JP5619425B2 - 差分センサｍｅｍｓデバイスおよび穿孔した基板を有する電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、ＭＥＭＳデバイスおよび穿孔した基板を有する電子機器に関し、とくにＬＧＡまたはＢＧＡタイプのものに関する。

本発明は、とくに、その他を除外するものではないが、ＬＧＡ基板上に実装したＭＥＭＳ差分センサを備える電子機器に関連し、ＭＥＭＳ差分センサは電子機器の外部環境と通信するための２重物理インタフェースを必要とするものであり、この応用分野につき単に例示としてのみ、以下に詳細に説明する。

よく知られるように、ＭＥＭＳデバイス（micro-electro-mechanical system）は、マイクロ・マニファクチャリングのリソグラフ技術を用いて、シリコンチップまたはダイに機械的および電気的機能を組み込む微小（マイクロ）デバイスである。

とくに、図１につき、ＭＥＭＳ差圧センサ１００は、環状部分１０２およびこの環状部分１０２の上端縁に接続する円形状または方形状の薄膜１０３とにより形成されるシリコンダイ１０１を説明する(非特許文献1参照）。

環状部分１０２の下端縁は、接着層１０５により、プラスチック、金属またはセラミック材料である保護パッケージ１０４に接合する。

保護パッケージ１０４は、ハウジングはほぼカップ状のハウジングとして形成し、内部空洞１０６を有し、ダイ１０１を空洞内に実装する。保護パッケージ１０４には、さらに、通口１０７を設ける。ダイ１０１を空洞１０６内に実装するとき、環状部分１０２は通口１０７を包囲し、したがって通口１０７は薄膜１０３の下面にかかる第１圧力Ｐ１の第１アクセスゲートをなす。

従来法では、保護パッケージ１０４を、ダイ１０１を空洞１０６内に接着する前に成形することにより構成する。

つぎに、空洞１０６を、金属またはプラスチック製のカバー１０８により頂部を閉鎖して、このカバー１０８には開口１０９を設け、空洞１０６を保護パッケージ１０４の外部に連通させる。

とくに、この開口１０９は、薄膜１０３の上面にかかる第２圧力Ｐ２の第２アクセスゲートをなす。このようにして、ＭＥＭＳ差分センサ１００は、第１圧力Ｐ１および第２圧力Ｐ２間の差圧を測定することができる。

さらにまた、金属ピン１１０を保護パッケージ１０４から突出させ、ＭＥＭＳ差圧センサ１００を保護パッケージ１０４の外部と電気的に接続できるようにする。

ダイ１０１を空洞１０６の金属ピン１１０に電気的に接続する接続部１１１をワイヤボンディングにより設け、このワイヤボンディングはダイ１０１を空洞１０６に固定した後に行う。

一般的にはシリコンゲルである保護コーティング層１１２は、空洞１０６をほぼ完全に満たす。

他の従来実施形態では、ＭＥＭＳ差圧センサ１００を空洞１０６内に固定し、そしてピン１１１に対して電気的に接続した後に、カバー１０８を成形により形成し、また保護パッケージ１０４に連結する。

いくつかの態様において利点はあるけれども、ＭＥＭＳ差圧センサ有する電子機器を組み合わせたこれら従来実施形態は、ダイ１０１を収容し、またワイヤボンディングによる代替接着作業を可能にするために空洞１０６を十分広くしなければならないので、面倒であるという欠点を示す。

したがって、これらデバイスの製造法は以下のステップ、すなわち
・保護パッケージ１０４およびカバー１０８を製造するステップと、
・ダイ１０１を保護パッケージ１０４内に実装しまた電気的に接続するステップと、
・カバー１０８を保護パッケージ１０４上に取り付けるステップと、
を有する。

集積回路を実現するための従来のプロセスフローではこれら加工ステップを設けないので、最終的なデバイスの大幅なコスト増を引き起こす。

「100kPa On-Chip Temperature Compensated and Calibrated Silicon Pressure Sensors」, Motorola / Freescale Semiconductor Inc. SEMICONDUCTOR TECHNICAL DATE, MPX2001 SERIES, p.1-7

本発明の背景にある技術的問題は、このような構造をしたＭＥＭＳ差分センサデバイスを有する電子機器であって、従来技術により実現される電子機器を依然として制限し続ける限界および／または欠点を克服して、従来の集積回路の製造プロセスでこの電子機器を実現可能にするような構造的特徴を有する電子機器を創出することにある。

