JP2003168901A

JP2003168901A - 電子部品装置

Info

Publication number: JP2003168901A
Application number: JP2001365135A
Authority: JP
Inventors: Mitsutaka Touden; 光隆嶌田; Shinichiro Kitanishi; 真一路北西
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-11-29
Filing date: 2001-11-29
Publication date: 2003-06-13
Anticipated expiration: 2021-11-29
Also published as: JP3850275B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電気特性を劣化させることなく、小型化が可
能な電子部品装置を実現する。【解決手段】積層基板１の表面に、第１の電子部品素子
１１を収納するキャビティＣが形成され、かつ第２の電
子部品素子を搭載し、前記第１の電子部品素子を第１の
金属蓋体１４で覆うとともに、積層基板１の表面全体を
第２の金属蓋体１４で覆った電子部品装置において、前
記第１の電子部品素子１１が、キャビティＣから突出す
るように配置され、筐体状の第１の金属蓋体１４で被覆
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は移動体通信機に用い
られる電子部品装置に関するものであり、特に、弾性表
面波素子などの周囲に影響を受けやすい部品を内部に封
止した構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】携帯電話をはじめとする移動体通信機
は、ますます小型化、薄型化、高機能化が求められてい
る。この要求に対応するため、複数の電子部品素子を搭
載し機能を持たせた電子部品装置が増えてきている。

【０００３】従来の電子部品装置の構造を図５に示す。
図中において３１は積層基板、３２は誘電体層、３４は
入出力電極、３５、３６は接地電極、３７は外部電極、
３８はＧＮＤパターン、３９は外部端子、４０は金属蓋
体、４１は第１の電子部品素子である弾性表面波素子、
４２は櫛型電極、４３は金属バンプ、４６は第２の電子
部品素子（以下、単に電子部品素子という）、４７は配
線パッド、４８は平板状のリッドである。ここで、第１
の電子部品素子は、弾性表面波素子４１などであり、動
作信頼性確保のため気密封止を必要とする電子部品素子
である。これらの気密封止を必要とする電子部品素子は
キャビティＣと呼ばれる小室に収納され、キャビティ開
口は、゛リッド４８や第１の金属蓋体４４などで接着封
止していた。なお、ここでの接着は半田や銀蝋を使う蝋
付けや有機・無機の接着剤を用いた接着をいう。図５の
構造は、キャビティＣを積層基板３１の上面に形成した
構造である。このキャビティＣ内に弾性表面波素子４１
をフェイスダウンで取り付け、リッド４８でキャビティ
Ｃの開口を密閉している。この構造ではリッド４８の上
面には電子部品素子４６を配置することができないた
め、積層基板上３１に大きなデッドスペースが発生し、
その小型化が難しくなる。

【０００４】また、弾性表面波素子４１の櫛型電極４２
と積層基板の下面のＧＮＤパターン３８が接近するた
め、弾性表面波素子４１の特性に乱れが発生することも
ある。また、積層基板３１中に、キャビティＣが存在す
るため、内部配線を自由に設けることができず、逆に内
部配線を自由に設けるため積層基板３１を構成する誘電
体電を多く積層しなくてはならず、積層基板３１が厚く
なり電子部品装置全体の高さを増してしまうという問題
を含んでいた。

【０００５】図６の構造は、キャビティＣを積層基板１
３１の下面であるマザーボード実装面から形成した構造
である。このキャビティＣ内に弾性表面波素子１４１を
フェイスダウンで取り付け、リッド１４８でキャビティ
Ｃの開口を密閉していた。このとき、積層基板１３１の
表面においてはデッドスペースがなくなり、電子部品素
子１４６を自由に配置できるため、小型化に有利であ
る。しかし、弾性表面波素子１４１の櫛型電極１４２と
電子部品素子１４６が接近するため相互に影響を及ぼし
あい特性に乱れが発生することもある。

【０００６】また、積層基板１３１中にキャビティＣが
存在するため、内部配線の設計の自由度には制約があ
り、これを解消するために積層基板１３１が厚くしなく
てはならなかった。

