JP5123575B2 - 配線基板及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、機能素子が設けられたシリコンウエハ等の半導体基板上に、例えばガラスなどの基板を貼り合せた配線基板とその製造方法に係り、詳しくは、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-oxide Semiconductor）といった固体撮像素子等の機能素子を備えた光学系半導体デバイスをウエハレベルパッケージで作製し、実装基板に実装した後のバンプの実装信頼性を向上させるものである。

半導体デバイスが形成されたシリコンウエハ等の半導体基板のウエハレベルパッケージの構造としては、たとえば、図１０に示したような半導体パッケージが知られている。このパッケージは、半導体基板１１１と実装基板１２１とを接合したものである。前記半導体基板１１１は、一方の面に機能素子１１２が配置され、前記機能素子１１２からの信号を出力する導電層１１３と、前記導電層１１３を除いて前記一方の面を覆う表面保護膜１１４とを備える。一方、前記実装基板１２１は、一方の面に導電層１２３が設けられている。そして、前記半導体基板１１１の導電層１１３と前記実装基板１２１の導電層１２３とが対向するように配置し、はんだバンプ１１９を介して前記導電層１１３と前記導電層１２３とを電気的に接続する。

このような半導体デバイスのパッケージでは、パッケージの構造による実装信頼性評価や信頼性の向上策として、バンプの高さを高くすることや捨てバンプを設ける、バンプと基板との間に樹脂ポストを設ける等が行われている。
たとえば、半導体パッケージとプリント配線基板との接合部にクラックが入るという課題を解決する手段として、半導体基板上に配置された電極パッドから引き出された配線上にレジスト層を設け、このレジスト層に形成された溝を埋めてなる導電性樹脂の柱上部材と、柱上部材上に一体化して設けられた導電性樹脂からなるバンプとを有する半導体パッケージが提案されている（特許文献１参照）。

また、光学系半導体デバイスの形成されたシリコンウエハ等の半導体基板に、ガラス基板等を貼り合せたウエハレベルパッケージの構造としては、たとえば、図１１に示したような半導体パッケージが知られている。このパッケージは、半導体基板１４１とガラス基板１４６とを封止部１４７を介して貼り合せたＳｉ（シリコン）／ガラス貼り合せ基板１４０と、実装基板１５１とを接合したものである。前記半導体基板１４１は、一方の面に機能素子１４２が配置され、一方の面から他方の面に前記機能素子１４２からの信号を出力する貫通配線１４５と、前記他方の面に配され、貫通配線１４５と電気的に接続された導電層１４３と、前記導電層１４３を除いて前記一方の面を覆う表面保護膜１４４とを備える。一方、前記実装基板１５１は、一方の面に導電層１５３が設けられている。そして、前記半導体基板１４１の導電層１４３と前記実装基板１５１の導電層１５３とが対向するように配置し、はんだバンプ１４９を介して前記導電層１４３と前記導電層１５３とを電気的に接続する。なお、図１１に示したような光学系半導体パッケージでは、前記機能素子１４２のイメージエリアにキャビティ１４８が形成されているが、キャビティの無いものもある。

また、このような光学系半導体デバイスの形成されたシリコンウエハ等の半導体基板のパッケージとしては、以下のような構造のものがそれぞれ提案されている。
たとえば、小型化すると共に、製造工程を簡略化して製造コストを削減する課題を解決する手段として、表面に被封止デバイスが形成された半導体チップを複数配置してなる半導体ウェハと、前記半導体チップの表面に接着され、前記被封止デバイスを、前記半導体チップとそれとの間の空間で形成されるキャビティ内に封止する封止キャップを複数配置してなるキャップ・アレイ・ウェハとを準備する。そして、前記半導体ウェハを貫通して複数のビアホールを設けて埋め込み電極を形成し、さらにバンプ電極を形成する。その後、この構造体をスクライブラインに沿って切断することにより、個々のパッケージに分割するものが提案されている（特許文献２参照）。

また、蓋部材の傾斜、蓋部材による半導体基板又は半導体基板に設けられている各部の破損、及び製造時の半導体基板の破損を防止する課題を解決する手段として、半導体基板表面に撮像素子及びマイクロレンズ部が形成され、半導体基板を貫通する貫通電極が形成され、表面からガラスリッド側へ突出する突起部が貫通電極上にマイクロレンズ部の厚さより厚く形成され、突起部が半導体基板とガラスリッドとの間に介在しているものが提案されている（特許文献３参照）。

