JP2005110017A - High frequency filter module and its manufacturing method - Google Patents

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Kazuhiko Itaya
和彦 板谷
Taizo Tomioka
泰造 冨岡
Yasuaki Yasumoto
恭章 安本
Takashi Kawakubo
隆 川久保
Ryoichi Ohara
亮一 尾原
Michihiko Nishigaki
亨彦 西垣
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly miniaturized high frequency filter module which makes full use of a small size that a film bulk acoustic wave resonator has, and to provide a method of manufacturing it at low cost. <P>SOLUTION: This high frequency filter module is provided with: the film bulk acoustic wave resonator which has a mounting board, a substrate and an oscillator formed on the substrate, wherein the oscillator is mounted by a flip chip method above the mounting board so that the oscillator faces without contact with the mounting board; hollow sealing resin for sealing the surroundings of the film bulk acoustic wave resonator so as to hold the oscillator in a hollow space; an electric device connected onto the mounting board; and integral sealing resin for integrally sealing the thin film piezoelectric resonator, the hollow sealing resin and the electric device. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、高周波帯フィルタモジュール及びその製造方法に関し、特に、薄膜圧電共振器を有する高周波フィルタモジュール及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a high-frequency band filter module and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a high-frequency filter module having a thin film piezoelectric resonator and a manufacturing method thereof.

近年、無線通信技術は、めざましい発展を遂げ、さらに情報の高速伝送を目的とした開発が続けられている。これら無線通信技術で用いられる周波数域をみると、PHS(Personal Handyphone System)システムや第3世代携帯通信、無線LAN(Local Area Network)などの導入により2GHz前後での周波数帯も市場において広く使われだし、加入者の数、端末数なども飛躍的に増大している。情報伝送量の高速化を目的として搬送波の周波数そのものはさらに高周波化をたどり、無線LANシステムにおいては5GHz帯までの商用化も開始された。   In recent years, wireless communication technology has made remarkable progress, and has continued to be developed for the purpose of high-speed transmission of information. Looking at the frequency range used in these wireless communication technologies, the frequency band around 2 GHz has been widely used in the market due to the introduction of PHS (Personal Handyphone System) system, third generation mobile communication, wireless LAN (Local Area Network), etc. The number of subscribers and the number of terminals are also increasing dramatically. For the purpose of speeding up the amount of information transmitted, the frequency of the carrier wave itself has further increased, and commercialization up to the 5 GHz band has been started in the wireless LAN system.

これら高周波通信機器に関して小型、軽量化の要求は強く、特にパーソナルコンピューター(PC)用途においてはPCカードでの使用ができるよう、薄く製作することが非常に重要である。PCカード等の無線機器は、一般に高周波(RF:Radio Frequency)を処理するRFフロントエンド部と、ディジタル信号処理を行うベースバンド(BB)部と、に大別される。このうちBB部は、信号の変・復調をディジタル信号処理で行う部分であり、基本的にはSi(シリコン)基板をベースとしたLSIチップによって構成することができるため、BB部の高さは容易に1mm以下程度にまで低くすることができる。   There is a strong demand for reduction in size and weight with respect to these high-frequency communication devices, and it is very important to make them thin so that they can be used with PC cards, particularly in personal computer (PC) applications. Wireless devices such as PC cards are generally roughly classified into an RF front-end unit that processes radio frequency (RF) and a baseband (BB) unit that performs digital signal processing. Of these, the BB portion is a portion that performs signal modulation / demodulation by digital signal processing, and can basically be constituted by an LSI chip based on a Si (silicon) substrate, so the height of the BB portion is It can be easily reduced to about 1 mm or less.

一方、RF部は、高周波の信号をアナログ信号として増幅や周波数変換などを行う部分であり、LSIチップだけで構成するのは難しく、発振器やフィルタなど多くの受動部品を含む複雑な構成となる。受動部品のうち、フィルタは、従来、誘電体フィルタやLCフィルタが用いられていたが、これらの部品は、高周波信号を空洞共振器やLC回路の通過帯域特性を用いてフィルタリングするため、本質的に小型化が難しく、数mmの高さ以下にするのが極めて困難であった。このため、これらの高周波機器の小型化、薄型化に限界があった。   On the other hand, the RF unit is a part that performs amplification and frequency conversion using a high-frequency signal as an analog signal, and is difficult to configure only with an LSI chip, and has a complicated configuration including many passive components such as an oscillator and a filter. Of the passive components, dielectric filters and LC filters have conventionally been used as filters, but these components are essential for filtering high-frequency signals using the passband characteristics of cavity resonators and LC circuits. However, it is difficult to reduce the size and to make the height below several mm. For this reason, there has been a limit to reducing the size and thickness of these high-frequency devices.

