(57)【要約】【課題】素子機能部の上方を中空状態とした封止構造が必要とされる電子素子を具備する電子部品において、素子機能部の不具合や特性低下等を招くことなく、小型・薄型化や低コスト化等を実現する。【解決手段】電子部品１０は、同一表面に形成された外部接続用電極１２と素子機能部１１とを有する電子素子１３を具備する。電子素子１３は素子機能部１１との間に空間が形成されるように基板１４と対向配置され、かつ外部接続用電極１２と表面配線層１５とで接続部を構成する。接続部の周囲は電子素子１３と基板１４との間の空間の気密状態を維持するように樹脂封止部で絶縁封止される。樹脂封止部は例えば25℃における粘度が300〜1500Pa・sの範囲である高粘性エポキシ樹脂組成物の硬化物で構成する。【選択図】図１
2006066814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部接続用電極と、前記外部接続用電極と同一表面に形成された素子機能部とを有する電子素子と、
前記外部接続用電極に接続された表面配線層を有し、かつ前記素子機能部との間に空間が形成されるように対向配置された基板と、
前記電子素子と前記基板との間の空間の気密状態を維持するように、前記外部接続用電極と前記表面配線層とによる接続部の周囲を絶縁封止する樹脂封止部と
を具備することを特徴とする電子部品。
【請求項２】
請求項１記載の電子部品において、
前記樹脂封止部は、エポキシ樹脂と硬化剤と充填剤とを必須成分とし、かつ前記充填剤の含有量が10〜80質量％の範囲であると共に、25℃における粘度が300〜1500Pa・sの範囲である高粘性エポキシ樹脂組成物の硬化物を具備することを特徴とする電子部品。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の電子部品において、
前記電子素子は前記素子機能部としてセンサ機能部を有することを特徴とする電子部品。
【請求項４】
請求項３記載の電子部品において、
前記電子素子は前記センサ機能部として受光部を有し、かつ前記基板は透光性基板であることを特徴とする電子部品。
【請求項５】
請求項１または請求項２記載の電子部品において、
前記電子素子は前記素子機能部として表面電極部を有することを特徴とする電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセンサ機能部等を有する電子素子を具備する電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ撮像素子やＣＭＯＳ形撮像素子等の固体撮像素子は、一般的に素子全体を基板や枠体等で支持すると共に、センサ機能部としての受光部との間に空間が形成されるように透明な封止板で覆うことで気密封止している（例えば特許文献１参照）。これは、一般的な半導体素子のように素子全体を封止樹脂で気密封止すると、封止樹脂の充填時や硬化時に生じた気泡が光学特性の劣化原因となるためである。また、固体撮像素子の受光部に透明接着剤等を用いて透明基板を接着した場合においても、同様に透明接着剤の塗布時や硬化時に生じた気泡が光学特性の劣化原因となる。
【０００３】
また固体撮像素子に限らず、他の受光素子においても高度な光学特性が要求される場合には、受光部との間に空間が形成されるように透明な封止板で覆って気密封止している。受光素子以外のセンサ機能部を有する素子においても、センサ機能部の特性の点から中空状態の封止構造が採用される場合がある。さらに、弾性表面波素子の表面電極部のように、素子機能部の特性の点から直接的に素子機能部を封止樹脂で覆うことができない場合にも、表面電極部のような素子機能部の上方を中空状態とした封止構造が採られている。
【０００４】
図６は従来の固体撮像素子の封止構造の一例を示している。図６において、１は受光部（センサ機能部）２を有する固体撮像素子である。固体撮像素子１は表面配線層３を有する回路基板４上に搭載されている。固体撮像素子１の電極部と回路基板４の表面配線層３とは、ボンディングワイヤ５を介して電気的に接続されている。ボンディングワイヤ５は封止樹脂６で絶縁封止されている。そして、固体撮像素子１全体を覆うように、キャップ状の透明封止部材７を回路基板４に接合することによって、固体撮像素子１の封止構造体（パッケージ）８が構成されている。
【０００５】
