(57)【要約】【課題】チップの背面側についても損傷を防止する。【解決手段】機能素子１２を有する素子基板１０の一方の面１０ａ側に外部接続用端子３０が設けられる。素子基板１０の他方の面１０ｂ側に、デバイスを他の基板に実装する際の加熱によって溶融することで外部接続用端子３０の周辺を封止するための封止材７が硬化状態で設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能素子を有する素子基板の一方の面側に外部接続用端子が設けられたデバイスであって、
前記素子基板の他方の面側に、前記デバイスを他の基板に実装する際の加熱によって溶融することで前記外部接続用端子の周辺を封止するための封止材が硬化状態で設けられることを特徴とするデバイス。
【請求項２】
請求項１記載のデバイスにおいて、
前記封止材は、所定温度以上のときに溶融状態となる熱可塑性材であることを特徴とするデバイス。
【請求項３】
請求項２記載のデバイスにおいて、
前記封止材の溶融温度は、前記外部接続用端子の溶融温度以下であることを特徴とするデバイス。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のデバイスにおいて、
前記機能素子は、半導体素子を有することを特徴とするデバイス。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載のデバイスにおいて、
前記機能素子は、圧電素子を有することを特徴とするデバイス。
【請求項６】
請求項１から３のいずれかに記載のデバイスにおいて、
前記機能素子は、圧電素子及び半導体素子の双方を有することを特徴とするデバイス。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載のデバイスを備えることを特徴とする回路基板。
【請求項８】
請求項１から６のいずれかに記載のデバイスを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項９】
機能素子を有する素子基板の一方の面側に外部接続用端子が設けられたデバイスの製造方法であって、
前記素子基板の他方の面側に、前記デバイスを他の基板に実装する際の加熱によって溶融することで前記外部接続用端子の周辺を封止するための封止材を硬化状態で設ける工程を有することを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項１０】
請求項９記載のデバイスの製造方法において、
前記封止材は、所定温度以上のときに溶融状態となる熱可塑性材であることを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載のデバイスの製造方法において、
前記封止材の溶融温度は、前記外部接続用端子の溶融温度以下であることを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項１２】
請求項１０または１１記載のデバイスの製造方法において、
リフローにより、前記素子基板を外部基板に接続させる工程を有することを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項１３】
請求項９から１２のいずれかに記載のデバイスの製造方法において、
前記機能素子が複数形成された素子集合基板の前記他方の面側に前記封止材を一括的に設ける工程と、
前記封止材が設けられた前記素子集合基板を分割して、前記素子基板を複数形成する工程とを有することを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項１４】
請求項９から１３のいずれかに記載のデバイスの製造方法において、
前記素子基板の前記他方の面側に板状の前記封止材を当接させた状態で、前記素子基板を加熱して前記外部接続用端子を形成する工程を有することを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項１５】
請求項９から１４のいずれかに記載のデバイスの製造方法において、
前記機能素子は、半導体素子を有することを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項１６】
請求項９から１４のいずれかに記載のデバイスの製造方法において、
前記機能素子は、圧電素子を有することを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デバイス及びその製造方法、回路基板並びに電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体装置等のデバイスにおいて高密度実装を追及すると、ベアチップ実装が理想的である。しかしながら、ベアチップは、品質の保証及び取り扱いが難しい。そこで、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ／Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）が適用された半導体装置 が開発されている。
特に近年、ウエハレベルで製造する、いわゆるウエハレベルＣＳＰが注目されている。ウエハレベルＣＳＰでは、樹脂層を有し再配線が施された複数の半導体素子をウエハ単位で形成し、その後に各半導体素子に切断して半導体装置 を形成するものである。
【０００３】
このようなパッケージは、携帯機器等に搭載されるため、落下衝撃等に対する耐衝撃性が求められる。この場合、損傷を被る箇所としては、パッケージが基板等の接続対象とのハンダ接合部が多く見受けられる。そこで、このような問題の対策として、一般にパッケージ搭載後のアンダーフィルが用いられる（例えば、特許文献１〜特許文献３参照）。
このアンダーフィルは、接合部（接続部）周辺を樹脂等の封止材で封止することにより、接合部を保護するものであり、耐衝撃性及び熱ストレスからの保護という機能を有している。
