JP2004128334A - 高周波電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】ケースと積層基板とを固定する際に、前記積層基板に欠けや割れなどの破壊が生じない高周波電子部品を提供することを目的とする。
【解決手段】矩形状の積層基板と、積層基板内部の導体パターンを接続して形成した電子回路と、積層基板の表面に搭載した電子部品と、基板に取り付け電磁気を遮蔽する導電性を備えたケースを使用し、ケースは天板と天板から延長する側壁からなり、側壁にはケース内側に突出する突起部を形成し、積層基板の側面には窪み部を形成し、ケースの突起部と積層基板の窪み部とを係合して、ケースと積層基板とを固定する高周波電子部品であって、積層基板の窪み部を形成した側面と電子部品を搭載した面との稜部をカット面又はＲ面とした高周波電子部品。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、携帯電話や、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）といった無線通信機器に用いられる電圧制御発信器、アンテナスイッチ、高周波増幅器等やこれらを一体化してモジュール化した高周波電子部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
前記無線通信機器の高周波回路部（ＲＦ回路）では数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚといった高周波信号を取り扱うが、無線通信機器を構成する部品のうち、内部に導体パターンで形成された電子回路を有するセラミック積層基板に、電子部品を面実装した高周波電子部品では、図１１に示すように部品自体から放射する高周波の低減のため、および他の部品からの高周波の影響による、誤動作や特性劣化を防止するため、基板に搭載された電子部品１１を金属ケース１０などで覆ったシールド構造を取っている。
【０００３】
前記図１１は特許文献１に開示された高周波モジュールの外観斜視図であって、電子部品１１を覆う様に配置された天板と側壁を有する金属ケース１０を有し、この金属ケース１０の下部内側及びセラミック積層基板１２の側面には互いに係合する係合部が形成されており、互いにこの係合部で係合させることにより、金属ケース１０をセラミック積層基板１２に固定することが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平０５−２０６３０８号
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらセラミック積層基板は欠け易く脆いものであって、従来の高周波電子部品においては、金属ケース１０の係合部を積層基板１２の係合部に係合させる際に、積層基板の窪み部又は段差部が形成された側面と電子部品が搭載される面との稜部と金属ケース１０の係合部が接触して欠けが発生する場合があり、前記欠けが積層基板内部の配線パターンや、積層基板表面の配線パターンにまで及び、所望の電気的特性が得られなかったり、電子部品として機能しないといった問題があった。
そこで本発明の目的は、ケースと積層基板とを固定する際に、前記積層基板に欠けや割れなどの破壊が生じない高周波電子部品を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、矩形状の積層基板と、前記積層基板内部の導体パターンを接続して形成した電子回路と、前記積層基板の表面に搭載した電子部品と、前記基板に取り付けられ電磁気を遮蔽する導電性を備えたケースを有し、前記ケースは天板と前記天板から延長する側壁を備え、前記側壁にはケース内側に突出する突起部が形成され、前記積層基板の側面には窪み部が形成され、ケースの突起部と積層基板の窪み部とを係合させ、前記ケースと前記積層基板とを固定する高周波電子部品であって、
積層基板の窪み部が形成された側面と電子部品が搭載される面との稜部をカット面又はＲ面とした高周波電子部品である。
前記ケースは例えば８０〜３００μｍ程度に冷間圧延又は熱間圧延されたＳＰＣＣなどの金属材料で構成される。ＳＰＣＣ以外では、４５Ｎｉ・Ｆｅ合金、Ｆｅ−Ｃｏ合金などの磁気特性に優れるもので、その磁気特性は最大透磁率は５０００以上で飽和磁束密度は１．４テスラ以上とすれば、外部との相互干渉の抑制効果がより発揮される。またそのヤング率を１００〜２００ＫＮ／ｍｍ２とすれば、適度な係止力でもって積層基板とケースを係合出来るので好ましい。さらに、その表面には、耐食性を向上する為にＮｉめっきが施され、さらにＳｎめっきを施すのが好ましい。また、銀、銅、金、アルミニウムなど電気抵抗率が５．５μΩｃｍ以下の金属層や合金層を形成すると、特にはケース表面、すなわち最外層として形成すれば高周波用電子部品の電気的特性を向上させる場合があり好ましい。