ところで、固体撮像素子１のような電子素子の小型・薄型化に伴って、電極部は非常に微細化してきている。また、電子素子の多機能化等に伴って、センサ機能部としての受光部２と電極部とが隣接してきている。このため、これまでの液状封止樹脂を使用してボンディングワイヤ５を樹脂封止すると、硬化時の熱により封止樹脂６が塗布部の外周にまで広がったり、またにじみが発生したりすることで、センサ機能部としての受光部２に不具合が生じるおそれがある。そこで、封止樹脂６の広がりを防止するために、受光部２と電極部との間にダム枠９を設けている。
【０００６】
上述したダム枠９の設置は、固体撮像素子１等の封止構造体（パッケージ）の小型化や薄型化を妨げると共に、製造工数や製造コストの増大、また部品コストの増大等の要因となっている。さらに、図６に示したような従来の封止構造体８は、固体撮像素子１の封止空間を形成するための部材、例えばキャップ状の透明封止部材７が必要とされることから、パッケージ構造自体が製造コストや部品コストを増大させていると共に、パッケージ部品の小型や薄型化を妨げている。
【特許文献１】特開2003-332542号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、従来の固体撮像素子や弾性表面波素子のように、センサ機能部や表面電極部等の素子機能部の上方を中空状態とした封止構造が必要される電子素子においては、封止樹脂による素子機能部の不具合を防ぐダム枠が封止構造体（電子部品）の小型化や薄型化を妨げていると共に、製造工数や製造コストの増大、また部品コストの増大等の要因となっている。さらに、従来のキャップ状封止部材等を用いた封止構造体は、その構造自体に基づいて製造コストや部品コストの増大を招いており、さらには封止構造体（電子部品）の小型化や薄型化を妨げている。
【０００８】
本発明はこのような課題に対処するためになされたものであって、素子機能部の上方を中空状態とした封止構造が必要とされる電子素子を具備する電子部品において、素子機能部の不具合や特性低下等を招くことなく、小型・薄型化や低コスト化等を実現することを可能にした電子部品を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電子部品は、外部接続用電極と前記外部接続用電極と同一表面に形成された素子機能部とを有する電子素子と、前記外部接続用電極に接続された表面配線層を有し、前記素子機能部との間に空間が形成されるように対向配置された基板と、前記電子素子と前記基板との間の空間の気密状態を維持するように、前記外部接続用電極と前記表面配線層とによる接続部の周囲を絶縁封止する樹脂封止部とを具備することを特徴としている。
【００１０】
本発明の電子部品において、前記樹脂封止部はエポキシ樹脂と硬化剤と充填剤とを必須成分とし、かつ前記充填剤の含有量が10〜80質量％の範囲であると共に、25℃における粘度が300〜1500Pa・sの範囲である高粘性エポキシ樹脂組成物の硬化物を具備することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電子部品は、電子素子と基板との接続部周囲の絶縁封止と同時に、電子素子と基板との間に設けられた素子機能部の封止空間を気密封止している。これによって、素子機能部の上方が中空の封止構造とした上で、素子機能部の不具合や特性低下等を招くことなく、電子部品の小型・薄型化や低コスト化等を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。図１および図２は本発明の一実施形態による電子部品の構成を模式的に示す図である。図１は本発明の一実施形態による電子部品の平面図、図２は図１のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【００１３】
これらの図に示す電子部品１０は、一方の主表面に素子機能部１１と外部接続用電極１２とが設けられた半導体素子等の電子素子１３を有している。すなわち、素子機能部１１と外部接続用電極１２とは、電子素子１３の同一表面に形成されている。電子素子１３の外部接続用電極１２には、後述する基板に対して電子素子１３をフリップチップ接続することが可能な突起状の電極が適用される。
【００１４】
上述したような外部接続用電極１２としては、例えば半田バンプが挙げられる。半田バンプは後述する基板の配線層との間で半田接続を可能にするものである。また、外部接続用電極１２には金電極等を直接使用することも可能である。金電極は後述する基板の錫電極との間で高温加圧により熱共晶接続を可能にしたり、あるいは基板の金電極との間で超音波印加に基づく金属間結合による接続（超音波接続）等を可能にするものである。さらに、外部接続用電極１２は導電性ペースト等で構成してもよい。
