JP2009260247A - 電子部品及び電子部品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1平面を有する基板11と、前記基板11の第1平面に固定された第1バンプ14と、前記基板11の第1平面に固定され、第1バンプ14の周囲に配置された第2バンプ18と、前記基板11の第1平面に非接触かつ相対する位置で、前記第1バンプ14及び前記第2バンプ18に固定された素子12と、前記第1バンプ14、前記基板11及び前記素子12に接触する接着領域とを備える。
【選択図】図2
Description
図13は、マイクロミラー素子10を備えた電子部品(MEMS)20の構成を示す平面図である。この電子部品20はシリコンからなる基板11上に、シリコンからなるMEMSチップ12を、基板11の面に平行に接合して形成されている。MEMSチップ12の中央部には、複数個のマイクロミラー素子10が一列に整列して配置される。マイクロミラー素子10は傾動可能に支持されており、静電気の作用を利用してその向きが制御される。
このようなうねり変形がMEMSチップ12に生じると、その変形がマイクロミラー素子10が配置されている領域にまで及び、マイクロミラー素子10の傾きや動作に影響を及ぼすという問題が生じる。このため、MEMSチップ12を基板11に搭載した際に、MEMSチップ12に生じた変形がマイクロミラー素子10に影響を与えないようにすることが望まれる。
また、本発明に係る電子部品の製造方法として、実施形態の一観点から、基板の第1平面に固定されたバンプにキャップ治具を被せる工程と、前記キャップ治具と前記基板の第1平面との隙間部分に第1接着剤を供給する工程と、前記第1接着剤を熱硬化させる工程と、前記キャップ治具を外し、前記熱硬化後の第1接着剤の上に第2接着剤を供給する工程と、前記第2接着剤により前記素子を前記バンプに接着固定する工程とを備える電子部品の製造方法が提供される。
(第1の実施の形態)
図1は、本発明に係る電子部品の例としてMEMSチップを基板に搭載した例を示す。電子部品21は、配線パターンが形成された基板11に、MEMSチップ12を搭載して形成されている。MEMSチップ12には可動部位としてマイクロミラー素子10が複数個並列して配置されている。MEMSチップ12はシリコンを基材とし、マイクロミラー素子10は支持フレーム等により、傾動可能にMEMSチップ12に支持されている。
バンプ14が配置されている部位に接着層16を供給して基板11とMEMSチップ12とを接着する従来方法においては、接着層16中にバンプ14が包含されるようにして接合している。バンプ14は杭のように作用し、基板11とMEMSチップ12との離間距離を確保し、かつ接着力を高めている。バンプ14は適宜配置されるが、図1に示す例においては、接着領域ごとに4つのバンプ14を正方形の頂点位置となるように配置し、バンプ14によって囲まれた領域内に接着層16を塗布している。
図示例では、第1バンプ14と第2バンプ18は、バンプを2段、重ねた形態としている。これらのバンプ14、18は、金線を用いたボールボンディング法によって形成する。すなわち、基板11の表面に金線を溶融したボール部を押接し、金線をまっすぐに引き上げながら金線の基部を切断することにより、上部に小突起が形成されたバンプが形成される。このバンプに次段のバンプを積み重ねて接合することによって、2段のバンプとなる。
第1バンプ14と第2バンプ18は、同じ金線を用いたボールボンディングによって形成するから、まったく同形に、また、ボンディング位置を任意に選択することによって種々の平面配置とすることができる。導通用のバンプ13についても同様である。
図2(a)に、第1バンプ14と第2バンプ18を設けて基板11にMEMSチップ12を接合した状態を拡大して示す。接着層16を供給した第1バンプ14については、第1バンプ14を包含するようにして基板11とMEMSチップ12との間に接着層16が充填されているのに対して、第2バンプ18には接着層16が付着していない。第1バンプ14に接着層16を供給する際には、第2バンプ18に接着層16が付着しないように接着層16の供給位置及び供給量を調節する。
図2(b)は、比較例として従来の第1バンプ14のみを使用して基板11にMEMSチップ12を接合した状態を説明的に示す。第1バンプ14が接着層16中に埋没して基板11とMEMSチップ12との間に接着層16が充填された状態で接着層16が硬化すると、接着層16による収縮力がMEMSチップ12に作用することによってMEMSチップ12が変形する。