本発明の第１実施形態は、電子機器に関するものであり、この電子機器においては、
・少なくとも１個の通口を設けた基板と、
・第１および第２の表面を有する差分センサの機能を持つＭＥＭＳデバイスであって、互いに背反する第１および第２の反応面に対応する位置に存在する流体の化学的および／または物理的な変動を感知する少なくとも１個の感知部分を備えるタイプのＭＥＭＳデバイスとし、前記第１表面は前記第１反応面を露出した状態のままにし、前記第２表面には第２反応面を露出させる他の開口を設け、前記電子機器は、前記ＭＥＭＳデバイスの前記第１表面が前記基板に対して所定距離だけ離れて対面し、前記感知部分が、前記基板の前記通口に整列する特徴を有するものとした、該ＭＥＭＳデバイスと、
・前記ＭＥＭＳデバイスおよび前記基板を少なくとも部分的に合体させる保護パッケージであって、この場合、互いに背反する前記第１および第２の反応表面を、前記基板の前記通口を通して、また前記第２表面の他の開口を通してそれぞれ露出させるように合体させる、該保護パッケージと、及び
・前記ＭＥＭＳ差分センサデバイスのための樹脂による損傷から保護する保護構造を実現するために前記感知部分を包囲するバリヤ素子であって、これにより前記感知部分の前記第１反応面をフリーにしたバリヤ素子と、を備え、
前記バリヤ素子は非湿潤性材料で形成した不規則区域である。

本発明による電子機器の特徴および利点を、非限定的な、例示として添付図面について、以下に説明する実施形態から明らかとなるであろう。

従来技術により実現されるＭＥＭＳ差圧センサデバイスを備える電子機器の実施形態の断面図である。 本発明によるＭＥＭＳデバイスを備える電子機器の第１実施形態の断面図である。 図２に示す電子機器の実施形態における第１実施例の断面図である。 図２に示す電子機器の実施形態における第２実施例の断面図である。 図２に示す電子機器の実施形態における第３実施例の断面図である。 本発明によるＭＥＭＳデバイスを備える電子機器の第２実施形態の断面図である。 本発明によるＭＥＭＳデバイスを備える電子機器の第３実施形態の断面図である。 本発明により実現したＭＥＭＳデバイスを備える電子機器の応用例の断面図である。 本発明により実現したＭＥＭＳデバイスを備える電子機器の応用例の断面図である。 既知のＭＥＭＳ差圧センサの断面図である。 既知のＭＥＭＳ差圧センサの断面図である。

図２につき説明すると、第１実施形態として本発明によるＭＥＭＳ差圧センサデバイスのための電子機器１を図示しており、この電子機器１は、例えばＬＧＡ／ＢＧＡタイプでの基板２を備え、この基板２は、上面３およびこの上面３とは反対側の下面４を有し、これら２つの表面３，４間に通口５を設ける。
既知の手法では、ＬＧＡ／ＢＧＡタイプの基板は、絶縁または誘電材料の層で互いに絶縁した導電層によって形成する。導電層は、絶縁または誘電材料の層を用いて、互いに絶縁した導電トラックに一致する。 導電性の孔は、「ビア」と称され、一般的には絶縁層に対して垂直する向きにして絶縁層に形成し、異なる導電層に属する導電トラック間に導電性パスを形成する。

さらに、下面４に存在する導電トラックに接続するランド６は、基板２の下面４上に存在する。

電子機器１は、さらに、例えばシリコン製であるダイ８を有するＭＥＭＳ差分センサデバイス７を備え、ダイ８は第１表面９およびこの第１表面とは反対側の第２表面１０を有する。第１表面９上に、ＭＥＭＳ差分センサデバイス７の感知部分１１は一体化し、感知部分１１の第１反応面１１ａを露出しした状態のままにするとともに、第２表面１０には開口１２を設け、この開口１２によって、感知部分１１における第１反応面１１ａとは反対側の第２反応面１１ｂを露出させる。

本発明によれば、ＭＥＭＳ差分センサデバイス７の第１表面９は基板２の上面３に対面し、また上面３から所定距離を離れており、感知部分１１は通口５に整列する。

さらに、ＭＥＭＳ差分センサデバイス７の上面９の周辺部分に、基板２の上面３上に存在する導電トラックに対して、例えばバンプなどの電気的接続部１３によって電気接続するためのランドを設ける。

有利には、ＭＥＭＳ差分センサデバイス７は、既知の「フリップチップ」組み立て方法により、基板上に電気的に取り付ける。

さらに、本発明によれば、電子機器１は成形により実現した保護パッケージ１４を備え、この保護パッケージ１４はＭＥＭＳ差分センサデバイス７、電気的接続部１３および基板２を合体させ、ただしＭＥＭＳ差分センサデバイス７の感知部分１１の第１反応面１１ａを、通口５を通して露出させたままにし、また感知部分１１の第２反応面１１ｂを、第２表面１０の開口１２を通して露出させたままにする。

