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JPH1012757A - マイクロパッケージ - Google Patents

マイクロパッケージ

Info

Publication number
JPH1012757A
JPH1012757A JP18266796A JP18266796A JPH1012757A JP H1012757 A JPH1012757 A JP H1012757A JP 18266796 A JP18266796 A JP 18266796A JP 18266796 A JP18266796 A JP 18266796A JP H1012757 A JPH1012757 A JP H1012757A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frame
substrate
micro
mounting
mounting board
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
Application number
JP18266796A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahito Honma
聖人 本間
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kokusai Denki Electric Inc
Original Assignee
Kokusai Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kokusai Electric Co Ltd filed Critical Kokusai Electric Co Ltd
Priority to JP18266796A priority Critical patent/JPH1012757A/ja
Publication of JPH1012757A publication Critical patent/JPH1012757A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors

Landscapes

  • Wire Bonding (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】微小電気機械的機能デバイスの動作部分に中空
部を形成する樹脂製の枠のガス発生による接着力の低下
と、デバイスと取付け基板との熱膨張の差による応力歪
みを吸収して信頼性を向上する。 【解決手段】電気機械的機能デバイス10の動作部を囲
み中空部を形成する枠16に、中空部に面した部分を残
して、斜めに多数の間隙17を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、微小電気機械的機
能デバイスの(気密封止)構造に関し、特に弾性表面波
デバイスや水晶振動子などの振動デバイス,加速度セン
サやジャイロなどの慣性センサ,圧力センサ,アクチュ
エータなどの電気機械的運動を伴うデバイスのパッケー
ジ構造及びその信頼性向上に関するものである。
【0002】
【従来の技術】製品の小型化,高速化,高機能化に伴
い、一つのモジュール内に多数のチップを組み込むMC
M(Multi Chip Module )技術の開発が盛んに行われて
いる。これまでのMCM技術の中ではLSIのベアチッ
プをフリップチップ,TAB(Tape Automated Bondin
g)などの方法を用いて実装し、その後樹脂などでモー
ルドしていた。しかし、従来のMCM実装技術では、封
止に用いた樹脂が微小電気機械的機能デバイスの運動空
間に潜り込み、特性に影響を与えるため、LSIのベア
チップと共にMCM化することはできない。そのため
に、従来の微小電気機械的機能デバイスは、カンパッケ
ージやセラミックパッケージされた後プリント基板など
に実装する構造であり、そのため集積回路などとともに
一体化することはできなかった。
【0003】LSIのベアチップと微小電気機械的機能
デバイスを共にMCM化するため、微小電気機械的機能
デバイスの、構造体やセンサの動作空間を囲むように形
成した接着機能を持つ枠を基板にフェイスダウン方式で
基板に実装し、構造体やセンサをキャビティ内に封止す
ることができる構造のマイクロパッケージが開発されて
いる。
【0004】図7は、従来のセラミックパッケージ技術
による振動デバイスやセンサの縦断面図である。図中、
1は振動デバイスまたはセンサ、2はステム、3はキャ
ップ、4はボンディングワイヤ、5はダイボンディング
樹脂である。上記従来の構成より明らかように、振動デ
バイスまたはセンサ1は、ステム2とキャップ3から構
成されるカンパッケージ内に収容されている。このた
め、従来のパッケージ技術ではパッケージサイズが大き
く、コストも高いという欠点がある。
【0005】図8,図9はこのような欠点を改良するた
め本発明者が先に提案したパッケージ構造例図であり、
図8はフェイスダウン実装前の平面図であり、図9は基
板20に実装後のX−Y断面図である(特願平8−48
