JP2013012745A - Electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子装置に関する。 The present invention relates to an electronic device.
近年の技術の発展に伴い、機能素子の一部を露出させた電子装置が実用化されている。これは、光信号を電気信号に変換させる素子においては、電子装置の外部から入力する光信号を直接光素子の受光部に入力するような電子装置において、光信号の減衰を抑制すること、また、黒色樹脂を使用することにより電子装置の耐湿性を向上させ鉛フリー実装時のリフロー条件に適合させること、等の要請があるためである。特に、光信号に青色光を使用する光記録技術において、その光信号を電気信号に変化する受光装置に使用しているエポキシ樹脂が青色光により劣化し光透過特性が悪くなり使用できなくなるという点で、光路上からエポキシ樹脂を排除した前述の機能素子の一部を露出させた電子装置が必要となる。また、このような構造の電子装置は、MEMS(Micro Electro−Mechanical systems)、電機音響フィルター等の機能素子中に可動部があり、この可動部分を樹脂封止出来ない装置や、カメラ用の固体撮像素子にも応用が期待できる。 With the development of technology in recent years, electronic devices in which a part of functional elements are exposed have been put into practical use. This is because, in an element that converts an optical signal into an electrical signal, the attenuation of the optical signal is suppressed in an electronic device in which an optical signal input from the outside of the electronic device is directly input to the light receiving portion of the optical element. This is because there is a demand for improving the moisture resistance of the electronic device by using a black resin and adapting it to the reflow conditions at the time of lead-free mounting. In particular, in optical recording technology that uses blue light as an optical signal, the epoxy resin used in the light receiving device that converts the optical signal into an electrical signal deteriorates due to blue light, and the light transmission characteristics deteriorate, making it unusable. Therefore, an electronic device in which a part of the above-described functional element in which the epoxy resin is removed from the optical path is exposed is required. In addition, the electronic device having such a structure has a movable part in a functional element such as a MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems), an electric acoustic filter, etc., and the movable part cannot be sealed with a resin, or a solid for a camera. Applications can also be expected for image sensors.
図12は、特許文献1に記載された固体撮像装置を示す断面図である。図12に示すように、固体撮像装置は、固体撮像素子チップ81と、固体撮像素子チップ81上に接着剤85により接着された受光部(図示なし)のみに穴空き部83を有するエボキシ系樹脂シート84と、エボキシ系樹脂シート84上に接着剤85により接着された平板部となる透明部材86と、を備えている。固体撮像素子チップ81は、パッケージ又は基板810にダイボンドされ、ボンディングワイヤ811を用いて固体撮像素子チップ81のパッド部81aとパッケージ又は基板810との所定の接続を行って実装され、気密封止部以外のボンディングワイヤ接続部を含む周辺部を、封止樹脂812により樹脂封止されている。また、透明部材86は、受光部の保護膜として機能している。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing the solid-state imaging device described in Patent Document 1. As shown in FIG. 12, the solid-state imaging device includes a solid-state
図13、14は、特許文献2に記載された固体撮像装置を示す断面図である。図13に示すように、固体撮像装置は、マイクロレンズ93を設けた受光エリア92のみを透明封止部材94で気密封止した固体撮像素子チップ91を備えている。固体撮像素子チップ91は、基板921と直接ダイボンドで接着され、固体撮像素子チップ91の電極と基板921との電極間をボンディングワイヤ922で接続されたのち、固体撮像素子チップ91の受光エリア92のみに設けた透明封止部材94以外のチップ表面及びボンディングワイヤ922による接続部分を、封止樹脂923で封止されている。
図14に示すように、透明封止部材911は、平板部911aと枠部911bとを有し、枠部911bの上面に平板部911aが形成された構造となっている。透明封止部材911は、受光エリア92を保護し、平板部911aは、保護膜として機能している。図14に示す透明封止部材911は、図13に示す透明封止部材94に対応している。
13 and 14 are cross-sectional views showing the solid-state imaging device described in Patent Document 2. FIG. As shown in FIG. 13, the solid-state imaging device includes a solid-state
As shown in FIG. 14, the
しかしながら、図12で説明した固体撮像装置では、エボキシ系樹脂シート84の上面より封止樹脂812の上面が高くなっている。そのため、エボキシ系樹脂シート84上に形成された透明部材86の側面が封止樹脂812に覆われる。これにより、透明部材86の側面が封止樹脂812と接着し、透明部材86の剥離が困難となる。
図13、14で説明した固体撮像装置では、枠部911bの上面より封止樹脂923の上面が高くなっている。図13に示すように透明封止部材94の側面が封止樹脂923に覆われていることから、平板部911aの側面が封止樹脂923に覆われることとなる(不図示)。これにより、平板部911aの側面が封止樹脂923と接着し、平板部911aの剥離が困難となる。また、平板部911aの接着面の面積は、枠部911bの上面の面積によって制限されるため、接着面積を広くして高い接着力を得ることが困難である。
However, in the solid-state imaging device described with reference to FIG. 12, the upper surface of the
In the solid-state imaging device described with reference to FIGS. 13 and 14, the upper surface of the sealing
本発明による電子装置は、
素子と、
前記素子の機能部を囲むように立設する第1樹脂からなる枠材と、
前記枠材の周囲を埋める第2樹脂からなる樹脂層と、を備え、
前記枠材に囲まれた空間に前記素子の機能部が露出し、
前記枠材の上面と、前記樹脂層の上面と、が同一平面をなす、または前記枠材の上面が、前記樹脂層の上面より高いことを特徴とする。
An electronic device according to the present invention comprises:
Elements,
A frame material made of a first resin standing up to surround the functional portion of the element;
A resin layer made of a second resin filling the periphery of the frame material,
The functional part of the element is exposed in the space surrounded by the frame material,
The upper surface of the frame member and the upper surface of the resin layer are flush with each other, or the upper surface of the frame member is higher than the upper surface of the resin layer.
