JP2009054979A - 電子装置および電子装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】露出した素子の機能部の汚染が低減された、高い信頼性のある電子装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】電子装置１０８は、受光素子１０１と、受光素子１０１の受光部１０１ｂ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。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、または枠材１０２の上面が封止樹脂層１０６の上面より高い。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子装置および電子装置の製造方法に関する。

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。

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。

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。
特開２００１−２５７３３４号公報 特開平７−２０２１５２号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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））。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（ａ）第１実施形態における電子装置を示す斜視図、および（ｂ）図１（ａ）中のＩ−Ｉ’で切断した電子装置を示す断面図である。 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。 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。 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。 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。 （ａ）第１実施形態における電子装置を示す斜視図、および（ｂ）図６（ａ）中のＩＩ−ＩＩ’で切断した電子装置を示す断面図である。 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。 （ａ）第５実施形態における電子装置を示す斜視図、および（ｂ）図１０（ａ）中のＩＩＩ−ＩＩＩ’で切断した電子装置を示す断面図である。 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。 従来の電子装置を示す断面図である。 従来の電子装置を示す断面図である。 従来の電子装置を示す断面図である。

符号の説明

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

Claims (18)

1. 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電子装置。
2. 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電子装置。
3. 請求項１または２に記載の電子装置において、
   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。
4. 請求項１乃至３いずれか記載の電子装置において、
   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。
5. 請求項１乃至４いずれかに記載の電子装置において、
   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。
6. 請求項１乃至５いずれかに記載の電子装置において、
   前記枠材の上面が前記樹脂層の上面よりも０ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下高いことを特徴とする電子装置。
7. 請求項１乃至６いずれかに記載の電子装置において、
   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。
8. 請求項１乃至７いずれかに記載の電子装置において、
   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。
9. 請求項８に記載の電子装置において、
   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。
10. 請求項８または９に記載の電子装置において、
    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。
11. 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電子装置の製造方法。
12. 請求項１１に記載の電子装置の製造方法において、
    前記樹脂膜を形成する前記工程は、
    複数のフィルム状の前記第１樹脂を重ね合わせる重ね合わせ工程と、
    重ね合わせられた前記フィルム状の前記第１樹脂をウエハ上に貼り付ける貼り付け工程であることを特徴とする電子装置の製造方法。
13. 請求項１２に記載の電子装置の製造方法において、
    前記重ね合わせ工程は、ロールラミネーター法を用いて複数のフィルム状の前記第１樹脂を重ね合わせ、
    前記貼り付け工程は、真空ラミネーター法を用いて重ね合わせられた前記フィルム状の前記第１樹脂をウエハ上に貼り付けることを特徴とする電子装置の製造方法。
14. 請求項１１乃至１３いずれかに記載の電子装置の製造方法において、
    前記枠材の上面および前記樹脂層の上面に保護膜を形成する工程をさらに含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
15. 請求項１１乃至１４いずれかに記載の電子装置の製造方法において、
    前記樹脂膜は、あらかじめ開口部を有することを特徴とする電子装置の製造方法。
16. 請求項１１乃至１５いずれかに記載の電子装置の製造方法において、
    前記封止工程において、
    前記枠材の上面と前記封止用金型の成型面との間にフィルムを挟んで圧接することを特徴とする電子装置の製造方法。
17. 請求項１６に記載の電子装置の製造方法において、
    前記封止工程において、
    前記基材の下面と前記封止用金型の成型面との間にフィルムを挟んで圧接することを特徴とする電子装置の製造方法。
18. 請求項１１乃至１７いずれかに記載の電子装置の製造方法において、
    前記封止工程の後に、さらに
    前記基材から前記素子ごとに分割する工程を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。

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