403号参照)。図8,図9において、10は弾性表面
波デバイス、11は弾性表面波デバイス10の電極パッ
ド、12は接着機能を持つ枠、13はバンプ、14は接
着強度改善用金属、20は基板、15は基板20上の配
線導体、100は中空部である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のパ
ッケージは次のような問題が生じている。 (1)デバイス10と基板20の熱膨張係数の差が大き
い場合、熱圧着実装時に接合面の応力が大きくなりパッ
ケージ構造が破壊される。 (2)接着機能を持つ枠12にポリイミド樹脂のような
接合時にガスを放出する材料を用い、しかも、枠12の
全面が基板20に接着するような形状の場合、接合時の
ガスが材料内に残るためポリイミド化が進まず接着力が
低下する。以上のように、前述のパッケージ構造は、接
合後の応力の影響や接着力の低下があって実装後の信頼
性に欠けるため、実用化が難しいという欠点がある。
【0007】本発明の目的は、構造体やセンサをベアチ
ップの状態で、しかも構造体やセンサの動作空間を確保
しながら実装し、さらに他のベアチップと共に樹脂封止
できるマイクロパッケージを実用化するため、実装時
(熱圧着)にデバイスと基板間に生じる応力を緩和し、
枠の材料内から生じるガスの放出を促進するような構造
の枠を用いたマイクロパッケージ構造を提供することに
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明のマイクロパッケ
ージは、電気機械的動作部分から引き出された端子電極
を有する微小電気機械的機能デバイスの基板と、前記電
気機械的動作部分を囲み該基板上に形成され上端面が平
らで接着機能をもつ樹脂製の枠と、該枠の外側の前記基
板上の端子電極面に形成されたバンプとを備え、取付け
基板にフェイスダウン実装により前記枠の平らな上端面
と該取付け基板とが接合されたとき前記電気機械的動作
部分の表面近傍に密閉空間が形成され、前記バンプによ
って取付け基板上の配線導体に導通接続されるように構
成されたマイクロパッケージにおいて、前記枠は、前記
密閉空間に接する内側部分を残し、該枠の辺に対して斜
めに多数の間隙が設けられ、該枠を形成するとき発生す
るガスを放出するとともに、前記微小電気機械的機能デ
バイスの基板と前記取付け基板との膨張係数の差によっ
て加熱時あるいは冷却時に生ずる応力による機械的歪み
を吸収するように構成されたことを特徴とするものであ
る。
【0009】
【発明の実施の形態】上記構成のマイクロパッケージ構
造は、デバイスの構造体やセンサの動作空間の周りに多
数の間隙17が設けられ接着機能を持つ枠16を形成
し、フェイスダウン方式でデバイスの枠16と取付け基
板とを接着しているため、構造体やセンサは封止された
空間に保持されるので、樹脂を用いてモジュール全体を
封止しても、動作空間内に樹脂が入り込むことはなく、
デバイスの特性を損なうことはない。
【0010】デバイスと取付け基板間の熱膨張係数の差
が大きい場合、実装時に接合面に応力が生じる。しか
し、デバイスの動作空間の周りに形成した接着機能を持
つ枠16に多数の間隙17が設けられているので、仕切
りのように残っている枠の部分が弾性変形するため応力
を吸収することができる。また、枠16の材料にポリイ
ミド樹脂などを使用しても、枠16に間隙17が多数設
けられているためガスの放出が促進される。以上の2点
の効果により実装後の信頼性が向上する。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例として、図1から図6
に示した弾性表面波デバイスのパッケージ構造について
説明する。図1は弾性表面波デバイスのパッケージ前
(フェイスダウン実装前)の平面図、図2はそのX−Y
断面図、図3は図2の弾性表面波デバイスを取付け基板
20にフリップチップ実装した後の断面図、図4は枠1
6の形成時に使用するマスクの平面図、図5は図1の矢
印方向(間隙の方向)から見た応力が生じていないとき
の枠16の形状を説明する部分図、図6は応力が生じた
ときの枠16の形状を説明する部分図である。
【0012】図1,図2,図3において、10は弾性表
面波デバイス、11は弾性表面波デバイス10の電極パ
ッド、16は本発明の要部をなす枠であり、斜めに間隙
17があり上端面に接着機能を持つ枠である。13はバ
ンプ、14は接着強度改善用金属、20は基板、15は
基板上の配線、100は中空部(密閉空間)である。
【0013】電極パッド11と接着強度改善用金属14
は、IDT電極を形成するときフォトリソグラフィとド
ライエッチングを用いて形成される。この時、電極パッ
ド11はあらかじめ枠16の外側まで延長して形成す
る。また、接着強度改善用金属14は動作空間100の
周りに配置する。
【0014】次に、接着機能を持つ枠16を接着強度改
善用金属14上に形成する。この接着機能を持つ枠16
に応力を緩和する機能を持たせるため、高アスペクト比
の間隙17を設ける。このため、枠16は図4に示すマ
スク18を用いてフォトリソグラフィまたは反応性イオ
ンエッチングなどの微細加工技術を用いて形成する。枠
16の材料としては、ハーフキュアしたポリイミド樹脂