この電子装置においては、枠材の上面と、樹脂層の上面と、が同一平面をなすか、または枠材の上面が、樹脂層の上面より高くなっている。すなわち、枠材の上面と、樹脂層の上面とを覆う保護膜の着脱が容易となり、機能部の汚染を低減でき、高い信頼性の電子装置を実現できる。 In this electronic device, the upper surface of the frame member and the upper surface of the resin layer are flush with each other, or the upper surface of the frame member is higher than the upper surface of the resin layer. That is, the protective film covering the upper surface of the frame member and the upper surface of the resin layer can be easily attached and detached, contamination of the functional unit can be reduced, and a highly reliable electronic device can be realized.
本発明による電子装置は、
素子と、
前記素子の機能部を囲むように立設する第1樹脂からなる枠材と、
前記枠材の周囲を埋める第2樹脂からなる樹脂層と、を備え、
前記枠材に囲まれた空間に前記素子の機能部が露出し、
前記枠材の上面が、前記樹脂層の上面より高いことを特徴とする。
An electronic device according to the present invention comprises:
Elements,
A frame material made of a first resin standing up to surround the functional portion of the element;
A resin layer made of a second resin filling the periphery of the frame material,
The functional part of the element is exposed in the space surrounded by the frame material,
The upper surface of the frame material is higher than the upper surface of the resin layer.
この電子装置においては、枠材の上面が、樹脂層の上面より高くなっている。すなわち、枠材の上面と、樹脂層の上面とを覆う保護膜の着脱が容易となり、機能部の汚染を低減でき、高い信頼性の電子装置を実現できる。 In this electronic device, the upper surface of the frame member is higher than the upper surface of the resin layer. That is, the protective film covering the upper surface of the frame member and the upper surface of the resin layer can be easily attached and detached, contamination of the functional unit can be reduced, and a highly reliable electronic device can be realized.
本発明による電子装置の製造方法は、
複数の素子が形成されたウエハ上に、樹脂膜を形成する工程と、
前記樹脂膜をパターニングし、前記素子の機能部を囲むように立設する、第1樹脂からなる枠材を形成する工程と、
前記素子を基材の上に搭載し、前記枠材の上面および前記基材の下面にそれぞれ封止用金型の成型面を圧接し、前記封止用金型の成型面に囲まれた空隙部分のうち、前記枠材に囲まれた空間を除く前記空隙部分に第2樹脂を注入して、前記枠材の周囲を埋める樹脂層を形成する封止工程と、
を含むことを特徴とする。
An electronic device manufacturing method according to the present invention includes:
Forming a resin film on a wafer on which a plurality of elements are formed;
Patterning the resin film, and standing up to surround the functional part of the element, forming a frame material made of a first resin;
The element is mounted on a base material, the molding surface of the sealing mold is pressed against the upper surface of the frame member and the lower surface of the base material, respectively, and the gap surrounded by the molding surface of the sealing mold A sealing step of injecting a second resin into the gap portion excluding the space surrounded by the frame material and forming a resin layer that fills the periphery of the frame material;
It is characterized by including.
この電子装置の製造方法においては、枠材の上面および基材の下面にそれぞれ封止用金型の成型面を圧接し、封止用金型の成型面に囲まれた空隙部分のうち、枠材に囲まれた空間を除く空隙部分に第2樹脂を注入して、枠材の周囲を埋める樹脂層を形成しているため、枠材の上面と、樹脂層の上面と、が同一平面をなすように形成される。これにより、枠材の上面と、樹脂層の上面とがなす平面を覆う保護膜の着脱が容易となり、機能部の汚染を低減できる。これにより、高い信頼性の電子装置を簡便な方法により得ることができる。 In this method for manufacturing an electronic device, the molding surface of the sealing mold is pressed against the upper surface of the frame material and the lower surface of the base material, respectively, and the frame portion is surrounded by the molding surface of the sealing mold. Since the second resin is injected into the gap portion excluding the space surrounded by the material to form a resin layer that fills the periphery of the frame material, the upper surface of the frame material and the upper surface of the resin layer are flush with each other. It is formed to make. Thereby, it becomes easy to attach or detach the protective film that covers the plane formed by the upper surface of the frame member and the upper surface of the resin layer, and contamination of the functional unit can be reduced. Thereby, a highly reliable electronic device can be obtained by a simple method.
本発明によれば、露出した素子の機能部の汚染が低減された、高い信頼性の電子装置およびその製造方法が実現される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the highly reliable electronic device with which the contamination of the functional part of the exposed element was reduced, and its manufacturing method are implement | achieved.
以下、図面を参照しつつ、本発明による電子装置およびその製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of an electronic device and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same reference numerals are assigned to the same elements, and duplicate descriptions are omitted.
(第1実施形態)
図1(a)は、第1実施形態における電子装置を示す斜視図、図1(b)は、図1(a)中のI−I'で切断した断面図である。
図1(b)に示すように、電子装置108は、受光素子101と、受光素子101の受光部101b(機能部)を囲むように立設する第1樹脂からなる枠材102と、枠材102の周囲を埋める第2樹脂からなる封止樹脂層106と、を備えている。図1(b)には図示されていないが、電子装置108は、枠材102の上面と、封止樹脂層106の上面とがなす平面を覆う保護膜をさらに有する。また、受光素子101は、金属細線105を介してリードフレーム104と電気的に接続されている。
(First embodiment)
FIG. 1A is a perspective view illustrating the electronic device according to the first embodiment, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line II ′ in FIG.
