(57)【要約】  ＭＥＭＳパッケージとその形成方法を説明する。ＭＥＭＳパッケージは、フレキシブル基材上に配置された少なくとも１つのＭＥＭＳデバイスを有する。金属構造は少なくとも１つのＭＥＭＳデバイスを取り囲み、前記金属構造の底面はフレキシブル基材に取り付けられ、前記フレキシブル基材の一部は金属構造の上面の上に折り畳まれ、金属構造の上面に取り付けられる。それによってＭＥＭＳパッケージが構成される。
2009501442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブル基材上に配置した少なくとも１つのＭＥＭＳデバイスと、
前記少なくとも１つのＭＥＭＳデバイスを取り囲む金属構造であって、前記フレキシブル基材に前記金属構造の底面が取り付けられ、前記フレキシブル基材が前記金属構造の上面の上に折り畳まれ、前記金属構造の前記上面に取り付けられることによってＭＥＭＳパッケージを形成する金属構造と、
を備えるＭＥＭＳパッケージ。
【請求項２】
前記金属構造が、銅、銅合金、アルミニウム合金、ハンダ付け可能な金属仕上げを備えた鉄合金、無電解メッキまたは塗装のいずれかによって形成された金属仕上げを施したプラスチック、もしくは射出成形またはトランスファ成形のいずれかによって形成した導電性複合材を有する請求項１記載のパッケージ。
【請求項３】
前記フレキシブル基材が、その両側に銅層とハンダレジスト層とを備えたコアフィルムを有し、前記コアフィルムが、ポリイミド、ポリエチレンポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、または液晶ポリマを有し、前記ハンダレジスト層が、カバーレイまたは感光性エポキシを有する請求項１記載のパッケージ。
【請求項４】
前記金属構造が、前記少なくとも１つのＭＥＭＳデバイスを取り囲む金属リングを有し、前記金属リングが、銅、銅合金、アルミニウム合金、ハンダ付け可能な金属仕上げを備えた鉄合金、無電解メッキまたは塗装のいずれかによって形成された金属仕上げを備えたプラスチック、もしくは射出成形またはトランスファ成形のいずれかによって形成された導電性複合材を有する請求項１記載のパッケージ。
【請求項５】
前記フレキシブル基材がさらに、その上に金属層を有し、前記少なくとも１つのＭＥＭＳデバイスの上下の前記金属層と前記金属リングとが共に、前記少なくとも１つのＭＥＭＳデバイスのＥＭＩシールドを提供する請求項４記載のパッケージ。
【請求項６】
導電性接着剤、または共融ＰｂＳｎ、任意の鉛フリーＳｎＡｇまたはＳｎＡｇＣｕを含むハンダ材料によって、もしくは導電性接着剤または非導電性接着剤を備えたハンダの組み合わせによって、前記フレキシブル基材に前記金属リングが取り付けられる請求項４記載のパッケージ。
【請求項７】
前記金属構造が、前記少なくとも１つのＭＥＭＳデバイスを収容する金属キャップを有し、前記金属キャップが、銅、銅合金、アルミニウム合金、ハンダ付け可能な金属仕上げを備えた鉄合金、無電解メッキまたは塗装のいずれかによって形成された金属仕上げを備えたプラスチック、もしくは射出成形またはトランスファ成形のいずれかによって形成された導電性複合材を有する請求項１記載のパッケージ。
【請求項８】
前記フレキシブル基材がさらに、その上に金属層を有し、前記少なくとも１つのＭＥＭＳデバイスの下の前記金属層と前記金属キャップが共に、前記少なくとも１つのＭＥＭＳデバイスのＥＭＩシールドを提供する請求項７記載のパッケージ。
【請求項９】
導電性接着剤、またはハンダ、または導電性接着剤またはハンダと非導電性接着材料の組み合わせによって、もしくは導電性接着剤または非導電性接着剤を備えたハンダの組み合わせによって、前記金属キャップの前記底面において前記フレキシブル基材の一部に前記金属キャップが取り付けられた請求項７記載のパッケージ。
【請求項１０】
接着剤によって、前記金属キャップの前記上面において前記フレキシブル基材に前記キャップが取り付けられた請求項７記載のパッケージ。
【請求項１１】
さらに、前記フレキシブル基材上および前記金属構造内に配置された１つ以上の電子部品を有する請求項１記載のパッケージ。
【請求項１２】
さらに、前記１つ以上の電子部品と前記少なくとも１つのＭＥＭＳデバイスの間にワイヤボンディング接続部を有する請求項１１記載のパッケージ。
【請求項１３】
前記フレキシブル基材が、前記ＭＥＭＳデバイスと前記パッケージの外側の環境との間の相互作用を可能にする開口部を有し、前記開口部が前記フレキシブル基材上の前記金属層用のビア接続としても機能する請求項１記載のパッケージ。