本発明においては、ケースの一部を略半球状に突起させケース側壁の突起部とするのが好ましい。また、ケースの内側に傾斜して突出してケース側壁の突起部を形成するのも好ましい。
【０００７】
【実施例】
図１は本発明の一実施例に係る高周波電子部品の分解斜視図であり、図２はその係合部の断面図である。
この高周波電子部品は高周波増幅器であって、積層基板１２に形成されたキャビティー２０に半導体素子５０が収容され、前記半導体素子５０はキャビティー２０の周りに形成された接続端子と半導体素子５０とでワイヤーボンディグされ電気的に接続し、樹脂で封止される。
積層基板１２の対向する側面には窪み部３０を有し、前記窪み部３０には外部端子３５が形成されている。また積層基板１２の窪み部３０が形成された側面と電子部品５１が搭載される面との稜部をカット面１００としている。
一方ケース１０の側壁にはケースと一体の突起部１５が前記窪み部３０と対応する部位に形成され、前記積層基板に搭載された半導体素子５０やコンデンサ、抵抗、ダイオード等の電子部品５１を覆う様にして、窪み部３０と突起部１５とを係合させる。さらにケース１０と外部端子３５とはんだ２００により接合してケース１０を積層基板１２に固定している。
【０００８】
この積層基板１２は、焼成により多層一体化された複数のセラミックス層と、電極パターンを主構成とするものであり、キャビティー２０の底面に形成され半導体素子５０を搭載する電極３６０と、キャビティーの裏面側の主面に形成された端子電極３１０とグランドパターン３００と、前記グランドパターンと前記電極とを接続する複数のサーマルビア３５０と、セラミック層に形成されたコンデンサ素子やインダクタンス素子を構成する内部導体パターン３２０や、これらを接続する接続線路、ビアホール３４０が設けられている。前記積層基板１２は、相対向する第１および第２の主面と当該主面間を連結する側面を備え、その側面には貫通孔により形成された段差部３０が形成され、第１の主面に形成されたキャビティー２０の周縁には半導体素子とワイヤ接続されるパッド２５が形成される。前記第１の主面にチップインダクタやチップコンデンサ、チップ抵抗などの電子部品５１が実装され、半導体素子はキャビティー底部の電極とはんだ接合される。
【０００９】
以下積層基板の製造方法について、詳細に説明する。
低温焼結セラミックス材料と適量の有機バインダや有機溶剤と共に混合し、これをキャリアフィルム上にドクターブレート法によってキャスティングして、セラミックグリーンシートを成形した。前記キャリアフィルムは、例えばポリエステル、ポリエチレンテレフタレートで出来ており、熱的安定性、機械的強度にすぐれており、柔らかいセラミックグリーンシートを保持するのに適している。前記低温焼結セラミックス材料として、Ａｌ−Ｓｉ−Ｂａ−Ｏ系誘電体材料を用いた。セラミックグリーンシートの厚さは、コンデンサ素子が形成される場合にはセラミック層厚さで２５μｍとし、他の層には１００〜１５０μｍのものを用いた。なお、セラミック層厚さは適宜設定されるものであり、前記厚さに限定されるものではないが、好ましくは１０〜１５０μｍの範囲で選択する。
【００１０】
低温焼結セラミックス材料として、例えば低誘電率（比誘電率５〜１０）のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｇｄ−Ｏ系誘電体材料、Ｍｇ２ＳＯ４からなる結晶相とＳｉ−Ｂａ−Ｌａ−Ｂ−Ｏ系からなるガラス等からなる誘電体材料、Ａｌ−Ｓｉ−Ｓｒ−Ｏ系誘電体材料、Ａｌ−Ｓｉ−Ｂａ−Ｏ系誘電体材料、高誘電率（比誘電率５０以上）のＢｉ−Ｃａ−Ｎｂ−Ｏ系誘電体材料等様々な材料が開発されている。セラミック積層基板には、これらの低温焼結セラミックス材料を単独で使用する場合もあるし、インダクタンス素子、コンデンサ素子を構成するセラミック層に応じて低誘電率の材料、高誘電率の材料を選択的に用いる場合もある。なお、ＨＴＣＣ（高温同時焼成セラミック）技術を用いて、誘電体材料をＡｌ２Ｏ３とし、伝送線路等をタングステンやモリブデンとして構成しても良い。
【００１１】
（一次積層体の作成）
