(57)【要約】【課題】  信頼性が高いセンサーパッケージを提供する。【解決手段】  センサーパッケージを、センサー本体と、このセンサー本体のアクティブ面に空隙部を介して対向する保護材と、センサー本体のアクティブ面の外側領域に環状に配設され、空隙部を気密封止するようにセンサー本体と保護材とを接合する接合部材とを備えたものとし、センサー本体は接合部材の外側領域に複数の端子を有し、保護材は複数の表裏導通ビアを有し、これらの表裏導通ビアがバンプを介してセンサー本体の各端子に接続されたものとする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサー本体と、該センサー本体のアクティブ面に空隙部を介して対向する保護材と、前記センサー本体の前記アクティブ面よりも外側領域に環状に配設され前記空隙部を気密封止するように前記センサー本体と前記保護材とを接合する接合部材とを備え、前記センサー本体は前記接合部材よりも外側領域に複数の端子を有し、前記保護材は複数の表裏導通ビアを有し、該表裏導通ビアはバンプを介して前記センサー本体の端子に接続されていることを特徴とするセンサーパッケージ。
【請求項２】
センサー本体と、該センサー本体のアクティブ面に空隙部を介して対向する保護材と、前記センサー本体の前記アクティブ面よりも外側領域に環状に配設され前記空隙部を気密封止するように前記センサー本体と前記保護材とを接合する接合部材とを備え、前記センサー本体は前記接合部材よりも外側領域に複数の端子を有し、かつ、該端子に接続した表裏導通ビアを有することを特徴とするセンサーパッケージ。
【請求項３】
センサー本体と、該センサー本体のアクティブ面に空隙部を介して対向する保護材と、前記センサー本体の前記アクティブ面よりも外側領域に環状に配設され前記空隙部を気密封止するように前記センサー本体と前記保護材とを接合する接合部材とを備え、前記センサー本体は前記接合部材よりも外側領域に複数の端子を有し、かつ、該端子に接続した表裏導通ビアを有し、前記保護材は複数の表裏導通ビアを有するとともに、該表裏導通ビアはバンプを介して前記センサー本体の端子に接続されていることを特徴とするセンサーパッケージ。
【請求項４】
前記センサー本体は、前記接合部材よりも内側の領域に凹部を有し、該凹部に前記アクティブ面を備えることを特徴する請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のセンサーパッケージ。
【請求項５】
前記保護材は、前記接合部材よりも内側の領域に凹部を有し、該凹部が前記アクティブ面と対向することを特徴する請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のセンサーパッケージ。
【請求項６】
前記保護材は、電子部品内蔵基板またはセンサー基板であることを特徴する請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のセンサーパッケージ。
【請求項７】
前記空隙部に対向している面と反対側の面に、前記表裏導通ビアと接続した端子を備え、該端子上にはんだボールを有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のセンサーパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサーパッケージに係り、特にセンサーのアクティブ面を気密封止したセンサーパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等のイメージセンサー、加速度センサー等の各種ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）センサーが種々の用途に用いられている。例えば、イメージセンサーは、半導体チップの一方の面が、光電変換を行う受光素子が配設されたアクティブ面となっている。このようなセンサーは、アクティブ面を保護したり、センサーの稼動を確保するために、センサー本体のアクティブ面に空隙部を設けるように保護材が配設され気密封止されたパッケージ構造となっている（特許文献１、２）。
【特許文献１】特開平８−８８３３９号公報
【特許文献２】特開平１０−１３５４３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のセンサーパッケージは、センサーを個々に配設し、センサーの端子と配線とをワイヤボンディングした構造であり、面方向の広がりが必要であり、小型化に限界があった。また、外部との接続のための配線形成等により気密封止が不十分になると、アクティブ面の汚染が生じ、信頼性が低下するという問題もあった。