As shown in FIG. 1B, the
枠材102の上面と、封止樹脂層106の上面と、が同一平面をなしている。すなわち、枠材102の上面と、封止樹脂層106の上面とが、面一なので、枠材102の上面と、封止樹脂層106の上面とを覆う保護膜の接着および剥離を容易にできる。
The upper surface of the
受光素子101の表面には、機能部として受光部101bが形成されている。すなわち、受光部101bは、受光素子101の表面に露出している。
On the surface of the
枠材102は、受光素子101上に形成され、受光部101bを囲むように立設している。枠材102に囲まれた空間に受光素子101の受光部101bが露出している。
The
枠材102の高さは、0.08mmとなっている。枠材102の高さとしては、0.05mm以上が好ましく、0.1mm以上がより好ましい。これにより、受光素子101の所定の位置からリードフレーム104と接続された金属細線105が、電子装置108の製造過程において用いられる封止用金型111a、111bと接触するのを防ぐことができる(図4(a)参照)。そのため、封止用金型111aと枠材102の上面とを強着でき、封止樹脂層106の枠材102内側への浸入を抑制できる。また、枠材102の高さとは、受光素子101の上面から枠材102の上面までの垂直方向の長さであって、第1樹脂からなる樹脂膜の厚さをいう。
The height of the
枠材102の弾性率は、20℃で1GPa以上6GPa以下、かつ200℃で10MPa以上3GPa以下が好ましい。20℃で1GPa以上6GPa以下とすることにより、電子装置108の受光部101bを保護する枠材102として機能できる。また、200℃で10MPa以上3GPa以下とすることにより、電子装置108の製造過程における封止用金型111a、111bによる圧接時に、枠材102がわずかに弾性変形して緩衝材として機能するため、受光部101bを外圧から保護できる。また、枠材102の弾性率とは、第1樹脂を光および熱により完全に硬化した状態の弾性率をいう。
The elastic modulus of the
枠材102は、第1樹脂から形成されている。第1樹脂は、光および熱により硬化可能な樹脂を硬化させたものである。光および熱により硬化可能な樹脂とは、アクリル系樹脂などの光反応性樹脂と、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂とを含む樹脂である。
The
封止樹脂層106は、第2樹脂から形成されている。第2樹脂は、電子装置108の封止に用いられる封止樹脂である。枠材102の上面と封止樹脂層106の上面とは、全体で平坦な面を形成している。
The sealing
図2乃至図6を参照しつつ、第1実施形態における電子装置の製造方法について説明する。図2乃至図5は、第1実施形態における電子装置の製造工程を示す断面図である。図6(a)は、第1実施形態における電子装置を示す斜視図、図6(b)は、図6(a)中のII−II'で切断した断面図である。 With reference to FIGS. 2 to 6, a method of manufacturing the electronic device in the first embodiment will be described. 2 to 5 are cross-sectional views illustrating the manufacturing steps of the electronic device according to the first embodiment. FIG. 6A is a perspective view showing the electronic device according to the first embodiment, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along II-II ′ in FIG.
まず、図2(a)に示すように、ウエハ101aを準備する。このウエハ101aは複数の受光素子101が形成され、夫々の受光素子101の表面には受光部101bが露出している。なお図2(a)では、ウエハ101aに配置された受光素子101のうち、2つのみを示しており、2つの受光部101bが露出している。
First, as shown in FIG. 2A, a
次に、図2(b)に示すように、ウエハ101a上に、樹脂膜102a(第1樹脂)を形成する。ここでは、樹脂膜102aは、均一な厚みを持つフィルムである。このフィルム状の樹脂膜102aを用いる理由は、ウエハ全体に均一なかつ0.05mm以上の膜厚の樹脂膜を形成するためである。すなわち、樹脂膜102aとして液状の樹脂を用いた場合、ウエハ全体に均一な膜厚とするためには低粘度樹脂を用いることになり、その低粘度のために0.05mmの膜厚みを得ることが困難である。一方、液状の樹脂を用いてウエハ全体に0.05mm以上の膜厚みを形成しようとすると、高粘度樹脂を用いることとなり、その高粘度のためにウエハ上への塗布時に粘性抵抗が高く、高さのバラツキが大きくなり、均一な膜厚を得ることが困難である。すなわち、フィルム状の樹脂膜102aを用いることによって、0.05mm以上の均一な膜厚の樹脂膜102aが実現できる。本実施形態において、樹脂膜102aによりウエハ101a全体を被覆する。樹脂膜102aの厚さは、0.08mmである。これにより、高さが0.08mmの枠材102が得られる。
Next, as shown in FIG. 2B, a
続いて、図2(c)に示すように、受光部101bが露光用マスク103の上面に形成された筒状部の内径に収まるように位置合せをして、露光を行い、枠材102を形成するように樹脂膜102aをパターニングする。
Subsequently, as shown in FIG. 2C, alignment is performed so that the
さらに、図2(d)に示すように、現像処理を行い、枠材102以外の樹脂膜102aを除去し、受光部101bをそれぞれ囲むように立設した枠材102が形成される。
このように、枠材102は、フォトリソグラフィ工法を用いて形成することができる。このため、受光部101bに対する封止樹脂層106の接触を完全に排除し、封止樹脂層106が枠材102の内部に残留するのを防止できる。
なお、この現像処理後の時点では、枠材102は完全に硬化していないため、枠材102とウエハ101a、すなわち枠材102と受光素子101とは、弱い接合力で接着しているが、強固に接着はしていない。
Further, as shown in FIG. 2D, development processing is performed, the
Thus, the
Since the
つづいて、枠材102が形成されたウエハ101aを熱処理し、枠材102を完全硬化させ、枠材102とウエハ101a、すなわち枠材102と受光素子101の間を強固に接着させる。この熱処理による枠材102の形状的な変化は無いため、枠材102の形状は図2(d)に示された枠材102の形状と同様である。
Subsequently, the
次いで、図3(a)に示すように、ウエハ101aから個々の受光素子101を切り出して、枠材102を有する受光素子101を得る。