【００１５】
電子素子１３は、外部接続用電極１２と同一表面に形成された素子機能部１１の上方空間を中空状態とした封止構造が必要とされるものである。このような電子素子１３としては、例えば素子機能部１１としてセンサ機能部を有するセンサ素子が挙げられる。特に、撮像部のような受光型センサ機能部（受光部）を有するセンサ素子においては、受光部の不具合や特性劣化等を防ぐために、受光部の上方を中空状態にした封止構造が適用される。このような受光部（受光型センサ機能部）を有する電子素子１３としは、例えばＣＣＤ撮像素子やＣＭＯＳ形撮像素子等の固体撮像素子が例示される。
【００１６】
また、固体撮像素子以外の受光型センサ機能部（受光部）を有する電子素子１３、例えば光検出素子、受光素子、ホトダイオード、ホトトランジスタ等においても、高度な光学特性が要求される場合には受光部の上方を中空状態にした封止構造が適用される。電子素子１３はこのような受光型センサ機能部を素子機能部１１として有するものであってもよい。なお、受光型センサ機能部以外の非接触型センサ機能部を素子機能部１１として有する素子であっても、センサ機能部の上方を中空状態にした封止構造が必要とされる場合には、電子素子１３として適用することができる。
【００１７】
さらに、電子素子１３は素子機能部１１としてセンサ機能部を有する素子に限られるものではない。例えば、弾性表面波素子の表面電極部のように、その特性の点から直接的に封止樹脂で覆うことができない素子機能部１１を有する電子素子１３であってもよい。すなわち、電子素子１３は素子機能を担う表面電極部を素子機能部１１として有する素子であってもよい。いずれにしても、素子機能部１１を気密封止する必要があり、かつ直接樹脂封止することができない電子素子１３であれば適用可能である。
【００１８】
上述した電子素子１３の外部接続用電極１２は、基板１４の表面配線層１５と接続されている。言い換えると、電子部品１０は電子素子１３と基板１４とを外部接続用電極１２で電気的および機械的に接続した構造、すなわちフリップチップ接続構造を有している。電子素子１３は外部接続用電極１２を基板１４の表面配線層１５に接続することで、外部接続用電極１２と同一表面に設けられた素子機能部１１が基板１４と対向するように基板１４上に搭載されている。このような接続構造によって、電子素子１３の素子機能部１１は電子素子１３と基板１４との間に形成される空間１６に露出している。
【００１９】
ここで、素子機能部１１が受光型センサ機能部（受光部）である場合、基板１４には透光性基板が用いられる。すなわち、受光型センサ機能部（受光部）には基板１４を透過して光を到達させるため、基板１４は例えばガラス基板や透明樹脂基板等の透光性基板で構成される。このような透光性基板の表面に配線層１５を形成した配線基板を、電子素子１３を搭載する基板１４として使用する。なお、受光型センサ機能部以外の素子機能部１１を有する電子素子１３の場合には、一般的な非透光性の配線基板、例えば樹脂基板やセラミックス基板等の表面に配線層１５を形成した配線基板が用いられる。この場合、配線基板は内部配線層を有していてもよい。
【００２０】
電子素子１３の外部接続用電極１２と基板１４の表面配線層１５とによる接続部の周囲は絶縁樹脂１７で封止されており、この絶縁樹脂１７は樹脂封止部を構成している。絶縁樹脂１７による樹脂封止部は、外部接続用電極１２と表面配線層１５とによる接続部の周囲を絶縁封止すると同時に、電子素子１３と基板１４との間に設けられた素子機能部１１の封止空間１６を気密封止している。具体的には、絶縁樹脂１７は電子素子１３の外周部に沿って形成された外部接続用電極１２を絶縁封止すると共に、外部接続用電極１２間の隙間を埋めて封止空間１６を気密封止するように配置されている。
【００２１】
すなわち、樹脂封止部は電子素子１３と基板１４との間の封止空間１６の気密状態を維持するものであり、このような樹脂封止部と封止空間１６とで素子機能部１１は気密封止されている。電子部品１０は電子素子１３とそれを搭載する基板１４とで素子機能部１１を封止並びに保護する機能を有するものである。このように、電子部品１０は電子素子１３と基板１４と樹脂封止部でパッケージとしての機能を備えているため、従来のパッケージ部品のようにキャップ状封止部材等を用いて電子素子１３を封止する必要がない。従って、封止構造自体に基づく製造コストや部品コストの増大を抑制することができ、さらには電子部品（封止構造体）１０の小型化や薄型化を実現することが可能となる。
