专利名称：电子装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种具有露出的功能部的电子装置及其制造方法。
背景技术：
例如，使来自外部的光信号转换为电信号的电子装置包括具有光接收部作为功能 部的电子元件。在这种电子装置中，当光信号的光路上存在树脂时，光信号会衰减。另外， 在光信号的光路上不能使用能够提高电子装置的耐湿性并适合于无铅安装时的回流条件 的黑色树脂。此外，在涉及将蓝光用作光信号的光记录技术的电子装置中，在光路上使用环 氧树脂的情况下，蓝光导致光路上的环氧树脂劣化，因而光透过性变差。因此，在这样电子 装置中，不在光路上设置树脂以便使光信号直接输入至光接收部，即，使光接收部露出(例 如参照专利文献1)。还可以期待将功能部露出的电子装置应用于MEMS(微机电系统)、功 能元件(例如电声滤波器)中的移动部分不能使用树脂密封的装置、以及用于照相机的固 体摄像元件等。在专利文件1中记载的半导体装置中，设置突出部以防止露出的光接收元件污 染。专利文件1中记载的半导体装置是如下的半导体装置具有光接收元件的半导体裸芯 片被倒装在电路基板上，电路基板上对应于光接收元件的位置处设置有贯通孔部，半导体 裸芯片和电路基板之间用密封树脂进行密封，在电路基板上，在贯通孔部的周缘部设置有 框状的突出部，半导体裸芯片与突出部的顶部抵接而安装。专利文献1 日本特开2003-068939号公报以下的分析是从本发明的观点给出的。在专利文件1中记载的半导体装置中，突出部以与电子元件抵接的状态介于电子 元件和基板之间。因此，存在由于突出部施加了局部的压力而使电子元件破损的担忧。尤 其是，当将电子元件安装到基板时，或者由于加热处理而突出部膨胀时，从突出部施加至电 子元件的压力变大。为了防止由于在倒装时突出部的局部按压导致电子元件损坏，需要进行电子元件 的载荷控制。但是，当需要进行载荷控制时，不能执行高速安装，因而生产率变差。另外，在专利文件1中记载的半导体装置中，对于突出部的高度和凸块的高度要 求高的尺寸精度。如果这些组件的尺寸精度低，则存在如下担忧不能确保电子元件和基板 间的电接触，或者由于突出部引起的局部按压导致电子元件破损。另外，当提高各组件的尺 寸精度时，生成率变差，并且需要用于实现高精度的设备，从而导致制造成本变高。
发明内容
根据本发明的第1观点，提供一种电子装置，其包括在第1面上具有露出的功能 部的电子元件；具有第1贯通孔的框部件；以及具有第2贯通孔的基板。框部件配置在电子 元件的第1面上以使第1贯通孔与功能部的至少一部分相对。电子元件安装在基板上以使 功能部的至少一部分与第2贯通孔相对。框部件与基板不抵接。3
根据本发明的第2观点，提供一种电子装置的制造方法，其包括框部件形成步 骤，在第1面上具有露出的功能部的电子元件的第1面上形成框部件，以包围功能部的至少 一部分；和安装步骤，在具有贯通孔的基板上安装电子元件，以使贯通孔和功能部的至少一 部分相对。本发明具有以下效果中的至少一种效果。在本发明中，框部件与基板不抵接。由此，能够防止框部件在电子元件上施加局部 的压力。因此，根据本发明，能够提供功能性提高且可靠性提高的电子装置。在本发明中，不需要高精度地制作框部件以及电子元件和基板间的导电部件(凸 块)。因此，根据本发明，不会使生产率变差且不会提高制造成本，并且能够制造上述的电子装置。
图1是本发明第1实施方式所涉及的电子装置的概略透视图。图2是图1的II-II线的概略剖视图。图3是用于说明本发明第1实施方式所涉及的电子装置的制造方法的概略步骤 图。图4是用于说明本发明第1实施方式所涉及的电子装置的制造方法的概略步骤 图。图5是本发明第2实施方式所涉及的电子装置的概略剖视图。图6是用于说明本发明第2实施方式所涉及的电子装置的制造方法的概略步骤 图。图7是本发明第3实施方式所涉及的电子装置的概略剖视图。图8是本发明第4实施方式所涉及的电子装置的概略剖视图。图9是用于说明本发明第4实施方式所涉及的电子装置的制造方法的概略步骤 图。