図6(a)に示すように、枠材102は、内側に空洞部を有する円筒状に形成されている。ここで、枠材102の形状は円筒状だけでなく、受光部101bの形状によりその周囲に枠を形成するよう楕円、あるいは四角形などの筒状に形成することもできる。また、図6(b)に示すように、受光部101bの上方は枠材102の内側の空洞部となっているため、受光部101bは受光素子101の表面に露出している。
ここで、枠材102の弾性率は、常温で約2.4GPa、200℃で約15MPaに調整されている。枠材102の弾性率は、光および熱で硬化可能な樹脂の種類や硬化剤など含有物の組成比の変更、または硬化光量や硬化温度などの製造条件を適宜設定すること等により、適宜調整できる。
Next, as shown in FIG. 3A, individual
As shown in FIG. 6A, the
Here, the elastic modulus of the
次いで、図3(b)に示すように、受光素子101をリードフレーム104上の所定の位置に接着剤を介して接着させる。続いて、図3(c)に示すように、受光素子101とリードフレーム104のそれぞれの所定の位置を、金属細線105を介して、電気的に接続させる。
Next, as shown in FIG. 3B, the
次いで、図4(a)に示すように、平坦な面を成型面とする封止用金型111a,111bを用意し、図4(b)に示されたリードフレーム104上の受光素子101を、封止用金型111a,111bの所定の位置に固定する。続いて、枠材102の上面に封止用金型111aの成型面を、リードフレーム104の下面に封止用金型111bの成型面を、それぞれ圧接する。すなわち、枠材102の上面と封止用金型111aの成型面とのすき間、およびリードフレーム104の下面と封止用金型111bの成型面とのすき間を最小限におさえ、両者をそれぞれ密着する。
Next, as shown in FIG. 4A, sealing
次いで、図4(a)に示すように、圧接された状態のまま、熱によって溶融した封止樹脂(第2樹脂)を、封止用金型111a,111bのそれぞれの成型面に囲まれた空隙部分のうち、枠材102に囲まれた空間を除く空隙部分に注入し、枠材102の周囲を埋める封止樹脂層106を形成する。この時、受光部101bの上方には、枠材102と封止用金型111aとで囲まれた閉空間が形成されている。さらに、封止用金型111aの成型面と枠材102の上面と間は挟圧による外力で強固に密着され、かつ受光素子101と枠材102の間は前述の通り強く接着されている。このとき、枠材102は20℃で1GPa以上6GPa以下、かつ200℃で10MPa以上3GPa以下の弾性率であれば、封止用金型による挟圧により枠材102自身が弾性変形し、この挟圧による外力を吸収して受光素子101を保護することが出来る。さらに、この弾性変形は枠材102を封止用金型111aに密着させる反力を生むことが出来る。よって、封止樹脂は、枠材102の内側、すなわち受光部101bの上方に形成された閉空間に流れ込めない。上述した枠材102の弾性変形による封止用金型111aの密着力を増すために、枠材102の上面の高さが封止樹脂層106上面の高さから0mm以上0.05mm以下間で設計してもよい。ここで、枠材102の上面が封止樹脂層106の上面より0.05mmより高い設計では、封止用金型111aの挟圧による外力が強まり、枠材102の変形が塑性変形に至り、破断する事がある。一方、枠材102の上面が封止樹脂層106の上面より低い場合、すなわち枠材102の上面の高さ封止樹脂層106の上面の高さ未満(0mm未満)であれば、封止樹脂が枠材102の内部に流入することは自明である。
Next, as shown in FIG. 4A, the sealing resin (second resin) melted by heat was surrounded by the molding surfaces of the sealing
次いで、封止用金型111a,111bを取り外して、図4(b)に示すような枠材102の上面と封止樹脂106の上面とが同じ高さに形成された受光素子101を得る。すなわち、リードフレーム104上の複数の受光素子101が一括して封止される。
Next, the sealing
次いで、図5(a)に示すように、枠材102の上面および封止樹脂層106の上面を覆う保護テープ107を形成する。保護テープ107は、受光部101bを保護する機能を有する。保護テープ107としては、特に限定されないが、リフロー温度以上の耐熱性のある剥離可能な樹脂を用いることができる。
Next, as shown in FIG. 5A, a
続いて、図5(b)に示すように、受光素子101ごとに分割し、所望の形状の電子装置108を得る。
Subsequently, as shown in FIG. 5B, the
続いて、電子装置108は、必要な電気回路が形成された実装基板109上に半田110リフロー工法で接続される。その後、保護テープ107が除去され、図5(c)に示すように、実装された電子装置108が得られる。
Subsequently, the
電子装置108とは、半導体基板やガラス基板の表面に、受動素子または能動素子の一方または両方が形成されたものをいう。
The
本実施形態の効果を説明する。
電子装置108は、枠材102の上面と、封止樹脂層106の上面と、が同一平面をなす構造を有している。かかる構造の電子装置108によれば、枠材102の上面と、封止樹脂層106の上面とを覆う保護テープ107の接着および除去を容易にできる。そのため、受光部101bの汚染が低減できる。また、電子装置108の使用時には、露出した受光部101bの光路上にある保護テープ107を容易に排除できるので、光信号の減衰を防止できる。このため、高い信頼性を有する電子装置108が実現される。
The effect of this embodiment will be described.
The
また、電子装置108の製造の際に、保護テープ107は、実装基板109に電子装置108が接続された後に、除去される。そのため、電子装置108の実装基板109への実装の際に、枠材102の内部に異物などが浸入し、受光部101bが汚染されるのを抑制できる。
Further, when the
電子装置108の製造方法は、枠材102の上面およびリードフレーム104の下面にそれぞれ平坦な面を成型面とする封止用金型111a,111bの成型面を圧接し、封止用金型111a,111bの成型面に囲まれた空隙部分のうち、枠材102に囲まれた空間を除く空隙部分に封止樹脂を注入して、枠材102の周囲を埋める封止樹脂層106を形成している。そのため、枠材102の上面と、封止樹脂層106の上面と、が同一平面をなす構造を簡便な方法により得ることができる。そのため、電子装置108の生産性が向上できる。
The manufacturing method of the
また、樹脂膜102aは、均一な厚みを持つフィルムであるため、ウエハ101a全面に一括して均一な高さを持つ枠材102が構築できる。これにより、受光素子101上の枠材102の高さのバラツキを抑え、かつ、一括処理して封止がおこなえる。そのため、電子装置108の生産性が向上できる。
Further, since the
また、枠材102は、電子装置108の製造過程において、受光部101bを保護でき、電子装置108の完成後においても除去されない。そのため、枠材102を除去する工程が省略でき、製造工程数の増大を招くことなく、信頼性の高い電子装置108を得ることができる。
Further, the