キャスティングされたセラミックグリーンシートをキャリアフィルムごと切断し、その一部のセラミックグリーンシートにビアホールを形成する。ビアホールは、セラミックスグリーンシート側からＣＯ２レーザを照射して、照射面側の孔径がセラミック層としたときに０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍとなる、円筒又は略円錐形状を有するビアホールを形成する。前記ビアホールは、積層配置される回路素子間の接続とともに、キャビティー底部に形成される電極と接続され、電気的な接続と放熱の為のサーマルビアに用いられる。
次に、セラミックグリーンシートに形成されたビアホールに導体ペーストを埋込む。導体ペーストとしては銀，銅等が用いられ、メタルマスク又はメッシュマスクによるスクリーン印刷によってビアホール部に埋込まれる。
次に、セラミックグリーンシートの表面にインダクタンス素子やコンデンサ素子を構成する回路パターン（図示せず）、インダクタンス素子やコンデンサ素子等を接続する接続電極を形成するとともに、セラミックグリーンシートに形成されたビアホールの内、サーマルビアとなる複数のビアホールを電気的接続するように、内部金属導体層を形成する。信号配線、及び電源配線の導体パターンを形成する導体ペースト材はビアホール部と同じものを用いても良いし、異なるものを用いても良い。なお、導体パターンの形成と前記ビアホールへの導体ペーストの充填を同時に行ってもよい。
【００１２】
以上の様にして、キャリアフィルムを付けたままセラミックグリーンシートを作成した。そして、これを積層用金型に配置するが、前記金型の下側金型には吸着孔が形成されており、これにより最下層となるセラミックグリーンシートをキャリアフィルムが付いたまま、かつキャリアフィルムを積層治具側として吸着固定する。
そして、キャリアフィルムを付けたままセラミックグリーンシートを、セラミックグリーンシートが相対向するようにして積層し、熱圧着させ、キャリアフィルム１２をとり除く。これを数次繰り返し、さらにサーマルビアを覆うように電極を印刷形成した。これをＣＩＰ（冷間等方静水圧プレス）し、さらに積層基板の段差部となる貫通孔２６０を打ち抜き形成して図３に示す一次積層体とした。なおこの貫通孔形成はレーザによって行っても良く、また、セラミックグリーンシート毎に行っても良い。
【００１３】
（二次積層体の作成）
一次積層体に用いたセラミックグリーンシートの表面にインダクタンス素子やコンデンサ素子を構成する回路パターン（図示せず）、インダクタンス素子やコンデンサ素子等を接続する接続電極を形成する。キャリアフィルムを付けたままセラミックグリーンシートを、セラミックグリーンシートが相対向するようにして積層し、熱圧着させ、キャリアフィルムをとり除く。これを数次繰り返し、さらに半導体素子との接続用のパッドを印刷形成した。これをＣＩＰして積層体とし、さらにＣＩＰ後の積層体を金型で打ち抜いてキャビティー部を形成して図４に示す二次積層体とした。
【００１４】
その後、図５に示すように一次積層体と二次積層体を金型に配置して、５０℃、１４０ｋｇ／ｃｍ２の圧力で圧着して一体化した。そして、後工程でケース側壁の突起部と接合するための外部端子３５を、ディスペンサーを使用して導体ペーストを薄く塗布して形成した。前記外部端子３５は積層基板内の接地電位の導体パターンとも接続するようにした。そして図６に示すように、セラミック積層体の主面に互いに平行な複数の分割溝４００と、これと直交する複数の他の分割溝４００を、それぞれほぼ０．１ｍｍの深さとなるように鋼刃で刻設した。前記分割溝の深さは、分割のし易さや取り扱い易さ等から、５０μｍ〜３００μｍの範囲で適宜設定される。
図７に示すように、分割溝の断面形状は鋼刃の刃先形状に倣って形成される。図７（ａ）のように分割溝が形成された場合には、分割後に積層基板の稜部がカット面となり、図７（ｂ）のように分割溝が形成された場合には、分割後に積層基板の稜部がＲ面となる。このように、積層基板の稜部は鋼刃の断面形状によってほぼ任意に形成する事が出来る。
【００１５】
分割溝を形成した後、セラミック積層体をセッタ等の焼成治具上に配置して大気中９００℃で焼成した。なお導体ペーストとしてＣｕを用いる場合には、所定のガス雰囲気中（還元雰囲気）で焼成する。その後、前記分割溝にそって個片に分割して本発明の積層基板を得た。
【００１６】
以下ケースの製造方法について説明する。
前記ケースは１００μｍ厚みのＳＰＣＣシート状材をプレス加工機の金型内に配置し所定の形状に打ち抜き、絞り、切断、折り曲げ加工して形成した。図８（ａ）は展開図であり、図８（ｂ）は斜視図である。ケース１０には前記加工により、天板１０ａとそこから延長する側壁１０ｂ、１０ｃ、１０ｅ、１０ｆを有し、その側壁に突起部１５を形成し、その形状は、平面形状が前記積層基板と比較して若干大きな矩形状の直方体であって、底面が開口し、積層基板の端子電極３１０が形成された裏面を除く他の５面をほぼ覆うように構成されている。前記突起部１５はケースの側壁１０ｂ、１０ｄの一部を内側に傾斜して突出させて形成している。なおケースの全面にはＮｉめっき膜とその上層にはんだめっき膜が形成されている。
