図1(a)は、本実施形態におけるMEMS素子実� �モジュールの断面図である。図1(a)は、図1(b) に示すMEMS素子実装モジュールをA-A線から厚� �方向に切断し、その切断面を矢印方向から� �した断面図であるので、実際にはワイヤ18は ポッティング材17に隠れて見えないが、図1(a) では説明の便宜上、ワイヤ18を図示すること� ��した。図1(b)は、前記MEMS素子実装モジュー� �の平面図(ただし蓋体13及びポッティング材17 を図示していない)、図2は図1(a)とは別の実施 形態におけるMEMS素子実装モジュールの断面� �、図3は図1(a)とは別の実施形態におけるMEMS� �子実装モジュールの断面図、である。

 図1に示すMEMS素子実装モジュール10は、パ ッケージ11とMEMS素子12、及び蓋体13を有して� �成される。

 図1(a)(b)に示すように前記パッケージ11は� ��方体形の外観を備え、その中央に上面側が� ��口された収納部14が形成されている。前記� �納部14は上面側に開口の大きい上方収納部14a と、前記上方収納部14aの下方に開口が一回り 小さい下方収納部14bとで構成される。前記上 方収納部14aと下方収納部14bとの段差部14cの上 面14c1には、例えばMEMS素子12に形成された電� �部16の数と同じか、もしくはそれ以上の数の 導電パッド15が形成されている。前記導電パ� ��ド15は、前記パッケージ11内の配線層(図示� �ない)を介してパッケージの表面から露出す� ��外部端子(図示しない)に接続されている。

 前記収納部14内に収納されるMEMS素子12は� �その幅寸法(X方向への寸法)T2及び長さ寸法(Y� ��向への寸法)L2が、前記収納部14の下方収納� �14bの幅寸法T1及び長さ寸法L1よりも小さい。

 前記MEMS素子12の「MEMS」とは「Micro ElectroM echanical Systems(微小電気機械システム)の頭文� ��を取ったものであり、Si基板を微細加工し� �なるデバイスである。前記MEMS素子12は、セ� �サ、あるいはそれ以外の部品であってもよ� �が、前記MEMS素子12がセンサ素子であるとき� �圧力センサ素子あるいは加速度センサ素子� �あることが本実施形態の適用により適して� �る。

 図1(a)に示すように前記MEMS素子12の上面12a には複数の電極部16が形成されている。

 そして前記MEMS素子12の電極部16と前記パ� �ケージ11の導電パッド15間がワイヤボンディ� ��グされている。

 図1(a)に示すように前記MEMS素子12の下面12b は、前記収納部14の底面14dに接しておらず、� ��方に若干、浮いている。そして、前記収納� ��14の壁面14eから前記底面14dにかけて前記MEMS� ��子12との間にゲル状のポッティング材17が充 填されている。前記ポッティング材17はワイ� ��ボンディングによるワイヤ18上も適切に覆� �ている。

 「ゲル状」とは液体的な柔軟性を持ちな� ��ら個体のような弾力性を発揮するゼリー状� ��のものを指し、硬さは針入度で表される。� ��入度はJIS K 2220により測定され、具体的な� ��入度は、40~100(mm/10)の範囲内であることが好 適である。また前記ポッティング材17の粘度� ��、0.5~50(Pa・s)程度である。

 ゲル状のポッティング材17は、上記の針� �度を満たせば、シリコーン系、フッ素エラ� �トマー系、アクリル系、フェノール系、エ� �キシ系等、特に限定されないが、扱いの良� �や価格の面からシリコーン系ゲルを使用す� �ことが好適である。シリコーン系ゲルには� �例えば東レ・ダウコーニング(株)のゲル・ポ ッティング材SE-1880を使用することができる� �

 図1(a)(b)に示すように、前記MEMS素子12の上 面12aには、前記ポッティング材17により前記� ��面12aの全域が覆われないようにするための� ��止め部材(ダム部材)20が形成されており、前 記ポッティング材17は前記堰止め部材20より� �内側の前記上面12aには侵入できないように� �っている。

 図1(a)に示すように前記収納部14の上面側� ��開口部は、前記蓋体13により閉じられてい� �。図1(a)(b)に示すように前記パッケージ11の� �端部(収納部14の周囲を囲む壁部)には、外部� ��ら収納部14にまで通じる窓19が形成されてい るが、この窓19は、例えば前記MEMS素子12が圧� ��センサ素子であるときの圧力導入口である� ��前記窓19の形成の有無はMEMS素子12の種類等� �より決められる。

 寸法について説明する。前記収納部14の� �方収納部14bの幅寸法T1は、概ね1.0~5.0mm、前記 下方収納部14bの長さ寸法L1は概ね、1.0~5.0mm、� ��記MEMS素子12の幅寸法T2は概ね1.0~3.0mm、前記ME MS素子12の長さ寸法L2は概ね1.0~3.0mm、前記収納 部14の高さ寸法H1は概ね0.3~2.5mm、MEMS素子12の� �さ寸法H2は概ね0.2~0.5mmである。

 本実施形態では、上記のように前記パッ� ��ージ11に形成された導電パッド15と、前記MEM S素子12に形成された電極部16間がワイヤボン� ��ィングにて電気的に接続されており、前記� ��イヤボンディングによるワイヤ18上を覆う� �ともに、前記収納部14の壁面14eから底面14dに かけて前記MEMS素子12との間にゲル状のポッテ ィング材17が充填されている。これにより、� ��記MEMS素子実装モジュール10に外力が加わっ� ��ときに、ワイヤ18及びMEMS素子12を前記外力� �ら適切に保護でき、前記ワイヤ18の断線等を 防止できる。しかも、例えば前記ポッティン グ材への加熱硬化時に、従来に比べて前記MEM S素子12に作用するストレス(応力)を緩和でき� ��ことで、前記MEMS素子12のゆがみを抑制でき� ��素子特性のばらつきを適切に抑制でき、ま� ��、良好な温度特性を得ることが可能である� ��

 図2に示す実施形態では、図1と異なって� �前記ポッティング材が、前記MEMS素子12の下� �12bと前記収納部14の底面14d間に介在するゲル 状の第1のポッティング材21と、前記MEMS素子12 の側面12cと前記収納部14の壁面14eとの間に介� ��するゲル状の第2のポッティング材22とに分� ��られている。前記第2のポッティング材22は� ��記ワイヤ18上も覆っている。

 前記第1のポッティング材21と前記第2のポ ッティング材22は別の材質であっても同じ材� ��であってもどちらでもよい。

 図3に示す実施形態では、図1と異なって� �ゲル状のポッティング材23が、前記MEMS素子12 の上面12aの全面を覆っている。このため図3� �実施形態には前記MEMS素子12の上面12aに図1に� ��す堰止め部材20は設けられていない。図3の� ��施形態では、前記MEMS素子12を、ゲル状の前� ��ポッティング材23内に前記収納部14の底面14d から浮いた状態で完全に埋設できる。よって MEMS素子実装モジュールに外力が作用したと� �に、より効果的にワイヤ18やMEMS素子12を前記 外力から保護でき、前記ワイヤ18の断線等を� ��止できる。しかも例えばMEMS素子12が圧力セ� ��サ素子の場合、前記MEMS素子12の上面にある� ��イヤフラムに均一な圧力をかけることがで� ��、センサ感度のばらつきを小さくすること� ��可能である。

 図4ないし図6は、本実施形態のMEMS素子実� ��モジュールの第1の製造方法を示す工程図で ある。各図の(a)は、図1(a)や図2、図3で示した と同じ部分での断面図であり、(b)は、平面図 である。

 図4に示す工程では、パッケージ11に形成� ��れた収納部14の底面14dに、加熱硬化前の第1� ��ポッティング材30を塗布する。そして前記� �1のポッティング材30上にMEMS素子12を位置決� �して載置する。

 前記第1のポッティング材30は加熱硬化に� ��りゲル状となり、加熱硬化前では液体と同� ��に流動性に優れた状態となっている。加熱� ��化前の前記第1のポッティング材30の粘度は� ��0.5~50(Pa・s)程度であることが好適である。

 前記第1のポッティング材30は、加熱硬化� ��、流動性に優れ、加熱硬化によりゲル状と� ��れば、特に材質を限定しないが、扱いの良� ��や価格の面からシリコーン系を使用するこ� ��が好適である。

 また図4に示すように前記MEMS素子12を前記 収納部14内に位置決めして載置した後、前記� ��1のポッティング材30を乾燥工程(80℃前後)に 付して、前記第1のポッティング材30を仮硬化 することが好適である。これにより前記MEMS� �子12を適切に前記収納部14内に位置決めでき� ��。

 続いて図5に示す工程では、前記パッケー ジ11に設けられたダミーパッド31,31間をワイ� �ボンディングする。

 図5(b)に示すように、前記パッケージ11に� ��、前記MEMS素子12に形成された電極部16とワ� �ヤボンディングするための導電パッド15の他 に前記ダミーパッド31が設けられている。

 そして前記MEMS素子12上を横断するように� ��記ダミーパッド31,31間をワイヤボンディン� �し、このとき、ワイヤ32を前記MEMS素子12の上 面12aと側面との角部12a1に下方向に押し当て� �がらワイヤボンディングすることで、前記ME MS素子12を前記パッケージ11内に適切に固定す ることができる。

 このように前記MEMS素子12を固定した状態� ��て、前記MEMS素子12の電極部16と前記パッケ� �ジ11の導電パッド15間をワイヤボンディング� ��る。

 次に図6に示す工程では、前記MEMS素子12と 前記パッケージ11の壁面14e間に加熱硬化前の� ��2のポッティング材33を流し込むとともに、� ��記第2のポッティング材33にて前記電極部16� �導電パッド15間のワイヤボンディングによる ワイヤ18上を覆う。

 前記第2のポッティング材33は第1のポッテ ィング材30と同じ材質でも違う材質でもどち� ��でもよいが、第1のポッティング材30と同じ� ��うに、加熱硬化前、流動性に優れた液体状� ��、加熱硬化によりゲル状となることが必要� ��ある。加熱硬化前の前記第2のポッティング 材33の粘度は、0.5~50(Pa・s)程度であることが� �適である。

 そして前記第1のポッティング材30及び第2 のポッティング材33を加熱硬化(加熱温度は、 150℃前後)してゲル状にする。

 上記したMEMS素子実装モジュールの第1の� �造方法では、図5に示すように、前記MEMS素子 12上を横断するように、パッケージ11のダミ� �パッド31,31間をワイヤボンディングして、前 記MEMS素子12を前記収納部14内に固定すること� ��、従来のように、ダイボンディング接着剤� ��用いずとも、MEMS素子12の電極部16と前記パ� �ケージ11の導電パッド15間を適切にワイヤボ� ��ディングできる。この製造方法では、図4工 程で、前記収納部14の底面14dに、加熱硬化前� ��第1のポッティング材30を塗布し、さらに図6 工程で、加熱硬化前の第2のポッティング材33 を、前記MEMS素子12とパッケージ11の壁面14e間� ��流し込むとともに前記第2のポッティング材 33にて前記ワイヤ18上を覆うことで、加熱硬� �により、前記ワイヤ18上を覆うとともに、前 記収納部14の壁面14eから底面14dにかけて前記M EMS素子12との間にゲル状のポッティング材を� ��切に充填することができる。

 なお図5に示すダミーパッド31,31間のワイ� ��32を、MEMS素子12の電極部16と前記パッケージ 11の導電パッド15間をワイヤボンディングし� �後、切断や除去してもよい。

 また図5工程では、前記ダミーパッド31,31� ��図示X方向のみに設けられているが、可能で あれば、例えばX方向と直交するY方向にも前� ��ダミーパッドを設けて、X方向及びY方向に� �定用のワイヤボンディングを行うと、より� �固に前記MEMS素子12を固定できる。

 図7ないし図10は、本実施形態のMEMS素子実 装モジュールの第2の製造方法を示す工程図� �ある。各図の(a)は、図1(a)や図2、図3で示し� �と同じ部分での断面図であり、(b)は、平面� �である。

 図7に示す工程では、パッケージ11に形成� ��れた収納部14に第1の押え治具40を配置する� �図7に示すように、前記第1の押え治具40を前� ��収納部14の下方収納部14bの壁面14eに密接さ� �る。前記第1の押え治具40のX方向への厚さ寸� ��H3は、前記MEMS素子12を前記第1の押え治具40� �当接した状態で、MEMS素子12がX方向の実装位� ��となるように規制されている。そして前記M EMS素子12を前記収納部14内に収納する。この� �き前記MEMS素子12を前記第1の押え治具40に当� �させ前記MEMS素子12を位置決め設置する。

 さらに前記第2の押え治具41を収納部14内� �配置し、前記第2の押え治具41を前記MEMS素子1 2の前記第1の押え治具40と当接している側面12 cと反対側の側面12cに当接させ、さらに前記� �2の押え治具41を前記第1の押え治具40方向へ� �勢させる。これにより前記MEMS素子12を前記� �納部14内に固定することができる。

 図7に示す固定状態を維持したまま、図8� �示すように、前記MEMS素子12に形成された電� �部16と前記パッケージ11の導電パッド15間を� �イヤボンディングする。

 次に図9に示す工程では、前記第1の押え� �具40及び前記第2の押え治具41を前記収納部14� ��ら外す。すると前記MEMS素子12はワイヤ18の� �力により、前記収納部14の底面14dからやや上 方に浮き上がる。

 そして図10に示す工程では、前記MEMS素子1 2と前記パッケージ11の壁面14e間に加熱硬化前 のポッティング材45を流し込む。前記ポッテ� ��ング材45は、加熱硬化によりゲル状となり� �加熱硬化前では液体と同様に流動性に優れ� �状態となっている。加熱硬化前の前記ポッ� �ィング材45の粘度は、0.5~50(Pa・s)程度である� ��とが好適である。

 前記ポッティング材45は、加熱硬化前、� �動性に優れ、加熱硬化によりゲル状となれ� �、特に材質を限定しないが、扱いの良さや� �格の面からシリコーン系を使用することが� �適である。

 前記ポッティング材45は、毛細管現象に� �り、前記MEMS素子12と前記収納部14の底面14d間 の微小な隙間にも入り込む。さらに前記ポッ ティング材45にて前記ワイヤ18上を覆う。

 そして前記ポッティング材45を加熱硬化(� ��熱温度は、150℃前後)してゲル状にする。

 上記の図7工程に示すように、押え治具40, 41を用いて、前記MEMS素子12を前記収納部14内� �固定した状態にしているので、従来のよう� �、ダイボンディング接着剤を用いずとも、� �8工程で、MEMS素子12の電極部16と前記パッケ� �ジ11の導電パッド15間を適切にワイヤボンデ� ��ングできる。また図9工程で押え治具40,41を� ��すと、MEMS素子12はワイヤ18の張力により若� �、上方に浮き上がる。よって、図10工程で、 加熱硬化前のポッティング材45を、前記パッ� ��ージ11の壁面14eとMEMS素子12間に流し込むと� �前記ポッティング材45の一部は毛細管現象で 、前記MEMS素子12と前記収納部14の底面14d間に� ��流れるので、最終形態として、前記収納部1 4の壁面14eから底面14dにかけて前記MEMS素子12� �に適切にゲル状のポッティング材を充填し� �状態にできる。

 図7工程では、さらに図示Y方向にも少な� �とも一つ押え治具を設けて、前記Y方向の押� ��治具に前記MEMS素子12を当接させることで前� ��MEMS素子12をX方向及びY方向の双方により高� �度に位置決めできる。

 上記した製造方法では図6及び図10に示す� ��うに加熱硬化前のポッティング材が前記MEMS 素子12の上面12aの全域に流れ込まないように� ��えば図1に示す堰止め部材20(図6及び図10には 図示していない)を設けて規制していたが、� �熱硬化前の前記ポッティング材にて前記MEMS� ��子12の上面12aも覆い、加熱硬化によりゲル� �の前記ポッティング材にて前記MEMS素子12の� �面12aの全域を覆ってもよい。これにより前� �堰止め部材(ダム部材)20を設ける必要がなく� ��り、ポッティング材の充填工程を簡単に行� ��ことが可能になる。また、これにより、前� ��MEMS素子12をゲル状の前記ポッティング材内� ��完全に埋設でき、ワイヤ18やMEMS素子12を外� �等からより適切に保護できる。また、例え� �前記MEMS素子12を圧力センサ素子としたとき� �ダイヤフラムに均一な圧力が作用しやすく� �り、センサ感度のばらつきを小さくできる� �

 本実施形態では、前記収納部14内に実装� �れる素子はMEMS素子12以外であってもよいが� �本実施形態は、MEMS素子12のように微細加工� �れた素子をパッケージ化した非常に小さい� �態に好ましく適用できる。