(57)【要約】【課題】ＳＭＴセンサパッケージをより低コストで製造する。【解決手段】個別の表面実装技術（ＳＭＴ）センサパッケージに分離されるパネルにおいて多数のＳＭＴセンサパッケージを形成するための方法を提案する。ベースプレートを格子状のセンサ実装領域としてマッピングし、各実装領域に電子コンポーネント及びセンサコンポーネントを装着する。ウィンドウ要素を含むカバープレートを同様の格子状にマッピングする。カバープレートをベースプレートに接合し、プリント回路基板に搭載された対応するセンサに電磁放射を入射させるようにウィンドウ要素を位置決めする。各センサ実装領域は、カバーの下方のくぼみ又はセル内に密閉される。センサ回路は、個別のＳＭＴセンサパッケージに分離する前及び／又は後に試験することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面実装技術（ＳＭＴ）センサデバイスを製造するためのプロセスであって、
支持基板を形成するステップと、
前記基板上に複数のセンサ実装領域を備える格子をマッピングするステップと、
各前記複数のセンサ実装領域内にセンサを固着するステップと、
透明部材を有する複数のセンサカプセル化カバーを備える蓋を形成するステップであって、前記複数のカプセル化カバーが前記複数のセンサ実装領域と一対一で対応するように構成されている、ステップと、
前記蓋を前記支持基板に位置合わせするステップと、
前記蓋を前記支持基板に接合してパネルを形成するステップであって、各センサの上方かつ各透明部材の下方にキャビティが形成される、ステップと、
前記格子に従って前記パネルを切断してＳＭＴセンサデバイスを形成するステップと、
を備える、プロセス。
【請求項２】
前記センサが、可視スペクトルの波長を検出するように構成された光センサである、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記センサが、赤外線センサである、請求項１に記載のプロセス。
【請求項４】
前記接合が、ガス制御環境において行われる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項５】
前記透明部材の各々が、レンズを備える、請求項１に記載のプロセス。
【請求項６】
前記透明部材の各々が、フィルタを備える、請求項１に記載のプロセス。
【請求項７】
前記センサを試験するステップを更に備える、請求項１に記載のプロセス。
【請求項８】
前記試験が、前記接合及び切断ステップの前に行われる、請求項７に記載のプロセス。
【請求項９】
前記試験が、前記切断ステップの前に行われる、請求項７に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記センサが前記試験に不合格である場合、前記センサを不良とマーク付けするステップを更に備える、請求項６に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記切断の後、前記ＳＭＴセンサが不良とマーク付けされていた場合に前記ＳＭＴセンサを廃棄するステップを更に備える、請求項１０に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記ガス制御環境内にガスを導入するステップを更に備え、前記接合の後に前記ガスが前記キャビティ内に維持される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１３】
表面実装技術（ＳＭＴ）センサデバイスを製造するためのプロセスであって、
支持基板を形成するステップと、
前記基板上に複数のセンサ実装領域を備える格子をマッピングするステップと、
各前記複数のセンサ実装領域内にセンサを固着するステップと、
複数のセンサカプセル化カバーを備える蓋を形成するステップであって、前記複数のカプセル化カバーが前記複数のセンサ実装領域と一対一で対応するように構成されている、ステップと、
前記蓋を前記支持基板に位置合わせするステップと、
前記蓋を前記支持基板に接合してパネルを形成するステップであって、各センサの上方かつ前記蓋の下方にキャビティが形成される、ステップと、
前記格子に従って前記パネルを切断してＳＭＴセンサデバイスを形成するステップと、
を備える、プロセス。
【請求項１４】
真空プレスにおいてＳＭＴセンサデバイスを製造するための方法であって、
前記プレス内に、複数のセンサを備える基板プレート及びカバープレートを装填するステップと、
前記プレスを閉じるステップと、
前記プレスをガスでパージするステップと、
前記プレスを加熱するステップと、
前記カバープレートに対して前記カバープレートを押圧するステップと、を備え、
前記カバープレートに対する前記カバープレートの押圧により、前記ガスが充填された複数のセルを形成する、方法。