なお、本実施形態においては、樹脂膜102aの厚さが0.08mmである例を示したが、樹脂膜102aの厚さは適宜調整でき、枠材102の高さを0.08mm以上、より好ましくは0.1mm以上とする場合には、樹脂膜102aの厚さをさらに厚くしてもよい。また、本実施形態においては、樹脂膜102aが一層である例を示したが、樹脂膜102aは何層であってもよい。
In this embodiment, the example in which the thickness of the
(第2実施形態)
図7は、第2実施形態における電子装置の製造工程を示す断面図である。第1実施形態が保護テープ107を適用した構造であったのに対し、本実施形態は保護ガラス207を適用した構造である。その他の構成は、第1実施形態と同様である。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the electronic device according to the second embodiment. The first embodiment has a structure to which the
保護ガラス207は、枠材102の上面と、封止樹脂層106の上面とがなす同一の平面上に形成されている。保護ガラス207としては、光学的に透明なガラスを用いることができる。
かかる構成の電子装置208は、図2(a)から図4(b)に示す製造工程までは、電子装置108と同様にして製造することができる。ここでは、図4(b)に示す工程以後の製造工程について説明する。
The
The
まず、図7(a)に示すように、枠材102の上面と、封止樹脂層106の上面とを覆うように保護ガラス207を貼り付ける。ここで、保護ガラス207はリフロー温度以上の耐熱性のある接着剤で貼り付けられている。
次に、図7(b)に示すように、リードフレーム104上に複数形成されている電子装置208を個々に切り出して、所望の形状の電子装置208を得る。
次に、図7(c)に示すように、電子装置208は必要な電気回路が形成された実装基板109に半田110によりリフロー工法で接続され、実装される。
First, as shown in FIG. 7A, a
Next, as shown in FIG. 7B, a plurality of
Next, as shown in FIG. 7C, the
第2実施形態における電子装置208では、保護ガラス207を光学的に透明なガラスを用いるので、リフロー工程終了後に、保護ガラス207を引き剥がす工程が不要となる効果を奏する。
In the
本実施形態においても、枠材102の上面と、封止樹脂層106の上面とが同一の平面をなす構造を有しているため、保護ガラス207の貼り付けを容易にする電子装置208およびその製造方法が実現されている。本実施形態のその他の効果は、上記実施形態と同様である。
Also in this embodiment, since the upper surface of the
(第3実施形態)
図8は、第3実施形態における電子装置の製造工程を示す断面図である。第3実施形態における電子装置の構成は、第1実施形態における電子装置108と同様である。
第3実施形態における電子装置の枠材302は、図8に示すような製造工程により形成される。その他の製造工程は、第1実施形態と同様である。図8(a)から図8(d)は、図2(a)から図2(d)に対応する。その他の製造工程は、第1実施形態と同様であるので説明は省略する。
(Third embodiment)
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the electronic device according to the third embodiment. The configuration of the electronic device in the third embodiment is the same as that of the
The
まず、図8(a)に示すように、複数の受光素子101が形成されたウエハ101aを準備する。このウエハ101aに配置されたそれぞれの受光素子101の表面には、受光部101bが露出している。なお図8(a)では、ウエハ101aに配置された複数の受光素子101のうち、2つのみを示している。
また、フィルム状に形成され光および熱により硬化可能な樹脂からなる樹脂膜302aを用意する。樹脂膜302aには、枠材302の空洞部分に相当する開口部が予め穿孔されている。
次に、図8(b)に示すように、樹脂膜302aが有する開口部の内側に受光部101bが収まるように位置決めをした上で、樹脂膜302aによりウエハ101a全体を被覆する。
First, as shown in FIG. 8A, a
In addition, a
Next, as shown in FIG. 8B, after positioning so that the
続いて、図8(c)に示すように、露光を行い、枠材302を形成するように樹脂膜302aをパターニングする。
Subsequently, as illustrated in FIG. 8C, exposure is performed, and the
さらに、図8(d)に示すように、現像処理を行い、枠材302以外の樹脂膜302aを除去し、受光部101bをそれぞれ囲むように立設した枠材302が形成される。
このように、枠材302は、フォトリソグラフィ工法を用いて形成することができる。
なお、この現像処理後の時点では、枠材302は完全に硬化していないため、枠材302と受光素子101とは、弱い接合力により接着しているが、強固には接着していない。
Further, as shown in FIG. 8D, development processing is performed, the
Thus, the
Note that since the
枠材302の内側の空洞部が予め形成されているため、現像処理のみでは完全に除去することが困難であった枠材302の内側での樹脂膜302aの残留を防止できる。そのため、受光部101bの汚染がさらに抑制でき、より信頼性の高い電子装置およびその製造方法が実現される。
また、第1実施形態で説明したような枠材102の内壁と外壁が同時に形成される製造方法では、枠材102の内壁を受光素子101表面に対し垂直に形成することが困難であるのに対し、第3実施形態で説明したような枠材302は、樹脂膜302aに予め開口部を形成することで、枠材302の内壁を受光素子101表面に対し垂直に形成することができる。このため受光部101bと枠材302の距離を縮小でき、受光部101bの汚染がさらに低減できる。また、電子装置のサイズの縮小も可能になるという効果を奏する。
Since the cavity inside the
Further, in the manufacturing method in which the inner wall and the outer wall of the
本実施形態においても、電子装置の構成は第1実施形態と同様である。本実施形態のその他の効果は、上記実施形態と同様である。 Also in this embodiment, the configuration of the electronic device is the same as that of the first embodiment. Other effects of this embodiment are the same as those of the above embodiment.