【特許文献１】特開平８−３０６７４３号公報
【特許文献２】特開平１０−２２３３３６号公報
【特許文献３】特開２０００−３５７７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
このようなパッケージは、その背面（接合部と逆側の面）については封止されておらず、シリコン基板が露出しているため、搬送時や実装時に加わる外力により、チップ割れ等が生じるという問題があった。
【０００５】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、チップの背面側についても損傷を防止できるデバイス及びその製造方法、回路基板並びに電子機器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】
【０００６】
上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
本発明のデバイスは、機能素子を有する素子基板の一方の面側に外部接続用端子が設けられたデバイスであって、前記素子基板の他方の面側に、前記デバイスを他の基板に実装する際の加熱によって溶融することで、前記外部接続用端子の周辺を封止するための封止材が硬化状態で設けられることを特徴とするものである。
従って、本発明のデバイスでは、素子基板の他方の面を封止材により保護できるため、素子基板を実装する際に外力が加わっても、素子基板の割れ等の損傷を防止することができる。また、本発明のデバイスでは、素子基板の実装時に封止材を溶融させることにより、封止材を一方の面側に流れ込ませて、外部接続用端子の周辺を封止することが可能になり、外部接続用端子周辺部における耐衝撃性を向上させることができる。
【０００７】
上記発明においては、前記封止材としては、所定温度以上のときに溶融状態となる熱可塑性材である構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、加熱前には硬化状態の封止材により素子基板の他方の面側を保護でき、素子基板を実装する際には加熱することにより、封止材を溶融させて一方の面側に流れ込ませることができる。
【０００８】
また、前記封止材の溶融温度としては、前記外部接続用端子の溶融温度以下であることが好ましい。
これにより、本発明では、実装時に外部接続端子を外部基板に接続させるために加熱した際に、封止材を溶融させて一方の面側に流れ込ませることが可能になる。
【０００９】
前記機能素子としては、半導体素子を有する構成を採用できる。
また、前記機能素子としては、圧電素子を有する構成を採用できる。
さらに、前記機能素子としては、圧電素子及び半導体素子の双方を有する構成を採用できる。
これにより、半導体装置または圧電装置を外部基板に実装する際にも、素子基板の割れ等の損傷を防止することができるとともに、外部接続用端子の周辺を封止することが可能になり、外部接続用端子周辺部における耐衝撃性を向上させることができる。
【００１０】
そして、本発明の回路基板は、先に記載のデバイスを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の電子機器は、先に記載のデバイスを備えることを特徴とするものである。
これにより、本発明では、素子基板の割れ等の損傷が防止され、また外部接続用端子周辺部における耐衝撃性が向上した高品質の回路基板及び電子機器を得ることが可能になる。
【００１１】
一方、本発明のデバイスの製造方法は、機能素子を有する素子基板の一方の面側に外部接続用端子が設けられたデバイスの製造方法であって、前記素子基板の他方の面側に、前記デバイスを他の基板に実装する際の加熱によって溶融することで、前記外部接続用端子の周辺を封止するための封止材を設ける工程を有することを特徴とするものである。
従って、本発明のデバイスの製造方法では、素子基板の他方の面を封止材により保護できるため、素子基板を実装する際に外力が加わっても、素子基板の割れ等の損傷を防止することができる。また、本発明のデバイスでは、素子基板の実装時に封止材を溶融させることにより、封止材を一方の面側に流れ込ませて、外部接続用端子の周辺を封止することが可能になり、外部接続用端子周辺部における耐衝撃性を向上させることができる。
【００１２】
上記発明においては、前記封止材としては、所定温度以上のときに溶融状態となる熱可塑性材である構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、加熱前には硬化状態の封止材により素子基板の他方の面側を保護でき、素子基板を実装する際には加熱することにより、封止材を溶融させて一方の面側に流れ込ませることができる。
【００１３】
また、前記封止材の溶融温度としては、前記外部接続用端子の溶融温度以下であることが好ましい。
これにより、本発明では、実装時に外部接続端子を外部基板に接続させるために加熱した際に、封止材を溶融させて一方の面側に流れ込ませることが可能になる。
【００１４】
また、本発明では、リフローにより、前記素子基板を外部基板に接続させる工程を有する手順も好適に採用できる。
これにより、本発明では、ボンディングツール等を用いた場合のように、封止材がボンディングツールに付着することなく、安定して封止作業を実施することができる。
【００１５】
また、本発明では、前記機能素子が複数形成された素子集合基板の前記他方の面側に前記封止材を一括的に設ける工程と、前記封止材が設けられた前記素子集合基板を分割して、前記素子基板を複数形成する工程とを有する手順も好適に採用できる。
これにより、本発明では、複数の素子基板に対して一括的に封止材を設けることができるため、生産性の向上に寄与できる。
【００１６】
また、本発明では、前記素子基板の前記他方の面側に板状の前記封止材を当接させた状態で、前記素子基板を加熱して前記外部接続用端子を形成する工程を有する手順も好適に採用できる。
