(57)【要約】      （修正有）【課題】マイクロチップのための既知のパッケージを改善し、基板に配置されるマイクロチップを製造する方法を改善する。【解決手段】少なくとも部分的に接着層１３が塗布された基板１１を含む層状複合材を提供する。パターニングされた層状複合材を得るために、基板１１および接着層１３に、それらを貫通する開口部４１を導入する。外側に活性部１６が配置されたマイクロチップを提供する。活性部１６は、センサ領域または放射線結合出力領域である。さらに、活性部１６が開口部４１を介して露出するように、マイクロチップをパターニングされた層状複合材の接着層１３上に配置する。【選択図】図１Ｅ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも部分的に接着層（１３）が塗布された基板（１１）を含む層状複合材（１１、１３）を提供する工程と、
パターニングされた層状複合材（１１、１３）を得るために、前記基板（１１）と前記接着層（１３）とを貫通する開口部（４１）を導入する工程と、
外側に活性部（１６）が配置されたマイクロチップ（１４）であって、前記活性部（１６）はセンサ領域または放射線結合出力領域であるマイクロチップ（１４）を提供する工程と、
前記活性部（１６）が前記開口部（４１）を介して露出するように、前記パターニングされた層状複合材（１１、１３）の前記接着層（１３）上に前記マイクロチップ（１４）を配置する工程と、
を含む方法。
【請求項２】
前記活性部（１６）が、前記開口部（４１）の上面視で、前記開口部（４１）の断面領域の投影内に位置するように、前記マイクロチップ（１４）を前記パターニングされた層状複合材（１１、１３）の接着層（１３）上に配置する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記開口部（４１）を導入する工程は、統合された１つの工程で前記基板（１１）および前記接着層（１３）をパターニングすることを含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記マイクロチップ（１４）を、フリップチップ実装技術を用いて、異方性導電接着層（１３）（ＡＣＡまたはＡＣＦ）により、前記層状複合材（１１、１３）上に配置し、前記異方性導電接着層（１３）が、前記基板（１１）と、前記マイクロチップ（１４）への電気的接触のために前記基板（１１）上に設けられた接触領域（１２ａ、１２ｂ）とに接触するように、前記異方性導電接着層（１３）を前記基板（１１）上に塗布する、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記接着層（１３）が硬化して、前記開口部（４１）の周囲で、前記マイクロチップ（１４）と前記基板（１１）の間にある前記接触領域（１２ａ、１２ｂ）を密封する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記接着層（１３）は非導電性接着剤、特にエポキシド接着剤を含み、前記チップとの電気的接触は、熱圧着法または半田付けによって行う、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記接着層（１３）上に前記マイクロチップ（１４）を配置した後、前記接着層（１３）を熱硬化する、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記基板（１１）および前記接着層（１３）に前記開口部（４１）を導入する工程は、レーザパターニングによって行われる、請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
短パルスレーザ、超短パルスレーザ、または４００ｎｍ未満の波長を有するレーザ光線によって、レーザパターニングを行う、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記基板（１１）および前記接着層（１３）に前記開口部（４１）を導入する工程は、機械的な打ち抜き方法またはドリル加工によって行われる、請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記基板（１１）は、３００℃までの耐熱性を有するフィルムである、請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記基板（１１）は、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート、紙、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、またはエポキシドからなるフィルムである、請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記基板（１１）は、前記基板（１１）と前記基板（１１）上に設けられた接触領域（１２ａ、１２ｂ）の間に配置された絶縁層を含む金属フィルムである、請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記基板（１１）および前記接着層（１３）、ならびにこれに接続するマイクロチップ（１４）の全厚（ｈ）が、５０μｍ〜５００μｍである、請求項１から１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記接着層（１３）をペーストの状態で前記基板（１１）上に塗布し、前記開口部（４１）を導入する前に、前記接着層（１３）を予備乾燥する、請求項１から１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記基板（１１）は、回路基板であるか、またはガラス、セラミック、プラスチック、およびエポキシドからなる群から選ばれる少なくとも１種の材料を含む、請求項１から１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記接着層（１３）に接触している前記マイクロチップ（１４）の接触領域の境界よりも５０μｍ〜１ｍｍ大きい領域を、前記基板（１１）上の前記接着層（１３）が被覆するように、前記接着層（１３）を前記基板（１１）上に塗布する、請求項１から１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
凹部（７１）を備えたウィンドウフィルム（１７）を設け、前記マイクロチップ（１４）が前記凹部（７１）内に配置されるように、前記ウィンドウフィルム（１７）を前記層状複合材（１１、１３）上に配置し、前記凹部（７１）に、少なくとも部分的にポッティング材（１８）を充填する、請求項１から１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記ウィンドウフィルム（１７）に設けられた前記凹部（７１）を被覆するための、ポリマー、ガラス、もしくは金属からなる、別のフィルム（１９）またはカバー（１９）を、前記ウィンドウフィルム（１７）の、前記基板（１１）とは反対側に配置する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記マイクロチップ（１４）は、前記活性部（１６）によって、気圧、温度、湿度、気体、気体成分、液体流量、または気体流量のうち、少なくとも１つを測定するように構成されたセンサチップであるか、または、前記マイクロチップ（１４）は、液体もしくは気体と接触可能な、流体システム用センサチップ、バイオセンサチップ、または静電容量式センサチップである、請求項１から１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記マイクロチップ（１４）は、前記活性部（１６）によって、放射線、特に光を測定するように構成されたセンサチップである、請求項１から２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記マイクロチップ（１４）は、前記活性部（１６）によって、放射線、特に光を放射するように構成された、請求項１から２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