本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたものであり、信頼性が高いセンサー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】
【０００４】
このような目的を達成するために、本発明のセンサーパッケージは、センサー本体と、該センサー本体のアクティブ面に空隙部を介して対向する保護材と、前記センサー本体の前記アクティブ面よりも外側領域に環状に配設され前記空隙部を気密封止するように前記センサー本体と前記保護材とを接合する接合部材とを備え、前記センサー本体は前記接合部材よりも外側領域に複数の端子を有し、前記保護材は複数の表裏導通ビアを有し、該表裏導通ビアはバンプを介して前記センサー本体の端子に接続されているような構成とした。
【０００５】
また、本発明のセンサーパッケージは、センサー本体と、該センサー本体のアクティブ面に空隙部を介して対向する保護材と、前記センサー本体の前記アクティブ面よりも外側領域に環状に配設され前記空隙部を気密封止するように前記センサー本体と前記保護材とを接合する接合部材とを備え、前記センサー本体は前記接合部材よりも外側領域に複数の端子を有し、かつ、該端子に接続した表裏導通ビアを有するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記センサー本体は、前記アクティブ面と反対側の面に、前記表裏導通ビアと接続した端子を備え、該端子に上にはんだボールを有するような構成とした。
【０００６】
また、本発明のセンサーパッケージは、センサー本体と、該センサー本体のアクティブ面に空隙部を介して対向する保護材と、前記センサー本体の前記アクティブ面よりも外側領域に環状に配設され前記空隙部を気密封止するように前記センサー本体と前記保護材とを接合する接合部材とを備え、前記センサー本体は前記接合部材よりも外側領域に複数の端子を有し、かつ、該端子に接続した表裏導通ビアを有し、前記保護材は複数の表裏導通ビアを有するとともに、該表裏導通ビアはバンプを介して前記センサー本体の端子に接続されているような構成とした。
本発明の他の態様として、前記センサー本体は、前記接合部材よりも内側の領域に凹部を有し、該凹部に前記アクティブ面を備えるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記保護材は、前記接合部材よりも内側の領域に凹部を有し、該凹部が前記アクティブ面と対向するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記保護材は、電子部品内蔵基板またはセンサー基板であるような構成とした。
【発明の効果】
【０００７】
このような本発明のセンサーパッケージは、保護材やセンサー本体が有する表裏導通ビアを介して外部と接続できるので、面方向の広がりが抑制され、小型化が可能であり、また、接合部材よりも外側領域に表裏導通ビアを備えるので、表裏導通ビアの一部にボイド等の欠陥が存在する場合でも、アクティブ面が位置する空隙部は良好な気密状態が維持され、アクティブ面の汚染が確実に防止され信頼性が高いものである。また、保護材とセンサー本体の双方に表裏導通ビアを備えることにより、スタック構造のセンサーパッケージの製造が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明のセンサーパッケージの一実施形態を示す概略断面図である。図１において、本発明のセンサーパッケージ１は、センサー本体２と、このセンサー本体２のアクティブ面３に空隙部１０を介して対向する保護材１１と、アクティブ面３よりも外側領域に環状に配設され空隙部１０を気密封止するようにセンサー本体２と保護材６とを接合する接合部材８とを備えている。
センサーパッケージ１を構成するセンサー本体２は、凹部４にアクティブ面３を有していおり、また、接合部材８よりも外側の領域には複数の端子５を備えている。センサー本体２には特に制限はなく、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等のイメージセンサーや、加速度センサー、圧力センサー、ジャイロセンサー等の各種ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）センサー等であってよい。尚、上記のアクティブ面３は、例えば、光電変換を行う受光素子が複数の画素をなすように配列された領域等、センサーの所望の検知機能を発現する領域を意味する。