【請求項１４】
さらに、前記フレキシブル基材の外面上に表面実装パッドを有し、前記開口部と反対側の前記フレキシブル基材の側面に前記表面実装パッドが配置された請求項１３記載のパッケージ。
【請求項１５】
前記フレキシブル基材がさらにフレキシブル層上に積層したリジッド層を有し、前記折り畳み部がフレキシブルであり、他の部分がリジッドである請求項１記載のパッケージ。
【請求項１６】
前記リジッド層が、ＦＲ−４層を有する請求項１５記載のパッケージ。
【請求項１７】
前記金属構造に取り付けられるように、少なくとも一つの側から前記フレキシブル基材を折り畳むことができる請求項１記載のパッケージ。
【請求項１８】
ＭＥＭＳパッケージの製造方法であって、
フレキシブル基材上に少なくとも１つのＭＥＭＳデバイスを実装するステップと、
前記少なくとも１つのＭＥＭＳデバイスを取り囲む前記フレキシブル基材に金属構造の底面を取り付けるステップと、
前記金属構造の上面の上に前記フレキシブル基材を折り畳み、前記金属構造の前記上面に前記フレキシブル基材を取り付け、それによって前記ＭＥＭＳパッケージを形成するステップと、
を含む方法。
【請求項１９】
前記金属構造が前記少なくとも１つのＭＥＭＳデバイスを取り囲む金属リングを有し、前記金属リングが、銅、銅合金、アルミニウム合金、ハンダ付け可能な金属仕上げを備えた鉄合金、無電解メッキまたは塗装のいずれかによって形成された金属仕上げを施されたプラスチック、もしくは射出成形またはトランスファ成形のいずれかによって形成された導電性複合材を有する請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記フレキシブル基材がコアフィルムと金属層を有し、前記少なくとも１つのＭＥＭＳデバイスの上下の前記金属層と前記金属リングが共に、前記少なくとも１つのＭＥＭＳデバイスのＥＭＩシールドを提供する請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記金属構造が前記少なくとも１つのＭＥＭＳデバイスを収容する金属キャップを有し、前記金属キャップが、銅、銅合金、アルミニウム合金、ハンダ付け可能な金属仕上げを備えた鉄合金、無電解メッキまたは塗装のいずれかによって形成した金属仕上げを備えたプラスチック、もしくは射出成形またはトランスファ成形のいずれかによって形成した導電性複合材を有する請求項１８記載の方法。
【請求項２２】
前記フレキシブル基材がコアフィルムと金属層を有し、前記少なくとも１つのＭＥＭＳデバイスの下の前記金属層と前記金属キャップが共に、前記少なくとも１つのＭＥＭＳデバイスのＥＭＩシールドを提供する請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
前記フレキシブル基材が、フレキシブル材料の上面に上部金属層を有し、前記フレキシブル材料の底面に底部金属層を有する請求項１８記載の方法。
【請求項２４】
前記フレキシブル材料が、ポリイミド、ポリエチレンポリイミド、液晶ポリマ、またはポリテトラフルオロエチレンを有する請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
前記上部および底部金属層が、ニッケルと金をメッキした銅を有する請求項２３記載の方法。
【請求項２６】
さらに、前記上部および底部金属層のそれぞれの表面にハンダレジスト層を形成し、前記ハンダレジスト層をパターンニングするステップを含み、前記ハンダレジスト材料がカバーレイまたは感光性エポキシを有する請求項２３記載の方法。
【請求項２７】
さらに、前記フレキシブル基材上および前記金属構造内に１つ以上の電子部品を実装するステップを含む請求項１８記載の方法。
【請求項２８】
前記フレキシブル基材を折り畳むステップの後に、さらに、
前記少なくとも１つのＭＥＭＳデバイスから反対側の前記フレキシブル基材の外面に表面実装パッドを提供するステップと、
前記表面実装バッドにおいて前記パッケージに応用プリント回路基板を取り付けるステップと、
を含む請求項１８記載の方法。
【請求項２９】
さらに、前記フレキシブル基材のフレキシブル層にリジッド層を積層するステップを含み、前記折り畳み部がフレキシブルであり、他の部分がリジッドである請求項１８記載の方法。
【請求項３０】