【００２２】
さらに、絶縁樹脂１７による樹脂封止部は、外部接続用電極１２と表面配線層１５とによる接続部の周囲を局部的に絶縁並びに気密封止するように配置されている。特に、絶縁樹脂１７は電子素子１３の素子機能部１１を有する表面に沿って封止空間１６側に食み出さないように配置されている。従って、従来のパッケージ部品のようにダム枠等で封止樹脂の広がりを防ぐ必要がない。これによって、電子部品１０の製造工数や製造コストの低減を図ることができると共に、部品コストの増大等を抑制することが可能となる。このような局部封止構造の樹脂封止部は、例えば粘度（25℃）が300〜1500Pa・sの範囲の高粘性エポキシ樹脂組成物を用いることにより実現することができる。
【００２３】
すなわち、絶縁樹脂１７はチキソ性を付与して形状維持性を高めた高粘性エポキシ樹脂組成物の硬化物で構成することが好ましい。このような高粘性エポキシ樹脂組成物で樹脂封止部を構成することによって、接続部を局部的に絶縁並びに気密封止することができる。エポキシ樹脂組成物の粘度が300Pa・s未満であると、封止工程時にエポキシ樹脂が電子素子１３の表面に沿って封止空間１６側に食み出すおそれがある。一方、高粘性エポキシ樹脂組成物の粘度が1500Pa・sを超えると、エポキシ樹脂組成物の充填性が低下して、封止空間１６の気密状態を維持することができなくなるおそれがある。
【００２４】
上述したような高粘性エポキシ樹脂組成物としては、（Ａ）エポキシ樹脂と（Ｂ）硬化剤と（Ｃ）充填剤とを必須成分とし、かつ（Ｃ）成分の充填剤を10〜80質量％の範囲で含有するエポキシ樹脂組成物が挙げられる。そして、エポキシ樹脂組成物における充填剤の含有量を10〜80質量％の範囲とし、かつ例えばアエロジル（日本アエロジル社製）のような粘度調整剤を配合することによって、エポキシ樹脂組成物の25℃における粘度を300〜1500Pa・sの範囲に調整することができる。
【００２５】
（Ａ）成分のエポキシ樹脂は、1分子中に2個以上のエポキシ基を有する硬化可能なエポキシ樹脂であればよく、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂等が挙げられ、クロルイオンやナトリウムイオン等の含有量が少ないものが好ましく用いられる。これらのエポキシ樹脂は単独または2種以上の混合物として使用することができる。さらに、上記したエポキシ樹脂の他に、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、含複素環エポキシ樹脂、水添型ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂、芳香族、脂肪族もしくは脂環式のカルボン酸とエピクロルヒドリンとの反応により得られるエポキシ樹脂、スピロ環含有エポキシ樹脂等を適宜併用することができる。
【００２６】
（Ｂ）成分の硬化剤としては、（Ａ）成分のエポキシ樹脂と反応して硬化可能なものであればいかなるものでも使用することができ、例えばメチルヘキサヒドロフタル酸無水物、ノボラックフェノール樹脂、クレゾールノボラックフェノール樹脂、無水フタル酸誘導体、ジシアンジアミド、イミダゾール、アルミニウムキレート、ＢＦ3のようなルイス酸のアミン錯体等が挙げられる。これらの硬化剤は単独であるいは硬化を阻害しない範囲で2種以上の混合物として使用することができる。
【００２７】
（Ｃ）成分の充填剤としては、一般的に球状シリカ粉末が広く使用される。また、アルミナ、窒化珪素、窒化硼素、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、タルク等を用いてもよい。これらは単独または2種以上を混合して使用することができる。それらの中でも不純物濃度が低いものが望ましい。なお、樹脂封止部を構成する高粘性エポキシ樹脂組成物には本発明の目的に反しない範囲において、その他の無機充填剤、カップリング剤、消泡剤、顔料、染料、硬化促進剤、形状維持剤等の成分を適宜配合することできる。
【００２８】
上述したような電子部品１０は、例えば以下のように作製される。すなわち、まず図３（ａ）に示すように、表面配線層１５を有する基板１４上に電子素子１３を素子機能部１１が基板１４と対向するように搭載する。基板１４の表面配線層１５と電子素子１３の外部接続用電極１２とは、前述したように各種公知のフリップチップ接続を適用して電気的および機械的に接続する。
【００２９】