具体实施例方式下面记载了上述各观点的优选方式。根据上述第1观点的优选方式，框部件插入到基板的第2贯通孔中。根据上述第1观点的优选方式，在框部件的外表面和基板的第2贯通孔的内表面 之间形成有间隙。根据上述第1观点的优选方式，框部件的高度为0. 03mm以上。根据上述第1观点的优选方式，框部件由树脂形成。根据上述第2观点的优选方式，在安装步骤中，将电子元件在基板上安装为框部 件插入到贯通孔中。根据上述第2观点的优选方式，框部件形成步骤包括以下步骤在电子元件的第1 面上形成框部件先驱膜；和将框部件先驱膜成型为功能部的至少一部分露出。对本发明第1实施方式所涉及的电子装置进行说明。图1中示出了本发明第1实 施方式所涉及的电子装置的概略透视图。图2中示出了图1的II-II线的概略剖视图。
电子装置10包括基板13和倒装在基板13上的电子元件11。电子元件11经由导 电部件(凸块)14与基板13电连接。例如，电子元件11的电信号经由导电部件14传导至 基板13，并通过基板13的内部布线传递至形成在与电子元件11相对的面相反侧面上的安 装端子。通过填料树脂15覆盖导电部件14，填料树脂15起到将基板13和电子元件11接 合的作用。电子元件11具有功能部11a。作为电子元件11，可以使用例如用于将光信号转换 为电信号的光接收元件。在这种情况下，功能部Ila为光接收部。电子装置10还包括形成有第1贯通孔12a的框部件或筒部件12 (在下文中称为 “框部件”)。框部件12竖直设置在电子元件11上，以使得框部件12的第1贯通孔12a与 功能部Ila的至少一部分相对，并且通过第1贯通1 露出功能部Ila的至少一部分。框 部件12优选形成为包围功能部Ila的整个露出面。基板13在与电子元件11的功能部Ila对应的位置处具有第2贯通孔13a。艮口， 第2贯通孔13a与功能部Ila的至少一部分相对。框部件12的第1贯通孔1 和基板13 的第2贯通孔13a也相对。基板13与框部件12不接触。优选的是，电子元件11被安装为 框部件12插入到基板13的第2贯通孔13a中。在这种情况下，在框部件12的外表面和基 板13的第2贯通孔13a的内表面之间形成间隙d。优选的是，将间隙d设定为如下的大小 即使随着温度的上升，框部件12和基板13膨胀、伸长，框部件12和基板13也不接触。由 此，例如当电子元件11安装在基板13上时，或者当框部件12由于加热处理(例如用于安 装电子装置10的加热处理、温度循环试验等耐久性试验中的加热处理等)而膨胀时，能够 防止基板13经由框部件12来局部地按压电子元件11。因此，根据本发明，能够抑制由于框 部件12导致的电子元件11损坏。另外，即使框部件12随着温度的变化而伸缩，框部件12 也能够在不受线膨胀系数不同的其它组件的影响的情况下伸缩。因此，根据本发明，能够防 止如下的情况随着温度的变化框部件12从电子元件11剥离，或者对电子元件11施加应 力。另外，随着温度的变化，基板13的伸缩也不会受框部件的影响，反而由于与间隙d相应 地伸缩的自由度提高，因此能够降低施加在导电部件14上的应力。因此，根据本发明，能够 提高电连接可靠性。电子元件11的功能部Ila的至少一部分，优选为整体通过框部件12的第1贯通 孔12a以及基板13的第2贯通孔13a露出。例如，在功能部Ila是光接收部的情况下，光 信号通过框部件12的第1贯通孔1 输入至光接收部11a。框部件12的高度(从电子元件11的面起的高度)优选为设定成当填充填料树脂 15时，使填料树脂15不会超过框部件12而进入到第1贯通孔12a内部。例如，在使用环氧 树脂作为填料树脂15的情况下，框部件12的高度优选为设定成0. 03mm以上(例如0. Imm)。 在将框部件12的高度设定成0. 03mm以上的情况下，只要不过多地供给填料树脂15，就能够 防止填料树脂15超出框部件12从而进入到功能部Ila的表面。另外，框部件12的高度优 选地设定成框部件12不过多地从基板13的表面突出。例如，框部件12的高度优选设定为 Imm以下。如果框部件12从基板13过多地突出，则导致电子装置10变厚。尽管在图1中示出框部件12的端面的平面形状(外环形状)为圆环状(第1贯 通孔1 的平面形状为圆形)，但本发明不限于此，可以采用多种形状。例如，框部件12的 端面的平面形状还可以是椭圆形状、多边形状。