【０００７】また、積層基板１３１の下面のＧＮＤパタ
ーンが形成できなくなりマザーボードからの影響も受け
やすくなってしまう。図７の構造は図５、図６の問題点
を克服するためキャビティが形成されていない積層基板
２３１を用いることも考えられる。これによって内部配
線２４５が設置できるようになる。弾性表面波素子２４
１と接続する入出力電極２３４と、弾性表面波素子２４
１を覆う第１の金属蓋体２４４が接合される接地電極２
３５とが干渉しないように、入出力電極２３４と接地電
極２３５の間隔を大きくとらなければならない。それゆ
え、第１の金属蓋体２４４の開口形状が大きくなり、積
層基板２３１上で大きく面積を占有してしまい、電子部
品素子２４６の設置スペースを圧縮してしまう。

【０００８】また、この構造では弾性表面波素子２４１
の入出力電極２３４は、接地電極２３５と短絡しないよ
うに、入出力電極２３４をビアホール導体で積層基板２
３１内に導出させなくてはならず、入出力電極２３４か
らの引出し導体における設計の自由度が失われていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の電子部品装
置の構造においては、キャビティＣの構造や電気特性を
満たすための積層基板３１内部の内部配線および内部ス
トリップラインの存在のため、これ以上の小型化、低背
化は困難であるという問題点があった。

【００１０】特に、移動体通信機のフロントエンドに使
うアンテナスイッチモジュールやフィルタでは送信時と
受信時の通過電力に大きな差があるため、性能と寸法形
状は反比例の関係にあって、電力の損失を抑えれば抑え
るほど形状寸法は大きくなりアンテナスイッチモジュー
ルやフィルタの小型化、低背化の妨げになる。逆に、移
動体通信機の寸法やデザインの制約上からのアンテナス
イッチモジュールやフィルタを搭載する電子部品装置の
小型化は、電子部品装置の電気特性が不十分なものとな
り、それらの通信機器は充分な性能を発揮することが出
来なくなる。

【００１１】本発明は、このような課題に鑑みて案出さ
れたものであり、第１の電子部品素子の特性が安定し、
且つ小型化、低背化を図ることができる電子部品装置を
提供するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明では、表面にキャ
ビティを有し、複数の誘電体層を積層して形成される積
層基板と、前記キャビティ内に配置された第１の電子部
品素子と、前記積層基板表面に搭載された第２の電子部
品素子と、前記第１の電子部品素子を被覆する第１の金
属蓋体と、前記積層基板の表面側全体を被覆する第２の
金属蓋体とから成る電子部品装置において、前記第１の
電子部品素子は、その素子上面が前記キャビティ開口か
ら突出している電子部品装置である。

【００１３】また、前記第１の金属蓋体は一面が開口し
た筐体状を成しており、且つ前記キャビティの周囲に
は、前記第１の金属蓋体の開口部と接合される金属蓋体
取着用段差部が形成されていることを特徴とする請求項
１記載の電子部品装置である。

【作用】本発明の電子部品装置によれば、第１の電子部
品素子である弾性表面波素子がキャビティの内に配置さ
れており、この第１の電子部品素子が筐体状の第１の金
属蓋体で被覆されている。しかも、第１の電子部品素子
の上面がキャビティの開口、即ち、積層基板の表面から
突出して配置されている。

【００１４】即ち、キャビティ内に配置した第１の電子
部品素子の上面と第１の金属蓋体の内面との間を接触し
ない程度まで近接させ、キャビティの深さを非常に浅く
することができる。そして、キャビティの深さが浅くな
る分、キャビティの底面領域の積層基板の厚みが厚くな
り、従来の図５に示す電子部品装置に比較して、積層基
板内に内部配線パターンを自由にひき回すことができ、
配置でき、同時に、電子部品装置のインピーダンスを整
合させて電気特性を満たす設計を施すことができる。

【００１５】従って、従来の図７に示す電子部品装置に
比較して、キャビティの深さ分だけ電子部品装置の小型
化、低背化を図ることができる。同時に第１の電子部品
素子をキャビティ内に収容しているため、第１の電子部
品素子と第２の電子部品素子との相互干渉を有効に抑え
ることができる。