上述した光学系半導体デバイスのパッケージでは、実装信頼性評価の例は少なく、上記半導体基板のウエハレベルパッケージと同様の実装信頼性評価や信頼性の向上策が適用できる。加えて、光学系半導体デバイスのウエハレベルパッケージのような、例えばＳｉ／ガラス貼り合せ基板においては、Ｓｉ基板の実装信頼性とは異なった手段により、実装信頼性を向上させることが出来ると考えられる。

つまり、Ｓｉ／ガラス貼り合せ基板における実装信頼性の故障要因は主にバンプの故障であり、バンプに影響する応力を如何に緩和するかが重要である。たとえば、図１２に示すように、バンプ１４９の故障はパッケージ（Ｓｉ／ガラス等の貼り合せ基板１４０）の膨張係数とエポキシ樹脂等の実装基板１５１の膨張係数の違いにより、膨張した実装基板１５１によってバンプ１４９に応力が加わり、バンプ１４９の故障につながる。したがって、貼り合せ基板を用いたパッケージにおいてはバンプ１４９への応力を緩和できる構造にする必要がある。

ところが、機能素子が設けられた半導体基板上にガラス等の基板を貼り合せる際には、図１３に示すように、機能素子を避ける位置に封止部１４７を設ける構造がとられている。このような光学系半導体デバイスのパッケージ構造における実装信頼性を考えた場合、機能素子のイメージエリア１６３及びキャビティエリア１６２では、ガラス基板とＳｉ基板が接着されていないため、実装基板が熱膨張した際にパッケージ側のＳｉ基板が変形しやすくバンプへの応力を緩和できるが、ガラス基板とＳｉ基板が接着されたＳｉ／ガラス接着エリア１６１では、実装基板が熱膨張した際にパッケージ側は変形しにくく、バンプに応力が集中し、実装信頼性の面で好ましくないものであった。
特開２００４−１１９５７４号公報 特開２００５−０１９９６６号公報 特開２００５−２０９９６７号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、貼り合せ構造を有する配線基板において、実装基板に実装した後のバンプに掛かる応力を緩和でき、実装信頼性が向上する配線基板を得ることを第一の目的とする。
また、本発明は、ウエハレベルでの実装信頼性が向上した配線基板の製造方法を提供することを第二の目的とする。

本発明の請求項１に係る配線基板は、一方の面に機能素子を備えた第一基板と、前記第一基板の一方の面側に第一の封止部を介し設けられた第二基板と、前記第一基板の他方の面側に備えられ、前記機能素子と電気的に接続された複数のバンプとを備える配線基板において、前記第一の封止部は、前記第一基板の外周をなす第一領域に設けられ、前記第一基板と前記第二基板の重なる方向から見て、前記バンプ接合部と重ならない位置に配されているとともに、前記機能素子は、前記第一基板の内包に設けられ、前記機能素子を包囲する第二領域には第二の封止部がさらに設けられ、前記第二の封止部は、前記第一基板と前記第二基板の重なる方向から見て、前記バンプ接合部と重ならない位置に配されており、前記第一基板と前記第二基板の重なる面内の方向において、前記機能素子が存在しない領域である第一キャビティエリアと、前記機能素子が存在する領域である第二キャビティエリアとを、区分するように前記第二の封止部が配されており、両方のエリアに各々、前記バンプ接続部があることを特徴とする。

本発明の請求項２に係る配線基板は、請求項１に係る配線基板において、前記第一基板と前記第二基板の重なる面内の方向において、前記第二キャビティエリアに配された複数の前記バンプ接合部は、前記第二の封止部により、各々のバンプ接合部が孤立した状態にあることを特徴とする。
本発明の請求項３に係る配線基板は、請求項２に係る配線基板において、前記第二の封止部は、格子状をなしていることを特徴とする。

本発明の請求項４に係る配線基板は、請求項１に係る配線基板において、前記第一基板と前記第二基板の重なる面内の方向において、前記第二の封止部は、バンプ接合部とは関係しない領域に配されており、各々の第二の封止部が孤立した状態にあることを特徴とする。

本発明の請求項５に係る配線基板の製造方法は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の配線基板を製造する方法であって、前記機能素子を包囲する第二領域にあって、かつ、前記第一基板と前記第二基板の重なる方向から見て、前記バンプ接合部と重ならない位置に第二の封止部を形成する工程Ｃと、前記第一の封止部及び前記第二の封止部を介して前記第一基板と前記第二基板を接合する工程Ｄと、を備えることを特徴とする。