このような課題を解決するために、薄膜圧電共振器(FBAR:Film Bulk Acoustic Wave Resonator)が注目されている。薄膜圧電共振器は、窒化アルミニウム(AlN)や酸化亜鉛(ZnO)などからなる薄膜圧電体を2枚の電極で挟み込み、基板上に形成された空洞(エアギャップ)上に作りつけた素子である。すなわち、薄膜圧電共振器は、半導体基板の上に薄膜を主に構成するため、非常に小型化が容易で特に高さに関しては既存フィルタでは困難な1mm以下の寸法を容易に実現できる。またトランジスターやIC,LSIとの実装も容易である。このため、薄膜圧電共振器を高周波通信機器のRF部に用いることにより、従来よりも大幅に小型化された各種の機器を実現できる可能性がある。   In order to solve such a problem, a thin film piezoelectric resonator (FBAR) has been attracting attention. A thin film piezoelectric resonator is an element formed on a cavity (air gap) formed on a substrate by sandwiching a thin film piezoelectric body made of aluminum nitride (AlN), zinc oxide (ZnO), or the like between two electrodes. . That is, since the thin film piezoelectric resonator is mainly composed of a thin film on a semiconductor substrate, it can be easily miniaturized and can easily realize a size of 1 mm or less, which is difficult with an existing filter in terms of height. Also, mounting with transistors, ICs, and LSIs is easy. For this reason, by using a thin film piezoelectric resonator in the RF part of a high-frequency communication device, there is a possibility that various types of devices that are significantly smaller than conventional devices can be realized.

しかしながら、薄膜圧電共振器をその小さいサイズを生かしてトランジスタやIC,LSIなどの増幅素子またはコンデンサや抵抗器、インダクタなどと一緒に実装して高周波モジュールにするのには、次のような課題があった。   However, to make a thin film piezoelectric resonator together with an amplifier such as a transistor, IC, LSI or a capacitor, a resistor, an inductor, etc. by taking advantage of its small size, there are the following problems. there were.

すなわち、薄膜圧電共振子は、振動子として中空に浮いた橋梁構造を用いるため、実装の際に、従来用いられているエポキシ樹脂などと触れると動作不能となる。このため、他の素子と組み合わせてモジュールを構成するためには、少なくとも薄膜圧電共振子の部分を中空にする必要がある。これに対して、従来、好適なモジュール構造が存在しなかった。   That is, since the thin-film piezoelectric resonator uses a bridge structure floating in the air as a vibrator, it becomes inoperable when touched with a conventionally used epoxy resin or the like during mounting. For this reason, in order to configure a module in combination with other elements, it is necessary to make at least the thin film piezoelectric resonator hollow. On the other hand, a suitable module structure has not existed conventionally.

本発明はかかる課題の認識に基づいてなされたものであり、その目的は、薄膜圧電共振器が有するサイズが小さいメリットを十分生かすことができる超小型の高周波フィルタモジュール及びその製造方法を低コストで提供することにある。   The present invention has been made on the basis of recognition of such a problem, and an object of the present invention is to provide an ultra-small high-frequency filter module that can sufficiently take advantage of the small size of a thin-film piezoelectric resonator and a manufacturing method thereof at low cost. It is to provide.

