(57)【要約】 【課題】  ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ストラクチャである電子部品本体１７を収納する収納空間２の気密性を向上したパッケージを提供する。【解決手段】  パッケージ製造用金型装置３１を、上金型３３と下金型３４とから成る割り型とし、下金型３４の一部を構成する金型部分４１を、第１合成樹脂、たとえばエポキシ樹脂から成る金型部材７４の外表面をＮｉメッキ層４で被覆して構成する。金型部分４１を備えた下金型３４と、上金型３３とによって、金型キャビティ３９を形成する。金型部分４１とは異なるエポキシ樹脂などの第２合成樹脂から成る成形材料を用い、金型キャビティ３９に充填し、トランスファ成形または射出成形などの成形作業を行う。金型キャビティ３９からパッケージ本体３と金型部分４１とを一体的なままで取り出し、その後、Ｃｕメッキによってスルーホール５および接続端子６を形成する。このＣｕメッキの後、金型部材７４を取り出して、Ｎｉメッキ層４を、パッケージ本体３の前記収納空間２の側壁と底部とに転写させる。【選択図】      図１
2005332957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品本体１７を収納する収納空間２を有するパッケージの製造方法において、
前記収納空間に対応した外形を有する金型部分４１を、第１合成樹脂を含む型用材料から成る金型部材７４にメッキ層４を形成して、構成し、
第２合成樹脂を含み、かつメッキ層４との密着強度が型用材料に比べて高い成形材料を、金型キャビティに充填してパッケージ本体３を成形し、
この成形後、前記金型部材７４を除去して、メッキ層を、前記成形されたパッケージ本体に転写することを特徴とするパッケージの製造方法。
【請求項２】
前記第１合成樹脂を含む型用材料は、前記第２合成樹脂を含む成形材料に比べて、
成形収縮性が同等で、
流動性が低く、
弾性率が高いことを特徴とする請求項１記載のパッケージの製造方法。
【請求項３】
第１合成樹脂は、ポリアミド樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂であり、
第２合成樹脂は、エポキシ樹脂またはポリカーボネート樹脂であることを特徴とする請求項１または２記載のパッケージの製造方法。
【請求項４】
型用材料は、フィラを、８０％以上、９０％未満含み、
成形材料は、フィラを、８０％未満含み、
第１合成樹脂および第２合成樹脂がエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項２または３記載のパッケージの製造方法。
【請求項５】
前記金型は、
金型キャビティに臨むスルーホール用ピン５１を備え、
前記成形後、導電材料のメッキを施して、前記ピンによって形成された貫通孔２７内を導電材料で被覆してスルーホール５を形成することを特徴とする請求項１〜４のうちの１つに記載のパッケージの製造方法。
【請求項６】
前記成形後、パッケージ本体３から金型部材７４を除去する前に、前記導電材料のメッキを施して、スルーホール５を、形成し、
その導電材料のメッキ後、前記金型部材を除去することを特徴とする請求項５記載のパッケージの製造方法。
【請求項７】
前記メッキ層を形成する金属は、Ｎｉから成り、
スルーホールを形成する導電材料は、Ｃｕから成ることを特徴とする請求項６記載のパッケージの製造方法。
【請求項８】
前記金型は、金型キャビティに臨む金属製スタンパ４３を備え、
このスタンパは、配線パターンのための凸部５９を有し、
前記成形によって、パッケージ本体３に前記凸部に対応する溝５５を形成し、
前記溝に、導電材料のメッキを施して配線パターン６を形成することを特徴とする請求項１〜５のうちの１つに記載のパッケージの製造方法。
【請求項９】
スタンパは、
フォトリソグラフィ法によって、基板上に前記凸部に対応する透孔を有するフォトレジスト層を形成し、
フォトレジスト層と、前記透孔から露出した基板との上に、金属メッキを施して、金属メッキ層を形成し、
この形成された金属メッキ層を、基板から剥離して製造することを特徴とする請求項８記載のパッケージの製造方法。
【請求項１０】
前記成形後、パッケージ本体３から金型部材７４を除去する前に、前記導電材料のメッキを施して、配線パターン６を、形成し、
その導電材料のメッキ後、前記金型部材を除去することを特徴とする請求項８または９記載のパッケージの製造方法。
【請求項１１】
前記メッキ層を形成する金属は、Ｎｉから成り、
配線パターンを形成する導電体は、Ｃｕから成ることを特徴とする請求項１０記載のパッケージの製造方法。
【請求項１２】
金型３３，３４を組合わせて金型キャビティ３９を形成するパッケージ製造用金型装置において、
少なくとも１つの前記金型３４は、金型部分４１を有し、
この金型部分は、
パッケージ１の電子部品本体１７を収納する収納空間２に対応した外形を有し、第１合成樹脂を含む型用材料から成る金型部材７４と、
金型部材の表面の一部または全部に金型キャビティを構成するメッキ層４とを有し、
メッキ層との密着強度は、型用材料に比べて、第２合成樹脂を含む成形材料の方が高く、金型部材を、成形後、メッキ層から取外し可能であることを特徴とするパッケージ製造用金型装置。
【請求項１３】
前記金型は、金型キャビティ３９に臨むスルーホール用ピン５１を備え、または配線パターン６のための凸部５９を有するスタンパ４３を備え、
前記ピンおよび前記凸部は、前記金型部材７４とは異なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１２記載のパッケージ製造用金型装置。
【請求項１４】
請求項１〜１１のうちの１つの方法によって製造されたパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いわゆるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）およびマイクロマシン技術などのような微細加工技術を利用してパッケージを製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機のＧＰＳ(Global Positioning System)や、ノートパソコン落下時のハードデイスクのピックアップ退避用といったアプリケーションにもＭＥＭＳが搭載されるようになってきている。これらのアプリケーションには、限られた面積に機能を追加してゆくため、パッケージを含むＭＥＭＳ全体のシステムも、さらに小さいものが要求される。
【０００３】
ところで、これらＭＥＭＳの基本をなすＭＥＭＳストラクチャと呼ばれる構造体は、構造体が動く空間構成が、大気中だけでなく、加速度センサやマイクロマシンリレーなどは用途によっては、真空を保った環境で稼動するものや、ジャイロのように窒素を封印した中で稼動するものもあり、外部からの湿度変化や気圧が外部へと徐々にリークして内部の気圧が変化することを極端に嫌うアプリケーションがある。従来は、セラミックパッケージでこれを代用してきたが、セラミックでは加工公差が厚み部分で５０〜１５０μｍと大きいため、たとえば封止用の金属板やガラスに平面度を保つ緩衝材として、接着剤を用いて平面度と封止の一石二鳥を行ってきている。これらのデメリットは、接着剤を大量に使わなくてはならないことや、接着剤から発生するガス等で高真空を保てなくなる等の問題を抱えている。パッケージやＭＥＭＳストラクチャのサイズが小さくなれば、さらに問題は深刻で、精度がよく平面度の小さいパッケージが求められている。
【０００４】
このような従来の技術では、気密に封止されるＭＥＭＳストラクチャは、半導体製造技術で用いられるDeepＲＩＥ(Deep Reactive Ion Etching)などで、サブミクロン以下のダウンサイジングが可能であるのに、パッケージの材料がセラミックというだけで、ダウンサイジングすると、平面度や加工精度、接着剤の選別等、いくつもの新たな解決すべき問題ができてしまう。
