JP2008182014A - Package substrate and manufacturing method thereof - Google Patents
Package substrate and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008182014A JP2008182014A JP2007013614A JP2007013614A JP2008182014A JP 2008182014 A JP2008182014 A JP 2008182014A JP 2007013614 A JP2007013614 A JP 2007013614A JP 2007013614 A JP2007013614 A JP 2007013614A JP 2008182014 A JP2008182014 A JP 2008182014A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- conductive portion
- functional element
- package
- disposed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Micromachines (AREA)
Abstract
【課題】気密信頼性に優れ、機能素子の特性劣化がなく、ウエハレベルでの機能素子の封止が容易なパッケージ基板を提供する。
【解決手段】本発明のパッケージ基板10は、一方の面に機能素子12を備えた第一基板11、該第一基板の機能素子に重なるように、一方の面が配された第二基板21、第一基板と第二基板との間に挟まれ、機能素子に対応する位置に空間51を成すと共に、該空間を包囲するように配された封止部15、を少なくとも備える。第一基板は、機能素子と電気的に接続された第一導電部13を備える。第二基板は、一方の面に配された第二導電部23、他方の面に配された第三導電部25、第二導電部と第三導電部とを電気的に接続する第四導電部からなる貫通電極26を備える。封止部は、第一基板と第二基板の重なる方向から見て、該第二基板の一方の面内に内包される位置にあり、第一導電部と第二導電部は半田バンプ16により電気的に接続される。
【選択図】図1Provided is a package substrate which is excellent in airtight reliability, has no characteristic deterioration of functional elements, and can easily be sealed at a wafer level.
A package substrate of the present invention includes a first substrate having a functional element on one surface, and a second substrate having a first surface disposed so as to overlap the functional element of the first substrate. , And at least a sealing portion 15 sandwiched between the first substrate and the second substrate to form a space 51 at a position corresponding to the functional element and to surround the space. The first substrate includes a first conductive portion 13 that is electrically connected to the functional element. The second substrate includes a second conductive portion 23 disposed on one surface, a third conductive portion 25 disposed on the other surface, and a fourth conductive member that electrically connects the second conductive portion and the third conductive portion. A through electrode 26 is provided. The sealing portion is at a position enclosed in one surface of the second substrate when viewed from the direction in which the first substrate and the second substrate overlap, and the first conductive portion and the second conductive portion are formed by the solder bumps 16. Electrically connected.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、2つの基板で機能素子を封止したパッケージ基板及びその製造方法に係り、詳しくは、貫通配線を有する気密封止パッケージの構造の改良に関するもので、特に、気密の信頼性を向上させたものである。 The present invention relates to a package substrate in which functional elements are sealed with two substrates and a method for manufacturing the same, and more particularly, to an improvement in the structure of a hermetically sealed package having a through wiring, and in particular, improving hermetic reliability. It has been made.
近年、シリコンウエハ等の半導体基板の主面に、半導体集積回路素子等の微細配線を形成する加工技術を応用して、極めて微小な電子機械機構、いわゆるMEMS(Micro Electromechanical System)を形成した電子部品が注目され、開発が進められている。 2. Description of the Related Art In recent years, an electronic component in which a very small electromechanical mechanism, so-called MEMS (Micro Electromechanical System), is formed by applying a processing technology for forming fine wiring such as a semiconductor integrated circuit element on a main surface of a semiconductor substrate such as a silicon wafer. Is attracting attention and is being developed.
このような微小電子機械機構としては、加速度計・圧力センサ・アクチュエータ等のセンサや、微細な鏡面体を可動式に形成したマイクロミラーデバイス、光デバイス、あるいはマイクロポンプ等を組み込んだマイクロ化学システム等、非常に広い分野にわたるものが試作・開発されている。 Such microelectromechanical mechanisms include sensors such as accelerometers, pressure sensors, and actuators, micromirror devices with movable microscopic mirrors, optical devices, microchemical systems incorporating micropumps, etc. Prototypes and developments have been made that span a very wide range of fields.
また、圧力センサや加速度センサ等の機能素子を実装した半導体パッケージの構造としては、2つの基板で機能素子を封止する気密封止パッケージ構造が広く用いられており、たとえば、図5に示したように、ワイヤボンディング型の半導体パッケージが知られている。この気密封止パッケージは、一方の面に機能素子112が配置され、この機能素子112からの信号を出力する表面配線113、この表面配線113から他基板へ接続する手段としてのワイヤボンド115、及び前記表面配線113を覆う表面保護膜114を備える機能素子基板111の機能素子112周囲部分に、空隙を設けるようにシール材116を配設すると共に、前記空隙の上方開口部をキャップ基板121で塞ぎ、その後、加熱してシール材116を溶融することにより、前記機能素子基板111と前記キャップ基板121とを前記シール材116で接合し、前記機能素子112の周囲を囲繞する前記空隙を封止したものである。
Further, as a structure of a semiconductor package in which functional elements such as a pressure sensor and an acceleration sensor are mounted, an airtight sealed package structure in which the functional elements are sealed with two substrates is widely used. For example, as shown in FIG. As described above, a wire bonding type semiconductor package is known. This hermetic package has a
しかしながら、上記気密封止パッケージ構造では、2つの基板を封止する際、その封止部は基板の外周部に位置しており、機能素子112を備える機能素子基板111上にキャップ基板121を封止する際には、熱処理時にキャップ基板121などから出るガスが空隙内の機能素子部に侵入し、機能素子112の特性が悪くなる虞があった。
しかも、このようなパッケージ構造では、機能素子112からの信号を出力する表面配線113と他基板との接続がワイヤボンド115で行われるため、機能素子112を実装する機能素子基板111は、キャップ基板121より面方向への広がりが必要であった。そのため、物理的スペースの問題で小型化が難しいと共に、積層化も難しく、さらに、ワイヤボンド115の配線長が長いことから、高速伝送に向かないものであった。
However, in the above hermetically sealed package structure, when two substrates are sealed, the sealing portion is located on the outer periphery of the substrate, and the
In addition, in such a package structure, the
また、このようにして得られた半導体パッケージの周囲の側面には、機能素子基板とキャップ基板を接合するシール材が露出しており、気密性、耐湿性、あるいは耐薬品性等が必ずしも充分とは言えず、機能素子の安定した動作と長寿命が得られないという虞があり、信頼性の点で積層化は難しいものである。
さらに、封止する2つの基板の大きさが異なることから、所定の寸法にダイシングして多数の半導体パッケージを取得するウエハレベルでの封止が難しいものであった。
In addition, a sealing material for joining the functional element substrate and the cap substrate is exposed on the side surface around the semiconductor package thus obtained, and the airtightness, moisture resistance, chemical resistance, etc. are not necessarily sufficient. However, there is a risk that stable operation and long life of the functional element cannot be obtained, and stacking is difficult in terms of reliability.