(第4実施形態)
図9は、第4実施形態における電子装置の製造工程を示す断面図である。第4実施形態における電子装置の構成は、第1実施形態における電子装置108と同様である。
第4実施形態における電子装置は、図9に示すような製造工程により形成される。その他の製造工程は、第1実施形態と同様である。図9(a)、(b)は、図4(a)、(b)に対応する。その他の製造工程は、第1実施形態と同様であるので説明は省略する。
(Fourth embodiment)
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the electronic device according to the fourth embodiment. The configuration of the electronic device in the fourth embodiment is the same as that of the
The electronic device according to the fourth embodiment is formed by a manufacturing process as shown in FIG. Other manufacturing processes are the same as those in the first embodiment. 9A and 9B correspond to FIGS. 4A and 4B. Since other manufacturing processes are the same as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
まず、図9(a)に示すように、平坦な面を成型面とする封止用金型111a,111bを用意し、封止用金型111aの成型面に真空吸着により、樹脂フィルム412を装着する。続けて、リードフレーム104上の受光素子101を、封止用金型111a,111bの所定の位置に固定する。
次に、枠材402の上面に封止用金型111aの成型面を、リードフレーム104の下面に封止用金型111bの成型面を、それぞれ圧接する。すなわち、枠材402の上面と封止用金型111aの成型面との間に樹脂フィルム412を挟んで圧接する。これにより、樹脂フィルム412を介して枠材402の上面と封止用金型111aの成型面とのすき間、およびリードフレーム104の下面と封止用金型111bの成型面とのすき間を最小限におさえ、両者をそれぞれ密着する。
First, as shown in FIG. 9A, sealing
Next, the molding surface of the sealing
次いで、図9(b)に示すように、圧接された状態のまま、熱によって溶融した封止樹脂を、封止用金型111a,111bのそれぞれの成型面に囲まれた空隙部分のうち、枠材402に囲まれた空間を除く空隙部分に注入し、枠材402の周囲を埋める封止樹脂層106を形成する。この時、受光部101bの上方には、枠材402と封止用金型111aとで囲まれた閉空間が形成されている。さらに、封止用金型111aの成型面と枠材402の上面との間は挟圧による外力で強固に密着され、かつ受光素子101と枠材402の間は前述の通り強く接着されている。よって、封止樹脂は、枠材402の内側、すなわち受光部101bの上方に形成された閉空間に流れ込めない。
Next, as shown in FIG. 9 (b), the sealing resin melted by heat is kept in the pressure contact state, among the void portions surrounded by the respective molding surfaces of the sealing
次いで、封止用金型111a,111bを取り外して、図9(b)に示すような受光素子101を得る。すなわち、リードフレーム104上の複数の受光素子101が一括して封止される。この際、樹脂フィルム412は封止用金型111aに吸着されているので、枠材402の上面および封止樹脂層106の上面に残らない。
Next, the sealing
本実施形態において、枠材402の弾性率は、9GPaである。そのため、枠材402の剛性が向上し、枠材402内の空洞部への封止樹脂の浸入防護がより強力になり、受光部101bを一層保護できる。さらに、枠材402の弾性率が6GPa以上であった場合、上述のようにして、封止用金型111aにより枠材402の上面が直接挟圧されると、枠材402の弾性変形が充分でなく、挟圧による外力が受光素子101に及ぶ可能性がある。そのため、受光素子101が破壊され、受光部101bの機能が害され、さらには対環境試験で劣化を招く原因となりうる。しかし、本実施形態においては、枠材402の上面と封止用金型111aの成型面との間には、樹脂フィルム412が挟まれているため、樹脂フィルム412が緩衝材として機能し、受光素子101が破壊され、受光部101bの機能が害されるといった不具合を回避できる。
In this embodiment, the elastic modulus of the
また、枠材402の弾性率は、6GPa以上であってもよいため、枠材402の材料としての第1の樹脂の選択の自由度を向上できる。また、完全硬化後の弾性率が9GPaの樹脂を材料として枠材402を形成するために、枠材402の剛性が向上し、受光部101bへの封入時の溶融封入樹脂の浸入防護がより強くなる、という効果を奏する。
Further, since the elastic modulus of the
また、枠材402の弾性率とは、光および熱により完全に硬化した状態の弾性率をいう。
枠材402は、第1樹脂から形成されている。第1樹脂は、光および熱により硬化可能な樹脂を硬化させたものである。光および熱により硬化可能な樹脂とは、アクリル系樹脂などの光反応性樹脂と、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂とを含む樹脂である。
Further, the elastic modulus of the
The
樹脂フィルム412の弾性率は、3GPaである。そのため、封止用金型111aにより枠材402の上面を圧接した際に、弾性変形し緩衝材と機能し、受光素子101を保護できる。
The elastic modulus of the
なお、本実施形態においては枠材402の上面と封止用金型111aの成型面との間には、樹脂フィルム412が挟まれている例を示したが、リードフレーム104の下面と封止用金型111bの成型面との間に、同様の樹脂フィルムを挟んで圧接してもよい。こうすることにより、リードフレーム104の下面と封止用金型111bの成型面との間に溶融した封止樹脂が浸入するといった不具合を回避できる。
In this embodiment, an example in which the
(第5実施形態)
図10(a)は、第5実施形態における電子装置を示す斜視図、図10(b)は、図10(a)のIII−III'で切断した断面図である。第1実施形態が枠材の上面と、封止樹脂層の上面とが同一平面をなす構造であったのに対し、本実施形態は枠材の上面が、封止樹脂層の上面よりも高くなり、上方に突き出た構造である。その他の構成は、第1実施形態と同様である。図10(a)、(b)はそれぞれ図1(a)、(b)に対応する。第5実施形態における電子装置の製造方法は、図2(a)から図5(c)に示した第1実施形態における電子装置の製造方法と同様である。
(Fifth embodiment)
FIG. 10A is a perspective view showing an electronic device according to the fifth embodiment, and FIG. 10B is a cross-sectional view taken along line III-III ′ of FIG. While the first embodiment has a structure in which the upper surface of the frame member and the upper surface of the sealing resin layer are in the same plane, the upper surface of the frame member is higher than the upper surface of the sealing resin layer in the present embodiment. This is a structure protruding upward. Other configurations are the same as those of the first embodiment. FIGS. 10A and 10B correspond to FIGS. 1A and 1B, respectively. The manufacturing method of the electronic device in the fifth embodiment is the same as the manufacturing method of the electronic device in the first embodiment shown in FIGS. 2 (a) to 5 (c).
