(57)【要約】【課題】  中空構造をもちながら小型化と共に製法を簡略化し、歩留まりの向上とコストダウンを達成できる、接続封止用樹脂の付着が許されないＭＥＭＳ構造物などのデバイスの実装が可能な半導体装置を提供する。【解決手段】  ＭＥＭＳ構造のメカニカルスイッチ６を形成した第１の基板２を、回路が形成された第２の基板２に、フリップチップ実装封止用樹脂１を用いてフリップチップ実装してなる半導体装置８において、第１の基板に形成したメカニカルスイッチと向かい合わせになる第２の基板の対応部分に、フリップチップ実装封止用樹脂と濡れ性の悪い撥水処理部３を予め形成し、封止された内部に中空部７が形成されるように構成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＥＭＳ構造物などのデバイスを形成した第１の基板を、回路が形成された第２の基板に絶縁樹脂もしくは異方導電性樹脂を用いてフリップチップ実装してなる半導体装置において、少なくとも前記第１の基板のデバイスと向かい合わせになる前記第２の基板の対応部分にあらかじめ前記樹脂とは濡れ性の悪い樹脂でコート処理を施したことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第２の基板のコート処理を施す部分に、略凸部が設けられていることを特徴とする請求項１に係る半導体装置。
【請求項３】
前記第２の基板に施すコート処理が、前記第１の基板と接続する部分以外に施されていることを特徴とする請求項１に係る半導体装置。
【請求項４】
ＭＥＭＳ構造物などのデバイスを形成した第１の基板を、ＬＩＤなどの保護部材に絶縁樹脂もしくは異方導電性樹脂を用いてフリップチップ実装してなる半導体装置において、少なくとも前記第１の基板のデバイスと向かい合わせになる前記保護部材の対応部分にあらかじめ前記樹脂とは濡れ性の悪い樹脂でコート処理を施したことを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
前記保護部材のコート処理を施す部分に、略凸部が設けられていることを特徴とする請求項４に係る半導体装置。
【請求項６】
前記保護部材に施すコート処理が、前記第１の基板と接続する部分以外に施されていることを特徴とする請求項４に係る半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、メカニカルスイッチなどのＭＥＭＳ構造物やイメージセンサなどのデバイスを設けた半導体基板と回路基板とを接続する際の実装に関し、特にフリップチップ実装を用いた半導体装置の封止構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、半導体素子を回路基板に実装する際には小型化などの要求からフリップチップ実装することが多くなってきている。この実装形態がいかに小型化できるかによって、半導体装置全体の小型化も大きく左右される。このような状況において、例えば半導体素子を回路基板に実装した半導体装置の一例が特開２００２−１６１０４号公報に開示されている。
【０００３】
上記公報開示の半導体装置の構成を図10の（Ａ）〜（Ｃ）に基づいて説明する。この半導体装置においては、図10の（Ａ）に示すように、回路基板20上に導電性粒子19が含有されている絶縁樹脂からなる絶縁層18が形成されている。このように、絶縁樹脂の中に導電性粒子を含有させた樹脂は一般的に異方導電性樹脂と称されている。この回路基板20に図10の（Ｂ）に示すように、半導体素子21を該半導体素子21に形成されたバンプ22を回路基板20の電極（図示せず）と位置合わせした後圧着させ、その状態で加熱させることで絶縁層18の樹脂が硬化され、接続及び封止が完了し、図10の（Ｃ）に示す半導体装置23が得られる。
【０００４】
この方式により構成される半導体装置においては、半導体素子21が絶縁層18と接触するので、メカニカルスイッチなどのＭＥＭＳ構造物もしくはイメージセンサーなど樹脂の付着が許されないデバイスが形成された半導体基板の実装には適用できない。このような状況において、例えばイメージセンサーを実装した固体撮像装置の一例が、特開２００６−５０２９号公報に開示されている。
【０００５】
