面に素子部１２０が配置された基板１１０の前記一面と反対側となる他面に、第一の金型１５１を配置する第一の工程と、前記素子部１２０を覆うように前記基板１１０の一面にキャップ１３０を配置するとともに、前記キャップ１３０を覆うように第二の金型１５２を前記基板１１０の一面に配置し型締めする第二の工程と、前記第二の金型に設けられたゲート１５３より該第二の金型１５２の内部に、樹脂を注入する第三の工程と、を備えることを特徴とする中空封止構造１５０の製造方法。
【解決手段】一面に素子部１２０が配置された基板１１０の前記一面と反対側となる他面に、第一の金型１５１を配置する第一の工程と、前記素子部１２０を覆うように前記基板１１０の一面にキャップ１３０を配置するとともに、前記キャップ１３０を覆うように第二の金型１５２を前記基板１１０の一面に配置し型締めする第二の工程と、前記第二の金型に設けられたゲート１５３より該第二の金型１５２の内部に、樹脂を注入する第三の工程と、を備えることを特徴とする中空封止構造１５０の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に設けられた素子部を中空封止する中空封止構造の製造方法および中空封止構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＢＳ・ＣＳ放送、マイクロ波通信機、レーダー装置など、高周波帯域で使用される通信機器の利用が増加している。一般的に、周波数が高くなると、誘電率の高い物質中を伝播するときに、電磁波のエネルギーの減衰が大きくなり、通信性能が劣化する問題が生じる。そのため、通信機器の電子部品において、高周波特性を十分に引き出すために、電子部品の素子部の周囲に、誘電率の低い空気層を形成して中空封止した気密封止構造が採用されている。
【０００３】
電子部品には、高性能化、良好な信頼性、小型化、低コスト化など、多様な特性が求められ、素子部自体の改良に加えて、素子を中空封止するパッケージ（中空封止構造）の改良も必要となってきている。中空封止構造への要求としては、良好な気密性、低コスト化、十分な実装面積の確保などが挙げられる。
【０００４】
素子部が中空封止された中空封止構造の製造方法として、例えば、特許文献１では、基板上に配置された素子部を樹脂キャップで覆い、樹脂キャップに備えられた固定用フィルムと接着剤で固定する方法を提案している。
【０００５】
また、特許文献２では、凹部が形成された第一の金型と、第一の金型の凹部と対抗する位置に第二の金型、第三の金型、および第四の金型と、を備える中空樹脂パッケージの形成装置を提案している。この中空樹脂パッケージの形成装置では、第三の金型の上に、素子部が設けられた基板が配置され、金型を用いた樹脂の射出成形により、素子部を覆うようにキャップが形成される。そして、第一の金型でキャップの上面を抑えながら、キャップの周囲にさらに樹脂を充填し、キャップと基板とを密着させて中空封止構造を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２８３５５３号公報
【特許文献２】特開２０１１−１００８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のように、はんだや接着剤などでキャップを固定する場合、中空封止したキャップ内部の基板上に、はんだや接着剤が侵入するため、中空封止される基板上の素子部や配線などの実装面積が低下するという問題があった。また、高価なフィルム樹脂によってキャップを固定する構成となっているため、コストが高くなる問題があった。
【０００８】
低コストで中空封止構造を形成する方法として、射出成型を用いることも考えられるが、キャップは射出時の圧力によって位置がずれることがある。この場合、外気が中空封止されるキャップ内部へ侵入することがあり、中空封止構造の気密性を保つことができず、高周波特性が劣化する問題がある。さらに、キャップが位置ずれした場合、基板上の配線に損傷が生じたり、位置がずれたことによる素子部周囲の誘電率の変動が生じたりするなどの、高周波特性への悪影響が生じることがある。
【０００９】
また、樹脂フィルムによって、キャップを固定する場合、樹脂フィルムが硬化する際の樹脂の流動や収縮によって、外形の精度を高くすることが困難である。そのため、外形精度を保つために治具を用いて平坦化させるなどの工程が必要となり、作業効率が悪く、コストが高くなる問題があった。
【００１０】
特許文献２の方法では、キャップの上面を金型で抑えながら、樹脂をキャップの周囲に形成する構成としているので、キャップが位置ずれを起こすことがなく中空封止がされる。しかし、金型に抑えられるキャップの上面には、樹脂層が形成されないので、強度が弱く、外部からの圧力が加わった場合に、クラックなどが発生し、外気が中空封止内部へと侵入する問題があった。また、複数の金型を用いる構成となっているので、コストが高くなる問題あった。
【００１１】
この発明は前述した事情に鑑みてなされたものであって、基板に設けられた素子部の中空封止の信頼性が高く、かつ、低コストで中空封止することができる中空封止構造の製造方法および中空封止構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述の課題を解決するために、一面に素子部が配置された基板の前記一面と反対側となる他面に、第一の金型を配置する第一の工程と、前記素子部を覆うように前記基板の一面にキャップを配置するとともに、前記キャップを覆うように第二の金型を前記基板の一面に配置し型締めする第二の工程と、前記第二の金型に設けられたゲートより該第二の金型の内部に、樹脂を注入する第三の工程と、を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の中空封止構造の製造方法によれば、金型を用いて、キャップの外面に樹脂層を形成する構成としているので、外部からの圧力に強い中空封止構造を形成することができる。また、金型の部品の数を抑えて樹脂層を形成するので、コストを減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第一の実施形態に係る中空封止構造の断面図である。
【図２】第一の実施形態で用いられる金型の断面図である。
【図３】第一の実施形態に係る金型の配置を示す概略説明図である。
【図４】第二の実施形態に係る中空封止構造の断面図である。
【図５】第二の実施形態に係る金型の配置を示す概略説明図である。
【図６】第三の実施形態に係る中空封止構造の断面図である。
【図７】第三の実施形態に係る金型の配置を示す概略説明図である。
【図８】第三の実施形態の変形例１のキャップと第二の金型の配置方法を説明する図である。
【図９】第四の実施形態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施の形態について添付した図面を参照して説明する。
本発明の実施形態は、基板上に設けられた素子部をキャップと樹脂層により封止する中空封止構造の製造方法に関するものである。
【００１６】
まず本発明の実施形態で作製される中空封止構造１００について説明する。
本発明の実施形態の中空封止構造１００は、図１で示すように、基板１１０と、基板１１０の上面（一面）に設けられた素子部１２０と、素子部１２０を覆うように配置されたキャップ１３０と、キャップ１３０を覆う樹脂層１４０と、を備えている。
【００１７】
基板１１０は、基板１１０表面に素子部１２０や電子部品が固定され、それらの間が基板１１０上の配線で接続されて電子回路を形成する板形状の部品である。基板１１０としては、例えば、ガラスエポキシのような樹脂材料や柔軟性に優れるフレキシブル基板などを使用すればよい。
【００１８】
素子部１２０は、半導体の素子であり、基板１１０の上に設けられている。素子部１２０は、例えば、銀フィラーや絶縁フィラーなどを含む接着剤などで固定される。本実施形態では、ワイヤボンディングで基板１１０の配線と電気的に接続されている。
【００１９】
キャップ１３０は、図１で示すように、下方に向けて開口した箱型の形状をしており、素子部１２０を覆うように基板１１０の上面に配置されている。