これに対して、本実施形態のように、接着層16とは離間した配置に第2バンプ18を配置すると、MEMSチップ12に接着層16による収縮力が作用しても、第2バンプ18が収縮力に対抗してMEMSチップ12を支持するように作用し、MEMSチップ12が変形する(反る)ことを抑えることが可能となる。
また、本実施形態のMEMS実装構造は、従来の導通用のバンプ13と補強用のバンプ14を使用して基板11にMEMSチップ12を接合する方法で使用する装置がそのまま利用できるという利点がある。
図3は、電子部品の第2の実施の形態の構成を示す平面図である。電子部品22は、基板11の第1平面上に固定した導通用のバンプ13と補強用のバンプ14を介して基板11にMEMSチップ12を接合して形成されている。
本実施形態の電子部品22においては、基板11に配置される補強用のバンプ14に接着層16が供給される接着領域の近傍に、接着層16が収縮することによる応力がマイクロミラー素子10に作用しないようにするスリット30を設けている。スリット30はMEMSチップ12を厚さ方向に貫通させて設ける。
スリット30は、平面形状がコの字形に形成され、スリット30による開口部がマイクロミラー素子10が配置されている領域を挟んで対向するように配置されている。
本実施形態においては、マイクロミラー素子10が形成されている領域に沿って導通用のバンプ13を配置しているから、バンプ13によっても、マイクロミラー素子10の基板11からの高さが確保され、マイクロミラー素子10を平坦状に支持することが達成されている。
図5は、電子部品の第3の実施の形態の構成を示す断面図である。上述した第2の実施の形態においては、MEMSチップ12にスリット30を設けることによって、接着層16に起因する応力をMEMSチップ12で吸収するようにした。本実施の形態の電子部品23は、MEMSチップ12に生じる変形を吸収あるいは緩和するために、接着層16に起因する応力を基板11側で吸収するようにした例である。
本実施形態では、接着層16が硬化する際に生じる収縮力を基板11側で吸収するため、基板11の第1の平面と垂直な第1の方向の厚さ(第1厚み)T1よりも、MEMSチップ12の前記第1方向の厚さ(第2厚み)T2を厚く設定する。基板11及びMEMSチップ12はともにシリコンからなる。したがって、基板11の厚さ(T1)よりもMEMSチップ12の厚さ(T2)を厚くすることにより、接着層16が硬化する際に生じる応力は基板11が変形することによって吸収され、MEMSチップ12に変形が及ぶことを抑えることができる。
本実施形態の場合は、MEMSチップ12の厚さを150μmとすると、基板11の厚さは150μm程度以下、例として100μm、70μm程度とすればよい。
本実施形態の電子部品によれば、基板11が変形することでMEMSチップ12に変形が生じないようにすることができ、マイクロミラー素子10への影響を抑えてマイクロミラー素子10の特性が変化することを防止することができる。
図6は、電子部品の第4の実施の形態の構成を示す断面図であり、マイクロミラー素子10を備えた電子部品24の製造工程を示す。
本実施形態の電子部品24は、基板11の第1平面上に導通用のバンプ13と補強用のバンプ14とを形成した後、バンプ13、14の頂部に接着剤40を塗布し、バンプ13、14の先端に付着した接着剤40を介して基板11とMEMSチップ12とを接着して形成する。
図7は、電子部品の第5の実施の形態を示す。本実施形態の電子部品(MEMS)25は、基板11とMEMSチップ12とを接着する接着層16が、補強用のバンプ14の下部側に供給されて熱硬化した第1接着層16aと、第1接着層16aの上に供給された第2接着層16bとからなる。MEMSチップ12は第2接着層16bによりバンプ14に接着固定される。
図8(c)は、第1接着層16aを形成した状態である。第1接着層16aは、基板11の表面から1段目のバンプ14aの側面部分にかけてメニスカス状となる。バンプ14は、外側面が互いに隣接するように配置されている。したがって、隣接するバンプ14の中間部分にも第1接着層16aが形成される。
次に、バンプ14にMEMSチップ12を接着する(図8(e))。MEMSチップ12を接着する際には、導通用のバンプ13にも導電性ペースト15を供給し、MEMSチップ12を基板11に押圧して加熱する。加熱処理は、赤外線ヒータを用いて加熱する方法、ホットプレート上に基板11をのせて加熱する方法等が利用できる。
バンプ14には第2接着層16bを介してMEMSチップ12が接着固定され、導通用のバンプ13については、導電性ペースト15によりMEMSチップ12が接合される。
図9は、電子部品の第6の実施の形態と電子部品の製造工程を示す。
本実施形態においては、基板11に形成したMEMSチップ12を支持するバンプ14が形成された周囲に、基板11とMEMSチップ12の接着固定に使用する接着剤の濡れ広がりを防止するダム作用をなす突起52を形成形成する。
図9(a)は、基板11の第1平面上に突起52を形成し、ディスペンサーニードル50により第1接着層16aとなる接着剤161を供給する状態を示す。
突起52を形成する方法としては、リング状に形成した樹脂フィルムを基板11の表面に貼着する方法、樹脂材を突起52の形状に塗布して形成する方法が利用できる。また、基板11の表面を感光性フィルムによって被覆し、突起52の形状に合わせて感光性フィルムをパターン形成する方法、基板11上に金属層を被着形成し、金属層を突起52の形状に合わせてパターン形成する方法を利用することもできる。金属層によって突起52を形成する場合は、基板11上に配線パターンを形成する工程を利用して突起52を形成することも可能である。
バンプ14に第2接着層16bを供給した後、基板11にMEMSチップ12を位置合わせし、上側に供給した接着剤を熱硬化させ、第2接着層16bを介して基板11とMEMSチップ12とを接着固定させる(図9(c))。
本実施形態においても、バンプ14の下段側に第1接着層16aを形成することにより、MEMSチップ12の接着に寄与する第2接着層16bの接着剤の分量を抑えることができる。第2接着層16bとなる接着剤の分量が抑えられることによって、MEMSチップ12を基板11に接着する際に接着剤が熱収縮することに起因するMEMSチップ12に作用する変形作用を抑制することができる。
図10は、基板11の接着領域に配置される補強用のバンプ14に接着剤を供給する他の実施の形態を示す。
本実施形態においては、基板11に形成したMEMSチップ12を支持するバンプ14にキャップ治具53を被せて接着剤を供給する方法を利用して電子部品を製造する。
図10(a)は、バンプ14にキャップ治具53を被せ、ディスペンサーニードル54を用いて、第1接着層16aとなる接着剤161を供給する状態を示す。
ディスペンサーニードル54により、この外縁部53aの下面Cと基板11の表面との隙間部分に接着剤(第1接着剤)161を供給する。
図10(c)は、キャップ治具53を外した後、バンプ14に第2接着層16bとなる第2接着剤を供給し、第2接着剤を熱硬化させることにより、第2接着層16bによりMEMSチップ12をバンプ14に接着固定した状態を示す。
バンプ14に接着剤161を供給し(図10(d))、キャップ治具53をバンプ14に被せることによって、接着剤161が平坦状に広がる。このキャップ治具53をバンプ14に装着した状態で、接着剤161を熱硬化させ、所定の厚さに第1接着層16aが広がった状態でバンプ14及びバンプ14の周囲を被覆する。次いで、キャップ治具53を取り外し、第2接着層16bとなる第2接着剤を供給し、第2接着剤を熱硬化させ、第2接着層16bによってMEMSチップ12を接着する。
キャップ治具53の凹部の深さ寸法を変えたり、キャップ治具53の外縁部53aの平面形状を変えることによって、第1接着層16aの広がり形状や厚さを変えることができる。
図11は、電子部品の第8の実施の形態及び電子部品の製造工程を示す。
本実施形態においては、MEMSチップ12を支持する第1バンプ14に加えて第2バンプとしてのダミーバンプ55を形成する。
図11(a)は、基板11に第1バンプ14とダミーバンプ(第2バンプ)55を形成した状態を示す。第1バンプ14はバンプを2段、積み重ねて形成したものであるのに対して、ダミーバンプ55は1段のバンプによって形成する。ダミーバンプ55は第1バンプ14を形成した周囲に第1バンプ14に隣接して配置する。ダミーバンプ55はボールボンディングによってバンプ状に形成する。図11(a)に示すダミーバンプ55は、頂部から切り残しの線材が突出している。ダミーバンプ55では、このように線材の切断端がバンプ上に突出するように形成してかまわない。
ダミーバンプ55は接着剤161をバンプ接合部の領域内に溜めるダムのように作用し、バンプ接合部に一定量の接着剤161を溜めるように作用する。
図11(d)に、MEMSチップ12を基板11に接着固定した状態を示す。第1バンプ14の周囲にダミーバンプ55を形成したことによって、第1バンプ14が配置されている領域から第2接着層16bとなる接着剤が漏出することが防止される。第1接着層16aとMEMSチップ12との間に好適に第2接着層16bが形成され、MEMSチップ12が第1バンプ14に確実に接着される。
本実施形態においても、第2接着層16bとなる接着剤による熱収縮量が従来にくらべて抑制され、MEMSチップ12の変形を防止することができる。
図12は、電子部品の第9の実施の形態と電子部品の製造工程を示す。
本実施形態においては、MEMSチップ12を支持するバンプ14が形成されているバンプ接合部の周囲に段差部56を形成する。
図12(a)は、基板11の第1平面上に段差部56を形成した状態を示す。段差部56は、バンプ14の1段の高さと同程度の高さに形成する。基板11上に段差部56と同厚の感光性のレジスト材を被着し、レジスト材を露光及び現像してパターン形成することにより段差部56を形成することができる。
図12(c)は、バンプ14を形成した状態を平面方向から見た状態を示す。段差部56によって囲まれた内側にバンプ14が配置されている。
図12(d)に、接着層16によりMEMSチップ12が基板11に接着されている状態を示す。本実施形態においては、下段のバンプ部分では、バンプ14間にのみ接着剤が供給され、従来方法と比較して接着剤の供給量を減らすことができる。これによって、MEMSチップ12に作用する接着剤の熱収縮による変形を抑えることが可能となる。
(付記2) 第1平面を有する基板と、前記基板の第1平面に固定されたバンプと、前記基板の第1平面に非接触かつ相対すると共に、前記バンプに接着により固定され、かつ、前記パンプとの接着領域の近傍にスリットを有する素子とを備えることを特徴とする電子部品。
(付記3) 前記スリットは、前記接着領域の周囲を半周以上にわたって囲む配置に形成されていることを特徴とする付記2記載の電子部品。
(付記4) 第1平面を有し、第1平面と垂直な第1方向に第1厚みを有する基板と、前記第1平面に固定されたバンプと、前記第1平面に非接触かつ相対し、前記バンプに固定され、かつ前記第1方向に第1厚みよりも厚い第2厚みを有する素子とを備えることを特徴とする電子部品。
(付記5) 前記基板と前記素子とは同一材からなることを特徴とする付記4記載の電子部品。
(付記6) 第1平面を有する基板と、前記第1平面に固定されたバンプと、前記バンプ上の前記第1平面の反対側に配置された接着層と、前記接着層に固定された素子とを備えることを特徴とする電子部品。
(付記7) 前記接着層は、異方導電性接着剤からなることを特徴とする付記6記載の電子部品。
(付記8) 前記接着層は、はんだペーストからなることを特徴とする付記6記載の電子部品。
(付記9) 第1平面を有する基板と、前記第1平面に固定されたバンプと、第1平面に非接触かつ相対し、前記バンプに固定された素子と、前記第1平面及び前記バンプに接触する第1接着層と、前記第1接着層及び前記素子に接触する第2接着層とを備えることを特徴とする電子部品。
(付記10) 前記第1平面上かつ前記第1接着層の周囲に突起を有することを特徴とする付記9記載の電子部品。
(付記11) 第1平面を有する基板と、前記第1平面に固定された第1バンプと、前記第1平面に非接触かつ相対し、前記第1バンプに固定された素子と、前記第1平面に固定され、前記素子と離間し、前記第1バンプに隣接する第2バンプと、前記第1平面、前記第1バンプ及び第2バンプに接触する第1接着層と、前記素子及び前記第1バンプに接触する第2接着層とを備えることを特徴とする電子部品。
(付記12) 第1平面を有する基板と、前記第1平面に固定された第1バンプと、前記第1平面に非接触かつ相対し、前記第1バンプに固定された素子と、前記第1平面に固定され、前記素子と離間し、前記第1バンプに隣接する段差部と、前記素子及び前記第1バンプ及び前記段差部に接触する接着層とを備えることを特徴とする電子部品。
(付記13) 前記素子がMEMSチップであることを特徴とする付記1〜12のいずれか一項記載の電子部品。
(付記14) 基板の第1平面に固定されたバンプにキャップ治具を被せる工程と、前記キャップ治具と前記基板の第1平面との隙間部分に第1接着剤を供給する工程と、前記第1接着剤を熱硬化させる工程と、前記キャップ治具を外し、前記熱硬化後の第1接着剤の上に第2接着剤を供給する工程と、前記第2接着剤により前記素子を前記バンプに接着固定する工程とを備えることを特徴とする電子部品の製造方法。
(付記15) 基板の第1平面に固定されたバンプに第1接着剤を供給する工程と、前記第1接着剤が供給された前記バンプにキャップ治具を被せ、該キャップ治具と前記基板の第1平面との隙間部分に第1接着剤を充填する工程と、前記第1接着剤を熱硬化させる工程と、前記キャップ治具を外し、前記熱硬化後の第1接着剤の上に第2接着剤を供給する工程と、前記第2接着剤により前記素子を前記バンプに接着固定する工程とを備えることを特徴とする電子部品の製造方法。
11 基板
12 MEMSチップ
13 導通用のバンプ
14 第1バンプ(補強用のバンプ)
18 第2バンプ
15 導電性ペースト
16 接着層
16a 第1接着層
16b 第2接着層
20、21、22、23、24、25 電子部品
40 接着剤
52 突起
53 キャップ治具
55 ダミーバンプ(第2バンプ)
56 段差部
161、162 接着剤
D 接着領域
Claims (10)
- 第1平面を有する基板と、
前記基板の第1平面に固定された第1バンプと、
前記基板の第1平面に固定され、第1バンプの周囲に配置された第2バンプと、
前記基板の第1平面に非接触かつ相対する位置で、前記第1バンプ及び前記第2バンプに固定された素子と、
前記第1バンプ、前記基板及び前記素子に接触する接着領域とを備えることを特徴とする電子部品。 - 第1平面を有する基板と、
前記基板の第1平面に固定されたバンプと、
前記基板の第1平面に非接触かつ相対すると共に、前記バンプに接着により固定され、かつ、前記パンプとの接着領域の近傍にスリットを有する素子と
を備えることを特徴とする電子部品。 - 第1平面を有し、第1平面と垂直な第1方向に第1厚みを有する基板と、
前記第1平面に固定されたバンプと、
前記第1平面に非接触かつ相対し、前記バンプに固定され、かつ前記第1方向に第1厚みよりも厚い第2厚みを有する素子とを備えることを特徴とする電子部品。 - 第1平面を有する基板と、
前記第1平面に固定されたバンプと、
前記バンプ上の前記第1平面の反対側に配置された接着層と、
前記接着層に固定された素子とを備えることを特徴とする電子部品。 - 第1平面を有する基板と、
前記第1平面に固定されたバンプと、
第1平面に非接触かつ相対し、前記バンプに固定された素子と、
前記第1平面及び前記バンプに接触する第1接着層と、
前記第1接着層及び前記素子に接触する第2接着層とを備えることを特徴とする電子部品。 - 前記第1平面上かつ前記第1接着層の周囲に突起を有することを特徴とする請求項5記載の電子部品。
- 第1平面を有する基板と、
前記第1平面に固定された第1バンプと、
前記第1平面に非接触かつ相対し、前記第1バンプに固定された素子と、
前記第1平面に固定され、前記素子と離間し、前記第1バンプに隣接する第2バンプと、
前記第1平面、前記第1バンプ及び第2バンプに接触する第1接着層と、
前記素子及び前記第1バンプに接触する第2接着層とを備えることを特徴とする電子部品。 - 第1平面を有する基板と、
前記第1平面に固定された第1バンプと、
前記第1平面に非接触かつ相対し、前記第1バンプに固定された素子と、
前記第1平面に固定され、前記素子と離間し、前記第1バンプに隣接する段差部と、
前記素子及び前記第1バンプ及び前記段差部に接触する接着層とを備えることを特徴とする電子部品。 - 基板の第1平面に固定されたバンプにキャップ治具を被せる工程と、
前記キャップ治具と前記基板の第1平面との隙間部分に第1接着剤を供給する工程と、
前記第1接着剤を熱硬化させる工程と、
前記キャップ治具を外し、前記熱硬化後の第1接着剤の上に第2接着剤を供給する工程と、
前記第2接着剤により前記素子を前記バンプに接着固定する工程とを備えることを特徴とする電子部品の製造方法。 - 基板の第1平面に固定されたバンプに第1接着剤を供給する工程と、
前記第1接着剤が供給された前記バンプにキャップ治具を被せ、該キャップ治具と前記基板の第1平面との隙間部分に第1接着剤を充填する工程と、
前記第1接着剤を熱硬化させる工程と、
前記キャップ治具を外し、前記熱硬化後の第1接着剤の上に第2接着剤を供給する工程と、
前記第2接着剤により前記素子を前記バンプに接着固定する工程とを備えることを特徴とする電子部品の製造方法。
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