【０００９】
アクティブ面３が位置する凹部４の深さは、任意に設定することができ、例えば、５０〜５００μｍの範囲で設定することができる。また、上記の端子５は、図示しない引き出し配線等によりアクティブ面の所望の部位と接続されている。端子５の材質は、例えば、銅、銀、金、錫等とすることができる。
センサーパッケージ１を構成する保護材１１は、接合部材８よりも外側の領域に複数の表裏導通ビア１２を備えており、この表裏導通ビア１２の端部には端子１３，１４が配設されている。そして、表裏導通ビア１２は、バンプ９を介してセンサー本体２の端子５に接続されている。この保護材１１の材質は、センサーパッケージ１の用途に応じて適宜選択することができ、例えば、ガラス、シリコン、セラミック等の無機材料を挙げることができ、保護材１１の厚みは、材質、光透過性等を考慮して、例えば、０．３〜１ｍｍの範囲で設定することができる。また、センサーパッケージ１の用途に応じて、保護材１１として電子部品内蔵基板またはセンサー基板等を使用してもよい。
【００１０】
また、保護材１１の表裏導通ビア１２の材質は、銅、銀、金、錫等の導電材料、あるいは、これらの導電材料を含有する導電ペーストとすることができる。また、端子１３，１４の材質は、銅、銀、金、錫等の導電材料とすることができる。さらに、バンプ９の材質は、Ｓｎ／Ｐｂ系、Ｓｎ／Ａｇ系、Ｓｎ／Ｚｎ系、Ｓｎ／Ｂｉ系等のはんだ材料、あるいは、銅、銀、金、錫等の導電材料とすることができる。
【００１１】
接合部材８は、気密性を問わない封止でもよい場合は、例えば、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等の絶縁樹脂であってよく、また、これらにガラス、セラミック等のビーズを含有したものであってもよい。さらに、気密封止を要求される場合には、接合部材８は、ろう材層を金属層で挟持したような多層構造であってもよい。この場合、ろう材層は、融点が４５０℃以下である、いわゆる「軟ろう」であり、例えば、Ｓｎ−Ａｕ合金、Ｓｎ−Ａｇ合金、Ｓｎ−Ｂｉ合金、Ｓｎ−Ｚｎ合金、Ｓｎ−Ｉｎ合金、Ｓｎ−Ｐｂ合金、Ｉｎ−Ｐｂ合金のいずれかからなる層とすることができる。また、金属層は、例えば、Ａｕ／Ｔｉ積層、Ａｕ／Ｃｒ積層、Ｃｕ／Ｔｉ積層、Ｃｕ／Ｃｒ積層等とすることができる。
【００１２】
このような接合部材８の高さ、幅は空隙部１０の厚みを考慮して設定することができ、例えば、高さは５〜２０μｍ、幅は２０〜３００μｍの範囲で適宜設定することができる。
センサー本体２のアクティブ面３と保護材１１の間に存在する空隙部１０の厚みは、例えば、３〜１００μｍの範囲で設定することができる。この空隙部１０は、アクティブ面３の保護のために、不活性ガス、窒素ガスが充填されていてもよく、また、１０-2〜１０-5Ｐａ程度の低圧状態であってもよい。
【００１３】
このような本発明のセンサーパッケージ１は、保護材１１の表裏導通ビア１２を介して外部と接続できるので、面方向の広がりが抑制され、小型化が可能である。また、接合部材８よりも外側の領域に表裏導通ビア１２を備えるので、表裏導通ビア１２の一部にボイド等の欠陥が存在する場合でも、アクティブ面３が位置する空隙部１０は良好な気密状態が維持される。
【００１４】
図２は、本発明のセンサーパッケージの他の実施形態を示す概略断面図である。図２において、本発明のセンサーパッケージ２１は、センサー本体２２と、このセンサー本体２２のアクティブ面２３に空隙部３０を介して対向する保護材３１と、アクティブ面２３よりも外側領域に環状に配設され空隙部３０を気密封止するようにセンサー本体２２と保護材３１とを接合する接合部材２８とを備えている。センサー本体２２は接合部材２８よりも外側の領域に複数の端子２５を備えており、また、これらの端子２５に接続した複数の表裏導通ビア２６を接合部材２８よりも外側の領域に備えている。
センサーパッケージ２１を構成するセンサー本体２２は、端子２５に接続した複数の表裏導通ビア２６を備え、この表裏導通ビア２６に端子２７とはんだボール２９を有する他は、上述のセンサー本体２と同様である。したがって、アクティブ面２３が位置する凹部２４の深さ、形状、端子２５の材質も、センサー本体２と同様とすることができる。
【００１５】
センサー本体２２の表裏導通ビア２６の材質は、銅、銀、金、錫等の導電材料、あるいは、これらの導電材料を含有する導電ペーストとすることができる。