上記課題を解決するために、本発明によれば、実装基板と、基板と、前記基板の上に形成された振動子と、を有し、前記振動子が前記実装基板に接触せずに対向させた状態で前記実装基板にフリップチップマウントされた薄膜圧電共振器と、前記振動子が中空内に保持されるように前記薄膜圧電共振器の周囲を封止する中空封止樹脂と、前記実装基板の上に接続された電気素子と、前記薄膜圧電共振器と、前記中空封止樹脂と、前記電気素子と、を一体的に封止する一体封止樹脂と、を備えたことを特徴とする高周波フィルタモジュールが提供される。   In order to solve the above-described problems, according to the present invention, a mounting board, a board, and a vibrator formed on the board are provided, and the vibrator faces the mounting board without contacting the board. A thin film piezoelectric resonator that is flip-chip mounted on the mounting substrate in a state of being mounted, a hollow sealing resin that seals the periphery of the thin film piezoelectric resonator so that the vibrator is held in the hollow, and the mounting An electrical element connected on a substrate, the thin film piezoelectric resonator, the hollow sealing resin, and an integral sealing resin for integrally sealing the electrical element, A high frequency filter module is provided.

ここで、前記中空封止樹脂は、硬化前の粘度が100乃至200Pa・sであるものとすることができる。   Here, the hollow sealing resin may have a viscosity before curing of 100 to 200 Pa · s.

または、本発明によれば、実装基板と、基板と、前記基板の上に形成された振動子と、を有し、前記振動子が前記実装基板に接触せずに対向させた状態で前記実装基板にフリップチップマウントされた薄膜圧電共振器と、前記振動子が中空内に保持されるように前記薄膜圧電共振器の周囲を封止するシート状の中空封止樹脂と、前記実装基板の上に接続された電気素子と、前記薄膜圧電共振器と、前記中空封止樹脂と、前記電気素子と、を一体的に封止し、前記中空封止樹脂と同質の材料からなる一体封止樹脂と、を備えたことを特徴とする高周波フィルタモジュールが提供される。   Alternatively, according to the present invention, the mounting substrate, the substrate, and the vibrator formed on the substrate, the mounting in a state where the vibrator is opposed to the mounting board without contacting the mounting board. A thin film piezoelectric resonator flip-chip mounted on a substrate; a sheet-like hollow sealing resin that seals the periphery of the thin film piezoelectric resonator so that the vibrator is held in a hollow space; An integrated sealing resin that integrally seals the electrical element connected to the thin film piezoelectric resonator, the hollow sealing resin, and the electrical element, and is made of the same material as the hollow sealing resin And a high-frequency filter module characterized by comprising:

または、本発明によれば、実装基板と、前記実装基板の上にフリップチップマウントされた支持基板と、基板と、前記基板の上に形成された振動子と、を有し、前記振動子が前記支持基板に接触せずに対向させた状態で前記支持基板にフリップチップマウントされた薄膜圧電共振器と、前記振動子が中空内に保持されるように前記支持基板及び前記薄膜圧電共振器の周囲を封止する中空封止樹脂と、前記実装基板の上に接続された電気素子と、前記支持基板と、前記薄膜圧電共振器と、前記中空封止樹脂と、前記電気素子と、を一体的に封止する一体封止樹脂と、を備えたことを特徴とする高周波フィルタモジュールが提供される。   Alternatively, according to the present invention, it includes a mounting substrate, a support substrate flip-chip mounted on the mounting substrate, a substrate, and a vibrator formed on the substrate. A thin film piezoelectric resonator flip-chip mounted on the support substrate in a state of facing the support substrate without contacting the support substrate, and the support substrate and the thin film piezoelectric resonator so that the vibrator is held in a hollow space. A hollow sealing resin for sealing the periphery, an electric element connected on the mounting substrate, the support substrate, the thin film piezoelectric resonator, the hollow sealing resin, and the electric element are integrated. A high-frequency filter module is provided, which is provided with an integral sealing resin for sealing.

または、本発明によれば、半導体基板と、基板と、前記基板の上に形成された振動子と、を有し、前記振動子が前記半導体基板に接触せずに対向させた状態で前記半導体基板にフリップチップマウントされた薄膜圧電共振器と、前記振動子が中空内に保持されるように前記薄膜圧電共振器の周囲を封止する中空封止樹脂と、前記薄膜圧電共振器と、前記中空封止樹脂と、を一体的に封止する一体封止樹脂と、を備えたことを特徴とする高周波フィルタモジュールが提供される。   Alternatively, according to the present invention, a semiconductor substrate, a substrate, and a vibrator formed on the substrate are provided, and the vibrator is opposed to the semiconductor substrate without contacting the semiconductor substrate. A thin film piezoelectric resonator flip-chip mounted on a substrate, a hollow sealing resin for sealing the periphery of the thin film piezoelectric resonator so that the vibrator is held in a hollow, the thin film piezoelectric resonator, There is provided a high-frequency filter module comprising an integral sealing resin that integrally seals a hollow sealing resin.