【０００５】
また、ウエハレベルでのチップサイズ封止を行う研究も存在するが、力角センサと呼ばれる加速度センサや圧力センサのような、質量を検出に使っているＭＥＭＳは、検出に物理学上、Ｆを力、ｍを質量、ａを加速度と定義したとき、関係式Ｆ＝ｍａの理論を用いており、力Ｆから圧電効果または逆圧電効果（ピエゾ効果）を用いて、抵抗変化や電圧変化を得て、信号を取り出すため、質量ｍが或る程度無いと、力Ｆを検出しようにも、ノイズに起因して、検出できない。その結果、これらのセンサ類では、ウエハレベルで、前述の問題を解決して小形でＳＮ比を向上し、極小のパッケージに封止することが望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、たとえば半導体チップなどのようなＭＥＭＳストラクチャなどの電子部品本体が稼働する収納空間の気密性を向上して、外部からの環境を受けにくくし、長寿命化を図ることができるパッケージを製造する方法、パッケージ用金型およびパッケージを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、電子部品本体１７を収納する収納空間２を有するパッケージの製造方法において、
前記収納空間に対応した外形を有する金型部分４１を、第１合成樹脂を含む型用材料から成る金型部材７４にメッキ層４を形成して、構成し、
第２合成樹脂を含み、かつメッキ層４との密着強度が型用材料に比べて高い成形材料を、金型キャビティに充填してパッケージ本体３を成形し、
この成形後、前記金型部材７４を除去して、メッキ層を、前記成形されたパッケージ本体に転写することを特徴とするパッケージの製造方法である。
【０００８】
本発明は、たとえばＭＥＭＳストラクチャなどの電子部品本体が稼動する中空構造部である収納空間の内側を、Ｎｉなどのメッキ層でコーティングまたはシールし、成形材料を介したＭＥＭＳストラクチャの収納空間をシールドすることで、外部からの環境を受けづらくし、また、中空の収納空間の密閉性を向上させる。
【０００９】
本発明は、半導体チップの高密度微細化によって、発生するＣＣＤ（電荷結合素子）パッケージやＣ−ＭＯＳ（相補形金属酸化膜半導体）パッケージ、またはＭＥＭＳパッケージのダウンサイジングにおいて、必ず発生するシールといった気密性の問題を、金属メッキ層という包装体で保証し、シールといった気密性の問題を、パッケージの機能に持たせて、解決することが可能となる。
【００１０】
本発明では、半導体チップだけでなくそのほかの各種の電子部品本体を、前記収納空間に、長期間にわたる気密性を保って、収納することができるパッケージを提供することができ、その結果、電子部品本体の経年変化を抑制することができるようにした電子部品を実現することができる。収納空間には、たとえば大気圧程度の乾燥空気を充填してもよく、空気の代りに窒素などの不活性ガスを充填してもよく、または真空であってもよい。
【００１１】
本発明に従えば、セラミックでは不可能な精密成形技術により、平面度の公差をたとえば１０μｍ前後に抑えることで、パッケージが小さくなっても、この小さな光差を維持することができる。
【００１２】
第２合成樹脂を含む成形材料でパッケージを構成するわけであるが、従来からのたとえば、ＣＣＤパッケージの場合、透光性ガラス板を介して、中空の収納空間への影響を調べる環境試験において既に８５℃、相対湿度８０％で１０００時間かけても中空部に湿気が漏れないことは確認されているが、中空構造において、さらに樹脂より発生する何らかのガスや、中空部の気密性を維持する必要が生じている。本発明では、中空の収納空間２の側壁と底部とに金属メッキで作った金属箔４により、完全に中空部の内側と外側を遮断している。この工法を用いて、さらに密閉構造を高めることで、たとえばＭＥＭＳストラクチャを外部環境から遮断し、ＭＥＭＳストラクチャの動作を確実に保証することが可能である。
【００１３】
また本発明では、前記第１合成樹脂を含む型用材料は、前記第２合成樹脂を含む成形材料に比べて、
成形収縮性が同等で、
流動性が低く、
弾性率が高いことが好ましい。
【００１４】
また本発明では、第１合成樹脂は、ポリアミド樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂であり、
第２合成樹脂は、エポキシ樹脂またはポリカーボネート樹脂であることが好ましい。
【００１５】
本発明に従えば、第１合成樹脂を含む型用材料は、パッケージ本体を構成する第２合成樹脂を含む成形材料に比べて、成形収縮性が同等であり、すなわち成形収縮率（本発明ではたとえば０．５％程度の値を有する材料が例示できる）の差が０．０５％以内であり、これによって前記メッキ層を介する型用材料および成形材料の両者に温度変化に起因してひび割が生じることはなく、高精度の成形が可能になる。
【００１６】
第１合成樹脂は、第２合成樹脂に比べて、流動性が低い。この流動性を表す１つの指標であるスパイラルフロー距離は、第１合成樹脂の方が短い。スパイラルフローの特性は、合成樹脂の成形時に生じるばりの長さを計測する目安の指針として用いることができる値であり、ばりが長い特性を有する第２合成樹脂は、成形時の転写率（金型寸法に対する成形体寸法の比率）がよいということになる。スパイラルフローは、転写率の目安としても用いることができる。第２合成樹脂は、スパイラルフロー距離が長いので、高い緻密な精度で、スタンパなどを含む金型に入り込み、その寸法形状の高い精度の転写が可能になる。したがって第２合成樹脂の転写率は、たとえば超ファインパターン技術で配線パターンの厚み１０μｍの凹凸でも、９９％程度である。これに対して第１合成樹脂の転写率は、第２合成樹脂に比べて低く、たとえば９５％程度である。
【００１７】
第１合成樹脂の弾性率は、第２合成樹脂の弾性率よりも高い。このように弾性率が高い第１合成樹脂は、もろく、弾性率が低い第２合成樹脂はしなやかである。したがって成形したパッケージ本体から凸型の金型部材７４を取外して除去する際、パッケージ本体を構成する第２合成樹脂は、前述のように弾性率が低く、しなやかであるので、第１合成樹脂から成る金型部材７４をメッキ層４から容易に取外すことができるようになる。
【００１８】
このような第１合成樹脂は、たとえば熱可塑性樹脂であって、ポリイミド樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂であってもよい。第２合成樹脂は、たとえば熱硬化性合成樹脂であり、エポキシ樹脂であってもよいが、熱可塑性合成樹脂であるポリカーボネート樹脂などであってもよい。
【００１９】
また本発明では、型用材料は、フィラを、８０％以上、９０％未満含み、
成形材料は、フィラを、８０％未満含み、
第１合成樹脂および第２合成樹脂がエポキシ樹脂であることが好ましい。
【００２０】
フィラ（充填材）は、第１および第２合成樹脂に含ませてもよく、型用材料は、フィラを８０％以上、９０％未満含み、成形材料は、フィラを型用材料に比べて少なく、たとえば７０％以上、８０％未満含むことが好ましい。このフィラは、たとえば粉砕シリカ、球状シリカ、球状アルミナ、水酸化アルミニウム、フェライト、マグネシウムまたはガラスから成り、粉末または繊維である。フィラの割合が多い型用材料は固くなり、フィラの割合が少ない成形材料はしなやかである。材料の種類によってはフィラは、含まれていなくてもよい。型用材料に含まれるフィラが粉末であるとき、たとえば、その平均粒径は１０〜２０μｍである。これに対して成形材料に含まれるフィラが粉末であるとき、平均粒径は１．６〜１．０μｍであってもよい。このように成形材料に含まれるフィラの平均粒径は、型用材料に含まれるフィラの平均粒径よりもきめ細かいことが好ましい。
【００２１】