これにより、本発明では、素子基板に外部接続用端子を形成する際に、加熱することにより、封止材が溶融し、加熱を停止することにより、溶融した封止材が固化して素子基板に付着する。従って、本発明では、外部接続用端子の形成と同時に、他方の面側に封止材形成も実施でき、生産性を高めることができる。
【００１７】
上記デバイスの製造方法における前記機能素子としては、半導体素子を有する構成を採用できる。
また、前記機能素子としては、圧電素子を有する構成を採用できる。
これにより、半導体装置または圧電装置を外部基板に実装する際にも、素子基板の割れ等の損傷を防止することができるとともに、外部接続用端子の周辺を封止することが可能になり、外部接続用端子周辺部における耐衝撃性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明のデバイス及びその製造方法、回路基板並びに電子機器の実施の形態を、図１ないし図１５を参照して説明する。
なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１９】
（第１実施形態）
ここでは、デバイスとして、例えば、半導体装置の例を用いて説明する。
図１（ａ）、（ｂ）は、第１の実施の形態に係る半導体装置の概略構成図である。
図１（ａ）に示す半導体装置（デバイス）１は、半導体素子（機能素子）１２（図２参照）を有する素子基板１０を備えており、素子基板１０の表面（一方の面）１０ａ側には配線基板等の外部基板５に電気的に接続される外部接続用端子３０が設けられている。また、素子基板１０の裏面（他方の面）１０ｂ側には、素子基板１０と外部基板５との間で外部接続用端子３０の周辺を封止するための封止材７が硬化状態で設けられている。
【００２０】
以下、図２を参照して、半導体装置１の詳細構造を説明する。なお、図２においては、図１とは上下を逆にして図示している。
この図に示す半導体装置１は、複数の半導体素子１２が形成された、例えばシリコンウエハ等の素子集合基板１１に、配線２０、外部接続用端子３０及び複数の樹脂層を形成し、この素子集合基板１１を複数に切断・分割することにより得られるものである。各半導体素子１２には、表面１０ａ側に複数の電極１４が形成されている。
なお、図１に示す半導体装置１は、素子集合基板１１を分割した後の状態である。
【００２１】
半導体装置１は、個々の半導体素子（半導体チップ）１２と、配線２０と、外部接続用端子３０と、複数の樹脂層（図２では第１の樹脂層４０及び第２の樹脂層１００）と、を含んでいる。そして、複数の樹脂層のうちの少なくとも１つの樹脂層（図２では全ての樹脂層）は、半導体素子１２の端部を避けて形成されている。本実施形態における各半導体装置１は、そのパッケージサイズが半導体チップにほぼ等しいので、ＣＳＰに分類することができ、あるいは、応力緩和機能を備えるフリップチップであるということもできるものである。
【００２２】
半導体素子１２は、一つの面（能動面）１０ａに複数の電極１４が形成されている。複数の電極１４は、半導体素子１２の平面形状が矩形（正方形又は長方形）である場合には、少なくとも一辺（対向する二辺又は全ての辺を含む）に沿って形成されている。あるいは、半導体素子１２の一方の面の中央に複数の電極１４を形成してもよい。電極１４を避けて、半導体素子１２には、ＳｉＮ、ＳｉＯ２、ＭｇＯなどのパッシベーション膜１６が形成されている。このパッシベーション膜１６は、電気的な絶縁膜である。パッシベーション膜１６は、本実施の形態における複数の樹脂層とは異なり、樹脂以外の材料で形成されていてもよい。パッシベーション膜１６は、電極１４の少なくとも一部を避けて、半導体素子１２の全面に形成されていてもよい。
【００２３】
配線２０は、半導体素子１２における電極１４が形成された面で、電極１４に電気的に接続されている。配線２０は、ここでは複数層から構成されている。例えば、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタンタングステン（ＴｉＷ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケルバナジウム（ＮｉＶ）、タングステン（Ｗ）のうちのいずれかを積層して配線２０を形成することができる。電極１４が半導体素子１２の端部に形成されている場合には、半導体素子１２の中央方向に、配線２０を引き込む。各電極１４に接続されて配線２０が形成されることによって、半導体素子１２の面に配線パターンが形成される。
【００２４】
図２に示すように、外部接続用端子３０は、電極１４の真上を避けて、配線２０上に形成されている。詳しくは、外部接続用端子３０は、配線２０の例えばランド部２２に形成されている。ランド部２２は、電極１４から引き出される部分（ライン）よりも面積が大きく形成されている。外部接続用端子３０は、電極１４の真上を避けて形成されているので、外部接続用端子３０に加えられた応力が電極１４に直接加えられないようになっている。外部接続用端子３０は、例えばハンダボールなどであって、回路基板等の外部基板５との電気的な接合に使用される。
【００２５】
第１の樹脂層４０は、複数層で形成されてもよいが、図２に示す例では１層で形成されている。なお、第１の樹脂層４０は、応力緩和を可能にする目的で設けてもよい。第１の樹脂層４０としては、ポリイミド樹脂、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ；ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ；ｐｏｌｙｂｅｎｚｏｘａｚｏｌｅ）等で形成することができる。また、第１の樹脂層４０は、配線２０の下を含む領域に形成されている。詳しくは、第１の樹脂層４０は、素子集合基板１１（素子基板１０）に形成され、第１の樹脂層４０上に、ランド部２２及びそれに接続されるラインが形成されている。言い換えれば、第１の樹脂層４０は、少なくとも配線２０と半導体素子１２との間に形成されている。