キャップ１３０は、素子部１２０を覆う際に、素子部１２０やワイヤボンディングと物理的に接触しないように十分に大きな箱型の形状をしている。キャップ１３０は、例えば、樹脂材料、金属材料、セラミック材料などで構成されている。特に、耐熱性や密着性に優れるエポキシ系の材料を用いることが望ましい。また、キャップ１３０を樹脂層１４０と同一の材料で構成した場合には、キャップ１３０と樹脂層１４０の熱膨張係数の差がなくなるため、キャップ１３０と樹脂層１４０の熱膨張係数の差により生じる界面の剥離が抑制される。
【００２０】
樹脂層１４０は、キャップ１３０を覆うように配置されている。樹脂層１４０は、例えば、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂などで構成されている。樹脂層１４０は、基板１１０と密着し、素子部１２０を中空封止するためのものであり、キャップ１３０と樹脂層１４０により素子部１２０を中空封止した空間に外気が流入しないようになっている。外気が中空封止した空間に流入した場合、外気の湿気などにより素子部１２０や配線の劣化が生じ、電子部品の性能の低下を引き起こし、本来の性能が得られなくなる。
【００２１】
次に、樹脂層１４０を形成するために用いる射出成型用のモールド金型１５０について説明する。
モールド金型１５０は、図２で示すように、第一の金型１５１と、第一の金型１５１と対向配置され第一の金型１５１に向けて開口した第二の金型１５２を備えている。
第一の金型１５１は、図示しない台座などの上に設けられ、支持されている。第二の金型１５２には、第二の金型１５２の内部に充填される樹脂の注入口のゲート１５３が設けられている。本実施形態では、第二の金型１５２の中央部にゲートが設けられている。
第一の金型１５１と第二の金型１５２の間に基板１１０が配置され、型締めできるようになっている。
【００２２】
このように構成された本実施形態の中空封止構造１００の製造方法について、以下に説明する。
まず、銀フィラーや絶縁フィラーなどを含む接着剤を用いて素子部１２０を基板１１０の上面（一面）に固定し、ワイヤボンディングにより電気的に接続する。
【００２３】
次に、図３で示すように、素子部１２０が設けられた基板１１０の下面（他面）に、第一の金型１５１を配置する。そして、素子部１２０およびワイヤボンディングを覆うようにキャップ１３０を所定の箇所に位置決めして配置する。さらにキャップ１３０を覆うように第二の金型１５２を基板１１０の上に配置して、第一の金型１５１と第二の金型１５２で型締めをする（図３参照）。
【００２４】
次に、キャップ１３０および基板１１０と第二の金型１５２で囲まれる領域に、ゲート１５３から樹脂が射出される。軟化温度に加熱された樹脂は、注入口であるゲート１５３から所定の圧力が加えられて注入される。樹脂は流動性が高い状態で、キャップ１３０の上方中央部から充填されるので、キャップ１３０が位置ずれを生じることがなく、樹脂を充填することができるようになっている。その後、常温まで冷却されて、キャップ１３０の上部に樹脂層１４０が形成され、基板１１０の上の素子部を中空封止した中空封止構造１００が得られる。
【００２５】
本発明の実施形態に係る中空封止構造１００の製造方法によれば、第二の金型１５２の中央部から樹脂が充填される構成となっているので、樹脂をキャップ１３０の上に充填する際に、キャップ１３０が位置ずれを生じることがなく樹脂層１４０を形成でき、信頼性の高い中空封止構造１００とすることができる。
【００２６】
また、モールド金型１５０を用いてキャップ１３０の外面の全体にわたって樹脂層１４０を形成するので、樹脂層１４０の外部から圧力が加えられた場合でも、キャップ１３０にクラックが生じることを抑制でき、中空封止を維持することが可能である。
【００２７】
また、第一の金型１５１と第二の金型１５２を用いて樹脂層１４０を形成する簡素な構成としているので、必要なモールド金型１５０を少なくすることができ、製造にかかるコストを低減することができる。
【００２８】
また、はんだや接着剤を使用しない構成としているので、中空封止された空間の基板１５１上にはんだや接着剤が侵入することがなく、配線や素子部の実装面積を十分に確保することが可能である。
【００２９】
次に、本発明の第二の実施形態の中空封止構造の製造方法および中空封止構造について説明する。
なお、第一の金型１５１、基板１１０、素子部１２０、キャップ１３０については、第一の実施形態と同様の構成であるので、同一の符号で記載して、詳細な記載を省略する。
【００３０】
第二の実施形態の中空封止構造２００は、図４で示すように、基板１１０と、基板１１０の上面（一面）に設けられた素子部１２０と、素子部１２０を覆うように配置されたキャップ１３０と、キャップ１３０を覆う樹脂層２４０と、を備えている。
【００３１】
樹脂層２４０は、キャップ１３０を覆うように配置されている。樹脂層２４０は、例えば、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂などで構成されている。樹脂層２４０は、基板１１０と密着し、素子部１２０を中空封止するためのものであり、キャップ１３０と樹脂層２４０により素子部１２０を中空封止された空間に外気が流入しないようになっている。外気が中空封止された空間に流入した場合、外気の湿気などにより素子部１２０や配線の劣化が生じ、電子部品の性能の低下を引き起こし、本来の性能が得られなくなる。第二の実施形態では、樹脂層２４０は、上面（表面）の中央部に穴部２４１が形成されている。
【００３２】
モールド金型２５０は、第一の金型１５１と第一の金型１５１に向けて開口した第二の金型２５２を備えている。
第二の実施形態では、図５で示すように、第二の金型２５２の内部の中央部に凸部２５３が設けられている。凸部２５３は、基板１１０に配置されたキャップ１３０を係止し、キャップ１３０を支持するようになっている。
また、モールド金型２５２には、下方にゲート２５４が設けられている。ゲート２５４は、樹脂層２４０を形成する際の、樹脂の注入口となる。第二の実施形態は、ゲート２５４がモールド金型２５３のサイドに設けられたサイドゲート構造であるが、この場合、キャップ１３０が基板１１０と平行方向（図５の左右方向）にずれやすい。
【００３３】
このように構成された第二の実施形態の中空封止構造２００の製造方法について、以下に説明する。
まず、基板１１０の上面（図５の基板１１０の一面）に素子部１２０が設けられる。次に、基板１１０の他面（図５の基板１１０の下面）に第一の金型１５１を配置する。そして、素子部１２０およびワイヤボンディングを覆うようにキャップ１３０を所定の箇所に位置決めして配置する。さらに、キャップ１３０を覆い、キャップ１３０の上部に凸部２５３が当たるようにモールド金型２５２を配置する。第一の金型１５１とモールド金型２５２で型締めするとともに、凸部２５３がキャップ１３０を下方向に押圧し、キャップ１３０を固定するようになっている（図５参照）。
【００３４】
次に、キャップ１３０および基板１１０と第二の金型２５２で囲まれる領域に樹脂を射出する。軟化温度に加熱された樹脂は、所定の圧力が加えられて、注入口であるゲート２５４から注入される。キャップ１３０は凸部２５３に固定されているので、側面（図５の左右方向）から樹脂が注入されても、位置ずれを起こすことがなく、樹脂が充填されるようになっている。その後、常温まで冷却されて上面（表面）に穴部２４１を有する樹脂層２４０が形成され、基板１１０の上の素子部１２０を中空封止した中空封止構造２００が得られる。
【００３５】
第二の実施形態に係る中空封止構造２００の製造方法によれば、キャップ１３０が第二の金型２５２の凸部２５３に押圧され、支持された状態で樹脂が注入される構成となっている。そのため、キャップ１３０が位置ずれを生じることがなく、樹脂層２４０を形成できるので、より信頼性の高い中空封止構造２００を形成することができる。
【００３６】
また、上面に穴部２４１を有した中空封止構造２００を製造できる。この穴部２４１は、パッケージの向きやパッケージの位置決めマーカーとして使用することができ、次工程の作業性を改善することが可能である。
【００３７】
なお、さらに信頼性を高めるために、樹脂層２４０の穴部２４１に、樹脂層２４０と同種の樹脂を充填してもよい。また、位置決めマーカーなどにも利用する場合には、穴部２４１を異なる種類の樹脂などで充填してもよい。
