JP2004319678A - 指紋センサ装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】指紋を採取する半導体チップと基材上のボンディングパッドとのワイヤボンディングを容易に行うことができる指紋センサ装置とその製造方法を提供すること。
【解決手段】基材１０と、基材１０上に形成されたボンディングパッド１１と、回路形成面の反対面が基材１０の一方の主面上に固着された第１半導体チップ１６と、回路形成面の反対面が第１半導体チップ１６上に固着された第２半導体チップ１９と、第１電極１７とボンディングパッド１１とを電気的に接続する第１ボンディングワイヤ２２と、第１電極１７と第２電極２０とを電気的に接続する第２ボンディングワイヤ２３と、指紋センサ部２１が露出する開口２４ａが形成された封止樹脂２４と、を有し、上から見た場合に、搭載される器機との取り付けしろＷの分だけ基材１０が前記封止樹脂２４よりも大きい指紋センサ装置による。
【選択図】 図３
【解決手段】基材１０と、基材１０上に形成されたボンディングパッド１１と、回路形成面の反対面が基材１０の一方の主面上に固着された第１半導体チップ１６と、回路形成面の反対面が第１半導体チップ１６上に固着された第２半導体チップ１９と、第１電極１７とボンディングパッド１１とを電気的に接続する第１ボンディングワイヤ２２と、第１電極１７と第２電極２０とを電気的に接続する第２ボンディングワイヤ２３と、指紋センサ部２１が露出する開口２４ａが形成された封止樹脂２４と、を有し、上から見た場合に、搭載される器機との取り付けしろＷの分だけ基材１０が前記封止樹脂２４よりも大きい指紋センサ装置による。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、指紋センサ装置とその製造方法に関する。より詳細には、本発明は、指紋を採取する半導体チップがボンディングワイヤによって基材上のボンディングパッドに電気的に接続された指紋センサ装置とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子情報通信の普及に伴い、個人情報の流出をいかにして阻止するかが課題となっており、この課題を解決する一つの手段として、個人の指紋を判別する指紋センサ装置が注目されている。
【０００３】
図１は、そのような従来例に係る指紋センサ装置の断面図である。
【０００４】
この指紋センサ装置は、半導体チップ３をフェイスアップの状態でインターポーザ１の上に固着し、半導体チップ３の電極とインターポーザ１のボンディングパッド（いずれも図示せず）とをボンディングワイヤ４によって電気的に接続してなる。ボンディングワイヤ４と半導体チップ３とは封止樹脂８によって封止されるが、この封止樹脂８には開口８ａが形成されており、半導体チップ３の指紋センサ部３ａがその開口８ａから露出する。
【０００５】
指紋センサ部３ａは圧力センサや静電容量センサを組み合わせてなり、ユーザがこの指紋センサ部３ａを指でなぞる（スゥイープ）すると、ユーザの指紋が指紋センサ部３ａによって読み取られることになる。
【０００６】
この指紋センサ装置は、はんだバンプ２によって、携帯端末等の内部に設けられるマザーボード５と電気的かつ機械的に固定され、また、防水パッキン７を介して携帯端末の筐体６に固着される。
【０００７】
なお、本発明に関連する技術として、特許文献１には、指紋を採取するセンサ回路、センサ回路からのデータを認識する認識回路、及び、見本となる指紋を記憶した指紋メモリを同一半導体チップ上に集積形成した集積回路が開示される。
【０００８】
また、特許文献２には、半導体チップを積層してなるスタック型の半導体装置の一例が開示される。
【０００９】
そして、公開されていないが、特願２００２−０４３７０８には、半導体チップの指紋センサ部を覆うモールドフラッシュを防止すると共に、指紋センサ部を指でなぞり易くする技術が記載される。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−２４２７７１号公報
【特許文献２】
特開平１１−２０４７２０号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１に示した指紋センサ装置では、指紋センサ部３ａを指でなぞり易くするために、筐体６の表面と略同一面内に指紋センサ部３ａを表出させる必要がある。
【００１２】
しかしながら、筐体６には厚みＤがあるので、このように指紋センサ部３ａを表出させようとすると、その厚みＤの分だけ半導体チップ３を１ｍｍ程度に厚くする必要が生じ、その半導体チップ３の厚みによって段差が生じるため、ボンディングワイヤ４をワイヤボンディングすることができなくなる恐れがある。
【００１３】
本発明は係る従来例の問題点に鑑みて創作されたものであり、指紋を採取する半導体チップと基材上のボンディングパッドとのワイヤボンディングを容易に行うことができる指紋センサ装置とその製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の観点によれば、基材と、前記基材の一方の主面上に形成されたボンディングパッドと、第１電極を回路形成面内に有し、該回路形成面の反対面が前記基材の一方の主面上に固着された第１半導体チップと、第２電極と指紋センサ部とを回路形成面内に有し、該回路形成面の反対面が前記第１半導体チップ上に固着された第２半導体チップと、前記第１電極と前記ボンディングパッドとを電気的に接続する第１ボンディングワイヤと、前記第１電極と前記第２電極とを電気的に接続する第２ボンディングワイヤと、前記第１半導体チップ、前記第２半導体チップ、前記第１ボンディングワイヤ、及び前記第２ボンディングワイヤを封止すると共に、前記指紋センサ部が露出する開口が形成された封止樹脂と、を有し、上から見た場合に、搭載される機器との取り付けしろの分だけ前記基材が前記封止樹脂よりも大きく、前記取り付けしろが２ｍｍ以上６ｍｍ以下である指紋センサ装置が提供される。
【００１５】
本発明によれば、第１半導体チップと第２半導体チップとを積層しているので、基材から第２半導体チップの指紋センサ部に至る高さが第１半導体チップの厚みによって稼がれる。そして、ボンディングワイヤを第２半導体チップから基材に直接落とすのではなく、第１、第２ボンディングワイヤに分けてワイヤボンディングを行うので、第１、第２ボンディングワイヤのそれぞれのワイヤ長が短くなり、ワイヤボンディングが容易に行われる。
【００１６】
しかも、搭載される機器との取り付けしろを２ｍｍ以上６ｍｍ以下としているので、機器の小型化を阻害すること無しに、この指紋センサ装置を機器に安定性良く取り付けることができる。
【００１７】
また、基板上に第１半導体チップを複数設けることで、この指紋センサ装置の機能を充実させることができる。
【００１８】
更に、第１半導体チップの回路形成面上に再配線を形成し、上記第１、第２ボンディングワイヤを互いに離してその再配線上に接合することにより、ワイヤボンディングを一層行い易くすることができる。
【００１９】
また、本発明の第２の観点によれば、第１基材と、前記第１基材の一方の主面上に形成されたボンディングパッドと、前記第１基材の一方の主面上に固着された第２基材と、前記第２基材上に形成された導体パターンと、電極と指紋センサ部とを回路形成面内に有し、該回路形成面の反対面が前記第２基材上に固着された半導体チップと、前記ボンディングパッドと前記導体パターンとを電気的に接続する第１ボンディングワイヤと、前記導体パターンと前記電極とを電気的に接続する第２ボンディングワイヤと、前記第２基材、前記半導体チップ、前記第１ボンディングワイヤ、及び前記第２ボンディングワイヤを封止すると共に、前記指紋センサ部が露出する開口が形成された封止樹脂と、を有し、上から見た場合に、搭載される機器との取り付けしろの分だけ前記第１基材が前記封止樹脂よりも大きく、前記取り付けしろが２ｍｍ以上６ｍｍ以下である指紋センサ装置が提供される。
【００２０】
この発明によれば、本発明の第１の観点で説明した第１半導体チップに代えて第２基材が設けられ、第１の観点と同様の利点が得られる。
【００２１】
また、本発明の第３の観点によれば、一方の主面上に第１導体パターンが形成された第１基材と、前記第１導体パターン上に電気的に接合された接続端子と、前記接続端子と電気的に接合された第２導体パターンが一方の主面上に形成された第２基材と、前記第２基材の他方の主面上に形成されたボンディングパッドと、電極と指紋センサ部とを回路形成面内に有し、該回路形成面の反対面が前記第２基材の他方の主面上に固着された半導体チップと、前記電極と前記ボンディングパッドとを電気的に接続するボンディングワイヤと、前記指紋センサ部が露出する開口が形成され、前記半導体チップと前記ボンディングワイヤとを封止する封止樹脂と、を有し、上から見た場合に、搭載される機器との取り付けしろの分だけ前記第１基材が前記第２基材よりも大きい指紋センサ装置が提供される。
【００２２】
この発明によれば、第１導体パターン上に接合された接続端子の厚みや、第２基材の厚みによって、第１導体パターンが形成されている側の第１基材の主面から封止樹脂の最上面までの高さが稼がれるので、半導体チップとして薄いチップを使用しても、搭載される機器の筐体の表面と略同一面内に指紋センサ部を表出させることができる。これにより、半導体チップの電極と第２基材のボンディングパッドとを接続するボンディングワイヤのワイヤ長を短くすることができ、ワイヤボンディングを容易に行うことができるようになる。
【００２３】
また、本発明の第４の観点によれば、一方の主面上に第１導体パターンが形成された第１基材と、前記第１導体パターン上に電気的に接合された接続端子と、前記接続端子と電気的に接合された第２導体パターンが一方の主面上に形成された第２基材と、前記第２基材の他方の主面上に形成されたボンディングパッドと、第１電極を回路形成面内に有し、該回路形成面の反対面が前記第２基材の他方の主面上に固着された第１半導体チップと、第２電極と指紋センサ部とを回路形成面内に有し、該回路形成面の反対面が前記第１半導体チップ上に固着された第２半導体チップと、前記第１電極と前記ボンディングパッドとを電気的に接続する第１ボンディングワイヤと、前記第１電極と前記第２電極とを電気的に接続する第２ボンディングワイヤと、前記第１半導体チップ、前記第２半導体チップ、前記第１ボンディングワイヤ、及び前記第２ボンディングワイヤを封止すると共に、前記指紋センサ部が露出する開口が形成された封止樹脂と、を有し、上から見た場合に、搭載される機器との取り付けしろの分だけ前記第１基材が前記第２基材よりも大きい指紋センサ装置が提供される。
【００２４】
本発明によれば、第１導体パターン上に接合された接続端子の厚みや、第２基材の厚みに加え、第１半導体チップの厚みによっても、第１導体パターンが形成されている側の第１基材の主面から封止樹脂の最上面までの高さが稼がれる。よって、本発明の第３の観点に係る半導体チップよりも更に薄いチップを第２半導体チップとして採用することにより、第２半導体チップと第１半導体チップとを接続する第２ボンディングワイヤのワイヤ長を更に短くすることができ、ワイヤボンディングを更に容易に行うことができる。
【００２５】
また、本発明の第５の観点によれば、一方の主面上に第１導体パターンが形成された第１基材と、前記第１導体パターン上に電気的に接合された接続端子と、前記接続端子と電気的に接合された第２導体パターンが一方の主面上に形成された第２基材と、前記第２基材の他方の主面上に形成されたボンディングパッドと、前記第２基材の他方の主面上に固着された第３基材と、前記第３基材上に形成された第３導体パターンと、電極と指紋センサ部とを回路形成面内に有し、該回路形成面の反対面が前記第３基材上に固着された半導体チップと、前記ボンディングパッドと前記第３導体パターンとを電気的に接続する第１ボンディングワイヤと、前記第３導体パターンと前記電極とを電気的に接続する第２ボンディングワイヤと、前記第３基材、前記半導体チップ、前記第１ボンディングワイヤ、及び前記第２ボンディングワイヤを封止すると共に、前記指紋センサ部が露出する開口が形成された封止樹脂と、を有し、上から見た場合に、搭載される機器との取り付けしろの分だけ前記第１基材が前記第２基材よりも大きい指紋センサ装置が提供される。