另外，第1贯通孔12a的形状(内环形状)也不限于圆形，能够采用多种形状，例如还可以是椭圆形状、多边形状。框部件12可以由例如树脂形成。在框部件12的材料为树脂的情况下，框部件12 还可以含有丙烯酸类树脂等光固化性树脂，还可以含有环氧类树脂等热固化性树脂。在 25°C的固化状态下，框部件12的动态粘弹性(Kinetic viscoelasticity)优选为在2GPa 以上6GPa以下的范围内。另外，在200°C的固化状态下，框部件12的动态粘弹性优选为在 IMPa以上50MPa以下的范围内。在框部件12的动态粘弹性在该范围内的情况下，在安装电 子装置10的回流步骤或环境试验等之中，能够与温度变化相对应地提供一定程度的弹性 变化，并且能够缓和热应力。此外，以JISK7244-4为标准测量框部件12的动态粘弹性。电子装置10还包括密封树脂16。密封树脂16密封安装有电子元件11的基板13 的侧面以覆盖电子元件11，以便保护电子元件11。作为密封树脂16，可以使用例如环氧类 树脂。电子装置10还可以在框部件12和基板13上具有用于保护功能部Ila的保护膜 (未示出)。作为保护膜，优选使用具有回流步骤中的加热温度以上的耐热性，并且能够剥 离的材料。接下来，对本发明第1实施方式所涉及的电子装置的制造方法进行说明。在此，以 安装有具有作为功能部的光接收部的半导体元件的半导体装置为例进行说明。图3及图4 中示出了用于说明本发明的电子装置的制造方法的概略步骤图。首先，准备形成有作为电子元件的多个半导体元件的晶片11A(图3(a))。在晶片 IlA的各半导体元件的表面上露出光接收部11a。此外，在图3(a)中，尽管图示了两个半导 体元件，但半导体元件的数量不限于两个，可以是1个半导体元件，也可以是3个以上的半 导体元件。然后，在晶片IlA上，形成框部件先驱膜12A(图3(b))。在用树脂形成框部件12 的情况下，作为框部件先驱膜12A可以使用膜状树脂或液体状树脂。在这种情况下，更优选 使用具有均勻厚度的膜状树脂。当使用树脂膜时，与使用液体状树脂相比，晶片IlA整体上 均勻，并且容易形成0. 03mm以上的膜厚。在将框部件的高度设定为例如0. Imm的情况下， 使用膜厚0. Imm的框部件先驱膜12A。接着，使用掩模18，对框部件先驱膜12A曝光，形成图形(图3(c))。此时，对框部 件先驱膜12A进行图形化，以使框部件12的第1贯通孔1 露出光接收部Ila的至少一部 分，更优选地露出光接收部Ila整体。接着，对框部件先驱膜12A进行显影处理，并去除成 为框部件12的部分以外的部分(曝光的部分)。即，将框部件先驱膜12A成形为框部件12 的形状以包围各光接收部11a。接着，对框部件先驱膜12A进行热处理以使其固化，从而形 成框部件12 (图3 (d))(图3 (b) (d)框部件形成步骤)。通过该热处理将框部件12与 半导体元件(晶片11A)牢固地接合。另外，进行了该热处理的框部件12不会有大的形状 变化。根据该方法，能够一并制作与多个半导体元件11对应的各框部件12，因此能够提高生产效率。接着，在晶片IlA上，形成用于在基板13上进行倒装的导电部件14(图3(e))。在 本发明中，能够在不考虑框部件12的存在，即不用特别提高高度精度的情况下形成凸块。接着，将晶片IlA切割成各半导体元件，形成具有框部件12的半导体元件11 (图
接着，准备具有多个基板13的基板先驱体13A。在基板先驱体13A的各基板13中 形成第2贯通孔13a。接着，在基板前躯体13A上倒装各半导体元件11(图4(g)安装步 骤)。此时，使得基板13的第2贯通孔13a与光接收部Ila以及框部件12的第1贯通孔 12a相对，并且使得各框部件12插入到第2贯通孔13a中。根据本发明，框部件12不抵接基板13，因此，在安装步骤中，能够防止从框部件12 向半导体元件11施加不想要的应力。另外，由于不需要考虑框部件12的按压而控制载荷， 因此不会使安装效率降低。接着，在导电部件14的周围形成填料树脂15，以加固基板先驱体13A和半导体元 件11之间的连接(图4(h))。在填充填料树脂15时，通过框部件12来防止填料树脂15向 光接收部Ila上流动。