【００１６】また、第２の電子部品素子は積層基板表面
に搭載され、この第２の電子部品素子を含む積層基板の
表面領域が第２の金属蓋体で被覆されている。そして、
積層基板から突出する第１の金属蓋体の突出量（上面の
高さ）が、第２の電子部品素子の高さより高く、且つ第
２の第２の金属蓋体の高さと実質的に同一またはそれ以
下とする。このようにすれば、第２の電子部品素子を被
覆する第２の金属蓋体内に、第１の金属蓋体を配置され
ることができるため、電子部品装置が大型化することが
ない。また、両金属蓋体を電気的に接合することによ
り、一方の金属蓋体のみをシールドしておけば、全体を
シールドさせることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の電子部品装置を図
面に基づいて説明する。

【００１８】図1は本発明による電子部品装置の第１の
実施例を示した断面図である。図中において１は積層基
板、２、３は積層基板の一部を成し表面側に積層される
誘電体層、４は入出力電極、５、６は接地電極、７は外
部電極、８はＧＮＤパターン、９は外部端子、１０は第
２の金属蓋体（以下、第１の金属蓋体と区別するため金
属キャップという）、１１は弾性表面波素子、１２は櫛
型電極、１３は金属バンプ、１４は筐体状の第１の金属
蓋体、１５は内部配線パターン、１６は電子部品素子、
１７は配線パッド、１８はダム、１９は結合部、Ｃはキ
ャビティである。

【００１９】以上のように構成された電子部品装置につ
いて説明する。積層基板１は本実施例では１０００℃以
下で焼成可能な低温焼成材料からなる複数の誘電体層が
積層されて構成されている。特に、誘電体層２、３は、
キャビティＣを構成する誘電体層である。そして、積層
体１の内部は、内部配線パターン１５が形成されて、さ
らに、図示していないがビアホール導体が形成されてい
る。

【００２０】具体的には、各誘電体層となるグリーンシ
ート上に、伝送線路等となる内部配線パターン１５を導
体ペーストの印刷により形成し、これらを順次積層し、
焼成することにより形成される。図１において、誘電体
層２、３はキャビティＣを形成するため、キャビティＣ
の領域に貫通孔が形成されている。特に、キャビティＣ
の底面を成すグリーンシート上には、弾性表面波素子１
１がフィスダウンボンディンクされる入出力電極４及び
この入出力電極４から導出する内部配線パターン１５を
形成しておく必要がある。また、誘電体層２となるグリ
ーンシートの貫通孔開口周囲には、筐体状の第１の金属
蓋体１４が接合される接地電極５を形成しておく必要が
ある。さらに、誘電体層３となるグリーンシートの主面
側には、金属キャップ１０が接合される接地電極６や電
子部品素子１６が接合される配線パッド１７を形成して
おく必要がある。これらの積層基板１を構成する誘電体
層は、例えば、全部で９層となる。尚、焼成温度は９０
０℃、焼成後の積層基板１は誘電率が１５〜１９であ
り、内部配線パターン１５は幅が１００〜１５０μｍ、
厚みが５〜２５μｍ位であり、各誘電体層の厚みは５０
〜１００μｍ位であり、キャビティＣの深さは、１００
〜１５０μｍ程度でである。

【００２１】次に、外部電極７、ＧＮＤパターン８、外
部端子９を形成する。例えば、導電性ペーストの塗布ま
たは印刷を行いし焼き付け下後、ニッケル／金メッキを
施す。尚、導電性ペーストは、例えば、Ａｇ−Ｐｔ系の
ペーストを用いている。また、上述した入出力電極４、
接地電極５、６、外部電極７、外部端子９、内部配線パ
ターン１５（ストリップライン及びコンデンサ電極）を
形成するペーストとしてＡｇ乃至Ａｇ−Ｐｔ系の他に、
Ｃｕ系のペーストであっても良い。また、積層基板を構
成する誘電体材料は１０００?以下で焼成可能な低温焼
成材料であれば良く、例えばアルミナガラス系の材料を
用いることができる。第１の電子部品素子である弾性表
面波素子１１は、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウ
ム、ほう酸リチウム、または水晶などの圧電基板上に、
例えばアルミニウムの櫛型電極１２を被着形成する。櫛
型電極１２を被着形成と同時に入出電極を形成する。こ
の入出力電極上には、金やアルミナニウムなどのバンプ
１３が形成されている。