センサーパッケージ２１を構成する接合部材２８、はんだボール２９、端子２７の材質は、上述のセンサーパッケージ１を構成する接合部材８、バンプ９、端子１３，１４と同様とすることができる。
また、センサーパッケージ２１を構成する保護材３１は、表裏導通ビアを備えておらず、対向するセンサー本体２２の端子２５との接続がなされていない他は、上述の保護材１１と同様である。
【００１６】
さらに、センサー本体２２のアクティブ面２３と保護材３１の間に存在する空隙部３０の厚みは、上述のセンサーパッケージ１を構成する空隙部１０と同様に、例えば、３〜１００μｍの範囲で設定することができる。この空隙部３０も、アクティブ面２３の保護のために、不活性ガス、窒素ガスが充填されていてもよく、また、１０-2〜１０-5Ｐａ程度の低圧状態であってもよい。
このような本発明のセンサーパッケージ２１は、センサー本体２２の表裏導通ビア２６を介して外部と接続できるので、面方向の広がりが抑制され、小型化が可能である。また、接合部材２８よりも外側の領域に表裏導通ビア２６を備えるので、表裏導通ビア２６の一部にボイド等の欠陥が存在しても、アクティブ面２３が位置する空隙部３０は良好な気密状態が維持される。
【００１７】
図３は、本発明のセンサーパッケージの他の実施形態を示す概略断面図である。図３において、本発明のセンサーパッケージ４１は、センサー本体４２と、このセンサー本体４２のアクティブ面４３に空隙部５０を介して対向する保護材５１と、アクティブ面４３よりも外側の領域に環状に配設され空隙部５０を気密封止するようにセンサー本体４２と保護材５１とを接合する接合部材４８とを備えている。上記のセンサー本体４２は接合部材４８よりも外側の領域に複数の端子４５を備えており、また、これらの端子４５に接続した複数の表裏導通ビア４６を接合部材４８よりも外側領域に備えている。一方、保護材５１は、接合部材４８よりも外側の領域に複数の表裏導通ビア５２を備えており、この表裏導通ビア５２の端部には端子５３，５４が配設されている。そして、表裏導通ビア５２は、バンプ４９を介してセンサー本体４２の端子４５に接続されている。
【００１８】
このようなセンサーパッケージ４１を構成するセンサー本体４２は、上述のセンサーパッケージ２１を構成するセンサー本体２２と同様とすることができる。また、保護材５１は、上述のセンサーパッケージ１を構成する保護材１１と同様とすることができる。
また、センサーパッケージ４１を構成する接合部材４８、バンプ４９の材質は、上述のセンサーパッケージ１を構成する接合部材８、バンプ９と同様とすることができる。
さらに、センサー本体４２のアクティブ面４３と保護材５１の間に存在する空隙部５０の厚みは、上述のセンサーパッケージ１を構成する空隙部１０と同様に、例えば、３〜１００μｍの範囲で設定することができる。この空隙部５０も、アクティブ面４３の保護のために、不活性ガス、窒素ガスが充填されていてもよく、また、１０-2〜１０-5Ｐａ程度の低圧状態であってもよい。
【００１９】
このようなセンサーパッケージ４１は、センサー本体４２と保護材５１が備える表裏導通ビア４６，５２を介して外部と接続できるので、面方向の広がりが抑制され、小型化が可能である。また、接合部材４８よりも外側の領域に表裏導通ビア４６，５２を備えるので、表裏導通ビア４６，５２の一部にボイド等の欠陥が存在しても、アクティブ面４３が位置する空隙部５０は良好な気密状態が維持される。
また、センサー本体４２と保護材５１の双方に表裏導通ビア４６，５２を備えているので、図４に示すように、スタック構造のセンサーパッケージの製造が容易である。図示例では、２個のセンサーパッケージ４１を積層しているが、個数に制限はない。また、積層されるセンサーパッケージのセンサー本体の機能が異なるものであってもよい。
【００２０】
上述のセンサーパッケージは、例示であり、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、図５に示されるように、保護材１１として、アクティブ面３と対向する面に、アクティブ面３の形状に対応した凹部１５を備えたものを使用してもよい。この場合、凹部１５の深さは、任意に設定することができ、例えば、３〜１００μｍの範囲で設定することができる。また、図６に示されるように、保護材１１として、アクティブ面３と対向する面に、アクティブ面３の形状に対応した凹部１５を備えたものを使用し、センサー本体２は、凹部を有していないものであってもよい。
【００２１】