前記リジッド層が、ＦＲ−４材料を有する請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
前記フレキシブル基材を前記折り畳むステップが、前記金属構造の少なくとも一つの側から上側へ行われる請求項１８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
（１）発明の分野
本発明は、ＭＥＭＳデバイスをパッケージングするための処理、その方法を用いて製造されたＭＥＭＳパッケージ、より詳細には、フレキシブルで折り畳み可能な基材を用いてＭＥＭＳデバイスをパッケージングする方法に関する。
【０００２】
（２）従来技術の説明
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）素子は、圧力、加速度、音、または光などの物理的現象を電気信号に変換することで知られている。各種のＭＥＭＳデバイスは異なる方法で外界と相互作用し、カスタムまたは少なくとも半カスタムのパッケージング解決策を要求する。いわゆるシステムインパッケージ技術では、単一のパッケージ内にマイクロプロセッサ、通信部品、アクチュエータおよびセンサを含むことができるマイクロシステム全体を構成しようとする。しかし、ＭＥＭＳデバイスのパッケージングは、集積回路のパッケージングとは全く異なる。ＭＥＭＳデバイスは、いくつかの基本的な処理技術を共有するのにもかかわらずＩＣとは明確に異なっている。パッケージングは、大部分のＭＥＭＳデバイスの商品化にとって最大の難問である。用語「ＭＥＭＳパッケージ」は本書では、少なくとも１つのＭＥＭＳデバイスを含むパッケージを意味するために用いられる。
【０００３】
ＭＥＭＳデバイスは、構成された制御環境内で完全にうまく機能できるであろう。しかし、この素子は、パッケージ内で証明された性能を伴ってパッケージした後だけ本当に実行可能な製品となることができる。例えば、パッケージング応力が、ＭＥＭＳデバイスの感度や性能を歪ませる可能性がある。ＭＥＭＳデバイスは繊細な可動構造を有し、前記構造は製造および組み立て処理の過程で容易に損傷する。従って、ＭＥＭＳデバイスの組み立て歩留まりに適合させるのは困難な目標であることが多い。
【０００４】
ＭＥＭＳデバイスは物理的現象と相互作用し、さらに周囲環境から保護する必要があるため、そのパッケージング要件は複雑である。従って、ＭＥＭＳデバイスには、特殊の組み立て技術と固有のパッケージング材料を用いた風変わりなパッケージ構造が用いられる。パッケージングは通常、ＭＥＭＳデバイスのコストの少なくとも６０％、時には８５％程度を占める。従って、ＭＥＭＳデバイスの使用を促進するには堅牢な組み立て品を用いた低コストの解決策が必要であると考えられてきた。
【０００５】
様々なＭＥＭＳ製品をパッケージングするために、様々なパッケージが知られている。Ｃ．Ｔ．Ｈｓｉｅｈなどの「ＭＥＭＳパッケージング技術の紹介」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ４ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ａｎｄ  Ｐａｃｋａｇｉｎｇ，４〜６  ２００２年１２月、３００〜３０６ページ（例えば、その図３を参照）は、ＴＯ８（または円形）ヘッダ、およびバタフライとプラットフォームパッケージなどの様々な金属パッケージを説明している。金属パッケージは、良好な放熱性能と電磁波シールドを提供する。ＴＯ８ヘッダはＫｏｖａｒ合金から一般に製造され、パッケージング材料とシリコンでエッチングを施した素子の間の熱的不整合を低減する。
【０００６】
Ｒ．Ｋｅｕｓｓｅｙａｎなどの「光電子／ＭＥＭＳパッケージング用の新規な方式」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ５２ｔｈ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，２８〜３１、２００２年５月、２５９〜２６２ページ（例えば、その図３参照）は、セラミックまたはＬＴＣＣパッケージを説明している。これらは、低コスト、高信頼性、気密性および多層パッケージングのアーキテクチャである。セラミックパッケージの一例は、真空密閉環境で高処理温度において製造されるＩＲボロメータである。
【０００７】