【００２２】具体的には、弾性表面波素子１１は、例え
ばリチウムタンタレート単結晶板を用い、従来のフォト
リソグラフィ技術を用いて、圧電基板の一方主面側にア
ルミニウムを主成分とする金属からなる櫛形電極１２を
形成する。尚、弾性表面波素子１２とは共振素子、フィ
ルタ素子などであり、その用途も例えば移動体通信機器
の高周波回路の段間フィルタとして用いられる。このよ
うな弾性表面波素子１１は、金属バンプ１３を介して超
音波を印加してフェイスダウンで取り付ける。

【００２３】キャビティＣに固定された弾性表面波素子
１１は信頼性確保のため気密封止を行う。例えば、筐体
状の第１の金属蓋体１４で封止している。第１の金属蓋
体１４の材質は特に制限はないが、鉄、鉄ニッケル合
金、コバー、ＳＵＳなどが望ましい。本実施例で用いた
ものは４５Ｎｉ−Ｆｅ合金で下地に電解Ｎｉメッキ（１
〜５μｍ）その上にＡｕフラッシュメッキ（０．０１〜
０．０５μｍ）が施されている。また、封止に用いる封
止材は、Ａｕ−Ｓｎ、半田、銀蝋などの蝋材や低融点ガ
ラス、樹脂系接着剤などの中から適宜選択することが出
来る。ここで、金属蓋体取着用段差部は、キャビティの
開口の周囲に形成される接地電極５が形成されている部
位である。即ち、誘電体層２と誘電体層３の貫通孔形状
の変位によって露出する誘電体層２部分となる。

【００２４】ここで、弾性表面波素子１１は、バンプ部
１３を含めて、素子の高さは、例えば３００〜４００μ
ｍ程度である。従って、深さが５０〜１５０μｍ程度の
キャビティＣに配置した時、その差の１５０〜３５０μ
ｍ程度の突出量で弾性表面波素子１１の上面部がキャビ
ティＣの開口、即ち、積層基板１の表面から突出するこ
とになる。そして、第１の金属蓋体１４は筐体状を成
し、弾性表面波素子１１と第１の金属蓋体１１の内面と
の間に、バンプ１３の接合状態が変位しても短絡するこ
とがない程度の間隙が形成されている。第２の電子部品
素子１６は、弾性表面波素子１１とともに、所定動作を
達成するための回路構成部品である。例えば、コンデン
サ部品、抵抗部品、コイル部品、バリキャップダイオー
ド、トランジスタなとが例示できる。この電子部品素子
１６は、積層基板１の表面に形成した配線パッド１７に
半田などを介して接合される。ここで、弾性表面波素子
１１の入出電極パッド４が形成される位置と、配線パッ
ド１７が形成さている位置とが、積層基板１の厚み方向
で変位している。これにより、両者の間隔をはなすこと
ができ、相互干渉を抑えることができる。

【００２５】この第１の金属蓋体１４を含む電子部品素
子１７の全体、即ち、積層基板の表面側の上部には、金
属キャップ１０によって覆われている。具体的には、金
属キャップ１０は接地電極６に接合されるため、全体が
シールドケースとして機能する。

【００２６】図２には、本発明の電子部品装置の適用例
を示す。具体的には、アンテンナモジュールに用いられ
る。図２において、アンテナ端子２４から入った受信信
号は、先ずダイプレクサ２０と呼ばれるハイパスフィル
タとローパスフィルタによって分波される。ハイパスフ
ィルタで選択された信号は弾性表面波素子２１でより不
要な周波数成分が取り除かれＰＣＳ受信端子２５に出力
される。また、ローパスフィルタで選択された信号は、
静電サージ信号対策用のＬＣフィルタでサージ電圧を遮
断した後、弾性表面波素子２１でより不要な周波数成分
が取り除かれＧＳＭ受信端子２８に出力される。また、
ＰＣＳ、ＧＳＭの両信号帯域とも送信と受信の切り替え
は送受切り替え端子２７に加える電圧のＯＮ／ＯＦＦで
行う。このうよな回路を電子部品装置として適用する際
には、積層基板１の外部端子として、積層基板１の側面
もしくは下面で構成する。そして、ダイプレクサで分波
されたＰＣＳの信号とＧＳＭの信号はそれぞれ干渉しな
いように別面の端子に配置することが望ましい。そのた
め、ハイパスフィルタで選択されたＰＣＳ信号の内部配
線パターン１５は、アンテナ端子及びＧＳＭの送受の端
子のある面の向かい側の面の端子に導かれる。このと
き、この内部配線パターン１５はキャビティＣの下を通
過する。