が適当である。マスク18の形状は、間隙17の間隔を
フォトリソグラフィの可能な限り狭くし、かつ応力によ
る延びに合わせるのが好ましい。例えば、弾性表面波デ
バイス10の圧電基板が高温のとき熱膨張によって全体
的に伸びる場合、応力の方向はデバイス中央から四隅に
向かう。従って、枠16の間隙(切込み)17の方向は
応力の方向に直角になるように斜めに設けるのがよい。
【0015】次に、枠16の外側まで延ばした電極パッ
ド11上にバンプ13を形成する。この時バンプ13の
高さは枠16の高さより高くする。バンプ13には、は
んだバンプ、導電樹脂バンプ、メタルバンプがあり、い
ずれのバンプ材料を使用してもよい。ここまでのプロセ
スはウエハ上でバッチ処理が行われる。
【0016】次に、ダイシングマシンを用いてウエハを
デバイス毎に分離する。続いて分離されたデバイスを基
板20上にのせ、デバイスを基板側に押しつけ加熱す
る。この時バンプ13はデバイスと基板20間の電気的
接続を行う。枠16の材料として、ポリイミド樹脂を用
いたときは熱圧着によって取付け基板20に実装する。
これらのパッケージプロセスが終了すると、枠16とデ
バイス10,基板20によって中空部100が形成さ
れ、弾性表面波デバイスの動作空間は中空部100に封
止される。
【0017】実装後、デバイスと取付基板20の接合面
には、熱膨張係数の差に比例した応力が生じる。弾性表
面波デバイス10などの振動デバイスは接合面の応力に
よって特性に影響が現れる。しかし、本発明では、枠1
6の形状を切込み間隙17付きの形状にしてあるので、
図5,図6に示すように、応力の増加に伴って図6のよ
うに弾性変形するため、応力が緩和されデバイスへの影
響を少なくすることができる。
【0018】また、枠16が間隙17を有するので、熱
圧着時に生じるポリミイド樹脂内のガスの枠外側までの
パスが短くなるため、ガスの放出が促進される。
【0019】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、枠
16に切込み間隙17が設けられているので、温度によ
る応力発生の歪が軽減され、接合時のガスが抜けるた
め、実装後の信頼性が向上する。また、半導体チップと
一体化することができ、従来の樹脂封止をそのまま適用
できるので、構造体,センサなどのマイクロメカニカル
デバイスを搭載したマルチチップモジュールの実用化を
実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例のフェイスダウン実装前の平面
図である。
【図2】図1の(X−Y)断面図である。
【図3】本発明の実施例のフェイスダウン実装後の断面
図である。
【図4】本発明の要部をなす枠を形成する時に使用する
マスクの平面図である。
【図5】図1の矢印方向から見た応力が生じていないと
きの枠の形状説明図である。
【図6】応力が生じたときの枠の形状説明図である。
【図7】従来のセラミックパッケージ構造例図である。
【図8】先に提案した構造によるフェイスダウン実装前
の平面図である。
【図9】図8の実装後の(X−Y)断面図である。
【符号の説明】
1 振動デバイスまたはセンサ 2 ステム 3 キャップ 4 ボンディングワイヤ 5 ダイボンディング樹脂 10 弾性表面波デバイス 11 電極パッド 12 接着機能を持つ枠 13 バンプ 14 接着強度改善用金属 15 配線導体 16 枠 17 間隙 20 基板 100 中空部(動作空間)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気機械的動作部分から引き出された端
    子電極を有する微小電気機械的機能デバイスの基板と、
    前記電気機械的動作部分を囲み該基板上に形成され上端
    面が平らで接着機能をもつ樹脂製の枠と、該枠の外側の
    前記基板上の端子電極面に形成されたバンプとを備え、
    取付け基板にフェイスダウン実装により前記枠の平らな
    上端面と該取付け基板とが接合されたとき前記電気機械
    的動作部分の表面近傍に密閉空間が形成され、前記バン
    プによって取付け基板上の配線導体に導通接続されるよ
    うに構成されたマイクロパッケージにおいて、 前記枠は、前記密閉空間に接する内側部分を残し、該枠
    の辺に対して斜めに多数の間隙が設けられ、該枠を形成
    するとき発生するガスを放出するとともに、前記微小電
    気機械的機能デバイスの基板と前記取付け基板との膨張
    係数の差によって加熱時あるいは冷却時に生ずる応力に
    よる機械的歪みを吸収するように構成されたことを特徴
    とするマイクロパッケージ。
JP18266796A 1996-06-25 1996-06-25 マイクロパッケージ Pending JPH1012757A (ja)

Priority Applications (1)

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JP18266796A JPH1012757A (ja) 1996-06-25 1996-06-25 マイクロパッケージ

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