Ｃ．Ｂ．Ｏ’Ｎｅａｌなどの「ＭＥＭＳのパッケージングの諸問題」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｐａｃｋａｇｉｎｇ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ：Ｐｒｏｃｅｓｓ，Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ａｎｄ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ，１４〜１７  １９９９年３月、４１〜４７ページ（例えば、その図１参照）は、ＩＣパッケージとＭＥＭＳ圧力センサパッケージを比較している。プラスチック／リードフレームパッケージは一般にＩＣパッケージングに用いられ、事前成形および事後成形パッケージとして分類される。事前成形および事後成形パッケージの間の違いは、事前成形パッケージは中空キャビティを含むパッケージ本体を有し、前記キャビティ内にＩＣを配置し、その後、密閉キャップで被覆する一方、事後成形パッケージではＩＣを取り付けた後、組み立て品上でパッケージ本体を成形する。これらの代替方法はどちらも、ＭＥＭＳデバイスに適合する。例えば、事後成形パッケージはＩＣまたはウェハキャップ加速度計用に用いられ、事前成形パッケージは圧力センサまたはマイクロフォンパッケージングに用いられる。プラスチックパッケージは、低コストなパッケージング選択肢を提供する。しかし、必要な成形器具は高価で時間がかかることが多く、変化の早いエンドユーザーが必要とする用途に適合させるには柔軟性がない。他の主要な問題は、プラスチックとシリコンの熱膨張の適合性が非常に低く、さらに水分が浸入し易いことである。
【０００８】
ウェハレベルパッケージング（ＷＬＰ）は、ＭＥＭＳパッケージングに適した方法である。それは、微小機械加工ウェハを第二ウェハに接合する余分な作製工程を含み、前記第二ウェハはその内部にエッチングした適切なキャビティを有する。いったん接合されると、第二ウェハは微小機械加工構造上に保護シリコンキャップを構成する。この方法では、微小構造は真空または不活性ガス雰囲気内で自由に移動可能にする。接合は密封され、その結果水分汚染および微小構造の故障を防ぐ。ＷＬＰは、Ｂｉｙｅ  Ｗａｎｇの「ＭＥＭＳパッケージングの考察」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｓｉｘｔｈ  ＩＥＥＥ  ＣＰＭＴ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｈｉｇｈ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍ  Ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  Ｐａｃｋａｇｉｎｇ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｆａｉｌｕｒｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ，３０  ２００４年６月３０日〜７月３日、１６０〜１６３ページ、およびＨ．Ｒｅｉｃｈｌなどの「ＭＥＭＳパッケージング分野の概要および開発動向」、Ｔｈｅ  １４ｔｈ  ＩＥＥＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，２１〜２５、２００１年１月、１〜５ページで議論されている。
【０００９】
Ｍｉｎｅｒｖｉｎｉへの米国特許６，７８１，２８１号およびＭｉｎｅｒｖｉｎｉへの米国特許出願番号２００２／０１０２００４  Ａ１号はＭＥＭＳマイクロフォンパッケージを開示しており、前記パッケージ内では第一多層ＦＲ４プリント回路基板（ＰＣＢ）上にＭＥＭＳトランスデューサ部材、ＩＣダイおよび他のコンデンサ部品を配置する。第二多層ＦＲ４  ＰＣＢは、カバーとして用いられる。２つのＦＲ４基板は第三ＦＲ４基板によって間隙を介して配置され、第三ＦＲ４基板は第一ＰＣＢ上の部品の周りに配置される窓を含むように切断する。従って、３つのＰＣＢは協調し、トランスデューサ部材、ＩＣダイおよび他のコンデンサ部品を収容してシールドする。プラスチック／リードフレームパッケージに比べて、このようなパッケージはより大きなバッチ操作を可能にし、最小の金属型を必要とし、最終使用者のＰＣＢの熱膨張と良好な適合性を有する。それにもかかわらず、同じＦＲ４  ＰＣＢ基材上でトランスデューサ部材、ＩＣダイおよび他の電子部品を混合することはなお高歩留まりの組み立て工程の操業に困難をもたらす。さらに、多層ＦＲ４  ＰＣＢは、安価なパッケージング材料ではない。