有利には、保護パッケージ１４は、さらに、基板２の下面４を露出したままにする。

有利には、ＭＥＭＳ差分センサデバイス７の第２表面１０を保護パッケージ１４の上面に対して同一平面となるようにする。

本発明によれば、感知部分１１は、感知部分１１の２個の反応面１１ａ，１１ｂ上に存在する、または接触する流体の化学的および／または物理的な変動を感知する。流体は、少なくとも２種類とし、例えば第１流体が通口５を経てＭＥＭＳ差分センサデバイスの感知部分１１の第１反応面１１ａに接触し、第２流体が第２表面１０に設けた開口１２を経て、ＭＥＭＳ差分センサデバイスの感知部分１１の第２反応面１１ｂに接触する。

有利には、バリヤ素子１５をＭＥＭＳ差分センサデバイス７の第１表面面９と基板２の上面３との間に位置決めし、これにより感知部分１１を包囲する。

有利には、本発明によれば、このバリヤ素子１５を設けることにより、成形による保護パッケージ１４の製造プロセス中に感知部分１１を保護し、したがってこの感知部分１１をフリーな状態にしておく。

実際、既知の手法では、保護パッケージ１４の形成には、成形型キャビティ内に、ＭＥＭＳ差分センサデバイス７を取り付けた基板２を導入する。

次に成形型キャビティ内へ加圧高温下で、保護パッケージ１４のプラスチック本体を構成する電気絶縁材料を溶融状態で注入する。この材料は、一般的に、合成樹脂、例えばエポキシ樹脂とする。

適切な成形ステップは、成形型キャビティ内への樹脂注入するステップを含む。このステップに続いて、保護パッケージ１４を完成させるために冷却ステップを行う。

樹脂注入ステップ中に樹脂がＭＥＭＳ差分センサデバイス７の感知部分１１が損傷することを回避するために、本発明によれば、基板２の上面３と第１表面９との間にバリヤ素子１５を設け、バリヤ１５はＭＥＭＳ差分センサデバイス７の少なくとも感知部分１１を完全に包囲する。

有利には、バリヤ素子１５はリングとし、ＭＥＭＳ差分センサデバイス７を基板２に取り付けるときＭＥＭＳ差分センサデバイス７の感知部分１１を完全に包囲し、また基板２の上面３およびＭＥＭ差分センサデバイス７の第１表面９に接触する。

有利には、バリヤ素子１５を溶接ペーストにより形成して、それにより、上記の実施形態では、電気的接続ステップ、およびＭＥＭＳ差分センサデバイス７を基板２に接着するステップを同時に行うことができ、これにより、特別に小型の構体を簡単に実現でき、異なる構体間の難しい厳密な整列を必要としない。

さらに、バリヤ素子１５の外側端縁を、例えば、完全に保護パッケージ１４内に組み込む。

図３につき説明すると、本発明による第１実施形態の第１実施例である電子機器１ａを示す。

図２につき説明した電子機器に対して構造的および機能的に同等な要素は同一参照符号
を付して示す。

有利には、バリヤ素子１５ａを、少なくとも感知部分１１を包囲する領域に位置決めする。

第１実施例において、バリヤ素子１５ａは、基板２の上面３に形成した不規則区域１５ａとする。

有利には、この不規則区域１５ａは波形面とする。

有利には、この不規則区域１５ａは基板２の上面３における、中央の自由部分３ｃ全体と一致するよう延在させる。

有利には、本発明によれば、この不規則区域１５ａを、図３に示すように基板２の上面３の化学的特性を変更することで得る。

有利には、不規則区域１５ａを非湿潤性材料により形成する。

この非湿潤性材料による層１５ａを基板２の上面３に形成することを禁止するものではない。

図４につき説明すると、本発明による実施形態における第２の実施例である電子機器１ｂを示す。

図２につき説明した電子機器１に対して構造的および機能的に同等な要素は同一参照符号を付して示す。

有利には、バリヤ素子１５ｂを、少なくとも感知部分１１を包囲する区域に配置する。

第２実施例において、バリヤ素子１５ｂはＭＥＭＳ差分センサデバイス７の第１表面９に形成した不規則区域１５ｂとし、ＭＥＭＳ差分センサデバイス７の第１表面９の化学的特性を変更することで得る。