Furthermore, since the two substrates to be sealed are different in size, it is difficult to perform wafer-level sealing in which a large number of semiconductor packages are obtained by dicing to a predetermined size.
そこで、ワイヤボンドを用いた半導体パッケージの小型化や積層化の問題を解決する手段として、基板の表面側に形成された配線金属膜と、基板の裏面側に開口する凹部の内面を覆う金属膜とを、コンタクトホールの部分を通じて電気的に導通させることにより、機能素子であるセンサの入出力を基板の裏面側から取ることで、表面側のワイヤボンディングを不要としたものが提案されている(特許文献1参照)。 Therefore, as means for solving the problems of miniaturization and lamination of semiconductor packages using wire bonds, a wiring metal film formed on the front surface side of the substrate and a metal film covering the inner surface of the recess opening on the back surface side of the substrate Is electrically connected through the contact hole portion, so that input / output of a sensor as a functional element is taken from the back side of the substrate, thereby eliminating the need for wire bonding on the front side ( Patent Document 1).
また、同じく、第1半導体チップと、前記第1半導体チップの上方に配置される第2半導体チップとを、前記第1半導体チップの端部から前記第2半導体チップの端部に向かって延びる導電性の接続部によって電気的に接続することにより、ワイヤボンディングに要する空間を不要とし、半導体パッケージの小型化、高密度化を図ったものが提案されている(特許文献2参照)。 Similarly, the first semiconductor chip and the second semiconductor chip disposed above the first semiconductor chip are electrically connected to extend from the end of the first semiconductor chip toward the end of the second semiconductor chip. There has been proposed a structure in which a space required for wire bonding is not required by being electrically connected by a conductive connecting portion, and the semiconductor package is miniaturized and densified (see Patent Document 2).
また、受光素子を密封したパッケージの小型化を図る手段として、半導体基板に形成された受光素子のみを透光性部材で封止すると共に、前記受光素子と、半導体基板の受光素子が形成された面とは反対の面に形成された外部接続端子とを、電気的に接続する配線部を設けたものが提案されている(特許文献3参照)。 Further, as means for reducing the size of the package in which the light receiving element is sealed, only the light receiving element formed on the semiconductor substrate is sealed with a light-transmitting member, and the light receiving element and the light receiving element on the semiconductor substrate are formed. There has been proposed a wiring portion that electrically connects an external connection terminal formed on a surface opposite to the surface (see Patent Document 3).
また、MEMSデバイス等のパッケージの薄型化を図る手段として、実装基板のデバイスが実装された面上に、薄肉化処理用の支持板を、前記実装基板と固着させて設け、かつ、この実装基板を薄肉化したものが提案されている(特許文献4参照)。 Further, as means for reducing the thickness of a package such as a MEMS device, a thinning support plate is provided on the surface of the mounting substrate on which the device is mounted, and is fixed to the mounting substrate. Has been proposed (see Patent Document 4).
また、MEMS素子などがウエハレベルでパッケージされたウエハレベルパッケージ構造体の一例としては、入出力電極を有する機能素子が設けられた第一基板と、前記機能素子の入出力電極に対向する貫通孔、この貫通孔に充填された第一導体とを含んで構成された入出力端子が設けられた前記第二基板とを、第二導体によって前記入出力電極と前記第一導体とが接合するように貼り合わせ、さらに、前記入出力電極と前記第一導体との接合位置を内部に含むように取り囲んで、第三導体によって前記第一導体と前記第二基板とを貼り合わせ、前記機能素子を気密封止したものが提案されている(特許文献5参照)。 In addition, as an example of a wafer level package structure in which a MEMS element or the like is packaged at a wafer level, a first substrate provided with a functional element having an input / output electrode, and a through-hole facing the input / output electrode of the functional element The input / output electrode and the first conductor are joined by the second conductor to the second substrate provided with the input / output terminal including the first conductor filled in the through hole. Further, the first conductor and the second substrate are bonded by a third conductor so as to surround the joint position of the input / output electrode and the first conductor, and the functional element is bonded. A hermetically sealed one has been proposed (see Patent Document 5).
また、MEMS素子などがウエハレベルでパッケージされたウエハレベルパッケージ構造体の一例としては、機能素子を挟むように第一基板と第二基板とを重ねて配し、両者間がシールガラスで封止され、前記第二基板(キャップ)に設けた貫通孔に半田を注入してなるものが提案されている(非特許文献1参照)。 In addition, as an example of a wafer level package structure in which MEMS elements and the like are packaged at a wafer level, a first substrate and a second substrate are arranged so as to sandwich a functional element, and a seal glass is used between the two. There has been proposed a method in which solder is injected into a through hole provided in the second substrate (cap) (see Non-Patent Document 1).