上記公報開示の固体撮像装置の構成を図11に基づいて説明する。この固体撮像装置は、撮像素子24上に形成されたマイクロレンズ26にガラスＬＩＤ25を搭載した後、接着剤28で周囲を封止した構成となっている。このとき、撮像素子24上のマイクロレンズ26の外周部及びガラスＬＩＤ25の外周部には、それぞれ疎水性材料層27を形成しており、それにより接着剤28の内部31への進入を防止し、内部31が中空状態を保った固体撮像装置30が得られるようにしている。
【特許文献１】特開２００２−１６１０４号公報
【特許文献２】特開２００６−５０２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、図11に示した構成の固体撮像装置においては、ガラスＬＩＤ25の外周に精度よく接着剤28を塗布するには工程が複雑になり、且つ良好な封止性を確保するためにはある程度の接着剤厚み29が必要となり、撮像素子24の形状に制約が出てくると共に固体撮像装置30としてもサイズが大きくなってしまう。また、撮像素子24上のマイクロレンズ26の外周部及びガラスＬＩＤ25の外周部それぞれに疎水性材料層27の形成が必要であり、工程が複雑且つ大変になってしまい、部材の歩留まり低下の恐れもある。
【０００７】
本発明は、上記課題を解消するためになされたもので、中空構造をもちながら小型化と共に製法を簡略化し、歩留まりの向上及びコストダウンを達成できるＭＥＭＳ構造物などの接続封止用樹脂の付着が許されないデバイスの実装が可能な半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため請求項１に係る発明は、ＭＥＭＳ構造物などのデバイスを形成した第１の基板を回路が形成された第２の基板に絶縁樹脂もしくは異方導電性樹脂を用いてフリップチップ実装してなる半導体装置において、少なくとも前記第１の基板のデバイスと向かい合わせになる前記第２の基板の対応部分にあらかじめ前記樹脂とは濡れ性の悪い樹脂にてコート処理を施したことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る半導体装置において、前記第２の基板のコート処理を施す部分に、略凸部が設けられていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１に係る半導体装置において、前記第２の基板に施すコート処理が、前記第１の基板と接続する部分以外に設けられていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項４に係る発明は、ＭＥＭＳ構造物などのデバイスを形成した第１の基板を、ＬＩＤなどの保護部材に絶縁樹脂もしくは異方導電性樹脂を用いてフリップチップ実装してなる半導体装置において、少なくとも前記第１の基板のデバイスと向かい合わせになる前記保護部材の対応部分にあらかじめ前記樹脂とは濡れ性の悪い樹脂でコート処理を施したことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項５に係る発明は、請求項４に係る半導体装置において、前記保護部材のコート処理を施す部分に、略凸部が設けられていることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項６に係る発明は、請求項４に係る半導体装置において、前記保護部材を施すコート処理が、前記第１の基板と接続する部分以外に設けられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＮＣＰ接続による中空部をもった半導体装置の形成が可能となり、また製造方法の簡略化が図られ、歩留まりの向上及びコストダウンを達成できると共に、半導体装置の小型化を実現できる。請求項毎の効果を述べると、請求項１に係る発明によれば、ＭＥＭＳ構造物などのデバイスの中空実装が可能となり、製法の簡略化が図られるため、歩留まりの向上及びコストダウンが期待できる。請求項２に係る発明によれば、接続封止に用いる樹脂を疎外する効果がより向上し、ＭＥＭＳ構造物などのデバイスの中空実装がより確実に可能となり、歩留まりの向上及びコストダウンが期待できる。請求項３に係る発明によれば、接続封止に用いる樹脂は確実に第１の基板と接続する部分にのみ存在するので、接続の信頼性が向上すると共に、ＭＥＭＳ構造物などのデバイスの中空実装が可能となる。また、歩留まりの向上及びコストダウンが期待できる。