【００２６】
本発明は、上記した本発明の第４の観点に係る第１半導体チップに代えて第３基材を設けた構造となり、第４の観点で説明したのと同様の利点を得ることができる。
【００２７】
また、本発明の第６の観点によれば、第１基材の一方の主面上に第１導体パターンを形成する工程と、一方の主面上に第２導体パターンを有し、他方の主面上にボンディングパッドを有する第２基材の前記他方の主面上に、電極と指紋センサ部とを回路形成面内に有する半導体チップの該回路形成面の反対面を固着する工程と、前記電極と前記ボンディングパッドとをボンディングワイヤで電気的に接続する工程と、前記指紋センサ部が露出する開口を備えた封止樹脂により、前記半導体チップと前記ボンディングワイヤとを封止する工程と、前記第２導体パターン上に接続端子を接合する工程と、前記接続端子を前記第１導体パターンに接合し、該接続端子を介して該第１導体パターンと前記第２導体パターンとを電気的に接続する工程と、前記第１基材を、搭載される機器との取り付けしろの分だけ前記第２基材よりも大きく切断する工程と、を有する指紋センサ装置の製造方法が提供される。
【００２８】
本発明によれば、第４の観点に係る指紋センサ装置で説明したのと同様に、第２半導体チップと第１半導体チップとを接続する第２ボンディングワイヤのワイヤ長を短くすることができる。
【００２９】
また、上記接続端子を第１パターンに接合した後に、該接続端子よりも融点が低く、且つ第１パターンと電気的に接続される実装用外部端子を第１基材の一方の主面上に接合してもよい。この場合、実装用外部端子を接合する工程において、該実装用外部端子の融点以上且つ上記接続端子の融点未満の温度で上記実装用外部端子を加熱することにより、接続端子が溶融するのを防ぎながら、実装用外部端子のみを選択的に溶融することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３１】
（第１実施形態）
図２（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態に係る指紋センサ装置の製造方法を工程順に説明するための断面図である。
【００３２】
最初に、図２（ａ）に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【００３３】
まず、ガラスエポキシ樹脂等よりなる基材１０の両面に銅箔を貼り付け、この銅箔と基材１０とに機械ドリルを通すことによりスルーホール１０ａを形成する。なお、基材１０としては、既に切断されて個片化されているものを使用してもよいし、後述する封止樹脂の後に個片化される多面取り用の基材を使用してもよい。更に、基材１０をリジッドな材料で構成せず、ポリイミドフィルムのような可撓性のあるフィルムで構成してもよい。
【００３４】
そして、スルーホール１０ａ内と銅箔上とに無電解銅めっき層を形成し、更にこの無電解銅めっき層を給電層に使用して電解銅めっき膜を形成する。これにより、無電解銅めっき層と電解銅めっき層で構成されるスルーホール内銅めっき層１３がスルーホール１０ａの内壁に形成されることになる。
【００３５】
その後、基材１０の両面の銅箔をパターニングすることにより、基材１０の一方の主面上にランド１２を形成すると共に、他方の主面上にボンディングパッド１１を形成する。そのランド１２は、後ではんだバンプが接合される部位であり、その平面形状は円形である。また、ボンディングパッド１１の平面形状は矩形であり、ボンディングパッド１１とランド１２とはスルーホール内銅めっき層１３によって電気的に接続される。
【００３６】
その後に、ランド１２やボンディングパッド１１以外の銅箔のパターンを保護するために、スクリーン印刷によってソルダレジスト１４を基材１０の両方の主面上に塗布する。
【００３７】
続いて、接着剤等のダイ取り付け材１５を用い、第１半導体チップ１６の回路形成面の反対面をソルダレジスト１４上に固着する。この第１半導体チップ１６は、例えばメモリ品種やロジック品種であって、その厚みは１５０μｍ〜４２０μｍ、好ましくは３００μｍ程度に薄厚化されており、その回路形成面にはポリイミド等のパッシベーション層（不図示）が形成されている。そして、回路形成面の周辺領域のパッシベーション層には開口（不図示）が形成されており、その開口に第１電極１７が露出する。
【００３８】
次に、図２（ｂ）に示すように、第１半導体チップ１６の回路形成面において第１電極１７よりも内側の領域にダイ取り付け材１８として接着剤を塗布する。そして、第２半導体チップ１９の回路形成面の反対面をそのダイ取り付け材１８上に密着させることにより、第１半導体チップ１６の上にそれよりも平面サイズの小さな第２半導体チップ１９を固着する。
【００３９】
この第２半導体チップ１９は指紋を採取する機能を有しており、その回路形成面にはポリイミド等よりなるパッシベーション層が形成されている。そして、圧力センサよりなる指紋センサ部２１と第２電極２０とがそのパッシベーション層の開口から露出する。第２半導体チップ２０の厚みは、１５０μｍ〜４２０μｍ、好ましくは３００μｍ程度に薄厚化するのが好ましい。
【００４０】
なお、この工程を終了後の斜視図は図４のようになり、既述の図２（ｂ）は図４のＩ−Ｉ線に沿う断面図に相当する。
【００４１】
その後に、図２（ｃ）に示すように、ボンディングパッド１１と第１電極１７とをワイヤボンディングし、それらを第１ボンディングワイヤ２２で電気的に接続する。そして、第１、第２半導体チップ１６、１９のそれぞれの電極１７、２０をワイヤボンディングし、各電極１７、２０同士を第２ボンディングワイヤ２３によって電気的に接続する。その第１、第２ボンディングワイヤ２２、２３としては、例えば金線が使用される。
【００４２】
次に、図２（ｄ）に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【００４３】
まず、モールド金型（不図示）を基材１０に押し当て、このモールド金型のキャビティに樹脂を流し込み、その樹脂を加熱して硬化させることにより封止樹脂２４とする。その封止樹脂２４は、指紋センサ部２１が露出する開口２４ａを有する。また、第１、第２半導体チップ１６、１９、及び第１、第２ボンディングワイヤ２２、２３は、この封止樹脂２４によって封止され、大気に触れて劣化するのが防止される。
【００４４】
次いで、実装用外部端子として機能するはんだバンプ２５をランド１２上に接合する。
【００４５】
基材１０として既に個片化されているものを使用する場合は、これにより本実施形態に係る指紋センサ装置の基本構造が完成する。また、多面取り用の基材１０を使用する場合は、この後に基材１０を切断して個片化する。
【００４６】
この指紋センサ装置は、携帯電話等の機器に搭載されて使用され、図３に示すように、機器側のマザーボード２６の端子２６ａ上にはんだバンプ２５を当接させ、この状態ではんだバンプ２５をリフローすることにより、マザーボード２６と電気的に接続される。
【００４７】
この機器の筐体２７は、例えばプラスチック等を射出成型してなり、その厚さＤ２は０．８ｍｍ程度であって、封止樹脂２４を露出させるための開口２７ａを有する。
【００４８】
この筐体２７にその内側から上述の指紋センサ装置を取り付けるため、基材１０は、上から見た場合に封止樹脂２４よりも大きく設計され、封止樹脂２４からはみ出た部分の基材１０が筐体２７への取り付けしろＷとなる。その取り付けしろＷが狭いと指紋センサ装置を筐体２７に安定性良く取り付けることができないので、取り付けしろＷは最低でも２ｍｍ確保する必要がある。一方、その取り付けしろＷを大きくし過ぎると携帯電話等の機器の小型化を妨げるので、取り付けしろＷは最大でも６ｍｍ以下にするのが好ましい。
【００４９】
この取り付けしろＷの部分の基材１０と筐体２７との間には、厚さが０．１ｍｍ程度のゴム等の防水パッキンが挟み込まれており、機器内部に水が浸入するのを防いでいる。
【００５０】
使用に際しては、指などの指紋がある部分を指紋センサ部２１に接触させながら移動（スウィープ）することにより、そのスウィープ動作による指紋の凹凸部の静電容量の変化データを第２半導体チップ１９が読み取る。そして、この変化データに基づいて第１半導体チップ１６が演算処理を行い、指紋パターンが誰のものであるかが判別される。
【００５１】
上記した実施形態では、第１半導体チップ１６と第２半導体チップ１９とを積層し、これらの半導体チップ同士を第２ボンディングワイヤ２３で接続すると共に、第１半導体チップ１６と基材１０のボンディングパッド１１とを第１ボンディングワイヤ２２で接続する。
【００５２】
これによれば、第１半導体チップ１６の厚みによって、第２半導体チップ１９の指紋センサ部２１が筐体２７の表面と略同一面内にまで押しあがられるので、厚い半導体チップを使用すること無しに、基材１０表面から指紋センサ部２１に至る高さを稼ぐことができる。
【００５３】
しかも、ボンディングワイヤを第２半導体チップ１９から基材１０に直接落とすのではなく、第１、第２ボンディングワイヤ２２、２３に分けてワイヤボンディングを行うので、各ボンディングワイヤ２２、２３のワイヤ長が従来よりも短くなり、ワイヤボンディングを容易に行うことができる。
【００５４】
なお、筐体２７の表面と略同一面内に指紋センサ部２１を表出させるには、封止樹脂２４の厚みＤ１は最低でも１ｍｍ必要である。また、その厚みＤ１が厚すぎると携帯電話等の使い勝手が悪くなるので、厚みＤ１は２ｍｍ以下に抑えるのが好ましい。
【００５５】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る指紋センサ装置について説明する。
【００５６】
図５は、本実施形態に係る指紋センサ装置の断面図である。図５において、第１実施形態で説明した部材には第１実施形態と同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００５７】
本実施形態が第１実施形態と異なる点は、本実施形態では第１半導体チップ１６の回路形成面に再配線２９を形成する点である。
【００５８】
その再配線２９は、第１半導体チップ１６が多面取りされるウエハ（不図示）をダイシングする前に、各第１半導体チップ１６の最上層のパッシベーション層上に無電解銅めっき層と電解銅めっき層との積層膜を形成し、その積層膜をパターニングして得られる。
【００５９】
この再配線２９は、第１半導体チップ１６の回路形成面の空きスペースにおいて比較的自由に引き回すことができる。よって、第１、第２ボンディングワイヤ２２、２３同士を互いに離して再配線２９上にワイヤボンディングすることも可能となり、一つの第１電極１７に二つのボンディングワイヤ２２、２３を接合する第１実施形態と比較して、ワイヤボンディングを行い易くすることができる。
【００６０】
（第３実施形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る指紋センサ装置について説明する。
【００６１】
図６は、本実施形態に係る指紋センサ装置の断面図である。図６において、第１実施形態で説明した部材には第１実施形態と同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００６２】
本実施形態が第１、第２実施形態と異なる点は、本実施形態では基材１０上に第１半導体チップ１６を複数設ける点である。
【００６３】
これによれば、それぞれの第１半導体チップ１６として互いに機能の異なるもの（ロジック品、メモリ品等）を使用することで、一つの指紋センサ装置に多くの機能を付加することができ、指紋センサ装置の機能を充実させることができる。
【００６４】
なお、このように第１半導体チップ１６を複数設ける場合でも、第２実施形態のように第１半導体チップ１６上に再配線を形成してもよい。
【００６５】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４の実施の形態に係る指紋センサ装置について説明する。
