(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程：
構造素子基板（１）の複数の敏感な構造素子構造体を有する表面に液体の感光性の第１反応樹脂層（３）を全面に回転塗布する工程、
第１反応樹脂層の画像領域を露光し、現像し、その際構造素子構造体（２）を包囲するフレーム構造体（６）が残存する工程、
基板（１）のすべてのフレーム構造体（６）の上に補助フィルム（７）を張設する工程、
補助フィルムの表面の、構造素子構造体（２）及びフレーム構造体（６）の上の領域に、第２の構造化された反応樹脂層（８）を形成し、該第２の構造化された反応樹脂層（８）であって、フレーム構造体（６）で閉鎖され、かつフレーム構造体（６）と一緒に空隙を形成する屋根構造体（１０）が残存する工程、
屋根構造体（１０）の間の露出領域の補助フィルム（７）を除去する工程
を有する、電気的構造素子上の敏感な構造素子構造体（２）を選択的に封入する方法。
【請求項２】
屋根構造体（１０）が残存する工程が、以下の工程：
補助フィルム（７）の表面に液体の感光性の第２反応樹脂層（８）を全面に回転塗布する工程、
第２反応樹脂層の画像領域を露光し、現像し、その際フレーム構造体（６）で閉鎖され、かつフレーム構造体（６）と一緒に空隙を形成する屋根構造体（１０）が残存する工程
を含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
第１反応樹脂層および／または第２反応樹脂層（３，８）の画像領域の露光を、レーザー（４）を使用する走査により行う請求項２記載の方法。
【請求項４】
露光した第１反応樹脂層および／または第２反応樹脂層（３，８）の現像を液体の現像物質を用いて行う請求項２または３記載の方法。
【請求項５】
屋根構造体（１０）が残存する工程が、第２の構造化された反応樹脂層（８）を、印刷法を使用して構造化して補助フィルム（７）に被覆する工程を含む請求項１記載の方法。
【請求項６】
屋根構造体（１０）が残存する工程が、第２の構造化された反応樹脂層（８）を、スクリーン印刷法またはステンシル印刷法を使用して被覆し、引き続き硬化する工程を含む請求項５記載の方法。
【請求項７】
補助フィルム（７）として薄いプラスチックフィルムを使用する請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
補助フィルム（７）をフレーム構造体（６）と接着または溶接する請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
屋根構造体の間に露出する補助フィルム（７）の除去を、プラズマを使用した灰化処理により行う請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
屋根構造体の間に露出する補助フィルム（７）の除去を、補助フィルムの溶剤を使用した処理により行う請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
第１反応樹脂層（３）の画像領域の露光および現像の際にフレーム構造体（６）のほかに、更に表面波構造素子のための遮断構造体が形成される請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
補助フィルム（７）がポリアミドフィルム、ＰＥＴフィルムまたはポリカーボネートフィルムから選択され、厚さ０.５〜５μｍを有する請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
第１反応樹脂層および第２反応樹脂層（３，８）がＵＶ硬化性エポキシ樹脂を含む請求項２から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
基板（１）上の敏感な構造素子構造体を包囲する硬化した反応樹脂からなるフレーム構造体（６）を有し、プラスチックフィルム（１１）およびこの上に配置された硬化した反応樹脂層である屋根構造体（１０）からなる、フレーム構造体（６）を被覆し、フレーム構造体と空隙を形成して閉鎖するキャップを有する、基板（１）上の敏感な構造素子構造体（２）を有する電気的構造素子のための封入物。
【請求項１５】
プラスチックフィルム（１１）がポリアミドフィルム、ＰＥＴフィルムまたはポリカーボネートフィルムから選択される熱可塑性樹脂を含む請求項１４記載の封入物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、電気的構造素子のための封入物およびその製造方法に関する。
【０００２】