請求項４に係る発明によれば、デバイスを形成した第１の基板を他の部材と電気的接続をとらない構成とする場合であっても、ＭＥＭＳ構造物などのデバイスの中空実装が可能となり、また歩留まりの向上及びコストダウンが期待できる。請求項５に係る発明によれば、接続封止に用いる樹脂を疎外する効果がより向上し、ＭＥＭＳ構造物などのデバイスの中空実装がより確実に可能となる。また、歩留まりの向上及びコストダウンが期待できる。請求項６に係る発明によれば、接続封止に用いる樹脂は確実に第１の基板と接続する部分にのみ存在するので、接続の信頼性が向上すると共に、ＭＥＭＳ構造物などのデバイスの中空実装が可能となる。また、歩留まりの向上及びコストダウンが期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、発明を実施するための最良の形態について説明する。
【実施例】
【００１６】
（実施例１）
まず、本発明に係る半導体装置の実施例１について図面を参照しながら説明する。図１の（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例１に係る半導体装置の製造工程を示す図である。。本実施例に係る半導体装置は、回路が形成された第２の基板とＭＥＭＳ構造によるメカニカルスイッチが形成された第１の基板（半導体基板）との接続及び封止用として絶縁樹脂を用い、第１の基板のバンプと回路基板の電極とを熱圧着によるフリップチップにて電気的に接続をとるものであり、一般的にＮＣＰ（ Non Conductive Paste ）接続と呼ばれる形態のものである。
【００１７】
まず、図１の（Ａ）に示すように、回路が形成された第２の基板２は、次に述べる第１の基板４に形成されたメカニカルスイッチ６と向かい合う部分に、フリップチップ実装封止用樹脂１とは濡れ性の悪い樹脂がコートされている。便宜上、今後この処理部のことを撥水処理部３という。撥水処理部３を設けた第２の基板２の上からフリップチップ実装封止用樹脂１を滴下すると、第２の基板２の撥水処理部３が施された部分以外にフリップチップ実装封止用樹脂１が移動する。例えば、フリップチップ実装封止用樹脂１にエポキシ系樹脂を用いる場合には、フッ素系樹脂を撥水処理部３として施せば上記効果が得られる。
【００１８】
次に、図１の（Ｂ）に示すように、第１の基板４に例えばＡu 線によるスタッドバンプ法などで形成されたバンプ５を、第２の基板２の電極（図示せず）に位置合わせしたのち、第１の基板４と第２の基板２とを加圧・加熱することで、図１の（Ｃ）に示すようにフリップチップ実装封止用樹脂１が硬化し、接続及び封止が完了した半導体装置８が得られる。このようにして作成された半導体装置においては、メカニカルスイッチ６の周囲には中空部７が形成され、本来のスイッチとしての機能を確保することができる。
【００１９】
ここで、第２の基板２としては、ガラス繊維強化エポキシ樹脂やポリイミド樹脂などの有機材料からなる基板もしくはセラミックなどの無機材料からなる基板等その種類は問わない。また、第１の基板に形成されるものとしては、メカニカルスイッチに限らず、他のＭＥＭＳ構造物やイメージセンサーなどのデバイスでもよい。
【００２０】
また、第１の基板と第２の基板とを接続・封止するフリップチップ実装封止用樹脂として絶縁性樹脂を用いたものを示したが、異方導電性樹脂を用いてもかまわない。更には、熱硬化樹脂やＵＶ硬化樹脂を用いても、本実施例による効果が得られる。また、撥水処理部３はフッ素系樹脂を用いて形成したものを示したが、これに限られるものではなく、フリップチップ実装封止用樹脂の性質に合わせて濡れ性の悪いものを選択して形成すればよい。
【００２１】
図２は、実施例１に係る半導体装置の水平断面を模式的に示す図であり、第２の基板２内で中空部７が設けられており、撥水処理部３を施すことで中空部７が確保できていることを示している。。
【００２２】
図３は、実施例１に係る半導体装置の変形例の水平断面を模式的に示す図である。この変形例では，第２の基板２内で中空部７が複数設けられている。第２の基板２の任意の部分に撥水処理部３を施すことで中空部７が確保できるため、中空部７の形状は矩形にとどまらず、種々の形状のものへの対応が可能である。
【００２３】