成形材料に含まれるフィラのきめ細かさによって、前述のように金型部材７４の表面にたとえばＮｉから成る金属メッキ層４を施した後、そのメッキ層の表面を物理的または化学的に粗すだけで、パッケージ本体３とメッキ層４との密着力を、成形材料を構成する第２合成樹脂およびその成形材料に含まれているフィラのアンカー効果によって、向上させることができる。したがって粗いフィラを含む型用材料から成る金型部材７４を、パッケージ本体３から取外して除去する際、メッキ層４はきめ細かいフィラを含むパッケージ本体３に残って、確実に転写することができる。成形材料、型用材料には、第１合成樹脂、第２合成樹脂、フィラ以外に、硬化剤、硬化促進剤、難燃化剤、離型剤、シランカップリング剤、各種安定剤、顔料などを含んでいてもよい。
【００２２】
また本発明では、前記金型は、
金型キャビティに臨むスルーホール用ピン５１を備え、
前記成形後、導電材料のメッキを施して、前記ピンによって形成された貫通孔２７内を導電材料で被覆してスルーホール５を形成することが好ましい。
【００２３】
また本発明では、前記成形後、パッケージ本体３から金型部材７４を除去する前に、前記導電材料のメッキを施して、スルーホール５を、形成し、
その導電材料のメッキ後、前記金型部材を除去することが好ましい。
【００２４】
また本発明では、前記メッキ層を形成する金属は、Ｎｉから成り、
スルーホールを形成する導電材料は、Ｃｕから成ることが好ましい。
【００２５】
本発明に従えば、たとえばスタンパ表面上に、加工したスルーホール用ピン５１を取付けてピン金型３７を構成し、このようなピン金型を、金型３３の一部として構成し、これによってパッケージ本体３である成形品にスルーホールのための貫通孔２７を構築することが可能となる。従来では、レーザ加工もしくは直径ｄ１（後述の図３０参照）＝２０μｍ以下のスルーホールを形成するには、スルーホールのための貫通孔を製作した基板を積層しなければ、得られないという問題がある。本発明では、パッケージ本体３に形成された貫通孔２７に、導電材料のメッキを形成することによって、スルーホールの形成が、容易に可能となり、従来の問題を解決する。
【００２６】
本発明は、パッケージに形成されるスルーホール用ピン５１の金型３７を個別に量産して、これを都度使うことにより、ピン金型３７の共有化を図っている。従来のように、各種のパッケージ成形の都度、専用のピンを製作するのは、孔が１箇所なら問題ないが、多数の取り出しが必要な場合は、スタンパ３６に１本ずつ製作するのには時間がかかるという問題がある。本発明は、この問題を解決するために、スタンパ３６に、たとえばフェムト秒（略称ＦＳ）レーザで貫通した取付孔５６さえあければ、ピン、したがってピン金型３７を差し込むだけで、公差を気にせず、容易にピン金型３７を作成して、前述のスルーホールの貫通孔２７を形成できる。
【００２７】
また本発明では、前記金型は、金型キャビティに臨む金属製スタンパ４３を備え、
このスタンパは、配線パターンのための凸部５９を有し、
前記成形によって、パッケージ本体３に前記凸部に対応する溝５５を形成し、
前記溝に、導電材料のメッキを施して配線パターン６を形成することが好ましい。
【００２８】
また本発明では、スタンパは、
フォトリソグラフィ法によって、基板上に前記凸部に対応する透孔を有するフォトレジスト層を形成し、
フォトレジスト層と、前記透孔から露出した基板との上に、金属メッキを施して、金属メッキ層を形成し、
この形成された金属メッキ層を、基板から剥離して製造することが好ましい。
【００２９】
また本発明では、前記成形後、パッケージ本体３から金型部材７４を除去する前に、前記導電材料のメッキを施して、配線パターン６を、形成し、
その導電材料のメッキ後、前記金型部材を除去することが好ましい。
【００３０】
また本発明では、前記メッキ層を形成する金属は、Ｎｉから成り、
配線パターンを形成する導電体は、Ｃｕから成ることが好ましい。
【００３１】
本発明に従えば、成形によるパッケージ単体形成だけでなく、微細配線のパターンを溝５５という形で製作し、ここにたとえば銅メッキとエッチング研磨を施すことによりパッケージに微細配線６を持つパッケージ１を形成し、このことによっても気密性の問題を解決することが可能となる。
【００３２】
微細な配線パターンの形成とは、凹凸が逆のパターンを備えたスタンパ４３を用いて、絶縁基板ともいうべきパッケージ本体３の少なくとも表面にある成形材料に前記微細な配線パターンを転写させることにより、溝幅ｂ１（後述の図３０参照）がたとえば３０μｍ以下の溝を含む微細な配線パターンを表面に形成することである。この工法を用いることで、パッケージ本体３の表面に微細パターンを持った成形品であるパッケージ１を、容易に大量に製作することが可能となる。
【００３３】
本発明に従えば、前述のピン５１および配線パターン６のための凸部５９は、収納空間２のための金型部材７４または金型部分４とは異なる位置に配置されていることが好ましく、したがってパッケージ本体の成形後、金型部材７４を除去する前に、たとえば無電解メッキ、電解メッキなどの手法によって、貫通孔２７または前記溝５５に、金属、たとえばＣｕなどの導電材料を成長させ得る。金型部材７４は、パッケージ本体３から取外されておらず、付着したままであるので、パッケージ本体３に転写されるべきメッキ層４の上には、スルーホール５または配線パターン６の導電材料Ｃｕのメッキが施されることはない。こうして前記メッキ層４と前記導電材料とを、異なる金属材料とすることができ、その結果、メッキ層は、耐食性に優れた金属、たとえばＮｉ製とし、スルーホールおよび配線パターンは、導電性に優れた金属、たとえばＣｕ製とすることができる。
【００３４】
こうして本発明は、中空構造を仕切る金属メッキ層４を、成形品３に直接にメッキするのではなく、別の成形部材７４にこれを予め金属メッキし、その完成した金属メッキ層４を有する成形部材７４から成る金型部分４１を、成形金型３４に取付けてパッケージ本体３を成形する。
【００３５】
もしも仮に、成形品３に直接に銅メッキを施した場合、配線部分５，６は材質が銅であり、中空部である収納空間２にも銅を用いると、酸化することが考えられる。酸化しにくい材料、たとえばニッケルなどを銅メッキ後で施すと、収納空間２が完成しても、配線部分５，６にはニッケルが付着することになり、これをケミカルエッチング等で除去しなくてはならない。また、収納空間２の側壁と底部へのメッキの形成では、メッキ条件が異なるため、単純なメッキ条件のみで行うことには無理がある。
【００３６】
本発明は、このような問題を解決し、パッケージのデザインが都度、変わり、たとえばキャップである封止板の周囲に接続用の複雑な配線が配置されても、中空部の収納空間２だけは、独立した金属メッキ層４の空間によって形成されているので、各種のパッケージ本体３の製造のために金型部分４１の共有化が可能である。
【００３７】
本発明は、微細配線幅や微細孔でも、幅または径に対する厚みまたは長さの比であるアスペクトを高く作れる工法を用いており、パッケージの表面の配線パターン６に大電流を流すことが可能であり、断線しにくい。本件発明者の実験によれば、高周波測定では、幅１０μｍアスペクト２以上の長さ１ｃｍの配線ポテンシャルにおいて、２１ＧＨｚの高周波を流した結果、シミュレーション値１２ｄＢに対し、８ｄＢであり、したがって４ｄＢ近いロス低減を実証している。
【００３８】
本発明によって、チップの高密度微細化によって、ＣＣＤパッケージやＣ−ＭＯＳパッケージ、またはＭＥＭＳパッケージのダウンサイジングにおいて、必ず発生する微細配線形成、シールといった気密性を、成形によるパッケージ単体形成とメッキとエッチングのみで、容易に量産可能となる。
【００３９】
また本発明は、金型３３，３４を組合わせて金型キャビティ３９を形成するパッケージ製造用金型装置において、
少なくとも１つの前記金型３４は、金型部分４１を有し、
この金型部分は、
パッケージ１の電子部品本体１７を収納する収納空間２に対応した外形を有し、第１合成樹脂を含む型用材料から成る金型部材７４と、
金型部材の表面の一部または全部に金型キャビティを構成するメッキ層４とを有し、
メッキ層との密着強度は、型用材料に比べて、第２合成樹脂を含む成形材料の方が高く、金型部材を、成形後、メッキ層から取外し可能であることを特徴とするパッケージ製造用金型装置である。
【００４０】