チップと電気的に接触するための接触領域（１２ａ、１２ｂ）を含むフィルム基板（１１）と、
前記フィルム基板（１１）に塗布され、少なくとも部分的に前記接触領域（１２ａ、１２ｂ）を被覆する接着層（１３）と、
外側に配置された活性部（１６）を含むマイクロチップ（１４）であって、少なくとも部分的に前記接着層（１３）に接触しているマイクロチップ（１４）と、
を含む、マイクロチップ（１４）のためのパッケージ（７０）であって、
前記フィルム基板（１１）および前記接着層（１３）は、共通連続開口部（４１）を含み、
前記活性部（１６）が前記開口部（４１）を介して露出するように、前記マイクロチップ（１４）が前記接着層上に配置されている、パッケージ（７０）。
【請求項２４】
前記接触領域（１２ａ、１２ｂ）は、前記接着層（１３）によって前記開口部（４１）の周囲で密封されている、請求項２３に記載のパッケージ。
【請求項２５】
前記パッケージ（１７）は、凹部（７１）を有するウィンドウフィルム（１７）をさらに含み、前記マイクロチップ（１４）が前記凹部（７１）内に配置されるように、前記ウィンドウフィルム（１７）は前記フィルム基板（１１）上に配置され、前記凹部（７１）は、少なくとも部分的にポッティング材（１８）で充填される、請求項２３または２４に記載のパッケージ。
【請求項２６】
前記ウィンドウフィルム（１７）に設けられた前記凹部（７１）を被覆するための、ポリマー、ガラス、もしくは金属からなる、別のフィルム（１９）またはカバー（１９）が、前記ウィンドウフィルム（１７）の、前記フィルム基板（１１）とは反対側に配置される、請求項２５に記載のパッケージ（７０）。
【請求項２７】
前記共通連続開口部（４１）は、前記接着層（１３）および前記フィルム基板（１１）において連続している断面（Ｄ）を含む、請求項２３から２６のいずれか１項に記載のパッケージ（７０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターニングされた層状複合材上に配置されるマイクロチップを製造する方法であって、請求項１に記載の特徴を備える方法、および請求項２３に記載の特徴を備えるマイクロチップのためのパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
センサの多くは、気圧、湿度、気体、流量、粒子測定、放射線測定等の環境パラメータを測定することができるように、そのパッケージに開口部が設けられることを必要とする。これは、半導体装置（「チップ」または「マイクロチップ」）を基盤とするセンサにとって、チップパッケージ（「パッケージ」）は、その周囲／雰囲気に通じる開口部を有する必要があることを意味する。半導体センサの感応面は、非常に小さい、すなわち、＜１ｍｍ２であることが多く、そのようなセンサ領域の上方に小さな開口部を正確に実現することは、非常に困難または複雑であることが多い。その結果、パッケージに収容されるセンサが嵩高いか、または大きくなってしまうことが多い。しかし、多くの適用において、収容されるセンサ装置の小型化または極端な平坦化は重要な要求事項である。
【０００３】
このことは、例えば、スマートフォン等の携帯型電子機器に組み込まれるセンサに当てはまる。別の重大な問題は、接触部（接続パッド、ワイヤ接合）が完全に封じ込められている場合を除いて、パッケージの開口部により、水分または湿気が侵入した時に、チップ素子が故障してしまうことである。
【０００４】
したがって、１ｍｍをかなり下回るような非常に低い構造高さを可能にし、かつ、感応部を除いて、全ての電子部品を湿度や他の影響から密封する、チップ素子のためのセンサパッケージを実現することが望ましいであろう。
【０００５】
図１３および図１４に、従来の圧力センサパッケージ１０００の一例を示す。感圧膜を含む各ＭＥＭＳ素子１００１、および前記各素子にそれぞれ対応し、圧力値を求めるための測定信号を再計算して外部に伝達する各ＡＳＩＣ１００２は、小さな基板１００３に実装され、かつ、各々を互いに接触させ、また、回路基板に接触させるワイヤ接合１００４を備える。図１４に示すように、チップ１００１、１００２は、実装板１００３上で、開口部１００６を有する蓋１００５（金属シート等）によって被覆されており、そのため、ＭＥＭＳ素子のチャンバ内で周囲の圧力も測定することができる。
【０００６】
そのような構造により、湿気／水分はパッケージの開口部１００６から侵入可能となり、その結果、内部の配線の短絡が発生するということが理解できる。また、ワイヤ接合の高さもまた、パッケージ全体の構造高さに関与する。
【０００７】
また、フィルムまたは他の基板（プリント回路基板（Printed Circuit Board：ＰＣＢ）、）に半導体装置を実装するフリップチップ実装技術は、例えば、以下の出版物においても知られている。Ｒｅｋｈａ  Ｓ．  Ｐａｉ，  Ｋｅｖｉｎ  Ｍ．  Ｗａｌｓｈ著「Ｔｈｅ  ｖｉａｂｉｌｉｔｙ  ｏｆ  ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｆｉｌｍ  ａｓ  ａ  ｆｌｉｐ  ｃｈｉｐ  ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｆｏｒ  ＭＥＭＳ  ｄｅｖｉｃｅｓ（ＭＥＭＳ装置のためのフリップチップ相互接続技術としての異方性導電膜の実現可能性）」Ｊ．Ｍｉｃｒｏｍｅｃｈ．  Ｍｉｃｒｏｅｎｇ．１５（２００５）、１１３１−１１３９頁。この出版物には、回路基板（回路キャリア）の開口部上に圧力センサをフリップチップ実装するために、異方性導電接着剤（Anisotropic Conductive Adhesive：ＡＣＡ）をどのように使用するかが記載されている。その記載と画像から、以下のことが明らかである。ＡＣＡまたはＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film:異方性導電膜）材料を、センサチップ側に塗布し、その後、そのチップを孔の上方に配置する。さらに、接続パッドを備えたチップ領域のみ、ＡＣＡ／ＡＣＦ材料で被覆する。チップ側にＡＣＡ／ＡＣＦ材料を塗布するのは困難であり、さらに小さなチップサイズ（１ｍｍ未満）では正確な機械的な方法が必要とされる。
【０００８】
米国特許第８，１７７，３５５Ｂ２号は、レーザによるＡＣＦフィルムの切断について記載している。第４段５５行目に、ＡＣＦレーザ切断についての記載がある。レーザによりＡＣＦをパターニングし、その後、パターニングされたＡＣＦを基板に実装すると記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、マイクロチップのための既知のパッケージを改善し、基板に配置されるマイクロチップを製造する方法を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、前記目的は、請求項１に記載の特徴を備える方法、および請求項２３に記載の特徴を備えるマイクロチップのためのパッケージによって達成される。
【００１１】