【００６６】
図７は、本実施形態に係る指紋センサ装置の断面図である。図７において、第１実施形態で説明した部材には第１実施形態と同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００６７】
本実施形態が第１〜第３実施形態と異なる点は、第１半導体チップ１６に代えて、第１、第２ボンディングワイヤ２２、２３を中継するための中継用基材（第２基材）３０を設ける点である。
【００６８】
その中継用基材３０は、コストを安くするために基材１０と同じ材料で構成するのが好ましく、例えばガラスエポキシ樹脂やポリイミドフィルムよりなる。そして、この中継用基材３０の表面には、無電解銅めっき層と電解銅めっき層との積層膜をパターニングして得られた配線（導体パターン）３１が形成され、この配線３１に第１、第２ボンディングワイヤ２２、２３が接合される。
【００６９】
第２実施形態で説明した再配線２９と同様に、この配線３１も、中継用基材３０の表面の空きスペースにおいて比較的自由に引き回すことができる。よって、第１、第２ボンディングワイヤ２２、２３同士を互いに離して配線３１上にワイヤボンディングすることが可能となり、第１、第２ボンディングワイヤ２２、２３をボンディングし易くすることができる。
【００７０】
なお、第１実施形態と同様に、本実施形態においても、封止樹脂の厚みＤ１は１ｍｍ〜２ｍｍ程度であり、取り付けしろＷは２ｍｍ〜６ｍｍ程度である。
【００７１】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５の実施の形態に係る指紋センサ装置について説明する。
【００７２】
図８（ａ）〜（ｃ）、図９は、本実施形態に係る指紋センサ装置の製造方法を工程順に説明するための断面図である。
【００７３】
最初に、図８（ａ）に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【００７４】
まず、ガラスエポキシ樹脂やポリイミドフィルム等よりなる第１基材４０の両面に銅箔を貼り付け、その銅箔と第１基材４０とに機械ドリルを通すことによりスルーホール４０ａを形成する。なお、第１基材４０としては、指紋センサ装置毎に既に切断されて個片化されているものを使用してもよいし、指紋センサ装置が多面取りされる多面取り用のものを使用しもよい。そして、スルーホール４０ａ内と銅箔上とに無電解銅めっき層を形成し、更にこの無電解銅めっき層を給電層に使用して電解銅めっき層を形成する。これにより、無電解銅めっき層と電解銅めっき層で構成されるスルーホール内銅めっき層４３がスルーホール４０ａの内壁に形成されることになる。
【００７５】
その後、第１基材４０の両面の銅箔をパターニングすることにより、第１基材４０の一方の主面上に第１ランド４１を形成すると共に、他方の主面上に第２ランド（第１導体パターン）４２を形成する。これらの第１、第２ランド４１、４２は、スルーホール内銅めっき層４３によって電気的に接続され、その平面形状は共に円形である。
【００７６】
続いて、第１、第２ランド４１、４２以外の銅箔のパターンを保護するために、スクリーン印刷によってソルダレジスト４６を基材１０の両方の主面上に塗布する。
【００７７】
次に、図８（ｂ）に示す断面構造を形成するまでの工程について説明する。
【００７８】
まず、既述の図８（ａ）と同様の工程を行うことにより、第２基材４５にスルーホール４５ａを形成し、その後、第２基材４５の一方の主面に第３ランド（第２導体パターン）４８を形成すると共に、他方の主面にボンディングパッド４９を形成する。その第３ランド４８とボンディングパッド４９とは、スルーホール４５ａの内壁に形成されたスルーホール内銅めっき層５２により電気的に接続される。
【００７９】
なお、第２基材４５としては、コストを安くするために第１基材４０と同じ種類のものを使用するのが好ましく、例えばガラスエポキシ樹脂やポリイミドフィルムよりなる基材が用いられる。
【００８０】
その後、スクリーン印刷によって第２基材４５の両面にソルダレジスト４７を塗布した後、接着剤等のダイ取り付け材５６を介して、半導体チップ５５の回路形成面の反対面をソルダレジスト４７上に固着する。その半導体チップ５５は、指紋を採取する機能を有し、指紋を読み取るための静電容量センサ等からなる指紋センサ部５４を備える。
【００８１】
そして、半導体チップ５５の電極５３とボンディングパッド４９とに金線等のボンディングワイヤ５１をワイヤボンディングし、電極５３とボンディングパッド４９とを電気的に接続する。
【００８２】
次いで、指紋センサ部５４が露出する開口５８ａを備えた封止樹脂５８により、半導体チップ５５とボンディングワイヤ５１とを封止する。
【００８３】
その後に、融点が２８０〜３００℃と高いＳｎ−９０Ｐｂ等の高融点はんだよりなる第２はんだバンプ（接続端子）５７を第３ランド４８上に接合し、その第２はんだバンプ５７が第２ランド４２と位置合わせされるように、第２基材４５を第１基材４０に向けて下ろす。
【００８４】
続いて、図２（ｃ）に示すように、第２はんだバンプ５７の融点以上の温度、例えば２８０℃程度のリフロー雰囲気内で第２はんだバンプ５７をリフローすることにより、第２はんだバンプ５７を第２ランド４２上に接合する。
【００８５】
次に、第２はんだバンプ５７よりも融点が１８０℃と低いＳｎ−３７Ｐｂ等の共晶はんだよりなる第１はんだバンプ４４を第１ランド４１上に搭載する。そして、この第１はんだバンプ４４の融点以上、且つ第２はんだバンプ５７の融点未満の温度で第１はんだバンプ４４を溶融し、この第１はんだバンプ４４を第１ランド４１上に接合する。このときのリフロー温度は、具体的には２００℃〜２５０℃、好ましくは２３５℃である。また、第１はんだバンプ４４は、指紋センサ装置の実装用外部端子として機能する。
【００８６】
第１基材４０として既に個片化されているものを使用する場合は、ここまでの工程により本実施形態に係る指紋センサ装置の基本構造が完成する。一方、第１基板４０として指紋センサ装置が多面取りされるものを使用する場合は、この後に第１基板４０を切断して個片化する。
【００８７】
この後は、この指紋センサ装置をマザーボード等の実装基板上に搭載する工程に移る。
【００８８】
その工程では、図９に示すように、マザーボード２６の端子２６ａに第１はんだバンプ４４を当接させ、全体をリフロー雰囲気に置く。そして、そのリフロー雰囲気内において第１はんだバンプ４４の融点以上、且つ第２はんだバンプ５７の融点未満の温度で第１はんだバンプ４４を加熱することにより、第１はんだバンプ４４を溶融してそれを端子２６ａに接合する。このように、リフロー雰囲気の温度を第２はんだバンプ５７の融点未満に抑えることにより、第２はんだバンプ５７が溶融するのを防止することができ、溶融した第２はんだバンプ５７によって第１基材４０と第２基材４５とが位置ずれを起こすのを防ぐことができる。
【００８９】
この指紋センサ装置は、上から見ると、その機器の筐体２７との取り付けしろＷの分だけ第１基材４０は第２基材４５よりも大きく、その取り付けしろＷの部分の第１基材４０と筐体２７との間には防水パッキン２８が挟み込まれる。
【００９０】
この取り付けしろＷは、第１〜第４実施形態と同様に、指紋センサ装置を筐体２７に安定性良く取り付けるために２ｍｍ以上とする必要があり、また、機器の小型化を妨げないために、この取り付けしろＷを６ｍｍ以下とするのが好ましい。
【００９１】
上記した実施形態によれば、半導体チップ５５として厚いチップを使用しなくても、第２はんだバンプ５７の高さや第２基材４５の厚みによって、第２ランド４２が形成されている側の第１基材４０の主面から封止樹脂５８の最上面までの高さＨ１が稼がれるので、筐体２７の表面と略同一面内に指紋センサ部５４を表出させることができる。そのため、薄厚化されたチップを半導体チップ５５として使用できるようになるので、ボンディングワイヤ５１のワイヤ長を短くすることができ、ワイヤボンディングを行い易くすることができる。
【００９２】
なお、高さＨ１は、筐体２７の表面と同一面内に指紋センサ部５４表出するために最低でも１ｍｍ必要である。また、高さＨ１が高すぎると、封止樹脂５８が筐体２７から突出し、携帯電話等の使い勝手が悪くなるので、高さＨ１は２ｍｍ以下に抑えるのが好ましい。
【００９３】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６の実施の形態に係る指紋センサ装置について説明する。
【００９４】
図１０は、本実施形態に係る指紋センサ装置の断面図である。図１０において、上記の各実施形態で説明した部材には上記と同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００９５】
本実施形態は、第５実施形態で説明した第１基材４０の上に、第１実施形態の指紋センサ装置を積層したものである。この場合、基材（第２基材）１０の下のはんだバンプ２５としては、２８０〜３００℃程度の高い融点を有するＳｎ−９０Ｐｂ等の高融点はんだが使用される。そして、このはんだバンプ２５は、ランド１２、４２同士を接続する接続端子として機能し、第２ランド４２と位置合わせされた後、リフローされてこの第２ランド４２に接合される。一方、第１はんだバンプ４４としては、第５実施形態と同様に、はんだバンプ２５よりも融点が低いＳｎ−３７Ｐｂ等の共晶はんだが用いられる。
【００９６】
このような指紋センサ装置によれば、第２ランド４２が形成されている側の第１基材４０の主面から封止樹脂２４の上面までの高さＨ２が、既述の第１〜第５実施形態と比較して一層高くなるので、第１、第２半導体チップ１６、１９として薄厚化されたものを使用しても、筐体２７の表面と略同一面内に指紋センサ部２１を表出さることができる。よって、第１、第２ボンディングワイヤ２２、２３のワイヤ長をより一層短くすることができるので、ワイヤボンディングが更に容易となる。
【００９７】
なお、高さＨ２は、第５実施形態で説明した理由により、１ｍｍ〜２ｍｍとする必要がある。
【００９８】
また、本実施形態はこれに限定されず、第２実施形態のように第１半導体チップ１６の回路形成面上に再配線２９を形成してもよいし、第３実施形態のように第１半導体チップ１６を複数設けてもよい。
【００９９】
更に、第４実施形態のように、第１半導体チップ１６に代えて中継用基材３０を設けてもよい。この場合の断面図は図１１に示す通りであり、基材（第２基材）１０と中継用基材（第３基材）３０とがはんだバンプ（接続端子）２５を介して第１基材４０の上に積層された構造となる。このような指紋センサ装置によっても上記したのと同様の利点を得ることができる。
【０１００】
以下に、本発明の特徴を付記する。
【０１０１】
（付記１） 基材と、
前記基材の一方の主面上に形成されたボンディングパッドと、
第１電極を回路形成面内に有し、該回路形成面の反対面が前記基材の一方の主面上に固着された第１半導体チップと、
第２電極と指紋センサ部とを回路形成面内に有し、該回路形成面の反対面が前記第１半導体チップ上に固着された第２半導体チップと、
前記第１電極と前記ボンディングパッドとを電気的に接続する第１ボンディングワイヤと、
前記第１電極と前記第２電極とを電気的に接続する第２ボンディングワイヤと、
前記第１半導体チップ、前記第２半導体チップ、前記第１ボンディングワイヤ、及び前記第２ボンディングワイヤを封止すると共に、前記指紋センサ部が露出する開口が形成された封止樹脂と、
を有し、
上から見た場合に、搭載される機器との取り付けしろの分だけ前記基材が前記封止樹脂よりも大きく、前記取り付けしろが２ｍｍ以上６ｍｍ以下であることを特徴とする指紋センサ装置。
【０１０２】
（付記２） 前記第１半導体チップは、前記基材の一方の主面上に複数設けられることを特徴とする付記１に記載の指紋センサ装置。
【０１０３】
（付記３） 前記第１半導体チップの回路形成面上に前記第１電極を電気的に引き出す再配線が形成され、前記第１ボンディングワイヤと前記第２ボンディングワイヤとが互いに離れて前記再配線上に接合されたことを特徴とする付記１又は付記２に記載の指紋センサ装置。
【０１０４】
（付記４） 第１基材と、
