(57)【要約】【課題】  気密性が高く、接着剤層の厚みが一定で、かつ、接着剤層において、外部応力を緩和することのできる電子デバイスパッケージを提供する。【解決手段】  基板１１と、基板１１の一方の面１１ａに設けられた電子デバイス１２と、電子デバイス１２を覆うように配され、接着剤層２０を介して基板１１に固定された封止部材３０とを備え、電子デバイス１２と封止部材３０との間に空隙４１が設けられてなる電子デバイスパッケージ４０において、接着剤層２０を、吸水率が１％以下の接着剤２１と、実質的に均一な粒径の多数の粒子２２とで形成する。接着剤層２０における粒子２２の含有量を７０体積％以下とする。粒子２２の熱膨張係数を、基板１１の熱膨張係数と封止部材３０の熱膨張係数との中間の値、または、両者のどちらか一方に近い値とする。【選択図】        図１
2005209790.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板の一方の面に設けられた電子デバイスと、該電子デバイスを覆うように配され、接着剤層を介して前記基板に固定された封止部材とを備え、前記電子デバイスと前記封止部材との間に空隙が設けられてなる電子デバイスパッケージであって、
前記接着剤層は、接着剤と、実質的に均一な粒径の多数の粒子とからなることを特徴とする電子デバイスパッケージ。
【請求項２】
前記電子デバイスは、固体撮像素子であることを特徴とする請求項１に記載の電子デバイスパッケージ。
【請求項３】
前記接着剤層における前記粒子の含有量は７０体積％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子デバイスパッケージ。
【請求項４】
前記粒子の熱膨張係数は、前記基板の熱膨張係数と前記封止部材の熱膨張係数との中間の値、または、両者のどちらか一方に近い値であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電子デバイスパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子デバイスを外部環境から保護するための封止部材が、接着剤層を介して所定の固定面に固定され、電子デバイスと封止部材との間に空隙が設けられてなる電子デバイスパッケージに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイスは、一般的な半導体デバイスと同様に、外部環境からの保護を目的として、パッケージングされた状態で使用されている。
【０００３】
電子デバイスのパッケージングでは、カバーガラスなどの封止部材が、電子デバイスを覆うように配され、接着剤を介して電子デバイスの設けられた基板に固定されている（例えば、特許文献１参照。）。
電子デバイスによっては、各種センサなどの感応部を備えているものがある。そのため、感度を劣化させることなく、電子デバイスを正常に機能させるためには、この感応部の湿気などによる機能低下を防止するために、電子デバイスのパッケージは気密性の高い構造である必要がある。
【０００４】
また、感応部の感度を劣化させることなく、電子デバイスを正常に機能させるためには、電子デバイスと封止部材との間には空隙が必要となる場合がある。この場合、感応部の感度を劣化させないためには、空隙の大きさがパッケージの全域において均一、すなわち、電子デバイスと封止部材との距離が常に一定でなければならない。
【０００５】
しかしながら、半導体パッケージなどで、半導体デバイスを封止するために一般的に用いられる接着剤の中には透湿性の高いものがある。このような透湿性の高い接着剤を用いて電子デバイスのパッケージを作製すると、電子デバイスの機能が劣化するおそれがあった。
【０００６】
また、接着剤を介して、電子デバイスの設けられた基板と封止部材とを固定する際、接着剤の存在する領域には、熱および荷重が加えられる。すると、接着剤が変形し、そのままの状態で硬化してしまうので、電子デバイスと封止部材との距離（空隙の大きさ）を所定の大きさにすることができなかった。
【０００７】