さらに、MEMS素子などがウエハレベルでパッケージされたウエハレベルパッケージ構造体の一例としては、機能素子を挟むように第一基板と第二基板とを重ねて配し、両者間がシールリング(AuSn)で封止され、前記第二基板(キャップ)に設けた貫通孔にペーストを充填してなるものが提案されている(非特許文献2参照)。 Furthermore, as an example of a wafer level package structure in which a MEMS element or the like is packaged at a wafer level, a first substrate and a second substrate are arranged so as to sandwich a functional element, and a seal ring (AuSn) is provided between the two. And a paste formed by filling a through hole provided in the second substrate (cap) with a paste (see Non-Patent Document 2).
ところが、上述したような手段では何れも、機能素子を備える基板上に別基板を重ねて機能素子を封止する場合、熱処理時に他基板等から出るガス等が機能素子の封止域内に侵入し、機能素子の特性が悪くなる虞があると共に、ウエハレベルでの封止が難しいものであった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、気密信頼性に優れ、機能素子の特性劣化のないパッケージ基板を得ることを第一の目的とする。
また、本発明は、ウエハレベルでの機能素子の気密封止が容易なパッケージ基板の製造方法を提供することを第二の目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a first object thereof is to obtain a package substrate that is excellent in airtight reliability and has no deterioration in characteristics of functional elements.
A second object of the present invention is to provide a method of manufacturing a package substrate that facilitates hermetic sealing of functional elements at the wafer level.
本発明の請求項1に係るパッケージ基板は、一方の面に機能素子を備えた第一基板と、前記第一基板の機能素子に重なるように、一方の面が配された第二基板と、前記第一基板と前記第二基板との間に挟まれ、前記機能素子に対応する位置に空間を成すように、かつ、該空間を包囲するように配された封止部と、を少なくとも備え、前記封止部は、前記第一基板と前記第二基板の重なる方向から見て、該第二基板の一方の面内に内包される位置にあることを特徴とする。 A package substrate according to claim 1 of the present invention includes a first substrate having a functional element on one surface, a second substrate having one surface disposed so as to overlap the functional element of the first substrate, And at least a sealing portion that is sandwiched between the first substrate and the second substrate and forms a space at a position corresponding to the functional element and surrounds the space. The sealing portion is located at a position included in one surface of the second substrate when viewed from the direction in which the first substrate and the second substrate overlap.
また、本発明の請求項2に係るパッケージ基板は、請求項1に係るパッケージ基板において、前記第一基板は、その一方の面に配され、前記機能素子と電気的に接続された第一導電部を、前記第二基板は、その一方の面に配された第二導電部、その他方の面に配された第三導電部、及び前記第二導電部と前記第三導電部とを電気的に接続する第四導電部からなる貫通電極を、それぞれ備え、前記第一導電部と前記第二導電部は半田バンプにより電気的に接続されていることを特徴とする。 A package substrate according to claim 2 of the present invention is the package substrate according to claim 1, wherein the first substrate is disposed on one surface of the package substrate and electrically connected to the functional element. The second substrate is electrically connected to the second conductive portion disposed on one surface thereof, the third conductive portion disposed on the other surface, and the second conductive portion and the third conductive portion. The first conductive portion and the second conductive portion are electrically connected to each other by solder bumps.
また、本発明の請求項3に係るパッケージ基板は、請求項2に係るパッケージ基板において、前記封止部は、前記第四導電部より融点が低い材料からなることを特徴とする。 A package substrate according to claim 3 of the present invention is the package substrate according to claim 2, wherein the sealing portion is made of a material having a melting point lower than that of the fourth conductive portion.
また、本発明の請求項4に係るパッケージ基板は、請求項2に係るパッケージ基板において、前記封止部は、前記第二導電部及び前記第四導電部と同一の材料からなることを特徴とする。 The package substrate according to claim 4 of the present invention is the package substrate according to claim 2, wherein the sealing portion is made of the same material as the second conductive portion and the fourth conductive portion. To do.
また、本発明の請求項5に係るパッケージ基板の製造方法は、一方の面に機能素子を備えた第一基板と、前記第一基板の機能素子に重なるように、一方の面が配された第二基板と、前記第一基板と前記第二基板との間に挟まれ、前記機能素子に対応する位置に空間を成すように、かつ、該空間を包囲するように配された封止部と、を少なくとも備え、前記封止部は、前記第一基板と前記第二基板の重なる方向から見て、該第二基板の一方の面内に内包される位置にあるパッケージ基板の製造方法であって、前記封止部を形成することにより、前記空間を外部から隔離すると共に、前記第一基板と前記第二基板の接合も行なう工程A、を少なくとも備えることを特徴とする。 Moreover, in the manufacturing method of the package substrate according to claim 5 of the present invention, the first substrate provided with the functional element on one surface, and the one surface is arranged so as to overlap the functional element of the first substrate. A sealing portion disposed between the second substrate and the first substrate and the second substrate so as to form a space at a position corresponding to the functional element and to surround the space. And the sealing part is a method for manufacturing a package substrate in a position enclosed within one surface of the second substrate when viewed from the direction in which the first substrate and the second substrate overlap. Then, by forming the sealing portion, the space A is isolated from the outside, and at least the step A of joining the first substrate and the second substrate is provided.
また、本発明の請求項6に係るパッケージ基板の製造方法は、前記工程Aと共に、前記第一基板の第一導電部と前記第二基板の第二導電部とを電気的に接続する半田バンプを設ける工程B、を行うことを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a package substrate, the solder bump for electrically connecting the first conductive portion of the first substrate and the second conductive portion of the second substrate together with the step A. Step B is provided.