【請求項１５】
前記カバープレート及び前記基板プレートの少なくとも一方に接合剤を塗布するステップと、
前記接合剤を硬化させるステップと、
を更に備える、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
真空によって前記基板プレートを前記プレスの上半分に保持し、
前記カバープレートは前記プレスに下半分に装填される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記パージが、乾性窒素ガスによって行われる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記格子に従って前記パネルを切断して、前記複数のセルの少なくとも１つを更に備えるＳＭＴセンサデバイスを形成するステップを更に備える、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体デバイスに関し、更に具体的には、ＳＭＴセンサデバイスを生成するためのプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
センサは、熱放射又は赤外線放射等の電磁放射を検出するために用いられる。モーション検出器（motion detector）は、例えば人間が発する熱放射を検出することによって、人間を検出する。温度検出器は、物体の温度を求めるために使用することができ、光検出器は、センサ要素の方に向かっている入射光の量を検出することができる。
【０００３】
表面実装技術（ＳＭＴ：surface mount technology）は、電子回路を構築するために用いられるものであり、プリント回路基板（ＰＣＢ）の表面上に直接コンポーネント（表面実装コンポーネント／ＳＭＣ）が搭載される。このように作成された電子デバイスは表面実装デバイス（ＳＭＤ：surface mount device）と呼ばれる。ＳＭＴは、回路基板のホール内にワイヤリードを挿入してコンポーネントを装着するスルーホール技術構築方法の大部分に取って代わっている。
【０００４】
ＳＭＴコンポーネントは通常、スルーホールコンポーネントに比べ、リードが小さいか又は全くリードを含まないので小型である。ＳＭＴコンポーネントは、コンポーネントのボディ上に、様々な形式の短いピン又はリード、平坦なコンタクト、はんだボールの行列（ＢＧＡ）、又は終端を有する場合がある。
【０００５】
ＳＭＴセンサパッケージは、ベースに接合された蓋又はカバー部を含むことがあり、この場合、回路コンポーネントはベースに取り付けられる。カバー部及び／又はベースは各々、ベースの上方にキャビティ領域を形成するように設計することができ、このキャビティ領域を実質的に密閉することで、キャビティ内に真空又は準真空が存在して、例えばセンサコンポーネントの動作と干渉し得る汚染又は粒子から回路を保護することができる。キャビティは同様に、例えば不活性ガスのようなガスを充填することも可能である。カバーは概して、何らかの形態の電磁放射の透過を許容するように構成された透明な領域又はウィンドウを含む。このウィンドウは、例えば特定の波長のフィルタリング、又は例えば１つ以上のレンズを用いた電磁放射の合焦、整形、もしくは分流のような追加の機能を実行することができる。また、ウィンドウは、例えばフィルタリング及び合焦又は分流機能の双方のように、これらの機能の組み合わせを実行することも可能である。
【０００６】
熱硬化性接着剤を用いて電子パッケージを等温密閉するための例示的な装置及びプロセスが、「Iso-thermal seal process for electronic devices」と題する欧州特許出願第９１２００７２４．２号に開示されている。これは、引用によりその全体が本願にも含まれるものとする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＳＭＴセンサパッケージの製造コストは、上述のコンポーネントを構築し組み立てる複雑さのために、他の電子コンポーネントに比べて高いことがある。従って、ＳＭＴセンサパッケージをより低コストで製造することが業界において必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態は、パネル化ＳＭＴセンサパッケージを生成するための方法を提供する。簡潔に述べると、本発明は、表面実装技術（ＳＭＴ）センサデバイスを製造するためのプロセスを対象とする。このプロセスは、支持基板を形成するステップと、基板上に複数のセンサ実装領域を有する格子をマッピングするステップと、各複数のセンサ実装領域内にセンサを固着するステップと、透明部材を有する複数のセンサカプセル化カバーを有する蓋を形成するステップであって、複数のカプセル化カバーが複数のセンサ実装領域と一対一で対応するように構成されている、ステップと、蓋を支持基板に位置合わせするステップと、蓋を支持基板に接合してパネルを形成するステップであって、各センサの上方かつ各透明部材の下方にキャビティが形成される、ステップと、格子に従ってパネルを切断してＳＭＴセンサデバイスを形成するステップと、を含む。
【０００９】
本発明の第２の態様は、表面実装技術（ＳＭＴ）センサデバイスを製造するためのプロセスを対象とする。このプロセスは、支持基板を形成するステップと、基板上に複数のセンサ実装領域を有する格子をマッピングするステップと、各複数のセンサ実装領域内にセンサを固着するステップと、複数のセンサカプセル化カバーを有する蓋を形成するステップであって、複数のカプセル化カバーが複数のセンサ実装領域と一対一で対応するように構成されている、ステップと、蓋を支持基板に位置合わせするステップと、蓋を支持基板に接合してパネルを形成するステップであって、各センサの上方かつ蓋の下方にキャビティが形成される、ステップと、格子に従ってパネルを切断してＳＭＴセンサデバイスを形成するステップと、を含む。
【００１０】
簡潔に述べると、アーキテクチャにおいて、本発明の第３の態様は、真空プレスにおいてＳＭＴセンサデバイスを製造するための方法を対象とする。この方法は、プレス内に、複数のセンサを有する基板プレート及びカバープレートを装填するステップと、プレスを閉じるステップと、プレスを密閉するステップと、プレスをガスでパージするステップと、プレスを加熱するステップと、カバープレートに対してカバープレートを押圧するステップと、を含み、カバープレートに対するカバープレートの押圧により、ガスが充填された複数のセルを形成する。
【００１１】
本明細書において用いる場合、センサとは、熱センサ、焦電センサ、サーモパイル、又は光センサを指すことができる。
【００１２】
本発明の他のシステム、方法、及び特徴（features）は、以下の図面及び詳細な説明を検討することで当業者には明らかとなろう。全てのそのようなシステム、方法、及び特徴は、本記載に含まれ、本発明の範囲内に収まり、添付の特許請求の範囲によって保護されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
添付図面は、本発明をよりいっそう理解するために含まれるものであり、本明細書に組み込まれてその一部を構成する。図面は、記載と共に本発明の実施形態を例示し、本発明の原理を説明するように機能する。
【００１４】
【図１】ＳＭＴセンサパッケージの第１の例示的な実施形態の概略図である。
【図２Ａ】第１の例示的な実施形態による、３つのＳＭＴセンサパッケージの行又は「パネル」の概略図であり、蓋プレートはベースプレートとは分離している。
【図２Ｂ】第１の例示的な実施形態による、３つのＳＭＴセンサパッケージの行又は「パネル」の概略図であり、蓋プレートはベースプレートに固着されている。
【図２Ｃ】第１の例示的な実施形態による、親パネルから分離した後の３つのＳＭＴセンサパッケージの行の概略図である。
【図３Ａ】カバーを変更したＳＭＴセンサパッケージの例示的な実施形態の概略図である。
【図３Ｂ】カバーを変更したＳＭＴセンサパッケージの例示的な実施形態の概略図である。
【図３Ｃ】カバーを変更したＳＭＴセンサパッケージの例示的な実施形態の概略図である。
【図３Ｄ】カバーを変更したＳＭＴセンサパッケージの例示的な実施形態の概略図である。
【図４】ＳＭＴセンサパッケージを形成するための第１の例示的な方法のフローチャートである。
【図５】接合前の蓋プレート及びベースプレートを示す概略図である。
【図６】蓋プレート及びベースプレートを接合した後のパネルを示す概略図である。
【図７】パネルを個別のＳＭＴセンサパッケージに切断する１つの例示的な実施形態を示す概略図である。
【図８】真空プレスにおいてＳＭＴセンサパッケージを形成するための第２の例示的な方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
これより本発明の実施形態について詳細に述べる。添付図面に本発明のいくつかの例を示す。可能な場合はいつでも、図面及び記載において同一の参照番号を用いて同一又は同様の部分を指し示す。
【００１６】
個別のＳＭＴセンサパッケージに分離されるパネルにおいて多数のＳＭＴセンサパッケージを形成するための例示的な方法を提案する。例えばプリント回路基板（ＰＣＢ）のようなベースプレートを、格子状のセンサ実装領域（footprint）としてマッピングし、各実装領域に電子コンポーネント及び／又はセンサコンポーネントを装着（populate）する。レンズ、フィルタ、又は透明領域などのウィンドウ要素を含むカバープレートを、同様の格子状にマッピングする。カバープレートをベースプレートに接合し、ＰＣＢ上に搭載された対応するセンサに電磁放射を入射させるようにウィンドウ要素を位置決めする。設計上、各パネルは、各センサ実装領域がカバーの下方のガス充填くぼみ又はセル内に密閉されるように作成する。いったん密閉されたら、センサ回路の各々は、パネルから個別のＳＭＴセンサパッケージに分離する前に試験することができる。これによって、デバイスを扱う際の問題及びコストを軽減することができる。これに加えて及び／又はこの代わりに、センサ回路は、必要に応じてパネルから分離した後に試験することも可能である。
【００１７】
ＳＭＴセンサパッケージ
図１は、第１の実施形態に従った例示的なセンサパッケージ１００を示す。一般に、パッケージ１００は２つの主要部分すなわちカバー部１１０及びベース部１２０を有する。ベース部１２０は基板１３０を含み、これは、基板１３０を貫通する１つ以上のバイア１４０を含むことができる。バイア１４０は一般に、例えばエポキシ充填物のような充填物１４４によってふさがれている。充填されたバイア１４０は、充填物１４４の一部又は全部を除去して「開放バイア」を形成するように変更することも可能であるが、そのような各通気孔は一般に、例えば製造プロセス中に最初にエポキシで密閉される。基板１３０は、例えばセラミックプレート又は金属プレートのような剛性材料で形成することができる。基板１３０は、プリント回路基板とすればよく、又はプリント回路基板もしくは１つか複数のプリント回路層を含むことも可能である。基板１３０は、例えば、ＦＲ４等のガラス繊維板のような絶縁材料で形成することもできる。例えば赤外線センサ又は光センサ等のセンサ１５０、及び例えばＡＳＩＣ等の回路要素１６０を含む電子コンポーネントを、基板１３０に搭載することができる。むろん、基板１３０に搭載される電子コンポーネントは、数及び形態及び機能において様々に変動し得るが、限定でない例として、抵抗器、コンデンサ、ダイオード、及びトランジスタ等のディスクリート電気コンポーネント、又はすでにパッケージ化された集積回路又は集積回路シリコンダイが挙げられる。電気コンポーネントは、接続ワイヤ１７０によって電気的及び／又は熱的に接続することができ、及び／又は、例えばトレース及び／又はボンディングパッドのような基板１３０と一体的に及び／又は基板１３０の上に形成されたコネクタによって、電気的及び／又は熱的に接続することができる。
【００１８】
センサ１５０は概してベース１２０の実質的に中央に位置決めされるが、センサ１５０がベース１２０の中央からずれていても差し支えない。同様に、ベース１２０に２つ、３つ、４つ、又はそれ以上のセンサ１５０が搭載されていても差し支えない。センサ１５０は一般に、カバー１１０のレンズ又は光学コンポーネント１１４の下方に搭載され、光学部品又はレンズ１１４とセンサ１５０との間にくぼみ部１８０又はセルがある。くぼみ１８０は、概ねカバー１１０とベース１２０との間に形成されている。くぼみ１８０を密閉することで、くぼみ１８０内に真空又は準真空を維持するか、又はくぼみ１８０内にガスを維持することができる。蓋１１２は、一般に剛性構造で形成されて、例えばほこり及び／又は発射物（projectile）からベース１２０を物理的に保護する。例えば蓋１１２は、プラスチック、ガラス、金属、又はセラミックプレートで形成することができ、例えば蓋１１２に１つ以上の開口１１３を切削又は成型することによって蓋１１２に開口１１３を形成する。その後、開口１１３内に、光学部品、レンズ、又はウィンドウ１１４を嵌め込み、例えば糊付け、圧力嵌め、又は熱接合のような当業者によく知られた手段によって取り付けることができる。
【００１９】
レンズ１１４は一般に、センサ１５０の上方のどこかに位置決めされることで、例えば赤外線又は光放射等のセンサによって検出される放射がレンズ１１４及びくぼみ１８０を貫通してセンサ１５０の表面に入射するようになっている。放射は、入射角又は発生源の方向等に関して制限されない。
【００２０】
カバー１１０は、接合領域１２１においてベース１２０に取り付けられる。接合領域１２１は、例えば部分的に予め硬化させたエポキシ又は別の糊等の接着剤１２２で覆うことができ、更に、用途に適した電気的及び／又は熱的な遮断特性又は伝導特性のような追加の特性を有することができる。
【００２１】
光学部品又はレンズ１１４は、光学的な合焦、整形、及び／又は放射整形特性を有することができるか、又は、光学部品は、単に電磁放射の１つ以上の波長範囲のためのウィンドウとして機能することができることに留意すべきである。同様に、レンズ１１４はフィルタリング機能を有することができ、この場合、光学部品１１４は電磁放射の１つ以上の波長範囲の透過を阻止又はフィルタリングすることができる。
【００２２】
ＳＭＴセンサパッケージ１００は、パッケージ当たり単一のセンサ、及びパッケージ１００当たり単一の光学部品又はレンズ１１４又はウィンドウを有するものとして一般的に記載し図示するが、単一のＳＭＴセンサパッケージ１００における２つ、３つ、４つ、又はそれ以上のセンサ１５０、及び／又は単一のＳＭＴセンサパッケージ１００における２つ、３つ、４つ、又はそれ以上の光学部品又はレンズ１１４及び／又はウィンドウを有する実施形態であっても差し支えない。ＳＭＴセンサパッケージにおけるレンズ／ウィンドウの数は、必ずしもＳＭＴセンサパッケージにおけるセンサの数と一対一で対応するわけではない。例えば、２つのセンサ１５０及び４つのレンズ１１４を有するＳＭＴセンサパッケージ１００であっても差し支えない。実際、例えば蓋１１２が、蓋１１２の下方のくぼみ１８０内でセンサ１５０によって検出される電磁放射に対して実質的に透過性の材料で形成されている場合は、レンズ又はウィンドウ１１４が存在しないＳＭＴセンサパッケージ１００もあり得る。更に、同一パッケージ１００内で、センサ１５０のいくつかが、それらの上方に異なる光学部品１１４の構成を有することもある。
【００２３】
ＳＭＴセンサパッケージ１００においてベース１２０にカバー１１０を個々に接合することは、特にくぼみ１８０が密閉されている場合には労働集約的な仕事である。従って、同一の製造プロセス中に２つ以上のパッケージを形成することが望ましい。ＳＭＴの全体的な形状は一般に矩形ブロックであるが、円筒形又は台形等のような他のフォームファクタ（form factor）であっても差し支えない。各形状は、パネル２００を切って個別のセンサ１００とした場合に形成される。
【００２４】
パネルアセンブリ
多数のＳＭＴセンサパッケージ１００を並行して形成することによって、製造効率を向上させることができる。例えば、多数のＳＭＴセンサパッケージ１００を格子パターンに配置して１枚のパネルに形成することができる。更に、プレートの設計においては、同一か又は異なる寸法を有する、センサ１００の様々な変形物又は異なる型又は種類を、プレート上で割り当てる領域、行、又は列に従って混在させることができ、これによって、単一の密閉パネルから多種多様なセンサ完成品を同時に作成することが可能となる。
【００２５】
図２Ａは、２つの主要部分すなわちプレート２１０、２２０の組み立て前の、第１の実施形態における多数のＳＭＴセンサパッケージ１００のパネルの一部を示す。カバープレート２１０は、多数のカバー部１１０（図１）へと分離可能に用意され、ベースプレート２２０は同様に、多数のベース部１２０（図２）へと分離可能に用意されている。カバープレート２１０は共通蓋部２１２を含み、この共通蓋部２１２内に形成した開口１１３にレンズ１１４が嵌め込まれている。ベースプレート２２０は共通基板２３０を含み、ここに多数のＳＭＴセンサパッケージ１００（図２Ｃ）のコンポーネントが取り付けられている。共通ベースプレート２２０上に、この共通ベースプレート２２０を共通カバー２１０と接合するための共通接合領域２２２が位置決めされている。ベースプレート２２０に共通カバープレート２１０を取り付ける前に、共通カバープレート２１０の代わりに及び／又はこれに加えて共通ベースプレート２２０に付けた糊で共通接合領域２２２を覆っても差し支えないことに留意すべきである。
【００２６】
図２Ｂは、カバープレート２１０をベースプレート２２０に接合した後であるが、個別のセンサに分離する前の、多数の個々のセンサを含むセンサパネル２００を示す。一般に、各光学部品又はレンズ１１４は、対応するセンサ１５０の上方に位置決めされている。パネル２００の一部は分離プロセス中に除去することができ、その除去可能領域２９０を図２Ｂにおいて点線の間に示す。
【００２７】
ベースプレート２２０（図２Ａ）にカバープレート２１０（図２Ａ）を取り付けた後、センサパネル２００を個別のセンサパッケージ１００（図１）に分割する前に個々のセンサ回路を検査することが望ましい場合がある。例えば、センサパネル２００を外部の試験システム（図示せず）に電気的に接続し、この試験システムによって個々のセンサの各々が動作の許容範囲内で機能しているか否かを判定することができる。これは、各回路に個別に外部回路を電気的に接続することによって達成可能であるが、例えば除去可能領域２９０等、個々の回路間に電気的接続を設けることで、多数の回路を共通の電気的接続を介して外部の試験システムに取り付け可能としても差し支えない。個々の回路が、例えば格子パターンに配置されている場合、各行に単一の試験用の電気的接続を行ってもよい。同様に、単一の電気的接続によって、外部の試験システムを、センサパネル２００内の各回路と電気的に連通した状態とすることも可能である。むろん、このような接続が供給されるのは、個々のパッケージ１００（図２Ｃ）を分離し、個々のセンサ回路間の電気的接続を含む除去可能領域２９０から材料を廃棄した場合である。試験中に、個々の回路に不合格のものがあれば、個々のパッケージ１００（図２Ｃ）の分離後に処分するためにマークを付けることができる。このようなマーク付けは、例えば染料、インク、スタンプ、又はラベルを用いてパッケージ１００に物理的にマーク付けすればよい。
【００２８】
上述の記載では、ベースプレート２２０にカバープレート２１０を取り付けた後にセンサ１５０を試験することを述べたが、ベースプレート２２０にカバープレート２１０を取り付ける前及び／又は後にセンサ１５０を試験しても差し支えない。
【００２９】
図２Ｃは、センサパネル２００（図２Ｂ）から分離した後の個別のＳＭＴセンサパッケージ１００を示す。例示のため、図２Ａ〜図２Ｃでは３つのセンサ回路を図示するが、むろんセンサパネル２００は、例えば行／列の格子パターンに配置されたか又は他のそのような配置の、いかなる数のセンサ回路及びカバーを含んでもよいことに留意すべきである。
【００３０】
個別のセンサパッケージ１００は、のこぎり切断、レーザダイシング、化学エッチング又は切断、又は他の手段、及び／又はこれらの手段の組み合わせ等、当業者によく知られたいくつかの方法で、センサパネルから分離させることができる。分離は、単一の段階で実行可能であり、又は多数の段階とすることも可能である。例えば、センサパネル２００（図２Ｃ）を第１の段階では部分的に切断し、最終的な分離を第２の切断又は分割（cleaving）又は破断（breaking）段階によって達成することができる。
【００３１】
カバー構成
ここで図３Ｂに再び示すＳＭＴセンサパッケージ１００の第１の実施形態では、単一のウィンドウ及び単一のセンサを有するＳＭＴセンサパッケージの１つの構成について記載している。図３Ａ、及び図３Ｃ〜図３Ｄは、３つの追加的な実施形態におけるウィンドウ及びカバー構成の変形を示す。図３Ａは第２の例示的な実施形態３０２を示し、この場合、対象の放射波長に対して透過性のウィンドウ３１４がカバー３１０の上部全体を形成する。このような構成は、センサ１５０に最大限の広い視野を与える。第２の実施形態では、カバー３１０の残り部分は、ウィンドウ３１４とベース３２０との間のスペーサ３１２として機能する。第２の実施形態では、カバープレート２１０（図２Ａ）は、上面全体を透過性ウィンドウ材料で形成して構成することができるが、カバー３１０の残り部分は非透過性であり、例えば金属又はセラミックとすればよい。ウィンドウ３１４に加えて及び／又は関連付けて、追加のフィルタ、レンズ、又はウィンドウを用いても差し支えない。
【００３２】
図３Ｂに示す第１の実施形態のカバー構成は、カバー１１０の外側からカバー１１０の上のくぼみまでカバー内に挿入可能である外側ウィンドウ１１４を含む。このくぼみは、セラミック蓋１１２の上の、例えば四角形又は円形等のいずれかの形状とすることができ、ウィンドウ形状はくぼみの形状に対応する。ウィンドウ１１４は、レンズ、ウィンドウ、もしくはフィルタとすることができ、又はこれらの機能の１つ以上を組み合わせることができる。むろん、他の光学機能を追加又は置換することも可能である。
【００３３】
図３Ｃは、カバー３１０の下側で、くぼみ３１３に底部嵌め込みウィンドウ３８４を嵌め込んだ第３の例示的な実施形態３０３を示す。第１の実施形態と同様に、くぼみ３１３はいずれかの適切な形状とすればよい。この構成では、ウィンドウ３８４はパッケージ内でくぼみ３１３の内側に嵌め込むことができ、上部嵌め込みウィンドウよりもセンサチップ１５０の近くに位置決めすることができる。第３の実施形態では、センサ１５０の視野は、第１の実施形態よりも制限される可能性がある。
【００３４】
図３Ｄは、二重レンズを有する第４の例示的な実施形態３０４を示す。ここでは、カバー３１０の下側からくぼみ３１３内に底部嵌め込み第１ウィンドウ３９５が嵌め込まれ、カバー３１０の上側からくぼみ３１３内に上部嵌め込み第２ウィンドウ３９４が嵌め込まれている。ウィンドウ３９４、３９５は同一の材料で形成することができ、又は異なる機能を与える異なる材料で形成することができる。異なる機能とは、例えば電磁放射の特定の周波数がセンサ１５０に到達することを阻止するためのフィルタや、電磁放射を誘導及び／又は合焦するためのレンズである。第４の実施形態では、ウィンドウ３９４、３９５を直列に配置して、電磁放射が双方のウィンドウ３９４、３９５を貫通してセンサ１５０に到達するようになっている。
【００３５】
一般に、第３の実施形態では、ベース３２０にカバーを取り付ける前に、底部嵌め込みウィンドウ３８４をカバー３１０に固着（affix）しなければならないことに留意すべきである。同様に、第４の実施形態では、ベース３２０にカバーを取り付ける前に、第２のウィンドウ３９５をカバー３１０に固着しなければならない。むろん、例えばレンズ、フィルタ、及び／又はウィンドウを更に積み重ねる（stack）及び／又は積層する（laminate）といった追加の変形も可能である。
【００３６】
方法
図４は、表面実装技術のセンサパッケージを製造するための例示的な方法のフローチャートである。フローチャートにおけるプロセス記述又はブロックは、プロセスにおける特定の論理機能を実施するための１つ以上の命令を含むモジュール、セグメント、コードの部分、又はステップを表すものとして理解されることに留意すべきである。また、本発明の範囲内に含まれる代替的な実施において、機能は、関与する機能性に応じて、実質的に同時の実行又は逆の順序での実行を含めて、図示又は記載した順序通りでなく実行される可能性がある。これは、本発明の当業者には理解されよう。
【００３７】
ブロック４１０に示すように、支持基板又はベースを形成する。支持基板は、ＡＳＩＣ及びセンサチップ等の双方の電気コンポーネントのための物理プラットフォームとして用いることができ、更に、プリント回路基板又は電気トレース及び／又は熱導管等の電気的接続コンポーネントを含むことができる。ブロック４２０に示すように、ステップは、支持基板上に複数のセンサ実装領域を有する格子をマッピングすることを含む。ブロック４３０に示すように、ステップは、複数のセンサ実装領域の各々にセンサを固着することを含む。センサは、センサチップ又は他のセンサ構成とすればよく、固着は、物理的な取り付け及びセンサとの電気的接続を与えることの双方を含み得る。センサチップの固着は、個別に、又は当業者によく知られた自動化方法を用いて２つ以上をグループにして実行すればよい。図５は、マッピングされた格子状のセンサ実装領域と各実装領域内に固着したセンサ１５０とを有する基板２２０を示す。格子の輪郭線は点線５２１として示している。
【００３８】
図４のフローチャートに戻ると、ブロック４４０に示すように、ステップは、透明部材１１４（図５）を有する複数のセンサカプセル化カバーを有する蓋２１０（図５）を形成することを含む。ここで、複数のカプセル化カバーは、複数のセンサ実装領域と一対一で対応するように構成され、いったん密閉されるとそれらと位置合わせされるように設計されている。ブロック４５０に示すように、ステップは、各プレートを位置合わせすることで、各センサ１５０及び光学部品１１４を相互に対応させて自動的に位置合わせすることを含む。ブロック４６０に示すように、ステップは、蓋プレートを支持基板プレートに接合してパネルを形成することを含み、ここで、各センサの上方かつ各透明部材の下方にキャビティが形成される。図６は、カバープレート２２０に基板プレート２１０を接合することで形成されたセンサパネル２００を示す。
【００３９】
図４のフローチャートに戻ると、ブロック４７０に示すように、ステップは、格子に従ってパネル２００を切断してＳＭＴセンサデバイスを形成することを含む。図７は、格子線に従ってのこぎりで切断したセンサパネル２００を示す。図７では、例示のために格子線７２１をセンサパネル２００上の点線として示すが、センサパネルの実際の表面上には格子線の視覚的な表示は存在しない場合がある。図７は、実質的に矩形の７行９列の格子状センサを示すが、他の格子構成を用いることも可能であり、例えば列数よりも行数を多くしても、又は行数よりも列数を多くしてもよい。図７は例示のために回転のこぎり刃を示すが、図４の４７０の切断ステップは回転のこぎりを用いた切断に限定されず、当業者によく知られた他の切断技法を用いて達成可能であることに留意すべきである。
【００４０】
真空プレスでＳＭＴセンサデバイスを製造するための方法
第２の例示的な方法の実施形態は、真空プレスにおいてＳＭＴセンサデバイスを製造する方法を含む。前述のように、熱硬化性接着剤を用いて電子パッケージを等温密閉するための例示的な装置及びプロセスが、「Iso-thermal seal process for electronic devices」と題する欧州特許出願第９１２００７２４．２号に開示されている。このような装置及びプロセスを変形することで、以下のように第１の実施形態のＳＭＴセンサデバイスを生成することができる。以下は１つの例示的な方法であり、当業者が理解する追加の変形も同様に本開示によって包含されることは理解されよう。
【００４１】
図８は、第２の方法の実施形態のフローチャートである。ブロック８１０に示すように、真空プレスの上半分にプリント回路基板（ＰＣＢ）を装填し、プレスの下半分にカバープレートを装填する。真空によって、ＰＣＢはプレスの上半分に保持される。プレスの下半分にカバープレートを保持するためには、真空を用いる場合もあるし用いない場合もある。プレスの下半分に重い方の金属／セラミック／プラスチックのカバープレートを装填することが推奨されるが、プレスの上半分にカバープレートを、プレスの下半分にＰＣＢを装填しても差し支えない。
【００４２】