前記第１基材の一方の主面上に形成されたボンディングパッドと、
前記第１基材の一方の主面上に固着された第２基材と、
前記第２基材上に形成された導体パターンと、
電極と指紋センサ部とを回路形成面内に有し、該回路形成面の反対面が前記第２基材上に固着された半導体チップと、
前記ボンディングパッドと前記導体パターンとを電気的に接続する第１ボンディングワイヤと、
前記導体パターンと前記電極とを電気的に接続する第２ボンディングワイヤと、
前記第２基材、前記半導体チップ、前記第１ボンディングワイヤ、及び前記第２ボンディングワイヤを封止すると共に、前記指紋センサ部が露出する開口が形成された封止樹脂と、
を有し、
上から見た場合に、搭載される機器との取り付けしろの分だけ前記第１基材が前記封止樹脂よりも大きく、前記取り付けしろが２ｍｍ以上６ｍｍ以下であることを特徴とする指紋センサ装置。
【０１０５】
（付記５） 前記封止樹脂の厚さは、１ｍｍ以上６ｍｍ以下であることを特徴とする付記１乃至付記４のいずれかに記載の指紋センサ装置。
【０１０６】
（付記６） 一方の主面上に第１導体パターンが形成された第１基材と、
前記第１導体パターン上に電気的に接合された接続端子と、
前記接続端子と電気的に接合された第２導体パターンが一方の主面上に形成された第２基材と、
前記第２基材の他方の主面上に形成されたボンディングパッドと、
電極と指紋センサ部とを回路形成面内に有し、該回路形成面の反対面が前記第２基材の他方の主面上に固着された半導体チップと、
前記電極と前記ボンディングパッドとを電気的に接続するボンディングワイヤと、
前記指紋センサ部が露出する開口が形成され、前記半導体チップと前記ボンディングワイヤとを封止する封止樹脂と、
を有し、
上から見た場合に、搭載される機器との取り付けしろの分だけ前記第１基材が前記第２基材よりも大きいことを特徴とする指紋センサ装置。
【０１０７】
（付記７） 一方の主面上に第１導体パターンが形成された第１基材と、
前記第１導体パターン上に電気的に接合された接続端子と、
前記接続端子と電気的に接合された第２導体パターンが一方の主面上に形成された第２基材と、
前記第２基材の他方の主面上に形成されたボンディングパッドと、
第１電極を回路形成面内に有し、該回路形成面の反対面が前記第２基材の他方の主面上に固着された第１半導体チップと、
第２電極と指紋センサ部とを回路形成面内に有し、該回路形成面の反対面が前記第１半導体チップ上に固着された第２半導体チップと、
前記第１電極と前記ボンディングパッドとを電気的に接続する第１ボンディングワイヤと、
前記第１電極と前記第２電極とを電気的に接続する第２ボンディングワイヤと、
前記第１半導体チップ、前記第２半導体チップ、前記第１ボンディングワイヤ、及び前記第２ボンディングワイヤを封止すると共に、前記指紋センサ部が露出する開口が形成された封止樹脂と、
を有し、
上から見た場合に、搭載される機器との取り付けしろの分だけ前記第１基材が前記第２基材よりも大きいことを特徴とする指紋センサ装置。
【０１０８】
（付記８） 前記第１半導体チップは、前記第２基材の他方の主面上に複数設けられることを特徴とする付記７に記載の指紋センサ装置。
【０１０９】
（付記９） 前記第１半導体チップの回路形成面上に前記第１電極を電気的に引き出す再配線が形成され、前記第１ボンディングワイヤと前記第２ボンディングワイヤが互いに離れて前記再配線上に接合されたことを特徴とする付記７又は付記８に記載の指紋センサ装置。
【０１１０】
（付記１０） 一方の主面上に第１導体パターンが形成された第１基材と、
前記第１導体パターン上に電気的に接合された接続端子と、
前記接続端子と電気的に接合された第２導体パターンが一方の主面上に形成された第２基材と、
前記第２基材の他方の主面上に形成されたボンディングパッドと、
前記第２基材の他方の主面上に固着された第３基材と、
前記第３基材上に形成された第３導体パターンと、
電極と指紋センサ部とを回路形成面内に有し、該回路形成面の反対面が前記第３基材上に固着された半導体チップと、
前記ボンディングパッドと前記第３導体パターンとを電気的に接続する第１ボンディングワイヤと、
前記第３導体パターンと前記電極とを電気的に接続する第２ボンディングワイヤと、
前記第３基材、前記半導体チップ、前記第１ボンディングワイヤ、及び前記第２ボンディングワイヤを封止すると共に、前記指紋センサ部が露出する開口が形成された封止樹脂と、
を有し、
上から見た場合に、搭載される機器との取り付けしろの分だけ前記第１基材が前記第２基材よりも大きいことを特徴とする指紋センサ装置。
【０１１１】
（付記１１） 前記取り付けしろは、２ｍｍ以上６ｍｍ以下であることを特徴とする付記６乃至付記１０のいずれかに記載の指紋センサ装置。
【０１１２】
（付記１２） 前記第１導体パターンが形成されている側の前記第１基材の主面から、前記封止樹脂の最上面までの高さは、１ｍｍ以上２ｍｍ以下であることを特徴とする付記６乃至付記１１のいずれかに記載の指紋センサ装置。
【０１１３】
（付記１３） 第１基材の一方の主面上に第１導体パターンを形成する工程と、
一方の主面上に第２導体パターンを有し、他方の主面上にボンディングパッドを有する第２基材の前記他方の主面上に、電極と指紋センサ部とを回路形成面内に有する半導体チップの該回路形成面の反対面を固着する工程と、
前記電極と前記ボンディングパッドとをボンディングワイヤで電気的に接続する工程と、
前記指紋センサ部が露出する開口を備えた封止樹脂により、前記半導体チップと前記ボンディングワイヤとを封止する工程と、
前記第２導体パターン上に接続端子を接合する工程と、
前記接続端子を前記第１導体パターンに接合し、該接続端子を介して該第１導体パターンと前記第２導体パターンとを電気的に接続する工程と、
前記第１基材を、搭載される機器との取り付けしろの分だけ前記第２基材よりも大きく切断する工程と、
を有することを特徴とする指紋センサ装置の製造方法。
【０１１４】
（付記１４） 前記接続端子を前記第１パターンに接合した後に、該接続端子よりも融点が低く、且つ前記第１パターンと電気的に接続される実装用外部端子を前記第１基材の他方の主面上に接合する工程を有し、
前記実装用外部端子を接合する工程は、該実装用外部端子の融点以上且つ前記接続端子の融点未満の温度で前記実装用外部端子を加熱して行われることを特徴とする付記１３に記載の指紋センサ装置の製造方法。
【０１１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第１半導体チップと第２半導体を積層するので、これらの半導体チップを接続する第２ボンディングワイヤや、第１半導体チップと基材とを接続する第１ボンディングワイヤのワイヤ長を短くすることができ、ワイヤボンディングを容易に行うことができる。
【０１１６】
なお、このように半導体チップ同士を積層するのではなく、第１基材の上に、第２基材と半導体チップとを積層しても、上記と同様の利点を得ることができる。
【０１１７】
更に、第１基材の上に接続端子を介して第２基材を設け、その第２基材の上に半導体チップを固着するので、接続端子や第２基材の厚みによって第１基材から半導体チップまでの高さが稼がれる。その結果、半導体チップとして薄厚化されたものを使用することができるので、半導体チップと第２基材とを接続するボンディングワイヤのワイヤ長を短くすることができ、ワイヤボンディングを容易に行うことができる。
【０１１８】
このとき、実装用外部端子を第１基材に設けてもよく、その場合は、上記の実装用外部端子の融点以上且つ接続端子の融点未満の温度で実装用端子を加熱することにより、接続端子が溶融するのを防ぎながら、実装用外部端子のみを選択的に溶融し、実装用外部端子を第１基材に接合することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、従来例に係る指紋センサ装置の断面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の実施の形態に係る指紋センサ装置の製造方法について示す断面図（その１）である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係る指紋センサ装置を機器に実装した場合の断面図である。
【図４】図４は、図２（ｂ）の工程を終了後の指紋センサ装置の斜視図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施の形態に係る指紋センサ装置の断面図である。
【図６】図６は、本発明の第３の実施の形態に係る指紋センサ装置の断面図である。
【図７】図７は、本発明の第４の実施の形態に係る指紋センサ装置の断面図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第５の実施の形態に係る指紋センサ装置の製造方法について示す断面図（その１）である。
【図９】図９は、本発明の第５の実施の形態に係る指紋センサ装置の製造方法について示す断面図（その２）である。
【図１０】図１０は、本発明の第６の実施の形態に係る指紋センサ装置の断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第６の実施の形態において、第１半導体チップに代えて中継用基材を設けた場合の断面図である。
【符号の説明】
１…インターポーザ、２、２５…はんだバンプ、３、５５…半導体チップ、４、５１…ボンディングワイヤ、５、２６…マザーボード、６、２７…筐体、７、２８…防水パッキン、８、２４、５８…封止樹脂、８ａ、２４ａ…開口、１０…基材、１０ａ、４５ａ…スルーホール、１１、４９…ボンディングパッド、１２…ランド、１３、４３、５２…スルーホール内銅めっき層、１４、４７…ソルダレジスト、１５、１８、５６…ダイ取り付け材、１６…第１半導体チップ、１７…第１電極、１９…第２半導体チップ、２０…第２電極、２１、５４…センサ部、２２…第１ボンディングワイヤ、２３…第２ボンディングワイヤ、２６ａ…端子、２９…再配線、３０…中継用基材、３１…配線、４０…第１基材、４１…第１ランド、４２…第２ランド、４４…第１はんだバンプ、４５…第２基材、４８…第３ランド、５３…電極、５７…第２はんだバンプ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、指紋センサ装置とその製造方法に関する。より詳細には、本発明は、指紋を採取する半導体チップがボンディングワイヤによって基材上のボンディングパッドに電気的に接続された指紋センサ装置とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子情報通信の普及に伴い、個人情報の流出をいかにして阻止するかが課題となっており、この課題を解決する一つの手段として、個人の指紋を判別する指紋センサ装置が注目されている。
【０００３】
図１は、そのような従来例に係る指紋センサ装置の断面図である。
【０００４】
この指紋センサ装置は、半導体チップ３をフェイスアップの状態でインターポーザ１の上に固着し、半導体チップ３の電極とインターポーザ１のボンディングパッド（いずれも図示せず）とをボンディングワイヤ４によって電気的に接続してなる。ボンディングワイヤ４と半導体チップ３とは封止樹脂８によって封止されるが、この封止樹脂８には開口８ａが形成されており、半導体チップ３の指紋センサ部３ａがその開口８ａから露出する。
【０００５】
指紋センサ部３ａは圧力センサや静電容量センサを組み合わせてなり、ユーザがこの指紋センサ部３ａを指でなぞる（スゥイープ）すると、ユーザの指紋が指紋センサ部３ａによって読み取られることになる。
【０００６】
この指紋センサ装置は、はんだバンプ２によって、携帯端末等の内部に設けられるマザーボード５と電気的かつ機械的に固定され、また、防水パッキン７を介して携帯端末の筐体６に固着される。
【０００７】
なお、本発明に関連する技術として、特許文献１には、指紋を採取するセンサ回路、センサ回路からのデータを認識する認識回路、及び、見本となる指紋を記憶した指紋メモリを同一半導体チップ上に集積形成した集積回路が開示される。
【０００８】