本発明の請求項1に係るパッケージ基板は、第一基板と第二基板の重なる方向から見て、該第二基板の一方の面内に内包される位置に封止部を配している。ゆえに、この封止部によって、機能素子の封止域内へのガス等の侵入を防ぐことができ、パッケージ基板の気密封止性を良好にすることができる。しかも、封止部は、パッケージ基板の周囲側面に露出していないので、気密性と共に、耐湿性や耐薬品性等にも優れ、機能素子の安定した動作と長寿命が得られるものとすることができる。したがって、気密信頼性に優れ、機能素子の特性劣化のないパッケージ基板を得ることができる。
さらに、面方向への広がりを要すること無く、物理的スペースを小さくした、小型化及び積層化が可能なパッケージ基板とすることができる。
In the package substrate according to claim 1 of the present invention, when viewed from the direction in which the first substrate and the second substrate overlap, the sealing portion is arranged at a position included in one surface of the second substrate. Therefore, the sealing portion can prevent gas and the like from entering the sealing area of the functional element, and can improve the hermetic sealing performance of the package substrate. Moreover, since the sealing portion is not exposed on the peripheral side surface of the package substrate, it is excellent in airtightness, moisture resistance, chemical resistance, etc., and stable operation and long life of the functional element shall be obtained. Can do. Therefore, it is possible to obtain a package substrate that is excellent in airtight reliability and has no characteristic deterioration of the functional element.
Furthermore, it is possible to provide a package substrate that can be reduced in size and stacked with a reduced physical space without requiring spread in the surface direction.
また、本発明の請求項5に係るパッケージ基板の製造方法は、封止部を形成することにより、機能素子の封止域となる空間を外部から隔離すると共に、第一基板と第二基板の接合も行なうようにしている。ゆえに、熱処理時に他基板等から出るガス等が機能素子の封止域内へ侵入するのを防ぎ、パッケージ基板の気密封止性を良好にすることができると共に、第一基板と第二基板の接合も行なうことができる封止部を容易に設けることができる。したがって、ウエハレベルでの機能素子の封止が容易で、機能素子の特性が良好なパッケージ基板の製造方法を簡略化して行うことができる。 In the method for manufacturing a package substrate according to claim 5 of the present invention, by forming a sealing portion, a space serving as a sealing region for the functional element is isolated from the outside, and the first substrate and the second substrate are separated. Joining is also performed. Therefore, it is possible to prevent gas or the like emitted from another substrate during heat treatment from entering the sealing area of the functional element, improve the hermetic sealing performance of the package substrate, and bond the first substrate to the second substrate. It is possible to easily provide a sealing portion that can be used. Therefore, it is possible to simplify the method for manufacturing a package substrate in which functional elements are easily sealed at the wafer level and the characteristics of the functional elements are good.
以下、最良の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図1は、本発明に係るパッケージ基板の一例を模式的に示す断面図である。なお、後述する他の実施形態においては、本実施形態と同様の構成部分については同じ符合を用い、その説明は省略することとし、特に説明しない限り同じであるものとする。
The present invention will be described below with reference to the drawings based on the best mode.
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of a package substrate according to the present invention. In other embodiments to be described later, the same reference numerals are used for the same components as in the present embodiment, and the description thereof will be omitted.
本実施形態におけるパッケージ基板10は、図1に示すとおり、一方の面に機能素子12を備えた第一基板11と、前記第一基板11の機能素子12に重なるように、一方の面が配された第二基板21と、前記第一基板11と前記第二基板21との間に挟まれ、前記機能素子12に対応する位置に空間51を成すように、かつ、該空間51を包囲するように配された封止部15と、を少なくとも備えている。
As shown in FIG. 1, the
また、本実施形態におけるパッケージ基板10は、前記第一基板11が、その一方の面に配され、前記機能素子12と電気的に接続された第一導電部13を備え、一方、前記第二基板21は、その一方の面に配された第二導電部23、その他方の面に配された第三導電部25、及び前記第二導電部23と前記第三導電部25とを電気的に接続する第四導電部からなる貫通電極26を、それぞれ備えている。
さらに、前記第一導電部13と前記第二導電部23は、半田バンプ16により電気的に接続されている。
In addition, the
Further, the first
そして、本実施形態におけるパッケージ基板10では、前記封止部15は、前記第一基板11と前記第二基板21の重なる方向から見て、該第二基板21の一方の面内に内包される位置にあることを特徴とする。
In the
この封止部15による第一基板11と第二基板21との接合によって、前記空間51内の気密封止性を良好にすることができる。また、この封止部15が、第一基板11と第二基板21の重なる方向から見て、該第二基板21の一方の面内に内包される位置にあることで、第一導電部13と第二導電部23とを電気的に接続する半田バンプ16が前記封止部15の外側に位置することになり、第一基板11と第二基板21は、封止部15によって機能素子12の周囲の空間15を他の領域とは隔離された状態に接合される。
したがって、第一基板11と第二基板21を接合する熱プレス処理時に発生するガス等が空間51内へ侵入することを抑制して、特性劣化のないパッケージ構造とすることができる。しかも、封止部は、パッケージ基板の周囲側面に露出していないので、気密性と共に、耐湿性や耐薬品性等にも優れ、機能素子の安定した動作と長寿命が得られるものとすることができる。
By joining the