【００３８】
また、第二の実施形態では、穴部２４１が樹脂層２４０の上面の中央部に設けられるものとしたが、上面であればいずれの場所でも良く、中央からずれた位置に穴部を形成することで、パッケージの向きを容易に識別できるようになる。
また、穴部の形状を非対称な形状とすることで、パッケージの向きを識別することも可能となる。
【００３９】
次に、第三の実施形態の中空封止構造３００の製造方法について説明する。
なお、第三の実施形態では、第一の金型１５１、基板１１０、素子部１２０については、第一の実施形態と同様の構成であるので、同一の符号で記載して、詳細な記載を省略する。
【００４０】
第三の実施形態は、図６で示すように、基板１１０と、基板１１０の上面（一面）に設けられた素子部１２０と、素子部１２０を覆うように配置されたキャップ３３０と、キャップ３３０を覆う樹脂層３４０と、を備えている。
【００４１】
キャップ３３０は、図６に示すように、下方に向けて開口した箱型の形状をしており、素子部１２０を覆うように配置されている。第三の実施形態では、キャップ３３０には、上面の中央部に凹部３３１が設けられている。
キャップ３３０は、例えば、樹脂材料、金属材料、セラミック材料などで構成されている。特に、耐熱性や密着性に優れるエポキシ系の材料を用いることが望ましい。また、キャップを後述する樹脂層３４０と同一の材料で構成した場合には、キャップ３３０と樹脂層３４０の熱膨張係数の差がなくなるため、キャップ３３０と樹脂層３４０の熱膨張係数の差により生じる界面の剥離が抑制される。
【００４２】
樹脂層３４０は、キャップ３３０を覆うように配置されている。樹脂層３４０は、例えば、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂などで構成されている。樹脂層３４０は、基板１１０と密着し、素子部１２０を中空封止するためのものであり、キャップ３３０と樹脂層３４０により素子部１２０を中空封止した空間の内部に外気が流入しないようになっている。外気が中空封止した空間に流入した場合、外気の湿気などにより素子部１２０や配線の劣化が生じ、電子部品の性能の低下を引き起こし、本来の性能が得られなくなる。第三の実施形態では、樹脂層３４０は、上面（表面）の中央部に穴部３４１が形成されている。
【００４３】
モールド金型３５０は、第一の金型１５１と第一の金型１５１に向けて開口した第二の金型３５２を備えている。
第三の実施形態では、図７で示すように、第二の金型３５２の内部の中央部に凸部３５３が設けられている。凸部３５３は、基板１１０に配置されたキャップ３３０の凹部３３１と係合し、キャップ３３０を支持するようになっている。
また、第二の金型３５２には、下方にゲート３５４が設けられている。ゲート３５４は、樹脂層３４０を形成する際の、樹脂の注入口となる。
【００４４】
このように構成された第三の実施形態の中空封止構造３００の製造方法について説明する。
まず、基板１１０の上面（図７の基板基板１１０の一面）に素子部１２０が設けられる。次に、基板１１０の下面（図７の基板１１０の他面）に第一の金型１５１を配置する。そして、素子部１２０およびワイヤボンディングを覆うようにキャップ３３０を所定の箇所に位置決めして配置する。さらに、キャップ３３０を覆い、キャップ３３０の凹部３３１に凸部３５３が係合するように第二の金型３５２を配置する。第一の金型１５１と第二の金型３５２で型締めするとともに、凸部３５３がキャップ３３０を基板１１０の一面に向けて押圧し、キャップ３３０を基板１１０上に固定するようになっている（図７参照）。
【００４５】
次に、キャップ３３０および基板１１０と第二の金型３５２で囲まれる領域に樹脂を注入する。軟化温度に加熱された樹脂は、注入口であるゲートから所定の圧力が加えられて注入される。キャップ３３０の凹部３３１は第二の金型３５２の凸部３５３と係合し、固定されているので、位置ずれを起こすことがなく、樹脂が充填されるようになっている。その後、常温まで冷却されて、上面（表面）に穴部３４１を有する樹脂層３４０が形成され、基板１１０上の素子部１２０を中空封止した中空封止構造３００が得られる。
【００４６】
第三の実施形態に係る中空封止構造３００の製造方法によれば、キャップ３３０の凹部３３１が第二の金型３５２の凸部３５３と係合し、キャップ３３０が基板１１０上に支持されるようになっている。そのため、キャップ３３０を正確な位置に配置し、キャップ３３０を所定の位置から位置ずれを起こすことがなく樹脂層３４０を形成できるので、より信頼性の高い中空封止構造３００を形成することができる。
【００４７】
また、本実施形態に係る中空封止構造３００によれば、樹脂層３４０の上面（表面）に穴部３４１を有している。この穴部３４１は、パッケージの向きやパッケージの位置決めマーカーとして使用することができ、次工程の作業性を改善することが可能である。
【００４８】
なお、さらに信頼性を高めるために、樹脂層３４０の穴部３４１に、樹脂層３４０と同種の樹脂を充填してもよい。また、位置決めマーカーなどにも利用する場合には、異なる種類の樹脂などで充填してもよい。
【００４９】
また、第三の実施形態では、穴部３４１が樹脂層３４０の上面の中央部に設けられるものとしたが、上面（表面）であればいずれの場所でも良く、中央部からずらした位置に穴部を形成することで、パッケージの向きを識別できるようになる。また、穴部の形状を非対称な形状とすることで、パッケージの向きを識別することも可能である。
【００５０】
（変形例１）
次に、第三の実施形態の変形例１について説明する。なお、変形例１は、第三の実施形態と同様の構成であるので、同一の符号で記載して、詳細な記載を省略する。
変形例１では、図８で示すように、第二の金型３５２の凸部３５３とキャップ３３０の凹部３３１をあらかじめ係合させて、基板１１０の上に配置する。上述した第三の実施形態では、キャップ３３０と第二の金型３５２を別々に配置していたが、変形例１では、キャップ３３０と第二の金型３５２が一体とされた構成で基板１１０上に配置することができる。そして、キャップ３３０を基板１１０上に位置決めする工程を省略し、製造の自動化を図ることができるので、コストを低減可能となる。
【００５１】
なお、第二の実施形態および第三の実施形態において、凸部および第二の金型に孔を設けておき、樹脂充填完了後に第二の金型を所定量上昇させたところで、孔から樹脂を所定量充填することとしてもよい。この場合、充填する樹脂は、樹脂層と同様の樹脂でも、異なる樹脂でもよい。
【００５２】
次に、第四の実施形態の中空封止構造４００の製造方法について説明する。なお、第一の金型１５１、基板１１０、素子部１２０については、第一の実施形態と同様の構成であるので、同一の符号で記載して、詳細な記載を省略する。また、キャップ３３０については第三の実施形態と同様の構成であるので同一の符号で記載して、詳細な記載を省略する。
【００５３】
第四の実施形態は、図９（ａ）で示すように、基板１１０と、基板上に設けられた素子部１２０と、素子部１２０を覆うように配置されたキャップ３３０と、キャップ３３０を覆う樹脂層４４０と、を備えている。中空封止構造４００の構成は、樹脂層４４０を除き、第一の実施形態と同様である。
【００５４】
樹脂層４４０は、キャップ３３０を覆うように配置されている。樹脂層４４０は、例えば、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂などで構成されている。樹脂層４４０は、基板１１０と密着し、素子部１２０を中空封止するためのものであり、キャップ３３０と樹脂層４４０により素子部１２０を中空封止した空間の内部に外気が流入しないようになっている。外気が中空封止した空間に流入した場合、外気の湿気などにより素子部１２０や配線の劣化が生じ、電子部品の性能の低下を引き起こし、本来の性能が得られなくなる。
【００５５】
モールド金型４５０は、第一の金型１５１と、第一の金型１５１と対向配置され第一の金型１５１に向けて開口した第二の金型４５２を備えている。
第四の実施形態では、第二の金型４５２の内部の中央部に凸部４５３が設けられている。凸部４５３は、キャップの凹部３３１と係合し、キャップ３３０を支持するようになっている。また、凸部４５３は進退可能に設けられ、突出量が可変できるようになっている。