ウェハーから電気的構造素子および電子構造素子を製造する場合に、すでにウェハーの状態で、個々の構造素子に個別化する前に、ウェハーに形成される敏感な構造素子構造体に被覆を備えることが必要である。この被覆は、一方では引き続く製造工程で外部の影響に対する保護として用いられ、または所定のケーシング技術の基礎を形成する。特にこの被覆は引っ掻きおよび衝撃に対する機械的保護、他の処理法に使用される媒体に対する気密の保護、または不純物、特に微細化構造素子において特に妨害する導電性粒子に対する保護である。この被覆を基礎として、例えば樹脂の注型、プラスチックでの成形、他のケーシングへの取り付け等によりケーシングを完全にすることができる。
【０００３】
例えば表面波構造素子は、微細な構造化された導体路から形成されるインターデジタル変換器および反射鏡を有することができる、特に敏感な構造素子構造体を有する。この敏感な構造体は一般に前記の被覆と接触してはならず、そうでなければ相当する表面波構造素子の特性が許容されない、再現できない程度に変動するからである。この構造体の被覆は構造体上に空隙を形成する封入物によってのみ可能である。
【０００４】
ＷＯ９５／３０２７６号から構造素子構造体を包囲するフレーム構造体および保護構造体およびこの上に配置される被覆層からなり、被覆層がフレームと一緒に敏感な構造体を包囲し、気密に閉鎖するキャップを形成する、電気的構造素子および電子構造素子のための封入物が公知である。その際フレーム構造体および被覆層は、有利にはフォトレジスト材料から、特にフォトレジストフィルムから製造する。このためにこのフィルムを全面に貼り合わせ、マスクを介して露光し、現像する。この工程はフレーム構造体および被覆層で別々に実施しなければならない。全体としてこの方法はかなり費用がかかり、多くの処理工程を必要とする。
【０００５】
従って本発明の課題は、より簡単に実施することができ、これにより敏感な構造素子構造体のより安全な封入物を生じる、敏感な構造素子構造体の封入方法を提供することである。
【０００６】
前記課題は、本発明により、請求項１に記載の方法により解決される。本発明の有利な構成およびこれにより製造した封入物は他の請求項に記載される。
【０００７】
本発明の方法は、記載された公知の封入物と同様に２個の部分の封入物、すなわち構造素子構造体を包囲するフレーム構造体およびこの上に配置された屋根構造体から出発する。しかし公知方法と異なり、本発明により、フレーム構造体および屋根構造体に、後で硬化する液体の被覆可能な反応樹脂を使用する。第１反応樹脂層の露光および現像によりフレーム構造体を形成した後に、この上に全面に、すなわち個々の構造素子の上だけでなく、場合により全部のウェハーの上に補助フィルムを張設し、補助フィルムは基板に形成されるフレーム構造体をすべて被覆し、これに強固に付着する。引き続き補助フィルムの上に第２反応樹脂層を構造化して被覆する。最後の工程でフレーム構造体の外部にまたは屋根構造体の間に露出する補助フィルムの領域を、有利には溶剤で溶解するかまたはプラズマで処理することにより除去する。
【０００８】
本発明の有利な構成において、第２反応樹脂層にＵＶ硬化性反応樹脂を使用し、この樹脂を全面に被覆した後になお構造化して露光し、現像し、硬化する。
【０００９】
その際、液体の反応樹脂の回転塗布が簡単で良好に制御できる処理工程であり、この工程がレジストフィルムの貼り合わせより簡単に実施することができ、全体として廉価であることが特に有利である。引き続き屋根構造体に用意される第２反応樹脂層を、封入物に十分な機械的安定性を保証する所望の厚さに被覆することができる。この場合にこの屋根構造体上の他の層の被覆は必要でない。
【００１０】
その際第１反応樹脂層および第２反応樹脂層の画像領域の露光は、それぞれレーザー、特にＵＶレーザーを使用する走査により行うことができる。これは、この工程を簡単なやり方で変動する構造素子構造体に適合することができ、最初に費用のかかる露光工程用のフォトマスクを製造しなくてよいという利点を有する。
【００１１】
有利なやり方で、第１反応樹脂層中のフレーム構造体の製造に並行して、他の構造素子構造体、特に表面波構造素子の場合の遮断構造体を一緒に形成することができる。この場合に反応樹脂層の材料が音響的に適合している、従って適当な硬度および適当な弾性率を有する場合が有利である。
【００１２】
反応樹脂層の現像は、有利には液体の現像物質、使用される樹脂系に応じて有機溶剤または水性−アルカリ性溶剤を使用して行う。
【００１３】