また本発明では、前記金型は、金型キャビティ３９に臨むスルーホール用ピン５１を備え、または配線パターン６のための凸部５９を有するスタンパ４３を備え、
前記ピンおよび前記凸部は、前記金型部材７４とは異なる位置に配置されていることが好ましい。
【００４１】
また本発明は、前述の方法によって製造されたパッケージである。
本発明の金型装置を用いて、パッケージを製造することによって、電子部品本体を収納する空間を、メッキ層によって確実に気密にすることができるようになる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、ＣＣＤパッケージやＣ−ＭＯＳパッケージなどの電子部品のためのパッケージを製造するにあたり、少なくとも電子部品本体１７、たとえば半導体チップの面積が１ｍｍ２である微細パッケージを、成形によって製造することができることが可能となる。パッケージＭＥＭＳなどにおいて、従来では、後工程がパッケージＭＥＭＳのダウンサイジングに対応できなかったため、実装されるＭＥＭＳストラクチャは小さくすることができなかったが、本発明によって、Ｗ（ウエハ）レベルのＣＳＰ（チップ・サイズ・パッケージ）である略称ＷＣＳＰの技術を考えることなく、思いきったダウンサイジングが可能となる。このＷＣＳＰは、半導体の分野では、組み立て実装といった後工程はコンタミ（汚れ）が入って歩留まりが悪いため、前工程であるクリーンルーム内でチップを作るときに一緒にパッケージする技術である。
【００４３】
本発明によれば、中空構造を仕切って収納空間２の内面を規定する金属メッキ層４を、成形品であるパッケージ本体３に直接にメッキするのではなく、本発明では、たとえば別の型によって成形して得た金型部材７４を予め金属メッキし、完成した金属メッキ層４が施された金型部分４１を、成形型４２に取付けて成形することで、後工程の２種のたとえばＮｉ，Ｃｕのメッキ、すなわち収納空間の内面を形成するメッキ層４、およびスルーホール５、配線パターン６などに形成する導電材料のメッキ、およびそのメッキ後の不要な部分を除去するエッチングの煩雑さがなくなり、パッケージ製作が容易になる。その結果、たとえば金型体４２と、金属箔４を有する金型部分４１とを用意し、スタンパ４３だけを取り替えれば、何種類ものＭＥＭＳパッケージの製作が容易に行え、従来のように専用の金型を起こすという必要がなくなる。
【００４４】
本発明によれば、中空部の収納空間２の側壁と底部とに金属メッキで作った金属箔４により完全に、収納部である収納空間２の内側と外側を遮断することが可能となったことで、中空構造において、さらに合成樹脂より発生する何らかのガスなどから、収納空間２の気密性を維持することが可能となるので、ＭＥＭＳストラクチャを外部環境から遮断し、さらに密閉構造を高めることで、ＭＥＭＳストラクチャの動作を保護することが可能となる。本発明の場合、高真空の空間が保たれるわけであるが、電子部品本体であるジャイロ等に用いられる窒素を封印しても、合成樹脂との反応等を生じることはなくなる。
【００４５】
本発明によれば、ＣＣＤやＣ−ＭＯＳのダウンサイジング、またはＭＥＭＳストラクチャをフリップチップ実装するパッケージでは、その成形体であるパッケージ本体３の構成が、配線パターン６となる溝５５やスルーホール５の貫通孔２７が１回の成形で全て行われることが可能となり、従来の工法のように、レーザで孔を空けたり、セラミックパッケージのように１枚１枚を積み重ねて製作するといった工程が無くなる。
【００４６】
本発明によれば、スルーホールの接続配線も微細化できることが可能となる。本発明では、たとえばＢＧＡ(Ball Grid Array)構造としたので、パッドの部分からの電気信号の取り出しではなく、スルーホールからの直接の配線として、他の基板への微細配線による接続が可能となる。さらにパッドの部分の銅メッキ厚みをコントロールして減らせば、パッドよりも突出した第２合成樹脂の堰が、溶融はんだまたはペーストなどが不所望に流れ出ることを防ぐためのダムとなり、はんだボールを付けたときのダム構造を容易に製作できる。
【００４７】
本発明によれば、ＭＥＭＳストラクチャをフリップチップ実装できる直径ｄ１（図３０参照）＝３０μｍ以上、アスペクト５以上のスルーホール５を持つパッケージが容易に作れるようになる。その結果、ＭＥＭＳ全体のコスト中、半分を占めるパッケージの工程が、少なくともワイヤボンダからフリップチップ実装に変わることで、大幅なコストダウンが期待できる。
【００４８】
本発明は、微細な配線パターン６と凹凸が逆のパターンを備えたスタンパ４３を用いて、絶縁基板となるパッケージ本体３の少なくとも表面にある成形材料に前記微細な配線パターン６の溝５５を転写させることにより、たとえば溝幅ｂ１（図３０参照）が３０μｍ以下の溝５５を含む微細な配線パターン６を表面に形成することができる。したがってＣｕから成る配線の周囲に異種のたとえば前述のＮｉの金属が接近しても、金型部分４１を、金型３３，３４の残余の部分３３，４２とは別部品として成形、製造しているので、パッケージのデザインが都度変わり、たとえばキャップである封止板１８の周囲に接続用の複雑な配線がきても、パッケージ本体３の表面に微細パターンを持った成形品を容易に大量に製作することが可能となる。
【００４９】
本発明によれば、配線幅ｂ１（図３０参照）はたとえば２０μｍ、成形による溝深さａ３（図２９参照）は１０μｍ、ＢＧＡの機能を持つパッド部２９は直方体状のとき５０μｍ角とし、深さ１００μｍ、銅メッキで任意の高さまで埋め、深さ２０μｍのパッドを持つパッケージができるので、従来のようにパッケージを作った後に、配線をフォトリソグラフィ法等で作る必要がない。
【００５０】
また、本発明によれば、従来のパッケージではＯＮ、ＯＦＦ動作程度にしか使われなかったパッケージの配線信号が、高周波対応にすることができる。したがって本発明のパッケージを、たとえばチップテスター用途で開発が急がれているマイクロマシンリレーなどの高周波対応が必要とされるＭＥＭＳストラクチャ用のパッケージとしても使うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
図１は本発明の実施の一形態のパッケージ１の斜視図であり、図２は図１に示されるパッケージ１の平面図である。パッケージ１は、収納空間２が形成されたパッケージ本体３と、収納空間２の側壁と底部との各内面を覆うメッキ層４と、パッケージ本体３の厚み方向に貫通する導電孔であるスルーホール５と、スルーホール５の上端部に連なる配線パターンである接続端子６とを有する。収納凹所２は、厚み方向の軸線７を有する中空の直方体状であって、軸線７に垂直な断面形状は、矩形であり、たとえば正方形である。
【００５２】
パッケージ本体３には、上端面１１の内方で厚み方向にくぼんだカバー取付部１２が形成され、このカバー取付部１２の内方に、収納空間２に連なる電子部品本体取付部１３が形成される。これらの取付部１２，１３は、軸線７に垂直な一平面内に存在してもよいが、たとえば電子部品本体取付部１３が取付部１２よりもさらにくぼんだ段差状に形成されてもよい。電子部品本体取付部１３には、スルーホール５および接続端子６の上端面が露出した固定凹所１４が形成される。スルーホール５、接続端子６および固定凹所１４は、軸線７のまわりに９０度ずつ間隔をあけて形成される。こうしてパッケージ１は、軸線７に関して線対称に形成される。
【００５３】