また、第二の金型４５２には、下方にゲート４５４が設けられている。ゲート４５４は、樹脂層４４０を形成するときの注入口である。
【００５６】
このように構成された第四の実施形態の中空封止構造４００の製造方法について説明する。
まず、第一の金型１５１の上に素子部１２０が設けられた基板１１０を配置する。そして、キャップ３３０の凹部３３１に凸部４５３が係合された第二の金型４５２を基板１１０の上に配置する（図９（ｂ）参照）。第一の金型１５１と第二の金型４５２で型締めするとともに、凸部４５３がキャップを下方向に押圧し、キャップ３３０を基板１１０の上に固定するようになっている。
【００５７】
次に、キャップ３３０および基板１１０と第二の金型４５２で囲まれる領域に樹脂を射出する（図９（ｃ）参照）。軟化温度に加熱された樹脂は、注入口であるゲート４５４から所定の圧力が加えられて注入される。キャップ３３０の凹部３３１は第二の金型４５２の凸部４５３と係合し、固定されているので、位置ずれを起こすことがなく、樹脂が充填されるようになっている。
【００５８】
樹脂の充填が開始された当初は、凸部４５３でキャップ３３０を基板に向かう方向（図９（ｃ）の下方）に押さえつけているが、樹脂の充填が進み、樹脂の流動性が残る充填完了の直前に、凸部４５３は上方に（突出量が小さくなる方向に）移動される。そして、凸部４５３があった箇所にも樹脂が充填されるように、射出の圧力を加える。
【００５９】
このようにして、キャップ３３０の凹部３３１や樹脂層４４０の凹部にも樹脂が充填された中空封止構造４００を形成することができる。その後、常温まで冷却されて、基板１１０の上の素子部１２０を中空封止した中空封止構造４００が得られる。
【００６０】
第四の実施形態に係る中空封止構造４００の製造方法によれば、キャップ３３０の凹部３３１が第二の金型４５２の凸部４５３と係合し、キャップ３３０が基板１１０の上に支持されるようになっているので、キャップ３３０を所定の位置から位置ずれを起こすことがなく第二の金型４５２を配置し、樹脂層４４０が形成できるので、より信頼性の高い中空封止構造４００とすることができる。
【００６１】
また、モールド金型４５０を用いてキャップ３３０の外面の全体にわたって樹脂層４４０を形成するので、樹脂層４４０の外部から圧力が加えられた場合でも、キャップ３３０にクラックが生じることを抑制でき、中空封止を維持することが可能である。
【００６２】
なお、凸部４５３の移動量を適宜変更することによって、上面（表面）に穴部が設けられた樹脂層を形成することが可能である。この穴部は、パッケージの位置決めマーカーやパッケージの向きを識別するマーカーとして利用することができる。
【００６３】
また、第四の実施形態では、キャップ３３０には、凹部３３１が設けられている場合について説明したが、キャップに凹部が設けられていなくてもよい。この場合には、キャップを基板上の所定の位置に配置するようにすればよい。
【００６４】
また、凸部および第二の金型に孔を設けておき、凸部を所定量後退させた後に、凸部から樹脂を所定量充填することとしてもよい。この場合、充填する樹脂は、樹脂層と同じ樹脂でも異なる樹脂でもよい。
【００６５】
以上、本発明の実施形態である中空封止構造の製造方法について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００６６】
なお、第二の実施形態、第三の実施形態および第四の実施形態において、凸部および第二の金型の内部に孔を設け、孔は吸着手段と接続されている構成としてもよい。この場合には、キャップを第二の金型の凸部に吸着して固定し、キャップと第二の金型を一体のものとして、基板上に配置することが可能である。樹脂を充填する際には、吸着をオフにする。また、樹脂のカス詰まりを排除可能な摺動ピンを備えていることが望ましい。
【００６７】
上記実施の形態では、基板の上面に第二の金型が配置され、基板の下面に第一の金型が配置される構成について説明したが、基板の上面に第一の金型が配置され、基板の下面に第二の金型が配置される構成としてもよい。また基板は、水平方向と平行に配置される場合について説明したが、鉛直方向と平行に基板が配置されてもよい。
【００６８】
上記実施の形態では、樹脂の射出条件は、キャップの強度や素子部の耐熱温度などに応じて、適宜最適な条件を選択すればよい。
【００６９】
上記実施の形態では、素子部が半導体素子の場合について説明したが、ＭＥＭＳデバイス、表面弾性波デバイス、赤外線センサなどの各種センサや圧電素子などの機能素子であってもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１００、２００、３００、４００ 中空封止構造
１１０ 基板
１２０ 素子部
１３０、３３０ キャップ
１４０、２４０、３４０、４４０ 樹脂層
１５１ 第一の金型
１５２ 第二の金型
１５３、２５４、３５４、４５４ ゲート
２４１、３４１ 穴部
２５３、３５３、４５３ 凸部
３３１ 凹部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に設けられた素子部を中空封止する中空封止構造の製造方法および中空封止構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＢＳ・ＣＳ放送、マイクロ波通信機、レーダー装置など、高周波帯域で使用される通信機器の利用が増加している。一般的に、周波数が高くなると、誘電率の高い物質中を伝播するときに、電磁波のエネルギーの減衰が大きくなり、通信性能が劣化する問題が生じる。そのため、通信機器の電子部品において、高周波特性を十分に引き出すために、電子部品の素子部の周囲に、誘電率の低い空気層を形成して中空封止した気密封止構造が採用されている。
【０００３】
電子部品には、高性能化、良好な信頼性、小型化、低コスト化など、多様な特性が求められ、素子部自体の改良に加えて、素子を中空封止するパッケージ（中空封止構造）の改良も必要となってきている。中空封止構造への要求としては、良好な気密性、低コスト化、十分な実装面積の確保などが挙げられる。
【０００４】
素子部が中空封止された中空封止構造の製造方法として、例えば、特許文献１では、基板上に配置された素子部を樹脂キャップで覆い、樹脂キャップに備えられた固定用フィルムと接着剤で固定する方法を提案している。
【０００５】
また、特許文献２では、凹部が形成された第一の金型と、第一の金型の凹部と対抗する位置に第二の金型、第三の金型、および第四の金型と、を備える中空樹脂パッケージの形成装置を提案している。この中空樹脂パッケージの形成装置では、第三の金型の上に、素子部が設けられた基板が配置され、金型を用いた樹脂の射出成形により、素子部を覆うようにキャップが形成される。そして、第一の金型でキャップの上面を抑えながら、キャップの周囲にさらに樹脂を充填し、キャップと基板とを密着させて中空封止構造を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２８３５５３号公報
【特許文献２】特開２０１１−１００８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のように、はんだや接着剤などでキャップを固定する場合、中空封止したキャップ内部の基板上に、はんだや接着剤が侵入するため、中空封止される基板上の素子部や配線などの実装面積が低下するという問題があった。また、高価なフィルム樹脂によってキャップを固定する構成となっているため、コストが高くなる問題があった。
【０００８】
低コストで中空封止構造を形成する方法として、射出成型を用いることも考えられるが、キャップは射出時の圧力によって位置がずれることがある。この場合、外気が中空封止されるキャップ内部へ侵入することがあり、中空封止構造の気密性を保つことができず、高周波特性が劣化する問題がある。さらに、キャップが位置ずれした場合、基板上の配線に損傷が生じたり、位置がずれたことによる素子部周囲の誘電率の変動が生じたりするなどの、高周波特性への悪影響が生じることがある。
【０００９】