【００１０】
ＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＳＧ２００５／００００３４、出願日２００５年２月８日は、第一フレックス基材上に少なくとも１つのＭＥＭＳデバイスを実装し、第二基材上に１つ以上の電子部品を実装する方法およびパッケージを提供する。それから、２つの基材を間にスペーサ部材を介して機械的に接合し、電気的接続部材によって電気的に接続する。基材は、該スペーサ部材、電気的接続部材、ＭＥＭＳデバイスおよび１つ以上の電子部品をそれらの間に挟持する。この方法の利点は、ＭＥＭＳデバイスの実装処理が他のＩＣおよび電子部品用の実装工程とは別個に取り扱われ実行されるので、組み立てをより容易に高歩留まりで行えることである。しかし、２つの基材を相互接続することは、困難な課題である。
【００１１】
発明の概要
本発明の主な目的は、ＭＥＭＳデバイスと１つ以上の他の電子回路を含むＭＥＭＳパッケージを製造する効率的で非常に製造し易い方法を提供することである。
【００１２】
本発明の別の目的は、ＭＥＭＳパッケージを提供することである。
【００１３】
本発明のさらに別の目的は、フレキシブルで折り畳み可能な基材を用いたＭＥＭＳパッケージの製造方法を提供することである。
【００１４】
本発明の他の目的は、フレキシブルで折り畳み可能な基材を含むＭＥＭＳパッケージを提供することである。
【００１５】
さらに他の目的は、フレキシブルで折り畳み可能な基材とリジッド基材の組み合わせを含むＭＥＭＳパッケージの製造方法を提供することである。
【００１６】
さらに他の目的は、フレキシブルで折り畳み可能な基材とリジッド基材の組み合わせを含むＭＥＭＳパッケージを提供することである。
【００１７】
なお別の目的は、複数回に折り畳んだフレキシブル基材を含むＭＥＭＳパッケージの製造方法を提供することである。
【００１８】
なお別の目的は、複数回に折り畳んだフレキシブル基材を含むＭＥＭＳパッケージを提供することである。
【００１９】
本発明の目的に従って、ＭＥＭＳパッケージを実現する。ＭＥＭＳパッケージは、フレキシブル基材上に配置した少なくとも１つのＭＥＭＳデバイスを有する。金属構造は少なくとも１つのＭＥＭＳデバイスを取り囲み、前記金属構造の底面はフレキシブル基材に取り付け、前記フレキシブル基材は金属構造の上面の上に折り畳み、金属構造の上面に取り付け、それによってＭＥＭＳパッケージを形成する。金属構造は、金属キャップまたは金属リングの形態であってもよい。
【００２０】
さらに本発明の目的に従って、ＭＥＭＳパッケージの製造方法を実現する。少なくとも１つのＭＥＭＳデバイスは、フレキシブル基材上に実装される。金属構造の底面は、少なくとも１つのＭＥＭＳデバイスを取り囲むフレキシブル基材に取り付けられる。フレキシブル基材は金属構造の上面の上に折り畳み、金属構造の上面に取り付けられ、それによってＭＥＭＳパッケージを構成する。
【００２１】
選択的に、リジッド−フレックス基材のリジッド部は、パッケージの上部と底部のフレキシブル基材上または基材下に配置できる。選択的に、フレキシブル基材は１つより多くの側から折り畳むことができる。
【００２２】
実施の形態
本発明は、ＭＥＭＳデバイスおよび１つ以上の電子部品（一般に、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）と１つ以上の受動部品）をパッケージングするための方法を提案する。ＭＥＭＳデバイスとＩＣ素子は、細長い部分を備えたフレキシブル基材上にまず組み立てられる。ＭＥＭＳデバイスはＩＣ素子に直接ワイヤボンディングし、寄生効果を最小にする。素子を収容するために金属キャップを取り付けるか、または代替的に金属リングで素子を取り囲む。フレキシブル基材の細長い部分は金属キャップまたはリング上に折り畳まれ、金属キャップまたはリング上に取り付けられてパッケージが完成する。フレキシブル基材上の金属キャップまたはリングと金属層は電気的に接続され、エレクトロマイグレーション（ＥＭＩ）および高周波（ＲＦ）シールド用のファラデ箱を形成する。
【００２３】