【００２６】
第２の樹脂層１００は、１層又は複数層で形成されている。また、第２の樹脂層１００は、配線２０の上を含む領域に形成されている。第２の樹脂層１００は、上述の第１の樹脂層４０と同様の材料からなってもよく、応力緩和を可能にする目的で少なくとも１層を設けてもよい。あるいは、第２の樹脂層１００は、第１の樹脂層４０とは異なる材料で形成されてもよい。図２に示す例では、第２の樹脂層１００は、補強樹脂層６０と、保護樹脂層５０とを含む。補強樹脂層６０及び保護樹脂層５０は、互いに異なる材料で形成されてもよい。補強樹脂層６０の材料としては、上述の第１の樹脂層４０で使用可能な材料を用いることが好ましく、第１の樹脂層４０及び第２の樹脂層１００を構成する他の層（保護樹脂層５０）の材料よりも、ヤング率が低い材料を用いることが特に好ましい。
【００２７】
配線２０は、一部において電極１４と接続し、そこから第１の樹脂層４０の上に至るように引き廻されている。ランド部２２は、第１の樹脂層４０の上に形成されている。第１の樹脂層４０は、電極１４を露出させて、素子集合基板１１に形成されている。詳しくは、素子集合基板１１のパッシベーション膜１６上に第１の樹脂層４０が形成されている。
保護樹脂層５０は、例えばソルダレジストであり、配線２０を覆うように形成されている。この場合に、保護樹脂層５０は、配線２０のうちランド部２２を避けて形成されている。また、保護樹脂層５０は、第１の樹脂層４０の上にも形成されていてもよい。
【００２８】
第２の樹脂層１００が１層からなる場合は、補強樹脂層６０が保護樹脂層５０に代わって配線２０を覆うように形成されていてもよい。第３の樹脂層６０は、外部接続用端子３０の根元周囲に形成されている。あるいは、外部接続用子３０の先端部を除いて、外部接続用端子３０の側部を覆うまで形成されていてもよい。いずれにしても、補強樹脂層６０の一部が除去されることによって、外部接続用端子３０は少なくとも先端部が露出している。
また、第２の樹脂層１００の熱膨張係数は、第１の樹脂層４０よりも大きくてもよい。これによって、熱ストレスによって外部接続用端子３０に加えられる応力等を緩和することができる。
【００２９】
封止材７は、熱可塑材により、素子基板１０（素子集合基板１１）の裏面１０ｂを被覆するように設けられている。この熱可塑材としては、所定温度以上のときに溶融状態となる熱可塑性樹脂や蝋材を選択できる。より好ましくは、半導体装置１として搬送する際や外部基板５への実装時（外部接続用端子３０を溶融させるための加熱前）に硬化（固化）状態であり、実装時に溶融状態となるように、封止材７は溶融温度（溶解温度）が外部接続用端子３０の溶融温度（溶解温度）以下のものを用いる。
このような熱可塑性樹脂としては、例えば熱可塑性ポリイミド樹脂、フッ素系樹脂、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ナイロン、ポリアミド、ポリエステル、ポリエーテル等の重合物を用いることができる。
【００３０】
以下に、本実施の形態に係るデバイスの製造方法について、図３〜図９を参照して説明する。
まず、複数の電極１４を有し、電極１４の少なくとも一部を避けてパッシベーション膜１６が形成された素子集合基板１１（図９参照）を用意する。
【００３１】
次に、配線２０を形成するための第１の樹脂層４０を形成する。第１の樹脂層４０を、露光技術によって形成してもよい。例えば、図３に示すように、電極１４上及び素子集合基板１１上（より詳しくは、パッシベーション膜１６上）に、第１の樹脂層４０を全面に塗布する。第１の樹脂層４０の材料として、エネルギー（光、紫外線又は放射線など）に感応して性質を変える樹脂（感光性樹脂）を使用することができ、例えば、フォトポリマーなどを使用できる。また、第１の樹脂層４０の材料としては、エネルギーが照射されると、溶解性が増加するもの（ポジ型）であっても、溶解性が減少するもの（ネガ型）であってもよい。
【００３２】
第１の樹脂層４０において、図４に示すように、電極１４を露出させるための穴４４を形成するとともに、切断領域７０に開口部４２を形成する。穴４４は、各電極１４ごと形成する。開口部４２は、素子集合基板１１の切断領域７０に沿って一体的に開口させて形成する。言い換えると、素子集合基板１１のうち隣接する半導体素子１２の境界線に沿って、開口部４２を形成する。
【００３３】
例えば、図３に示すように、開口８２、８４が形成されたマスク８０を、第１の樹脂層４０の上方に配置して、エネルギー９０を照射する。ここで、図３に示すように、第１の樹脂層４０の材料が、エネルギーが照射されると溶解性が増加するものであるときは、開口部４２及び穴４４の形成領域上に開口８２、８４を配置する。これとは別に、第１の樹脂層４０の材料が、エネルギーが照射されると溶解性が減少するものであるときは、開口部４２及び穴４４の形成領域上を覆って、それ以外の領域上に開口を配置する。その後現像することで、図４に示すように、開口８２に対応して開口部４２を形成し、開口８４に対応して電極１４を露出させた穴４４を形成する。上述したエネルギー照射技術（露光技術など）を適用する場合には、マスク８０の開口８２、８４からエネルギーが回り込むため、開口部４２及び穴４４の開口端部は曲面を以て形成される。
【００３４】
この後、図５に示すように、配線２０を電極１４から第１の樹脂層４０上に形成する。配線２０としては、フォトリソグラフィ、スパッタ又はメッキ処理等によって形成してもよい。配線２０の一部にランド部２２を形成する場合は、ランド部２２を第１の樹脂層４０上に形成する。配線２０は、第１の樹脂層４０の穴４４の内面にも形成する。
【００３５】