本発明の方法によれば、接着層が少なくとも部分的に塗布されている基板を備える層状複合材が提供される。本開示において、接着層が塗布されている基板を、層状複合材と称する。本発明によれば、基板と接着層を貫通する開口部は、この層状複合材に導入される。また、本開示において、開口部を導入する方法を、パターニングと称する。したがって、連続している開口部を含む層状複合材を、パターニングされた層状複合材と称する。さらに、本発明によれば、マイクロチップが提供される。マイクロチップは、チップの外側に配置した活性部を含む。例えば、マイクロチップがセンサチップである場合、活性部はセンサ領域であってもよい。しかし、マイクロチップはまた、例えばＬＥＤ等、（例えば、電磁）放射線を放射するエミッタを含んでいてもよい。この場合、活性部は、放射線結合出力領域であってもよい。活性部は、望まれる各効果がこの領域の部分で達成されるので、有効領域とも称される。本発明によれば、マイクロチップの活性部が層状複合材に設けられた開口部を介して露出するように、マイクロチップは接着層上に配置される。活性部が接着層によって被覆されてしまうことなく、開口部を介してその周囲と接触していることが好ましい。測定される媒体（気体、液体等）または放射線（光等）は、例えば、マイクロチップの活性部に通じる開口部を介して侵入、かつ／または活性部の方へ流動してもよい。一方、活性部が放射線結合出力領域である場合、結合出力された放射線を開口部を介してその周囲へ放出してもよい。活性部の全域が開口部の断面内に配置される、つまり、接着剤はマイクロチップの活性部と接触しないことが好ましい。しかし、接着剤が活性部の少なくとも一部に接触する可能性がある。これは、例えば、接着剤が液体であり、マイクロチップの活性部の方向に、ある程度流動する場合に起こりうる。例えば、接着剤は、活性部以外において、マイクロチップを密封し、湿気、埃、汚れ等からマイクロチップを保護することができる。しかし、活性部は、少なくとも接着剤に被覆されていない部分において、開口部を介して自由に接触可能である、つまり、測定される媒体または測定もしくは放出される放射線は開口部を介して常時出入りすることができる。マイクロチップは、活性部が開口部について対称となるように配置される、つまり、活性部の端部は、開口部の端部に対して常に同じ距離を有しているように配置されるのが好ましい。とりわけ、本発明の方法には、後にチップを配置する基板上の位置に接着剤または接着層を塗布することは、大きな公差を伴うことになるという利点がある。従来の構造を有するマイクロチップと比べて、パターニングされた層状複合材上に配置されたマイクロチップを製造するには、必要とされる工程は、より少ない。これにより、コストと時間が削減され、また、方法の安全性が増加する。さらに、接着剤によって、侵入する湿気や汚れから、開口部が遮断密封される。層状複合材のパターニング、つまり、基板と接着剤に共通連続開口部を導入することは、比較的容易にかつ大きな公差で実施できる。一方、フリップチップ接合法のような周知のチップ製造方法においては、例えば、接着剤をあらかじめパターニングし、その後、基板に塗布するのみである。他の既知のフリップチップ接合方法では、接着剤をチップに塗布し、そして、基板の電気接点上に塗布された（通常、導電性）接着剤によってチップを正確に配置しなければならず、その結果、センサ領域を基板の開口部の上方に正確に同時に配置する。したがって、既知の方法での公差ははるかに小さく、結果として正確な加工が必要となり、その結果、プロセス費用が増加する。
【００１２】
一実施形態によれば、マイクロチップは、開口部上の上面図において活性部が開口部の断面領域の投影内に完全に収まるように、パターニングされた層状複合材の接着層上に配置される。したがって、チップの外側にある活性部全域は、外部から、つまり開口部を介して完全に接触可能な状態である。さらに、例えば、センサ領域または放射線結合出力領域を最大にするために、活性部全域を活用することが確実に可能となる。
【００１３】
基板および接着層のパターニングを、統合された１つの工程で実施することが考えられる。これは、接着層がすでに基板上に塗布されている場合、好適である。このようにして、基板および接着層に開口部を一緒に、かつ／または、同時に導入する。これにより、ＡＣＦ材料を基板とは別々にパターンニングする従来の方法と比較すると、製造時間が短縮される。本発明によれば、ここで、基板上の、チップと接触する接触領域、またはベース基板上に金属構造に関連して製造される調整マークによって、開口部の位置を決定してもよい。接触領域または調整マークによって、マイクロチップを配置してもよい。このように、基板の開口部とチップ配置の間の幾何公差は最小限に維持される。
【００１４】
本発明の方法の一実施形態によれば、フリップチップ実装技術を用い、異方性導電接着層（ＡＣＡまたはＡＣＦ）によって、マイクロチップを層状複合材上に配置してもよい。ここで、異方性導電接着層が、基板と、マイクロチップへの電気的接触のために基板上に設けられた接触領域とに接触するように、異方性導電接着層を基板上に配置してもよい。ＡＣＡまたはＡＣＦ材料を含む、そのようなフリップチップ実装技術は、量産に好適であり、従来の方法と比較すると、クロックタイムをかなり短縮することが可能である。
【００１５】
接着層が硬化してマイクロチップと基板の間の接触領域を密封することが考えられる。密封とは、特に、防水防汚封止または気密封止を意味する。これは、防護されていないパッケージ開口部を介して湿気が侵入し、電気接点が短絡する可能性がある従来のパッケージセンサと比較すると、特に利点がある。
【００１６】
接着層が非導電性接着剤（特にエポキシド接着剤）を含み、熱圧着法または半田付けによってチップと電気的に接触することが考えられる。非導電性接着剤は、導電性接着剤よりも、安価かつ取扱いが容易であり、量産のためのプロセス費用を削減することができる。
【００１７】
接着層上にマイクロチップを配置した後で、接着層を熱硬化することが考えられる。ここで、採用した熱活性接着剤は、熱的に活性化する前に硬化してしまうことなく、基板上に正確に塗布することができるので、本発明の方法で用いるのに非常に適している。
【００１８】
別の実施形態によれば、レーザパターニングによって、基板および接着層に開口部を導入してもよい。レーザパターニングまたはレーザ切断は、開口部を導入するのに剪断力を必要としないという利点がある。これは、例えば基板がフィルムである場合に有利である。
【００１９】
短パルスレーザ、超短パルスレーザ、または４００ｎｍ未満の波長のレーザ光線、つまり紫外線によって、レーザパターニングを実施することが考えられる。短パルスレーザは、ナノ秒範囲において、レーザ光線を断続的に放射するレーザである。超短パルスレーザは、ピコ秒またはフェムト秒範囲において、レーザ光線を断続的に放射するレーザである。このような短パルスレーザにより、尚早で好ましくない、接着剤の熱活性化を回避することができる。
【００２０】
本発明の方法の一実施形態によれば、機械的な打ち抜き法またはドリル加工によって、基板および接着層に開口部を導入してもよい。これは、エポキシド樹脂等からなる従来のＰＣＢ（回路基板）を使用する場合、特に好適である。ドリル加工や打ち抜き加工は、層状複合材（基板および接着剤）に開口部を導入するのに、非常に容易かつ迅速な方法である。
【００２１】
３００℃までの熱安定性を有するフィルムを基板とすることは実現可能である。そのようなフィルムは、高温を適用する際にも、フィルムの構造を破損することなく維持するので、熱活性化可能な接着剤を使用する場合に特に有利である。
【００２２】
考えられる実施形態によれば、基板は、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート、紙、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、またはエポキシド製のフィルムでもよい。そのようなフィルム基板により、エポキシド樹脂製等の従来のＰＣＢと比較すると、パッケージ（マイクロチップを含む、フィルム基板および接着剤からなる層状複合材）の構造高さをかなり低減することができる。
【００２３】