また、樹脂フィルムによって、キャップを固定する場合、樹脂フィルムが硬化する際の樹脂の流動や収縮によって、外形の精度を高くすることが困難である。そのため、外形精度を保つために治具を用いて平坦化させるなどの工程が必要となり、作業効率が悪く、コストが高くなる問題があった。
【００１０】
特許文献２の方法では、キャップの上面を金型で抑えながら、樹脂をキャップの周囲に形成する構成としているので、キャップが位置ずれを起こすことがなく中空封止がされる。しかし、金型に抑えられるキャップの上面には、樹脂層が形成されないので、強度が弱く、外部からの圧力が加わった場合に、クラックなどが発生し、外気が中空封止内部へと侵入する問題があった。また、複数の金型を用いる構成となっているので、コストが高くなる問題あった。
【００１１】
この発明は前述した事情に鑑みてなされたものであって、基板に設けられた素子部の中空封止の信頼性が高く、かつ、低コストで中空封止することができる中空封止構造の製造方法および中空封止構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述の課題を解決するために、一面に素子部が配置された基板の前記一面と反対側となる他面に、第一の金型を配置する第一の工程と、前記素子部を覆うように前記基板の一面にキャップを配置するとともに、前記キャップを覆うように第二の金型を前記基板の一面に配置し型締めする第二の工程と、前記第二の金型に設けられたゲートより該第二の金型の内部に、樹脂を注入する第三の工程と、を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の中空封止構造の製造方法によれば、金型を用いて、キャップの外面に樹脂層を形成する構成としているので、外部からの圧力に強い中空封止構造を形成することができる。また、金型の部品の数を抑えて樹脂層を形成するので、コストを減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第一の実施形態に係る中空封止構造の断面図である。
【図２】第一の実施形態で用いられる金型の断面図である。
【図３】第一の実施形態に係る金型の配置を示す概略説明図である。
【図４】第二の実施形態に係る中空封止構造の断面図である。
【図５】第二の実施形態に係る金型の配置を示す概略説明図である。
【図６】第三の実施形態に係る中空封止構造の断面図である。
【図７】第三の実施形態に係る金型の配置を示す概略説明図である。
【図８】第三の実施形態の変形例１のキャップと第二の金型の配置方法を説明する図である。
【図９】第四の実施形態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施の形態について添付した図面を参照して説明する。
本発明の実施形態は、基板上に設けられた素子部をキャップと樹脂層により封止する中空封止構造の製造方法に関するものである。
【００１６】
まず本発明の実施形態で作製される中空封止構造１００について説明する。
本発明の実施形態の中空封止構造１００は、図１で示すように、基板１１０と、基板１１０の上面（一面）に設けられた素子部１２０と、素子部１２０を覆うように配置されたキャップ１３０と、キャップ１３０を覆う樹脂層１４０と、を備えている。
【００１７】
基板１１０は、基板１１０表面に素子部１２０や電子部品が固定され、それらの間が基板１１０上の配線で接続されて電子回路を形成する板形状の部品である。基板１１０としては、例えば、ガラスエポキシのような樹脂材料や柔軟性に優れるフレキシブル基板などを使用すればよい。
【００１８】
素子部１２０は、半導体の素子であり、基板１１０の上に設けられている。素子部１２０は、例えば、銀フィラーや絶縁フィラーなどを含む接着剤などで固定される。本実施形態では、ワイヤボンディングで基板１１０の配線と電気的に接続されている。
【００１９】
キャップ１３０は、図１で示すように、下方に向けて開口した箱型の形状をしており、素子部１２０を覆うように基板１１０の上面に配置されている。
キャップ１３０は、素子部１２０を覆う際に、素子部１２０やワイヤボンディングと物理的に接触しないように十分に大きな箱型の形状をしている。キャップ１３０は、例えば、樹脂材料、金属材料、セラミック材料などで構成されている。特に、耐熱性や密着性に優れるエポキシ系の材料を用いることが望ましい。また、キャップ１３０を樹脂層１４０と同一の材料で構成した場合には、キャップ１３０と樹脂層１４０の熱膨張係数の差がなくなるため、キャップ１３０と樹脂層１４０の熱膨張係数の差により生じる界面の剥離が抑制される。
【００２０】
樹脂層１４０は、キャップ１３０を覆うように配置されている。樹脂層１４０は、例えば、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂などで構成されている。樹脂層１４０は、基板１１０と密着し、素子部１２０を中空封止するためのものであり、キャップ１３０と樹脂層１４０により素子部１２０を中空封止した空間に外気が流入しないようになっている。外気が中空封止した空間に流入した場合、外気の湿気などにより素子部１２０や配線の劣化が生じ、電子部品の性能の低下を引き起こし、本来の性能が得られなくなる。
【００２１】
次に、樹脂層１４０を形成するために用いる射出成型用のモールド金型１５０について説明する。
モールド金型１５０は、図２で示すように、第一の金型１５１と、第一の金型１５１と対向配置され第一の金型１５１に向けて開口した第二の金型１５２を備えている。
第一の金型１５１は、図示しない台座などの上に設けられ、支持されている。第二の金型１５２には、第二の金型１５２の内部に充填される樹脂の注入口のゲート１５３が設けられている。本実施形態では、第二の金型１５２の中央部にゲートが設けられている。
第一の金型１５１と第二の金型１５２の間に基板１１０が配置され、型締めできるようになっている。
【００２２】
このように構成された本実施形態の中空封止構造１００の製造方法について、以下に説明する。
まず、銀フィラーや絶縁フィラーなどを含む接着剤を用いて素子部１２０を基板１１０の上面（一面）に固定し、ワイヤボンディングにより電気的に接続する。
【００２３】
次に、図３で示すように、素子部１２０が設けられた基板１１０の下面（他面）に、第一の金型１５１を配置する。そして、素子部１２０およびワイヤボンディングを覆うようにキャップ１３０を所定の箇所に位置決めして配置する。さらにキャップ１３０を覆うように第二の金型１５２を基板１１０の上に配置して、第一の金型１５１と第二の金型１５２で型締めをする（図３参照）。
【００２４】
次に、キャップ１３０および基板１１０と第二の金型１５２で囲まれる領域に、ゲート１５３から樹脂が射出される。軟化温度に加熱された樹脂は、注入口であるゲート１５３から所定の圧力が加えられて注入される。樹脂は流動性が高い状態で、キャップ１３０の上方中央部から充填されるので、キャップ１３０が位置ずれを生じることがなく、樹脂を充填することができるようになっている。その後、常温まで冷却されて、キャップ１３０の上部に樹脂層１４０が形成され、基板１１０の上の素子部を中空封止した中空封止構造１００が得られる。
【００２５】
本発明の実施形態に係る中空封止構造１００の製造方法によれば、第二の金型１５２の中央部から樹脂が充填される構成となっているので、樹脂をキャップ１３０の上に充填する際に、キャップ１３０が位置ずれを生じることがなく樹脂層１４０を形成でき、信頼性の高い中空封止構造１００とすることができる。
【００２６】
また、モールド金型１５０を用いてキャップ１３０の外面の全体にわたって樹脂層１４０を形成するので、樹脂層１４０の外部から圧力が加えられた場合でも、キャップ１３０にクラックが生じることを抑制でき、中空封止を維持することが可能である。
【００２７】
また、第一の金型１５１と第二の金型１５２を用いて樹脂層１４０を形成する簡素な構成としているので、必要なモールド金型１５０を少なくすることができ、製造にかかるコストを低減することができる。
【００２８】
また、はんだや接着剤を使用しない構成としているので、中空封止された空間の基板１５１上にはんだや接着剤が侵入することがなく、配線や素子部の実装面積を十分に確保することが可能である。