Therefore, it is possible to suppress the gas generated during the hot press processing for joining the
第一基板11は、たとえばSiやGaAs等の半導体材料からなる基材の表面に、パッシベーション膜(不図示)と、気密封止を要する機能素子12とが形成されてなる。パッシベーション膜は、SiNまたはSiO2 等からなる不動態化による絶縁膜である。このパッシベーション膜は、たとえばLP−CVD法等により形成することができ、その膜厚は、たとえば0.1〜0.5μmである。
The
機能素子12は、デバイスの中心機能を担う場所であって、たとえば圧力センサや加速度センサ等のMEMSデバイスでは、第一基板11に与えられた物理的な変化量を電気的な信号に変換するエリアに相当する、MEMSセンサの立体構造部である。
The
第一導電部13は、機能素子12からの電気的信号を伝達するための表面配線層であり、たとえばAl等の導電性を有する材料が好適に用いられる。また、第一導電部13は、表面保護膜14で覆われている。この表面保護膜14をなす材料としては、たとえばSiN等を挙げることができる。
The first
封止部15は、機能素子12に対応する位置に空間51を成すように、かつ、該空間51を包囲するように配された部材である。この封止部15は、半田印刷等の既知の方法により形成することができ、たとえばAu−Sn半田や低融点ガラス等の材料が好適に用いられる。また、封止部15は、第一基板11と第二基板21とをウエハレベルで接合するものである。
The sealing
また、封止部15は、貫通電極26より融点が低い材料からなるものとしても良い。これにより、第一基板11と第二基板21を接合する熱プレス処理に伴う第一導電部13と第二導電部23との接続時に、貫通電極26の再溶融を防ぐことができる。
Further, the sealing
さらに、封止部15は、第二導電部23及び貫通電極26と同一の材料からなるものとしても良い。これにより、第一基板11と第二基板21を接合する熱プレス処理に伴う第一導電部13と第二導電部23との接続時に、接続部における部材の流動を同じにすることができるので、ブリッジなどが発生せず、接続の信頼性を向上させることができる。
Furthermore, the sealing
半田バンプ16は、第一導電部13と第二導電部23とを電気的に接続するものであり、半田印刷、ペースト印刷等、既知の方法により形成することができる。なお、半田バンプ16と第一導電部13、半田バンプ16と第二導電部23の界面にそれぞれ、密着性の向上、金属拡散の防止を目的として、スパッタ法等により形成した金属薄膜(不図示)を挿入しても良い。この金属薄膜をなす材料としては、たとえばTi、Ni、Au等が挙げられる。
なお、半田バンプ16は、封止部15が導電性を有する場合、封止部15と同じ材料・形成方法で一括形成することもできる。
The
In addition, when the sealing
第二基板21は、たとえばSiやGaAs等の半導体材料からなる基材の表面に、パッシベーション膜(不図示)が形成されてなるものの他、ガラス等絶縁体からなるものであっても良い。
また、第二基板21は、空間51の一部をなすキャビティ21Aを有するものであっても良い。このキャビティ21Aを有することによって、高さ方向の小型化が図れ、低背化を達成することができる。
なお、第二基板21には、第一基板11の駆動または制御等を目的とした回路部24を含むことがある。
The
The
The
この第二基板21は、第一基板11に備えられた機能素子12を保護するための部材であり、前記封止部15を介して前記第一基板11に支持され、前記機能素子12上方に空間51をなすように配されている。第一基板11と第二基板21が封止部15を介して接合することで、機能素子12を含む空間51を気密封止する。
なお、第一基板11と第二基板21の間に、信頼性の向上を目的として、樹脂などによりアンダーフィルをすることもある。
The
Note that an underfill may be provided between the
空間51は、機能素子12に対応する位置に空間を成すように、第一基板11と封止部15と第二基板21によって囲まれた領域であり、機能素子12の稼動領域を確保するものである。したがって、この空間51は、外部空間とは隔離されている。
なお、この空間51は、たとえばドライエッチまたはウェットエッチ等の方法によって第二基板21にキャビティ21Aを形成することで得ることができる。
The
The
第二導電部23は、第二基板21の一方の面に配された再配線層であり、第一導電部13と第二導電部23とを電気的に接続する半田バンプ16が配設される位置より外側において、第二基板21の一方の面から他方の面を貫通する孔部22内に形成された貫通電極26と電気的に接続する。この第二導電部23は、たとえばCu、Al、AuSn等の導電性を有する材料が好適に用いられる。また、第二導電部23は、表面保護膜27で覆われている。この表面保護膜27をなす材料としては、たとえばSiNやエポキシ樹脂等を挙げることができる。
The second
貫通電極26は、第二基板21を貫通する配線であり、第二導電部23と同様に、たとえばCu、Al、AuSn等の導電性を有する材料が好適に用いられる。この貫通電極26は、たとえば第二基板21の一方の面から他方の面を貫通して形成した孔部22内に、前記導電性を有する材料を、溶融金属吸引法または印刷法により充填することで形成することができる(特開2004−95849参照)。
The through
第三導電部25は、第二基板21の他方の面に配された再配線層であり、たとえばAl等の導電性を有する材料が好適に用いられる。
The third
ここで、第二導電部23が封止部15の外側、すなわち気密封止された空間51の外に配置することで、第一基板11と第二基板21を接合する熱プレス処理に伴う第一導電部13と第二導電部23との接続時に、第二導電部23を覆う表面保護膜27から発生するデガスや、貫通電極26と第三導電部25との接続部での導電性が損なわれるリーク等の懸念がなくなるため、空間51内の気密性や、配線部の接続信頼性の大幅な向上が期待できる。
Here, the second
したがって、本実施形態におけるパッケージ基板10は、第一導電部13、半田バンプ16、第二導電部23、貫通電極26、及び第三導電部25を介すことにより、機能素子12から発せられた電気的信号を回路部24に伝送したり、外部基板へ取り出したりすることができ、信号の高速伝送が可能となる。
Therefore, the
また、以上のような構成によるパッケージ基板10は、図2(a)に示すように、上述したような第一基板11と第二基板21をそれぞれ用意する。
次いで、図2(b)に示すように、前記第一基板11と前記第二基板21との間に挟まれ、前記機能素子12に対応する位置に空間51を成すように、かつ、該空間51を包囲するように封止部材15aを配すと共に、前記第一基板11の第一導電部13と前記第二基板21の第二導電部23との間に半田バンプ材16aを配し、前記第一基板11の機能素子12に重なるように一定の間隔を保持し、前記第二基板21の一方の面を向けて配する。
そして、重ね合わせた状態の前記第一基板11と前記第二基板21を熱プレス処理して、封止部材15aを溶融することにより前記空間51を外部から隔離し、前記第一基板と前記第二基板の接合を行なう封止部15を形成すると共に、半田バンプ材16aを溶融することにより前記第一導電部と前記第二導電部とを電気的に接続する半田バンプ16を形成することにより、図1に示すパッケージ基板10とすることができる。
In addition, the
Next, as shown in FIG. 2B, the
Then, the
これにより、本発明による製造方法では、第一基板11と第二基板21の接合、及び第一導電部13と第二導電部23の電気的接続を併せて一括して行なうことができるので、製造工程の簡略化が図れるものとなる。しかも、本発明による製造方法は、複数個の半導体パッケージをウエハレベルで一括して作製した後に、個々の半導体パッケージに切り離すことができる。
Thereby, in the manufacturing method according to the present invention, the bonding of the
また、本発明は、図2に示すように、ワイヤボンドによって電気的信号を取り出すパッケージ基板とすることもできる。
図2は、本発明に係るパッケージ基板の第二の構造を模式的に示す平面図である。
本実施形態におけるパッケージ基板20は、図2に示すとおり、一方の面に機能素子12を備えた第一基板11と、前記第一基板11の機能素子12に重なるように、一方の面が配された第二基板21と、前記第一基板11と前記第二基板21との間に挟まれ、前記機能素子12に対応する位置に空間51を成すように、かつ、該空間51を包囲するように配された封止部15と、を少なくとも備えている。
Moreover, as shown in FIG. 2, this invention can also be set as the package substrate which takes out an electrical signal by a wire bond.