基板は金属フィルムであり、該金属フィルムは、該フィルムと基板上に設けられる接触領域の間に配置される絶縁層を含むと考えられる。金属フィルムは、高い安定性と同時に高い柔軟性も示す。短絡を回避するために、金属フィルムと、マイクロチップへの電気的接触のための接触領域との間に絶縁層を配置する。
【００２４】
基板、接着層、およびそれらに接続しているマイクロチップの全厚が５０μｍ〜５００μｍであることが考えられる。これは、スマートフォン等、携帯型装置に実装されるエレクトリックセンソリックスに特に有利である。そのような全厚は、再現可能に本発明の方法を用いると実現できる。一方、従来どおりにパッケージされたセンサの厚さは、１ｍｍ以上である。
【００２５】
接着層をペーストの状態で基板に塗布してもよく、開口部を導入する前に接着層を予備乾燥する。ペースト状の接着剤は取扱いと加工が容易である。例えば、基板に塗布し、その後、予備乾燥するペースト状材料として、ＡＣＡフィルムを提供してもよい。そして次に、共通開口部を、好ましくは、統合された１つの工程において、ＡＣＡ層および基板に導入する。
【００２６】
基板は回路基板であり、ガラス、セラミック、プラスチック、およびエポキシドからなる群から選ばれる少なくとも１種の材料を含む。そのような基板は容易に製造でき、さらに、比較的安定しており、かつ耐熱性を有するので、この基板を用いて、加工を行い、本発明の方法を実施するのは容易である。
【００２７】
接着層に接触しているマイクロチップの接触領域の境界よりも５０μｍ〜１ｍｍ大きい領域を、基板上の接着層が被覆するように、接着層を基板上に塗布することが考えられる。したがって、接着層の塗布は比較的大きな公差で実施してもよい。つまり、接着剤の領域は、必ずしもマイクロチップの領域と同じ大きさである必要はない。さらに、これによって、マイクロチップは確実に接着層と接続し、一方、汚れと湿気に対する高い封止効果を確実に達成することができる。
【００２８】
一実施形態によれば、凹部を有するウィンドウフィルムを設けることができ、ウィンドウフィルムは、マイクロチップが凹部内に配置されるように、パターニングされた層状複合材上に配置され、また、凹部には、少なくとも部分的にポッティング材が充填される。このようにして、ウィンドウフィルムは、マイクロチップが配置されるパッケージを形成する。ウィンドウフィルムの高さは、マイクロチップの高さより高いと有利である。そして次に、ポッティン材により、ウィンドウフィルムの凹部（ウィンドウ）内にパッケージされたマイクロチップ全体を密封することができ、それによって、汚れと湿気からマイクロチップ全体を保護することができる。
【００２９】
ポリマー、ガラス、または金属からなる、別のフィルムまたはコーティングを、例えば、ウィンドウフィルムに設けられた凹部を被覆するように、ウィンドウフィルムの、基板とは反対側に配置する。
【００３０】
マイクロチップは、活性部によって、気圧、温度、湿度、気体、気体成分、液体流量、および気体流量のうち、少なくとも１つを測定するように構成されたセンサチップであるか、または、マイクロチップは、液体もしくは気体と接触可能な、流体システム用センサチップ、バイオセンサチップ、または静電容量式センサチップであることが考えられる。さらに、センサチップを、液体のｐＨ値を測定するのに、または電流測定用電極として、または流体環境において電位を測定するのに使用できると考えられる。
【００３１】
別の実施形態によれば、マイクロチップは、活性部によって、放射線、特に光を測定するように構成されたセンサチップであってもよい。センサチップは、例えば、フォトダイオードであってもよく、フォトセンサは、基板および接着層に設けられた開口部の上方に配置され、開口部を介して入射する光をセンサ領域によって検知する。
【００３２】
さらに、マイクロチップは、活性部によって放射線、特に光を放射するように構成されてもよい。この場合、活性部は、基板および接着層に設けられた開口部の上方に配置されている放射線結合出力領域であり、それによって、開口部を通って放射線が放射される。ここで、例えば、ＬＥＤを使用してもよく、ＬＥＤの光の出口部を、ＬＥＤが開口部を介して光を外部へ放射することができるように、開口部の上方に配置してもよい。
【００３３】
本発明のさらなる一態様として、マイクロチップのためのパッケージを提供する。該パッケージは、とりわけ、チップと電気的に接触するための接触領域を有するフィルム基板と、基板に塗布され、かつ、少なくとも部分的に接触領域を被覆する接着層とを含む。さらに、パッケージは、チップの外側に配置された活性部を有するマイクロチップを含み、マイクロチップは、少なくとも部分的に接着層と接触する。本発明によれば、基板と接着層は共通連続開口部を含み、マイクロチップの活性部は、接着層上に配置され、開口部を介して露出する。このようなパッケージでは、例えばセンサ領域または放射線結合出力領域である活性部を除いて、マイクロチップは密封され、それによって、湿気や汚れの侵入から保護されるという利点を有する。特に、電気接点は接着層によって封止され、その結果、短絡を回避することができる。
【００３４】
本発明の実施形態を、以下のとおり、図面に示し、説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１Ａ】本発明の方法を示すブロック図である。
【図１Ｂ】本発明の方法の工程を説明するために表した装置の断面図である。
【図１Ｃ】本発明の方法の工程を説明するために表した装置の断面図である。
【図１Ｄ】本発明の方法の工程を説明するために表した装置の断面図である。
【図１Ｅ】本発明の方法の工程を説明するために表した装置の断面図である。
【図１Ｆ】基板に設けられた開口部の投影領域を説明するための装置の上面図である。
【図２】本発明の方法の工程を説明するために表した装置のさらなる断面図である。
【図３】本発明の方法の工程を説明するために表した装置のさらなる断面図である。
【図４】本発明の方法の工程を説明するために表した装置のさらなる断面図である。
【図５】本発明の方法の工程を説明するために表した装置のさらなる断面図である。
【図６】本発明の方法の工程を説明するために表した装置のさらなる断面図である。
【図７】本発明の装置の側面図である。
【図８】本発明の装置の側面図である。
【図９】本発明の装置の側面図である。
【図１０】塗布された接着剤と層構造体を貫通する開口部とを有する層構造体の上面図である。
【図１１】層構造体を貫通する開口部を備えた層構造体の下方側の図である。
【図１２】本発明の方法の１つの工程を説明するために表した装置の他の断面図である。
【図１３】周知のチップパッケージの断面図である。
【図１４】開口部を有するカバーによって被覆された既知のセンサチップパッケージの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１Ａは、基本的に４つの工程からなる本発明の方法の進行を示すブロック図である。各工程は、図１Ａに示す順序とは異なる順序で実施してもよい。
【００３７】
ブロック１では、少なくとも部分的に接着層１３が塗布された基板１１を含む層状複合材１１、１３を提供する。
【００３８】
ブロック２では、パターニングされた層状複合材１１、１３を得るために、基板１１および接着層１３を貫通する開口部４１を導入する。
【００３９】
ブロック３では、チップの外側に配置された活性部を含むマイクロチップを提供する。活性部は、センサ領域または放射線結合出力領域であってもよい。
【００４０】
ブロック４では、マイクロチップを接着層上に配置する。これによって、マイクロチップは、接着層の、基板とは反対側に配置される。活性部が開口部を介して露出するように、マイクロチップを接着層上に配置する。
【００４１】
図１Ｂ〜１Ｅは、本発明の方法を表した進行を示す。
【００４２】