本発明の好ましい第一実施例は、図１〜８に示されている。本発明の好ましい第二実施例は、図９〜１１に示されている。本発明の好ましい第三実施例は、図１２〜１３に示されている。本発明の好ましい第四実施例は、図１４〜１７に示されている。当業者には明らかなように、本発明は図面に示したＭＥＭＳマイクロフォン素子には限定されないが、圧力センサ、加速度計、ジャイロスコープなどの他の種類のＭＥＭＳデバイス、または将来、提案される可能性がある他のＭＥＭＳデバイスをパッケージングするための他の多くの用途に適用できる。
【００２４】
ここで図１〜８を参照しながら、本発明の第一実施例を説明する。ここで図１をさらに詳しく参照すると、本発明の二重金属層（２ＭＬ）フレキシブル基材が示されている。フレキシブル基材１０は、コアフィルム層２４、および両側の銅金属層２２と２６から構成される。コアフィルム層は、ポリイミド、ポリエチレンポリイミド（ＰＥＩ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、または液晶ポリマ（ＬＣＰ）であってもよい。図１には示されていないが、カバーレイまたは感光性エポキシなどのハンダレジスト層が、ワイヤボンディングおよび電気的接合領域に露出部を備えるようにパターンニングされている。この層は、図７Ａと７Ｂの平面図に示されている。ポリイミド層２４の厚さは、約１２．５〜１００μｍである。フレキシブル基材１０のこのようなコアフィルムは、ＦＲ−４プリント回路基板（ＰＣＢ）（一般に２５ＧＰａ）よりかなり低い弾性率（一般に５ＧＰａ）を有するので、応力が緩和され、その上に実装したＭＥＭＳデバイスとのパッケージング応力または周囲の誘導応力を最小化する。フレキシブル基材１０は、周囲孔として知られる開口部１１を有する。これは円形または四角形の開口部であってもよく、外部流体、音響エネルギまたは圧力は、その上に実装されたＭＥＭＳデバイスと相互作用できる。開口部１１は、両側の金属を接続するビア孔としても機能する。フレキシブル基材１０は、伸長部１２を有する。
【００２５】
金属層２２と２６は接着または非接着積層技術を用いて、フレキシブルコアフィルム層２４の上部と底部に接合する。金属層２２と２６は銅であることが好ましく、柔らかい金などのワイヤボンディング用の金属面を備えている。銅層の厚さは一般に２５μｍであるが、用途に依存してさらに厚くても薄くてもよい。表面仕上げ金属はＮｉ／Ａｕであってもよく、ここでニッケル層の厚さは約３μｍであり、被覆する金層の厚さは最小で約０．３５μｍである。
【００２６】
図６Ａは、フレキシブル基材１０の上側の平面図である。上部金属層２２は図のように、ポリイミド材料２４上に形成されパターンニングされている。上部金属層２２は、その上にＮｉ／Ａｕをメッキした銅を有する。図６Ｂはフレキシブル基材１０の底側の平面図を示しており、底部金属層２６もＮｉ／Ａｕをメッキした銅を有する。断面図は、図６Ｂと図８に示したラインＦ−Ｆ’に従っている。
【００２７】
ここで、金属面２２と２６の上にハンダマスクまたはハンダレジスト２８を形成する。パターンニングしたハンダレジストは、この領域上のハンダ付けを妨げる。ハンダレジストはカバーレイまたは感光性エポキシであってもよく、厚さは約１０〜４０μｍである。パターンニングしたハンダレジストは、図７Ａの上側と図７Ｂの底側に示されている。パターンニングしたハンダレジストは断面図には示されていないが、図７Ａと７Ｂに示したように存在するものとする。
【００２８】
再び図１を参照すると、フレキシブル基材の伸長部１２上にはビア３０が形成され、図６Ｂに示したように中間層相互接続部としてメッキされ埋め込まれる。ビアは表面実装パッドと接続し、例えば、これ以降に説明するように後に外部プリント回路基板に接続される。金属層内の開口部３２も、図１と図６Ｂに示されている。本発明にとって重要なことは、周囲孔１１からパッケージの反対側に表面実装パッドが配置されることである。なお、孔１１は、相互接続層２２と層２６へのビアとしても機能する。
【００２９】
ここで図２を参照すると、フレキシブル基材１０上には受動部品、ＭＥＭＳデバイスおよびＩＣ素子が実装される。１つのＭＥＭＳデバイス４０、１つの集積回路素子４２、および１つの受動素子４８が示されている。当然のことながら、本発明のＭＥＭＳパッケージは少なくとも１つのＭＥＭＳデバイスを有するが、１つより多くのＭＥＭＳデバイスを有することもできる。ＩＣ４２、一般に特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）などの１つ以上の電子部品と、コンデンサ、抵抗器、誘導子、または他の受動素子などの１つ以上の受動部品をパッケージ内に有することもできる。図８は、部品を組み立てたフレキシブル基材の平面図を示している。
【００３０】
ＭＥＭＳデバイス４０は、接着剤３６を介してフレキシブル基材１０に取り付けられる。応力の緩和には、シリコンベースの接着剤など低弾性率の接着剤が望ましい。任意のＩＣ素子４２は、ダイ取り付け処理の接着剤を用いてフレキシブル基材１０に取り付けられる。任意の受動素子４８は、表面実装技術（ＳＭＴ）によってフレキシブル基材に取り付けられる。それから、ＭＥＭＳデバイス４０上の接合パッド４５とパッド４７に、ワイヤ４４と４６によってＩＣ素子４２をそれぞれワイヤボンディングする。例えば、パッド４７は、ＶＤＤまたはＯＵＴへＩＣを接続するためのものであってもよい。
【００３１】
ここで、図３Ａに示したように、接着層５２は、フレキシブル基材の伸長部１２上に配置する。接着剤５２は、フィルム、テープ、または液体ペーストであってもよい。金属キャップ５４は、導電性接着剤またはハンダ５０によってフレキシブル基材に取り付けられる。代替的に、図３Ｂに示したように、金属キャップ５４は導電性接着剤またはハンダ５０によってフレキシブル基材に取り付けられる。接着層５２は、金属キャップ５４の上部に配置される。金属キャップは、銅、銅合金、アルミニウム合金、ハンダ付け可能な金属仕上げを備えた鉄合金、無電解メッキまたは塗装のいずれかによって形成された金属仕上げを備えたプラスチック、もしくは射出成形またはトランスファ成形のいずれかによって形成した導電性複合材を有することができる。金属キャップ５４は、導電性接着剤、ハンダ（共融ＰｂＳｎまたは任意の鉛フリーＳｎＡｇ、ＳｎＡｇＣｕ）、もしくは導電性接着剤または非導電性接着剤を備えたハンダの組み合わせを用いてフレキシブル基材に取り付けられる。ハンダ取り付けは、ハンダリフローまたはホットバー法によって行われる。金属キャップは、フレキシブル基材上の全ての素子を収容する。フレキシブル基材１０上の金属キャップ５４と金属層２６は電気的に接続し、ＥＭＩ／ＲＦシールド用のファラデ箱を構成する。
【００３２】
ここで図４を参照すると、フレキシブル基材１０の伸長部は金属キャップ５４上に折り畳まれ、接着剤５２によって金属キャップに取り付けられる。当然のことながら、ＯＵＴパッド６０、ＶＤＤパッド６２、およびＧＮＤパッド６４は、周囲孔１１からパッケージの反対側に配置される。これは、例えば、パッケージしたＭＥＭＳデバイスを適用ＰＣＢに表面実装する次のステップで重要になる。
【００３３】
図５は、パッケージしたＭＥＭＳデバイス７０を示している。適用ＰＣＢ８０は、ＭＥＭＳパッケージ７０と接続するためのパッド８２を有するように示されている。ＭＥＭＳパッケージ７０は、例えば、ハンダバンプ７２によってＰＣＢ８０上に表面実装される。ハンダリフロー処理によって生成されるフラックスは、ＭＥＭＳデバイスにとって有害である。周囲孔はパッド６０、６２、および６４からパッケージ７０の反対側に配置されるので、フラックスが周囲孔に浸入し、ＭＥＭＳデバイスを損傷する可能性はかなり低くなる。
【００３４】
図９〜１０を参照しながら、本発明の第二実施例を説明する。第二実施例は、図１と２に示したものと同様に始まる。ＭＥＭＳデバイスと他の電子素子は、フレキシブル基材１０上に実装される。
【００３５】
ここでは図３の金属キャップの代わりに、フレキシブル基材１０上に金属リング５６が配置され、素子４０、４２、および４８を取り囲む。金属リング５６は、導電性接着剤、ハンダ（共融ＰｂＳｎまたは任意の鉛フリーＳｎＡｇ、ＳｎＡｇＣｕ）、もしくは導電性接着剤または非導電性接着剤を備えたハンダの組み合わせを用いてフレキシブル基材に取り付けられる。ハンダ取り付けは、ハンダリフローまたはホットバー法によって行われる。
【００３６】
ここで図１０を参照すると、フレキシブル基材１０の伸長部１２は金属リング５６上に折り畳まれ、接着剤５５によって金属リングに取り付けられる。ここで全てのビアは側壁内に形成され、裏側の金属層５６上のＶＤＤおよびＯＵＴパッドに表側の金属２２上の電気的引き出しを相互接続する。図面を簡略化するために、金属層３４と３５上には１つのビア３６と開口部のみが示されている。
【００３７】
当然のことながら、ＯＵＴパッド６０、ＧＮＤパッド６２、およびＶＤＤパッド６４は、周囲孔１１からパッケージの反対側に配置される。これは、例えば、パッケージしたＭＥＭＳデバイスを適用ＰＣＢに表面実装する次のステップで重要になる。フレキシブル基材の上部および底部の金属層２２および２６と共に金属リング５６は電気的に接続され、ＥＭＩ／ＲＦシールド用のファラデ箱を構成する。
【００３８】
図１１は、パッケージしたＭＥＭＳデバイス７１を示している。適用ＰＣＢ８０は、ＭＥＭＳパッケージ７１と接続するためのパッド８２を有するように示されている。ＭＥＭＳパッケージ７１は、例えば、ハンダバンプ７２によってＰＣＢ８０上に表面実装される。ハンダリフロー処理によって生成されるフラックスは、ＭＥＭＳデバイスにとって有害である。周囲孔はパッド６０、６２、および６４からパッケージ７１の反対側に配置されるので、フラックスが周囲孔に浸入し、ＭＥＭＳデバイスを損傷する可能性はかなり低くなる。
【００３９】
本発明のパッケージ構造７０または７１は、さらなる小型化の実現可能性も提供する。これは、ｚ軸内（つまり、図４と１０の上下方向）のその厚さがフレキシブル基材１０の使用によって低減されるためである。フレキシブル基材１０の基材の厚さは一般に、約０．１ｍｍ以下である。
【００４０】
図１２〜１３を参照しながら、本発明の第三実施例を説明する。この実施例では、本発明のリジッド基材とフレキシブル基材とを組み合わせる。例えば、リジッドＦＲ４基材が用いられる。「ＦＲ」は難燃剤を意味し、種類「４」はガラス織布強化エポキシ樹脂を示している。図１２は、部品の下地となるフレキシブル基材１０の部分であり、折り畳んだ後、部品の上になる基材の部分に積層したＦＲ−４層１００を示している。図１３は、折り畳んだ後のパッケージを示している。金属リング５６が示されている。この実施例において、代替的に金属キャップを用いることもできる。
【００４１】
本発明の第四実施例は、図１４と１７の断面図、図１５と１６の正面図に示されている。図１５は基材の上側の平面図を示しており、図１６は基材の底側の平面図を示している。この実施例では、フレキシブル基材は、両側に折り畳まれる。この実施例では、金属キャップまたは金属リングが用いられる。図１７は、折り畳んだ後のパッケージを示している。
【００４２】
本発明はフレキシブル基材を用いたＭＥＭＳパッケージ、およびこれらのパッケージの製造方法を提供する。
【００４３】
その好ましい実施例を参照しながら発明を具体的に示し説明してきたが、当業者には明らかなように、発明の精神および範囲から逸脱することなく、形態および詳細に様々な変更を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
この説明の重要な部分の構成する添付の図面では、以降の内容が示されている。
【図１．２】図１と２は、本発明の好ましい第一実施例のステップを概略的に示す断面図である。
【図３】図３Ａと３Ｂは、本発明の好ましい第一実施例の２つの代替形態を概略的に示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の好ましい第一実施例の別のステップを概略的に示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の好ましい第一実施例に従ってパッケージしたＭＥＭＳデバイスの表面実装を概略的に示す断面図である。
【図６Ａ．７Ａ．８】図６Ａ、７Ａ、および８は、本発明のフレキシブル基材の前面を概略的に示す平面図である。さらに図６Ｂと図８では、図１〜５の描写に基づいて断面切断ラインＦ−Ｆ’が示されている。
【図６Ｂ．７Ｂ】図６Ｂと７Ｂは、本発明のフレキシブル基材の背面を概略的に示す平面図である。
【図９．１０】図９と１０は、本発明の好ましい第二実施例を概略的に示す断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の好ましい第二実施例に従ってパッケージしたＭＥＭＳデバイスの表面実装を概略的に示す断面図である。
【図１２．１３】図１２と１３は、本発明の好ましい第三実施例を概略的に示す断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の好ましい第四実施例を概略的に示す断面図である。
【図１５．１６】図１５と１６は、本発明の好ましい第四実施例を示す平面図である。さらに図１５と１６には、図１４と１７の描写に基づいて断面切断ラインＦ−Ｆ’が示されている。
【図１７】図１７は、本発明の好ましい第四実施例を概略的に示す断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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