【００２７】この内部配線パターン１５は可能な限り伝
達損失を低減し、その他の回路やキャビティＣ内の弾性
表面波素子１１と干渉しないようにしなければならな
い。

【００２８】内部配線パターン１５は弾性表面波素子１
１の櫛形電極１２と電磁的な誘導現象を起こしてしまう
ので、内部配線パターン１５と櫛形電極１２の間の物理
的な距離を０．５ｍｍ程度あけなければならない。ま
た、内部配線パターン１５とＧＮＤパターン８の間の距
離によって伝達損失特性を決めてしまう。内部配線パタ
ーン１５とＧＮＤパターン８はマイクロストリップライ
ンを形成しているので、内部配線パターン１５とＧＮＤ
パターン８の間の距離は内部配線パターン１５の特性イ
ンピーダンスを決めてしまうためである。このため、そ
れぞれの距離を０．５ｍｍ程度設けることが最適であっ
た。

【００２９】これらのことから内部配線パターン１５は
弾性表面波素子１１の櫛形電極１２とＧＮＤパターン８
の中間に配置するのがよく、目標とする特性を確保でき
る。また、積層基板１が薄型化しても、内部配線パター
ン１５の配置位置は弾性表面波素子１１の下面、すなわ
ちキャビティＣの底面とＧＮＤパターン８の層間距離を
４：６から６：４に分ける範囲の距離に配置することが
有効である。

【００３０】図３は本発明の第２の実施例である。図中
において、符号は図１と同一のものについては同一の符
号を示している。この第２の実施例においては、第１の
実施例では別の層（誘電体層２と誘電体層３）に配置し
ていた接地電極５、６を、電子部品素子１６がある同一
の層に配置したものである。内部配線パターン１５の配
置などは第１の実施例と変わりはない。

【００３１】また、第１の金属蓋体１４がキャビティＣ
の開口周囲の積層基板１の表面領域に接地電極５を介し
て接合されている。尚、金属蓋体取着用段差部として
は、キャビティ開口を取り囲むように形成されたダム部
材１８によって形成される。即ち、ダム部材１８にと取
り囲まれたキャビティ開口周囲が金属蓋体取着用段差部
となり、接地電極５が形成されている。このダムは第１
の金属蓋１４の搭載時のガイドとなるばかりでなく、接
地電極５と第１の金属蓋１４を固定するための蝋材や接
着剤が漏出するのを防ぎ、キャビティＣ内の充填物の漏
出を防ぐ役目をする。このためダムの材質は、この役目
を果たすものなら良く、金属や樹脂材などで別途作成し
装着してもよく、積層基板１がセラミックならばカバー
ガラス、ガラスエポキシ等ならば半田レジストを積層し
たものでもかまわない。以上のように構成された第２の
実施例における電子部品装置は、ダム１８を設け、誘電
体層３を１層減らすことができるので第１の実施例に較
べてより低背化でき、積層基板１のコストを抑えること
が出来る。また、第１の金属蓋体１４の上面（頭頂部）
を、金属キャップの天井の内面に接触させることにより
低背化できる。このとき、電気的及び機械的に結合でき
れば、第１の金属蓋体１４と金属キャップを同一電位に
することができるため、外部からのノイズに対して耐性
を高めることができる。第１の金属蓋体１４と金属キャ
ップは、電気的及び機械的に結合できればよく半田や蝋
材による結合のほかにレーザーやスポットによる溶接で
もかまわない。