【００２９】
次に、本発明の第二の実施形態の中空封止構造の製造方法および中空封止構造について説明する。
なお、第一の金型１５１、基板１１０、素子部１２０、キャップ１３０については、第一の実施形態と同様の構成であるので、同一の符号で記載して、詳細な記載を省略する。
【００３０】
第二の実施形態の中空封止構造２００は、図４で示すように、基板１１０と、基板１１０の上面（一面）に設けられた素子部１２０と、素子部１２０を覆うように配置されたキャップ１３０と、キャップ１３０を覆う樹脂層２４０と、を備えている。
【００３１】
樹脂層２４０は、キャップ１３０を覆うように配置されている。樹脂層２４０は、例えば、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂などで構成されている。樹脂層２４０は、基板１１０と密着し、素子部１２０を中空封止するためのものであり、キャップ１３０と樹脂層２４０により素子部１２０を中空封止された空間に外気が流入しないようになっている。外気が中空封止された空間に流入した場合、外気の湿気などにより素子部１２０や配線の劣化が生じ、電子部品の性能の低下を引き起こし、本来の性能が得られなくなる。第二の実施形態では、樹脂層２４０は、上面（表面）の中央部に穴部２４１が形成されている。
【００３２】
モールド金型２５０は、第一の金型１５１と第一の金型１５１に向けて開口した第二の金型２５２を備えている。
第二の実施形態では、図５で示すように、第二の金型２５２の内部の中央部に凸部２５３が設けられている。凸部２５３は、基板１１０に配置されたキャップ１３０を係止し、キャップ１３０を支持するようになっている。
また、モールド金型２５２には、下方にゲート２５４が設けられている。ゲート２５４は、樹脂層２４０を形成する際の、樹脂の注入口となる。第二の実施形態は、ゲート２５４がモールド金型２５３のサイドに設けられたサイドゲート構造であるが、この場合、キャップ１３０が基板１１０と平行方向（図５の左右方向）にずれやすい。
【００３３】
このように構成された第二の実施形態の中空封止構造２００の製造方法について、以下に説明する。
まず、基板１１０の上面（図５の基板１１０の一面）に素子部１２０が設けられる。次に、基板１１０の他面（図５の基板１１０の下面）に第一の金型１５１を配置する。そして、素子部１２０およびワイヤボンディングを覆うようにキャップ１３０を所定の箇所に位置決めして配置する。さらに、キャップ１３０を覆い、キャップ１３０の上部に凸部２５３が当たるようにモールド金型２５２を配置する。第一の金型１５１とモールド金型２５２で型締めするとともに、凸部２５３がキャップ１３０を下方向に押圧し、キャップ１３０を固定するようになっている（図５参照）。
【００３４】
次に、キャップ１３０および基板１１０と第二の金型２５２で囲まれる領域に樹脂を射出する。軟化温度に加熱された樹脂は、所定の圧力が加えられて、注入口であるゲート２５４から注入される。キャップ１３０は凸部２５３に固定されているので、側面（図５の左右方向）から樹脂が注入されても、位置ずれを起こすことがなく、樹脂が充填されるようになっている。その後、常温まで冷却されて上面（表面）に穴部２４１を有する樹脂層２４０が形成され、基板１１０の上の素子部１２０を中空封止した中空封止構造２００が得られる。
【００３５】
第二の実施形態に係る中空封止構造２００の製造方法によれば、キャップ１３０が第二の金型２５２の凸部２５３に押圧され、支持された状態で樹脂が注入される構成となっている。そのため、キャップ１３０が位置ずれを生じることがなく、樹脂層２４０を形成できるので、より信頼性の高い中空封止構造２００を形成することができる。
【００３６】
また、上面に穴部２４１を有した中空封止構造２００を製造できる。この穴部２４１は、パッケージの向きやパッケージの位置決めマーカーとして使用することができ、次工程の作業性を改善することが可能である。
【００３７】
なお、さらに信頼性を高めるために、樹脂層２４０の穴部２４１に、樹脂層２４０と同種の樹脂を充填してもよい。また、位置決めマーカーなどにも利用する場合には、穴部２４１を異なる種類の樹脂などで充填してもよい。
【００３８】
また、第二の実施形態では、穴部２４１が樹脂層２４０の上面の中央部に設けられるものとしたが、上面であればいずれの場所でも良く、中央からずれた位置に穴部を形成することで、パッケージの向きを容易に識別できるようになる。
また、穴部の形状を非対称な形状とすることで、パッケージの向きを識別することも可能となる。
【００３９】
次に、第三の実施形態の中空封止構造３００の製造方法について説明する。
なお、第三の実施形態では、第一の金型１５１、基板１１０、素子部１２０については、第一の実施形態と同様の構成であるので、同一の符号で記載して、詳細な記載を省略する。
【００４０】
第三の実施形態は、図６で示すように、基板１１０と、基板１１０の上面（一面）に設けられた素子部１２０と、素子部１２０を覆うように配置されたキャップ３３０と、キャップ３３０を覆う樹脂層３４０と、を備えている。
【００４１】
キャップ３３０は、図６に示すように、下方に向けて開口した箱型の形状をしており、素子部１２０を覆うように配置されている。第三の実施形態では、キャップ３３０には、上面の中央部に凹部３３１が設けられている。
キャップ３３０は、例えば、樹脂材料、金属材料、セラミック材料などで構成されている。特に、耐熱性や密着性に優れるエポキシ系の材料を用いることが望ましい。また、キャップを後述する樹脂層３４０と同一の材料で構成した場合には、キャップ３３０と樹脂層３４０の熱膨張係数の差がなくなるため、キャップ３３０と樹脂層３４０の熱膨張係数の差により生じる界面の剥離が抑制される。
【００４２】
樹脂層３４０は、キャップ３３０を覆うように配置されている。樹脂層３４０は、例えば、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂などで構成されている。樹脂層３４０は、基板１１０と密着し、素子部１２０を中空封止するためのものであり、キャップ３３０と樹脂層３４０により素子部１２０を中空封止した空間の内部に外気が流入しないようになっている。外気が中空封止した空間に流入した場合、外気の湿気などにより素子部１２０や配線の劣化が生じ、電子部品の性能の低下を引き起こし、本来の性能が得られなくなる。第三の実施形態では、樹脂層３４０は、上面（表面）の中央部に穴部３４１が形成されている。
【００４３】
モールド金型３５０は、第一の金型１５１と第一の金型１５１に向けて開口した第二の金型３５２を備えている。
第三の実施形態では、図７で示すように、第二の金型３５２の内部の中央部に凸部３５３が設けられている。凸部３５３は、基板１１０に配置されたキャップ３３０の凹部３３１と係合し、キャップ３３０を支持するようになっている。
また、第二の金型３５２には、下方にゲート３５４が設けられている。ゲート３５４は、樹脂層３４０を形成する際の、樹脂の注入口となる。
【００４４】
このように構成された第三の実施形態の中空封止構造３００の製造方法について説明する。
まず、基板１１０の上面（図７の基板基板１１０の一面）に素子部１２０が設けられる。次に、基板１１０の下面（図７の基板１１０の他面）に第一の金型１５１を配置する。そして、素子部１２０およびワイヤボンディングを覆うようにキャップ３３０を所定の箇所に位置決めして配置する。さらに、キャップ３３０を覆い、キャップ３３０の凹部３３１に凸部３５３が係合するように第二の金型３５２を配置する。第一の金型１５１と第二の金型３５２で型締めするとともに、凸部３５３がキャップ３３０を基板１１０の一面に向けて押圧し、キャップ３３０を基板１１０上に固定するようになっている（図７参照）。
【００４５】
次に、キャップ３３０および基板１１０と第二の金型３５２で囲まれる領域に樹脂を注入する。軟化温度に加熱された樹脂は、注入口であるゲートから所定の圧力が加えられて注入される。キャップ３３０の凹部３３１は第二の金型３５２の凸部３５３と係合し、固定されているので、位置ずれを起こすことがなく、樹脂が充填されるようになっている。その後、常温まで冷却されて、上面（表面）に穴部３４１を有する樹脂層３４０が形成され、基板１１０上の素子部１２０を中空封止した中空封止構造３００が得られる。