有利には、この不規則区域１５ｂをＭＥＭＳ差分センサデバイス７の第１表面９で、ＭＥＭＳ差分センサデバイス７の感知部分１１全体に対応する範囲にわたり延在させる。

実際、ＭＥＭＳ差分センサデバイス７の第１表面９と少なくとも一致するよう、シリコン製のダイ８を、非湿潤性タイプの絶縁層９ｂにより被覆し、この絶縁層９ｂは、例えばポリイミドなどの有機物質を備える例えばプラスチック層などの湿潤（濡れ）性材料により構成した保護層９ａにより被覆する。

有利には、ＭＥＭＳ差分センサデバイス７の感知部分１１と少なくとも一致する部分で湿潤性材料層９ａを除去し、例えば酸化ケイ素で形成される絶縁層９ｂが露出した状態にする。

有利には、ＭＥＭＳ差分センサデバイス７の感知部分１１から湿潤性材料層９ａを除去するステップの後に、ＭＥＭＳ差分センサデバイスを基板２に溶接し、洗浄作業を例えばプラズマ内でアルゴンおよび酸素を含む混合ガスにより行う。

有利には、洗浄用混合物における酸素は湿潤性材料層９ａと化学的に反応して湿潤性を増大させるが、感知部分１１を被覆する誘電層９ｂはこの処理に対して不活性である。

したがって、処理後の結果として湿潤性材料層９ａは、基板２の上面３の湿潤性および感知部分１１を被覆する誘電層９ｂの減少した湿潤性と比較して増加した湿潤性を得る。

この湿潤性の差は、保護パッケージ１４を成形する成形ステップ中に樹脂流れが急激に減速することを意味し、これにより、樹脂の見かけの電圧は、感知部分１１をカバーする誘電層９ｂの周辺表面あたりにメニスカスを形成する。

非湿潤性材料であるバリヤ層９ｂを、ＭＥＭＳデバイスの第１表面９上だけでなく、感知部分１１に整列する基板２の上面３に形成することを禁止するものではない。

本発明の上述した２つの実施例における他の実施例において、不規則区域１５ａ，１５ｂはしわを有するものとする。

有利には、不規則区域１５ａ，１５ｂにトレンチを形成して、基板内またはＭＥＭＳ差分センサデバイス７内に設けて、それにより、成形ステップ中に樹脂の導入に好適な通路を基板２内またはＭＥＭＳ差分センサデバイス７内に実現する。

有利には、これらトレンチは、例えば図５の機器１ｃに示すように、完全にＭＥＭＳデバイス７の感知部分１１を包囲する。図５において、図２につき説明した電子機器１と構造的および機能的に同一要素は同一参照符号を付して示す。

有利には、この後者の実施例において、非湿潤性材料の層は、ＭＥＭＳ差分センサデバイス７の感知部分に対応して存在し、基板２上およびＭＥＭＳ差分センサデバイス７の双方でトレンチにより包囲される区域に対応する。

本発明によれば、この不規則区域１５ａ，１５ｂの存在によれば、成形による保護パッケージ１４の製造ステップ中、感知部分１１を保護し、したがって液体樹脂は感知部分１１に達することなく、電気的接続部の周りに均一に分布する。

図６につき説明すると、本発明による第２実施形態としての電子機器１ｄを示す。

図２につき説明した電子機器１に対して構造的および機能的に同等な要素は同一参照符号を付して示す。

特にこの実施形態において、下側充填物１６を電気的接続部３に組み込み、ＭＥＭＳ差分センサデバイス７と基板２との間の接続部において電子機器１を機械的に強化する。

有利には、下側充填物１６を、エポキシ合成物、例えばエポキシ樹脂により形成する。

有利には、バリヤ素子１５を、ＭＥＭＳ差分センサデバイス７と基板２との間に設ける
ことができる。

有利には、下側充填物１６は、ＭＥＭＳ差分センサデバイス７の外方に向かってテーパを付けた輪郭とするとともに、図示のように、バリヤ素子１５に対応するほぼ垂直方向の
輪郭を有する。

言い換えれば、下側充填物１６の断面は、基板２の上面３に近づくにつれて増大する。

電子機器１ｄは、さらに成形により実現する保護パッケージ１４ｄを備え、この保護パッケージ１４ｄにより、ＭＥＭＳ差分センサデバイス７、下側充填物１６、および基板２を合体させ、ただし、ＭＥＭＳ差分センサデバイス７の感知部分１１の第１反応面１１ａは、通口５を通して露出し、また感知部１１の第２反応面１１ｂは、第２表面１０の開口１２を通して露出する状態にして合体させる。