さらに、接着剤、基板、封止部材はそれぞれ材質が異なるから、これらの熱膨張係数も異なる。そのため、温度変化のある環境下では、これらの熱膨張率の格差により生じた応力により、基板、封止部材、電子デバイスなどに亀裂が生じて、使用できなくなることがあった。
【特許文献１】特開平７−２０２１５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、気密性が高く、接着剤層の厚みが一定で、かつ、接着剤層において、外部応力を緩和することのできる電子デバイスパッケージ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】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するために、基板と、該基板の一方の面に設けられた電子デバイスと、該電子デバイスを覆うように配され、接着剤層を介して前記基板に固定された封止部材とを備え、前記電子デバイスと前記封止部材との間に空隙が設けられてなる電子デバイスパッケージであって、前記接着剤層は、接着剤と、実質的に均一な粒径の多数の粒子とからなる電子デバイスパッケージを提供する。
【００１０】
上記構成の電子デバイスパッケージにおいて、前記電子デバイスは、固体撮像素子であることが好ましい。
【００１１】
上記構成の電子デバイスパッケージにおいて、前記接着剤層における前記粒子の含有量は７０体積％以下であることが好ましい。
【００１２】
上記構成の電子デバイスパッケージにおいて、前記粒子の熱膨張係数は、前記基板の熱膨張係数と前記封止部材の熱膨張係数との中間の値、または、両者のどちらか一方に近い値であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電子デバイスパッケージは、接着剤と、実質的に均一な粒径の多数の粒子とからなる接着剤層を介して、電子デバイスが設けられた基板に封止部材が固定されているから、電子デバイスパッケージの気密性が十分に確保され、湿気によって電子デバイスの機能が劣化するのを防止することができる。また、接着剤層に含まれる粒子によって、電子デバイスと封止部材との距離が一定に保たれ、両者の間に空隙が形成されるから、電子デバイスがイメージセンサなどである場合、その機能が損なわれることなく、十分に発揮される。また、接着剤と、基板および封止部材との接着面積が小さくなるので、接着剤層は、封止部材からの外部応力を電子デバイス側に直接伝えない応力緩和機能を発揮することができる。
【００１４】
また、接着剤層における粒子の含有量を７０体積％以下とすれば、電子デバイスパッケージの気密性を損なうことなく、電子デバイスと封止部材との距離を一定に保つことができる。
【００１５】
また、接着剤層における粒子の粒子の熱膨張係数を、基板の熱膨張係数と封止部材の熱膨張係数との中間の値、または、両者のどちらか一方に近い値とすることにより、温度変化のある環境下においても、熱膨張係数の格差により生じた応力により、基板、電子デバイス、封止部材などに亀裂が生じるのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施した電子デバイスパッケージについて、図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る電子デバイスパッケージの一実施形態を示す概略断面図である。図２は、図１中の符号Ａで示す領域を拡大した概略断面図である。
図１、２中、符号１１は基板、１２は電子デバイス、２０は接着剤層、２１は接着剤、２２は粒子、３０は封止部材、４０は電子デバイスパッケージ、４１は空隙をそれぞれ示している。
【００１８】
この実施形態において、電子デバイスパッケージ４０は、基板１１と、基板１１の一方の面１１ａに設けられた電子デバイス１２と、接着剤層２０と、封止部材３０とから概略構成されている。
【００１９】
電子デバイスパッケージ４０では、電子デバイス１２を覆うように配された封止部材３０が、接着剤層２０を介して基板１１の一方の面１１ａにおける電子デバイス１２が設けられていない部分に固定されている。また、接着剤層２０には実質的に均一な粒径をなす多数の球状の粒子２２が含まれており、この粒子２２が基板１１および封止部材３０に当接するように接着剤層２０を設けることにより、電子デバイス１２と封止部材３０との距離が一定に保たれ、両者の間に空隙４１が設けられている。