【００４６】
第三の実施形態に係る中空封止構造３００の製造方法によれば、キャップ３３０の凹部３３１が第二の金型３５２の凸部３５３と係合し、キャップ３３０が基板１１０上に支持されるようになっている。そのため、キャップ３３０を正確な位置に配置し、キャップ３３０を所定の位置から位置ずれを起こすことがなく樹脂層３４０を形成できるので、より信頼性の高い中空封止構造３００を形成することができる。
【００４７】
また、本実施形態に係る中空封止構造３００によれば、樹脂層３４０の上面（表面）に穴部３４１を有している。この穴部３４１は、パッケージの向きやパッケージの位置決めマーカーとして使用することができ、次工程の作業性を改善することが可能である。
【００４８】
なお、さらに信頼性を高めるために、樹脂層３４０の穴部３４１に、樹脂層３４０と同種の樹脂を充填してもよい。また、位置決めマーカーなどにも利用する場合には、異なる種類の樹脂などで充填してもよい。
【００４９】
また、第三の実施形態では、穴部３４１が樹脂層３４０の上面の中央部に設けられるものとしたが、上面（表面）であればいずれの場所でも良く、中央部からずらした位置に穴部を形成することで、パッケージの向きを識別できるようになる。また、穴部の形状を非対称な形状とすることで、パッケージの向きを識別することも可能である。
【００５０】
（変形例１）
次に、第三の実施形態の変形例１について説明する。なお、変形例１は、第三の実施形態と同様の構成であるので、同一の符号で記載して、詳細な記載を省略する。
変形例１では、図８で示すように、第二の金型３５２の凸部３５３とキャップ３３０の凹部３３１をあらかじめ係合させて、基板１１０の上に配置する。上述した第三の実施形態では、キャップ３３０と第二の金型３５２を別々に配置していたが、変形例１では、キャップ３３０と第二の金型３５２が一体とされた構成で基板１１０上に配置することができる。そして、キャップ３３０を基板１１０上に位置決めする工程を省略し、製造の自動化を図ることができるので、コストを低減可能となる。
【００５１】
なお、第二の実施形態および第三の実施形態において、凸部および第二の金型に孔を設けておき、樹脂充填完了後に第二の金型を所定量上昇させたところで、孔から樹脂を所定量充填することとしてもよい。この場合、充填する樹脂は、樹脂層と同様の樹脂でも、異なる樹脂でもよい。
【００５２】
次に、第四の実施形態の中空封止構造４００の製造方法について説明する。なお、第一の金型１５１、基板１１０、素子部１２０については、第一の実施形態と同様の構成であるので、同一の符号で記載して、詳細な記載を省略する。また、キャップ３３０については第三の実施形態と同様の構成であるので同一の符号で記載して、詳細な記載を省略する。
【００５３】
第四の実施形態は、図９（ａ）で示すように、基板１１０と、基板上に設けられた素子部１２０と、素子部１２０を覆うように配置されたキャップ３３０と、キャップ３３０を覆う樹脂層４４０と、を備えている。中空封止構造４００の構成は、樹脂層４４０を除き、第一の実施形態と同様である。
【００５４】
樹脂層４４０は、キャップ３３０を覆うように配置されている。樹脂層４４０は、例えば、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂などで構成されている。樹脂層４４０は、基板１１０と密着し、素子部１２０を中空封止するためのものであり、キャップ３３０と樹脂層４４０により素子部１２０を中空封止した空間の内部に外気が流入しないようになっている。外気が中空封止した空間に流入した場合、外気の湿気などにより素子部１２０や配線の劣化が生じ、電子部品の性能の低下を引き起こし、本来の性能が得られなくなる。
【００５５】
モールド金型４５０は、第一の金型１５１と、第一の金型１５１と対向配置され第一の金型１５１に向けて開口した第二の金型４５２を備えている。
第四の実施形態では、第二の金型４５２の内部の中央部に凸部４５３が設けられている。凸部４５３は、キャップの凹部３３１と係合し、キャップ３３０を支持するようになっている。また、凸部４５３は進退可能に設けられ、突出量が可変できるようになっている。
また、第二の金型４５２には、下方にゲート４５４が設けられている。ゲート４５４は、樹脂層４４０を形成するときの注入口である。
【００５６】
このように構成された第四の実施形態の中空封止構造４００の製造方法について説明する。
まず、第一の金型１５１の上に素子部１２０が設けられた基板１１０を配置する。そして、キャップ３３０の凹部３３１に凸部４５３が係合された第二の金型４５２を基板１１０の上に配置する（図９（ｂ）参照）。第一の金型１５１と第二の金型４５２で型締めするとともに、凸部４５３がキャップを下方向に押圧し、キャップ３３０を基板１１０の上に固定するようになっている。
【００５７】
次に、キャップ３３０および基板１１０と第二の金型４５２で囲まれる領域に樹脂を射出する（図９（ｃ）参照）。軟化温度に加熱された樹脂は、注入口であるゲート４５４から所定の圧力が加えられて注入される。キャップ３３０の凹部３３１は第二の金型４５２の凸部４５３と係合し、固定されているので、位置ずれを起こすことがなく、樹脂が充填されるようになっている。
【００５８】
樹脂の充填が開始された当初は、凸部４５３でキャップ３３０を基板に向かう方向（図９（ｃ）の下方）に押さえつけているが、樹脂の充填が進み、樹脂の流動性が残る充填完了の直前に、凸部４５３は上方に（突出量が小さくなる方向に）移動される。そして、凸部４５３があった箇所にも樹脂が充填されるように、射出の圧力を加える。
【００５９】
このようにして、キャップ３３０の凹部３３１や樹脂層４４０の凹部にも樹脂が充填された中空封止構造４００を形成することができる。その後、常温まで冷却されて、基板１１０の上の素子部１２０を中空封止した中空封止構造４００が得られる。
【００６０】
第四の実施形態に係る中空封止構造４００の製造方法によれば、キャップ３３０の凹部３３１が第二の金型４５２の凸部４５３と係合し、キャップ３３０が基板１１０の上に支持されるようになっているので、キャップ３３０を所定の位置から位置ずれを起こすことがなく第二の金型４５２を配置し、樹脂層４４０が形成できるので、より信頼性の高い中空封止構造４００とすることができる。
【００６１】
また、モールド金型４５０を用いてキャップ３３０の外面の全体にわたって樹脂層４４０を形成するので、樹脂層４４０の外部から圧力が加えられた場合でも、キャップ３３０にクラックが生じることを抑制でき、中空封止を維持することが可能である。
【００６２】
なお、凸部４５３の移動量を適宜変更することによって、上面（表面）に穴部が設けられた樹脂層を形成することが可能である。この穴部は、パッケージの位置決めマーカーやパッケージの向きを識別するマーカーとして利用することができる。
【００６３】
また、第四の実施形態では、キャップ３３０には、凹部３３１が設けられている場合について説明したが、キャップに凹部が設けられていなくてもよい。この場合には、キャップを基板上の所定の位置に配置するようにすればよい。
【００６４】
また、凸部および第二の金型に孔を設けておき、凸部を所定量後退させた後に、凸部から樹脂を所定量充填することとしてもよい。この場合、充填する樹脂は、樹脂層と同じ樹脂でも異なる樹脂でもよい。
【００６５】
以上、本発明の実施形態である中空封止構造の製造方法について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００６６】
なお、第二の実施形態、第三の実施形態および第四の実施形態において、凸部および第二の金型の内部に孔を設け、孔は吸着手段と接続されている構成としてもよい。この場合には、キャップを第二の金型の凸部に吸着して固定し、キャップと第二の金型を一体のものとして、基板上に配置することが可能である。樹脂を充填する際には、吸着をオフにする。また、樹脂のカス詰まりを排除可能な摺動ピンを備えていることが望ましい。
【００６７】
上記実施の形態では、基板の上面に第二の金型が配置され、基板の下面に第一の金型が配置される構成について説明したが、基板の上面に第一の金型が配置され、基板の下面に第二の金型が配置される構成としてもよい。また基板は、水平方向と平行に配置される場合について説明したが、鉛直方向と平行に基板が配置されてもよい。