有利には、保護パッケージ１４ｄは、さらに基板２の下面４を露出した状態にする。

有利には、第２表面１０を保護パッケージ１４ｄの上面に対して、同一平面となるようにする。

バリヤ素子１５の存在により、ＭＥＭＳ差分センサデバイス７を下側充填物１６から自由な状態に維持することができる。

さらに、下側充填物１６は、プラスチック製の保護パッケージ１４ｄの製造ステップ中、ＭＥＭＳ差分センサデバイス７の第１表面９を保護する。

有利には、下側充填物１６は、図３，４，５につき説明した実施例のバリヤ素子１５ａ，１５ｂの外側で、基板２の上面３とＭＥＭＳ差分センサデバイス７の第１表面９の間にある区域の少なくとも一部に存在し、それにより、電気的接続部３を組み込み、ＭＥＭＳ差分センサデバイス７と基板２との間の接続部において電子機器１を機械的に強化する。

図７につき説明すると、本発明による第３実施形態としての電子機器１ｅを示す。

図２につき説明した電子機器１に対して構造的および機能的に同一な要素は同一参照符号を付して示す。

電子機器１ｅは、さらに、成形により実現する保護パッケージ１４ｅを備え、この保護パッケージ１４ｅによれば、ＭＥＭＳ差分センサデバイス７、および基板２を合体させ、ただし、ＭＥＭＳ差分センサデバイス７の感知部分１１の第１反応面１１ａは、通口５を通して露出し、そして有利には、基板２の下面も露出するように合体する。保護パッケージ１４ｅは、ＭＥＭＳ差分センサデバイス７の第２表面１０を被覆し、またＭＥＭＳ差分センサデバイス７の第２表面１０上に存在する開口１２に整列する他の通口１７を設ける。

有利には、円筒形の突起１８を保護パッケージ１４ｅの通口１７上に形成することで、ＭＥＭＳ差分センサデバイス７の感知部分１１に接近することを容易にする。

有利には、円筒形の突起１８を保護パッケージ１４ｅと同時に、この保護パッケージを形成するのと同一ステップ中に実現する。

有利には、バリヤ素子１５を、ＭＥＭＳ差分センサデバイス７と基板２との間に設けることができる。

有利には、本発明のこの実施形態においても、図３〜５につき説明したバリヤ素子１５ａ，１５ｂまたは図６につき説明した下側充填物１６を設けることができる。

図８につき説明すると、図２に示した機器１であって、集積回路１９を基板２上にＭＥＭＳ差分センサデバイス７と同一平面になるように実装し、例えば溶接層２０により基板２上に固定する。

集積回路１９を、他の電気的接続部２１により、基板２と電気的に接続する。

成形により実現する保護パッケージ１４は、電気的接続部１３を有するＭＥＭＳ差分センサデバイス７、他の電気的接続部２１を有する集積回路１２、および基板２を合体させ、ただしＭＥＭＳ差分センサデバイス７の感知部分１１の第１反応面１１ａは、通口５を通して露出し、感知部分１１の第２反応面１１ｂは、第２表面１０の開口１２を通して露出しるよう合体させる。

有利には、保護パッケージ１４は、さらに、基板２の下面４を露出させるよう設ける。

有利には、ＭＥＭＳ差分センサデバイス７の第２表面１０は、保護パッケージ１４の上面と同一平面になるようにする。

図９につき説明すると、図６に示した機器１ｄであって、集積回路１９を基板２上にＭＥＭＳ差分センサデバイス７と同一平面となるよう実装して、例えば溶接層２０により基板２上に固定する。

集積回路１９を、他の電気的接続部２１により、基板２に対して電気的に接続する。

成形により実現する保護パッケージ１４ｄにより、電気的接続部１３を有するＭＥＭＳ差分センサ機器７、下側充填物１６、他の電気的接続部２１を有する集積回路１２、および基板２を合体させ、ただし、ＭＥＭＳ差分センサデバイス７の感知部分１１の第１反応面１１ａは、通口５を通して露出し、感知部分１１の第２反応面１１ｂは、第２表面１０の開口１２を通して露出するよう合体させる。