本発明の請求項６に係る配線基板の製造方法は、請求項５に記載の配線基板の製造方法であって、前記工程Ｃは、前記第一基板と前記第二基板の重なる方向において、前記第二キャビティエリアに配された複数の前記バンプ接合部が各々、孤立した状態となるように前記第二の封止部を形成することを特徴とする。

本発明の請求項１に係る配線基板は、一方の面に機能素子及び他方の面側に複数のバンプを備える第一基板と、前記第一基板の一方の面側に配された第二基板とが、前記第一基板の外周をなす第一領域に設けられ、前記第一基板と前記第二基板の重なる方向から見て、バンプ接合部と重ならない位置に配された第一の封止部によって接合されている。
また、前記機能素子は、前記第一基板の内包に設けられ、前記機能素子を包囲する第二領域には第二の封止部がさらに設けられ、前記第二の封止部は、前記第一基板と前記第二基板の重なる方向から見て、前記バンプ接合部と重ならない位置に配されており、前記第一基板と前記第二基板の重なる面内の方向において、前記機能素子が存在しない領域である第一キャビティエリアと、前記機能素子が存在する領域である第二キャビティエリアとを、区分するように前記第二の封止部が配されており、両方のエリアに各々、前記バンプ接続部がある。
ゆえに、実装基板が熱膨張によって変形した際に変形しにくい第一基板と第二基板との接着された箇所が、前記第一基板と前記第二基板の重なる方向から見て、バンプ接合部と重ならない位置に配され、実装基板が熱膨張によって変形しやすい第一基板と第二基板との接着されていない箇所が、前記第一基板と前記第二基板の重なる方向から見て、バンプ接合部と重なる位置に存在することになる。その結果、実装基板の熱膨張による変形によってバンプ接合部に掛かる応力を、第一基板と第二基板との接着されていない箇所において分散させることができる。
特に、前記第二の封止部は、前記機能素子が存在しない領域である第一キャビティエリアと、前記機能素子が存在する領域である第二キャビティエリアとを、区分するように配されているので、上述した実装基板の熱膨張による変形を考慮し、両方のエリアに各々、配置されたバンプ接続部を使い分けることが可能となる。
したがって、貼り合せ構造を有する配線基板において、実装基板に実装した後のバンプに掛かる応力を緩和でき、実装信頼性が向上する配線基板を得ることができる。しかも、第一の封止部および第二の封止部によって配線基板内包域を封止するので、機能素子を保護し、機能素子の安定した動作が得られるものとすることができる。

本発明の請求項５に係る配線基板の製造方法は、機能素子を包囲する第二領域にあって、かつ、第一基板と第二基板の重なる方向から見て、バンプ接合部と重ならない位置に第二の封止部を形成（工程Ｃ）し、第一基板の外周をなす第一領域に設けられた第一の封止部、及び前記第二の封止部を介して前記第一基板と前記第二基板の接合を行なう（工程Ｄ）ようにしている。ゆえに、実装基板の熱膨張による変形によってバンプ接合部に掛かる応力を分散させ、配線基板の実装信頼性を向上させることができると共に、第一基板と第二基板の接合を行なうことができる第一の封止部および第二の封止部を容易に設けることができる。
したがって、ウエハレベルでの実装信頼性が向上した配線基板の製造方法を容易に提供することができる。

（第一実施形態）
以下、最良の形態に基づき、図面を参照して本発明の第一実施形態を説明する。
図１は、本発明に係る配線基板の一例を模式的に示す平面図であり、図２は、この配線基板を実装基板に実装した状態を模式的に示す断面図である。なお、後述する他の実施形態においては、本実施形態と同様の構成部分については同じ符合を用い、その説明は省略することとし、特に説明しない限り同じであるものとする。

本実施形態における配線基板（ウエハレベルパッケージ）１０は、図１及び図２に示すとおり、一方の面に機能素子１２を備えた第一基板１１と、前記第一基板１１の機能素子１２に重なるように、一方の面に配された第二基板１６と、前記第一基板１１と前記第二基板１６との間に挟まれ、前記機能素子１２を内包する側にキャビティ１８を成すように配された第一の封止部１７と、を少なくとも備えている。

また、本実施形態における配線基板１０は、前記第一基板１１が、その他方の面に配され、前記機能素子１２と電気的にアクセス（接続）するための接点（以下、「バンプ」という）１９や、これに連なる導電層１３を備えている。そして、第一基板１１の一方の面と他方の面との間には、前記機能素子１２と前記導電層１３とを電気的に接続するための貫通配線１５が形成されている。さらに、第一基板１１の他方の面には、前記バンプ１９が配された領域を除いて封止樹脂層１４が形成されている。

そして、本実施形態における配線基板１０では、前記第一の封止部１７は、前記第一基板１１の外周をなす第一領域にあって、かつ、前記第一基板１１と第二基板１６の重なる方向から見て、バンプ接合部と重ならない位置、具体的には、複数備えられたバンプにおける最外周に備えられたバンプ位置よりの外側に配されることを特徴とする。ここで、バンプ接合部とは、バンプ１９が導電層１３と接している部分を意味する。

第一基板１１は、たとえばＳｉやＧａＡｓ等の半導体材料からなる基材の表面に、パッシベーション膜（不図示）と、機能素子１２とが形成されてなる。パッシベーション膜は、ＳｉＮまたはＳｉＯ_２ 等からなる不動態化による絶縁膜である。
また、第一基板１１は、基板厚が薄い方が好ましく、たとえば１００〜２００μｍの厚さであると良い。その厚さが１００μｍ以下であると、薄過ぎると基板の強度が保てず、一方、その厚さが２００μｍ以上であると、バンプへの応力の緩和が劣ることとなる。

機能素子１２は、デバイスの中心機能を担う場所であって、第一基板１１に与えられた物理的な変化量を電気的な信号に変換するエリアに相当し、微細な三次元構造の素子、たとえばＣＣＤやＣＭＯＳといったイメージセンサとして機能する固体撮像素子等である。

導電部１３は、機能素子１２からの電気的信号を伝達するための表面配線層であり、たとえばＣｕ等の導電性を有する材料が好適に用いられる。導電部１３は、後述する貫通配線１５と電気的に接続される。

封止樹脂層１４は、バンプ１９が配された領域を除いて第一基板１１の他方の面を覆っている。この封止樹脂層１４をなす材料としては、たとえばエポキシやポリイミド等の樹脂を挙げることができる。

貫通配線１５は、第一基板１１を貫通する配線であり、たとえばＣｕ、Ａｌ、ＡｕＳｎ等の導電性を有する材料が好適に用いられる。この貫通配線１５は、たとえば第一基板１１の一方の面から他方の面を貫通して形成した孔部内に、前記導電性を有する材料を、溶融金属吸引法や、印刷法、メッキ法等により形成することができる。

第二基板１６は、第一基板１１に備えられた機能素子１２を保護するための部材であり、第一の封止部１７を介して前記第一基板１１に支持され、前記機能素子１２の周囲にキャビティ１８をなすように配されている。この第二基板１６は、たとえばガラス等絶縁体から形成されれば良い。

第一の封止部１７は、第一基板１１と第二基板１６とをウエハレベルで接合する部材であると共に、機能素子１２と第二基板１６とを離間させる部材でもある。この第一の封止部１７は、たとえば厚みが１〜１００μｍ程度の樹脂、金属、ガラス、シリコンなどから形成される。また、第一の封止部１７を介した第一基板１１と第二基板１６との接合は、たとえばエポキシ、ポリイミド、ＢＣＢなどの接着剤接合、ガラスフリット接合、Ａｕ，Ｓｎなどの共晶接合、はんだ接合、陽極接合などの各種接合方法が採用可能である。
この第一の封止部１７が設けられた配線基板１０上の領域は、後述する実装基板２１が熱膨張した際に変形しにくい接着エリア３１を構成する。
なお、第一の封止部１７は、機能素子１２の表面に配されるものではないので、光透過性を有さないものであっても良い。

キャビティ１８は、第一の封止部１７を介した第一基板１１と第二基板１６との接合により、前記第一基板１１と前記第二基板１６との間に前記第一の封止部１７によって囲まれて形成された空間である。
このキャビティ１８が形成された配線基板１０上の領域は、後述する実装基板２１が熱膨張した際に変形しやすく、バンプ接合部に掛かる応力を分散させて緩和するキャビティエリア３２を構成し、さらに機能素子１２の光電変換部分はイメージエリア３３を構成する。

バンプ１９は、第一基板１１の導電部１３と後述する実装基板２１の導電部２３とを電気的に接続するものであり、半田ペースト印刷や半田ボール搭載等、既知の方法により形成することができる。

実装基板２１は、その一方の面に、前記配線基板１０に備えられたバンプ１９と電気的に接続するための導電層２３を備えている。
この導電部２３は、実装基板２１の一方の面に配された再配線層であり、たとえばＣｕ、Ｎｉ、Ａｕ等の導電性を有する材料が好適に用いられる。

このように、第一の接合部１７が、第一基板１１の外周をなす第一領域にあって、かつ、前記第一基板１１と第二基板１６の重なる方向から見て、バンプ接合部と重ならない位置に配されていることで、実装基板２１が熱膨張した際にパッケージ側が変形しにくい接着エリア３１が実装信頼性の低下を引きこし易いバンプ接合部を避けて存在することとなる。一方、前記バンプ接合部が存在することとなるイメージエリア３３及びキャビティエリア３２では、第一基板１１と第二基板１６が接着されていないため、実装基板２１が熱膨張した際にパッケージ側のＳｉが変形しやすく、バンプ接合部に掛かる応力を分散させて緩和することができる。
したがって、貼り合せ構造を有する配線基板において、実装信頼性を向上させることができる。

また、この第一の封止部１７による第一基板１１と第二基板１６との接合によって、機能素子が形成された配線基板内包域を他の領域とは隔離された状態にすることができるので、良好な封止性を確保し、機能素子の劣化を防ぎ、機能素子の安定した動作と長寿命が得られるものとすることができる。

次に、以上のような構成による配線基板１０の製造方法を説明する。図３及び図４は、その製造方法を段階的に示す説明図である。以下、第一基板１１をＳｉ基板、第二基板１６をガラス基板として説明する。
まず、前記配線基板１０の製造にあたっては、図３（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１１の一方の面に、ＣＣＤやＣＭＯＳといったイメージセンサとして機能する固体撮像素子等の機能素子１２を形成する。

次に、図３（ｂ）に示すように、Ｓｉ基板１１の一方の面における外周をなす第一領域にあって、かつ、Ｓｉ基板１１と後で貼り合せるガラス基板１６の重なる方向から見て、後に形成するバンプ接合部と重ならない位置に、第一の封止部１７を形成する。
次いで、図３（ｃ）に示すように、第一の封止部１７上にガラス基板１６を配して、Ｓｉ基板１１とガラス基板１６とを重ね合わせ、第一の封止部１７を介してＳｉ基板１１とガラス基板１６を接合する。この接合は、たとえばＳｉ基板１１とガラス基板１６とを重ね合わせた状態のまま熱プレス処理し、第一の封止部１７を溶融することにより行なうことができる。

その後、図３（ｄ）に示すように、Ｓｉ基板１１に、機能素子１２と電気的に接続する貫通配線１５を形成する。このような貫通配線１５は、たとえば貫通穴の内部に導電材を充填したものであれば良い。
次に、図４（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１１の他方の面において、貫通配線１５に接続される導電層１３を形成した後、その上を絶縁性の封止樹脂層１４で覆う。ただし、後に形成するバンプ接合部となる部分には、封止樹脂層１４に開口部を設ける。

さらに、図４（ｂ）に示すように、Ｓｉ基板１１の他方の面にあって、封止樹脂層１４に開口部を通して露呈した導電層１３上にバンプ材を配し、このバンプ材を溶融することにバンプ１９を形成することにより、配線基板１０とすることができる。
その後、図４（ｃ）に示すように、配線基板１０のバンプ１９を、実装基板２１の一面に形成した導電層２３に向けて配し、バンプ１９を溶融して導電層２３と電気的に接続することで、図２に示すように、配線基板１０を実装基板２１に実装することができる。

これにより、本発明による製造方法では、Ｓｉ基板とガラス基板の接合を行なうことができる第一の封止部を容易に設けることができると共に、実装後における実装基板の熱膨張による変形によってバンプ接合部に掛かる応力を分散させ、配線基板の実装信頼性を向上させることのできる配線基板の製造方法を容易に提供することができる。

（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態を、図面を参照して説明する。
図５は、本発明に係る配線基板の他の一例を模式的に示す平面図であり、図６は、この配線基板を実装基板に実装した状態を模式的に示す断面図である。
本実施形態における配線基板（ウエハレベルパッケージ）４０は、図５及び図６に示すとおり、前記第一実施形態における配線基板１０にさらに、前記第一基板１１の内包に設けられた機能素子１２を包囲する第二の領域に第二の封止部４７を備えたものである。

本実施形態における配線基板４０では、前記第二の封止部４７は、前記第一基板１１と第二基板１６の重なる方向から見て、バンプ接合部と重ならない位置に配されることを特徴とする。

第二の封止部４７は、第一基板１１と第二基板１６とをウエハレベルで接合する部材であると共に、機能素子１２のより良好な気密封止性を確保する部材でもある。この第二の封止部４７は、たとえば厚みが１〜１００μｍ程度の樹脂、金属、ガラス、シリコンなどから形成される。また、第二の封止部４７は、前記第一の封止部１７と同じ材料からなる場合、別々に配しても良いが、一緒に配することもできる。なお、第二の封止部４７は、機能素子１２を取り囲むように配されるものえあるので、透湿性、吸湿性の低い材料が望ましい。
この第二の封止部４７が設けられた配線基板４０上の領域は、第一の封止部１７が設けられた配線基板４０上の接着エリア３１と同様に、後述する実装基板２１が熱膨張した際に変形しにくい接着エリア３４を構成する。

また、第二の封止部４７の形成により、第一の封止部１７により囲まれた第一のキャビティ４８と、第二の封止部４７により囲まれた第二のキャビティ５８が作製される。このキャビティ４８，５８が形成された配線基板４０上の領域は、後述する実装基板２１が熱膨張した際に変形しやすく、バンプ接合部に掛かる応力を分散させて緩和する第一キャビティエリア３２と第二キャビティエリア３５を構成する。
すなわち、第二の封止部４７は、機能素子１２が存在しない領域である第一キャビティエリア３２と、機能素子１２が存在する領域である第二キャビティエリア３５とを、区分するように配されている。これにより、両方のエリア（第一キャビティエリア３２、第二キャビティエリア３５）に各々、バンプ接続部が複数あることを、図５は示している。
また図５から明らかなように、第一基板１１と第二基板１６の重なる方向から見て、第二キャビティエリア３５内にあるバンプ接続部はイメージエリア３３と重なる位置に配されているのに対して、第一キャビティエリア３２内にあるバンプ接続部はイメージエリア３３とは重ならない位置にある。
したがって、イメージエリア３３と重ならない位置に配されている、第一キャビティエリア３２内にあるバンプ接続部は、第二キャビティエリア３５内にあるバンプ接続部に比べて、実装基板２１が熱膨張した際に変形することによる影響を受けにくい。
なお、本実施形態では、キャビティは二つしか作製されていないが、後述するイメージエリア３３以外の部分に第三のキャビティ又はそれ以上の多数個のキャビティを作製するような構成としても良い。

図９は、多数個のキャビティを設ける構成例を示すモデル図である。図９（ａ）〜図９（ｇ）において基本的に、白抜きの小さな丸印の領域がバンプ接合部を、砂地模様の領域が封止部を、その他の領域がキャビティエリアを、それぞれ表している。
図９（ａ）は、複数個（図中では９個）のバンプ接合部が個別に、格子状の封止部によって孤立した状態に配され、個々のバンプ接合部と封止部との間にキャビティエリアが設けられている構成例である。ここで、格子状の封止部は、個々のバンプ接合部間を上下左右方向に区分するように配置されている。
図９（ｂ）は、基本的に図９（ａ）とほぼ同じ構成をなしている。ただし、キャビティエリアがバンプ接合部の外周域に沿ってのみ、略同心円状に配置されている点が、図９（ａ）と相違する構成例である。
図９（ｃ）は、基本的に図９（ａ）とほぼ同じ構成をなしている。ただし、格子状の封止部のうち、交差する部分をキャビティエリアに置換した点が、図９（ａ）と相違する構成例である。
図９（ｄ）は、基本的に図９（ｂ）とほぼ同じ構成をなしている。ただし、封止部のうち、バンプ接合部とは無関係な領域に、キャビティエリアを追加して配した点が、図９（ｂ）と相違する構成例である。ここで、追加したキャビティエリアは、白抜きの四角印にて表している。
図９（ｅ）は、バンプ接合部の位置とは関係しない領域に封止部を配し、各封止部が孤立して構成例を表している。図９（ｅ）における封止部は、特に、砂地模様の四角印にて表している。つまり、封止部が矩形パターンであることを示す。
図９（ｆ）は、基本的に図９（ｅ）とほぼ同じ構成をなしている。ただし、図９（ｆ）における封止部は、特に、砂地模様の丸印にて表している。つまり、封止部が円形パターンであることを示している。ゆえに、図９（ｆ）は、封止部のパターンが点が図９（ｅ）と相違する構成例である。
図９（ｇ）は、基本的に図９（ａ）とほぼ同じ構成をなしている。ただし、格子状の封止部が、個々のバンプ接合部間を斜め方向に区分するように配置されている点が図９（ａ）と相違する構成例である。

このように、第二の接合部４７が、第一基板１１と第二基板１６の重なる方向から見て、バンプ接合部と重ならない位置に配されることで、機能素子の封止域内へのガス等の侵入を防ぐことができ、配線基板の封止性を良好にすることができると共に、実装基板２１が熱膨張した際にパッケージ側が変形しにくい接着エリア３４が実装信頼性の低下を引きこし易いバンプ接合部を避けて存在することとなる。一方、バンプ接合部が存在することとなるイメージエリア３３、第一キャビティエリア３２及び第二キャビティエリア３５では、第一基板１１と第二基板１６が接着されていないため、実装基板２１が熱膨張した際にパッケージ側のＳｉ基板が変形しやすく、バンプ接合部に掛かる応力を分散させて緩和することができる。
したがって、貼り合せ構造を有する配線基板において、実装信頼性を向上させることができる。

また、この第二の封止部４７による第一基板１１と第二基板１６との接合によって、機能素子の封止性を向上させるとともに、第一基板（たとえば、Ｓｉ基板）１１と第二基板（たとえば、ガラス基板）１６の接着部を増やすことにより、衝撃等による薄型化されたＳｉ基板の損傷を抑制できる。ゆえに、機能素子の劣化を防ぎ、機能素子のより安定した動作と長寿命が得られるものとすることができる。

次に、以上のような構成による配線基板４０の製造方法を説明する。図７は、その製造方法を段階的に示す説明図である。以下、本実施形態においても、第一基板１１をＳｉ基板、第二基板１６をガラス基板として説明する。
まず、図７（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１１の一方の面に、ＣＣＤやＣＭＯＳといったイメージセンサとして機能する固体撮像素子等の機能素子１２を形成する工程までは、前記第一実施形態における配線基板１０と同様である。

次に、図７（ｂ）に示すように、Ｓｉ基板１１の一方の面における外周をなす第一領域にあって、かつ、Ｓｉ基板１１と後で貼り合せるガラス基板１６の重なる方向から見て、後に形成するバンプ接合部と重ならない位置に、第一の封止部１７を形成する。また、機能素子１２を包囲する第二領域にあって、かつ、Ｓｉ基板１１とガラス基板１６の重なる方向から見て、バンプ接合部と重ならない位置に、第二の封止部４７を形成する。この第一の封止部１７と第二の封止部４７の形成は、一緒に行なっても良いし、別々に行なっても良い。
次いで、図７（ｃ）に示すように、第一の封止部１７及び第二の封止部４７の上にガラス基板１６を配して、Ｓｉ基板１１とガラス基板１６とを重ね合わせ、第一の封止部１７及び第二の封止部４７を介してＳｉ基板１１とガラス基板１６を接合する。この接合は、たとえばＳｉ基板１１とガラス基板１６とを重ね合わせた状態のまま熱プレス処理し、第一の封止部１７及び第二の封止部４７を溶融することにより行なうことができる。

その後、図７（ｄ）に示すように、Ｓｉ基板１１に、機能素子１２と電気的に接続する貫通配線１５を形成する。このような貫通配線１５は、たとえば貫通穴の内部に導電材を充填したものであれば良い。
次に、図８（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１１の他方の面において、貫通配線１５に接続される導電層１３を形成した後、その上を絶縁性の封止樹脂層１４で覆う。ただし、後に形成するバンプ接合部となる部分には、封止樹脂層１４に開口部を設ける。

さらに、図８（ｂ）に示すように、Ｓｉ基板１１の他方の面にあって、封止樹脂層１４に開口部を通して露呈した導電層１３上にバンプ材を配し、このバンプ材を溶融することにバンプ１９を形成することにより、配線基板４０とすることができる。
その後、図８（ｃ）に示すように、配線基板４０のバンプ１９を、実装基板２１の一面に形成した導電層２３に向けて配し、バンプ１９を溶融して導電層２３と電気的に接続することで、図６に示すように、配線基板４０を実装基板２１に実装することができる。

これにより、本発明による製造方法では、Ｓｉ基板とガラス基板の接合を行なうことができる第一の封止部及び第二の封止部を容易に設けることができると共に、実装後における実装基板の熱膨張による変形によってバンプ接合部に掛かる応力を分散させ、配線基板の実装信頼性を向上させる、さらに機能素子の気密封止性を向上させることのできる配線基板の製造方法を容易に提供することができる。

しかも、Ｓｉ基板とガラス基板を接合する熱プレス処理時に発生するガス等がイメージエリア及び第二キャビティエリア内へ侵入することを抑制して、特性劣化のないパッケージ構造とすることができる。

本発明は、たとえばＣＣＤやＣＭＯＳといったイメージセンサとして機能する固体撮像素子等の機能素子を備えた光学系半導体デバイス上にガラスなどの基板を貼り合せた構造を有する配線基板に適用できる。

本発明に係る配線基板の一例を示す図である。 図１に示す配線基板を実装した状態の断面を示す図である。 本発明に係る配線基板の製造方法の一例を工程順に示す図である。 図３に続く各工程を示す図である。 本発明に係る配線基板の他の例を示す図である。 図５に示す配線基板を実装した状態の断面を示す図である。 本発明に係る配線基板の他の製造方法の一例を工程順に示す図である。 図７に続く各工程を示す図である。 多数個のキャビティを設ける構成例を示すモデル図である。 従来の半導体基板を実装した状態の断面を示す図である。 従来の配線基板を実装した状態の断面を示す図である。 従来の配線基板を実装した状態の断面を示す図である。 従来の配線基板を実装した状態の平面を示す図である。

符号の説明

１０、４０ 配線基板、１１ 第一基板（半導体基板）、１２ 機能素子、１３ 導電層、１４ 封止樹脂層、１５ 貫通配線、１６ 第二基板（ガラス基板）、１７ 第一の封止部、４７ 第二の封止部、１８、４８、５８ キャビティ、１９ バンプ、２１ 実装基板、２３ 導電層、３１、３４ 接着エリア、３２、３５ キャビティエリア、３３ イメージエリア。

Claims (6)

1. 一方の面に機能素子を備えた第一基板と、
   前記第一基板の一方の面側に第一の封止部を介し設けられた第二基板と、
   前記第一基板の他方の面側に備えられ、前記機能素子と電気的に接続された複数のバンプとを備える配線基板において、
   前記第一の封止部は、前記第一基板の外周をなす第一領域に設けられ、前記第一基板と前記第二基板の重なる方向から見て、前記バンプ接合部と重ならない位置に配されているとともに、
   前記機能素子は、前記第一基板の内包に設けられ、
   前記機能素子を包囲する第二領域には第二の封止部がさらに設けられ、前記第二の封止部は、前記第一基板と前記第二基板の重なる方向から見て、前記バンプ接合部と重ならない位置に配されており、
   前記第一基板と前記第二基板の重なる面内の方向において、前記機能素子が存在しない領域である第一キャビティエリアと、前記機能素子が存在する領域である第二キャビティエリアとを、区分するように前記第二の封止部が配されており、両方のエリアに各々、前記バンプ接続部があることを特徴とする配線基板。
2. 前記第一基板と前記第二基板の重なる面内の方向において、前記第二キャビティエリアに配された複数の前記バンプ接合部は、前記第二の封止部により、各々のバンプ接合部が孤立した状態にあることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
3. 前記第二の封止部は、格子状をなしていることを特徴とする請求項２に記載の配線基板。
4. 前記第一基板と前記第二基板の重なる面内の方向において、前記第二の封止部は、バンプ接合部とは関係しない領域に配されており、各々の第二の封止部が孤立した状態にあることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の配線基板を製造する方法であって、
   前記機能素子を包囲する第二領域にあって、かつ、前記第一基板と前記第二基板の重なる方向から見て、前記バンプ接合部と重ならない位置に第二の封止部を形成する工程Ｃと、
   前記第一の封止部及び前記第二の封止部を介して前記第一基板と前記第二基板を接合する工程Ｄと、
   を備えることを特徴とする配線基板の製造方法。
6. 前記工程Ｃは、前記第一基板と前記第二基板の重なる方向において、前記第二キャビティエリアに配された複数の前記バンプ接合部が各々、孤立した状態となるように前記第二の封止部を形成することを特徴とする請求項５に記載の配線基板の製造方法。

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