ここで、前記 薄膜圧電共振器は、端子数を超える複数のバンプを前記振動子の周囲に有し、前記複数のバンプを介して前記フリップチップマウントされてなるものとすることができる。   Here, the thin film piezoelectric resonator may have a plurality of bumps exceeding the number of terminals around the vibrator and be flip-chip mounted through the plurality of bumps.

また、本発明によれば、基板と、前記基板の上に形成された振動子と、を有する複数の薄膜圧電共振器を、支持基板の上に、前記振動子が前記支持基板に接触せずに対向させた状態でフリップチップマウントし、前記振動子が中空内に保持されるように、前記複数の薄膜圧電共振器のそれぞれの周囲を中空封止樹脂により封止し、前記支持基板を切断することにより、前記複数の薄膜圧電共振器のそれぞれを前記支持基板と共に個片化し、前記支持基板と共に個片化した前記薄膜圧電共振器を、実装基板の上に固定して、他の電気素子と一体的に樹脂封止することを特徴とする高周波フィルタモジュールの製造方法が提供される。   According to the present invention, a plurality of thin film piezoelectric resonators each including a substrate and a vibrator formed on the substrate are provided on a support substrate so that the vibrator does not contact the support substrate. Flip chip mount in a state of being opposed to each other, seal the periphery of each of the plurality of thin film piezoelectric resonators with a hollow sealing resin so that the vibrator is held in the hollow, and cut the support substrate Thus, each of the plurality of thin film piezoelectric resonators is separated into pieces together with the support substrate, and the thin film piezoelectric resonator separated into pieces together with the support substrate is fixed on a mounting substrate, and another electric element is obtained. A method of manufacturing a high frequency filter module is provided.

なお、本願明細書において、「薄膜圧電共振器」とは、セラミック共振子やSAW(surface acoustic wave)デバイスとは異なり、薄膜の厚み方向の弾性波を用いた共振、すなわち薄膜をバルクとして膜全体の弾性波を用いた共振器をいうものとする。   In the present specification, the “thin film piezoelectric resonator” is different from a ceramic resonator or a SAW (surface acoustic wave) device, and resonance using an elastic wave in the thickness direction of the thin film, that is, the entire film with the thin film as a bulk. This means a resonator using the elastic wave.

本発明によれば、サイズも小さく、低コストで歩留まりも高い高周波帯薄膜圧電共振子を有する高周波フィルタモジュール及びその製造方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a high-frequency filter module having a high-frequency band thin film piezoelectric resonator that is small in size, low in cost, and high in yield, and a method for manufacturing the same.

本発明者は、高周波フロントエンドなどのように、増幅器と、コンデンサーなどの受動部品と、薄膜圧電共振器と、を有する一体型実装モジュールについて検討試作を行った。その結果、中空封止を必要とする薄膜圧電共振器をこれら他の部品と低コストで一体実装するためには、目的に応じた適正な樹脂を多重で用いることが最適であり、これにより薄膜圧電共振器からなるフィルタなどをコンパクトで高信頼を維持しながら一体型モジュールを実現できることを見出した。   The present inventor studied and prototyped an integrated mounting module having an amplifier, a passive component such as a capacitor, and a thin film piezoelectric resonator, such as a high-frequency front end. As a result, in order to mount a thin film piezoelectric resonator that requires hollow sealing integrally with these other components at low cost, it is optimal to use multiple appropriate resins according to the purpose. It has been found that an integrated module can be realized while maintaining a compact and highly reliable filter made of a piezoelectric resonator.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は 本発明の第1の実施の形態にかかる高周波フィルタモジュールを表す模式断面図である。すなわち、同図は、本発明を、2GHz帯のW−CDMA(wideband-code division multiple access)用増幅器送信部モジュールに適用した具体例を表す。すなわち、本実施例のモジュールは、多層セラミック基板100と、その上に実装された薄膜圧電共振器110、増幅器120、受動部品130とを有する。多層セラミック基板100は、絶縁基板の中に、配線層103やビア104、105が設けられた構造を有する。薄膜圧電共振器110は、バンプ150により基板100に接続されている。増幅器120は、ワイア122により適宜配線されている。また、受動部品130は、バンプ132によって基板100に接続されている。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a high-frequency filter module according to a first embodiment of the present invention. That is, this figure shows a specific example in which the present invention is applied to an amplifier transmitter module for 2 GHz W-CDMA (wideband-code division multiple access). That is, the module of the present embodiment includes a multilayer ceramic substrate 100 and a thin film piezoelectric resonator 110, an amplifier 120, and a passive component 130 mounted thereon. The multilayer ceramic substrate 100 has a structure in which a wiring layer 103 and vias 104 and 105 are provided in an insulating substrate. The thin film piezoelectric resonator 110 is connected to the substrate 100 by bumps 150. The amplifier 120 is appropriately wired by a wire 122. The passive component 130 is connected to the substrate 100 by the bumps 132.