【００２０】
基板１１としては、特に限定されず、これに設けられる電子デバイス１２の機能や材質に適合させて選択され、その材質もプラスチック、金属、セラミックスなどから適宜選択される。
【００２１】
電子デバイス１２としては、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ；微小電子機械システム）デバイス、一般的な半導体デバイスなどが適用される。具体的には、電子デバイス１２としては、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどの固体撮像素子、半導体圧力センサ、ＬＳＩ、ＩＣ、メモリ、発光素子、受光素子などの半導体素子、それらの半導体素子を搭載した電子回路、電子回路基板、固体撮像素子や半導体圧力センサ以外の各種センサと必要な検出回路を備えたセンサチップなどの各種電子デバイス、可動部を有する各種電子デバイスを適用することができる。
【００２２】
接着剤層２０は、接着剤２１と多数の粒子２２とから構成されており、接着剤２１が硬化されて形成されている。粒子２２は、電子デバイス１２と封止部材３０との距離を一定に保つために用いられるが、接着剤２１に粒子２２を配合することにより、接着剤２１と、基板１１および封止部材３０との接着面積が小さくなるので、接着剤層２０は、封止部材３０からの外部応力を電子デバイス１２側に直接伝えない応力緩和機能を発揮することができる。
【００２３】
接着剤層２０における粒子２２の含有量は、７０体積％以下であることが好ましく、１０体積％以上７０体積％以下であることがより好ましい。接着剤層２０における粒子２２の含有量が７０体積％を超えると、接着剤層２０における粒子２２の占める割合が多くなり過ぎて、接着剤２１と、基板１１および封止部材３０との接触面積が小さくなり過ぎる。その結果として、電子デバイスパッケージ４０の気密性が損なわれる。また、接着剤層２０の厚さを球状の粒子２２の粒径で正確に調節するために、接着剤層２０中で粒子２２が多段に積層されることなく一段で存在していなければならない。したがって、接着剤層２０における粒子２２の含有量が７０体積％を超えると、粒子２２が塊を生じ易く、基板１１と封止部材３０との間に一段の粒子２２が並んだ状態にならないおそれがある。
【００２４】
接着剤２１としては、電子デバイスパッケージ４０の気密性を十分に確保し、湿気によって電子デバイス１２の機能が劣化することを防止するために、吸水率が低い接着剤が好ましく、吸水率が１％（質量比）以下の接着剤がより好ましい。本発明では、接着剤の吸水率は、ＡＳＴＭ  Ｄ５７０に準じて測定される。なお、吸水率が大きい接着剤を用いると、電子デバイスパッケージ４０の気密性が損なわれ、接着剤層２０を透過して空隙４１内に浸入してきた湿気によって電子デバイス１２の機能が劣化するおそれがある。
【００２５】
接着剤２１としては、例えば、ポリイミド樹脂接着剤、エポキシ樹脂接着剤、シアノアクリレート系接着剤、ホットメルト型接着剤などの各種の接着剤が挙げられるが、これらの中でも、吸水率が非常に低いことや取扱い易さなどの点からポリイミド樹脂接着剤が好ましい。
【００２６】
粒子２２としては、金属の粒、セラミックス、ガラスなどの無機材料ビーズ、またはポリスチレンビーズ、ポリエチレンビーズなどの合成樹脂ビーズが好適に用いられる。粒子２２の形状は、球状に限定されないが、この球状粒子１４と電子デバイス１１側の面、および球状粒子１４と固定面１３とが点接触状態で接する構造を実現できることから、球状とするのが好ましい。
【００２７】
この粒子２２の粒径は、電子デバイス１２と封止部材３０との距離が一定に保たれ、両者の間に空隙４１が形成されるように、また、接着剤層２０が封止部材３０からの外部応力を電子デバイス１２側に直接伝えない応力緩和機能を発揮するために、接着剤層２０が十分な厚さとなるように設定されており、通常は５μｍ以上、好ましくは１０μｍ〜１００μｍ程度とされる。
【００２８】