図４は、実施例１に係る半導体装置の更なる変形例を示す垂直断面図である。この変形例は、第１の基板４のメカニカルスイッチ６が形成された周辺にも撥水処理部９を施したもので、これにより中空部７の形成がより確実に行えるという効果が得られる。
【００２４】
以上のように、実施例１及びその変形例に係る半導体装置によれば、回路が形成された第２の基板の中空部を作りたい部分に撥水処理部を施すことにより、ＭＥＭＳ構造物のデバイスなどを用いても通常のＮＣＰ接続が確実に行われると共に、従来のように積極的に接着厚みを確保するスペースを設ける必要がないため、半導体装置の小型化も可能となる。また、回路が形成された基板側だけに撥水処理部を施せばよいので、製造方法が簡単となり、作業の簡略化が図られ、歩留まりの向上、コストダウンが実現できる。
【００２５】
（実施例２）
次に、図５に基づいて実施例２に係る半導体装置の構成について説明する。本実施例は、回路が形成された第２の基板のＭＥＭＳ構造物と向かい合う部分に略凸部を形成した構成のものである。すなわち、回路が形成された第２の基板２には、第１の基板４に形成されたメカニカルスイッチ６と向かい合う部分に、略凸部10を形成し、その略凸部10上に撥水処理部３が施されている。そして、第２の基板２上からフリップチップ実装封止用樹脂１を滴下すると、第２の基板２の撥水処理部３が施された部分以外にフリップチップ実装封止用樹脂１が移動する作用が更に効果的に働く。この際、例えば、フリップチップ実装封止用樹脂１としてエポキシ系樹脂を用いる場合には、フッ素系樹脂を用いて撥水処理部３を施せば、上記効果が得られる。
【００２６】
次に、メカニカルスイッチ６を形成した第１の基板４に例えばＡu 線によるスタッドバンプ法などで形成されたバンプ５を、第２の基板２の電極（図示せず）に位置合わせしたのち、第１の基板４と第２の基板２とを加圧・加熱することでフリップチップ実装封止用樹脂１が硬化し、接続及び封止が完了した半導体装置８が得られる。このように構成した半導体装置においては、メカニカルスイッチ６の周囲は中空部７となり、メカニカルスイッチ６は本来のスイッチとしての機能を確保することができる。
【００２７】
図６は、実施例２に係る半導体装置の第２の基板への略凸部10の形成方法の一例を示す図である。この例は、第２の基板２に回路を形成する際に、メカニカルスイッチ６と向かい合う部分の中央部に、どの回路パターンとも導通していないダミーパターン11を、例えばランド形状に同時に形成する。その上に撥水処理部３を施せば、ダミーパターン11の段差形状にならって撥水処理部３を施した部分は略凸部10となる。
【００２８】
図７に、実施例２に係る半導体装置の更なる第２の基板への略凸部10の形成方法を示す。この例は、第２の基板２に回路を形成する際に、メカニカルスイッチ６と向かい合う部分の中央部に、例えばソルダーレジスト12がそのサイズを変えて数段塗り重ねられている。その上に撥水処理部３を施せば、ソルダーレジスト12の段差形状にならって撥水処理部３を施した部分は略凸部10となる。ここで、ソルダーレジスト12の代わりにカバーレイを用いてもかまわない。また、数段塗り重ねなくても、徐々に厚みが変わる形成方法であれば、それを採用することは全く問題ない。
【００２９】
以上のような構成により、本実施例２に係る半導体装置は実施例１にて得られる効果のほかに、第２の基板に形成した略凸部により絶縁性樹脂の移動がより確実に可能となるという効果が得られる。
【００３０】
（実施例３）
次に、図８の（Ａ）〜（Ｃ）に基づいて実施例３に係る半導体装置の構成について説明する。本実施例は、回路が形成された第２の基板のバンプ接続部周辺にも撥水処理部を施したものである。すなわち、図８の（Ａ）に示すように、まず、回路が形成された第２の基板２は、第１の基板４に形成されたメカニカルスイッチ６と向かい合う部分に、撥水処理３が施されている。このとき、第２の基板２には、第１の基板４に形成されたバンプ５と接続される電極部（図示せず）外側にも撥水処理部３ａが施されている。このように撥水処理３，３ａが形成された第２の基板２の上からフリップチップ実装封止用樹脂１を滴下すると、第２の基板２の撥水処理部３，３ａが施された部分以外にフリップチップ実装封止用樹脂１が移動する。すなわち、フリップチップ実装封止用樹脂１は第１の基板４と接続される部分にのみ存在することとなる。
【００３１】