有利には、保護パッケージ１４ｄは、さらに、基板２の下面４を露出させるよう設ける。

有利には、ＭＥＭＳ差分センサデバイス７の第２表面１０を、保護パッケージ１４に対して同一平面となるようにする。

有利には、本発明による機器内で使用するＭＥＭＳ差分センサデバイス７は、図１０および１１に示す差圧センサデバイスとる。

特にこれら図面につき説明すると、差圧センサ７ａは、図示のように、例えばシリコンなどの半導体ダイ８ａに形成する。

半導体ダイ８ａにおいて、半導体ダイ８ａの第１表面９ｃに隣接してキャビティ３ａを設ける。

キャビティ３ａと第１表面９ｃの間にある半導体ダイ８ａの一部は薄膜１１ｃ、すなわち差圧センサ７ａの感知素子を形成する。

抵抗素子６ａを第１表面９ｃに隣接して薄膜の周辺に形成する。

例えば酸化物などの絶縁層４ａは、ダイ２ａの第１反応面９ｃを被覆するが、抵抗素子６ａの間にある薄膜１１ｃの第１反応面１１ｄは露出するように設ける。さらに、これら抵抗素子６ａに対応する絶縁層４ａに開口を設け、絶縁層４ａ上に形成した導電層２ａに対して電気的に接続できるようにする。

絶縁層によりダイ２ａの反応面９ｃ全体を被覆することを禁止するものではない。

有利には、不動態化層によりダイ２ａの第１反応面９ｃを被覆する。

とくに、導電層２ａは、互いに離れており抵抗素子６ａにより電気的に接続する２個の部分２ｂおよび２ｃを備える。

開口１２ａ，１２ｂを、第１表面９ｃとは反対側におけるセンサ７ａの第２表面１０ａに設け、キャビティ３ａをセンサ７ａの外部に連通させる。このようにして、開口１２ａ，１２ｂは第２圧力のためのアクセスゲートを形成し、アクセスゲートはキャビティ３ａに対面する薄膜１１ｃの第２反応面１１ｅに作用する。

図１０に示すように、もし開口１２ａをドライエッチングにより実現する場合、開口１２ａの壁面は第２表面１０ａに対してほぼ直交し、すなわち開口１２ａの断面はほぼ一定である。

その代わり図１１に示すように、開口１２ｂをウェットタイプのエッチングにより実現する場合、開口１２ｂの壁面はテーパが付きり、すなわち開口１２ｂの断面は第２表面１０ａから離れるにつれて減少する。

結論として、本発明による機器では、マイクロフォン、圧力、ガス、化学物質に関する差分センサを実現することが可能であり。成形により実現する保護パッケージ内に封入する。

本発明によれば、より多くのセンサ（加速度および圧力センサ）を保護パッケージ１４内に統合することもまた可能である。

有利には、望ましい実施形態において、全電子機器１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｅは、図示するように、３×３×１ｍｍ^３の範囲内の空間で構成し、ＭＥＭＳ差分センサデバイス７は幅１５００μｍ、長さ１５００μｍ、厚さ７００μｍとし、第２表面１０上の開口１２は図示するように１００〜５００μｍの間の値とする。

ＭＥＭＳ差分センサデバイス７の感知部分１１は、円形または四角形とし、直径／側辺が１００μｍ〜１０００μｍの寸法とする。

ＭＥＭＳ差分センサデバイスの第１表面９と基板の上面３との間は、５０〜５００μｍの間の距離とし、同時に基板２の厚さは１５０〜３００μｍの間の値とし、開口５の幅は１００〜７００μｍの間の値とする。

バリヤ素子１５を溶接ペーストのリングにより実現する場合、６０〜３００μｍの間の断面厚さとする。

バリヤ素子１５ａ，１５ｂを不規則区域により実現する場合、１０〜６０μｍの間の断面幅を有し、例えば２０〜８０μｍの間の深さとする。

結論として、本発明による電子機器は特別に小型であり、厳密に整列させる必要がない技法を用いることができる。

有利には、バリヤ素子１５，１５ａ，１５ｂを設けることにより、保護パッケージ１４の製造ステップ中、または本発明による電子機器１に下側充填物１６を注入するステップ中に、ＭＥＭＳ差分センサデバイス７の感知部分１１を保護する。

有利には、バリヤ素子１５，１５ａ，１５ｂは、物理的特性または化学的特性またはその双方を組み合わせた性質を有するものとし、基板２およびＭＥＭＳ差分センサデバイス７の双方上に実現することができる。

Claims (30)