また、特許文献２には、半導体チップを積層してなるスタック型の半導体装置の一例が開示される。
【０００９】
そして、公開されていないが、特願２００２−０４３７０８には、半導体チップの指紋センサ部を覆うモールドフラッシュを防止すると共に、指紋センサ部を指でなぞり易くする技術が記載される。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−２４２７７１号公報
【特許文献２】
特開平１１−２０４７２０号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１に示した指紋センサ装置では、指紋センサ部３ａを指でなぞり易くするために、筐体６の表面と略同一面内に指紋センサ部３ａを表出させる必要がある。
【００１２】
しかしながら、筐体６には厚みＤがあるので、このように指紋センサ部３ａを表出させようとすると、その厚みＤの分だけ半導体チップ３を１ｍｍ程度に厚くする必要が生じ、その半導体チップ３の厚みによって段差が生じるため、ボンディングワイヤ４をワイヤボンディングすることができなくなる恐れがある。
【００１３】
本発明は係る従来例の問題点に鑑みて創作されたものであり、指紋を採取する半導体チップと基材上のボンディングパッドとのワイヤボンディングを容易に行うことができる指紋センサ装置とその製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の観点によれば、基材と、前記基材の一方の主面上に形成されたボンディングパッドと、第１電極を回路形成面内に有し、該回路形成面の反対面が前記基材の一方の主面上に固着された第１半導体チップと、第２電極と指紋センサ部とを回路形成面内に有し、該回路形成面の反対面が前記第１半導体チップ上に固着された第２半導体チップと、前記第１電極と前記ボンディングパッドとを電気的に接続する第１ボンディングワイヤと、前記第１電極と前記第２電極とを電気的に接続する第２ボンディングワイヤと、前記第１半導体チップ、前記第２半導体チップ、前記第１ボンディングワイヤ、及び前記第２ボンディングワイヤを封止すると共に、前記指紋センサ部が露出する開口が形成された封止樹脂と、を有し、上から見た場合に、搭載される機器との取り付けしろの分だけ前記基材が前記封止樹脂よりも大きく、前記取り付けしろが２ｍｍ以上６ｍｍ以下である指紋センサ装置が提供される。
【００１５】
本発明によれば、第１半導体チップと第２半導体チップとを積層しているので、基材から第２半導体チップの指紋センサ部に至る高さが第１半導体チップの厚みによって稼がれる。そして、ボンディングワイヤを第２半導体チップから基材に直接落とすのではなく、第１、第２ボンディングワイヤに分けてワイヤボンディングを行うので、第１、第２ボンディングワイヤのそれぞれのワイヤ長が短くなり、ワイヤボンディングが容易に行われる。
【００１６】
しかも、搭載される機器との取り付けしろを２ｍｍ以上６ｍｍ以下としているので、機器の小型化を阻害すること無しに、この指紋センサ装置を機器に安定性良く取り付けることができる。
【００１７】
また、基板上に第１半導体チップを複数設けることで、この指紋センサ装置の機能を充実させることができる。
【００１８】
更に、第１半導体チップの回路形成面上に再配線を形成し、上記第１、第２ボンディングワイヤを互いに離してその再配線上に接合することにより、ワイヤボンディングを一層行い易くすることができる。
【００１９】
また、本発明の第２の観点によれば、第１基材と、前記第１基材の一方の主面上に形成されたボンディングパッドと、前記第１基材の一方の主面上に固着された第２基材と、前記第２基材上に形成された導体パターンと、電極と指紋センサ部とを回路形成面内に有し、該回路形成面の反対面が前記第２基材上に固着された半導体チップと、前記ボンディングパッドと前記導体パターンとを電気的に接続する第１ボンディングワイヤと、前記導体パターンと前記電極とを電気的に接続する第２ボンディングワイヤと、前記第２基材、前記半導体チップ、前記第１ボンディングワイヤ、及び前記第２ボンディングワイヤを封止すると共に、前記指紋センサ部が露出する開口が形成された封止樹脂と、を有し、上から見た場合に、搭載される機器との取り付けしろの分だけ前記第１基材が前記封止樹脂よりも大きく、前記取り付けしろが２ｍｍ以上６ｍｍ以下である指紋センサ装置が提供される。
【００２０】
この発明によれば、本発明の第１の観点で説明した第１半導体チップに代えて第２基材が設けられ、第１の観点と同様の利点が得られる。
【００２１】
また、本発明の第３の観点によれば、一方の主面上に第１導体パターンが形成された第１基材と、前記第１導体パターン上に電気的に接合された接続端子と、前記接続端子と電気的に接合された第２導体パターンが一方の主面上に形成された第２基材と、前記第２基材の他方の主面上に形成されたボンディングパッドと、電極と指紋センサ部とを回路形成面内に有し、該回路形成面の反対面が前記第２基材の他方の主面上に固着された半導体チップと、前記電極と前記ボンディングパッドとを電気的に接続するボンディングワイヤと、前記指紋センサ部が露出する開口が形成され、前記半導体チップと前記ボンディングワイヤとを封止する封止樹脂と、を有し、上から見た場合に、搭載される機器との取り付けしろの分だけ前記第１基材が前記第２基材よりも大きい指紋センサ装置が提供される。
【００２２】
この発明によれば、第１導体パターン上に接合された接続端子の厚みや、第２基材の厚みによって、第１導体パターンが形成されている側の第１基材の主面から封止樹脂の最上面までの高さが稼がれるので、半導体チップとして薄いチップを使用しても、搭載される機器の筐体の表面と略同一面内に指紋センサ部を表出させることができる。これにより、半導体チップの電極と第２基材のボンディングパッドとを接続するボンディングワイヤのワイヤ長を短くすることができ、ワイヤボンディングを容易に行うことができるようになる。
【００２３】
また、本発明の第４の観点によれば、一方の主面上に第１導体パターンが形成された第１基材と、前記第１導体パターン上に電気的に接合された接続端子と、前記接続端子と電気的に接合された第２導体パターンが一方の主面上に形成された第２基材と、前記第２基材の他方の主面上に形成されたボンディングパッドと、第１電極を回路形成面内に有し、該回路形成面の反対面が前記第２基材の他方の主面上に固着された第１半導体チップと、第２電極と指紋センサ部とを回路形成面内に有し、該回路形成面の反対面が前記第１半導体チップ上に固着された第２半導体チップと、前記第１電極と前記ボンディングパッドとを電気的に接続する第１ボンディングワイヤと、前記第１電極と前記第２電極とを電気的に接続する第２ボンディングワイヤと、前記第１半導体チップ、前記第２半導体チップ、前記第１ボンディングワイヤ、及び前記第２ボンディングワイヤを封止すると共に、前記指紋センサ部が露出する開口が形成された封止樹脂と、を有し、上から見た場合に、搭載される機器との取り付けしろの分だけ前記第１基材が前記第２基材よりも大きい指紋センサ装置が提供される。
【００２４】
本発明によれば、第１導体パターン上に接合された接続端子の厚みや、第２基材の厚みに加え、第１半導体チップの厚みによっても、第１導体パターンが形成されている側の第１基材の主面から封止樹脂の最上面までの高さが稼がれる。よって、本発明の第３の観点に係る半導体チップよりも更に薄いチップを第２半導体チップとして採用することにより、第２半導体チップと第１半導体チップとを接続する第２ボンディングワイヤのワイヤ長を更に短くすることができ、ワイヤボンディングを更に容易に行うことができる。
【００２５】
また、本発明の第５の観点によれば、一方の主面上に第１導体パターンが形成された第１基材と、前記第１導体パターン上に電気的に接合された接続端子と、前記接続端子と電気的に接合された第２導体パターンが一方の主面上に形成された第２基材と、前記第２基材の他方の主面上に形成されたボンディングパッドと、前記第２基材の他方の主面上に固着された第３基材と、前記第３基材上に形成された第３導体パターンと、電極と指紋センサ部とを回路形成面内に有し、該回路形成面の反対面が前記第３基材上に固着された半導体チップと、前記ボンディングパッドと前記第３導体パターンとを電気的に接続する第１ボンディングワイヤと、前記第３導体パターンと前記電極とを電気的に接続する第２ボンディングワイヤと、前記第３基材、前記半導体チップ、前記第１ボンディングワイヤ、及び前記第２ボンディングワイヤを封止すると共に、前記指紋センサ部が露出する開口が形成された封止樹脂と、を有し、上から見た場合に、搭載される機器との取り付けしろの分だけ前記第１基材が前記第２基材よりも大きい指紋センサ装置が提供される。
【００２６】
本発明は、上記した本発明の第４の観点に係る第１半導体チップに代えて第３基材を設けた構造となり、第４の観点で説明したのと同様の利点を得ることができる。
【００２７】
また、本発明の第６の観点によれば、第１基材の一方の主面上に第１導体パターンを形成する工程と、一方の主面上に第２導体パターンを有し、他方の主面上にボンディングパッドを有する第２基材の前記他方の主面上に、電極と指紋センサ部とを回路形成面内に有する半導体チップの該回路形成面の反対面を固着する工程と、前記電極と前記ボンディングパッドとをボンディングワイヤで電気的に接続する工程と、前記指紋センサ部が露出する開口を備えた封止樹脂により、前記半導体チップと前記ボンディングワイヤとを封止する工程と、前記第２導体パターン上に接続端子を接合する工程と、前記接続端子を前記第１導体パターンに接合し、該接続端子を介して該第１導体パターンと前記第２導体パターンとを電気的に接続する工程と、前記第１基材を、搭載される機器との取り付けしろの分だけ前記第２基材よりも大きく切断する工程と、を有する指紋センサ装置の製造方法が提供される。
【００２８】
本発明によれば、第４の観点に係る指紋センサ装置で説明したのと同様に、第２半導体チップと第１半導体チップとを接続する第２ボンディングワイヤのワイヤ長を短くすることができる。
【００２９】
また、上記接続端子を第１パターンに接合した後に、該接続端子よりも融点が低く、且つ第１パターンと電気的に接続される実装用外部端子を第１基材の一方の主面上に接合してもよい。この場合、実装用外部端子を接合する工程において、該実装用外部端子の融点以上且つ上記接続端子の融点未満の温度で上記実装用外部端子を加熱することにより、接続端子が溶融するのを防ぎながら、実装用外部端子のみを選択的に溶融することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３１】
（第１実施形態）
図２（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態に係る指紋センサ装置の製造方法を工程順に説明するための断面図である。
【００３２】
最初に、図２（ａ）に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【００３３】
まず、ガラスエポキシ樹脂等よりなる基材１０の両面に銅箔を貼り付け、この銅箔と基材１０とに機械ドリルを通すことによりスルーホール１０ａを形成する。なお、基材１０としては、既に切断されて個片化されているものを使用してもよいし、後述する封止樹脂の後に個片化される多面取り用の基材を使用してもよい。更に、基材１０をリジッドな材料で構成せず、ポリイミドフィルムのような可撓性のあるフィルムで構成してもよい。
【００３４】
そして、スルーホール１０ａ内と銅箔上とに無電解銅めっき層を形成し、更にこの無電解銅めっき層を給電層に使用して電解銅めっき膜を形成する。これにより、無電解銅めっき層と電解銅めっき層で構成されるスルーホール内銅めっき層１３がスルーホール１０ａの内壁に形成されることになる。
【００３５】
その後、基材１０の両面の銅箔をパターニングすることにより、基材１０の一方の主面上にランド１２を形成すると共に、他方の主面上にボンディングパッド１１を形成する。そのランド１２は、後ではんだバンプが接合される部位であり、その平面形状は円形である。また、ボンディングパッド１１の平面形状は矩形であり、ボンディングパッド１１とランド１２とはスルーホール内銅めっき層１３によって電気的に接続される。