試作結果において、電子装置の製造工程における枠材502の高さのばらつきは、標準偏差で約10マイクロメータである。枠材502の高さのばらつきとは、均一な厚みを持つ第1樹脂からなるフィルムをフォトリソグラフィ工法を用いて形成する際、露光時の光量や現像処理時の現像液や処理時間の変化など、枠材502の形成工程において生じうる枠材502の高さの差である。枠材502の高さは、このような製造工程におけるばらつきを考慮し、最も低い場合でも封止樹脂層106よりも高くしなくては、第2樹脂(封止樹脂)が枠材502内側に浸入して空洞部を破壊してしまう可能性がある。
In the prototype result, the variation in the height of the
これに対して本実施形態における電子装置は、図10(a)に示すように、枠材502の上面は、封止樹脂層106の上面よりも10マイクロメータから60マイクロメータ、高くなっている。このような枠材502の高さは、枠材502の高さのばらつきの標準偏差の3倍の値である約30マイクロメータ封止樹脂層106の上面よりも高くなるように設計することにより得られる。またこのような枠材502の高さの設計は、封止工程において枠材502を圧接する圧力を調整すること等によって、適宜設定できる。
In contrast, in the electronic device according to the present embodiment, as shown in FIG. 10A, the upper surface of the
第5実施形態における電子装置は、第1実施形態と同様の効果が得られる。また、枠材502の上面が、枠材502の高さのばらつきの標準偏差値の3倍分、封止樹脂層106の上面より高くなっていても、枠材502内の空洞部への封止樹脂の浸入が抑制でき、信頼性の高い電子装置が得られる。したがって、電子装置の製造工程において、標準偏差で約10マイクロメータ程度の枠材502の高さのばらつきが生じても、封止樹脂が枠材502の内側に浸入して空洞部を破壊し、受光部101bを汚染してしまうのを抑制することができる。
The electronic device according to the fifth embodiment can obtain the same effects as those of the first embodiment. Even if the upper surface of the
さらに、図10(b)に示すように、枠材502の上面が封止樹脂層106の上面よりも高い構成により、封止用金型111a,111bの成型面へ圧接する際の枠材502にかかる圧力をより強くすることが可能となる(図4(a)参照)。そのため、枠材502内の空洞部への封止樹脂の浸入防護がより強力になり、受光部101bをいっそう保護できる。
Further, as shown in FIG. 10B, the
(第6実施形態)
図11は、第6実施形態における電子装置の製造工程を示す断面図である。第6実施形態における電子装置の構成は、第1実施形態の枠材は1層の第1樹脂で形成される構造であったのに対し、本実施形態の枠材は第1樹脂からなるフィルムを2枚重ね合わせており、枠材の高さをより高くした2層の構造である。その他の構成は、第1実施形態と同様である。
第6実施形態における電子装置の枠材602は、図11に示すような製造工程により形成される。その他の製造工程は、第1実施形態と同様であるので説明は省略する。
(Sixth embodiment)
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating the manufacturing process of the electronic device according to the sixth embodiment. The configuration of the electronic device in the sixth embodiment is a structure in which the frame material of the first embodiment is formed by a single layer of the first resin, whereas the frame material of the present embodiment is a film made of the first resin. Is a two-layer structure in which two frames are stacked and the height of the frame material is increased. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
The
まず、図11(a)に示すように、ウエハ101aを準備する。このウエハ101aは複数の受光素子101が形成され、夫々の受光素子101の表面には受光部101bが露出している。なお図11(a)では、ウエハ101aに配置された受光素子101のうち、2つのみを示しており、2つの受光部101bが露出している。
First, as shown in FIG. 11A, a
次に、図11(b)に示すように、フィルム状に形成された光および熱により硬化可能な樹脂からなる厚み0.06mmの樹脂膜602a、602bを用意する。樹脂膜602aと602bとをロールラミネーター法によりロール603a、および603bの間を、圧力をかけながら重ね合わせることにより、「ゆがみ」や「しわ」がほとんどない樹脂膜602cを得る。また、樹脂膜602a、602bとしていずれも均一な厚みを持つフィルムを用いるため、樹脂膜602aと602bが重なり合った樹脂膜602cも均一な厚みを持つフィルムとなる(図11(c))。
Next, as shown in FIG. 11B,
次に、図11(d)に示すように、樹脂膜602cをウエハ101a上に真空ラミネーター法により、樹脂膜602cとウエハ101aの接触面には気泡などの発生がほとんど無い形成を行い、樹脂膜602cによりウエハ101a全体を被覆する。樹脂膜602cの厚さは、0.12mmである。
Next, as shown in FIG. 11 (d), the
続いて、11(e)に示すように、露光を行い、枠材602を形成するように樹脂膜602cをパターニングする。
Subsequently, as shown in 11 (e), exposure is performed and the
さらに、図11(f)に示すように、現像処理を行い、枠材602以外の樹脂膜602cを除去し、受光部101bをそれぞれ囲むように立設した枠材602が形成される。
試作結果によって、このように枠材602は、樹脂膜602aと602bが重なり合った樹脂膜602cであっても、フォトリソグラフィ工法を用いて形成することができる。
Further, as shown in FIG. 11 (f), development processing is performed to remove the
Depending on the result of trial manufacture, the
第6実施形態における電子装置は、第1実施形態と同様の効果が得られる。
本実施形態において、樹脂膜603cは、第1樹脂として二層のフィルム状樹脂が用いられている。これにより、樹脂膜603cの厚みを0.08mm以上にすることができる。第1樹脂に用いられる溶剤は、フィルム状にするために除去される必要がある。この溶剤を除去するには、樹脂膜603cの厚みが0.08mmを越えると除去が困難になる。すなわち、フィルムなどの加工物から溶剤を除去するのが難しくなる。したがって、溶剤を除去でき、加工が容易な0.08mm以下のフィルムを2枚重ね合わせて用いることにより、いいかえるとフィルム状の第1樹脂を重ね合わせることにより、樹脂膜603cの膜厚を大きくすることができる。
The electronic device according to the sixth embodiment can obtain the same effects as those of the first embodiment.
In the present embodiment, the resin film 603c uses a two-layer film resin as the first resin. Thereby, the thickness of the resin film 603c can be 0.08 mm or more. The solvent used for the first resin needs to be removed to form a film. In order to remove this solvent, removal becomes difficult when the thickness of the resin film 603c exceeds 0.08 mm. That is, it becomes difficult to remove the solvent from a workpiece such as a film. Therefore, the film thickness of the resin film 603c is increased by overlapping two films of 0.08 mm or less that can remove the solvent and are easy to process, in other words, by overlapping the film-like first resin. be able to.