FIG. 2 is a plan view schematically showing a second structure of the package substrate according to the present invention.
As shown in FIG. 2, the
また、本実施形態におけるパッケージ基板20は、前記第一基板11が、その一方の面に配され、前記機能素子12と電気的に接続された第一導電部13を備え、一方、前記第二基板21は、その一方の面に配された第二導電部23、その他方の面に配された第三導電部25、及び前記第二導電部23と前記第三導電部25とを電気的に接続する第四導電部からなる貫通電極26を、それぞれ備えている。
さらに、前記第一導電部13と前記第二導電部23は、半田バンプ16により電気的に接続されている。
なお、第一導電部13は、表面保護膜14で覆われている。この表面保護膜14をなす材料としては、たとえばSiN等を挙げることができる。また、第二導電部23は、表面保護膜27で覆われている。この表面保護膜27をなす材料としては、たとえばSiNやエポキシ樹脂等を挙げることができる。
Further, the
Further, the first
The first
そして、本実施形態におけるパッケージ基板20では、前記第三導電部25より電気的信号を取り出すワイヤボンド52を備えることを特徴とする。
これにより、パッケージ基板の小面積化を達成した状態で、第一基板11に配された機能素子12から発せられた電気的信号を、第二基板21の他方の面からワイヤボンド52によって取り出すことができる。
The
As a result, the electrical signal emitted from the
また、本発明は、図3に示すように、半田バンプ実装を可能とするパッケージ基板とすることもできる。
図3は、本発明に係るパッケージ基板の第三の構造を模式的に示す平面図である。
本実施形態におけるパッケージ基板30は、図3に示すとおり、一方の面に機能素子12を備えた第一基板11と、前記第一基板11の機能素子12に重なるように、一方の面が配された第二基板21と、前記第一基板11と前記第二基板21との間に挟まれ、前記機能素子12に対応する位置に空間51を成すように、かつ、該空間51を包囲するように配された封止部15と、を少なくとも備えている。
Moreover, as shown in FIG. 3, this invention can also be used as a package substrate which enables solder bump mounting.
FIG. 3 is a plan view schematically showing a third structure of the package substrate according to the present invention.
As shown in FIG. 3, the
また、本実施形態におけるパッケージ基板30は、前記第一基板11が、その一方の面に配され、前記機能素子12と電気的に接続された第一導電部13を備え、一方、前記第二基板21は、その一方の面に配された第二導電部23、その他方の面に配された第三導電部25、及び前記第二導電部23と前記第三導電部25とを電気的に接続する第四導電部からなる貫通電極26を、それぞれ備えている。
さらに、前記第一導電部13と前記第二導電部23は、半田バンプ16により電気的に接続されている。
なお、第一導電部13は、表面保護膜14で覆われている。この表面保護膜14をなす材料としては、たとえばSiN等を挙げることができる。また、第二導電部23は、表面保護膜27で覆われている。この表面保護膜27をなす材料としては、たとえばSiNやエポキシ樹脂等を挙げることができる。
In addition, the
Further, the first
The first
そして、本実施形態におけるパッケージ基板30では、前記第三導電部25を覆うと共に、該第三導電部25の一部を露出する開口部28aを有する表面保護層28、該表面保護層28を覆うと共に、前記開口部28aを通して前記第三導電部25と電気的に接続される第五導電部29、該第五導電部29の一部を露出する開口部50aを有する表面保護層50、前記開口部50aを通して前記第五導電部29と電気的に接続される半田バンプ53を備えることを特徴とする。
また、表面保護層28及び表面保護層50をなす材料としては、たとえばSiNやエポキシ樹脂等を挙げることができる。
In the
Moreover, as a material which makes the surface
これにより、パッケージ基板の小面積化を達成した状態で、第一基板11に配された機能素子12から発せられた電気的信号を半田バンプ16によって取り出し、外部基板(不図示)と電気的に接続することができる。
As a result, in a state where the area of the package substrate is reduced, an electrical signal emitted from the
また、本発明は、図4に示すように、ICの積層を実現するパッケージ基板とすることもできる。
図4は、本発明に係るパッケージ基板の第四の構造を模式的に示す平面図である。
本実施形態におけるパッケージ基板40は、図4に示すとおり、一方の面に機能素子12を備えた第一基板11と、前記第一基板11の機能素子12に重なるように、一方の面が配された第二基板21と、前記第二基板21の他方の面に備えられ回路部24と重なるように、一方の面が配された第三基板31と、前記第一基板11と前記第二基板21との間に挟まれ、前記機能素子12に対応する位置に第一空間51Aを成すように、かつ、該第一空間51Aを包囲するように配された第一封止部15Aと、前記第二基板21と前記第三基板31との間に挟まれ、前記回路部24に対応する位置に第二空間51Bを成すように、かつ、該第二空間51Bを包囲するように配された第二封止部15Bと、を少なくとも備えている。
In addition, as shown in FIG. 4, the present invention can be a package substrate that realizes stacking of ICs.