また、粒子２２の熱膨張係数（１０−６／Ｋ）は、電子デバイス１２が設けられている基板１１の熱膨張係数と、封止部材３０の熱膨張係数との中間の値、または、両者のどちらか一方に近い値であることが好ましい。粒子２２の熱膨張係数がこのような値であれば、温度変化のある環境下においても、熱膨張係数の格差により生じた応力により、基板１１、電子デバイス１２、封止部材３０などに亀裂が生じるのを防止することができる。
【００２９】
封止部材３０としては、基板１１との接合時温度における熱膨張係数が基板１１に近い部材を選択することが望ましい。具体的には、パイレックス（登録商標）ガラス、あるいは、液晶基板に一般的に用いられるガラス基板などが好適である。また、電子デバイス１２が、イメージセンサなどの光学特性が要求されるものである場合には、封止部材３０は電子デバイス１２の感度波長域、すなわち有効波長域に対して十分実用的な透過率を有する材料からなるものが用いられる。
【００３０】
また、空隙４１の大きさは、電子デバイス１２の機能に応じて適宜設定されるが、その大きさ（厚み）は、粒子２２の大きさによって決定される。
【００３１】
次に、図１および図２を用いて、本発明に係る電子デバイスパッケージの製造方法の一例について説明する。
先ず、電子デバイス１２が一方の面１１ａに設けられた基板１１を用意する。
次いで、接着剤層２０を形成するための材料、すなわち接着剤２１と粒子２２を用意する。
【００３２】
次いで、接着剤２１に、所定量の粒子２２を混合する。
なお、通常、接着剤２１と粒子２２の混合は、基板１１または封止部材３０に塗布する直前になされるが、接着剤２１と粒子２２とが予め混合されている材料を用いてもよい。例えば、接着剤２１として、反応（架橋反応）硬化型の接着剤を用いる場合、接着剤２１が低粘度の時に粒子２２を混合し、所定の面に塗布することが望ましい。
【００３３】
接着剤層２０の厚さを球状の粒子２２の粒径で正確に調節するため、接着剤層２０中で粒子２２を、多段に積層されることなく一段で存在させることが好ましい。粒子２２を一段とするためには、例えば、粒子２２と接着剤２１との混合物を基板１１の一方の面１１ａに塗布した後、接着固定するべき封止部材３０をこの接着剤層２０上に載せ、封止部材３０を数回摺り動かしたり、封止部材３０に振動を加えることによって、封止部材３０と基板１１との間に一段の粒子２２が並んだ状態（図２参照）とすることができる。
【００３４】
次に、接着剤２１を加熱または紫外線照射することにより、接着剤２１が硬化する。接着剤２１が硬化すると、図２に示すように、封止部材３０と基板１１との間に粒子２２が一列に並び、各粒子２２間が接着剤２１で埋められた接着剤層２０が形成され、封止部材３０が接着剤層２０を介して基板１１の一方の面１１ａに接着固定され、電子デバイスパッケージ４０が得られる。これにより、封止部材３０と基板１１との距離、すなわち、封止部材３０と電子デバイス１２との距離が、実質的に均一な粒径を有する多数の粒子２２によって所定間隔に保たれ、封止部材３０と基板１１とが極めて平坦な状態で接着固定される。さらに、封止部材３０と基板１１との距離を一定に保つことにより、両者の間に所定の大きさの空隙４１が設けられる。
【００３５】
なお、この実施形態では、チップ化した電子デバイスパッケージの製造方法について示したが、本発明はこれに限定されない。本発明にあっては、ウエハ状態の電子デバイスパッケージを作製した後、このウエハをダイシングラインに沿ってダイシング加工して、チップ化した電子デバイスパッケージを製造してもよい。ダイシング加工には、一般的なダイシング装置、あるいは、エッチング装置などが適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る電子デバイスパッケージの一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】図１中の符号Ａで示す領域を拡大した概略断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１１・・・基板、１２・・・電子デバイス、２０・・・接着剤層、２１・・・接着剤、２２・・・粒子、３０・・・封止部材、４０・・・電子デバイスパッケージ、４１・・・空隙。
【図１】
2005209790.tif 000003
【図２】
2005209790.tif 000004