また、ウエハ101a上に樹脂膜602cを形成する前に、樹脂膜602aと602bを重ね合わせることにより、樹脂膜602a、602bの粘着性のため樹脂膜602a、602b(樹脂膜602c)の「ゆがみ」や「しわ」が生じてしまうのを低減できる。すなわち、ウエハ101a上に順に樹脂膜602a、602bを形成する場合、ウエハ101aに最初の1枚、たとえば樹脂膜602aを形成した後、2枚目の樹脂膜、たとえば樹脂膜602bを更に形成する際、樹脂膜602a、602bの粘着性のため樹脂膜602a、602b(樹脂膜602c)の「ゆがみ」や「しわ」が生じてしまうのを抑制できる。
Further, before the
また、樹脂膜602a、602bの重ね合わせには前述のロールラミネーター法を用いることができる。ロールラミネーター法により、樹脂膜602a、602bの圧接部位が樹脂膜内の局部に限られ、樹脂膜同士に粘着性があっても、「ゆがみ」や「しわ」が圧接未了の部位に逃げ、結果として樹脂膜同士を「ゆがみ」や「しわ」がほとんど無く重ね合わせられることができる。
In addition, the above-described roll laminator method can be used for overlaying the
また、ウエハ101a上に重ね合わせた樹脂膜602cを形成する方法は、真空ラミネーター法を用いることができる。すなわち、真空ラミネーター法により、ウエハ101aと樹脂膜602cとの間の気泡が抜かれ易く、かつ薄いウエハ101aを用いても、ウエハ101a全体に均一に圧力をかけることができ、ウエハ101aの割れを防ぐことができる。
Further, a vacuum laminator method can be used as a method of forming the
樹脂膜の重ね合わせで形成した枠材602は、その高さが高くなり、金属細線105の頂点と封止用金型111a、111bの離間距離が大きくなり、金属細線105の接触をより余裕をもって防ぐことができる(図11(g)参照)。また、枠材602を高くすることで、封止樹脂層106と枠材602の高さの設計の自由度を増すことが出来る。
第1実施形態の中で述べたように、枠材602の高さは封止樹脂層106の高さより0.05mmまで高く設計することが出来る。更に、枠材602は封止樹脂層106から高くしていけば、弾性変形が強まり、この反力で枠材602と封止用金型111aは強く密着でき、封止樹脂層106の枠材602内側への浸入を抑制できる。枠材602を高くすることで封止樹脂層106の厚みを確保し、受光素子101や金属細線105を露出することなく封止樹脂で保護しながら、この封止樹脂層106からの枠材602の高さを0.05mmまで高くすることも可能となる。
The
As described in the first embodiment, the height of the
本発明による電子装置およびその製造方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。 The electronic device and the manufacturing method thereof according to the present invention are not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible.
例えば、上記各実施形態においては、素子としてDVDなどに用いる受光素子101を用いた例を示したが、デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラに用いる撮像素子、各種のMEMS、および電気振動を利用する電気音響フィルター等でもよい。また、低誘電率を必要とするために素子の周囲に空気層が必要な半導体装置などに用いてもよい。また、上記実施形態では、基材をリードフレームで説明したが、リードフレームに限定するものではなく、例えば樹脂基板やフィルム状基板などでも適用できる。
For example, in each of the above-described embodiments, an example in which the
101 受光素子
101a ウエハ
101b 受光部
102 枠材
102a 樹脂膜
103 露光用マスク
104 リードフレーム
105 金属細線
106 封止樹脂層
107 保護テープ
108 電子装置
109 実装基板
110 半田
111a 封止用金型
111b 封止用金型
207 保護ガラス
208 電子装置
302 枠材
302a 樹脂膜
402 枠材
412 樹脂フィルム
502 枠材
602 枠材
602a 樹脂膜
602b 樹脂膜
602c 樹脂膜
603a ローラ
603b ローラ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記素子の機能部を囲むように立設する第1樹脂からなる枠材と、
前記枠材の周囲を埋める第2樹脂からなる樹脂層と、を備え、
前記枠材に囲まれた空間に前記素子の機能部が露出し、
前記枠材の上面が、前記樹脂層の上面より高いことを特徴とする電子装置。 Elements,
A frame material made of a first resin standing up to surround the functional portion of the element;
A resin layer made of a second resin filling the periphery of the frame material,
The functional part of the element is exposed in the space surrounded by the frame material,
An electronic device, wherein an upper surface of the frame member is higher than an upper surface of the resin layer.
前記第1樹脂は光および熱により硬化可能な樹脂を硬化させたものであることを特徴とする電子装置。 The electronic device according to claim 1,
The electronic device, wherein the first resin is obtained by curing a resin that can be cured by light and heat.
前記第1樹脂の硬化後の弾性率が、20℃で1GPa以上6GPa以下、かつ200℃で10MPa以上3GPa以下であることを特徴とする電子装置。 The electronic device according to claim 1 or 2,
An electronic device having an elastic modulus after curing of the first resin of 1 GPa to 6 GPa at 20 ° C. and 10 MPa to 3 GPa at 200 ° C.
前記第1樹脂はフィルム状樹脂であることを特徴とする電子装置。 The electronic device according to any one of claims 1 to 3,
The electronic device is characterized in that the first resin is a film-like resin.
前記枠材の高さが0.05mm以上であることを特徴とする電子装置。 The electronic device according to claim 1,
The electronic device according to claim 1, wherein a height of the frame member is 0.05 mm or more.
前記枠材の上面と、前記樹脂層の上面とがなす平面が保護膜により覆われていることを特徴とする電子装置。 The electronic device according to any one of claims 1 to 5,
An electronic device, wherein a plane formed by the upper surface of the frame member and the upper surface of the resin layer is covered with a protective film.
前記保護膜は、剥離可能な樹脂より形成されることを特徴とする電子装置。 The electronic device according to claim 6.
The electronic device is characterized in that the protective film is made of a peelable resin.
前記保護膜は、光学的に透明な物質から形成されることを特徴とする電子装置。 The electronic device according to claim 6 or 7,
The electronic device according to claim 1, wherein the protective film is formed of an optically transparent material.
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