次に、図８の（Ｂ）に示すように、第１の基板４に例えばＡu 線によるスタッドバンプ法などで形成されたバンプ５を、第２の基板２の電極（図示せず）に位置合わせしたのち加圧・加熱することでフリップチップ実装封止用樹脂１が硬化し、図８の（Ｃ）に示すように、接続及び封止が完了した半導体装置８が得られる。このように構成することにより、メカニカルスイッチ６の周囲は中空部７となり、メカニカルスイッチ６は本来のスイッチとしての機能を確保することができる。
【００３２】
以上のような構成により、本実施例３に係る半導体装置は実施例１に係る半導体装置による効果のほかに、フリップチップ実装封止用樹脂がバンプ接続部にのみ存在することとなり、フリップチップ実装封止用樹脂量のコントロールが容易になると同時に、基板の外側への流れ出しも考慮しないでよいため、より少量の封止用樹脂で接続及び封止が可能になるという効果が得られる。
【００３３】
（実施例４）
次に、図９に基づいて実施例４に係る半導体装置の構成について説明する。本実施例は、貫通配線を施しＭＥＭＳ構造物を形成した第１の基板を実装する構成に関するものである。そして、この実施例では、回路が形成された第２の基板の代わりにＭＥＭＳ構造物であるメカニカルスイッチの保護部材として、ＬＩＤを用いＮＣＰ装着している。すなわち、第１の基板４には、一方の面にメカニカルスイッチ６及びスペーサ13が、他方の面に貫通配線14を介して外部電極15が形成されている。そして、第１の基板４は、スペーサ13を介してＬＩＤ16と接着され、中空部７を有する半導体装置17が構成されている。なお、ＬＩＤ16には、実施例１の第２の基板２と同様にメカニカルスイッチ６に向き合う位置に撥水処理部３を施してあるが、第１の基板４との導通をとるための電極などは存在しない。このように構成された半導体装置17は、別個の回路基板（図示せず）と外部電極15を介して電気的に接続して用いられる。ここで、スペーサ13及びＬＩＤ16の材質は、有機・無機のいずれの材料でもかまわない。
【００３４】
以上のような構成により、本実施例４の半導体装置は、実施例１に係る半導体装置とは異なり、回路が形成された第２の基板と第１の基板を電気的に接続する構成が必須ではなく、単なる中空部を必要とする気密封止構成にも応用が可能であるという効果が得られる。なお、本実施例に、上記実施例２及び実施例３の構成を組み合わせた際にも、個々の実施例の効果と同様もしくはそれ以上の相乗の効果が得られることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る半導体装置の実施例１の構成を説明するための製造工程図である。
【図２】図１に示した実施例１に係る半導体装置の水平断面を示す図である。
【図３】実施例１の変形例の水平断面を示す模式図である。
【図４】実施例１の他の変形例を示す垂直断面図である。
【図５】実施例２に係る半導体装置の構成を示す垂直断面図である。
【図６】図５に示した実施例２に係る半導体装置の略凸部の構成を示す拡大図である。
【図７】実施例２に係る半導体装置の略凸部の他の構成を示す拡大図である。
【図８】実施例３に係る半導体装置の構成を説明するための製造工程図である。
【図９】実施例４に係る半導体装置の構成を示す垂直断面図である。
【図１０】従来の半導体装置の構成例を説明するための製造工程図である。
【図１１】従来の固体撮像装置の構成例を示す垂直断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  フリップチップ実装封止用樹脂
２  第２の基板
３，３ａ  撥水処理部
４  第１の基板
５  バンプ
６  メカニカルスイッチ
７  中空部
８  半導体装置
９  撥水処理部
10  略凸部
11  ダミーパターン
12  ソルダーレジスト
13  スペーサ
14  貫通配線
15  外部電極
16  ＬＩＤ
17  半導体装置
【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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【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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