また、接合部材の環状は、センサー本体のアクティブ面の形状、アクティブ面が位置する凹部の形状等を考慮して適宜設定することができる。
また、センサー本体と保護材は同じ対向面形状、同じ寸法であってもよく、異なる対向面形状、異なる寸法であってもよい。
さらに、上述の実施形態では、センサー本体２２の端子２７にはんだボール２９を備えているが、保護材１１の端子１４、センサー本体４２の端子４７、保護材５１の端子５４に、はんだボールを備えるものであってもよい。
【実施例】
【００２２】
次に、具体的実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
まず、厚み６２５μｍのシリコンウエハを準備し、一辺５ｍｍである正方形で多面付けに区画した。このシリコンウエハの両面に、プラズマＣＶＤ法により酸化珪素膜（厚み２μｍ）を成膜した。
次いで、このシリコンウエハの各面付け毎に、従来の手法によりセンサー本体（アクティブ面寸法：３５００μｍ×３５００μｍ、凹部寸法：４０００μｍ×４０００μｍ、深さ２０μｍ）を作製した。各センサー本体は、アクティブ面の周囲に２０個（１辺５個）の端子を備えるものであった。
【００２３】
次に、各面付け毎に、センサー本体の端子にＡｕ線を用いてスタッドバンプ法により接続用のＡｕバンプを形成した。また、センサー本体のアクティブ面を有する凹部と端子が配設されている領域との中間の領域に、Ａｕ層（厚み１０μｍ）、Ａｕ−Ｓｎ合金層（厚み１０μｍ）をそれぞれ電気めっきにより形成して、接合部材とした。
次に、上記の多面付けのシリコンウエハをダイシングして、５ｍｍ×５ｍｍのセンサー本体を得た。
【００２４】
一方、厚み５５０μｍのガラス基板を保護材として準備し、多面付けに区画（１辺７ｍｍである正方形）した。次に、このガラス基板の両面にポジ型フォトレジスト（東京応化工業（株）製  ＯＦＰＲ−８００）を塗布し、表裏導通ビア形成用フォトマスクを介して露光、現像することによりレジストパターンを形成した。次いで、レジストパターンをマスクとし、ウエットエッチングにより微細貫通孔を形成した。この微細貫通孔の開口径は、ガラス基板面で８０μｍ、中央部で４０μｍであった。
【００２５】
次に、レジストパターン上からガラス基板の一方の面にスパッタリング法により銅薄膜を形成して下地導電層とした。この下地導電層は微細貫通孔の内壁面にも形成された。次いで、下地導電層を給電層として電気銅めっきにより微細貫通孔内に銅を充填し、その後、不要なレジストパターン、下地導電層、銅層を除去して、表裏導通ビアを形成した。この表裏導通ビアは、上記の各センサー本体の複数の端子に対応した位置に配設した。
次に、ガラス基板の各面付け毎に、センサー本体を、接合部材がガラス基板面に当接し、バンプが表裏導通ビアに接続されるように位置合せして固着した。
次に、上述の多面付けのガラス基板をダイシングして、センサー本体とガラス基板（保護材）が一体化された本発明のセンサーパッケージを得た。このセンサーパッケージは、厚みが約０．８ｍｍであり、ガラス基板の寸法は、５ｍｍ×５ｍｍであった。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
小型で高信頼性のセンサーが要求される種々の分野において適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明のセンサーパッケージの一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】本発明のセンサーパッケージの他の実施形態を示す概略断面図である。
【図３】本発明のセンサーパッケージの他の実施形態を示す概略断面図である。
【図４】本発明のセンサーパッケージの他の実施形態を示す概略断面図である。
【図５】本発明のセンサーパッケージの他の実施形態を示す概略断面図である。
【図６】本発明のセンサーパッケージの他の実施形態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１，２１，４１…センサーパッケージ
２，２２，４２…センサー本体
３，２３，４３…アクティブ面
５，２５，４５…端子
８，２８，４８…接合部材
９，２９，４９…バンプ
１０，３０，５０…空隙部
１１，３１，５１…保護材
１２，２６，４６，５２…表裏導通ビア
【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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