配線２０を電極１４から引き込むことによって、外部接続用端子３０を電極１４の真上を避けて形成することができる。また、これによって、外部接続用端子３０を半導体素子１２の能動領域内に設けることができる。すなわち、ピッチ変換をすることができる。従って外部接続用端子３０を配置する際に能動領域内、すなわち一定の面としての領域が提供できることになり、外部接続用端子３０の設定位置の自由度が非常に増すことになる。例えば配線２０を必要な位置で屈曲させることにより、外部接続用端子３０を格子状に並べてもよい。
【００３６】
続いて、図５に示すように、保護樹脂層５０を形成する。例えば、保護樹脂層５０を、第１の樹脂層４０及び配線２０上に全面に設ける。この場合に第１の樹脂層４０に形成した開口部４２にも、保護樹脂層５０の材料を充填する。この工程は、第１の樹脂層４０を硬化させてから行うことが好ましい。
【００３７】
次に、図６に示すように、保護樹脂層５０において、配線２０の一部（ランド部２２）を露出させるとともに、切断領域７０を避けて形成するために開口部５２を形成する。これは、第１の樹脂層４０において行う工程と同様の方法で行ってもよい。例えば、図５に示すように、開口１８２、１８４が形成されたマスク１８０を、保護樹脂層５０の上方に配置して、エネルギー９０を照射する。この場合に図５に示すように、保護樹脂層５０の材料が、エネルギーが照射されると溶解性が増加するものであるときは、開口部５２及び穴５４の形成領域上に開口１８２、１８４を配置する。これとは別に、保護樹脂層５０の材料として、エネルギーが照射されると溶解性が減少するものを用いてもよい。その後現像することで、図６に示すように、開口１８２に対応して、開口部４２に充填された部分も除去するとともに、開口部５２を形成する。また、開口１８４に対応して配線２０の一部（ランド部２２）を露出させた穴５４を形成する。保護樹脂層５０の形成によって、後の工程で外部接続用端子３０を簡単に設けることができる。
【００３８】
続いて、図７及び図８に示すように、外部接続用端子３０を形成する。このとき、外部接続用端子３０としては、配線２０上に形成される。詳しくは、配線２０における第１の樹脂層４０上に形成された一部（ランド部２２）に外部接続用端子３０を形成する。保護樹脂層５０を形成した場合は、保護樹脂層５０によって露出した配線２０の一部（ランド部）に外部接続用端子３０を設ける。保護樹脂層５０を形成することで、外部接続用端子３０を容易に設けることができる。外部接続用端子３０を第１の樹脂層４０上に配置することによって、第１の樹脂層４０を応力緩和層として、外部接続用端子３０に加えられる応力を緩和することができる。
【００３９】
外部接続用端子３０の形成に際しては、図７に示すように、予め素子集合基板１１の裏面１０ｂ側に封止材７のシートを貼り付けた後に、ランド部２２にボールを搭載するか、印刷等により、外部接続用端子３０の形成材料としてのハンダを供給する。この後、リフロー等により素子集合基板１１をハンダの溶融温度まで加熱することにより、ハンダがランド部２２に固定され、冷却することにより外部接続用端子３０が形成される。ここで、素子集合基板１１の加熱時、封止材７のシートが軟化することによって、素子集合基板１１（素子基板１０）の裏面１０ｂになじみ、その後冷却することにより、裏面１０ｂに硬化状態の封止材７が固着される。
なお、ハンダボールとしては、上記のようにボールを搭載する方法の他に、ランド部２２上にハンダクリームを設けておいてこれを溶融させ、表面張力によってボール状にしてもよい。
【００４０】
次に、図７に示すように、補強樹脂層６０を形成してもよい。補強樹脂層６０を、外部接続用端子３０の少なくとも先端部を露出させて形成する。補強樹脂層６０を、外部接続用端子３０の少なくとも根元周囲に設けてもよい。これによって、補強樹脂層６０を応力緩和層として、外部接続用端子３０に加えられる応力（熱ストレス）を緩和することができる。
【００４１】
例えば、材料として非感光性の樹脂からなる補強樹脂層６０を、保護樹脂層５０及び外部接続用端子３０上に全面に設ける。この場合に、開口部４２、５２にも、補強樹脂層６０の材料を充填する。その後に、プラズマ等を用いたドライエッチングによって、一部を物理的に除去することによって、外部接続用端子３０の少なくとも先端部を露出させる。同様にして、開口部４２、５２に充填された部分も除去し、さらに開口部６２を形成する。こうして、図７に示すように、外部接続用端子３０の少なくとも先端部を露出させると同時に、開口部４２、５２、６２をそれぞれ上下方向に連通させて切断領域７０を避けることができる。なお、上述した例では、保護樹脂層５０及び補強樹脂層６０の開口部５２、６２を別々に形成したが、保護樹脂層５０及び補強樹脂層６０を積層させた後に切断領域７０を避けるための開口部を一度に形成してもよい。
【００４２】
また、本工程において、補強樹脂層６０を外部接続用端子３０の根元周囲のみに形成してもよい。すなわち、開口部４２、５２をそれぞれ上下方向に連通させることによって、切断領域７０を避けてもよい。なお、上述した例とは別に、補強樹脂層６０を、第１の樹脂層４０と同様に露光技術を適用して形成してもよい。
【００４３】
また、上述した例では、第１の樹脂層４０及び第２の樹脂層１００をともに、切断領域７０を避けて形成したが、本実施の形態はこれに限定されない。すなわち、第２の樹脂層１００である保護樹脂層５０及び補強樹脂層６０が、第１の樹脂層４０に比べてヤング率が低い材料の層である場合は、保護樹脂層５０及び補強樹脂層６０によって、切断領域７０を覆うように形成しても構わない。特に、外部接続用端子３０の根元周囲を補強する補強樹脂層６０のみを、切断領域７０を覆うように設けることが好ましい（第２の実施の形態参照）。切断領域７０を覆う第２の樹脂層１００の材料が第１の樹脂層４０及び第２の樹脂層１００を構成する他の層（保護樹脂層５０）の材料よりもヤング率が低い材料であれば、素子集合基板１１を切断したときに生じる半導体素子１２の端部の欠けの発生やその進行を抑え、第１の樹脂層４０及び第２の樹脂層１００の半導体素子１２からの剥離を抑えることができる。
【００４４】
図８及び図９に示すように、切断領域７０に沿って、素子集合基板１１を個片に切断する。すなわち、複数の半導体素子１２の素子基板１０を含む複数の半導体装置の集合体を個片化して、半導体素子１２ごとの半導体装置１を形成する。図８は切断するときの素子集合基板１１の断面を示す図であり、図９は切断するときの素子集合基板１１全体を示す図である。
素子集合基板１１を、電極１４が形成された面の側から切断する。例えば、少なくとも第１の樹脂層４０を避けて形成した切断領域７０に、図８に示すように、ブレード１１０を配置して切断する。ブレード１１０を高速に回転させて素子集合基板１１を切断することができる。この場合に、素子集合基板１１をテープ（図示しない）等に貼り付けて切断してもよい。
これによれば、少なくとも第１の樹脂層４０を避けて形成した切断領域７０に沿って切断するので、切断による半導体装置１の端部の欠けを抑えることができる。これによって、半導体装置１の第１の樹脂層４０及び第２の樹脂層１００の剥離を防止することができる。従って、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
【００４５】
このように、素子集合基板１１を分割して形成された半導体装置１は、実装機等に搬送され、マウンタ等によってハンダペーストを印刷された外部基板５に外部接続用端子３０において接続された状態で搭載される。このとき、素子基板１０の裏面１０ｂ側は、封止材７が硬化状態で設けられて保護されているため、搬送時や実装時に外力が加わった際にも割れ等が生じることがない。
【００４６】
その後、リフロー等の加熱手段により外部基板５及び半導体装置１を加熱する。その際、外部接続用端子３０（を形成する材料）の溶融温度（融点）に達する前に、封止材７（を形成する材料）の溶融温度（融点）に達するため、封止材７は軟化して、図１（ｂ）に示すように、素子基板１０の裏面１０ｂ側から外部基板５上に流れ落ち、素子基板１０の表面１０ａと外部基板５との間で外部接続用端子３０の周辺を封止する。
このとき、封止材７の粘度を適宜選択して流動性が低い材料を用いることにより、素子基板１０の裏面１０ｂ側の端部に封止材７が残留させることが可能になるため、特に割れ（チッピング）等が生じやすいエッジ部分の保護を継続することができる。
【００４７】
そして、外部基板５及び半導体装置１が外部接続用端子３０（を形成する材料）の溶融温度（融点）に達すると、外部接続用端子３０が溶融して外部基板５と接続される。リフロー後、冷却することにより、外部接続用端子３０において半導体装置１が外部基板５に電気的に接続された状態で固定されるとともに、封止材７は外部基板５と素子基板１０（半導体装置１）との間を封止した状態で、これらに跨る形で硬化する。
この封止材７は、外部基板５の落下の際に、半導体装置１の接続部（外部接続用端子３０）に加わる衝撃力を吸収して緩和することになるため、これらが一体的に構成されたパッケージの落下衝撃に対する耐性が向上する。
【００４８】
以上説明したように、本実施の形態の半導体装置１は、外部接続用端子３０の周辺を封止する封止材７が素子基板１０の裏面１０ｂ側に設けられているため、裏面１０ｂが露出せずに保護され、搬送時や実装時に加わる外力により割れ等が生じることを防止できるとともに、半導体装置１の実装時には封止材７が素子基板１０の表面１０ａと外部基板５との間に流れ込むため、外部接続用端子３０の周辺を封止して、外部接続用端子３０の周辺部における耐衝撃性を向上させることができる。
【００４９】
特に、本実施形態では、封止材７として、外部接続用端子３０の溶融温度以下の温度で溶融する熱可塑性樹脂を用いているため、半導体装置１を実装する際のリフローにより封止することが可能になり、封止材７を溶融して封止させる工程を別途設ける必要がないため生産性の向上に寄与できる。
【００５０】
また、本実施形態では、分割して複数の素子基板１０を形成する前の素子集合基板１１に対して一括的に封止材７を設けるため、生産性の向上に寄与できる。加えて、本実施形態では、リフローにより、素子基板１０を外部基板５に接続させるため、ボンディングツール等を用いた場合のように、封止材７がボンディングツールに付着することなく、安定して封止作業を実施することが可能になる。
【００５１】
（第２実施形態）
続いて、本発明に係るデバイスの第２実施形態について、図１０及び図１１を参照して説明する。
上記第１実施形態では、デバイスとして半導体装置の例を用いて説明したが、ここではデバイスとして、圧電装置の例を用いて説明する。また、ここでは圧電装置が機能素子として水晶振動子を備える構成とについて説明する。
なお、これらの図において、図１乃至図９に示す第１実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００５２】
図１０（ａ）、（ｂ）は、第２実施形態に係る圧電装置の概略構成を模試的に示す図である。
図１０（ａ）に示すように、圧電装置（デバイス）１９０は、水晶振動子（圧電素子、機能素子）１９１がガラスや石英等で形成された支持基板１９２に保持された状態で封止部材１９３により封止されたパッケージ体を構成している。この圧電装置１９０は、接続端子１５４によりシリコン基板等で形成された素子基板１０の導電部（後述）と電気的に接続されている。素子基板１０には、外部基板５と接続するためのバンプ（外部接続用端子）１３７が設けられている。
そして、支持基板１９２の素子基板１０（接続用端子１３７）と逆側の面には、封止材７が設けられている。
【００５３】
以下、図１１を参照して、圧電装置１９０の詳細構造を説明する。
支持基板１９２は、素子基板１０の裏面１０ｂから離間されて配置されており、そして、水晶振動子１９１が、支持基板１９２と素子基板１０の裏面１０ｂとの間に設けられたガラス基板からなる封止部材１９３との間で封止されている。
そして、支持基板１９２の外面１９２ｂには、上述した封止材７が硬化状態で設けられている。
【００５４】
また、封止部材１９３には、素子基板１０の裏面１０ｂと対向する面に電極１９４が設けられている。そして、この電極１９４は、水晶振動子１９１及び素子基板１０の裏面１０ｂに形成された裏面電極１５４と電気的に接続されている。裏面電極１５４は、シリコン基板１０の裏面１０ｂに設けられる導電部１１２と電気的に接続されるようになっている。また、水晶振動子１９１と素子基板１０との間に位置する封止部材１９３の周縁部は、封止樹脂１９６により封止されている。
【００５５】
素子基板１０の表面１０ａには、下地層１２１と、下地層１２１の複数の所定領域のそれぞれに設けられた電極１２２、１２３と、これら電極１２２、１２３が設けられた領域以外の領域に設けられた第１絶縁層１２４と、この第１絶縁層１２４上に形成された配線部１３０とを備えている。この下地層１２１は、例えば酸化珪素（ＳｉＯ２）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）等の絶縁性材料によって形成されている。また、電極１２３の材料としては、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、あるいは、これらを含む合金等が挙げられる。
なお、不図示ではあるが、下地層１２１の下には、例えばトランジスタ，メモリ素子を有する集積回路が形成されている。そして、この集積回路が、電極１２２、１２３と電気的に接続されている。
【００５６】
配線部１３０は、第１絶縁層１２４上に設けられた電極１２２と電気的に接続された第１配線１３１と、電極１２３の表面に設けられた金属膜１３２と、この第１配線１３１及び金属膜１３２上に設けられた第２絶縁層（応力緩和層）１３３と、第２絶縁層１３３上に形成されるとともに、第１配線１３１と電気的に接続された第２配線１３４と、第２配線１３４上に形成された第３絶縁層１３５とを備えている。また、第１配線１３１の一部が第２絶縁層１３３より露出してランド部１３６を形成しており、このランド部１３６と第２配線１３４とが電気的に接続されている。さらに、第２配線１３４上にはバンプ（外部接続用端子）１３７が設けられ、圧電装置１９０はこのバンプ１３７を介して外部基板に電気的に接続されている。また、第３絶縁層１３５は、第２絶縁層１３３上及び第２配線１３４上のバンプ１３７が形成される領域以外の領域を覆うように設けられている。
【００５７】
また、電極１２２は、第１配線１３１及び第２配線１３４を介してバンプ１３７と電気的に接続されている。また、電極１２３は、素子基板１０の表面１０ａ上に設けられた下地層１２１上に形成され、電極１２３の裏面で導電部１１２の一端部１１２ａと電気的に接続されている。
【００５８】
本実施形態に係る圧電装置１９０によれば、ガラスや石英等の脆性を有する支持基板１９２の外面１９２ｂに封止材７が設けられているため、外面１９２ｂが露出せずに保護され、搬送時や実装時に加わる外力により割れ等が生じることを防止できる。また、圧電装置１９０の実装時に加熱した際には、封止材７が素子基板１０の表面１０ａと外部基板との間のバンプ１３７の周辺に流れ込むため、バンプ１３７の周辺を封止して、バンプ１３７の周辺部における耐衝撃性を向上させることができる。
【００５９】
（第３実施形態）
続いて、本発明に係るデバイスの第３実施形態について、図１２及び図１３を参照して説明する。
本実施形態では、機能素子として弾性表面波素子（以下、適宜「ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）素子」と称する）を備えた圧電装置について説明する。
なお、これらの図において、図１０及び図１１に示す第２実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００６０】
圧電装置（デバイス）１５０は、圧電薄膜（図示略）と、図１３に示すように、この圧電薄膜に接する櫛歯電極１６１とを備えている。そして、圧電装置１５０は、図１２に示すように、素子基板１０の裏面１０ｂ側に、導電部１１２の他端部１１２ｂと電気的に接続されるように、直接電子素子１６０が形成されている。
そして、素子基板１０の裏１０ｂに設けられた機能素子としてのＳＡＷ素子１６０と、素子基板１０の表面１０ａ側に設けられた集積回路（図示せず）とが導電部１１２を介して電気的に接続されている。
【００６１】
また、圧電装置１５０は、素子基板１０の裏面１０ｂとの間でＳＡＷ素子１６０を封止する封止部材１５２を備えている。本実施形態において封止部材１５２はガラス基板によって形成されているが、シリコン基板であってもよい。封止部材１５２は、シリコン基板１０の裏面１０ｂから離間された位置に設けられており、外面１５２ｂ上に上述した封止材７が硬化状態で設けられている。
【００６２】
素子基板１０の裏面１０ｂの周縁部と封止部材１５２の内面１５２ａの周縁部とは、接着剤層１５３により接着されている。接着剤層１５３は、例えばポリイミド樹脂等の合成樹脂で形成されている。そして、素子基板１０の裏面１０ｂと、封止部材１５２の内面１５２ａと、接着剤層１５３とで囲まれた内部空間１５５は略密閉（気密封止）されており、その内部空間１５５にＳＡＷ素子１６０が配置された構成となっている。
【００６３】
このＳＡＷ素子１６０を形成するには、圧電薄膜を形成する工程と、圧電薄膜に接するように、図１３に示すような櫛歯電極１６１を形成する工程と、保護膜（図示略）を形成する工程とが含まれる。さらには、ＳＡＷ素子６０を形成する工程には、プラズマ等をＳＡＷ素子１６０に照射して周波数調整を行う工程が含まれる。圧電薄膜の形成材料としては、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）等が挙げられる。櫛歯電極１６１の形成材料としては、アルミニウムを含む金属が挙げられる。保護膜の形成材料としては、酸化珪素（ＳｉＯ２）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化チタン（ＴｉＮ）等が挙げられる。そして、形成されるＳＡＷ素子１６０は、素子基板１０の裏面１０ｂで、導電部１１２の他端部１１２ｂと電気的に接続される。
【００６４】
本実施形態に係る圧電装置１５０によれば、ガラスや石英等の脆性を有する封止部材１５２の外面１５２ｂに封止材７が設けられているため、外面１５２ｂが露出せずに保護され、搬送時や実装時に加わる外力により割れ等が生じることを防止できる。また、圧電装置１５０の実装時に加熱した際には、封止材７が素子基板１０の表面１０ａと外部基板との間のバンプ１３７の周辺に流れ込むため、バンプ１３７の周辺を封止して、バンプ１３７の周辺部における耐衝撃性を向上させることができる。
【００６５】
（回路基板）
図１４には、本実施の形態に係る上記の半導体装置１を実装した回路基板１０００が示されている。回路基板１０００には例えばガラスエポキシ基板等の有機系基板を用いることが一般的である。回路基板１０００には例えば銅からなる配線パターンが所望の回路となるように形成されていて、それらの配線パターンと半導体装置１の外部接続用端子３０とを機械的に接続することでそれらの電気的導通を図る。
この回路基板１０００は、搬送時や実装時に加わる外力により割れ等が生じることを防止でき、外部接続用端子の周辺部における耐衝撃性を向上させたデバイスを備えているため、高品質の回路基板を得ることが可能になる。
【００６６】
（電子機器）
図１５は、上述した半導体装置１、圧電装置１５０、１９０を搭載した電子機器の一例を示す図であって、図１５（ａ）にはノート型パーソナルコンピュータ（電子機器）１１００が示され、図１５（ｂ）には携帯電話（電子機器）１２００が示されている。
これらの電子機器は、搬送時や実装時に加わる外力により割れ等が生じることを防止でき、外部接続用端子の周辺部における耐衝撃性を向上させたデバイスを備えているため、高品質の電子機器を得ることが可能になる。
【００６７】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００６８】
例えば、上記実施形態では、素子集合基板１１の裏面１０ｂ側に封止材７のシートを貼り付けた後に、ランド部２２にボールを搭載するか、印刷等により、外部接続用端子３０の形成材料としてのハンダを供給する手順としたが、これに限定されるものではなく、ランド部２２にボールを搭載するか、印刷等によりハンダを供給した後に、封止材７のシートを貼り付ける手順としてもよい。
さらに、射出成形によって素子集合基板１１の裏面１０ｂ側に封止材７を設ける手順や、外部接続用端子を形成した後の素子集合基板１１に対して接着剤等を用いて貼り付ける手順としてもよい。
上記のいずれの手順を採る場合でも、素子集合基板１１を切断・分割する前に封止材７を設けることが好ましい。
【００６９】
また、上記実施形態では、機能素子として半導体素子、水晶振動子、ＳＡＷ素子を例示したが、本発明は、これに限定されるものではなく、封止を必要とする素子、例えば、圧電振動子、圧電音叉等を備える機能素子に適用して好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】第１の実施の形態に係る半導体装置の概略構成図である。
【図２】同半導体装置の詳細構造を示す図である。
【図３】同半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図４】同半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図５】同半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図６】同半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図７】同半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図８】同半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図９】同半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図１０】第２実施形態に係る圧電装置の概略構成を模試的に示す図である。
【図１１】同圧電装置の詳細構造を示す図である。
【図１２】第３実施形態に係る圧電装置の概略構成を模試的に示す図である。
【図１３】同圧電装置の電極を示す平面図である。
【図１４】本実施の形態に係る半導体装置が実装された回路基板を示す図である。
【図１５】本発明のデバイスが搭載された電子機器を示す図である。
【符号の説明】
【００７１】
１…半導体装置（デバイス）、  １０…素子基板、  １０ａ…表面（一方の面）、  １０ｂ…裏面（他方の面）、  １１…素子集合基板、  １２…半導体素子（機能素子）、  ３０、１３７…バンプ（外部接続用端子）、  １５０、１９０…圧電装置（デバイス）、  １６０…ＳＡＷ素子（機能素子）、  １９１…水晶振動子（圧電素子、機能素子）、  １０００…回路基板、  １１００…パーソナルコンピュータ（電子機器）、  １２００…携帯電話（電子機器）
【図１】
2008053347.tif 000003
【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】
2008053347.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2008053347.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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