図１Ｂに、基板１１を示す。接着層１３を基板１１に塗布する。接着層１３は、少なくとも部分的に基板１１に延び広がっている。しかし、接着層１３は、基板１１全体にわたって、完全に延び広がっていてもよい。基板１１とその上に塗布された接着層１３により、層状複合材１１、１３が形成される。
【００４３】
図１Ｃにおいて、開口部４１が層状複合材１１、１３に導入されているのが分かる。また、層状複合材１１、１３をパターニングする。その結果、パターニングされた層状複合材１１、１３となる。開口部４１は、基板１１および接着層１３を完全に貫通する。ここで、開口部４１は、基板１１の伸張方向に対して垂直に延びることが好ましい。
【００４４】
図１Ｄでは、マイクロチップ１４を設ける。マイクロチップ１４は、その外側に活性部１６を含む。活性部１６は、センサ領域であってもよい。また、活性部１６は、放射線結合出力領域であってもよい。
【００４５】
マイクロチップ１４を層状複合材１１、１３上にどのように配置しているかが、図１Ｅから分かる。活性部１６が開口部４１を介して露出するようにマイクロチップ１４を接着層１３上に配置する。このように、活性部１６は少なくとも部分的に周囲と接している。図１Ｅに示す実施形態において、活性部１６は開口部４１を介して完全に露出している、つまり、活性部１６全体が周囲と接している。
【００４６】
言い換えれば、活性部１６が、開口部４１の上面視で、開口部４１の断面領域の投影内に収まるように、マイクロチップ１４をパターニングされた層状複合材１１、１３の接着層１３上に配置する。これについては、図１Ｆを参照しながら、より詳細に説明する。
【００４７】
図１Ｆは、マイクロチップ１４が配置され、パターニングされた層状複合材１１、１３の上面図である。接着層１３は、基板１１上にあると見なしてもよい。マイクロチップ１４は、接着層１３上に配置されている。
【００４８】
前記上面図に示すように、開口部４１および活性部１６は、マイクロチップ１４に覆い隠されて不可視であり、したがって、これら２つの構成要素４１、１６は破線によって示されている。しかし、活性部１６の全領域（右上から左下のハッチング）は、開口部４１（左上から右下のハッチング）の断面領域の投影内に配置されていることが分かる。図１Ｆから分かるように、開口部４１の断面領域は、基板１１の伸張または平面方向に沿った断面である。
【００４９】
図２〜図６に、本発明の方法を視覚化するために表した別の実施形態を示す。
【００５０】
図２に基板１１を示す。基板１１は、チップと電気的に接触するための接触領域１２を含む。図示された実施形態において、接触領域１２は、第１領域部１２ａおよび第２領域部１２ｂの２つの部分からなる領域である。各々、接触領域１２の半分の領域であって、互いに電気的に接続していない半領域１２ａ、１２ｂは、例えば、マイクロチップと接触する正極および負極として用いられてもよい。
【００５１】
基板１１はまた、２つ以上の接触領域１２を含んでもよい。さらに、１つまたはいくつかの接触領域１２は、上述した２つの接点１２ａ、１２ｂよりも多くの接点を含んでもよい。
【００５２】
接触領域１２を、予備パターンニングしてもよい。例えば、２つの半領域１２ａ、１２ｂの間に、ある程度の距離を置いて、２つ半領域１２ａ、１２ｂの間に間隙２１を形成してもよい。この間隙２１の距離または正幅を、後にその上に配置するマイクロチップ１４の活性部１６のサイズにあらかじめ適合させておいてもよい。これについては、図５および図６を参照しながら、以下に詳細に説明する。
【００５３】
さらに、図３は、塗布された接着剤１３を示す。接着層１３が、少なくとも部分的に基板１１に接触し、かつ、少なくとも部分的に接触領域１２に接触するように、接着層１３を基板１１および接触領域１２に塗布する。本実施形態において、２つの接触半領域１２ａ、１２ｂ間にある上述の間隙２１の位置に、接着層１３を塗布する。このように、接着層１３は間隙２１を完全に被覆しているという利点がある。
【００５４】
図４に示すように、基板１１および接着剤１３を一緒にパターニングする。ここで、基板１１および接着剤１３を貫通する開口部４１を層状複合材１１、１３に導入する。これを、統合された１つの工程において実施することが好ましい。
【００５５】
層状複合剤１１、１３における開口部４１のさらなる例として、ここで、図１０を参照する。図１０は、層状複合材１１、１３の上面図である。２つの接触半領域１２ａ、１２ｂを有する基板１１に接着層１３を塗布する。開口部４１は、接着層１３および基板１１を完全に貫通する。
【００５６】
マイクロチップ１４を図５に示す。マイクロチップ１４は、その外側に、活性部１６を含む。活性部１６は、例えば、マイクロチップ１４の外側に延び広がっている活性部として実現してもよい。マイクロチップ１４は、例えば、センサマイクロチップでもよく、この場合、活性部１６は、検出される媒体と接触するセンサ領域となりうる。また、マイクロチップは、放射線放射素子であってもよい。この場合、活性部１６は、外部へ放射線を放射する放射線結合出力領域となりうる。より一般的に言えば、活性部１６は、有効部または有効領域であり、その部分または領域内では、例えば、媒体を検出する、放射線、特に電磁放射線を検出する、または、放射線、特に光のような電磁放射線を放射する等の効果がある。
【００５７】
本実施形態において、マイクロチップ１４は、マイクロチップ１４を基板１１の接触領域１２ａ、１２ｂに電気的に接触させるための接点１５をさらに含む。ここで、接点１５は、基板１１の接触領域１２ａ、１２ｂと直接または間接的（ＡＣＡまたはＡＣＦ等によって）に電気的に接触してもよい。
【００５８】
図６に示すように、活性部１６が、開口部４１の上面視で、少なくとも部分的に開口部４１の断面領域の投影内に収まるように、マイクロチップ１４を接着層１３上に配置する。
【００５９】
図１１は、さらなる例として基板１１を下方から見た図である。開口部４１が基板１１および接着層１３を貫通しているのが分かる。図に示すように、開口部４１は円形である必要はない。図示した実施形態においては、開口部は、例えば、四角形である。
【００６０】
下方から開口部４１を見ると、マイクロチップ１４およびその活性部１６を認識できる。図示した実施形態においては、活性部１６が、開口部４１の断面領域の投影内に完全に収まっている。より正確には、活性部１６は開口部４１内で対称に収まっている。つまり、四角形の形状で例示されている活性部１６は、四角形の形状で例示されている開口部４１の四辺に対して、四方全てにおいて同じ距離を保っている。
【００６１】
図１２は別の実施形態を示しており、マイクロチップ１４の活性部１６が、少なくとも部分的に開口部４１から露出している。ここで、活性部１６の領域は、開口部４１の断面領域または直径（もしくは外形寸法）より大きい。したがって、上面図では、活性部１６は開口部４１と少なくとも部分的に重なっている。また、活性部１６は、片側でのみ、開口部４１に重なっていると考えられる。本発明によれば、開口部４１の上面視で、活性部１６が、少なくとも部分的に開口部４１の断面領域の投影内に収まる。
【００６２】
このように、活性部は、その全体領域の少なくとも８０％が開口部４１の断面領域の投影内に収まって配置されると考えられ、好ましくは、その全体領域の少なくとも９０％、より好ましくは９５％、さらにより好ましくは完全に開口部４１の断面領域の投影内に収まって配置される。
【００６３】
いくつかの実施形態においては、基板１１および接着層１３のパターニングを統合された１つの工程において実施する。つまり、開口部４１を、同一の工程で、基板１および接着層１３に導入する。
【００６４】