図３はパッケージ１を含む電子部品１６の分解斜視図であり、図４は図３に示される電子部品１６の分解した状態を示す断面図であり、図５は電子部品１６の断面図である。これらの図面を参照して、電子部品１６は基本的に、前述のパッケージ１に、電子部品本体１７が装着され、透光性を有する材料、たとえばガラスなどから成るカバー１８とを含む。この電子部品１６は、たとえばこの実施の形態では加速度センサであり、電子部品本体１７は、重錘１９と、重錘１９の図３〜図５における上下方向の変位を電気信号として取出せるように十字状の弾発性を有する梁部材２２とを有する。梁部材２２は、ＰＺＴから成る圧電素子２１と、配線部材２３をその梁部材２２の下面に有する。十字状の梁部材２２と、重錘１９は、シリコンをドライエッチングして、図３や図５のような形に加工される。これだけでは、ただのガラス加工品であるので、次に細工をして、電圧を発生させたり、電流を流したりさせる。先ず電圧の発生について述べる。シリコンだけでも歪みは大きいが、歪ませて電圧を発生させるためには、電子ライターと同じ原理によって、歪みを促進させる材料をシリコンの中に入れる。シリコンの中に入れるといっても、練ったりするのではなく、シリコンの電圧を発生させたい個所を狙って、元素をうちこんで、いわゆるドーピングする。ＰＺＴはＰｂ（鉛）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｔｉ（チタン）の略であり、これらの元素をドーピングと呼ばれるプロセスでシリコンに電子レベルで供給する。そうすると、電圧の発生しにくいシリコンが歪んだだけで、電圧を発生させることができる。電流を流す配線も同様に作られる。シリコンは絶縁体で、ガラスであるので、電流の通りやすい元素をドーピングして配線すなわち電流が流れる部分を、シリコン上に並べてゆく。配線用ドーピング材料としては、ホウ素でもよい。本発明のＭＥＭＳの優れた効果は、シリコンを加工した後に、こういった小細工ができることである。
【００５４】
電子部品本体１７の重錘１９および圧電素子２１などは、収納空間２に収納される。カバー１８は、その下端面２５が、カバー取付部１２に、たとえば接着剤などによって気密に接着されて固定され、収納空間２に連なる空間２４を形成する。こうして収納空間２および空間２４によって、重錘１９および圧電素子２１などの上下の変位が許容され、加速度に対応した電気信号が、配線部材２３から導出される。
【００５５】
図６は、電子部品６のスルーホール５とその付近を示す拡大断面図である。パッケージ１の固定凹所１４には、電子部品本体１７の梁部材２２と配線部材２３との遊端部が嵌り込んで配置され、これによってスルーホール５と接続端子６との上端部は、たとえば導電性ペースト２６によって配線部材２３と電気的に接続されるとともに、固定される。この接続は導電性ペースト２６だけとは限らない。液もの練りものは、後々ガスを発生する問題あるので、本発明のＭＥＭＳの構成では、たとえば導電性ペースト２６によって、配線６とシリコン加工品１７とを接合する。
【００５６】
スルーホール５は、パッケージ本体３に形成された厚み方向（図６の上下方向）に貫通した貫通孔２７に、Ｃｕなどの金属メッキから成る導電体が充填されて形成される。このスルーホール５には、パッケージ本体３の底面２８に臨むパッド部またはバンプ２９が連なる。メッキ層４の上端部４ａは、スルーホール５と接続端子６から離間し、また配線部材２３から離間し、こうしてスルーホール５と接続端子６とは、配線部材２３から電気的に絶縁される。収納空間２の内面にメッキ層４が形成されることによって、パッケージ本体３にたとえひび割れが生じたとしても、このメッキ層４によって囲まれた収納空間２の気密性が確保される。
【００５７】
図７は本発明の実施の一形態のパッケージ製造用金型装置３１の分解斜視図であり、図８は図７に示されるパッケージ製造用金型装置３１を示す断面図であり、図９は図８に示される金型装置３１によってトランスファ成形または射出成形されて製造されたパッケージ本体３を示す断面図である。金型装置３１は基本的に、一方の金型である上金型３３と、他方の金型である下金型３４を含む割り型から成る。上金型３３は、筒状の上金型体３５と、この上金型体３５の軸線方向一端面を塞ぐ上スタンパ３６と、この上スタンパ３６を貫通して固定されるピン金型３７と、上スタンパ３６およびピン金型３７を金型キャビティ３９とは反対側（図７および図８の上方）で補強する上支持部材３８とを含む。
【００５８】
下金型３４は、金型部分４１と、この金型部分４１が着脱可能に装着される下金型体４２とを含む。下金型体４２は、金型部分４１が乗載されて取外し可能に取付けられる下スタンパ４３と、この下スタンパ４３を補強して上金型体３５の端面に取外し可能に取付けられて金型キャビティ３９を形成する下支持部材４４とを含む。トランスファ成形によって、または射出成形によって、金型キャビティ３９に成形材料を供給して充填することによって、パッケージ本体３が成形される。下スタンパ４３の隆起部５５に当接して連なるスルーホール用ピン５１は、上金型体３５で、ＢＧＡ接続用配線デザインが載った上スタンパ３６の表面から図８の下方に突出して、たとえば４箇所、設置される。
【００５９】
図１０は、上金型３３の拡大した分解断面図である。上金型体３５の軸線方向一端部には、内方に突出した受け部４６が周方向に延びて形成される。この受け部４６に、上スタンパ３６の外周部４７が受けられて位置決めされ、取付けられる。
【００６０】
ピン金型３７は、スルーホール用ピン５１と、バンプ用基部５２とを有する。ピン５１は直円柱状であり、バンプ用基部５２は、ピン５１の軸線と同一の軸線を有する。このバンプ用基部５２は、バンプ２９に対応し、ピン５１よりも大きい外径を有する直円柱状の凸部５３と、この凸部５３に連なる偏平な直円柱状の取付部５４とを有する。取付部５４は、上支持部材３８の凹所６０に嵌まり込む。
【００６１】
図１１は、図１０に示される上スタンパ３６にピン金型３７を取付ける工程を示す断面図である。上スタンパ３６には、１または複数（この実施の形態ではたとえば４）のスルーホール５に個別的に対応して取付孔５６が形成される。各取付孔５６には、バンプ用基部５２の凸部５３が金型キャビティ３９の外方（図１１の上方）から嵌合され、この凸部５３が、金型キャビティ３９内に、ピン５１とともに突出する。
【００６２】
図１２は、下金型体４２を構成する下スタンパ４３の製造方法を示す断面図である。まず図１２（１）において、フォトマスク１１２を準備し、図１２（２）において平面度および平行度のよいガラス基板１１０の上にフォトレジスト１１１を塗布した後、微細な隆起部５１のパターンが描写されたフォトマスク１１２をガラス基板１１０の上方に配置して、ＵＶ（紫外線）ランプ１１３を用いて露光する。そうすると、フォトレジスト１１１の紫外線照射部分１１１ａが硬化して、パターンが焼き付けられる。
【００６３】
次にフォトレジスト１１１を現像すると、図１２（３）に示すように、紫外線照射部分１１１ａが除去され、パターンに対応した部分が残る。次に図１２（４）において、現像された表面にスパッタまたは無電解メッキ等によってＮｉメッキ膜１１４を形成し、図１２（５）のように厚くし、その後、次に図１２（６）に示すように、Ｎｉメッキ膜１１４をガラス基板１１０から剥離し、残存したフォトレジスト１１１を除去することで、パターンに応じた凸凹形状を有するＮｉメッキ膜１１４が得られ、このＮｉメッキ膜１１４を金型取付用に外観加工を施すと、下スタンパ４３が得られる。Ｎｉメッキ膜１１４の凹部５７には、金型部分４１が乗載され、隆起部５８とその上の凸部５９とは、パッケージ本体５３の固定凹所１４ならびに接続用凹部９７および溝５５をくぼんで形成する働きを果たす。上スタンパ３６もまた、下スタンパ４３と同様なフォトレジスト法によって製造される。
【００６４】
図１３〜図２０を参照して、ピン金型３７の製造方法を述べる。図１３は、バンプ用基部５２のための成形品５２ａに、レーザ光６１、レーザ源６２から照射する工程を示す斜視図である。このバンプ用基部５２の成形品５２ａはたとえばニッケル（Ｎｉ）、または後述の塩化第二鉄によって溶解しないタングステン（Ｗ）などの金属製であってもよく、この場合、レーザ光６１は、たとえばフェムト秒（１０−１５ｓｅｃ）のオーダだけ持続する間欠的なパルス状の高エネルギを有するＦＳレーザ光であってもよい。成形品５２ａが合成樹脂から成る場合、レーザ光６１は、エキシマレーザであってもよい。この成形品５２ａは、本発明の実施の他の形態では、直円柱の組合せに代えて、直方体などの立体形状を有してもよい。
【００６５】
図１４は、図１３に示される成形品５２ａにレーザ光６１を照射して取付孔６４を形成して製造されたバンプ用基部５２の断面図である。取付孔６４は、基部５２の軸線と同軸の中空円錐台状であり、取付部５４から凸部５３に向けて内径が次第に小さくなった中空円錐台である。この取付孔６４は、基部５２と同軸である。
【００６６】
図１５は、図１４のように得られたバンプ用基部５２の取付孔６４に、凸部５３側からスルーホール用ピン５１を矢符６５のように挿入する工程を示す断面図である。取付孔６４にピン５１を部分的に挿入する。なお、ピンの材質はニッケル、チタンニッケル、またはタングステンなどを用いることが望ましい。
【００６７】
図１６は、バンプ用基部５２の取付孔６４にスルーホール用ピン５１の基端部が挿入された状態を示す断面図である。このピン５１の基端部は、基部５２の凸部５３と取付部５４とにわたって挿入される。基端部５１は、凸部５３から図１６の上方に突出する。こうして取付孔６４が形成された基部５２の中に、ピン５１を通し、図１６のような状態にする。
【００６８】
図１７は、バンプ用基部５２にピン５１を仮止めする工程を示す断面図である。基部５２の凸部５３の端面およびその付近と、この凸部５３から露出して突出するピン５１の外周面とにわたって接着剤６６でピン５１を基部５２に取付け、さらに接着剤６６で、ピン５１、基部５２を、メッキを施す取付孔６４およびその付近を除いて覆ってしまう。これによってピン５１は取付孔５４内で言わば中吊りされた状態となる。接着剤６６は、たとえばＮｉメッキを施した後、ピン５１および基部５２から容易に剥離して除去することができる塗料であってもよい。接着剤６６は、耐薬品性、撥水性が強く、メッキ液の組成を破壊汚損することはなく、ピン５１と凸部５３の端面とに適度の密着性を有し、メッキの前処理およびメッキ作業中に剥離することはなく、しかも適度の剥離性、強靭な皮膜強度を有する。接着剤６６は、ポリ塩化ビニルであってもよく、たとえばフロンマスク（古藤産業株式会社製、商品名）などとして入手可能である。
【００６９】
図１８は、図１７に示されるスルーホール用ピン５１とバンプ用基部５２とを、メッキ金属６８によって固定する工程を示す断面図である。前述の図７に示されるようにピン５１が基部５２の取付孔６４内で部分的に中吊り状態となったままで、電解ニッケルメッキを施す。基部５２が成形品の場合、たとえば三井化学社製商品名エポクッス（Ｒ）のメッキグレードであれば、基部５２をクロム酸硫酸等で粗化し、無電解ニッケルやニッケルスパッタ等で導電膜処理した後、電解ニッケルメッキを施す。これによって取付孔６４内にニッケルから成るメッキ金属６８が入込み、ピン５１が基部５２に強固に固着される。基部５２の裏面にも、目標とした孔埋めメッキ以外の薄い金属メッキ層６９が形成される。
【００７０】
このような図１８に示されるメッキ金属６８および金属メッキ層６９が形成された状態で、塩化第二鉄などを用いたエッチングによって、薄い金属メッキ層６９を容易に除去することができる。またメッキ金属６８の取付孔６４から図１８の下方に部分的に突出した余分なメッキ金属は、たとえば研磨などによって除去することができる。
【００７１】
図１９は、図１８に示される薄い金属メッキ層６９およびメッキ金属６８の余分な部分を除去した後のスルーホール用ピン５１とバンプ用基部５２と接着剤６６とを示す断面図である。ピン５１と基部５２とは、前述のようにメッキ金属６８によって固着される。この状態で図１９から、接着剤６６を剥離して除去する。
【００７２】
図２０は、図１９に示される接着剤６６を剥離して除去することによって完成したピン金型３７を示す断面図である。このピン金型３７は、前述の上スタンパ３６の取付孔５６（図１１参照）に嵌合して固定される。このようなピン金型３７は、複数（前述のようにたとえば４）の各スルーホール５に個別的に対応して合計４個、製造される。
【００７３】
図２１は、金型部分４１の製造工程を示す簡略化した斜視図である。先ず図２１（１）に示されるように型用材料から成る金型部材成形品７１を、トランスファ成形または射出成型によって製造する。この成形品７１は、空間形成用突起部７２と、その突起部７２の軸線方向（図２１の上下方向）の端部に連なる基端部７３とを有する。この基端部７３は、外向き鍔の板状である。突起部７２は、収納空間２に対応する直方体である。
【００７４】
次に図２１（２）に示されるように成形品７１の基端部７３に、切欠き７５を形成する。この切欠き７５は、前述の図２１（１）に示される成形品７１の成形によって一挙に形成してもよいが、実施の他の形態では、成形後に、ダイシングによって形成してもよい。切欠き７５は、前述の固定凹所１４を形成する下スタンパ４３の隆起部５８がほぼぴったりと嵌り込む形状を有し、この切欠き７５は、軸線７６の外方に開放している。こうして金型部材７４が完成する。
【００７５】
その後、図２１（３）に示されるように、成形品７１の基端部７３に、たとえば接着剤を用いて操作部材７８を固定する。操作部材７８の固定部７９を嵌合して固定するための固定孔８１を、基端部７３の底面に開放して形成してもよい。操作部材７８は、たとえば金属製であり、チタンであってもよい。操作部材７８は、成形品７１を成形で製作する際、成形品７１のための金型に予め取付けておき、成形と同時に成形品７１に操作部材７８を固定して製造してもよい。
【００７６】
こうして図２１（４）に示されるように成形品７１の基端部７３の底面に操作部材７８を立設固定する。
【００７７】
図２１（４）の金型部材７４をメッキのための前処理を施した後、Ｎｉの無電解メッキを施し、またはＮｉスパッタで下地を形成した後、Ｎｉの電解メッキを施してもよい。こうして得られるメッキ層４の厚みは、１０〜５０μｍである。メッキ層４は、金型部材７４の全面に形成されるのではなく、目標となる中空の収納空間２の形成のために必要な部分のみ、メッキ処理が施され、このメッキ層４から金型部材７４が剥離して除去可能なように、メッキ層４は、図２１（５）および図２１（６）の下方に金型部材７４を取外して除去可能に、開放し、これによってメッキ層４から金型部材７４が図２１（５）および図２１（６）の下方に取出し可能に開口して露出する。こうして得られる金型部分４１は、下金型３４の一部を構成し、金型装置３１の寄せ中子、または入れ子としての働きを果たす。メッキ層４の出来具合に、たとえば精密な平面度を必要とするならば、またはパッケージ本体３の成形材料との密着強度を向上して食い付きを向上するには、メッキ層４を図２１（５）のように形成した後、そのメッキ層４の表面を、物理的または化学的に加工し、たとえばケミカルエッチングによって粗すようにしてもよい。こうしてメッキ層が金型部材７４の表面に部分的に形成されて得られた金型部分４１を、下金型体４２に装着する。
【００７８】
メッキ終了品４１から樹脂７４をはずしてしまうと、メッキ層４の厚みが薄い関係で、簡単に変形してしまう。そこでニッケルメッキした樹脂の金型部材４１からチタン製ジグ７８を取外し（図２１（６）参照）、ニッケルメッキした樹脂の金型部材４１を下金型体４２にセットし、下金型３４とする。このようにしてそこで成形品７１のＮｉから成るメッキ層を施す表面を、メッキのために前処理を施す。次にＮｉの無電解メッキを施して、金型部材７４の表面の一部に、メッキ層４を形成して被覆する。その後、図２１（６）に示されるように操作部材７８を取外し、金型部分４１を完成する。
【００７９】
図２２は、金型部分４１と組合わされるべき下金型体４２の断面図である。スタンパ４３には、前述のように、隆起部５８が形成される。隆起部５８には、前述の図２１（６）のように完成された金型部分４１の切欠き７５が嵌合する。下スタンパ４３と下支持部材４４とは、たとえば取外し可能なボルトを用いて下金型体４２側から図２３の下方に取外し、これによって下金型体４２と下スタンパ４３とを取外し可能に装着することができる。スタンパ４３の隆起部５８上にはさらに、凸部５９が形成される。この凸部５９は、配線パターンである接続端子６のための溝５５と、スルーホール５の接続部９７ａのための接続用凹部９７とを、成形によってくぼんで形成する働きをする。隆起部５８上の凸部５９の接続部９７ａの領域で、ピン５１の遊端部が当接する。
【００８０】
隆起部５８上の凸部５９の接続部９７ａの領域で、ピン５１の遊端部が当接する。後述の図３０は、隆起部５８を真上から見た形状を示す。ピン５１の遊端部と接触する、後にＢＧＡのパッド部２９の底部に対応する接続部９７ａの直径または幅ｄ２は、５０μｍを最大とし、これは角型でも円形でもどちらでもよい。ここでは図２８のパッド部２９を円形で図示した。４本のピン５１の遊端部を同時に４つの接続部９７ａにそれぞれ確実に当接させるために、ｄ１＜ｄ２とする。接続部９７ａによって形成される接続用凹部９７は、図３０に見られるような、ベタの円形状の凸に形成される。その結果、外径ｄ１のピン５１の遊端部は接続部９７ａに接触した際、その直径ｄ２内のどこかに接触して、スルーホール５の貫通孔２７が接続用凹部９７と溝５５とに連なって形成されることになる。
【００８１】
金型装置３１をトランスファー成形機で型締めすると、ピン５１のたとえば２００μｍの長さが少したわむ。これを解決するため、スタンパ５８の総厚みを１０μｍずつ変えたものを用意し、対応できるようにすることもできる。このようにスタンパ５８の総厚みを１０μｍずつ変えたものを用意したことで、次の効果が達成される。スルーホールと配線が埋没している固定凹所１４は、図２８、図２９に見られるように、取付部１３とは、面一であってもよく、この場合、梁部材２２がスルーホール５や配線６と接続する際の導電性ペーストの高さにより、取付部１３と梁部材２２との接触をミクロン台のクリアランスで確保している。本件発明者の実験によれば、１００個単位の試作を行った際、図２１の切欠き７５とニッケルめっき層４の境界のバラツキが問題となり、特にニッケルめっき層４がオーバーハングしてスルーホール５や配線６の高さより上に１０μｍ〜３０μｍ、せり出すことが多々あった。そこで、本発明では、スタンパ５８の総厚みをたとえば１０μｍずつ変えて低くすることで、図６の固定凹所１４のように樹脂の壁の露出量を増やすことで電気的絶縁に対応した。この結果、梁部材２２の曲がり量が、１０μｍ単位でクリアランスを大きく稼ぎたいニーズにも対応できるようになる。
【００８２】
図２３は、金型部分４１が下金型体４２と組合わされて構成される下金型３４を示す断面図である。下金型体４２のスタンパ４３に形成された隆起部５８は、金型部分４１の切欠き７５に前述のようにそれぞれ嵌合して係止し、この隆起部５８は、メッキ層４が形成された基端部７３よりも図２３の上方に突出して延びる。この突出した隆起部５８によってパッケージ本体３の固定凹所１４が成形によって作られる。
【００８３】
こうして得られた前述の図８に示されるパッケージ製造用金型装置３１を用いて、前述の図９に示されるパッケージ本体３を成形して得る。図９では、パッケージ本体３には、金型部材７４の表面にメッキ層４が被覆された金型部分４１と、下スタンパ４３とが装着されたままである。下スタンパ４３は、下支持部材４４から離脱されている。
【００８４】
図２４は、図９に示される金型部分４１と下スタンパ４３とが残存しているパッケージ本体３を、銅メッキ処理した状態を示す断面図である。銅メッキは先ず、無電解銅メッキを施し、次に電解銅メッキを施す。これによってパッケージ本体３の貫通孔２７に銅Ｃｕから成る導電体が充填されてスルーホール５が形成され、またバンプ２９が形成され、さらに接続端子６が形成される。パッケージ本体３の金型部分４１および下スタンパ４３から露出している表面にも、参照符８６〜８８で示される薄いＣｕのメッキ層が形成される。これらの薄いメッキ層８５〜８９は、ケミカルエッチング処理によって、または研磨などによって容易にパッケージ本体３から除去することができる。
【００８５】
図２５は、図２４に示されるパッケージ本体３から、薄いメッキ層８５〜８９を除去した状態を示すパッケージ本体３を示す断面図である。パッケージ本体３には、金型部分４１および下スタンパ４３が取付けられたままである。
【００８６】
図２６は、図２５に示されるパッケージ本体３から金型部材７４を矢符９１の方向に取外した状態を示す断面図である。この金型部材７４を矢符９１の方向に取外す際、メッキ層４は、パッケージ本体３に付着して残存したままとなる。その結果、パッケージ本体３の収納空間２は、メッキ層４によって内張りされたことになる。
【００８７】
図２７は、パッケージ本体３の収納空間２にメッキ層４が内張りされて完成されたパッケージ１の断面図である。このパッケージ本体３には、スルーホール５、バンプ２９および接続端子６などが前述のようにＣｕなどの導電性の良好な導電体によって形成され、これらのスルーホール５、バンプ２９および接続端子６は、Ｎｉなどの耐食性に勝れたＮｉから成るメッキ層４とは、離間しており、電気的に相互に絶縁されている。
【００８８】
図２８はパッケージ１の一部を拡大して示す切欠き断面図であり、図２９は図２８の一部をさらに拡大して示す断面図である。図解の便宜のために、これらの図２８および図２９では、スルーホール５、バンプ２９および接続端子６のＣｕから成る導電材料が充填されていない状態で、示してある。固定凹所１４の電子部品本体取付部１３からのくぼんだ深さ９１は、たとえば１００μｍ程度であってもよく、この固定凹所１４に、前述の梁部材２２の遊端部が入り込んで乗載される。この固定凹所１４に嵌り込んで梁部材２２に形成される配線部材２３が配置される固定凹所１４の底面は、収納空間２を規定するメッキ層４の上端部と距離ａ１をあけて配置され、これによって配線部材２３とメッキ層４とが電気的に絶縁された状態となる。
【００８９】
メッキ層４の厚みは、たとえば１０〜５０μｍであってもよい。またたとえば接続端子６の溝５５の配線幅ｂ１（図３０参照）は、３０μｍ以下であり、たとえば２０μｍであり、成形による溝深さａ３は１０μｍである。ＢＧＡの機能を持つパッド部２９は中空円柱状でもよいが、直方体状のとき５０μｍ角とし、深さ１００μｍである。スルーホール５に連なる前述の接続用凹部９７に対応する接続部９７ａの直径ｄ２（図３０参照）は２０〜３０μｍであり、深さすなわち長さ２００μｍである。パッケージの高さは０．５ｍｍである。スルーホール５を形成する貫通孔２７の内径ｄ１は、接続部９７ａの直径ｄ２未満であり（ｄ１＜ｄ２）、前記ピン５１の外径に等しい。
【００９０】
図３０はパッケージ本体３の固定凹所１４の拡大平面図であり、図３１は固定凹所１４に圧電素子２１の梁部材２２を配置した状態を示す平面図である。直円柱状のスルーホール２７の接続部９７ａの直径ｄ２と、接続端子６の幅ｂ１とは、ｂ１＜ｄ２である。この接続端子６のスルーホール５の直径方向外方に延びる長さｂ２は、たとえば２０〜３０μｍである。圧電素子２１の配線部材２３の幅ｂ３は、３０〜４０μｍであり、ｂ１＜ｂ３＜ｄ２であってもよい。配線部材２３の両側部と固定凹所１４の両側壁との間隔ｃ１，ｃ２は、たとえば２０〜５０μｍであり、この配線部材２３の端面と固定凹所１４の内壁端面９３との間隔ｃ３もまた、前述の距離ｃ１，ｃ２とほぼ同程度であり、たとえば２０〜５０μｍであってもよい。
【００９１】
金型部分４１を構成する金型部材７４は、第１合成樹脂を含む型用材料から成り、これに対してパッケージ本体３は、第２合成樹脂を含む成形材料から成る。型用材料上のメッキ層との密着強度に比べて、成形材料のメッキ層との密着強度は低い。したがって金型キャビティ３９に成形材料を充填してパッケージ本体３を成形した後、型用材料から成る金型部材を容易に取り除くことができ、金型部材を部分的に覆っていたメッキ層は、成形材料、したがってパッケージ本体３に残存して転写されることになる。
【００９２】
金型部材７４を構成する型用材料に含まれる第１合成樹脂は、たとえば熱可塑性合成樹脂であり、エポキシ樹脂であり、具体例として、製造販売されているエポックス（Ｒ）ＴＭ（三井化学社製、商品名）である。成形材料に含まれる第２合成樹脂は、たとえば本件出願人による特開２００２−３７９８０号公報に記載されたエポキシ樹脂を主成分とする成形用組成物を用いることができる。これらの第１および第２合成樹脂を含む型用材料、成形材料の成形収縮率（曲げ試験片１０ｃｍ×４ｃｍ×１ｃｍを成形して、金型寸法に対する成形体寸法の割合から求める）、スパイラルフロー距離（ＥＭＭＩ  １−６６による）および弾性率（日本工業規格ＪＩＳ  Ｋ６９１１による）は、表１に示されるとおりである。
【００９３】
【表１】
2005332957.tif 000003
【００９４】
この場合、型用材料および成形材料は、ほぼ同一の成形収縮率を有する。したがってトランスファ成形または射出成形時、パッケージ本体３の成形品を得る際、金型部材７４およびパッケージ本体３の両者に、ひび割れの発生が防がれる。
【００９５】
型用材料のスパイラルフロー距離は、成形材料に比べて短い。したがって配線パターン１０μｍの凹凸では、型用材料の転写率約９５％であるのに対して、成形材料の転写率約９９％を得ることができる。
【００９６】
型用材料の弾性率は、成形材料に比べて大きく、型用材料は脆く、これに対して成形材料はしなやかであり、したがって成形材料を含むパッケージ本体３は、メッキ層４が付着して転写された状態で、金型部材７４から容易に取外すことができる。
【００９７】
この例では金型部材７４を構成する型用材料と、パッケージ本体３を構成する成形材料とは、表２に示されるフィラ充填率で、フィラを含む。
【００９８】
【表２】
2005332957.tif 000004
【００９９】
型用材料のフィラは、シリカまたはガラスの粉末であって、平均粒径１０〜２０μｍであって、フィラ充填率８１％である。これに対して成形材料に含まれるフィラは、シリカまたはガラスの粉末であって、平均粒径１．６〜１．０μｍであり、きめ細かく、フィラ充填率７１％であって、このフィラ充填率は、型用材料の方が大きい。したがってフィラ充填率が大きい型用材料は硬くなり、成形材料ではフィラ充填率が低く、しなやかである。このため成形材料から成るしなやかなパッケージ本体３には、メッキ層４が金型部材７４から転写されることになる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の実施の一形態のパッケージ１の斜視図である。
【図２】図１に示されるパッケージ１の平面図である。
【図３】パッケージ１を含む電子部品１６の分解斜視図である。
【図４】図３に示される電子部品１６の分解した状態を示す断面図である。
【図５】電子部品１６の断面図である。
【図６】電子部品６のスルーホール５とその付近を示す拡大断面図である。
【図７】本発明の実施の一形態のパッケージ製造用金型装置３１の分解斜視図である。
【図８】図７に示されるパッケージ製造用金型装置３１を示す断面図である。
【図９】図８に示される金型装置３１によってトランスファ成形または射出成形されて製造されたパッケージ本体を示す断面図である。
【図１０】上金型３３の拡大した分解断面図である。
【図１１】図１０に示される上スタンパ３６にピン金型３７を取付ける工程を示す断面図である。
【図１２】下金型体４２を構成する下スタンパ４３の製造方法を示す断面図である。
【図１３】バンプ用基部５２のための成形品５２ａに、レーザ光６１、レーザ源６２から照射する工程を示す斜視図である。
【図１４】図１３に示される成形品５２ａにレーザ光６１を照射して取付孔６４を形成して製造されたバンプ用基部５２の断面図である。
【図１５】図１４のように得られたバンプ用基部５２の取付孔６４に、凸部５３側からスルーホール用ピン５１を矢符６５のように挿入する工程を示す断面図である。
【図１６】バンプ用基部５２の取付孔６４にスルーホール用ピン５１の基端部が挿入された状態を示す断面図である。
【図１７】バンプ用基部５２にピン５１を仮止めする工程を示す断面図である。
【図１８】図１７に示されるスルーホール用ピン５１とバンプ用基部５２とを、メッキ金属６８によって固定する工程を示す断面図である。
【図１９】図１８に示される薄い金属メッキ層６９およびメッキ金属６８の余分な部分を除去した後のスルーホール用ピン５１とバンプ用基部５２と接着剤６６とを示す断面図である。
【図２０】図１９に示される接着剤６６を剥離して除去することによって完成したピン金型３７を示す断面図である。
【０１０１】
【図２１】金型部分４１の製造工程を示す簡略化した斜視図である。
【図２２】金型部分４１と組合わされるべき下金型体４２の断面図である。
【図２３】金型部分４１が下金型体４２と組合わされて構成される下金型３４を示す断面図である。
【図２４】図９に示される金型部分４１と下スタンパ４３とが残存しているパッケージ本体３を、銅メッキ処理した状態を示す断面図である。
【図２５】図２４に示されるパッケージ本体３から、薄いメッキ層８５〜８９を除去した状態を示すパッケージ本体３を示す断面図である。
【図２６】図２５に示されるパッケージ本体３から金型部材７４を矢符９１の方向に取外した状態を示す断面図である。
【図２７】パッケージ本体３の収納空間２にメッキ層４が内張りされて完成されたパッケージ１の断面図である。
【図２８】パッケージ１の一部を拡大して示す切欠き断面図である。
【図２９】図２８の一部をさらに拡大して示す断面図である。
【図３０】パッケージ本体３の固定凹所１４の拡大平面図である。
【図３１】固定凹所１４に圧電素子２１の梁部材２２を配置した状態を示す平面図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１  パッケージ
２  収納空間
３  パッケージ本体
４  メッキ層
５  スルーホール
６  接続端子
１４  固定凹所
１６  電子部品
１７  電子部品本体
１８  カバー
２６  導電性ペースト
２７  貫通孔
２９  バンプ
３１  パッケージ製造用金型装置
３３  上金型
３４  下金型
３５  上金型体
３６  上スタンパ
３７  ピン金型
３９  金型キャビティ
４１  金型部分
４２  下金型体
４３  下スタンパ
５１  スルーホール用ピン
５２  パンプ用基部
５４  取付部
５９  凸部
７１  金型部材成形品
７２  空間形成用突起部
７３  基端部
７４  金型部材
７５  切欠き
【図１】
2005332957.tif 000005
【図２】
2005332957.tif 000006
【図３】
2005332957.tif 000007
【図４】
2005332957.tif 000008
【図５】
2005332957.tif 000009
【図６】
2005332957.tif 000010
【図７】
2005332957.tif 000011
【図８】
2005332957.tif 000012
【図９】
2005332957.tif 000013
【図１０】
2005332957.tif 000014
【図１１】
2005332957.tif 000015
【図１２】
2005332957.tif 000016
【図１３】
2005332957.tif 000017
【図１４】
2005332957.tif 000018
【図１５】
2005332957.tif 000019
【図１６】
2005332957.tif 000020
【図１７】
2005332957.tif 000021
【図１８】
2005332957.tif 000022
【図１９】
2005332957.tif 000023
【図２０】
2005332957.tif 000024
【図２１】
2005332957.tif 000025
【図２２】
2005332957.tif 000026
【図２３】
2005332957.tif 000027
【図２４】
2005332957.tif 000028
【図２５】
2005332957.tif 000029
【図２６】
2005332957.tif 000030
【図２７】
2005332957.tif 000031
【図２８】
2005332957.tif 000032
【図２９】
2005332957.tif 000033
【図３０】
2005332957.tif 000034
【図３１】
2005332957.tif 000035