1. 電子機器（１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ）において、
   ・少なくとも１個の通口（５）を設けた基板（２）と、
   ・第１および第２の表面（９，１０）を有する差分センサの機能を持つＭＥＭＳデバイス（７）であって、互いに背反する第１および第２の反応面（１１ａ，１１ｂ）に対応する位置に存在する流体の化学的および／または物理的な変動を感知する少なくとも１個の感知部分（１１）を備えるタイプのＭＥＭＳデバイス（７）とし、前記第１表面（９）は前記第１反応面（１１ａ）を露出した状態のままにし、前記第２表面（１０）には第２反応面を露出させる他の開口（１２）を設け、前記電子機器（１，１ｄ，１ｅ）は、前記ＭＥＭＳデバイス（７）の前記第１表面（９）が前記基板（２）に対して所定距離だけ離れて対面し、前記感知部分（１１）が、前記基板（２）の前記通口（５）に整列する特徴を有するものとした、該ＭＥＭＳデバイスと、
   ・前記ＭＥＭＳデバイス（７）および前記基板（２）を少なくとも部分的に合体させる保護パッケージ（１４，１４ａ，１４ｅ）であって、この場合、互いに背反する前記第１および第２の反応表面（１１ａ，１１ｂ）を、前記基板（２）の前記通口（５）を通して、また前記第２表面（１０）の他の開口（１２）を通してそれぞれ露出させるように合体させる、該保護パッケージ（１４，１４ａ，１４ｅ）と、及び
   ・前記ＭＥＭＳ差分センサデバイス（７）のための樹脂による損傷から保護する保護構造を実現するために前記感知部分を包囲するバリヤ素子（１５）であって、これにより前記感知部分（１１）の前記第１反応面（１１ａ）をフリーにしたバリヤ素子（１５）と、
   を備え、
   前記バリヤ素子（１５）は非湿潤性材料で形成した不規則区域（１５ａ，１５ｂ）であることを特徴とする電子機器。
2. 請求項１に記載の電子機器（１）において、前記不規則区域（１５ａ）が、前記基板（２）の上面（３）に形成されていることを特徴とする、電子機器。
3. 請求項２に記載の電子機器（１）において、前記不規則区域（１５ａ）は前記感知部分（１１）に対応する範囲にわたり前記基板（２）の上面（３）に延在させたことを特徴とする、電子機器。
4. 請求項２または３に記載の電子機器（１）において、前記不規則区域を、前記基板（２）の上面（３）の化学的特性を変更することで得ることを特徴とする、電子機器。
5. 請求項１に記載の電子機器（１）において、前記不規則区域（１５ｂ）は、ＭＥＭＳ差分センサデバイス（７）の前記第１表面（９）上に形成されていることを特徴とする、電子機器。
6. 請求項５に記載の電子機器（１）において、前記不規則区域（１５ｂ）を、前記ＭＥＭＳ差分センサデバイス（７）の前記感知部分（１１）上に延在させたことを特徴とする、電子機器。
7. 請求項５または６に記載の電子機器（１）において、前記不規則区域（１５ｂ）を、ＭＥＭＳ差分センサデバイス（７）の前記第１表面（９）周辺の化学的特性を変更することで得ることを特徴とする、電子機器。
8. 請求項５または６に記載の電子機器（１）において、前記感知部分（１１）の前記第１反応面（１１ａ）を非湿潤性材料層（９ｂ）と保護層（９ａ）により被覆し、前記不規則区域（１５ｂ）は、ＭＥＭＳ差分センサデバイス（７）の前記第１表面（９）から前記保護層（９ａ）を除去することにより前記非湿潤性材料層（９ｂ）を露出させて形成するものとしたことを特徴とする、電子機器。
9. 請求項８に記載の電子機器（１）において、前記保護層（９ａ）はポリイミドとし、前記非湿潤性材料層（９ｂ）を酸化物としたことを特徴とする、電子機器。
10. 請求項１に記載の電子機器（１）において、前記不規則区域（１５ａ，１５ｂ）は、前記保護パッケージの形成ステップ中に望ましい通路を形成するトレンチを備えることを特徴とする、電子機器。
11. 請求項１０に記載の電子機器（１）において、非湿潤性材料層（９ｂ）を、前記ＭＥＭＳ差分センサデバイス（７）の前記感知部分と対応する範囲に形成したことを特徴とする、電子機器。
12. 請求項１に記載の電子機器（１）において、前記第２表面（１０）を前記保護パッケージ（１４）の上面に対して同一平面となるようにしたことを特徴とする、電子機器。
13. 請求項１に記載の電子機器（１）において、前記保護パッケージ（１４ｅ）は前記第２表面（１０）を被覆し、また前記ＭＥＭＳ差分センサ デバイス（７）の前記第２表面（１０）上に存在する開口（１２）に整列する通口（１７）を設けたことを特徴とする、電子機器。