次に、図３（ｂ）に示すように、表面配線層１５と外部接続用電極１２とによる接続部の周囲に、例えばディスペンサを使用して絶縁樹脂組成物を充填・塗布する。この際に、上述した粘度（25℃）が300〜1500Pa・sの範囲の高粘性エポキシ樹脂組成物を使用することによって、樹脂組成物の広がりやにじみを抑制することができる。そして、このような高粘性エポキシ樹脂組成物を硬化させることによって、接続部の周囲を絶縁樹脂１７で局部的に絶縁並びに気密封止した樹脂封止部を得ることができる。
【００３０】
ここで、樹脂封止部は図３（ｂ）に示したように絶縁樹脂１７を局部的に配置して形成したものに限られるものではない。例えば図４に示すように、接続部の周囲を覆うように電子素子１３の裏面（素子機能部１１と反対側の面）全面に塗布してもよい。このような構成は例えば高粘性エポキシ樹脂組成物を印刷塗布することで得ることができる。このように、高粘性エポキシ樹脂組成物を電子素子１３の裏面全面を覆うように塗布した場合においても、エポキシ樹脂組成物が電子素子１３の表面（素子機能部１１を有する面）に沿って接続部から食み出すことを抑制することができる。従って、電子部品１０の製造工数や製造コストの低減、部品コストの増大抑制等を図ることが可能となる。
【００３１】
なお、上述した実施形態の電子部品１０において、受光型センサ機能部を素子機能部１１として有する電子素子１３を適用する場合には、例えば図５に示すように、基板１４が上方となるようにマザーボード２１等に実装される。このような実装構造を採用することによって、素子機能部１１としての受光型センサ機能部に基板（具体的には透光性基板）１４を通して光を到達させることができる。また、図５に示した実装構造は、例えば枠状の配線板２２を使用して、電子部品１０をマザーボード２１上に実装することで実現することができる。枠状の配線板２２は、基板１４の表面配線層１５とマザーボード２１の配線２３とを電気的に接続する配線２４を有している。
【実施例】
【００３２】
次に、本発明の具体的な実施例およびその評価結果について述べる。
【００３３】
実施例１
図１および図２に示した電子部品を以下のようにして作製した。まず、電子素子１３としてＣＣＤ素子を用意した。ＣＣＤ素子は撮像部と同一表面に形成された半田パンプを有している。半田パンプは撮像部が形成された素子表面の外周部に沿って一定間隔（形成ピッチ＝0.1mm）で形成されている。一方、基板１４として表面配線層を形成したガラス基板を用意した。
【００３４】
上述したＣＣＤ素子をガラス基板上にフリップチップ接続を適用して搭載した。次いで、半田バンプによる接続部の周囲にディスペンサを使用してエポキシ樹脂組成物を充填・塗布した。接続部の周囲に充填・塗布するエポキシ樹脂組成物としては、京セラケミカル社製の絶縁封止材料・ＴＣＧ５９３０（商品名、粘度500Pa・s（25℃）、充填剤量：30質量％）を使用した。この後、エポキシ樹脂組成物を硬化させて樹脂封止部を形成することによって、目的とする電子部品を得た。
【００３５】
このような電子部品の樹脂封止部を詳細に観察したところ、絶縁樹脂（エポキシ樹脂）はＣＣＤ素子の撮像部側に食み出しておらず、また撮像部のＣＣＤ素子とガラス基板と樹脂封止部とで構成された封止空間で気密封止されていることが確認された。さらに、この実施例の電子部品（ＣＣＤ撮像装置）は、図６に示した従来の部品に比べて小型・薄型化されており、また製造工数や製造コストも削減することが可能であった。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態による電子部品の構成を模式的に示す平面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による電子部品の要部製造工程を示す断面図である。
【図４】図１に示す電子部品の変形例を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態による電子部品の実装構造の一例を示す断面図である。
【図６】従来の固体撮像素子の封止構造の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０…電子部品、１１…素子機能部、１２…外部接続用電極、１３…電子素子、１４…基板、１５…表面配線層、１６…封止空間、１７…絶縁樹脂。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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