ブロック８２０に示すように、プレスを閉じる。プレスの活性領域（active area）を、例えば１分から２分間１６５℃に加熱しながら、プレスの活性領域を、例えば乾性窒素ガス（Ｎ２）又は他の適切なガス又はガス混合物のようなガスでパージする。プレスの活性領域を加熱することで、カバープレート又はＰＣＢに塗布した接合剤又は接着剤１２２を軟化させることができる。ブロック８３０に示すように、プレスは、等温密閉システム（ＩＴＳ：Iso-Thermal Sealing System）シールによって、シールを生成する。真空を解放し、「プレッシャーオンタイム（pressure on time）」として知られる時間期間の後、ガスパージを緩和する。プレスは閉じ、例えばピストンを活性化して、制御された圧力量でカバープレートにＰＣＢを押圧して、カバーとＰＣＢとの間に等温シールを形成する。
【００４３】
ブロック８４０に示すように、プレスの活性領域に熱を加え続けることで接合剤を硬化させる。例えば、活性領域を１６５℃の温度に維持して接合剤を硬化させる。いったん硬化が完了したら、加熱をオフにして、完成したパネルを冷却させることができる。ブロック８５０に示すように、プレスを開く。プレスから、完成したセンサパッケージパネルを取り出す。各パッケージは等温密閉されており、各々にはＮ２又はガスが充填されている。パッケージは、試験及び個別ＳＭＴセンサパッケージへの分離を行うことが可能な状態となっている。
【００４４】
要約すれば、本発明の範囲又は精神から逸脱することなく、本発明の構造に様々な変更及び変形を加えることができることは当業者には認められよう。前述のことに鑑み、本発明の変更及び変形が以下の特許請求の範囲及びそれらの均等物の範囲内に収まるならば、本発明はそれらを包含することが意図される。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図４】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年3月20日(2015.3.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面実装技術（ＳＭＴ）センサデバイスを製造するためのプロセスであって、
支持基板を形成するステップと、
前記基板上に複数のセンサ実装領域を備える格子をマッピングするステップと、
各前記複数のセンサ実装領域内にセンサを固着するステップと、
透明部材を有する複数のセンサカプセル化カバーを備える蓋を形成するステップであって、前記複数のカプセル化カバーが前記複数のセンサ実装領域と一対一で対応するように構成されている、ステップと、
前記蓋を前記支持基板に位置合わせするステップと、
前記蓋を前記支持基板に接合してパネルを形成するステップであって、各センサの上方かつ各透明部材の下方にキャビティが形成される、ステップと、
前記格子に従って前記パネルを切断してＳＭＴセンサデバイスを形成するステップと、
を備える、プロセス。
【請求項２】
前記センサが、可視スペクトルの波長を検出するように構成された光センサである、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記センサが、赤外線センサである、請求項１に記載のプロセス。
【請求項４】
前記接合が、ガス制御環境において行われる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項５】
前記透明部材の各々が、レンズを備える、請求項１に記載のプロセス。
【請求項６】
前記透明部材の各々が、フィルタを備える、請求項１に記載のプロセス。
【請求項７】
前記センサが前記試験に不合格である場合、前記センサを不良とマーク付けするステップを更に備える、請求項６に記載のプロセス。
【請求項８】
前記切断の後、前記ＳＭＴセンサが不良とマーク付けされていた場合に前記ＳＭＴセンサを廃棄するステップを更に備える、請求項７に記載のプロセス。
【請求項９】
前記センサを試験するステップを更に備える、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記試験が、前記接合及び切断ステップの前に行われる、請求項９に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記試験が、前記切断ステップの前に行われる、請求項９に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記ガス制御環境内にガスを導入するステップを更に備え、前記接合の後に前記ガスが前記キャビティ内に維持される、請求項１に記載のプロセス。
【国際調査報告】
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