(57)【要約】【課題】センサー用パッケージ基板において、センサーチップと電子部品を接続する配線の配線距離を短縮するとともに、基板の面積を縮小する。【解決手段】センサー用パッケージ基板１００は、センサーチップを搭載するための搭載領域Ａと、センサーチップに接続されるコントローラチップ１５０とを備え、平面視で搭載領域Ａと重なる位置に設けられ、一方の表面１０１から他方の表面１０２に亘って貫通する貫通孔Ｖ１を有し、搭載領域Ａとコントローラチップ１５０は、平面視で重なりを有している。本発明によれば、絶縁層１１３，１１４の厚みを薄くすることにより、センサーチップとコントローラチップ１５０を接続する配線の配線距離を短縮することが可能となるだけでなく、基板の面積を縮小することも可能となる。また、センサーチップについては、貫通孔Ｖ１を介して、測定対称となる物理量を検出することができる。【選択図】図１
2020013835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の表面に設けられ、センサーチップを搭載するための搭載領域と、前記センサーチップに接続される電子部品とを備えるセンサー用パッケージ基板であって、
平面視で前記搭載領域と重なる位置に設けられ、前記一方の表面から他方の表面に亘って貫通する貫通孔を有し、
前記搭載領域と前記電子部品は、平面視で重なりを有していることを特徴とするセンサー用パッケージ基板。
【請求項２】
前記貫通孔は、深さ方向における径が一定であることを特徴とする請求項１に記載のセンサー用パッケージ基板。
【請求項３】
前記貫通孔は、深さ位置によって径が異なることを特徴とする請求項１に記載のセンサー用パッケージ基板。
【請求項４】
前記貫通孔は、前記一方の表面側の端部の径と、前記他方の表面側の端部の径が異なることを特徴とする請求項３に記載のセンサー用パッケージ基板。
【請求項５】
前記貫通孔は、深さ位置によって径が連続的に変化するテーパー形状を有することを特徴とする請求項３又は４に記載のセンサー用パッケージ基板。
【請求項６】
前記貫通孔の平面形状が非円形であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のセンサー用パッケージ基板。
【請求項７】
前記電子部品が内部に埋め込まれていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のセンサー用パッケージ基板。
【請求項８】
前記貫通孔の内部に位置し、前記貫通孔よりも径の小さい開口が形成された金属膜をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のセンサー用パッケージ基板。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載のセンサー用パッケージ基板と、前記搭載領域に搭載されたセンサーチップとを備えることを特徴とするセンサーモジュール。
【請求項１０】
前記センサーチップは、空気の振動、圧力、温度又は組成を検出するセンサーであることを特徴とする請求項９に記載のセンサーモジュール。
【請求項１１】
電子部品が埋め込まれた電子部品内蔵基板であって、
平面視で前記電子部品と重ならない位置に設けられ、一方の表面から他方の表面に亘って貫通する貫通孔を有し、
前記貫通孔は、深さ位置によって径が異なることを特徴とする電子部品内蔵基板。
【請求項１２】
前記貫通孔は、前記一方の表面側の端部の径と、前記他方の表面側の端部の径が異なることを特徴とする請求項１１に記載の電子部品内蔵基板。
【請求項１３】
前記貫通孔は、深さ位置によって径が連続的に変化するテーパー形状を有することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の電子部品内蔵基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセンサー用パッケージ基板及びこれを備えるセンサーモジュールに関し、特に、空気の振動、圧力、温度又は組成を検出するセンサーを搭載するためのセンサー用パッケージ基板及びこれを備えるセンサーモジュールに関する。また本発明は、センサー用パッケージ基板として好適な電子部品内臓基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
温度センサーなどのセンサーチップを備えるセンサーモジュールとしては、特許文献１に記載されたセンサーモジュールが知られている。特許文献１に記載されたセンサーモジュールは、基板に形成された複数の凹部にセンサーチップやその他の電子部品を収容し、センサーチップと電子部品を接続する配線を形成した後、基板の表面を樹脂封止した構造を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１４９７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されたセンサーモジュールは、センサーチップと他の電子部品が同一平面上に搭載されていることから、両者を接続する配線の配線距離を短縮することは困難であるとともに、基板の面積も大型化するという問題があった。
【０００５】
したがって、本発明は、センサー用パッケージ基板及びこれを備えるセンサーモジュール並びに電子部品内臓基板において、センサーチップと電子部品を接続する配線の配線距離を短縮することを目的とする。
【０００６】
また、本発明は、センサー用パッケージ基板及びこれを備えるセンサーモジュール並びに電子部品内臓基板において、基板の面積を縮小することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるセンサー用パッケージ基板は、一方の表面に設けられ、センサーチップを搭載するための搭載領域と、センサーチップに接続される電子部品とを備えるセンサー用パッケージ基板であって、平面視で搭載領域と重なる位置に設けられ、一方の表面から他方の表面に亘って貫通する貫通孔を有し、搭載領域と電子部品は、平面視で重なりを有していることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明によるセンサーモジュールは、上記のセンサー用パッケージ基板と、搭載領域に搭載されたセンサーチップとを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、センサーチップと電子部品が互いに重なるようにレイアウトされることから、センサーチップと電子部品の間に介在する絶縁層の厚みを薄くすることにより、センサーチップと電子部品を接続する配線の配線距離を短縮することが可能となるだけでなく、基板の面積を縮小することも可能となる。また、センサーチップについては、貫通孔を介して、測定対称となる物理量を検出することができる。
【００１０】
本発明において、貫通孔は深さ方向における径が一定であっても構わないし、深さ位置によって径が異なっていても構わない。前者の構造はドリルを用いた加工によって得ることができ、後者の構造はブラスト法やレーザー法を用いた加工、或いは、径の異なる複数のドリルを用いた加工によって得ることができる。後者の場合、貫通孔は、一方の表面側の端部の径と、他方の表面側の端部の径が異なっていても構わないし、深さ位置によって径が連続的に変化するテーパー形状を有するものであっても構わない。
【００１１】
本発明において、貫通孔の平面形状が非円形であっても構わない。このような構造は、ブラスト法やレーザー法を用いた加工によって得ることが可能である。
【００１２】
本発明において、電子部品が内部に埋め込まれていても構わない。これによれば、電子部品を基板の他方の表面に搭載する必要がなくなることから、基板の他方の表面をマザーボードにより近接させることができ、これによりセンサーの感度を高めることが可能となる。
【００１３】
本発明によるセンサー用パッケージ基板は、貫通孔の内部に位置し、貫通孔よりも径の小さい開口が形成された金属膜をさらに備えていても構わない。これによれば、センサーチップの静電気破壊を防止できるとともに、貫通孔を介してゴミなどがセンサーチップに付着しにくくなる。
【００１４】
本発明において、センサーチップは、空気の振動、圧力、温度又は組成を検出するセンサーであっても構わない。これによれば、貫通孔を介して空気の振動、圧力、温度又は組成を検出することが可能となる。
【００１５】
さらにまた、本発明による電子部品内蔵基板は、電子部品が埋め込まれた基板であって、平面視で前記電子部品と重ならない位置に設けられ、一方の表面から他方の表面に亘って貫通する貫通孔を有し、前記貫通孔は、深さ位置によって径が異なることを特徴とする。この場合、前記貫通孔は、前記一方の表面側の端部の径と、前記他方の表面側の端部の径が異なることが好ましい。また前記貫通孔は、深さ位置によって径が連続的に変化するテーパー形状であってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
このように、本発明によれば、センサー用パッケージ基板及びこれを備えるセンサーモジュール並びに電子部品内蔵基板において、センサーチップと電子部品を接続する配線の配線距離を短縮することができるとともに、基板の面積を縮小することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態によるセンサー用パッケージ基板１００の構造を説明するための略断面図である。
【図２】図２は、センサー用パッケージ基板１００の略平面図である。
【図３】図３は、センサーモジュール１００Ａの構造を説明するための略断面図である。
【図４】図４は、センサーモジュール１００Ａの略平面図である。
【図５】図５は、センサーモジュール１００Ａをマザーボード２００に搭載した状態を示す略断面図である。
【図６】図６は、センサー用パッケージ基板１００の製造方法を説明するための工程図である。
【図７】図７は、センサー用パッケージ基板１００の製造方法を説明するための工程図である。
【図８】図８は、センサー用パッケージ基板１００の製造方法を説明するための工程図である。
【図９】図９は、センサー用パッケージ基板１００の製造方法を説明するための工程図である。
【図１０】図１０は、センサー用パッケージ基板１００の製造方法を説明するための工程図である。
【図１１】図１１は、センサー用パッケージ基板１００の製造方法を説明するための工程図である。
【図１２】図１２は、センサー用パッケージ基板１００の製造方法を説明するための工程図である。
【図１３】図１３は、センサー用パッケージ基板１００の製造方法を説明するための工程図である。
【図１４】図１４は、第１の変形例によるセンサーモジュール１００Ｂの構造を説明するための略断面図である。
【図１５】図１５は、第２の変形例によるセンサーモジュール１００Ｃの構造を説明するための略断面図である。
【図１６】図１６は、第３の変形例によるセンサーモジュール１００Ｄの構造を説明するための略断面図である。
【図１７】図１７は、第４の変形例によるセンサーモジュール１００Ｅの構造を説明するための略断面図である。
【図１８】図１８は、レーザー加工やブラスト加工により貫通孔Ｖ１を形成する方法を説明するための工程図である。
【図１９】図１９は、レーザー加工やブラスト加工により貫通孔Ｖ１を形成する方法を説明するための工程図である。
【図２０】図２０は、レーザー加工やブラスト加工により貫通孔Ｖ１を形成する方法を説明するための工程図である。
【図２１】図２１は、レーザー加工やブラスト加工により貫通孔Ｖ１を形成する方法を説明するための工程図である。
【図２２】図２２は、レーザー加工やブラスト加工により貫通孔Ｖ１を形成する方法を説明するための工程図である。
【図２３】図２３は、第５の変形例によるセンサーモジュール１００Ｆの構造を説明するための略断面図である。
【図２４】図２４は、第６の変形例によるセンサーモジュール１００Ｇの構造を説明するための略断面図である。
【図２５】図２５は、第７の変形例によるセンサーモジュール１００Ｈの構造を説明するための略断面図である。
【図２６】図２６は、第８の変形例によるセンサーモジュール１００Ｉの構造を説明するための略断面図である。
【図２７】図２７は、第９の変形例によるセンサーモジュール１００Ｊの構造を説明するための略断面図である。
【図２８】図２８は、第１の変形例によるセンサー用パッケージ基板１００ａの構造を説明するための略平面図である。
【図２９】図２９は、第２の変形例によるセンサー用パッケージ基板１００ｂの構造を説明するための略平面図である。
【図３０】図３０は、第３の変形例によるセンサー用パッケージ基板１００ｃの構造を説明するための略平面図である。
【図３１】図３１は、第４の変形例によるセンサー用パッケージ基板１００ｄの構造を説明するための略平面図である。
【図３２】図３２は、振動板１６３の固定部１６４と貫通孔Ｖ１との関係の一例を説明するための模式的な平面図である。
【図３３】図３３は、第５の変形例によるセンサー用パッケージ基板１００ｅの構造を説明するための略断面図である。
【図３４】図３４は、第５の変形例によるセンサー用パッケージ基板１００ｅの構造を説明するための略平面図である。
【図３５】図３５は、第１０の変形例によるセンサーモジュール１００Ｋの構造を説明するための略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。なお、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。また、図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。さらに、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をその実施の形態のみに限定する趣旨ではない。さらに、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな変形が可能である。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態によるセンサー用パッケージ基板１００の構造を説明するための略断面図である。また、図２は、センサー用パッケージ基板１００の略平面図である。図１に示す断面は、図２のＢ−Ｂ線に沿った断面である。
【００２０】
図１及び図２に示すように、本実施形態によるセンサー用パッケージ基板１００は、４層の絶縁層１１１〜１１４と、絶縁層１１１〜１１４の各表面に位置する配線層Ｌ１〜Ｌ４を有している。特に限定されるものではないが、最下層に位置する絶縁層１１１及び最上層に位置する絶縁層１１４は、ガラス繊維などの芯材にガラスエポキシなどの樹脂材料を含浸させたコア層であっても構わない。これに対し、絶縁層１１２，１１３は、ガラスクロスなどの芯材を含まない樹脂材料からなるものであっても構わない。
【００２１】
最上層に位置する絶縁層１１４及びその表面に形成された配線層Ｌ４の一部は、ソルダーレジスト１２１によって覆われている。一方、最下層に位置する絶縁層１１１及びその表面に形成された配線層Ｌ１の一部は、ソルダーレジスト１２２によって覆われている。ソルダーレジスト１２１はセンサー用パッケージ基板１００の一方の表面１０１を構成し、ソルダーレジスト１２２はセンサー用パッケージ基板１００の他方の表面１０２を構成する。
【００２２】
配線層Ｌ１〜Ｌ４には、それぞれ配線パターン１３１〜１３４が形成されている。配線パターン１３１のうち、ソルダーレジスト１２２によって覆われていない部分には、外部端子１３０が形成されている。外部端子１３０は、後述するマザーボードへの接続端子である。また、配線パターン１３４のうち、ソルダーレジスト１２１によって覆われていない部分は、ボンディングパッドとして用いられる。配線パターン１３１〜１３４は、絶縁層１１１〜１１４を貫通するスルーホール導体１４１〜１４４を介して相互に接続されている。
【００２３】
本実施形態においては、センサー用パッケージ基板の一方の表面１０１にセンサーチップの搭載領域Ａが設けられている。さらに、平面視で搭載領域Ａと重なる位置には、センサー用パッケージ基板１００を一方の表面１０１から他方の表面１０２に亘って貫通する貫通孔Ｖ１が設けられている。貫通孔Ｖ１は閉塞されることなく、一方の表面１０１及び他方の表面１０２の両方に開口しており、このため、貫通孔Ｖ１を介した空気の流通が可能である。
【００２４】
また、本実施形態によるセンサー用パッケージ基板１００は、絶縁層１１２と絶縁層１１３の間にコントローラチップ１５０が埋め込まれている。コントローラチップ１５０は、搭載領域Ａに搭載されるセンサーチップに接続される電子部品である。当然ながら、コントローラチップ１５０は貫通孔Ｖ１を避けて配置される。しかしながら、図２に示すように、コントローラチップ１５０と搭載領域Ａは、平面視で一部重なりを有している。本発明において、コントローラチップ１５０などの電子部品の種類は特に制限されず、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）のように動作周波数が非常に高いデジタルＩＣであっても構わないし、Ｆ−ＲｏｍやＳＤＲＡＭ等のメモリ系ＩＣであっても構わないし、増幅器、アンテナスイッチ、高周波発振回路といったアナログＩＣ等の能動素子であっても構わないし、バリスタ、抵抗、コンデンサ等の受動素子であっても構わない。
【００２５】
なお、本明細書において、「センサー用パッケージ基板」とは、電子部品が内蔵又は搭載された単位基板である個別基板（個片、個品）のみを指すのではなく、その個別基板を複数有する集合基板（ワークボード、ワークシート）であっても構わない。
【００２６】
図３は、センサー用パッケージ基板１００を用いたセンサーモジュール１００Ａの構造を説明するための略断面図である。また、図４は、センサーモジュール１００Ａの略平面図である。図３に示す断面は、図４のＣ−Ｃ線に沿った断面である。
【００２７】
図３及び図４に示すように、本実施形態によるセンサーモジュール１００Ａは、センサー用パッケージ基板１００の搭載領域Ａにセンサーチップ１６０が搭載された構成を有している。センサーチップ１６０は、例えば空気の振動、圧力、温度又は組成を検出するセンサー、つまりマイクロフォン、圧力センサー、温度センサー、ガスセンサーなどであり、センサー用パッケージ基板１００の表面１０１と向かい合う主面に検出部１６１が設けられている。検出部１６１の少なくとも一部は、貫通孔Ｖ１に露出している。これにより、センサーチップ１６０の検出部１６１が貫通孔Ｖ１を介して雰囲気中に晒されることから、空気の振動、圧力、温度又は組成を検出することが可能となる。センサーチップ１６０の出力信号は、ボンディングワイヤ１６２を介して配線パターン１３４に接続される。但し、センサー用パッケージ基板１００とセンサーチップ１６０の接続方法がこれに限定されるものではなく、フリップチップ接続を用いても構わない。
【００２８】
図５は、本実施形態によるセンサーモジュール１００Ａをマザーボード２００に搭載した状態を示す略断面図である。
【００２９】
図５に示すように、マザーボード２００には貫通孔Ｖ２が形成されており、平面視で貫通孔Ｖ１と貫通孔Ｖ２が重なるよう、マザーボード２００にセンサーモジュール１００Ａが搭載される。これにより、センサーチップ１６０の検出部１６１は、貫通孔Ｖ１，Ｖ２を介して雰囲気中に晒される。その結果、矢印Ｄで示すように、空気の振動、圧力、温度又は組成がセンサーチップ１６０に伝わることから、これらの物理量を検出することが可能となる。また、本実施形態においては、センサーモジュール１００Ａの裏面に電子部品などが搭載されていないことから、センサーモジュール１００Ａとマザーボード２００の隙間を非常に小さくすることができる。これにより、センサーの感度を高めることが可能となる。尚、センサーモジュール１００Ａとマザーボード２００の隙間をアンダーフィルなどで埋めても構わない。図５に示す例では、貫通孔Ｖ１の径φ１よりも貫通孔Ｖ２の径φ２の方がやや大きいが、本発明においてこの点は必須でない。したがって、貫通孔Ｖ１の径φ１よりも貫通孔Ｖ２の径φ２の方が小さくても構わないし、貫通孔Ｖ１の径φ１と貫通孔Ｖ２の径φ２がほぼ同じであっても構わない。
【００３０】
次に、本実施形態によるセンサー用パッケージ基板１００の製造方法について説明する。
【００３１】
図６〜図１３は、本実施形態によるセンサー用パッケージ基板１００の製造方法を説明するための工程図である。
【００３２】
まず、図６に示すように、ガラス繊維などの芯材を含む絶縁層１１１の両面にＣｕ箔等の金属膜１３１ａ，１３２ａが貼合されてなる基材（ワークボード）、すなわち両面ＣＣＬ（Copper Clad Laminate）を準備する。その後の工程における貫通孔Ｖ１の形成を容易にするとともに、ハンドリングを容易にするための適度な剛性を確保するため、絶縁層１１１に含まれる芯材の厚みは４０μｍ以下であることが望ましい。なお、金属膜１３１ａ，１３２ａの材質については特に制限されず、上述したＣｕの他、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｗ、Ｆｅ、Ｔｉ、ＳＵＳ材等の金属導電材料が挙げられ、これらの中でも、導電率やコストの観点からＣｕを用いることが好ましい。後述する他の金属膜についても同様である。
【００３３】
また、絶縁層１１１に用いる樹脂材料は、シート状又はフィルム状に成形可能なものであれば特に制限されず使用可能であり、ガラスエポキシの他、例えば、ビニルベンジル樹脂、ポリビニルベンジルエーテル化合物樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂（ＢＴレジン）、ポリフェニレエーテル（ポリフェニレンエーテルオキサイド）樹脂（ＰＰＥ，ＰＰＯ）、シアネートエステル樹脂、エポキシ＋活性エステル硬化樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂（ポリフェニレンオキサオド樹脂）、硬化性ポリオレフィン樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリイミド樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、芳香族液晶ポリエステル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、若しくはベンゾオキサジン樹脂の単体、又は、これらの樹脂に、シリカ、タルク、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ホウ酸アルミウイスカ、チタン酸カリウム繊維、アルミナ、ガラスフレーク、ガラス繊維、窒化タンタル、窒化アルミニウム等を添加した材料、さらに、これらの樹脂に、マグネシウム、ケイ素、チタン、亜鉛、カルシウム、ストロンチウム、ジルコニウム、錫、ネオジウム、サマリウム、アルミニウム、ビスマス、鉛、ランタン、リチウム及びタンタルのうち少なくとも１種の金属を含む金属酸化物粉末を添加した材料を用いることができ、電気特性、機械特性、吸水性、リフロー耐性等の観点から、適宜選択して用いることができる。さらに、絶縁層１１１に含まれる芯材としては、ガラス繊維、アラミド繊維等の樹脂繊維等を配合した材料を挙げることができる。
【００３４】
次に、図７に示すように、例えばフォトリソグラフィー法など公知の手法を用いて金属膜１３２ａをパターニングすることにより、配線パターン１３２を形成する。さらに、配線パターン１３２を埋め込むよう、絶縁層１１１の表面に例えば未硬化（Ｂステージ状態）の樹脂シート等を真空圧着等によって積層することにより、絶縁層１１２を形成する。
【００３５】
次に、図８に示すように、絶縁層１１２上にコントローラチップ１５０を載置する。コントローラチップ１５０は、例えば、ベアチップ状態の半導体ＩＣであり、略矩形板状をなす主面１５１が上側を向くよう、フェースアップ方式で搭載される。コントローラチップ１５０の主面１５１には、図示しない多数の外部端子が設けられている。コントローラチップ１５０は、裏面を研磨する事により通常の半導体ＩＣに比して薄くされている。具体的には、コントローラチップ１５０の厚さは、例えば２００μｍ以下、より好ましくは５０〜１００μｍ程度とされる。この場合、コスト的にはウエハーの状態で多数のコントローラチップ１５０に対して一括して加工する事が望ましく、加工順序は裏面を研削し、その後ダイシングにより個別のコントローラチップ１５０に分離することができる。その他の方法として、研磨処理によって薄くする前にダイシングによって個別のコントローラチップ１５０に裁断分離又はハーフカット等する場合には、熱硬化性樹脂等によってコントローラチップ１５０の主面１５１を覆った状態で裏面を研磨することもできる。従って、絶縁膜研削、電子部品裏面研削、ダイシングの順序は多岐に亘る。さらに、コントローラチップ１５０の裏面の研削方法としては、エッチング、プラズマ処理、レーザー処理、ブラスト加工、グラインダーによる研磨、バフ研磨、薬品処理等による粗面化方法が挙げられる。これらの方法によれば、コントローラチップ１５０を薄型化することができるだけでなく、絶縁層１１２に対する密着性を向上させることも可能となる。
ある。
【００３６】
次に、図９に示すように、コントローラチップ１５０を覆うように絶縁層１１３及び金属膜１３３ａを形成する。絶縁層１１３の形成は、例えば、未硬化又は半硬化状態の熱硬化性樹脂を塗布した後、未硬化樹脂の場合それを加熱して半硬化させ、さらに、プレス手段を用いて金属膜１３３ａとともに硬化成形することが好ましい。絶縁層１１３は、コントローラチップ１５０の埋め込みを妨げる繊維が含まれない樹脂シートが望ましい。これにより、絶縁層１１３と、金属膜１３３ａ、絶縁層１１２及びコントローラチップ１５０との密着性が向上する。
【００３７】
次に、図１０に示すように、例えばフォトリソグラフィー法など公知の手法を用いて金属膜１３３ａの一部をエッチングにより除去した後に、金属膜１３３ａが除去された所定の箇所に対して公知のブラスト加工やレーザー加工を行うことにより、絶縁層１１２，１１３にスルーホールを形成する。その後、無電解メッキ及び電解メッキを施し、さらに、金属膜１３３ａを公知の手法によってパターニングすることにより、配線パターン１３３、スルーホール導体１４２，１４３を形成する。スルーホール導体１４２は、絶縁層１１３，１１２を貫通することによって配線パターン１３２と配線パターン１３３を接続するものであり、スルーホール導体１４３は、絶縁層１１３を貫通することによって配線パターン１３３とコントローラチップ１５０を接続するものである。
【００３８】
次に、図１１に示すように、配線パターン１３３を埋め込むよう、絶縁層１１４と金属膜１３４ａが積層されたシートを真空熱プレスする。絶縁層１１４に用いる材料及び厚みは、絶縁層１１１と同じであっても構わない。
【００３９】
次に、図１２に示すように、例えばフォトリソグラフィー法など公知の手法を用いて金属膜１３１ａ，１３４ａの一部をエッチングにより除去した後に、金属膜１３１ａ，１３４ａが除去された所定の箇所に対して公知のブラスト加工やレーザー加工を行うことにより、絶縁層１１１，１１４にスルーホールを形成する。その後、無電解メッキ及び電解メッキを施し、さらに、金属膜１３１ａ，１３４ａを公知の手法によってパターニングすることにより、配線パターン１３１，１３４、スルーホール導体１４１，１４４を形成する。スルーホール導体１４１は、絶縁層１１１を貫通することによって配線パターン１３１と配線パターン１３２を接続するものであり、スルーホール導体１４４は、絶縁層１１４を貫通することによって配線パターン１３３と配線パターン１３４を接続するものである。
【００４０】
次に、図１３に示すように、絶縁層１１４，１１１の表面にそれぞれソルダーレジスト１２１，１２２を形成した後、ソルダーレジスト１２１，１２２から露出する配線パターン１３４，１３１に対して部品実装用の表面処理を行う。表面処理は、例えばＣｕ−ＯＳＰ処理、Ｎｉ／Ａｕめっき処理、ＥＮＥＰＩＧ処理、はんだレベラー処理等が挙げられ、配線パターンの酸化膜防止及び後工程の部品実装への品質を目的としたものであれば、これに限らない表面処理方法でも可能である。
【００４１】
そして、図１３に示す符号Ｅの範囲に対してドリル加工を行うことにより、図１に示す貫通孔Ｖ１を形成すれば、本実施形態によるセンサー用パッケージ基板１００が完成する。さらに、センサー用パッケージ基板１００にセンサーチップ１６０を搭載すれば、図３に示すセンサーモジュール１００Ａが完成する。尚、貫通孔Ｖ１を形成するタイミングは最終工程である必要はなく、図１１に示す工程以降であれば、どのタイミングで貫通孔Ｖ１を形成しても構わない。また、貫通孔Ｖ１の内壁に金属膜をメッキ形成することにより、音響特性などを改善することも可能である。
【００４２】
ここで、貫通孔Ｖ１の径φ１は、深さ方向において一定であっても構わないし、深さ位置によって径が異なっていても構わない。
【００４３】
例えば、図１４に示す第１の変形例によるセンサーモジュール１００Ｂのように、貫通孔Ｖ１の径が他方の表面１０２側において拡大されていても構わない。つまり、センサーチップ１６０が搭載される一方の表面１０１側における径φ１１よりも、マザーボード２００と向かい合う他方の表面１０２側における径φ１２を大きくしても構わない。このような構造は、径の異なる２つのドリルを用いて表裏から貫通孔Ｖ１を形成することにより得られる。貫通孔Ｖ１がこのような構造を有している場合、センサーモジュール１００Ｂをマザーボード２００に搭載する際にアライメントずれが生じたとしても、センサーモジュール１００Ｂの貫通孔Ｖ１とマザーボード２００の貫通孔Ｖ２の重なりを確保することができるとともに、センサーチップ１６０を高密度実装することが可能となる。尚、図１４に示す例では、平面視で、コントローラチップ１５０と貫通孔Ｖ１の拡径部が重なりを有している。このように、コントローラチップ１５０が埋め込まれた深さ位置を避けて貫通孔Ｖ１に拡径部を設ければ、コントローラチップ１５０と貫通孔Ｖ１に部分的な重なりを持たせることが可能である。
【００４４】
或いは、図１５に示す第２の変形例によるセンサーモジュール１００Ｃのように、貫通孔Ｖ１の径が一方の表面１０１側において拡大されていても構わない。つまり、マザーボード２００と向かい合う他方の表面１０２側における径φ１４よりも、センサーチップ１６０が搭載される一方の表面１０１側における径φ１３を大きくしても構わない。このような構造についても、径の異なる２つのドリルを用いて表裏から貫通孔Ｖ１を形成することにより得られる。貫通孔Ｖ１がこのような構造を有している場合、コントローラチップ１５０と貫通孔Ｖ１の間のマージンを十分に確保しつつ、センサーチップ１６０の検出部１６１における貫通孔Ｖ１の径を十分に確保することが可能となる。本例においても、コントローラチップ１５０と貫通孔Ｖ１の拡径部が重なりを有していても構わない。
【００４５】
また、図１６に示す第３の変形例によるセンサーモジュール１００Ｄのように、貫通孔Ｖ１の一方の表面１０１側における径φ１５と、貫通孔Ｖ１の他方の表面１０２側における径φ１６が異なり、且つ、両者の中心軸が互いにずれていても構わない。さらに、図１７に示す第４の変形例によるセンサーモジュール１００Ｅのように、貫通孔Ｖ１の一方の表面１０１側における径φ１７と、貫通孔Ｖ１の他方の表面１０２側における径φ１８が同じであり、且つ、両者の中心軸が互いにずれていても構わない。これによれば、配線の空きスペースを活用した、設計自由度の高いセンシング穴経路を備えることが出来るため、より小型化に貢献する事ができる。このように、貫通孔Ｖ１は、目的や条件などに応じて種々の形状を採ることが可能である。
【００４６】
さらに、貫通孔Ｖ１の形成方法はドリル加工に限定されるものではなく、炭酸ガスレーザーやＵＶレーザーを用いたレーザー加工、サンドブラストやウェットブラストなどのブラスト加工を用いることも可能である。
【００４７】
図１８〜図２０は、レーザー加工やブラスト加工により貫通孔Ｖ１を形成する方法を説明するための工程図である。
【００４８】
まず、図６〜図１１を用いて説明した工程を完了した後、図１８に示すように、金属膜１３１ａ，１３４ａの表面に感光性のドライフィルム１７１，１７２を形成する。次に、図１９に示すように、フォトリソグラフィー法により、貫通孔Ｖ１を形成すべき平面位置のドライフィルム１７１，１７２を除去するとともに、ドライフィルム１７１，１７２から露出する金属膜１３１ａ，１３４ａを除去する。この状態で、図２０に示すように、表裏からレーザー加工又はブラスト加工を施すことにより、絶縁層１１１〜１１４を貫通する貫通孔Ｖ１を形成することができる。しかも、ドリル加工において生じ得るバリの発生や基板の割れなども生じないことから、製品の信頼性も高められる。また、貫通孔Ｖ１の位置精度はドライフィルム１７１，１７２のフォトリソグラフィー工程のアライメントによって決まるため、ドリル加工で採用されるピンアライメント方式に比べ、位置精度を一桁以上改善することが可能である。さらに、ブラスト加工によって貫通孔Ｖ１を形成すれば、集合基板の状態で多数の貫通孔Ｖ１を同時に形成することができるため、製造コストを削減することが可能となる。さらには、レーザー加工と異なり、スミア除去やガラス繊維の残留及び脱落等による特性面、品質面での向上を図ることが可能となる。
【００４９】
図１８〜図２０に示す例では、表裏からレーザー加工又はブラスト加工を施しているが、一方の表面１０１側あるいは他方の表面１０２側からのみ、レーザー加工又はブラスト加工を施しても構わない。例えば、図２１に示すように、ドライフィルム１７２を除去することなく、貫通孔Ｖ１を形成すべき平面位置のドライフィルム１７１を除去するとともに、ドライフィルム１７１から露出する金属膜１３１ａを除去した後、図２２に示すように、他方の表面１０２側からレーザー加工又はブラスト加工を施すことにより、絶縁層１１１〜１１４を貫通する貫通孔Ｖ１を形成しても構わない。この場合、レーザーの照射条件やブラスト条件の設定により、貫通孔Ｖ１の径が深さ位置によって連続的に変化するテーパー形状とすることが可能である。レーザー加工やブラスト加工は、加工面側から深さ方向に向かって加工量が減少する特性を有しているからである。図２２に示す例では、一方の表面１０１から他方の表面１０２に向かって、貫通孔Ｖ１の径が連続的に拡大している。その後、搭載領域Ａにセンサーチップ１６０を搭載すれば、図２３に示す第５の変形例によるセンサーモジュール１００Ｆが完成する。
【００５０】
貫通孔Ｖ１がこのような形状を有している場合、センサーモジュール１００Ｆをマザーボード２００に搭載する際にアライメントずれが生じたとしても、センサーモジュール１００Ｆの貫通孔Ｖ１とマザーボード２００の貫通孔Ｖ２の重なりを確保することが可能となるとともに、センサーチップ１６０を高密度実装することが可能となる。また、貫通孔Ｖ１がいわゆるメガホン構造となるため、センサーチップ１６０がマイクロフォンである場合、音波の伝達特性も改善される。
【００５１】
逆に、一方の表面１０１側からのみレーザー加工又はブラスト加工を施せば、他方の表面１０２から一方の表面１０１に向かって、貫通孔Ｖ１の径を連続的に拡大させることが可能である。その後、搭載領域Ａにセンサーチップ１６０を搭載すれば、図２４に示す第６の変形例によるセンサーモジュール１００Ｇが完成する。貫通孔Ｖ１がこのような形状を有している場合、センサーチップ１６０の検出部１６１における貫通孔Ｖ１の径を十分に確保することが可能となる。
【００５２】
また、表裏からレーザー加工又はブラスト加工を施す場合であっても、図２５に示す第７の変形例によるセンサーモジュール１００Ｈのように、くびれ状の貫通孔Ｖ１を形成することも可能である。貫通孔Ｖ１がこのような形状を有している場合、コントローラチップ１５０と貫通孔Ｖ１の間のマージンを十分に確保しつつ、一方の表面１０１及び他方の表面１０２における貫通孔Ｖ１の端部の径を拡大することが可能となる。この場合、貫通孔Ｖ１の径が最も狭くなる位置が深さ方向における中心である必要はなく、図２６に示す第８の変形例によるセンサーモジュール１００Ｉのように、貫通孔Ｖ１の深さ方向における中心から他方の表面１０２側にオフセットした位置において最も径が小さくなる形状であっても構わないし、図２７に示す第９の変形例によるセンサーモジュール１００Ｊのように、貫通孔Ｖ１の深さ方向における中心から一方の表面１０１側にオフセットした位置において最も径が小さくなる形状であっても構わない。このように、センサーチップ１６０の搭載ずれ、マザーボードへのセンサーモジュールの搭載ずれに配慮して、センサーモジュールに備えられる貫通孔Ｖ１の表裏の径を自由に選定出来る事から、安定したセンシング特性を得る事が可能となる。
【００５３】
ここで、貫通孔Ｖ１をテーパー形状に加工する方法としては、上述したレーザー加工やブラスト加工に限定されず、ドリル加工を用いた場合であっても、条件設定により貫通孔Ｖ１をテーパー形状とすることが可能である。例えば、回転するドリル刃の軸ブレを積極的に利用することにより、深さ位置によって貫通孔Ｖ１の径を連続的に変化させることが可能である。
【００５４】
また、貫通孔Ｖ１の数についても特に限定されず、図２８に示す第１の変形例によるセンサー用パッケージ基板１００ａに示すように、搭載領域Ａと重なる位置に複数の貫通孔Ｖ１を設けても構わない。また、貫通孔Ｖ１の平面形状についても円形であることは必須でなく、目的に応じ、非円形であっても構わない。例えば、図２９に示す第２の変形例によるセンサー用パッケージ基板１００ｂに示すように貫通孔Ｖ１の平面形状が長円形であっても構わないし、図３０に示す第３の変形例によるセンサー用パッケージ基板１００ｃに示すように貫通孔Ｖ１の平面形状がクロス型であっても構わないし、図３１に示す第４の変形例によるセンサー用パッケージ基板１００ｄに示すように貫通孔Ｖ１の平面形状がＬ字型であっても構わない。図３２に示すように、貫通孔Ｖ１の平面形状がクロス型である場合、センサーチップ１６０に設けられた振動板１６３の固定部１６４と重ならないよう貫通孔Ｖ１を配置することにより、空気の振動などをセンサーチップ１６０に効率よく伝えることが可能となる。このように、貫通孔Ｖ１の平面形状を自由な形状とすれば、設計自由度が向上し、さらなる小型化が可能となる。
【００５５】
図３３は、第５の変形例によるセンサー用パッケージ基板１００ｅの構造を説明するための略断面図である。また、図３４は、センサー用パッケージ基板１００ｅの略平面図である。
【００５６】
図３３及び図３４に示すセンサー用パッケージ基板１００ｅは、配線層Ｌ２に位置する配線パターン１３２の一部である金属膜１３２ｂが貫通孔Ｖ１の内部に存在している点において、図１及び図２に示したセンサー用パッケージ基板１００と相違している。その他の構成は、図１及び図２に示したセンサー用パッケージ基板１００と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。貫通孔Ｖ１の内部に位置する金属膜１３２ｂには、複数（図３４に示す例では４個）の開口１３２ｃが形成されており、この開口１３２ｃを介して空気の流路が確保されている。
【００５７】
本実施形態によるセンサー用パッケージ基板１００ｅによれば、金属膜１３２ｂを例えばグランド電位に接続することにより、センサーチップ１６０の静電気破壊を防止することが可能となる。しかも、貫通孔Ｖ１を介してゴミなどがセンサーチップ１６０に付着しにくくなるという効果も得られる。貫通孔Ｖ１の内部に金属膜１３２ｂを設ける方法としては、貫通孔Ｖ１よりも径の小さい開口１３２ｃを有する金属膜１３２ｂをあらかじめ形成しておき、その後、図１８〜図２０に示した方法で表裏からレーザー加工又はブラスト加工する方法が挙げられる。これによれば、金属膜１３２ｂがブラスト加工時のストッパーとして機能することから、金属膜１３２ｂを残した状態で絶縁層１１１〜１１４を貫通する貫通孔Ｖ１を形成することが可能となる。
【００５８】
図３５は、第１０の変形例によるセンサーモジュール１００Ｋの構造を説明するための略断面図である。
【００５９】
図３５に示すセンサーモジュール１００Ｋは、コントローラチップ１５０が内部に埋め込まれているのではなく、最下層に位置する絶縁層１１１の表面に搭載されている点において、図３及び図４に示したセンサーモジュール１００Ａと相違している。その他の構成は、図３及び図４に示したセンサーモジュール１００Ａと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施形態においても、コントローラチップ１５０とセンサーチップ１６０は平面視で重なりを有している。
【００６０】
本実施形態が例示するように、本発明においてコントローラチップ１５０が基板の内部に埋め込まれていることは必須でなく、基板の表面に搭載されていても構わない。
【００６１】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００６２】
１００，１００ａ〜１００ｅ    センサー用パッケージ基板
１００Ａ〜１００Ｋ    センサーモジュール
１０１    基板の一方の表面
１０２    基板の他方の表面
１１１〜１１４    絶縁層
１２１，１２２    ソルダーレジスト
１３０    外部端子
１３１〜１３４    配線パターン
１３１ａ〜１３４ａ，１３２ｂ    金属膜
１３２ｃ    開口
１４１〜１４４    スルーホール導体
１５０    コントローラチップ
１５１    コントローラチップの主面
１６０    センサーチップ
１６１    検出部
１６２    ボンディングワイヤ
１６３    振動板
１６４    固定部
１７１，１７２    ドライフィルム
１７２    ドライフィルム
２００    マザーボード
Ａ    搭載領域
Ｌ１〜Ｌ４    配線層
Ｖ１，Ｖ２    貫通孔
【図１】
2020013835.tif 000003
【図２】
2020013835.tif 000004
【図３】
2020013835.tif 000005
【図４】
2020013835.tif 000006
【図５】
2020013835.tif 000007
【図６】
2020013835.tif 000008
【図７】
2020013835.tif 000009
【図８】
2020013835.tif 000010
【図９】
2020013835.tif 000011
【図１０】
2020013835.tif 000012
【図１１】
2020013835.tif 000013
【図１２】
2020013835.tif 000014
【図１３】
2020013835.tif 000015
【図１４】
2020013835.tif 000016
【図１５】
2020013835.tif 000017
【図１６】
2020013835.tif 000018
【図１７】
2020013835.tif 000019
【図１８】
2020013835.tif 000020
【図１９】
2020013835.tif 000021
【図２０】
2020013835.tif 000022
【図２１】
2020013835.tif 000023
【図２２】
2020013835.tif 000024
【図２３】
2020013835.tif 000025
【図２４】
2020013835.tif 000026
【図２５】
2020013835.tif 000027
【図２６】
2020013835.tif 000028
【図２７】
2020013835.tif 000029
【図２８】
2020013835.tif 000030
【図２９】
2020013835.tif 000031
【図３０】
2020013835.tif 000032
【図３１】
2020013835.tif 000033
【図３２】
2020013835.tif 000034
【図３３】
2020013835.tif 000035
【図３４】
2020013835.tif 000036
【図３５】
2020013835.tif 000037