本発明の他の構成において、構造化された第２反応樹脂層を、フレーム構造体上の領域に、補助フィルム上に構造化して印刷し、硬化することにより形成する。構造化した印刷法として、スクリーン印刷法およびステンシル印刷法が適している。印刷は補助フィルムのために構造素子構造体の構造体の寸法が小さい場合は問題なく、それは構造体が第２反応樹脂層でフレーム構造体のみを被覆しなければならないからである。このためにこの印刷法が第１反応樹脂層の製造に適していない場合でも、前記印刷法の印刷の精度が十分である。
【００１４】
補助フィルムとして、薄いプラスチックフィルム、特に薄い熱可塑性樹脂フィルムを使用することができる。これは、容易に張設することができ、同時にフレーム構造体上に平坦な被覆を形成するという利点を有する。更にプラスチックフィルムは、例えば接着、溶融または溶接によりフレーム構造体と良好に結合することができる。
【００１５】
その際プラスチックフィルムの材料は、再び簡単に除去できるように選択することができる。特にこの材料は、封入物により被覆するために用意されていないフレーム構造体の間の領域でプラスチックフィルムを除去するために用いられる溶剤に良好に溶解することができる。
【００１６】
相当する薄いプラスチックフィルムはプラズマ中で、特に酸素含有プラズマ中で容易に除去することができる。その際第２反応樹脂層の厚さを、この除去工程で第２反応樹脂層に作用する溶解に十分に耐えるために十分に選択する。プラスチックフィルムの材料として、特にポリアミドフィルム、ＰＥＴフィルムまたはポリカーボネートフィルムが適している。その際プラスチックフィルムの厚さを、一方ではできるだけ薄く、他方では第２反応樹脂層を大きくたわむことなく運ぶために、なお十分に持ち運びできるように選択する。一般にフィルムの厚さは１μｍくらいで十分である。しかし約２０μｍまでのこれより厚いフィルムまたはこれより薄いフィルム、特に０.５〜５μｍの厚さのフィルムを使用することもできる。
【００１７】
以下に本発明を実施例および図面により詳細に説明する。
【００１８】
図１〜８は封入物を製造する際の種々の処理工程の封入すべき構造素子の横断面図である。
【００１９】
図９は１つの処理工程の構造素子の平面図である。
【００２０】
実施例では表面波構造素子の活性な、従って敏感な構造素子構造体の封入物を記載する。図面は図式化したものであり、正確な寸法ではない。
【００２１】
図１は圧電基板１、例えばタンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムからなるウェハーを示す。基板１の表面に異なる構造素子構造体、特に導電性構造体、例えばアルミニウムからなる金属被覆が被覆されている。図１ではこの金属被覆の部分のみが示され、すなわち敏感な構造素子構造体２はウェハー上に配置されているが、異なる構造素子に属していてもよい。基板１上に、構造素子構造体２の上に、全面に感光性反応樹脂層３が、例えば約５０μｍの厚さで回転塗布される。その際反応樹脂層３の厚さを、この層の厚さが構造素子構造体２の厚さをはるかに上回るように選択し、構造素子構造体２の上側縁部と反応樹脂層３の上側縁部の高さの差が構造素子構造体２を被覆するための確実な距離を保証する。
【００２２】
反応樹脂として、有利にはＵＶ光線下で硬化可能である、カチオン開始性ＵＶ硬化性の、溶剤を含まないエポキシ樹脂を被覆する。この反応樹脂は、カチオン硬化性エポキシドのほかになお露光源に適合している光開始剤または光開始剤系を含有する。この種のエポキシ樹脂は、例えばドイツ特許第４４４３９４６号に記載され、その内容は全面的に本発明に属する。反応樹脂は硬化を促進するために、なお添加剤を含有することができ、添加剤は有利には塩基性であり、塩状の水酸化物または有機アミンの群から選択することができる。
【００２３】
図２により、ＵＶレーザーを使用する走査性の露光４により第１反応樹脂層３の所定の領域５のみを露光し、少なくとも硬化する。露光は第１反応樹脂層３の露光される領域５と露光されない領域の溶解度の勾配を引き起こし、この勾配が現像物質溶液を用いる現像を可能にする。
【００２４】
図３は現像後の構造素子を示す。本来の第１反応樹脂層３の露光され、現像後に残存する領域６は、敏感な構造素子構造体２を包囲する閉鎖されるフレーム構造体６を形成する。場合によりこの処理工程で、短時間の温度上昇により、場合によりＵＶレーザーにより硬化されるフレーム構造体６の完全な硬化を実施することができる。完全な硬化は現像の前に行うこともできる。
【００２５】
フレーム構造体６の上に薄いプラスチックフィルム７を、このフィルムがフレーム構造体６の上に密に配置するように張設する。有利には補助フィルムとして使用されるプラスチックフィルム７を全部の基板１上に張設する。
【００２６】