【００３２】第１の金属蓋体１４と金属キャップが完全
に結合されていれば、第１の金属蓋体１４と金属キャッ
プは同一電位であるので、接地電極６を省略しても電子
部品装置の性能は変わらない。そのため、第１の実施例
に示した電子部品装置よりも工数の掛からず、さらに低
背化された超小型の電子部品装置を得ることができる。

【００３３】図４は、本発明の第３の実施例である。図
４（ａ）は第３の実施例を示す斜視図、図４（ｂ）は断
面図である。図中において、符号は図１と同一のものに
ついては同一の符号を示している。この実施例は、金属
キャップ１０の第１の金属蓋体１４の上面（頭頂部）に
あたる部分を開口させ、第１の金属蓋体１４の上面を金
属キャップ１０と実質的に同一面にしたものであり、よ
り低背化できる。また、両者を結合部１９によって接続
することによって、第１の金属蓋体１４と金属キャップ
１０を同一電位にすることができるため、外部からのノ
イズに対して耐性を高めることができる。このとき結合
部１９は、電気的及び機械的に結合できればよく半田や
蝋材による結合のほかにレーザーやスポットによる溶接
でもかまわない。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明は、複数の誘電体層
が積層して成る積層基板の表面に、第１の電子部品素子
を収納するキャビティが形成され、かつ第２の電子部品
素子を搭載し、前記第１の電子部品素子を第１の金属蓋
体で覆うとともに積層基板の表面全体を第２の金属蓋体
で覆った電子部品装置である。前記第１の電子部品素子
は、その素子上面がキャビティ開口から突出するように
配置されている。

【００３５】これにより、積層体基板のキャビティの底
面領域の厚みが確保でき、内部配線パターンを配置して
も伝送損失やインピーダンスの乱れを低減でき、結果と
して、積層体基板の厚みを厚くすることが不要となるた
め、小型・低背で、且つ電気特性の良い電子部品装置を
得ることができる。

【００３６】また、第１の金属蓋体は、前記積層基板の
表面で位置決めできるように前記第１の金属蓋体の周囲
を取り囲む形の金属蓋体取着用段差部が形成されている
ので、封止材や内部充填物の漏出を防ぎ、確実な気密封
止が出来る。

【００３７】また、電子部品素子を覆う金属キャップに
開口部を設け、金属蓋体と面一にすることによって電子
部品装置の全体の高さを抑えることができ、工数を減ら
した電子部品装置を得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における電子部品装置の
断面図である。

【図２】本発明の第１の実施例における電子部品装置の
回路のブロック図である。

【図３】本発明の第２の実施例における電子部品装置の
断面図である。

【図４】（ａ）本発明の第３の実施例における電子部品
装置の斜視図であり、（ｂ）本発明の第３の実施例にお
ける電子部品装置の断面図である。

【図５】従来における電子部品装置の断面図である。

【図６】従来における他の電子部品装置の断面図であ
る。

【図７】従来における別の電子部品装置の断面図であ
る。

【符号の説明】

１積層基板２、２誘電体層４入出力電極５、６接地電極７外部電極８ＧＮＤパターン９外部端子１０金属キャップ（第２の金属蓋体）１１弾性表面波素子１４第１の金属蓋体１５内部配線パターン１６電子部品素子（第２の電子部品素子）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5J011 CA12 5J097 AA10 AA17 AA24 AA29 BB15 JJ01 JJ07 JJ09 KK10 5K011 AA04 AA15 DA02 DA22 DA25 DA27 JA01 KA18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面にキャビティを有し、複数の誘電体
層を積層して形成される積層基板と、前記キャビティ内
に配置された第１の電子部品素子と、前記積層基板表面
に搭載された第２の電子部品素子と、前記第１の電子部
品素子を被覆する第１の金属蓋体と、前記積層基板の表
面側全体を被覆する第２の金属蓋体とから成る電子部品
装置において、前記第１の電子部品素子は、その素子上面が前記キャビ
ティ開口から突出していることを特徴とする電子部品装
置。
【請求項２】前記第１の金属蓋体は一面が開口した筐体
状を成しており、且つ前記キャビティの周囲には、前記
第１の金属蓋体の開口部と接合される金属蓋体取着用段
差部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の
電子部品装置。