接着，通过密封树脂16 —并密封多个半导体元件11 (图4(i))。此时，由于在基板 先驱体13A和半导体元件11之间填充有填料树脂15，另外，光接收部Ila被框部件12包 围，因此光接收部Ila不会被密封树脂16覆盖。接着，针对每个半导体元件11分割基板先驱体13A以及密封树脂16来制造电子 装置(半导体装置)10。另外，还可以根据需要来形成覆盖框部件12以及基板13的上表面的保护膜(未 示出)。接着，对本发明第2实施方式所涉及的电子装置进行说明。图5中示出了本发明 第2实施方式所涉及的电子装置的概略剖视图。此外，在图5中，对与第1实施方式相同的 组件标以相同的标号。在第1实施方式所涉及的电子装置10中，密封树脂16整体地覆盖电子元件11，但 在第2实施方式所涉及的电子装置20中，密封树脂沈形成为使得电子元件11中的与形成 有功能部Ila的面(以下称为“第1面”)相反侧的面(以下称为“第2面”)露出。除此 以外，第2实施方式所涉及的电子装置20中的其它部分与第1实施方式相同。接下来，对第2实施方式所涉及的电子装置20的制造方法进行说明。图6中示出 了用于说明第2实施方式所涉及的电子装置20的制造方法的概略剖视图。与图3和图4所 示的第1实施方式所涉及的电子装置10的制造方法的不同点在于，图4(i)中所示的树脂 密封步骤。在图4(h)中所示的填料树脂形成步骤之后，如图6所示，在电子元件11的第2 面上配置缓冲片21。在这种状态下，在上方和下方设置第1及第2密封用金属模22a、22b， 并形成密封树脂26。由此，能够在不覆盖电子元件11的第2面的情况下形成密封树脂26。 缓冲片21介于电子元件11和密封用金属模22之间，防止密封树脂沈向电子元件11的第 2面进入并且防止密封用金属模22对电子元件11造成损坏。作为缓冲片21，可以使用具 有延展性并且柔软的由树脂制成的片，例如可以使用称为隔离膜(Releases film)的分离 型片。除了上述以外，第2实施方式所涉及的电子装置20的制造方法与第1实施方式所 涉及的方法相同。根据本实施方式，能够提高电子元件的散热性能，并且能够防止电子元件的错误 动作。7
接下来，对本发明第3实施方式所涉及的电子装置进行说明。图7中示出了本发 明第3实施方式所涉及的电子装置的概略剖视图。此外，在图7中对与第1实施方式相同 的组件标以相同的标号。第3实施方式所涉及的电子装置30与第1实施方式及第2实施方式不同，不具备 密封树脂。除此之外，第3实施方式所涉及的电子装置30与第1实施方式相同。除了不实施图4(i)中所示的树脂密封步骤以外，第3实施方式所涉及的电子装置 30的制造方法是与第1实施方式所涉及的电子装置的制造方法相同的方法。根据本实施方式，能够提高电子元件的散热性能，并且能够防止电子元件的错误 动作。接下来，对本发明第4实施方式所涉及的电子装置进行说明。图8中示出了本发 明第4实施方式所涉及的电子装置的概略剖视图。此外，在图8中对与第1实施方式相同 的组件标以相同的标号。第4实施方式所涉及的电子装置40与第1 第3实施方式不同，不具有填料树脂。 替代填料树脂，通过密封树脂46来密封电子元件11和基板13之间以及框部件12和基板 13之间，并且密封电子元件11的周围。优选框部件12的上表面(基板13的侧端面)12b从基板13的上表面(露出面)1 突出。例如，优选框部件12的上表面12b从基板13的上表面1 突出0. 05mm以上。由于 框部件12的上表面12b从基板13的上表面1 突出，因此能够防止在进行树脂密封时密 封树脂46流入到框部件12的第1贯通孔12a中。除此以外，第4实施方式所述涉及的电子装置40与第1实施方式相同。根据本实施方式，即使由于温度变化而使各组件膨胀、收缩，框部件12和基板13 之间的密封树脂46也能够缓和由此产生的应力。由此，能够提高电子装置40的可靠性。接下来，对第4实施方式所涉及的电子装置40的制造方法进行说明。第4实施方 式所涉及的电子装置40的制造方法不包含图4(h)中所示的填料树脂形成步骤。替代该步 骤，在树脂密封步骤中，在电子元件11和基板13之间也填充密封树脂46。图9中示出了用 于说明第4实施方式所涉及的电子装置40的制造方法的概略剖视图。