【００３６】
その後に、ランド１２やボンディングパッド１１以外の銅箔のパターンを保護するために、スクリーン印刷によってソルダレジスト１４を基材１０の両方の主面上に塗布する。
【００３７】
続いて、接着剤等のダイ取り付け材１５を用い、第１半導体チップ１６の回路形成面の反対面をソルダレジスト１４上に固着する。この第１半導体チップ１６は、例えばメモリ品種やロジック品種であって、その厚みは１５０μｍ〜４２０μｍ、好ましくは３００μｍ程度に薄厚化されており、その回路形成面にはポリイミド等のパッシベーション層（不図示）が形成されている。そして、回路形成面の周辺領域のパッシベーション層には開口（不図示）が形成されており、その開口に第１電極１７が露出する。
【００３８】
次に、図２（ｂ）に示すように、第１半導体チップ１６の回路形成面において第１電極１７よりも内側の領域にダイ取り付け材１８として接着剤を塗布する。そして、第２半導体チップ１９の回路形成面の反対面をそのダイ取り付け材１８上に密着させることにより、第１半導体チップ１６の上にそれよりも平面サイズの小さな第２半導体チップ１９を固着する。
【００３９】
この第２半導体チップ１９は指紋を採取する機能を有しており、その回路形成面にはポリイミド等よりなるパッシベーション層が形成されている。そして、圧力センサよりなる指紋センサ部２１と第２電極２０とがそのパッシベーション層の開口から露出する。第２半導体チップ２０の厚みは、１５０μｍ〜４２０μｍ、好ましくは３００μｍ程度に薄厚化するのが好ましい。
【００４０】
なお、この工程を終了後の斜視図は図４のようになり、既述の図２（ｂ）は図４のＩ−Ｉ線に沿う断面図に相当する。
【００４１】
その後に、図２（ｃ）に示すように、ボンディングパッド１１と第１電極１７とをワイヤボンディングし、それらを第１ボンディングワイヤ２２で電気的に接続する。そして、第１、第２半導体チップ１６、１９のそれぞれの電極１７、２０をワイヤボンディングし、各電極１７、２０同士を第２ボンディングワイヤ２３によって電気的に接続する。その第１、第２ボンディングワイヤ２２、２３としては、例えば金線が使用される。
【００４２】
次に、図２（ｄ）に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【００４３】
まず、モールド金型（不図示）を基材１０に押し当て、このモールド金型のキャビティに樹脂を流し込み、その樹脂を加熱して硬化させることにより封止樹脂２４とする。その封止樹脂２４は、指紋センサ部２１が露出する開口２４ａを有する。また、第１、第２半導体チップ１６、１９、及び第１、第２ボンディングワイヤ２２、２３は、この封止樹脂２４によって封止され、大気に触れて劣化するのが防止される。
【００４４】
次いで、実装用外部端子として機能するはんだバンプ２５をランド１２上に接合する。
【００４５】
基材１０として既に個片化されているものを使用する場合は、これにより本実施形態に係る指紋センサ装置の基本構造が完成する。また、多面取り用の基材１０を使用する場合は、この後に基材１０を切断して個片化する。
【００４６】
この指紋センサ装置は、携帯電話等の機器に搭載されて使用され、図３に示すように、機器側のマザーボード２６の端子２６ａ上にはんだバンプ２５を当接させ、この状態ではんだバンプ２５をリフローすることにより、マザーボード２６と電気的に接続される。
【００４７】
この機器の筐体２７は、例えばプラスチック等を射出成型してなり、その厚さＤ２は０．８ｍｍ程度であって、封止樹脂２４を露出させるための開口２７ａを有する。
【００４８】
この筐体２７にその内側から上述の指紋センサ装置を取り付けるため、基材１０は、上から見た場合に封止樹脂２４よりも大きく設計され、封止樹脂２４からはみ出た部分の基材１０が筐体２７への取り付けしろＷとなる。その取り付けしろＷが狭いと指紋センサ装置を筐体２７に安定性良く取り付けることができないので、取り付けしろＷは最低でも２ｍｍ確保する必要がある。一方、その取り付けしろＷを大きくし過ぎると携帯電話等の機器の小型化を妨げるので、取り付けしろＷは最大でも６ｍｍ以下にするのが好ましい。
【００４９】
この取り付けしろＷの部分の基材１０と筐体２７との間には、厚さが０．１ｍｍ程度のゴム等の防水パッキンが挟み込まれており、機器内部に水が浸入するのを防いでいる。
【００５０】
使用に際しては、指などの指紋がある部分を指紋センサ部２１に接触させながら移動（スウィープ）することにより、そのスウィープ動作による指紋の凹凸部の静電容量の変化データを第２半導体チップ１９が読み取る。そして、この変化データに基づいて第１半導体チップ１６が演算処理を行い、指紋パターンが誰のものであるかが判別される。
【００５１】
上記した実施形態では、第１半導体チップ１６と第２半導体チップ１９とを積層し、これらの半導体チップ同士を第２ボンディングワイヤ２３で接続すると共に、第１半導体チップ１６と基材１０のボンディングパッド１１とを第１ボンディングワイヤ２２で接続する。
【００５２】
これによれば、第１半導体チップ１６の厚みによって、第２半導体チップ１９の指紋センサ部２１が筐体２７の表面と略同一面内にまで押しあがられるので、厚い半導体チップを使用すること無しに、基材１０表面から指紋センサ部２１に至る高さを稼ぐことができる。
【００５３】
しかも、ボンディングワイヤを第２半導体チップ１９から基材１０に直接落とすのではなく、第１、第２ボンディングワイヤ２２、２３に分けてワイヤボンディングを行うので、各ボンディングワイヤ２２、２３のワイヤ長が従来よりも短くなり、ワイヤボンディングを容易に行うことができる。
【００５４】
なお、筐体２７の表面と略同一面内に指紋センサ部２１を表出させるには、封止樹脂２４の厚みＤ１は最低でも１ｍｍ必要である。また、その厚みＤ１が厚すぎると携帯電話等の使い勝手が悪くなるので、厚みＤ１は２ｍｍ以下に抑えるのが好ましい。
【００５５】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る指紋センサ装置について説明する。
【００５６】
図５は、本実施形態に係る指紋センサ装置の断面図である。図５において、第１実施形態で説明した部材には第１実施形態と同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００５７】
本実施形態が第１実施形態と異なる点は、本実施形態では第１半導体チップ１６の回路形成面に再配線２９を形成する点である。
【００５８】
その再配線２９は、第１半導体チップ１６が多面取りされるウエハ（不図示）をダイシングする前に、各第１半導体チップ１６の最上層のパッシベーション層上に無電解銅めっき層と電解銅めっき層との積層膜を形成し、その積層膜をパターニングして得られる。
【００５９】
この再配線２９は、第１半導体チップ１６の回路形成面の空きスペースにおいて比較的自由に引き回すことができる。よって、第１、第２ボンディングワイヤ２２、２３同士を互いに離して再配線２９上にワイヤボンディングすることも可能となり、一つの第１電極１７に二つのボンディングワイヤ２２、２３を接合する第１実施形態と比較して、ワイヤボンディングを行い易くすることができる。
【００６０】
（第３実施形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る指紋センサ装置について説明する。
【００６１】
図６は、本実施形態に係る指紋センサ装置の断面図である。図６において、第１実施形態で説明した部材には第１実施形態と同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００６２】
本実施形態が第１、第２実施形態と異なる点は、本実施形態では基材１０上に第１半導体チップ１６を複数設ける点である。
【００６３】
これによれば、それぞれの第１半導体チップ１６として互いに機能の異なるもの（ロジック品、メモリ品等）を使用することで、一つの指紋センサ装置に多くの機能を付加することができ、指紋センサ装置の機能を充実させることができる。
【００６４】
なお、このように第１半導体チップ１６を複数設ける場合でも、第２実施形態のように第１半導体チップ１６上に再配線を形成してもよい。
【００６５】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４の実施の形態に係る指紋センサ装置について説明する。
【００６６】
図７は、本実施形態に係る指紋センサ装置の断面図である。図７において、第１実施形態で説明した部材には第１実施形態と同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００６７】
本実施形態が第１〜第３実施形態と異なる点は、第１半導体チップ１６に代えて、第１、第２ボンディングワイヤ２２、２３を中継するための中継用基材（第２基材）３０を設ける点である。
【００６８】
その中継用基材３０は、コストを安くするために基材１０と同じ材料で構成するのが好ましく、例えばガラスエポキシ樹脂やポリイミドフィルムよりなる。そして、この中継用基材３０の表面には、無電解銅めっき層と電解銅めっき層との積層膜をパターニングして得られた配線（導体パターン）３１が形成され、この配線３１に第１、第２ボンディングワイヤ２２、２３が接合される。
【００６９】
第２実施形態で説明した再配線２９と同様に、この配線３１も、中継用基材３０の表面の空きスペースにおいて比較的自由に引き回すことができる。よって、第１、第２ボンディングワイヤ２２、２３同士を互いに離して配線３１上にワイヤボンディングすることが可能となり、第１、第２ボンディングワイヤ２２、２３をボンディングし易くすることができる。
【００７０】
なお、第１実施形態と同様に、本実施形態においても、封止樹脂の厚みＤ１は１ｍｍ〜２ｍｍ程度であり、取り付けしろＷは２ｍｍ〜６ｍｍ程度である。
【００７１】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５の実施の形態に係る指紋センサ装置について説明する。
【００７２】
図８（ａ）〜（ｃ）、図９は、本実施形態に係る指紋センサ装置の製造方法を工程順に説明するための断面図である。
【００７３】
最初に、図８（ａ）に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【００７４】
まず、ガラスエポキシ樹脂やポリイミドフィルム等よりなる第１基材４０の両面に銅箔を貼り付け、その銅箔と第１基材４０とに機械ドリルを通すことによりスルーホール４０ａを形成する。なお、第１基材４０としては、指紋センサ装置毎に既に切断されて個片化されているものを使用してもよいし、指紋センサ装置が多面取りされる多面取り用のものを使用しもよい。そして、スルーホール４０ａ内と銅箔上とに無電解銅めっき層を形成し、更にこの無電解銅めっき層を給電層に使用して電解銅めっき層を形成する。これにより、無電解銅めっき層と電解銅めっき層で構成されるスルーホール内銅めっき層４３がスルーホール４０ａの内壁に形成されることになる。
【００７５】
その後、第１基材４０の両面の銅箔をパターニングすることにより、第１基材４０の一方の主面上に第１ランド４１を形成すると共に、他方の主面上に第２ランド（第１導体パターン）４２を形成する。これらの第１、第２ランド４１、４２は、スルーホール内銅めっき層４３によって電気的に接続され、その平面形状は共に円形である。
【００７６】
続いて、第１、第２ランド４１、４２以外の銅箔のパターンを保護するために、スクリーン印刷によってソルダレジスト４６を基材１０の両方の主面上に塗布する。
【００７７】
次に、図８（ｂ）に示す断面構造を形成するまでの工程について説明する。
【００７８】
まず、既述の図８（ａ）と同様の工程を行うことにより、第２基材４５にスルーホール４５ａを形成し、その後、第２基材４５の一方の主面に第３ランド（第２導体パターン）４８を形成すると共に、他方の主面にボンディングパッド４９を形成する。その第３ランド４８とボンディングパッド４９とは、スルーホール４５ａの内壁に形成されたスルーホール内銅めっき層５２により電気的に接続される。
【００７９】
なお、第２基材４５としては、コストを安くするために第１基材４０と同じ種類のものを使用するのが好ましく、例えばガラスエポキシ樹脂やポリイミドフィルムよりなる基材が用いられる。
【００８０】
その後、スクリーン印刷によって第２基材４５の両面にソルダレジスト４７を塗布した後、接着剤等のダイ取り付け材５６を介して、半導体チップ５５の回路形成面の反対面をソルダレジスト４７上に固着する。その半導体チップ５５は、指紋を採取する機能を有し、指紋を読み取るための静電容量センサ等からなる指紋センサ部５４を備える。
【００８１】
そして、半導体チップ５５の電極５３とボンディングパッド４９とに金線等のボンディングワイヤ５１をワイヤボンディングし、電極５３とボンディングパッド４９とを電気的に接続する。
【００８２】
次いで、指紋センサ部５４が露出する開口５８ａを備えた封止樹脂５８により、半導体チップ５５とボンディングワイヤ５１とを封止する。
【００８３】
その後に、融点が２８０〜３００℃と高いＳｎ−９０Ｐｂ等の高融点はんだよりなる第２はんだバンプ（接続端子）５７を第３ランド４８上に接合し、その第２はんだバンプ５７が第２ランド４２と位置合わせされるように、第２基材４５を第１基材４０に向けて下ろす。
【００８４】
続いて、図２（ｃ）に示すように、第２はんだバンプ５７の融点以上の温度、例えば２８０℃程度のリフロー雰囲気内で第２はんだバンプ５７をリフローすることにより、第２はんだバンプ５７を第２ランド４２上に接合する。
【００８５】
次に、第２はんだバンプ５７よりも融点が１８０℃と低いＳｎ−３７Ｐｂ等の共晶はんだよりなる第１はんだバンプ４４を第１ランド４１上に搭載する。そして、この第１はんだバンプ４４の融点以上、且つ第２はんだバンプ５７の融点未満の温度で第１はんだバンプ４４を溶融し、この第１はんだバンプ４４を第１ランド４１上に接合する。このときのリフロー温度は、具体的には２００℃〜２５０℃、好ましくは２３５℃である。また、第１はんだバンプ４４は、指紋センサ装置の実装用外部端子として機能する。
【００８６】
第１基材４０として既に個片化されているものを使用する場合は、ここまでの工程により本実施形態に係る指紋センサ装置の基本構造が完成する。一方、第１基板４０として指紋センサ装置が多面取りされるものを使用する場合は、この後に第１基板４０を切断して個片化する。
【００８７】
この後は、この指紋センサ装置をマザーボード等の実装基板上に搭載する工程に移る。
【００８８】
その工程では、図９に示すように、マザーボード２６の端子２６ａに第１はんだバンプ４４を当接させ、全体をリフロー雰囲気に置く。そして、そのリフロー雰囲気内において第１はんだバンプ４４の融点以上、且つ第２はんだバンプ５７の融点未満の温度で第１はんだバンプ４４を加熱することにより、第１はんだバンプ４４を溶融してそれを端子２６ａに接合する。このように、リフロー雰囲気の温度を第２はんだバンプ５７の融点未満に抑えることにより、第２はんだバンプ５７が溶融するのを防止することができ、溶融した第２はんだバンプ５７によって第１基材４０と第２基材４５とが位置ずれを起こすのを防ぐことができる。
【００８９】
この指紋センサ装置は、上から見ると、その機器の筐体２７との取り付けしろＷの分だけ第１基材４０は第２基材４５よりも大きく、その取り付けしろＷの部分の第１基材４０と筐体２７との間には防水パッキン２８が挟み込まれる。
【００９０】
この取り付けしろＷは、第１〜第４実施形態と同様に、指紋センサ装置を筐体２７に安定性良く取り付けるために２ｍｍ以上とする必要があり、また、機器の小型化を妨げないために、この取り付けしろＷを６ｍｍ以下とするのが好ましい。
【００９１】
上記した実施形態によれば、半導体チップ５５として厚いチップを使用しなくても、第２はんだバンプ５７の高さや第２基材４５の厚みによって、第２ランド４２が形成されている側の第１基材４０の主面から封止樹脂５８の最上面までの高さＨ１が稼がれるので、筐体２７の表面と略同一面内に指紋センサ部５４を表出させることができる。そのため、薄厚化されたチップを半導体チップ５５として使用できるようになるので、ボンディングワイヤ５１のワイヤ長を短くすることができ、ワイヤボンディングを行い易くすることができる。
【００９２】
なお、高さＨ１は、筐体２７の表面と同一面内に指紋センサ部５４表出するために最低でも１ｍｍ必要である。また、高さＨ１が高すぎると、封止樹脂５８が筐体２７から突出し、携帯電話等の使い勝手が悪くなるので、高さＨ１は２ｍｍ以下に抑えるのが好ましい。
【００９３】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６の実施の形態に係る指紋センサ装置について説明する。
【００９４】
図１０は、本実施形態に係る指紋センサ装置の断面図である。図１０において、上記の各実施形態で説明した部材には上記と同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００９５】
本実施形態は、第５実施形態で説明した第１基材４０の上に、第１実施形態の指紋センサ装置を積層したものである。この場合、基材（第２基材）１０の下のはんだバンプ２５としては、２８０〜３００℃程度の高い融点を有するＳｎ−９０Ｐｂ等の高融点はんだが使用される。そして、このはんだバンプ２５は、ランド１２、４２同士を接続する接続端子として機能し、第２ランド４２と位置合わせされた後、リフローされてこの第２ランド４２に接合される。一方、第１はんだバンプ４４としては、第５実施形態と同様に、はんだバンプ２５よりも融点が低いＳｎ−３７Ｐｂ等の共晶はんだが用いられる。
【００９６】
このような指紋センサ装置によれば、第２ランド４２が形成されている側の第１基材４０の主面から封止樹脂２４の上面までの高さＨ２が、既述の第１〜第５実施形態と比較して一層高くなるので、第１、第２半導体チップ１６、１９として薄厚化されたものを使用しても、筐体２７の表面と略同一面内に指紋センサ部２１を表出さることができる。よって、第１、第２ボンディングワイヤ２２、２３のワイヤ長をより一層短くすることができるので、ワイヤボンディングが更に容易となる。
【００９７】
なお、高さＨ２は、第５実施形態で説明した理由により、１ｍｍ〜２ｍｍとする必要がある。
【００９８】
また、本実施形態はこれに限定されず、第２実施形態のように第１半導体チップ１６の回路形成面上に再配線２９を形成してもよいし、第３実施形態のように第１半導体チップ１６を複数設けてもよい。
【００９９】
更に、第４実施形態のように、第１半導体チップ１６に代えて中継用基材３０を設けてもよい。この場合の断面図は図１１に示す通りであり、基材（第２基材）１０と中継用基材（第３基材）３０とがはんだバンプ（接続端子）２５を介して第１基材４０の上に積層された構造となる。このような指紋センサ装置によっても上記したのと同様の利点を得ることができる。
【０１００】
以下に、本発明の特徴を付記する。
【０１０１】
（付記１） 基材と、
前記基材の一方の主面上に形成されたボンディングパッドと、
第１電極を回路形成面内に有し、該回路形成面の反対面が前記基材の一方の主面上に固着された第１半導体チップと、
第２電極と指紋センサ部とを回路形成面内に有し、該回路形成面の反対面が前記第１半導体チップ上に固着された第２半導体チップと、
前記第１電極と前記ボンディングパッドとを電気的に接続する第１ボンディングワイヤと、
前記第１電極と前記第２電極とを電気的に接続する第２ボンディングワイヤと、
前記第１半導体チップ、前記第２半導体チップ、前記第１ボンディングワイヤ、及び前記第２ボンディングワイヤを封止すると共に、前記指紋センサ部が露出する開口が形成された封止樹脂と、
を有し、
上から見た場合に、搭載される機器との取り付けしろの分だけ前記基材が前記封止樹脂よりも大きく、前記取り付けしろが２ｍｍ以上６ｍｍ以下であることを特徴とする指紋センサ装置。
【０１０２】
（付記２） 前記第１半導体チップは、前記基材の一方の主面上に複数設けられることを特徴とする付記１に記載の指紋センサ装置。
【０１０３】
（付記３） 前記第１半導体チップの回路形成面上に前記第１電極を電気的に引き出す再配線が形成され、前記第１ボンディングワイヤと前記第２ボンディングワイヤとが互いに離れて前記再配線上に接合されたことを特徴とする付記１又は付記２に記載の指紋センサ装置。
【０１０４】
（付記４） 第１基材と、
前記第１基材の一方の主面上に形成されたボンディングパッドと、
前記第１基材の一方の主面上に固着された第２基材と、
前記第２基材上に形成された導体パターンと、
電極と指紋センサ部とを回路形成面内に有し、該回路形成面の反対面が前記第２基材上に固着された半導体チップと、
前記ボンディングパッドと前記導体パターンとを電気的に接続する第１ボンディングワイヤと、
前記導体パターンと前記電極とを電気的に接続する第２ボンディングワイヤと、
前記第２基材、前記半導体チップ、前記第１ボンディングワイヤ、及び前記第２ボンディングワイヤを封止すると共に、前記指紋センサ部が露出する開口が形成された封止樹脂と、
を有し、
上から見た場合に、搭載される機器との取り付けしろの分だけ前記第１基材が前記封止樹脂よりも大きく、前記取り付けしろが２ｍｍ以上６ｍｍ以下であることを特徴とする指紋センサ装置。
【０１０５】
（付記５） 前記封止樹脂の厚さは、１ｍｍ以上６ｍｍ以下であることを特徴とする付記１乃至付記４のいずれかに記載の指紋センサ装置。
【０１０６】
（付記６） 一方の主面上に第１導体パターンが形成された第１基材と、
前記第１導体パターン上に電気的に接合された接続端子と、
前記接続端子と電気的に接合された第２導体パターンが一方の主面上に形成された第２基材と、
前記第２基材の他方の主面上に形成されたボンディングパッドと、
電極と指紋センサ部とを回路形成面内に有し、該回路形成面の反対面が前記第２基材の他方の主面上に固着された半導体チップと、
前記電極と前記ボンディングパッドとを電気的に接続するボンディングワイヤと、
前記指紋センサ部が露出する開口が形成され、前記半導体チップと前記ボンディングワイヤとを封止する封止樹脂と、
を有し、
上から見た場合に、搭載される機器との取り付けしろの分だけ前記第１基材が前記第２基材よりも大きいことを特徴とする指紋センサ装置。
【０１０７】
（付記７） 一方の主面上に第１導体パターンが形成された第１基材と、
前記第１導体パターン上に電気的に接合された接続端子と、
前記接続端子と電気的に接合された第２導体パターンが一方の主面上に形成された第２基材と、
前記第２基材の他方の主面上に形成されたボンディングパッドと、
第１電極を回路形成面内に有し、該回路形成面の反対面が前記第２基材の他方の主面上に固着された第１半導体チップと、
第２電極と指紋センサ部とを回路形成面内に有し、該回路形成面の反対面が前記第１半導体チップ上に固着された第２半導体チップと、
前記第１電極と前記ボンディングパッドとを電気的に接続する第１ボンディングワイヤと、
前記第１電極と前記第２電極とを電気的に接続する第２ボンディングワイヤと、
前記第１半導体チップ、前記第２半導体チップ、前記第１ボンディングワイヤ、及び前記第２ボンディングワイヤを封止すると共に、前記指紋センサ部が露出する開口が形成された封止樹脂と、
を有し、
上から見た場合に、搭載される機器との取り付けしろの分だけ前記第１基材が前記第２基材よりも大きいことを特徴とする指紋センサ装置。
【０１０８】
（付記８） 前記第１半導体チップは、前記第２基材の他方の主面上に複数設けられることを特徴とする付記７に記載の指紋センサ装置。
【０１０９】
（付記９） 前記第１半導体チップの回路形成面上に前記第１電極を電気的に引き出す再配線が形成され、前記第１ボンディングワイヤと前記第２ボンディングワイヤが互いに離れて前記再配線上に接合されたことを特徴とする付記７又は付記８に記載の指紋センサ装置。
【０１１０】
（付記１０） 一方の主面上に第１導体パターンが形成された第１基材と、
前記第１導体パターン上に電気的に接合された接続端子と、