FIG. 4 is a plan view schematically showing a fourth structure of the package substrate according to the present invention.
As shown in FIG. 4, the
また、本実施形態におけるパッケージ基板40は、前記第一基板11が、その一方の面に配され、前記機能素子12と電気的に接続された第一導電部13を備え、一方、前記第二基板21は、その一方の面に配された第二導電部23、その他方の面に配された第三導電部25、及び前記第二導電部23と前記第三導電部25とを電気的に接続する第四導電部からなる貫通電極26を、それぞれ備えている。
さらに、前記第一導電部13と前記第二導電部23は、第一半田バンプ16Aにより電気的に接続されている。
なお、第一導電部13は、表面保護膜14で覆われている。この表面保護膜14をなす材料としては、たとえばSiN等を挙げることができる。また、第二導電部23は、表面保護膜27で覆われている。この表面保護膜27をなす材料としては、たとえばSiNやエポキシ樹脂等を挙げることができる。
In addition, the
Further, the first
The first
そして、前記第三基板31が、その一方の面に配された第五導電部33、その他方の面に配された回路部34、該回路部34と電気的に接続する第六導電部35、及び前記第五導電部33と前記第六導電部35とを電気的に接続する第七導電部からなる貫通電極36を、それぞれ備えている。
さらに、前記第三導電部23と前記第五導電部33は、第二半田バンプ16Bにより電気的に接続されていることを特徴とする。
なお、第五導電部33は、表面保護膜37で覆われている。この表面保護膜37をなす材料としては、たとえばSiNやエポキシ樹脂等を挙げることができる。
The
Further, the third
The fifth
これにより、パッケージ基板の小面積化を達成した状態で、機能素子12(MEMSセンサ)のウエハレベルでの気密封止と、機能素子12からの電気的信号の取り出し、さらには、機能素子12へのICの積層も実現することができる。
As a result, in a state where the area of the package substrate is reduced, the functional element 12 (MEMS sensor) is hermetically sealed at the wafer level, an electrical signal is extracted from the
本発明は、たとえば加速度センサ、圧力センサ、アクチュエータ等のセンサとして機能する微小電子機械機構(MEMS)など、機能素子を2つの基板で気密封止する半導体パッケージに適用できる。 The present invention can be applied to a semiconductor package in which functional elements are hermetically sealed with two substrates such as a micro electro mechanical mechanism (MEMS) that functions as a sensor such as an acceleration sensor, a pressure sensor, and an actuator.
10,20,30,40 パッケージ基板、11 第一基板、12 機能素子、13 第一導電部、14 表面保護膜、15 封止部、16 半田バンプ、21 第二基板、21A キャビティ、22 孔部、23 第二導電部、24 回路部、25 第三導電部、26 貫通電極(第四導電部)、27 表面保護膜。 10, 20, 30, 40 Package substrate, 11 First substrate, 12 Functional element, 13 First conductive portion, 14 Surface protective film, 15 Sealing portion, 16 Solder bump, 21 Second substrate, 21A Cavity, 22 Hole , 23 Second conductive portion, 24 Circuit portion, 25 Third conductive portion, 26 Through electrode (fourth conductive portion), 27 Surface protective film.
Claims (6)
前記第一基板の機能素子に重なるように、一方の面が配された第二基板と、
前記第一基板と前記第二基板との間に挟まれ、前記機能素子に対応する位置に空間を成すように、かつ、該空間を包囲するように配された封止部と、
を少なくとも備え、
前記封止部は、前記第一基板と前記第二基板の重なる方向から見て、該第二基板の一方の面内に内包される位置にあることを特徴とするパッケージ基板。 A first substrate with functional elements on one side;
A second substrate on which one surface is arranged so as to overlap the functional element of the first substrate;
A sealing portion that is sandwiched between the first substrate and the second substrate, forms a space at a position corresponding to the functional element, and is disposed so as to surround the space;
Comprising at least
The package substrate, wherein the sealing portion is in a position enclosed within one surface of the second substrate when viewed from the direction in which the first substrate and the second substrate overlap.
前記第一導電部と前記第二導電部は半田バンプにより電気的に接続されていることを特徴とする請求項1に記載のパッケージ基板。 The first substrate is disposed on one surface of the first conductive portion electrically connected to the functional element, the second substrate is disposed on one surface of the second conductive portion, and the like. A through-electrode comprising a third conductive part disposed on the other surface and a fourth conductive part for electrically connecting the second conductive part and the third conductive part,
The package substrate according to claim 1, wherein the first conductive portion and the second conductive portion are electrically connected by solder bumps.