開口部４１の導入は、例えば、エッチング法、レーザ法、または機械的な方法によって実施してもよい。開口部４１を基板１１および接着層１３に設けるため、例えば、ウェットエッチング法またはドライエッチング法を用いてもよい。ここで、図５および図６に示す工程を入れ替えることが考えられる。つまり、最初にマイクロチップ１４を接着層１３上に配置し、その後で、開口部４１をエッチングしてもよい。マイクロチップ１４の活性部１６が、使用する腐食液に対して耐性を有するという利点がある。
【００６５】
開口部４１を、打ち抜き、切断、鋸引き、またはドリル加工等の機械的な方法によって導入してもよい。しかし、この場合、大きな剪断力が働くため、このタイプのパターニングは、柔軟性のほとんどない材料から基板１１が形成されている場合に特に有利である。例えば、エポキシド樹脂等からなる回路基板として基板１１を実現してもよく、または、基板１１はガラス、セラミック、またはプラスチックからなる。この機械的な方法によれば、まず、基板１１および接着層１３に開口部４１をパターンニングし、その後、マイクロチップ１４を接着層１３上に配置するだけでよいという利点がある。
【００６６】
いくつかの実施形態においては、レーザパターニングによって、開口部４１を設けてもよい。熱活性化可能な接着剤１３を使用した場合、接着剤１３は、レーザによって生じた熱により尚早に硬化してしまう危険性がある。これを回避するために、ナノ秒範囲のレーザ時間を有する短パルスレーザをレーザパターニングに用いれば有利である。ピコ秒またはフェムト秒範囲のパルス時間を有する超短パルスレーザを用いることも考えられる。４００ｎｍ以下の波長範囲の紫外レーザ光を放射するレーザを用いてもよい。
【００６７】
また、ここで、図５および図６に示す工程を入れ替えることが考えられる。つまり、最初にマイクロチップ１４を接着層１３上に配置し、その後、レーザで開口部４１を設けてもよい。
【００６８】
上述した機械的な方法と比較すると、レーザパターニングでは剪断力は発生しないので、基板１１が柔軟性を有しており、例えば、フィルムとして実現される場合、レーザパターニングは特に有利である。フィルム基板１１は、例えば、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート、紙、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、またはエポキシドからなるフィルムであってもよい。
【００６９】
いくつかの実施形態において、フィルム基板１１を金属フィルムとして実現してもよい。プラスチックフィルムと比較して、金属フィルムは、より耐久性があり、例えば、より大きな引張力に耐えることができるという点で利点がある。しかし、短絡を回避するために、金属フィルムとその接触領域の間に絶縁層を配置する。
【００７０】
フィルム基板１１の利点は、層状複合材１１、１３の構造高さを、その上に配置されているマイクロチップ１４を含んでも、非常に低く保つことができることであり、これは携帯型装置に実装される際に特に望ましい。図６に示すように、マイクロチップ１４を含む層状複合材、すなわち基板１１および接着層１３の全厚ｈは、マイクロチップ１４を含んで、５０μｍ〜５００μｍである。
【００７１】
接着層１３は熱活性化可能な接着剤を含んでもよい。つまり、接着層１３は、熱エネルギーを導入した後で初めて硬化する。これに応じて、本発明によれば、接着層１３を空気中で尚早に硬化させることなく、接着層１３を基板１１および接触領域１２ａ、１２ｂに塗布してもよい。接着層１３を塗布し、開口部４１を導入した後に、塗布した接着層１３上にマイクロチップ１４を配置してもよい。その後、接着層１３を熱し、その結果、接着層１３が硬化し、マイクロチップ１４と基板１１とが接続する。
【００７２】
上述したように、接着層１３は、ＡＣＡ（異方性導電接着剤）接着剤またはＡＣＦ（異方性導電フィルム）接着剤を含んでもよい。これらの接着剤１３は、通常、例えばＲＦＩＤラベルのフリップチップ実装において用いられる。
【００７３】
本発明の実施形態によれば、いわゆるフリップチップ技術で、異方性導電接着層（ＡＣＡまたはＡＣＦ）によって、マイクロチップ１４を開口部４１を介してベース基板１１に電気的に接触させてもよい。マイクロチップ１４の接触領域１５全てを、ＡＣＡ／ＡＦＡ層によって互いに絶縁させ、接着剤１３のエポキシドマトリックスに封じ込める。
【００７４】
接着層１３は、硬化して、開口部４１の周囲で、マイクロチップ１４と基板１１の間にある接触領域１２ａ、１２ｂを密封する。その結果、開口部４１を介して侵入する水分は、接着層１３に埋め込まれている接触領域１２ａ、１２ｂに到達せず、その結果、短絡が発生することはない。薄膜を基板１１に用いる場合、パッケージ（任意の接触領域１２を有する基板１１、接着層１３、マイクロチップ１４）の厚さは、従来技術（安定したキャリアプレートの使用やワイヤ接合による接触）によるパッケージよりもかなり小さくなる。
【００７５】
図７、図８、および図９に、本発明の方法のさらなる工程を示し、その工程において、マイクロチップ１４をパッケージ化する。
【００７６】
図７に示すように、ウィンドウ７１または凹部７１を有するウィンドウフィルム１７を設けることができる。マイクロチップ１４がウィンドウ７１または凹部７１内に配置されるように、ウィンドウフィルム１７を層状複合材１１、１３上に配置する。言い換えれば、凹部７１がマイクロチップ１４を囲むように、ウィンドウフィルム７１を配置する。さらに、ウィンドウフィルム１７はマイクロチップ１４より高い。図７に示すように、基板１１の接触領域１２ａ、１２ｂ上にウィンドウフィルム１７を配置してもよい。ウィンドウフィルム１７を、例えば、基板１１または接着層１３上に直接配置してもよい。
【００７７】
図８に示すように、マイクロチップ１４とマイクロチップ１４を囲む凹部７１の間の空間を、ポッティング材１８で充填してもよい。このようにして、マイクロチップ１４の完全な密封が実現できる。ポッティング材１８は、隆起が付けられるものでも、柔軟性を有するものでもよく、例えばシリコーンからなる。
【００７８】
ウィンドウフィルム１７は、柔軟性を有していてもよい。一方で、ウィンドウフィルム１７の安定性は、ポッティング材を充填することによって、かなり増加する。ポッティング材を硬化した後、ウィンドウフィルム１７は、安定性の点で、剛性材からなるパッケージと同等になる。さらに、ここで、ウィンドウフィルム１７をマイクロチップ１４に固定接続してもよい。
【００７９】
図９に示すように、ポリマー、ガラス、セラミック、もしくは金属からなる、別のフィルム１９またはコーティング１９の形状の別の層を、ウィンドウフィルム１７に設けられた凹部７１を被覆するために、ウィンドウフィルム１７の、基板１１とは反対側に配置してもよい。
【００８０】
このように、本発明の方法を用いて、パッケージ化されたマイクロチップ１４を設けてもよく、このマイクロチップ１４は、その活性部１６を除き、外部から密封されている。開口部４１の周りに配置された接着層１３は、開口部４１等を介して侵入して短絡の原因となる湿気や汚れから、電気接点１２ａ、１２ｂ、１５を密封する。ウィンドウフィルム１７の凹部７１に充填されたポッティング材１８、およびおそらく前記付加的フィルムまたは層１９により、例えば、外側または上方から侵入してくる湿気および汚れからマイクロチップ１４を遮断密封する。
【００８１】
このように、図７、図８、および図９は、マイクロチップ１４のための本発明によるパッケージ７０を示す。パッケージ７０は、マイクロチップ１４への電気的接触のための接触領域１２ａ、１２ｂを有するフィルム基板１１を含む。
【００８２】
さらに、パッケージ７０は、基板１１上に塗布された接着層１３を含む。ここで、接着層１３は、少なくとも部分的に接触領域１２ａ、１２ｂを被覆する。特に、接着層１３は、接触領域１２ａ、１２ｂのうち、開口部４１に隣接する部分を被覆する。
【００８３】