前記接続端子と電気的に接合された第２導体パターンが一方の主面上に形成された第２基材と、
前記第２基材の他方の主面上に形成されたボンディングパッドと、
前記第２基材の他方の主面上に固着された第３基材と、
前記第３基材上に形成された第３導体パターンと、
電極と指紋センサ部とを回路形成面内に有し、該回路形成面の反対面が前記第３基材上に固着された半導体チップと、
前記ボンディングパッドと前記第３導体パターンとを電気的に接続する第１ボンディングワイヤと、
前記第３導体パターンと前記電極とを電気的に接続する第２ボンディングワイヤと、
前記第３基材、前記半導体チップ、前記第１ボンディングワイヤ、及び前記第２ボンディングワイヤを封止すると共に、前記指紋センサ部が露出する開口が形成された封止樹脂と、
を有し、
上から見た場合に、搭載される機器との取り付けしろの分だけ前記第１基材が前記第２基材よりも大きいことを特徴とする指紋センサ装置。
【０１１１】
（付記１１） 前記取り付けしろは、２ｍｍ以上６ｍｍ以下であることを特徴とする付記６乃至付記１０のいずれかに記載の指紋センサ装置。
【０１１２】
（付記１２） 前記第１導体パターンが形成されている側の前記第１基材の主面から、前記封止樹脂の最上面までの高さは、１ｍｍ以上２ｍｍ以下であることを特徴とする付記６乃至付記１１のいずれかに記載の指紋センサ装置。
【０１１３】
（付記１３） 第１基材の一方の主面上に第１導体パターンを形成する工程と、
一方の主面上に第２導体パターンを有し、他方の主面上にボンディングパッドを有する第２基材の前記他方の主面上に、電極と指紋センサ部とを回路形成面内に有する半導体チップの該回路形成面の反対面を固着する工程と、
前記電極と前記ボンディングパッドとをボンディングワイヤで電気的に接続する工程と、
前記指紋センサ部が露出する開口を備えた封止樹脂により、前記半導体チップと前記ボンディングワイヤとを封止する工程と、
前記第２導体パターン上に接続端子を接合する工程と、
前記接続端子を前記第１導体パターンに接合し、該接続端子を介して該第１導体パターンと前記第２導体パターンとを電気的に接続する工程と、
前記第１基材を、搭載される機器との取り付けしろの分だけ前記第２基材よりも大きく切断する工程と、
を有することを特徴とする指紋センサ装置の製造方法。
【０１１４】
（付記１４） 前記接続端子を前記第１パターンに接合した後に、該接続端子よりも融点が低く、且つ前記第１パターンと電気的に接続される実装用外部端子を前記第１基材の他方の主面上に接合する工程を有し、
前記実装用外部端子を接合する工程は、該実装用外部端子の融点以上且つ前記接続端子の融点未満の温度で前記実装用外部端子を加熱して行われることを特徴とする付記１３に記載の指紋センサ装置の製造方法。
【０１１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第１半導体チップと第２半導体を積層するので、これらの半導体チップを接続する第２ボンディングワイヤや、第１半導体チップと基材とを接続する第１ボンディングワイヤのワイヤ長を短くすることができ、ワイヤボンディングを容易に行うことができる。
【０１１６】
なお、このように半導体チップ同士を積層するのではなく、第１基材の上に、第２基材と半導体チップとを積層しても、上記と同様の利点を得ることができる。
【０１１７】
更に、第１基材の上に接続端子を介して第２基材を設け、その第２基材の上に半導体チップを固着するので、接続端子や第２基材の厚みによって第１基材から半導体チップまでの高さが稼がれる。その結果、半導体チップとして薄厚化されたものを使用することができるので、半導体チップと第２基材とを接続するボンディングワイヤのワイヤ長を短くすることができ、ワイヤボンディングを容易に行うことができる。
【０１１８】
このとき、実装用外部端子を第１基材に設けてもよく、その場合は、上記の実装用外部端子の融点以上且つ接続端子の融点未満の温度で実装用端子を加熱することにより、接続端子が溶融するのを防ぎながら、実装用外部端子のみを選択的に溶融し、実装用外部端子を第１基材に接合することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、従来例に係る指紋センサ装置の断面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の実施の形態に係る指紋センサ装置の製造方法について示す断面図（その１）である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係る指紋センサ装置を機器に実装した場合の断面図である。
【図４】図４は、図２（ｂ）の工程を終了後の指紋センサ装置の斜視図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施の形態に係る指紋センサ装置の断面図である。
【図６】図６は、本発明の第３の実施の形態に係る指紋センサ装置の断面図である。
【図７】図７は、本発明の第４の実施の形態に係る指紋センサ装置の断面図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第５の実施の形態に係る指紋センサ装置の製造方法について示す断面図（その１）である。
【図９】図９は、本発明の第５の実施の形態に係る指紋センサ装置の製造方法について示す断面図（その２）である。
【図１０】図１０は、本発明の第６の実施の形態に係る指紋センサ装置の断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第６の実施の形態において、第１半導体チップに代えて中継用基材を設けた場合の断面図である。
【符号の説明】
１…インターポーザ、２、２５…はんだバンプ、３、５５…半導体チップ、４、５１…ボンディングワイヤ、５、２６…マザーボード、６、２７…筐体、７、２８…防水パッキン、８、２４、５８…封止樹脂、８ａ、２４ａ…開口、１０…基材、１０ａ、４５ａ…スルーホール、１１、４９…ボンディングパッド、１２…ランド、１３、４３、５２…スルーホール内銅めっき層、１４、４７…ソルダレジスト、１５、１８、５６…ダイ取り付け材、１６…第１半導体チップ、１７…第１電極、１９…第２半導体チップ、２０…第２電極、２１、５４…センサ部、２２…第１ボンディングワイヤ、２３…第２ボンディングワイヤ、２６ａ…端子、２９…再配線、３０…中継用基材、３１…配線、４０…第１基材、４１…第１ランド、４２…第２ランド、４４…第１はんだバンプ、４５…第２基材、４８…第３ランド、５３…電極、５７…第２はんだバンプ。
Claims (5)
- 基材と、
前記基材の一方の主面上に形成されたボンディングパッドと、
第１電極を回路形成面内に有し、該回路形成面の反対面が前記基材の一方の主面上に固着された第１半導体チップと、
第２電極と指紋センサ部とを回路形成面内に有し、該回路形成面の反対面が前記第１半導体チップ上に固着された第２半導体チップと、
前記第１電極と前記ボンディングパッドとを電気的に接続する第１ボンディングワイヤと、
前記第１電極と前記第２電極とを電気的に接続する第２ボンディングワイヤと、
前記第１半導体チップ、前記第２半導体チップ、前記第１ボンディングワイヤ、及び前記第２ボンディングワイヤを封止すると共に、前記指紋センサ部が露出する開口が形成された封止樹脂と、
を有し、
上から見た場合に、搭載される機器との取り付けしろの分だけ前記基材が前記封止樹脂よりも大きく、前記取り付けしろが２ｍｍ以上６ｍｍ以下であることを特徴とする指紋センサ装置。 - 一方の主面上に第１導体パターンが形成された第１基材と、
前記第１導体パターン上に電気的に接合された接続端子と、
前記接続端子と電気的に接合された第２導体パターンが一方の主面上に形成された第２基材と、
前記第２基材の他方の主面上に形成されたボンディングパッドと、
電極と指紋センサ部とを回路形成面内に有し、該回路形成面の反対面が前記第２基材の他方の主面上に固着された半導体チップと、
前記電極と前記ボンディングパッドとを電気的に接続するボンディングワイヤと、
前記指紋センサ部が露出する開口が形成され、前記半導体チップと前記ボンディングワイヤとを封止する封止樹脂と、
を有し、
上から見た場合に、搭載される機器との取り付けしろの分だけ前記第１基材が前記第２基材よりも大きいことを特徴とする指紋センサ装置。 - 一方の主面上に第１導体パターンが形成された第１基材と、
前記第１導体パターン上に電気的に接合された接続端子と、
前記接続端子と電気的に接合された第２導体パターンが一方の主面上に形成された第２基材と、
前記第２基材の他方の主面上に形成されたボンディングパッドと、
第１電極を回路形成面内に有し、該回路形成面の反対面が前記第２基材の他方の主面上に固着された第１半導体チップと、
第２電極と指紋センサ部とを回路形成面内に有し、該回路形成面の反対面が前記第１半導体チップ上に固着された第２半導体チップと、
前記第１電極と前記ボンディングパッドとを電気的に接続する第１ボンディングワイヤと、
前記第１電極と前記第２電極とを電気的に接続する第２ボンディングワイヤと、
前記第１半導体チップ、前記第２半導体チップ、前記第１ボンディングワイヤ、及び前記第２ボンディングワイヤを封止すると共に、前記指紋センサ部が露出する開口が形成された封止樹脂と、
を有し、
上から見た場合に、搭載される機器との取り付けしろの分だけ前記第１基材が前記第２基材よりも大きいことを特徴とする指紋センサ装置。 - 一方の主面上に第１導体パターンが形成された第１基材と、
前記第１導体パターン上に電気的に接合された接続端子と、
前記接続端子と電気的に接合された第２導体パターンが一方の主面上に形成された第２基材と、
前記第２基材の他方の主面上に形成されたボンディングパッドと、
前記第２基材の他方の主面上に固着された第３基材と、
前記第３基材上に形成された第３導体パターンと、
電極と指紋センサ部とを回路形成面内に有し、該回路形成面の反対面が前記第３基材上に固着された半導体チップと、
前記ボンディングパッドと前記第３導体パターンとを電気的に接続する第１ボンディングワイヤと、
前記第３導体パターンと前記電極とを電気的に接続する第２ボンディングワイヤと、
前記第３基材、前記半導体チップ、前記第１ボンディングワイヤ、及び前記第２ボンディングワイヤを封止すると共に、前記指紋センサ部が露出する開口が形成された封止樹脂と、
を有し、
上から見た場合に、搭載される機器との取り付けしろの分だけ前記第１基材が前記第２基材よりも大きいことを特徴とする指紋センサ装置。 - 第１基材の一方の主面上に第１導体パターンを形成する工程と、
一方の主面上に第２導体パターンを有し、他方の主面上にボンディングパッドを有する第２基材の前記他方の主面上に、電極と指紋センサ部とを回路形成面内に有する半導体チップの該回路形成面の反対面を固着する工程と、
前記電極と前記ボンディングパッドとをボンディングワイヤで電気的に接続する工程と、
前記指紋センサ部が露出する開口を備えた封止樹脂により、前記半導体チップと前記ボンディングワイヤとを封止する工程と、
前記第２導体パターン上に接続端子を接合する工程と、
前記接続端子を前記第１導体パターンに接合し、該接続端子を介して該第１導体パターンと前記第２導体パターンとを電気的に接続する工程と、
前記第１基材を、搭載される機器との取り付けしろの分だけ前記第２基材よりも大きく切断する工程と、
を有することを特徴とする指紋センサ装置の製造方法。
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| JP2003110144A JP2004319678A (ja) | 2003-04-15 | 2003-04-15 | 指紋センサ装置及びその製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2003-04-15 JP JP2003110144A patent/JP2004319678A/ja not_active Withdrawn
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