前記封止部を形成することにより、前記空間を外部から隔離すると共に、前記第一基板と前記第二基板の接合も行なう工程A、を少なくとも備えることを特徴とするパッケージ基板の製造方法。 A first substrate having a functional element on one surface, a second substrate having one surface disposed so as to overlap the functional element of the first substrate, and between the first substrate and the second substrate And a sealing portion disposed so as to form a space at a position corresponding to the functional element and to surround the space, the sealing portion including the first substrate A method of manufacturing a package substrate at a position enclosed in one surface of the second substrate as seen from the direction in which the second substrate overlaps,
A method of manufacturing a package substrate, comprising at least a step A of isolating the space from the outside by forming the sealing portion and also joining the first substrate and the second substrate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007013614A JP2008182014A (en) | 2007-01-24 | 2007-01-24 | Package substrate and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007013614A JP2008182014A (en) | 2007-01-24 | 2007-01-24 | Package substrate and manufacturing method thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008182014A true JP2008182014A (en) | 2008-08-07 |
Family
ID=39725683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007013614A Pending JP2008182014A (en) | 2007-01-24 | 2007-01-24 | Package substrate and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2008182014A (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101107858B1 (en) | 2010-02-16 | 2012-01-31 | 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 | A conductive filler structure for a semiconductor substrate and a method of manufacturing the same |
| JP2013016801A (en) * | 2011-06-30 | 2013-01-24 | Commissariat A L'energie Atomique & Aux Energies Alternatives | Method of flip-chip hybridization for forming airtight cavities, and system obtained by the method |
| JP2015501008A (en) * | 2011-11-29 | 2015-01-08 | クォルコム・メムズ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド | Thin rear glass interconnect |
| US9478458B2 (en) | 2013-03-08 | 2016-10-25 | Northrop Grumman Systems Corporation | Waveguide and semiconductor packaging |
| KR101757810B1 (en) * | 2010-11-19 | 2017-07-17 | 삼성디스플레이 주식회사 | Display device, organic light emitting diode display, and manufacturing method of sealing substrate |
| KR101804553B1 (en) * | 2017-08-16 | 2017-12-05 | 삼성디스플레이 주식회사 | Organic light emitting diode display |
| US10032982B2 (en) | 2010-12-10 | 2018-07-24 | Samsung Display Co., Ltd. | Organic light emitting diode display, manufacturing method and manufacturing equipment thereof |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001053178A (en) * | 1999-06-02 | 2001-02-23 | Japan Radio Co Ltd | Electronic component in which electronic circuit device is sealed and mounted on circuit board, and method of manufacturing the same |
| JP2004214469A (en) * | 2003-01-07 | 2004-07-29 | Hitachi Ltd | Electronic device and method of manufacturing the same |
| JP2005072420A (en) * | 2003-08-27 | 2005-03-17 | Kyocera Corp | Electronic component sealing substrate and electronic device manufacturing method using the same |
| JP2006038657A (en) * | 2004-07-28 | 2006-02-09 | Kyocera Corp | Microchemical chip and manufacturing method thereof |
| JP2007214441A (en) * | 2006-02-10 | 2007-08-23 | Dainippon Printing Co Ltd | Compound sensor package |
-
2007
- 2007-01-24 JP JP2007013614A patent/JP2008182014A/en active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001053178A (en) * | 1999-06-02 | 2001-02-23 | Japan Radio Co Ltd | Electronic component in which electronic circuit device is sealed and mounted on circuit board, and method of manufacturing the same |
| JP2004214469A (en) * | 2003-01-07 | 2004-07-29 | Hitachi Ltd | Electronic device and method of manufacturing the same |
| JP2005072420A (en) * | 2003-08-27 | 2005-03-17 | Kyocera Corp | Electronic component sealing substrate and electronic device manufacturing method using the same |
| JP2006038657A (en) * | 2004-07-28 | 2006-02-09 | Kyocera Corp | Microchemical chip and manufacturing method thereof |
| JP2007214441A (en) * | 2006-02-10 | 2007-08-23 | Dainippon Printing Co Ltd | Compound sensor package |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101107858B1 (en) | 2010-02-16 | 2012-01-31 | 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 | A conductive filler structure for a semiconductor substrate and a method of manufacturing the same |
| KR101757810B1 (en) * | 2010-11-19 | 2017-07-17 | 삼성디스플레이 주식회사 | Display device, organic light emitting diode display, and manufacturing method of sealing substrate |
| US10032982B2 (en) | 2010-12-10 | 2018-07-24 | Samsung Display Co., Ltd. | Organic light emitting diode display, manufacturing method and manufacturing equipment thereof |
| JP2013016801A (en) * | 2011-06-30 | 2013-01-24 | Commissariat A L'energie Atomique & Aux Energies Alternatives | Method of flip-chip hybridization for forming airtight cavities, and system obtained by the method |
| JP2015501008A (en) * | 2011-11-29 | 2015-01-08 | クォルコム・メムズ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド | Thin rear glass interconnect |
| US9478458B2 (en) | 2013-03-08 | 2016-10-25 | Northrop Grumman Systems Corporation | Waveguide and semiconductor packaging |
| KR101804553B1 (en) * | 2017-08-16 | 2017-12-05 | 삼성디스플레이 주식회사 | Organic light emitting diode display |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5834098B2 (en) | Manufacturing method of micro electromechanical component, micro electro mechanical component and use thereof | |
| JP4938779B2 (en) | Micro-electromechanical mechanism device and manufacturing method thereof | |
| JP5769964B2 (en) | MEMS device | |
| CN101665230B (en) | MEMS packaging and method of forming same | |
| CN100485911C (en) | Sensor device and sensor system, and manufacturing method therefor | |
| US7419853B2 (en) | Method of fabrication for chip scale package for a micro component | |
| US9731961B2 (en) | MEMS-CMOS-MEMS platform | |
| CN106098645B (en) | Packaging structure of semiconductor devices | |
| JP2010514180A (en) | Encapsulation module, method for its generation and use thereof | |
| JP2008020433A (en) | Mechanical quantity sensor | |
| JP5545281B2 (en) | Mechanical quantity sensor | |
| CN102749159A (en) | Sensor device with sealing structure | |
| US9809450B2 (en) | CMOS-MEMS integration using metal silicide formation | |
| JP2008182014A (en) | Package substrate and manufacturing method thereof | |
| US10266392B2 (en) | Environment-resistant module, micropackage and methods of manufacturing same | |
| US20160297675A1 (en) | Semiconductor device, and method of manufacturing device | |
| TW201527205A (en) | Mixed integrated component with sealed structure | |
| WO2008066087A1 (en) | Fine structure device, method for manufacturing the fine structure device and substrate for sealing | |
| CN102164847B (en) | Contacting device for making spaced electrically conductive connections between microstructured components | |
| US7531897B2 (en) | Process for sealing and connecting parts of electromechanical, fluid and optical microsystems and device obtained thereby | |
| JP4923486B2 (en) | Electronic device and method for manufacturing electronic device | |
| JP2007042786A (en) | Microdevice and packaging method thereof | |
| CN105023916A (en) | Chip package and manufacturing method thereof | |
| JP6416704B2 (en) | Resin-sealed sensor device | |
| JP4466497B2 (en) | Sensor module |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20091126 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100316 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20100323 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20100713 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |