(57)【要約】【課題】半導体素子の機能部のクラックの発生を低減する。【解決手段】  電子装置１０８の製造方法においては、ウエハ１０１ａ上に、機能部１０１ｂおよび光透過層１１３を囲むように立設する枠材１０２を形成した後、枠材１０２の上面に封止用金型１１１ａの成型面を接させ、封止用金型１１１の内側に封止用樹脂を注入して、枠材１０２の周囲を埋める封止樹脂層１０６を形成し、封止工程の後に、枠材１０２の内側の空間に光透過層１１３を形成している。封止樹脂層１０６は、枠材１０２と封止用金型１１１ａの成型面を接させた状態で封止樹脂の注入により形成されている。そのため、封止用金型１１１による封止時の応圧が機能部１０１ｂ周辺の枠材１０２に加わるようになる。また、光透過層１１３は封止後に形成されている。そのため、封止用金型１１１ａが光透過層１１３に接して封止時の応圧が機能部１０１ｂへ伝わることを回避できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の素子が形成されたウエハ上に、第１樹脂からなる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、枠材を形成する工程と、
前記枠材の上面に封止用金型の成型面を接させ、前記封止用金型の内側に第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、
を含み、
前記封止工程の前または後に、前記枠材の内側の空間に光透過層を形成する工程を有することを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の電子装置の製造方法において、
前記封止工程後に形成された前記光透過層の上面が、前記枠材の上面よりも高いことを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電子装置の製造方法において、
前記第１樹脂は、光および/または熱により硬化可能な樹脂であることを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれかに記載の電子装置の製造方法において、
前記第２樹脂は、無機フィラーを含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれかに記載の電子装置の製造方法において、
前記光透過層は、前記枠材の内側の空間に光透過性樹脂を注入して、光および/または熱により硬化させて形成されることを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至４いずれかに記載の電子装置の製造方法において、
前記光透過層は、前記枠材の内側の空間に予め成型された光透過性部材を配置することにより形成されることを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至６いずれかに記載の電子装置の製造方法において、
前記樹脂膜を形成する前記工程は、
前記樹脂膜を、複数のフィルム状樹脂を重ね合わせることにより形成することを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の電子装置の製造方法において、
前記複数のフィルム状樹脂のうち、少なくとも一枚は光透過性を有することを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項９】
請求項７または８に記載の電子装置の製造方法において、
前記樹脂膜は、ロールラミネーター法を用いて前記複数のフィルム状樹脂を重ね合わせ、真空ラミネーター法を用いて前記ウエハ上に貼り付けられることを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項１０】
ウエハに形成された素子と、
前記素子の機能部上に形成された光透過層と、
前記ウエハ上に、前記機能部および前記光透過層を囲むように立設する枠材と、
前記枠材の周囲を埋める樹脂層と、を備え、
前記枠材の上面が、前記樹脂層の上面以上の高さであることを特徴とする電子装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電子装置において、
前記光透過層の上面が、前記枠材の上面より高いことを特徴とする電子装置。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の電子装置において、
前記光透過層の上面が凸面であることを特徴とする電子装置。
【請求項１３】
請求項１０乃至１２いずれかに記載の電子装置において、
前記枠材の弾性率が、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。
【請求項１４】
請求項１０乃至１３いずれかに記載の電子装置において、
前記枠材は、光および/または熱により硬化する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。
【請求項１５】
請求項１０乃至１４いずれかに記載の電子装置において、
前記枠材の下方及びその内側に位置し、前記ウエハ上に設けられた光透過膜を備え、前記光透過膜上に前記光透過層が積層していることを特徴とする電子装置。
【請求項１６】
請求項１０乃至１５いずれかに記載の電子装置において、
前記光透過層は、光および/または熱により硬化する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。
【請求項１７】
請求項１０乃至１５いずれかに記載の電子装置において、
前記光透過層は、ガラスまたはアクリルを用いて形成されていることを特徴とする電子装置。
【請求項１８】
請求項１０乃至１７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０．０６ｍｍ以下高いことを特徴とする電子装置。
【請求項１９】
請求項１０乃至１８いずれかに記載の電子装置において、
前記ウエハの表面から前記枠材の上面までの高さが０．０５ｍｍ以上であることを特徴とする電子装置。
【請求項２０】
請求項１０乃至１９いずれかに記載の電子装置において、
前記枠材は、フィルム状樹脂、または前記フィルム状樹脂の積層体から形成されることを特徴とする電子装置。
【請求項２１】
請求項１０乃至２０いずれかに記載の電子装置において、
前記樹脂層は、無機フィラーを含むことを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置および電子装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＶＤ用の受光装置やデジタルカメラ用の撮像装置に使用される受光素子は、透明封止樹脂で被覆され、受光素子を外部からのストレスから保護しながら光信号を光導体に導く構造となっている。これ等の受光素子は、基板であるリードフレーム上に所定の間隔を開けながら受光素子を個別に配置し、透明樹脂で封止して被覆する構造になっていた。
【０００３】
光信号を扱う電子装置において、例えば、特許文献１には、フォトデバイスチップの受光部又は発光部に直接接合された光透過性のレンズと、絶縁性のモールド樹脂材料からなるモールド部とを含むプラスチックパッケージが記載されている。予めレンズ状に形成したレンズは、陽極接合により受光部に接合され、その後所定の割合でガラスフィラーが混入されたモールド樹脂材料により、モールド成形が行われている。
【０００４】
また、特許文献２には、透明樹脂層を一面に形成したホウケイ酸系ガラスからなる透明部材と、固体撮影素子とを接着させたリードフレーム構造品が記載されている。このリードフレーム構造品を、成型金型に設置して、トランスファモールド法により、エポキシ系樹脂を用いてモールドし、モールド樹脂が形成させることが記載されている。
【０００５】
これに関連する技術として、さらに特許文献３，４記載のものがある。
【特許文献１】特開２０００−１７３９４７号公報
【特許文献２】特開平３−０１１７５７号公報
【特許文献３】特開昭６２−２５７７５７号公報
【特許文献４】特開昭５８−２０７６５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献で説明した技術では、透明部材の周囲を封止樹脂で被覆する際に、封止用金型を用い、封止用金型の内側に封止樹脂を注入していた。そこで、封止樹脂が透光部材と金型との間に染みこまないよう、封止用金型と透明部材とを強固に密着させなければならなかった。そのため、封止用金型をクランプする際の応圧が透光部材を介して半導体素子の機能部に加わり、半導体素子の機能部がこの応圧に耐えられないことがあった。これにより、半導体素子にクラック等の不具合が発生することがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、第１樹脂からなる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、枠材を形成する工程と、
前記枠材の上面に封止用金型の成型面を接させ、前記封止用金型の内側に第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、
を含み、
前記封止工程の前または後に、前記枠材の内側の空間に光透過層を形成する工程を有することを特徴とする。
【０００８】
この電子装置の製造方法においては、ウエハ上に、機能部および光透過層を囲むように立設する枠材を形成した後、枠材の上面に封止用金型の成型面を接させ、封止用金型の内側に樹脂を注入して、枠材の周囲を埋める樹脂層を形成し、封止工程の前または後に、枠材の内側の空間に光透過層を形成している。
この樹脂層は、枠材と封止用金型の成型面を接させた状態で封止樹脂の注入により形成されている。そのため、封止用金型による封止時の応圧が機能部周辺の枠材に加わるようになる。また、光透過層は封止後に形成されている、または封止時であっても枠材の高さよりも低くなっている。そのため、封止用金型が光透過層に接して封止時の応圧が機能部へ伝わることを回避できる。これにより、封止用金型によって機能部にかかる封止時の応圧が低減できる。したがって、半導体素子の機能部のクラックの発生を低減できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、半導体素子の機能部のクラックの発生を低減するのに適した構造の電子装置および電子装置の製造方法が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
【００１１】
（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Ａ−Ａ’で切断した断面図である。図２〜５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。
【００１２】
電子装置１０８は、ウエハ１０１ａに形成された受光素子１０１と、受光素子１０１の機能部１０１ｂ上に形成された光透過層１１３と、ウエハ１０１ａ上に、機能部１０１ｂおよび光透過層１１３を囲むように立設する枠材１０２と、枠材１０２の周囲を埋める封止樹脂層１０６と、を備え、枠材１０２の上面が、封止樹脂層１０６の上面以上の高さであることを特徴とする。
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。
【００１３】
ウエハ１０１ａ上には、複数の機能部１０１ｂを有する受光素子１０１が形成されている（図２（ａ））。機能部１０１ｂは受光素子１０１の表面に露出している。機能部１０１ｂは、光透過層１１３を介して、光を受光できる。
【００１４】
枠材１０２は、機能部１０１ｂおよび光透過層１１３を内側に囲うような空洞を有している。枠材１０２の断面形状は、例えば円であるが、多角形であってもよい。
【００１５】
枠材１０２は、光および／または熱により完全に硬化可能な樹脂（第１樹脂）から形成される。また、枠材１０２は、第１樹脂がフィルム状に形成された樹脂膜１０２ａをパターニングすることにより形成される。
【００１６】
枠材１０２の高さは、０．１２ｍｍ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。枠材１０２の高さを金属細線１０５より高くできるため、受光素子１０１の所定の位置からリードフレーム１０４に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１１１と接触するのを防ぐことができる（図４（ｂ）参照）。そのため、封止用金型１１１ａと枠材１０２の上面とを密着でき、封止樹脂層１０６を形成する樹脂（第２樹脂）が枠材１０２の表面へ浸入することを抑制できる。また、枠材１０２の高さとは、ウエハ１０１ａの表面から枠材１０２の上面までの垂直方向の長さであって、枠材１０２を形成する樹脂の厚さをいう。
【００１７】
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とすることにより、電子装置１０８の受光素子１０１を保護する機能を得られる。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１１１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、受光素子１０１を応圧から保護できる。また、枠材１０２の弾性率とは、枠材１０２を形成する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。
【００１８】
枠材１０２は上面が、封止樹脂層１０６の上面以上の高さとなっており、封止樹脂層１０６から上方に突き出た構造となっている。枠材１０２の上面の高さは封止樹脂層１０６上面の高さから、０ｍｍ以上０．０６ｍｍ以下である。
【００１９】
封止樹脂層１０６は、封止用樹脂（第２樹脂）から形成される。封止用樹脂は、無機フィラー、より具体的には、ガラスフィラー等を混入してもよい。これにより、封止樹脂層１０６の強度を高くできる。
【００２０】
光透過層１１３は、受光素子１０１上の枠材１０２の内側に位置する機能部１０１ｂを被覆して立設している。また、光透過層１１３の上面は、枠材１０２の上面より高くなっており、凸面である。すなわち、光透過層１１３のうち枠材１０２から外部に露出する面は曲面となっている。
【００２１】
光透過層１１３は、光および／または熱により完全に硬化可能な樹脂（第３樹脂）から形成される。光学的に透明な材料で構成されている。
【００２２】
図２乃至図５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。
【００２３】
電子装置１０８の製造方法は、
複数の受光素子１０１が形成されたウエハ１０１ａ上に、第１樹脂からなる樹脂膜１０２ａを形成する工程と、
樹脂膜１０２ａをパターニングし、受光素子１０１の機能部１０１ｂを囲むように立設する、枠材１０２を形成する工程と、
枠材１０２の上面に封止用金型１１１の成型面を接させ、封止用金型１１１の内側に第２樹脂を注入して、枠材１０２の周囲を埋める封止樹脂層１０６を形成する封止工程と、
封止工程の後に、枠材１０２の内側の空間に光透過層１１３を形成する工程と、
を有する。
【００２４】
まず、図２（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に配置された夫々の受光素子１０１の表面には、機能部１０１ｂが露出している。なお図２（ａ）では、ウエハ１０１ａに配置された複数の受光素子１０１のうち、２つのみを示している。
【００２５】
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。樹脂膜１０２ａとして、均一な厚みを持つフィルムをウエハ１０１ａ全体に被覆する。樹脂膜１０２ａの厚さは、０．１２ｍｍである。これにより、高さが０．１２ｍｍの枠材１０２が得られる。
【００２６】
続いて、図２（ｃ）に示すように、機能部１０１ｂが露光用マスク１０３の上面に形成された所定の位置に収まるように位置合せをして、露光を行い、機能部１０１ｂを囲むように立設する枠材１０２を形成するように樹脂膜１０２ａをパターニングする。  
【００２７】
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を除去する。このようにフォトリソグラフィ工法を用いて、機能部１０１ｂの周囲を被覆して立設した枠材１０２が形成される。  
【００２８】
なお、この現像処理後の時点では、枠材１０２となる樹脂膜１０２ａ（第１樹脂）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。  
【００２９】
続いて、図２（ｄ）に示すようにして枠材１０２が形成されたウエハ１０１ａを熱処理し、樹脂膜１０２ａ（第１樹脂）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の形状的な変化はほとんどないため、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。
【００３０】
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。枠材１０２は、円筒状に形成されている。
【００３１】
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。  
【００３２】
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。なお、このリードフレーム１０４上には、所定の距離を保ちながら密集させて受光素子１０１が配置されている。  
【００３３】
次に、図４を用いて、枠材１０２の周囲を封止用樹脂で受光素子１０１、金属細線１０５およびリードフレーム１０４全体を被覆する封止工程について、以下説明する。
【００３４】
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３（ｃ）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。
【００３５】
続いて、図４（ｂ）に示すように、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。
【００３６】
次いで、図４（ｂ）に示すように、封止用金型１１１を用いて圧接した状態のまま、熱によって溶融した封止用樹脂（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。
【００３７】
次いで、図４（ｃ）に示すように、封止用金型１１１ａ，１１１ｂを取り外して、枠材１０２の上面が封止樹脂層１０６の上面よりわずかに突き出て形成された受光素子１０１が得られる。これにより、図５（ａ）に示すように、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。
【００３８】
続いて図５（ｂ）に示すように、枠材１０２の内側で露出している受光素子１０１の機能部１０１ｂ上に、光透過性樹脂を注入して、機能部１０１ｂ上に光透過層１１３を形成する。この光透過性樹脂は、光学的に透明な液状の樹脂であり、光および熱により硬化可能な樹脂である。
【００３９】
光透過層１１３の形成には、ディスペンサーを用いて光透過性樹脂を注入し、光や熱または光と熱の併用により硬化させる。枠材１０２がフォトリソグラフィ工法を用いて形成された精巧な形状でありかつ、ディスペンサーによる注入により光透過性樹脂の量は均一にすることが可能なため、光透過層１１３は均一な形成が可能である。また、本実施形態において、光透過層１１３は、単一層である。
【００４０】
光透過層１１３の上面は凸面であり、枠材１０２の上面より高く、枠材１０２から上方に突き出した形状となっている。光透過層１１３は液状であるため、表面張力を利用して外部露出面を曲面にできる。このような曲面形状は、光透過層１１３の溶剤の配合比を変えることにより粘度を変化させ、任意の曲面を形成することができる。  
【００４１】
続いて、図５（ｃ）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。
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。
【００４２】
次に、本実施形態の効果を説明する。
【００４３】
また、電子装置１０８の製造方法においては、ウエハ１０１ａ上に、機能部１０１ｂおよび光透過層１１３を囲むように立設する枠材１０２を形成した後、枠材１０２の上面に封止用金型１１１ａの成型面を接させ、封止用金型１１１の内側に封止用樹脂を注入して、枠材１０２の周囲を埋める封止樹脂層１０６を形成し、封止工程の後に、枠材１０２の内側の空間に光透過層１１３を形成している。
【００４４】
封止樹脂層１０６は、枠材１０２と封止用金型１１１ａの成型面を接させた状態で封止樹脂の注入により形成されている。そのため、封止用金型１１１による封止時の応圧が機能部１０１ｂ周辺の枠材１０２に加わるようになる。また、光透過層１１３は封止後に形成されている。そのため、封止用金型１１１ａが光透過層１１３に接して封止時の応圧が機能部１０１ｂへ伝わることを回避できる。これにより、封止用金型１１１ａによって機能部１０１ｂにかかる封止時の応圧が低減できる。したがって、半導体素子１０１ａの機能部１０１ｂのクラックの発生を低減できる。
【００４５】
封止時に枠材１０２の上面に封止用金型１１１ａの成型面とが接している。これにより、封止時に枠材１０２の内側に封止用樹脂が流れ込まないため、封止後にさらに枠材１０２の内側に光透過層１１３を形成することができる。
【００４６】
また、電子装置１０８の製造方法において、封止用金型１１１ａの成型面と枠材１０２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１０２の間は強く接着される。このとき、枠材１０２の弾性率が２０℃で１ＧＰａ以上６ＧＰａ以下、かつ２００℃で１０ＭＰａ以上３ＧＰａ以下であることにより、封止用金型１１１による挟圧により枠材１０２自身が弾性変形を起こし（図４（ｂ）参照）、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。
【００４７】
また、この枠材１０２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も出来る。これにより、封止用樹脂は、枠材１０２と封止用金型１１１ａの接着面には流れ込めなくなる。
【００４８】
なお、封止用金型１１１による挟圧は、封止用金型１１１ａ、封止用金型１１１ｂのいずれによっても生じる。電子装置１０８は、封止用金型１１１ａと枠材１０２とが接することにより、封止用金型１１１ａ、封止用金型１１１ｂのいずれの圧力からも、機能部１０１ｂを保護することができる。
【００４９】
本実施形態における電子装置１０８は、図５（ａ）に示すように、ウエハ１０１ａ上に、機能部１０１ｂおよび光透過層１１３を囲むように立設する枠材１０２を備え、枠材１０２の上面が、封止樹脂層１０６の上面以上の高さとなっている。具体的には、枠材１０２の上面は、封止樹脂層１０６の上面よりも１０マイクロメートルから６０マイクロメートル、高くなっている。
【００５０】
これにより、枠材１０２の弾性変形を利用でき、枠材１０２と封止用金型１１１ａの密着力を増すことができる。
【００５１】
また、枠材１０２の上面が封止樹脂層１０６の上面より０．０６ｍｍ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、破断する場合がある。
【００５２】
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の上面の高さが、封止樹脂層１０６の上面の高さ未満（０ｍｍ未満）であれば、封止用樹脂が枠材１０２の表面（第１樹脂膜１０２ａと封止用金型１１１ａの密着面）およびその内側に流入してしまうといった問題が生じうる。
【００５３】
さらに、枠材１０２の上面の高さを封止樹脂層１０６の上面以上の高さとする理由は、枠材１０２の高さのバラツキを考慮しても、封止樹脂層１０６が枠材１０２の表面に流れ込まないようにするためである。以下に、その詳細を述べる。
【００５４】
電子装置の製造工程における枠材１０２の高さのばらつきは、標準偏差で約１０マイクロメートルである。枠材１０２の高さのばらつきとは、均一な厚みを持つ樹脂膜１０２ａ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１０２の形成工程において生じうる枠材１０２の高さの差である。枠材１０２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と同一または高くなるように設計されることが望まれる。
【００５５】
そこで枠材１０２の高さは、その高さのばらつきの標準偏差の３倍の値である約３０マイクロメートル、封止樹脂層１０６の上面よりも高くなるように設計される。この枠材１０２の高さの設計は、封止工程において枠材１０２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（図５（ａ）参照）。
【００５６】
枠材１０２の上面の高さは封止樹脂層１０６上面の高さから、０ｍｍ以上から０．０６ｍｍ以下の間で設計することができる。この枠材１０２の弾性変形により封止用金型１１１ａの密着力を増すことができる。
【００５７】
さらに、本実施形態においては、フィルム状の樹脂膜１０２ａを用いることによって、０．０５ｍｍ以上の均一な樹脂膜１０２ａが実現できる。
【００５８】
この理由は、液状の樹脂を用いた場合、ウエハ１０１ａ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の厚みを得ることが困難となるためである。また、一方で、液状の樹脂を用いてウエハ１０１ａ全体に０．０５ｍｍ以上の膜厚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１０１ａ上への塗布時に粘性抵抗が高く、膜厚のバラツキが大きくなり、均一な厚みを得ることが困難となってしまうためである。
【００５９】
光透過層１１３の上面が凸面であるため、レンズ効果を有し集光能力が向上する。また、光透過層１１３を形成する樹脂（第３樹脂）は、接着機能を有し、受光素子１０１の機能部１０１ｂ上に直接搭載ができるため、搭載面の光屈折や光減衰など素子性能を悪化させることが低減できる。また、光透過層１１３は、単一層であるため、搭載面の光屈折や光減衰など素子性能の低下を抑制できる。
【００６０】
機能部１０１ｂ上のみに光透過層１１３を設けたことで、封止樹脂層１０６は透明な樹脂である必要が無くなる。これにより、封止樹脂層１０６中にガラスフィラー、等の補強材を混入することができる。
【００６１】
さらに、電子装置１０８の大半を被覆する封止樹脂層１０６中に熱膨張が小さい補強材を含んでいるため、従来の光学的に透明な封止樹脂に比べ熱膨張が小さく、封止樹脂層１０６のリフロー工程での熱膨張を抑制できる。すなわち、封止樹脂層１０６の反りが低減できるため、受光素子１０１をリードフレーム１０４の上に密集して配置して製造できるため、リードフレーム１０４の利用率を向上させ、廃棄面積が減少することで廃棄物の低減と共に製造コストの軽減が可能となる。これにより、リフロー工程での接続信頼性が向上できる。
【００６２】
また、封止樹脂層１０６には、リードフレーム１０４との密着性を向上するための密着補助剤を混入することができ、リードフレーム１０４と封止樹脂層１０６の界面に水分が侵入することも抑制できる。
【００６３】
従来の光学的に透明な封止樹脂では、密着補助剤を含めるとリフロー工程の熱により変色し、光学的な透明性を失うことになるため混入するのは困難であった。しかしながら本実施形態における電子装置１０８によれば、リフローの急激な温度上昇でも電子装置１０８の寸法変化を抑制し、かつ、電子装置１０８内に侵入する水分を抑えたため、電子装置１０８内での水蒸気爆発を抑えることが出来る。このため、電子装置１０８の実装において、高い接続信頼性を有する電子装置１０８が実現される。
【００６４】
樹脂膜１０２ａは、フィルム状で接着機能を有するため、ウエハ１０１ａを分割しない状態で一括にウエハ１０１ａ上に形成することが可能であり、形状の精度が良い枠材１０２を効率よく生産できる。
【００６５】
更に、光透過層１１３は精度よく形成された枠材１０２の内側に液状の第３樹脂を注入することによって形成できるため、複雑な設備などを必要とせず生産効率もよい。すなわち、従来例のような個別に形成された光透過用の部品を高精度に搭載する等、高精度な部品や高機能な設備が不要であり、かつ一括処理も可能である。
【００６６】
（第２実施形態）
図６および図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２実施形態における電子装置の製造方法は、第１実施形態の光透過層１１３が封止工程の後に、枠材１０２の内側の空間に光透過層１１３を形成する場合であったのに対し、本実施形態の光透過層１１３は、封止工程の前に、枠材１０２の上面よりも低い光透過層１１３ａを形成し、さらに封止工程の後に、光透過層１１３ｂを形成している。その他の製造工程は、第１実施形態と同様である。
【００６７】
第２実施形態における光透過層１１３は、図６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。
【００６８】
まず、図２（ａ）から図３（ａ）に示すようにして形成された枠材１０２に対し、図６（ａ）に示すように、枠材１０２の内側の空間に、枠材１０２の上面よりも低い光透過層１１３ａを形成する。光透過層１１３ａは、光透過性樹脂（第３樹脂）を、ディスペンサーを用いて注入し、光や熱または光と熱の併用により硬化させる。
【００６９】
次に、ウエハ１０１ａを個片化し（図６（ａ））、リードフレーム１０４上にダイボンディングし（図６（ｂ））、ワイヤボンディング（図６（ｃ））する。さらに、図４で示されたのと同様にして樹脂封止を行い、図７（ａ）に示されるような封止樹脂層１０６が形成される。
【００７０】
次に図７（ｂ）に示すように、枠材１０２の内側に形成された光透過層１１３ａの上に、光透過層１１３ｂを形成する。光透過層１１３ｂは、光透過層１１３ａと同じ樹脂であって、枠材１０２の高さ以上の位置までディスペンサーなどにより注入することによって形成される。その後、光または熱または光と熱の併用により硬化させる。
【００７１】
続いて、図７（ｃ）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２０８を得る。
【００７２】
第２実施形態の効果を説明する。
ウエハ１０１ａを分割する前の状態で光透過層１１３ａを形成するため、その後の工程であるウエハ１０１ａの個片、ダイボンディング、ワイヤボンディング、樹脂封止の各工程での、機能部１０１ｂへのゴミや異物の浸入を防止できる。
【００７３】
また、光透過層１１３ａ上にゴミや異物が侵入した場合でも、光透過層１１３ａが形成されているため、機能部１０１ｂへの傷が低減でき、ブローや洗浄によりゴミや異物を除去しやすい。よって電子装置２０８の歩留りの向上に効果がある。
【００７４】
また、光透過層１１３ａの高さを枠材１０２の高さ未満にすることにより、樹脂封止工程での封止用金型１１１による挟圧により枠材１０２自身が弾性変形を起こし、この挟圧による外力を吸収して機能部１０１ｂを保護する作用を維持することができる。また枠材１０２の上面よりも光透過層１１３が低いため、封止時の応圧が光透過層１１３を介して機能部１０１ｂへ伝わることを回避できる。
【００７５】
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。
【００７６】
（第３実施形態）
図８乃至図１０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、上記実施形態のウエハ１０１ａ表面に枠材１０２が形成されているのに対し、本実施形態における電子装置の構成は、ウエハ１０１ａと枠材１０２との間に光透過膜１１４が形成され、光透過膜１１４上に光透過層１１３が積層している。
【００７７】
第３実施形態におけるウエハ１０１ａと枠材１０２との間に光透過膜１１４が形成され、光透過膜１１４上に光透過層１１３が積層した構成は、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ので説明は省略する。
【００７８】
図８（ａ）に示すように、ウエハ１０１ａ上に光透過膜１１４を形成する。光透過膜１１４は、光透過性樹脂（第３樹脂）がフィルム化されたものである。
続けて、光透過膜１１４上に機能部１０１ｂが形成された位置に開口部を有する樹脂膜１０２ａを形成する。光透過膜１１４は、光透過層１１３ａと同じ樹脂から形成される。
【００７９】
図８（ｂ）に示すように、機能部１０１ｂが露光用マスク１０３の上面に形成された所定の位置に収まるように位置合せをして、露光を行い、機能部１０１ｂを囲むように立設する枠材１０２を形成するように樹脂膜１０２ａをパターニングする。  
【００８０】
さらに、図８（ｃ）に示すように、枠材１０２以外の樹脂膜１０２ａ、光透過膜１１４を除去し、機能部１０１ｂの周囲を被覆して立設した枠材１０２を形成する。すなわち、ウエハ１０１ａと枠材１０２との間に光透過膜１１４が形成される。
【００８１】
次に、ウエハ１０１ａを個片化し（図９（ａ））、リードフレーム１０４上にダイボンディングし（図９（ｂ））、ワイヤボンディング（図９（ｃ））する。さらに、図４で示されたのと同様にして樹脂封止を行い、図１０（ａ）に示されるような封止樹脂層１０６が形成される。
【００８２】
続いて図１０（ｂ）に示すように、枠材１０２の内側の受光素子１０１の機能部１０１ｂ上に、光透過性樹脂を注入して、機能部１０１ｂの内側の空間に光透過層１１３を形成する。この光透過性樹脂は、光学的に透明な液状の樹脂であり、光および熱により硬化可能な樹脂である。
【００８３】
続いて、図１０（ｃ）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３０８を得る。
【００８４】
第３実施形態の効果を説明する。
第２実施形態では、枠材１０２の内側に樹脂を注入して光透過層１１３ａ及び光透過層１１３ｂを形成する工程が２つあったが、第３実施形態ではこのような樹脂の注入工程が１つの工程ですむため、製造工程の短縮が可能となり、さらに生産効率が向上する。
【００８５】
また、光透過層１１３と光透過膜１１４は、同じ材料を用いることによって、光透過層１１３ａを形成した際の溶融結合により、両者の重なり合う界面は無くなり、光屈折や減衰が低減できる。
【００８６】
光透過膜１１４は、常温で約２．４ＧＰａ、２００℃で約１５ＭＰａの弾性率に調整されている。これにより、封止時の応力を緩衝できる。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
例えば、複数の素子が形成されたウエハ１０１ａ上に、樹脂膜１０２ａを形成する工程は、樹脂膜１０２ａを、複数のフィルム状樹脂を重ね合わせることにより形成してもよい。
これにより、枠材１０２の高さを高くでき、また好ましい高さに調整できる。
【００９０】
ここで、図１１を用いて枠材１０２の高さを調整する方法について説明する。図１１は、本実施形態における枠材１０２の高さを厚く形成する工程を示す断面図である。
【００９１】
まず、図１１（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に配置された夫々の受光素子１０１の表面には、機能部１０１ｂが形成されている。なお図１１（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。
【００９２】
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または光と熱の併用により硬化可能な樹脂からなる厚み０．０６５ｍｍの樹脂膜６０２ａ、６０２ｂを用意する。
【００９３】
続けて、図１１（ｃ）に示すように樹脂膜６０２ａ、６０２ｂをロールラミネーター法によりロール６０３ａ、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」がほとんど無い樹脂膜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、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。
【００９４】
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、０．１３ｍｍである。
【００９５】
続いて、図１１（ｅ）に示すように、露光を行い、枠材１０２を形成するように樹脂膜６０２ｃをパターニングして、枠材１０２を得る（図１１（ｆ））。以降の工程は、第１実施形態と同様である。
【００９６】
試作結果によって、枠材１０２は、樹脂膜６０２ａ、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。
【００９７】
また、複数のフィルム状樹脂のうち、少なくとも一枚は光透過性を有するものとしてもよい。すなわち、樹脂膜６０２ａ、６０２ｂの何れか一方を、光透過性樹脂をフィルム化したものとしてもよい。たとえば、上記実施形態で説明したフィルム状の光透過膜１１４を用い、樹脂膜６０２ａ、６０２ｂのいずれかと貼り合せてもよい。ただし、樹脂膜６０２ａ、６０２ｂが光透過性でない場合は、光透過膜１１４側をウエハ１０１ａに接着させ、樹脂膜６０２ａまたは６０２ｂを用いて枠材１０２を形成する。
【００９８】
樹脂膜６０２ａ、６０２ｂの二層のフィルム状樹脂を用いることにより、樹脂膜６０２ｃの厚みを０．０８ｍｍ以上にすることができる。すなわち、枠材１０２の高さを高くすることができる。
【００９９】
ここで、樹脂膜６０２ａ、６０２ｂ形成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ことが難しくなる。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、樹脂膜６０２ｃの膜厚を大きくすることができる。
【０１００】
また、ウエハ１０１ａ上に順に樹脂膜６０２ａ、６０２ｂを形成する場合は、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６０２ｂを更に形成すると、樹脂膜６０２ａ、６０２ｂに「ゆがみ」や「しわ」が生じてしまう。これに対し、ウエハ１０１ａ上に樹脂膜１０２ａを形成する前に、予め重ね合わせられた樹脂膜６０２ａ、６０２ｂの二層のフィルムを用いることにより、樹脂膜６０２ａ、６０２ｂの粘着性により生じる「ゆがみ」や「しわ」を低減できる。
【０１０１】
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。
【０１０２】
また、ウエハ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に対してもウエハ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。
【０１０３】
枠材１０２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４（ｂ）参照）。また、枠材１０２を高くすることで、封止樹脂層１０６と枠材１０２の高さの設計の自由度を増すことが出来る。
【０１０４】
第１実施形態の中で述べたように、枠材１０２の高さは封止樹脂層１０６の高さより０．０６ｍｍまで高く設計することが出来る。更に、枠材１０２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１０２と封止用金型１１１ａは強く密着でき、封止樹脂層１０６の枠材１０２の上面への浸入を抑制できる。枠材１０２の高さを高くすることで、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１０２の高さを０．０６ｍｍまで高くすることも可能となる。
【０１０５】
またさらに、本発明による電子装置およびその製造方法は、様々な変形が可能である。例えば、封止工程において、封止用金型１１１の成型面にさらにフィルム４１２を配置してもよい。この場合の封止工程について、以下説明する。
【０１０６】
図１２および図１３は、本実施形態の変形例における封止工程の断面図である。
図１２（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、枠材１０２の上面に弾性体であるフィルム４１２を介して封止用金型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。続いて、圧接された状態のまま、熱によって溶融した封止用樹脂を注入し、図１２（ｂ）に示すような、封止樹脂層１０６を形成する。
【０１０７】
フィルム４１２は、弾性体であることにより、枠材１０２自体の弾性変形と、フィルム４１２が弾性変形を起こすことができる。フィルム４１２は、例えばシリコーン材など柔らかい材料から構成されていることが好ましい。これにより、封止用金型による挟圧により枠材１０２自身およびフィルム４１２が弾性変形を起こし、この挟圧による外力を吸収して機能部１０１ｂをより保護することが出来る。
【０１０８】
さらに、この弾性変形は枠材１０２とフィルム４１２とを封止用金型１１１ａに密着させる反力となり、枠材１０２とフィルム４１２とがより密着できる。
【０１０９】
さらに、枠材１０２とフィルム４１２がより密着するため、枠材１０２の上面の高さと、封止樹脂層６の上面の高さ差が大きくなっても、枠材１０２の内側への封止用樹脂の流入を抑制できる。そのため枠材１０２の設計に自由度が向上できる。
【０１１０】
一方、図１３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、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の下面に弾性体であるフィルム４１２を介して封止用金型１１１ｂの成型面を、それぞれ圧接してもよい。
【０１１１】
図１３に示す場合も同様にして、フィルム４１２は、弾性体であることにより、枠材１０２自体の弾性変形と、フィルム４１２が弾性変形を起こすことができる。フィルム４１２は、例えばシリコーン材など柔らかい材料から構成されていることが好ましい。これにより、封止用金型による挟圧により枠材１０２自身およびフィルム４１２が弾性変形を起こし、この挟圧による外力を吸収して機能部１０１ｂをより保護することが出来る。
【０１１２】
図１３の封止用金型１１１ｂとリードフレーム１０４の間にフィルム４１２を挿入固定することにより、リードフレーム１０４とフィルム４１２のすき間をなくすことが可能となり、リードフレームの受光素子１０１の対向面つまり電子装置１０８の実装面への封止樹脂の浸入も防ぐことができる。
【０１１３】
また、フィルム４１２は、枠材１０２の上面と封止用金型１１１ａの成型面との間、封止用金型１１１ｂの成型面とリードフレーム１０４との間、の何れか一方、または両方に用いられてもよい。
【０１１４】
上記実施形態では、枠材１０２の上面の高さが封止樹脂層１０６の上面よりも高さ場合について説明したが、枠材１０２の上面と、封止樹脂層１０６の上面が同一平面で形成されていてもよい。この場合、封止工程において、封止用樹脂が枠材１０２の内側に流れ込まないよう枠材１０２と封止用金型１１１とが密接されることが好ましい。
【０１１５】
上記実施形態では、枠材１０２の形状が円筒状である場合について説明したが、形状は楕円、あるいは四角形などの筒状であってもよい。
【０１１６】
上記実施形態では、光透過層１１３は光透過性樹脂を硬化させたものを用いたが、枠材の内側の空間に予め成型された光透過性部材を配置することにより形成してもよい。例えば、光透過層１１３はガラスまたはアクリルを用いて形成されている。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】（ａ）は第１実施形態における電子装置を示す斜視図、および（ｂ）は、図１（ａ）中のＡ−Ａ’で切断した断面図である。
【図２】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３】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４】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５】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】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】本実施形態における電子装置の製造工程の変形例を示す断面図である。
【図１２】本実施形態における電子装置の製造工程の変形例を示す断面図である。
【図１３】本実施形態における電子装置の製造工程の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１０１    受光素子
１０１ａ    ウエハ
１０１ｂ    機能部
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
１０８    電子装置
１１１    封止用金型
１１１ａ    封止用金型
１１１ｂ    封止用金型
１１３    光透過層
１１３ａ    光透過層
１１３ｂ    光透過層
１１４    光透過膜
２０８    電子装置
４１２    フィルム
６０２ａ    樹脂膜
６０２ｂ    樹脂膜
６０２ｃ    樹脂膜
６０３ａ    ロール
６０３ｂ    ロール
【図１】
2010098117.tif 000003
【図２】
2010098117.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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