【００６８】
上記実施の形態では、樹脂の射出条件は、キャップの強度や素子部の耐熱温度などに応じて、適宜最適な条件を選択すればよい。
【００６９】
上記実施の形態では、素子部が半導体素子の場合について説明したが、ＭＥＭＳデバイス、表面弾性波デバイス、赤外線センサなどの各種センサや圧電素子などの機能素子であってもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１００、２００、３００、４００ 中空封止構造
１１０ 基板
１２０ 素子部
１３０、３３０ キャップ
１４０、２４０、３４０、４４０ 樹脂層
１５１ 第一の金型
１５２ 第二の金型
１５３、２５４、３５４、４５４ ゲート
２４１、３４１ 穴部
２５３、３５３、４５３ 凸部
３３１ 凹部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面に素子部が配置された基板の前記一面と反対側となる他面に、第一の金型を配置する第一の工程と、
前記素子部を覆うように前記基板の一面にキャップを配置するとともに、前記キャップを覆うように第二の金型を前記基板の一面に配置し型締めする第二の工程と、
前記第二の金型に設けられたゲートより該第二の金型の内部に、樹脂を注入する第三の工程と、を備えることを特徴とする中空封止構造の製造方法。
【請求項２】
前記第二の工程は、前記素子部を覆うように前記基板の一面に前記キャップを配置する工程と、
前記基板の一面に配置された前記キャップを覆うように前記第二の金型を前記基板の一面に配置し型締めする工程と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の中空封止構造の製造方法。
【請求項３】
前記第二の工程は、前記キャップと前記第二の金型を一体とする工程と、前記素子部を覆うように前記キャップと前記第二の金型を同時に配置し型締めする工程と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の中空封止構造の製造方法。
【請求項４】
前記第二の工程において、前記第二の金型に設けられた凸部により、前記キャップが前記基板の一面に向けて押圧されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の中空封止構造の製造方法。
【請求項５】
前記第二の工程において、前記第二の金型に設けられた凸部と前記キャップに形成された凹部が係合されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の中空封止構造の製造方法。
【請求項６】
前記第二の工程において、前記第二の金型に設けられた凸部に前記キャップが吸着されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の中空封止構造の製造方法。
【請求項７】
前記第二の金型の凸部は進退可能に設けられ、
前記第三の工程において、樹脂を注入しながら、突出してキャップを押圧した状態の前記凸部を後退させ、キャップから離間させることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の中空封止構造の製造方法。
【請求項８】
前記第二の金型の凸部は進退可能に設けられるとともに樹脂注入孔が設けられ、
前記第三の工程において、突出してキャップを押圧した状態で、樹脂層を形成した後に前記凸部を後退させてキャップから離間させ、前記樹脂注入孔から樹脂が注入されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の中空封止構造の製造方法。
【請求項９】
基板と、前記基板上に設けられた素子部と、前記素子部を覆うキャップと、前記キャップを覆う樹脂層と、を備えた中空封止構造であって、
前記樹脂層は、表面に開口し、キャップをへて基板の一面に向かうように延出された穴部を有することを特徴とする中空封止構造。
【請求項１０】
基板と、前記基板上に設けられた素子部と、前記素子部を覆うキャップと、前記キャップを覆う樹脂層と、を備えた中空封止構造であって、
前記キャップは、凹部を有することを特徴とする中空封止構造。
【請求項１】
一面に素子部が配置された基板の前記一面と反対側となる他面に、第一の金型を配置する第一の工程と、
前記素子部を覆うように前記基板の一面にキャップを配置するとともに、前記キャップを覆うように第二の金型を前記基板の一面に配置し型締めする第二の工程と、
前記第二の金型に設けられたゲートより該第二の金型の内部に、樹脂を注入する第三の工程と、を備えることを特徴とする中空封止構造の製造方法。
【請求項２】
前記第二の工程は、前記素子部を覆うように前記基板の一面に前記キャップを配置する工程と、
前記基板の一面に配置された前記キャップを覆うように前記第二の金型を前記基板の一面に配置し型締めする工程と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の中空封止構造の製造方法。
【請求項３】
前記第二の工程は、前記キャップと前記第二の金型を一体とする工程と、前記素子部を覆うように前記キャップと前記第二の金型を同時に配置し型締めする工程と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の中空封止構造の製造方法。
【請求項４】
前記第二の工程において、前記第二の金型に設けられた凸部により、前記キャップが前記基板の一面に向けて押圧されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の中空封止構造の製造方法。
【請求項５】
前記第二の工程において、前記第二の金型に設けられた凸部と前記キャップに形成された凹部が係合されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の中空封止構造の製造方法。
【請求項６】
前記第二の工程において、前記第二の金型に設けられた凸部に前記キャップが吸着されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の中空封止構造の製造方法。
【請求項７】
前記第二の金型の凸部は進退可能に設けられ、
前記第三の工程において、樹脂を注入しながら、突出してキャップを押圧した状態の前記凸部を後退させ、キャップから離間させることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の中空封止構造の製造方法。
【請求項８】
前記第二の金型の凸部は進退可能に設けられるとともに樹脂注入孔が設けられ、
前記第三の工程において、突出してキャップを押圧した状態で、樹脂層を形成した後に前記凸部を後退させてキャップから離間させ、前記樹脂注入孔から樹脂が注入されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の中空封止構造の製造方法。
【請求項９】
基板と、前記基板上に設けられた素子部と、前記素子部を覆うキャップと、前記キャップを覆う樹脂層と、を備えた中空封止構造であって、
前記樹脂層は、表面に開口し、キャップをへて基板の一面に向かうように延出された穴部を有することを特徴とする中空封止構造。
【請求項１０】
基板と、前記基板上に設けられた素子部と、前記素子部を覆うキャップと、前記キャップを覆う樹脂層と、を備えた中空封止構造であって、
前記キャップは、凹部を有することを特徴とする中空封止構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−６９９６１（Ｐ２０１３−６９９６１Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０８６４０（Ｐ２０１１−２０８６４０）
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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