14. 請求項１３に記載の電子機器（１）において、円筒形の突起（１８）を前記保護パッケージ（１４ｅ）の前記通口（１７）上に形成し、前記ＭＥＭＳ差分センサデバイス（７）の前記感知部分（１１）へのアクセスを容易にすることを特徴とする、電子機器。
15. 請求項１に記載の電子機器（１）において、前記ＭＥＭＳ差分センサデバイス（７）を前記基板（２）に電気的に接続する電気的接続部（１３）を、前記感知部分（１１）に対して前記バリヤ素子（１５）の外側に存在するよう構成した、電子機器。
16. 請求項１５に記載の電子機器（１）において、下側充填物（１６）は前記電気的接続部（１３）に合体することを特徴とする、電子機器。
17. 請求項１６に記載の電子機器（１）において、前記バリヤ素子（１５）は、前記下側充填物（１６）の形成中、前記感知部分（１１）を保護することを特徴とする、電子機器。
18. 請求項１６に記載の電子機器（１）において、前記下側充填物（１６）は前記周辺区域外方に向かってテーパが付いた輪郭を有するとともに、前記感知部分（１１）を包囲する前記区域に対応するほぼ垂直方向の輪郭を有することを特徴とする、電子機器。
19. 請求項５に記載の電子機器（１）において、電気的接続部（１３）はバンプにより構成したことを特徴とする、電子機器。
20. 請求項１に記載の電子機器（１）において、前記ＭＥＭＳ差分センサデバイス（７）を、既知の「フリップチップ」組み立て方法により前記基板（２）上に実装したことを特徴とする、電子機器。
21. 請求項１に記載する電子機器（１）において、前記ＭＥＭＳ差分センサデバイス（７）に対して同一平面となるよう実装した集積回路（１９）を備えたことを特徴とする、電子機器。
22. 請求項１に記載の電子機器（１）において、集積回路（１９）を前記基板（２）上に存在する導電トラックに対して、他の電気接続部（２１）により電気的に接続したことを特徴とする、電子機器。
23. 請求項２２に記載の電子機器（１）において、前記保護パッケージ（１４）は前記集積回路（１９）および前記他の電気的接続部（２１）に合体することを特徴とする、電子機器。
24. 請求項１に記載の電子機器（１）において、前記基板はＬＧＡタイプとしたことを特徴とする、電子機器。
25. 請求項１に記載の電子機器（１）において、前記基板はＢＧＡタイプとしたことを特徴とする、電子機器。
26. 請求項１に記載の電子機器（１）において、前記ＭＥＭＳ差分センサデバイス（７）を圧力センサとしたことを特徴とする、電子機器。
27. 請求項１に記載の電子機器（１）において、前記ＭＥＭＳデバイスをガスセンサとしたことを特徴とする、電子機器。
28. 請求項１に記載の電子機器（１）において、前記ＭＥＭＳデバイスを化学センサとしたことを特徴とする、電子機器。
29. 請求項１に記載の電子機器（１）において、前記保護パッケージ（１４）を成形により実現したことを特徴とする、電子機器。
30. 電子機器（１）において、
    ・少なくとも１個の通口（５）を有する基板（２）と、
    ・第１および第２の反応面（１１ａ，１１ｂ）をそれぞれ露出させた状態にする、少なくとも第１表面（９）および第２表面（１０）を有する差分センサＭＥＭＳデバイス（７）と、
    ・前記第１および第２の反応面（１１ａ，１１ｂ）を露出させるよう前記ＭＥＭＳデバイス（７）および前記基板（２）を少なくとも部分的に合体させる保護パッケージと、
    を有し、
    ・前記差分センサ（７）は、前記第１および／または第２の反応面（１１ａ，１１ｂ）と接触する流体の化学的および／または物理的変動を感知する感知部分（１１）を有するものとし、
    ・前記ＭＥＭＳ差分センサデバイス（７）のための樹脂による損傷から保護する保護構造を実現するために前記感知部分を包囲するバリヤ素子（１５）であって、これにより前記感知部分（１１）の前記第１反応面（１１ａ）をフリーにしたバリヤ素子（１５）を有し、前記バリヤ素子（１５）は非湿潤性材料で形成した不規則区域（１５ａ，１５ｂ）であり、
    ・前記ＭＥＭＳデバイスの第１表面（９）は、前記基板（２）に対面し、かつ前記基板（２）からある距離だけ離れるものとし、
    ・前記第２表面（１０）は前記第１表面（９）とは反対側にあり、前記第２反応面（１１ｂ）を露出させる開口（１２）を有するものとし、
    ・前記感知部分（１１）は前記基板（２）の前記通口（５）に整列するものとした、
    ことを特徴とする電子機器。

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