さらに、パッケージ７０は、マイクロチップ１４を含み、該チップは、その外側に配置された活性部１６を有する。活性部１６は、センサ領域または放射線結合出力領域であってもよい。
【００８４】
マイクロチップ１４は、少なくとも部分的に接着層１３と接触している。特に、マイクロチップ１４は、その活性部１６を除いて、少なくとも下部側ほぼ全体（すなわち、基板１１または接着層１３に面する側）において接着層１３と接触している。
【００８５】
フィルム基板１１および接着層１３は、共通連続開口部４１を含み、共通連続開口部４１は、基本的には遮られることなく、フィルム基板１１および接着層１３の両方を貫通する。
【００８６】
マイクロチップ１４は、その活性部１６が開口部４１を介して露出するように、接着層１３またはフィルム基板１１上に配置される。ここで、上記についてさらに詳述するために、特に図６、図１１、および図１２を参照する。
【００８７】
接触領域１２ａ、１２ｂを開口部４１の周りで接着層１３によって密封する。このようにして、開口部４１を介して侵入する湿気や汚れが接触領域１２ａ、１２ｂに接触し、場合によると短絡を引き起こしてしまうことを回避する。
【００８８】
例えば、図１Ｃ〜１Ｆ、図４〜９、および図１２に示すように、共通連続開口部４１は、接着層１３およびフィルム基板１１において連続している断面Ｄを含んでもよい。または、あるいはさらに、接着層１３およびフィルム基板１１の両方において、断面Ｄは、形状と寸法の点で等しいまたは一定であってもよい。
【００８９】
これらの図に示すように、接着層１３における開口部４１の断面ｄ１は、例えば、基本的には、フィルム基板１１における開口部４１の断面ｄ２に対応していてもよい。これは、例えば、統合された１つの工程で接着層１３およびフィルム基板１１に共通開口部４１を形成することで達成されてもよい。
【００９０】
共通連続開口部４１の形状は、例えば、円筒形であってもよい。しかし、開口部４１の形状は、円錐形であることも考えられる。この場合、接着層１３における断面または直径ｄ１は、例えば、フィルム基板１１における断面または直径ｄ２より小さくても、大きくてもよい。開口部４１はまた、例えば、三角形、台形、円錐形、フラスト円錐形、または角錐形でもよい。これらの形状が接着層１３およびフィルム基板１１において連続しているように実現される場合、開口部４１を実現するためのさらなるまたは異なる幾何学的図形も考えられる。
【００９１】
本発明を、言葉を換えて、以下に要約する。
【００９２】
本発明の実施形態によれば、マイクロチップ１４（センサチップ素子等）を、いわゆるフリップチップ技術で、異方性導電接着層（ＡＣＡまたはＡＣＦ）によって、開口部４１を介してベース基板１１に電気的に接触させる。ＡＣＡ／ＡＦＡ層によって、マイクロチップ１４（例えばＭＥＭＳ）の接触領域１５全てを、互いに絶縁させ、接着剤１３のエポキシドマトリックスに封じ込める。水分の侵入によって短絡が発生することはない。薄膜を基板１１として用いる場合、パッケージ１１、１２、１３、１４の厚さは、従来技術（安定したキャリアプレートの使用やワイヤ接合による接触）によるパッケージよりもかなり小さくなる。チップパッケージの厚さは従来は１ｍｍ以上であった。
【００９３】
従来知られている構造の概念では以下の技術的課題がある。すなわち、フィルム１１の孔４１を、マイクロチップ１４の感応部１６の上方に非常に正確に調整する必要があり、そして、実装し接触する接着剤（ＡＣＡまたはＡＣＦ）は、（センサ機能が妨害されうるため）チップ１４の感応部１６を被覆しないようにする。
【００９４】
これらの従来技術の問題を解決するために、パターニングされた層状複合材１１、１３上に配置されたマイクロチップ１４を製造する本発明の方法について、ここに記載する。図１Ｂ〜９を参照しながら、フリップチップ接合を含む実施形態の具体例を以下に説明する。
図２：回路基板パターン１２を有する基板１１
図３：後にチップを配置する位置に積層されたＡＣＦフィルム１３
図４：ＡＣＦ１３および基板１１からなる二重層に孔４１を作製する。
図５：回路基板パターン１２の上方に半導体素子１４を調整して配置する。マイクロチップ１４（センサ素子等）は、感応または活性部１６と、突出している接触パッド１５とを含む。
図６：孔４１を含む、パターニングされたＡＣＦ１３および基板１１上に、マイクロチップ１４（センサ素子等）をフリップチップ接合する。
図７：マイクロチップ１４（センサ素子等）を収容する、開口部７１を含むウィンドウフィルム１７を設ける。これは、位置調整の際に、正確な調整をせず、かつ／または大きな公差で実施してもよい。
図８：マイクロチップ１４（センサ素子等）とウィンドウフィルム１７の内側枠の間の空間７１を、ポリマー（ポッティング材）１８によって、（部分的または完全に）充填する。このようにして、チップパッケージ１１、１２、１３、１４、１７を仕上げる。図７の工程を省略し、ポリマーでチップの後ろ側を封じ込めることも可能である。
図９：別の層１９（ポリマー、ガラス、もしくは金属からなるフィルムまたはコーティング）を、チップパッケージ上に、任意に塗布してもよい。半導体素子の場合、遮光性パッケージングには利点がある。金属層をスパッタリングすることでこれを実施してもよい。
【００９５】
本発明による解決法の実施形態において、とりわけ、異方性導電膜（ＡＣＦ）１３を、まず基板１１に塗布し（この時、孔４１は設けられていない）、そして、前記膜を僅かな圧力で機械的に固定し、その後、ＡＣＦ層１３および基板１１（フィルムまたは薄板等）を貫通することが要求される孔４１を、好適なパターニングプロセスにおいて、単一の工程のみで形成する。チップの配置および接触を調整する要求を満たすために、基板１１およびＡＣＦ層１３を貫通する孔４１を単一工程で穿つレーザを用いることが好ましい。ここで、レーザ切断は、チップと接触する基板１１上の接触領域１２ａ、１２ｂ、または、金属構造に対してベース基板１１上に作製される調整マークに依存する。
【００９６】
マイクロチップ１４（センサチップ等）のフリップチップ実装もまた、接触領域１２ａ、１２ｂ、または金属領域の調整マークに依存する。このようにして、基板１１の孔４１とチップ配置の間の幾何公差が最小に保たれる。
【００９７】
本発明の一態様は、レーザパターニング等によって、１つの工程だけで、ＡＣＦ１３および基板１１からなる二重層に、正確に調整された孔４１を作製することである。ここで留意すべきは、レーザ切断はレーザ切断線に沿ったＡＣＦ材料１３の熱硬化を引き起こさないことである。短パルスレーザ（ナノ秒範囲のパルス時間）または超短パルスレーザ（ピコ秒またはフェムト秒）を用いて、周囲の材料を熱的加熱してもよい。紫外線範囲（４００ｎｍ未満）の短波長を有するレーザ光線を使用すれば、切断される層の熱負荷が低減する。
【００９８】
ＡＣＦフィルム１３によってマイクロチップ１４（センサ素子等）を実装する場合、短期の入熱および圧力が必要とされる。したがって、ＡＣＦフィルム１３はまた、チップ１４の感応または活性部１６の方向に内側に向かって部分的に多少延び広がってもよい。柔らかくなったＡＣＦ１３が内側に向かって過度に流動することを防ぐために、マイクロチップ１４（センサ素子等）上の感応部１６と基板１１の孔状開口部４１の間に、何らかのリードを設けると有利である。ＡＣＦ１３が内側に向かって流動する距離は、とりわけ、その膜厚と、チップ１４上のバンプ１５または基板１１上のメタライゼーションパターン１２ａ、１２ｂの高さとに依存する。
【００９９】
ここで、バンプ１５は、スペーサーとして機能する。つまり、バンプ１５は、チップ１４と基板１１の間の最低距離を定める。バンプ１５が高くなれば、内側に流動するＡＣＦ層１３が低減する。本発明者らによる実験の結果、ＡＣＦ層１３を等しく再現可能に流動させることができた。このように、この実装技術は、周囲に通じる開口部を有するセンサを封じ込めるのに非常に好適である。
【０１００】