図４はこの処理工程後の配置を示す。加熱、接着剤で被覆されたフィルムの使用、レーザー溶接、摩擦溶接または類似の手段によりフィルム７とフレーム構造体６の付着性の結合が得られる。
【００２７】
引き続き補助フィルム７上に、同様に感光性の液体の反応樹脂の層８を全面に回転塗布する。有利には第１反応樹脂層と同じ樹脂を使用する。その際この第２反応樹脂層８の厚さを、プラスチックフィルム７の厚さをかなり上回るように選択する。図５はこの処理工程後の配置を示す。
【００２８】
第２反応樹脂層８に、硬化された領域９を形成するために、構造化された露光を形成し、これは第１反応樹脂層３の露光に類似して、同様に走査性ＵＶレーザー放射により行う。その際硬化された領域９は、この領域がフレーム構造体６に適合し、その外側の周囲で閉鎖される屋根構造体を形成するように配置されている（図６参照）。
【００２９】
図７により、場合により領域９の硬化を完全にするために、他の温度工程を実施する。引き続き液体の現像物質を使用して、使用される樹脂系に応じて有機溶剤または水性溶剤、アルカリ性溶剤を使用して、第２反応樹脂層８の露光されない領域を除去し、その際屋根構造体１０が残存する。
【００３０】
引き続く工程で、プラスチックフィルム７の屋根構造体１０により被覆されない領域を、適当な、例えば酸素含有プラズマ中の、例えば短時間の灰化処理により除去する。このエッチング工程の場合にプラスチックフィルム７の露出する被覆されていない領域を完全に除去する。同時に屋根構造体１０の部分的な層の除去を行う。図８は結果として完全に封入された構造素子構造体２を示し、その際封入物はフレーム構造体６および屋根構造体１０およびこの間に存在する補助フィルム１１の残りからなる。構造素子構造体２は気密に封止され、例えば他の腐食性処理工程に対して保護されている。この工程で、構造素子構造体または封入物の間の基板６を分割することにより構造素子を個別化することも可能であり、例えば鋸で切断することにより行うことができる。
【００３１】
図９は敏感な構造素子構造体２の周りのフレーム構造体６の配置を平面図で示し、この場合に構造素子構造体はメアンダーの形で示されている。敏感な構造素子構造体は導体路を介して基板１上の電気的接続面１２と接続されていてもよい。この場合にフレーム構造体６は、敏感な構造素子構造体２が包囲され、接続面１２が場合によりこのために電気的リード線の部分と一緒にフレーム構造体６の外部に存在するように配置されている。その際電気的リード線の一部はフレーム構造体により覆われている。外側の境界がフレーム構造体６の周囲と一致する屋根構造体１１，１０を被覆後、電気的接続面１２が到達可能に残存し、外部から接触できる。これは、例えばフリップ−チップボンディングにより行うことができ、その際接続面１２はいわゆるバンプを介してベースプレートと接続している。しかし構造素子をボンディングワイヤを用いて接続面１２を介して接続することも可能である。
【００３２】
敏感な構造素子構造体が基板のベースプレートに向かう表面に存在し、これにより付加的に保護される、フリップ−チップボンディングによる他の処理が有利である。基板１とベースプレート（図面に示されていない）の間隙を付加的に密閉することにより構造素子を更に封止することができる。
【００３３】
本発明を実施例により説明したが、本発明は実施例に限定されない。むしろ本発明を使用して他の構造素子を封入することが可能であり、その際他の基板材料、他の反応樹脂または他の種類の露光を使用することもできる。その際封入すべき構造素子または封入すべき構造素子構造体の種類は封入物の幾何学的寸法を決定し、これは広い範囲で変動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１反応樹脂層を被覆した構造素子の図である。
【図２】  第１反応樹脂層を露光した構造素子の図である。
【図３】  現像後の構造素子の図である。
【図４】  プラスチックフィルムを張設後の構造素子の図である。
【図５】  第２の反応樹脂を被覆した構造素子の図である。
【図６】  第２反応樹脂層を露光した後の構造素子の図である。
【図７】  現像後の構造素子の図である。
【図８】  完全に封入された構造素子の図である。
【図９】  構造素子の平面図である。
【符号の説明】
基板、  ２  構造素子構造体、  ３  反応樹脂層、４  レーザー、  ６  フレーム構造体、  ７  補助フィルム、  ８  反応樹脂層、  １０  屋根構造体
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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