【００１７】
図９及び図１０にケースの他の実施態様を示す。図９は側壁の一部を延長し、この延長部をケース内側に折返して傾斜して突出する突出部１５としたものである。なおここで、図９に示すように、側壁１０ｂ、１０ｄの一部を開口させて、この開口部から積層基板と接合するはんだを塗布しても良い。また図１０のものは、側壁１０ｂ、１０ｄの一部を金型で略半球状に絞り突起させて突出部１５としたものである。高周波部品においては、ケース装着後に発生した不具合を確認するため、前記ケースを取り外す場合があるが、図１０のものは、図８及び図９に示したものと比較しケースを取り外すのが容易となる。また本発明においては、図９及び図１０に示すケースを用いても図８に示したケースの場合と同様にその効果を発揮する。
【００１８】
上記のように構成し、半導体素子５０やコンデンサ、ダイオード等の電子部品１１が実装された積層基板１２にケース１０を係合させ、前記突起部１５から積層基板側面の外部端子３５にディスペンサーにてはんだペーストを塗布し、その状態で治具にセットし、リフロー炉にてはんだ付けして積層基板１２と接合して固定した。本実施例においては電気的接続手段としてはんだ付けを用いたが、スポット溶接や、導電性接着剤などを用いて接続しても良い。
【００１９】
なお図１２に示すように、積層基板の突起部の稜部もカット面又はＲ面とするのが好ましい。この場合には、前記一次積層体の前記稜部に対応する位置に、鋼刃により適宜刻設すれば良い。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、ケースと積層基板を係合する際に、ケースに形成された突起部と積層基板の稜部に形成されたカット面又はＲ面とを摺動させるので、積層基板の稜部に不要な外力が作用せず、前記積層基板に欠けや割れなどの破壊が生じない高周波電子部品を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る高周波電子部品の斜視図である。
【図２】本発明の一実施例に係る高周波電子部品の断面図である。
【図３】本発明の一実施例に係る高周波電子部品を構成する一次積層体の平面図である。
【図４】本発明の一実施例に係る高周波電子部品を構成する二次積層体の平面図である。
【図５】本発明の一実施例に係る高周波電子部品を構成する一次積層体と二次積層体との一体化前の斜視図である。
【図６】本発明の一実施例に係る高周波電子部品を構成するセラミック積層体の平面図である。
【図７】本発明の一実施例に係る高周波電子部品の稜部における（ａ）カット面、（ｂ）Ｒ面の形成方法を示す断面図である。
【図８】本発明の一実施例に係る高周波電子部品を構成するケースの（ａ）展開図、（ｂ）斜視図、（ｃ）断面図である。
【図９】本発明の他の実施例に係る高周波電子部品を構成するケースの（ａ）展開図、（ｂ）斜視図、（ｃ）断面図である。
【図１０】本発明の他の実施例に係る高周波電子部品を構成するケースの（ａ）展開図、（ｂ）斜視図、（ｃ）断面図である。
【図１１】従来の高周波電子部品の斜視図である。
【図１２】本発明の他の実施例に係る高周波電子部品の断面図である。
【符号の説明】
１　高周波電子部品
１０　ケース
１０ａ　天板
１０ｂ、１０ｃ、１０ｅ、１０ｆ　側壁
１１　電子部品
１２　積層基板
１５　突起部
３０　段差部

Claims (3)

1. 矩形状の積層基板と、前記積層基板内部の導体パターンを接続して形成した電子回路と、前記積層基板の表面に搭載した電子部品と、前記基板に取り付けられ電磁気を遮蔽する導電性を備えたケースを有し、前記ケースは天板と前記天板から延長する側壁を備え、前記側壁にはケース内側に突出する突起部が形成され、前記積層基板の側面には窪み部が形成され、ケースの突起部と積層基板の窪み部とを係合させ、前記ケースと前記積層基板とを固定する高周波電子部品であって、
   積層基板の窪み部が形成された側面と電子部品が搭載される面との稜部をカット面又はＲ面としたことを特徴とする高周波電子部品。
2. 前記ケース側壁の突起部がケースの一部を略半球状に突起してなることを特徴とする請求項１に記載の高周波電子部品。
3. 前記ケース側壁の突起部がケースの内側に傾斜して突出してなることを特徴とする請求項１に記載の高周波電子部品。

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