また、ベース基板１１およびＡＣＦ層１３に開口部４１を同時に作製する別の方法は、機械的な打ち抜き法であってもよい。しかし、これは、孔の端部から周囲にある金属接触領域１２ａ、１２ｂまでを十分正確に調整することを実現しなくてはいけない。
【０１０１】
別の実施形態は、基板１１およびＡＣＦ１３からなる二重層を貫通する孔をドリル加工によって穿つ方法であってもよい。回路基板に実装する場合に、これは有利となりうる。しかし、薄膜に実装する場合は、レーザ切断が好ましい。レーザを用いた切断は、実質的に力がかからないので、特に、薄膜および軟性の接着層に対して有利である。機械的なドリル加工または打ち抜き加工の場合、その際の剪断力により、正確な調整が困難になりうる。
【０１０２】
フラットチップパッケージにおいて、ベース基板１１にフィルムを用いると有利であり、例えば、良好な耐熱性（約３００℃まで）を示すポリイミドフィルムが挙げられるが、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ポリカーボネート、紙、ＰＥＥＫ、エポキシド等からなるフィルムを用いてもよい。さらに、少なくともチップ配置部でチップを実装する側に絶縁膜（およびその上に金属接触領域１２ａ、１２ｂ）を備えた金属膜を用いてもよい。ベース基板１１としてフィルムを用いる場合、チップパッケージの全厚は、５０μｍ〜５００μｍの範囲、つまり、従来技術による全厚よりもかなり薄くてもよい。
【０１０３】
さらに、ベース基板１１は、例えば、回路基板、ガラス、セラミック、プラスチック、またはエポキシド等の剛性材でもよい。
【０１０４】
また、ＡＣＦ層１３の代わりに、非導電性接着フィルム１３（エポキシド接着フィルム等）の層を塗布し、その後、接着層１３および基礎基板１１に孔４１を作製してもよい。この場合、チップと電気的に接触させるのに、異なる方法を用いてもよい。例えば、熱圧着（銅−銅、または金−金）でもよい。さらに、半田付け法を利用して、センサ素子との電気的接続を実現してもよい。
【０１０５】
また、別の方法では、ペースト状材料としてＡＣＦフィルム１３を塗布し、続いてＡＣＡフィルム１３を予備乾燥し、その後、ＡＣＡ層１３およびベース基板１１を貫通する共通孔を作製する。
【０１０６】
これまでのところ、基板１１の開口部４１の上方にマイクロチップ１４（センサチップ等）を配置することは不可能であったか、または知られておらず、（従来の非常に小さな）チップ１４上の小さな感応または活性部１６を、非常に正確に、基板１１の孔４１の下方または隣接して配置し、その方法においては、やや外側に設けられたチップ接触パッド１５を封じ込めて絶縁し、同時に、実装または封じ込める接着剤１３がチップ１４の感応または活性部１６を被覆しないようにする。ここで提案する解決法（例えば、１工程で２層１１、１３をレーザ切断することによるパターニング）は、当業者にとって明らかなものでない。というのも、レーザ切断は、切断線に沿って、熱活性化可能なＡＣＦ材料１３に熱的な影響を及ぼし、エポキシドマトリックスがすでにそこで硬化しうると予測されるであろうからである。これは、後で行うフリップチップ接合を妨げるであろう。さらに、当業者は最初、ＡＣＦ材料１３中の金属粒子がレーザ光線を妨害し、その結果、はっきりとした切断線が形成できないと想定するであろう。
【０１０７】
レーザの利点は、開口部４１の形状、つまり、円形、四角形、または別の形状等を決定する設計の自由度にある。いずれの場合においても、マイクロチップ１４（センサ素子等）上の感応または活性部１６の形状にあわせて、開口部４１を任意に調整してもよい。
【０１０８】
後で行うチップ配置の、ベース基板１１上の位置に、大きな公差でＡＣＦ層１３を塗布してもよい。ここで、ＡＣフィルム１３は、チップ１４自体より多少大きく、例えばチップ境界線より５０μｍ〜１ｍｍ大きくてもよい。
【０１０９】
パッケージの製造に必要な工程数は、従来の構造よりも少ない。これにより、費用と時間が削減され、方法の安全性が増加する。
【０１１０】
フィルムを用いる場合、パッケージは、その高さが５０μｍ〜５００μｍの範囲、つまり、従来のチップパッケージよりかなり平坦化する。さらに、パッケージは機械的な柔軟性を有するように実現される。
【０１１１】
パッケージの孔４１は湿気または汚れの侵入から遮断密封される。
【０１１２】
適用分野は、例えば、気圧、温度、湿度、気体、気体成分、（液体または気体）流量を検知するセンサのためのパッケージであり、すなわち、液体または気体と接触している、流体システム用センサ、バイオセンサ、静電容量式センサである。さらに、液体のｐＨ値を測定する、または電流測定用電極として、または流体環境において電位を測定するセンサのためのパッケージにも適用される。
【０１１３】
光等の放射線用センサに対しても利点がある。この場合、フォトダイオードをフリップチップ技術により開口部の上方に実装するであろう。すなわち、例えばＬＥＤ素子等の発光素子を実装する。電子放射に対しても利点があり、ここで、感応層によるカバーはいずれも比較的強力な吸収体となるであろう。
【０１１４】
もちろん、パッケージは、２種以上のチップ素子を含んでもよい。例えば、データ評価用のセンサおよびＡＳＩＣ、またはデータ伝送用の追加の素子も有用であろう。
【０１１５】
上述した実施形態では、基板１１が平面形状を有すると説明したが、基板１１は別の形状を示していてもよい。例えば、基板１１は、湾曲した形状（ドーム構造等）、または部分的に平面や折れ曲がった形状を有していてもよい。
【０１１６】
装置に関していくつかの態様を説明したが、これらの態様は、それに対応する方法の説明をも表していると理解され、その結果、装置のブロックまたは要素もまた、それに対応する工程または工程の特徴を表すと理解される。同様に、工程に関して、または工程として説明した態様はまた、それに対応するブロック、またはそれに対応する装置の詳細もしくは特徴の説明を表す。
【０１１７】
ここで記載した工程は、請求項に記載される工程とは異なる任意の順序で実施してもよい。
【０１１８】
上述した実施形態は、単に本発明の原理を例示しているに過ぎない。ここに記載された配置および詳細の変更および変形は、当業者には明らかであると理解される。したがって、本発明は以下に記載する請求項の範囲によってのみ限定されるものであって、実施形態についての説明および記述を参照しながらここに表した具体的詳細によっては限定されない。
【図１Ａ】
2018050031.tif 000003
【図１Ｂ】
2018050031.tif 000004
【図１Ｃ】
2018050031.tif 000005
【図１Ｄ】
2018050031.tif 000006
【図１Ｅ】
2018050031.tif 000007
【図１Ｆ】
2018050031.tif 000008
【図２】
2018050031.tif 000009
【図３】
2018050031.tif 000010
【図４】
2018050031.tif 000011
【図５】
2018050031.tif 000012
【図６】
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【図７】
2018050031.tif 000014
【図８】
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【図９】
2018050031.tif 000016
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2018050031.tif 000019
【図１３】
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【図１４】
2018050031.tif 000021
【外国語明細書】
2018050031000001.pdf