在图4(g)所示的安 装步骤之后，如图9所示，在电子装置11的第2面上配置第1缓冲片41a，并且还在基板13 的上表面(露出面)1 上配置第2缓冲片41b。第1及第2缓冲片41a、41b与第2实施方 式中的缓冲片相同。在这种状态下，经由第1及第2缓冲片41a、41b，在上方和下方设置第 1及第2密封用金属模42a、42b，形成密封树脂46。此时，优选地夹紧以使框部件12的上表 面12b嵌入到第2缓冲片41b中，或者用框部件12的上表面12b挤压第2缓冲片41b。由 此，能够防止密封树脂46流入框部件12的第1贯通孔12a内。另外，还通过将框部件12 的高度形成为同一高度来防止密封树脂46流向第1贯通孔12a的内部。此外，即使夹紧为 这种结构，由于第2缓冲片41b弹性形变，因而降低施加在电子元件11上的局部压力。另 外，在框部件12由树脂形成的情况下，还能够通过框部件12的弹性形变来降低施加在电子 元件11上的局部压力。除了以上以外，第4实施方式所涉及的电子装置40的制造方法与第1实施方式所 涉及的方法相同。尽管根据上述实施方式说明了本发明的电子装置及其制造方法，但不限于上述的实施方式，在本发明的范围内，并且根据本发明的基本技术思想，能够包含上述实施方式的 多种变形、改变及改良。另外，在本发明权利要求书的范围内，能够对各种所公开的组件进 行多种组合、置换或选择。通过包括权利要求书在内的本发明的全部公开内容，能够明确本发明进一步的课 题、目的以及开展方式。产业上的可利用性本发明能够适用于例如功能部为光接收部的电子装置。作为这样的电子装置，能 够列举出用于例如DVD播放器、数字摄相机、数字照相机的电子装置。
权利要求
1.一种电子装置，其特征在于，包括电子元件，在第1面上具有露出的功能部； 框部件，具有第1贯通孔；以及 基板，具有第2贯通孔，所述框部件被配置在所述电子元件的所述第1面上，以使所述第1贯通孔与所述功能 部的至少一部分相对，所述电子元件安装在所述基板上，以使所述功能部的至少一部分与所述第2贯通孔相对，所述框部件与所述基板不抵接。
2.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于， 所述框部件插入到所述基板的所述第2贯通孔中。
3.根据权利要求2所述的电子装置，其特征在于，所述框部件的外表面和所述基板的所述第2贯通孔的内表面之间形成有间隙。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的电子装置，其特征在于， 所述框部件的高度为0. 03mm以上。
5.根据权利要求1 4中任一项所述的电子装置，其特征在于， 所述框部件由树脂形成。
6.一种电子装置的制造方法，其特征在于，包括框部件形成步骤，在第1面上具有露出的功能部的电子元件的所述第1面上形成框部 件，以包围所述功能部的至少一部分；和安装步骤，在具有贯通孔的基板上安装所述电子元件，以使所述贯通孔和所述功能部 的至少一部分相对。
7.根据权利要求6所述的电子装置的制造方法，其特征在于，在所述安装步骤中，将所述电子元件在所述基板上安装为所述框部件插入到所述贯通 孔中。
8.根据权利要求6或7所述的电子装置的制造方法，其特征在于， 所述框部件形成步骤包括以下步骤在所述电子元件的所述第1面上形成框部件先驱膜；和 将所述框部件先驱膜成型为所述功能部的至少一部分露出。
全文摘要
一种电子装置及其制造方法，提高功能部露出的电子装置的可靠性。电子装置(10)包括在第1面上具有露出的功能部(11a)的电子元件(11)；具有第1贯通孔(12a)的框部件(12)；以及具有第2贯通孔(13a)的基板(13)。框部件(12)配置在电子元件(11)的第1面上以使第1贯通孔(12a)与功能部(11a)的至少一部分相对。电子元件(11)安装在基板(13)上以使功能部(11a)的至少一部分与第2贯通孔(13a)相对。框部件(12)与基板(13)不抵接。
文档编号H01L31/0203GK102054794SQ20101052452
公开日2011年5月11日 申请日期2010年10月26日 优先权日2009年10月26日
发明者内田建次 申请人:瑞萨电子株式会社