後に詳述するように、薄膜圧電共振器110は、基板111とその上に橋梁状に形成された振動子112とを有する。そして、本実施形態においては、薄膜圧電共振器110は、その振動子112が多層セラミック基板100に向き合うように実装されている。そしてさらに、薄膜圧電共振器110の周囲をNCP(Non Conductive Polymer)からなる中空封止樹脂140によって中空封止し、さらにその上から樹脂(エポキシ樹脂)160によって他の部品と一体的に封止されている。このようにすれば、一体封止用の樹脂(エポキシ)160が薄膜圧電共振器110の振動子112に回り込むことを防ぎ、薄膜圧電共振器110の振動子112を中空部142の中に安定的に保持できる。   As will be described in detail later, the thin film piezoelectric resonator 110 includes a substrate 111 and a vibrator 112 formed in a bridge shape thereon. In the present embodiment, the thin film piezoelectric resonator 110 is mounted such that the vibrator 112 faces the multilayer ceramic substrate 100. Further, the periphery of the thin film piezoelectric resonator 110 is hollow-sealed with a hollow sealing resin 140 made of NCP (Non Conductive Polymer), and further sealed with other parts by a resin (epoxy resin) 160 from above. Has been. In this way, the integral sealing resin (epoxy) 160 is prevented from wrapping around the vibrator 112 of the thin film piezoelectric resonator 110, and the vibrator 112 of the thin film piezoelectric resonator 110 is stably placed in the hollow portion 142. Can be retained.

図2は、薄膜圧電共振器110の概略構造を表す断面図である。   FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a schematic structure of the thin film piezoelectric resonator 110.

薄膜圧電共振器110は、空気層に接した下部電極及び上部電極と圧電体膜を合わせた厚み方向に周波数の共振を得るもので、成膜で作りやすい範囲の0.5μm〜数μm の厚さが数GHzに相当し、GHz帯の高周波領域の共振に有利である。図2に例示した薄膜圧電共振器110は、Si(シリコン)基板111の上に形成された橋梁型の振動子112を有する。すなわち、シリコン基板111の上には、導電層114が設けられ、その上にエアギャップ113を介して下部電極115、圧電体膜116、上部電極117が積層されている。例えば、下部電極115をAl(アルミニウム)、圧電体膜116をAlN(A窒化アルミニウム)、上部電極117をIr(イリジウム)とするサンドイッチ構造の橋梁を振動させ、フィルタ特性を得ることができる。
このような薄膜圧電共振器110を組み合わせることにより、フィルタ回路を形成できる。
図3は、薄膜圧電共振器100を用いた帯域通過型のフィルタ回路の一例を表す模式図である。すなわち、このフィルタ回路は、2個の薄膜圧電共振器110を直列接続し、1個の薄膜圧電共振器110を並列接続した「ラダー型」の構造を有する。
The thin film piezoelectric resonator 110 obtains frequency resonance in the thickness direction in which the lower electrode and the upper electrode in contact with the air layer and the piezoelectric film are combined, and has a thickness in the range of 0.5 μm to several μm, which is easy to make by film formation. Corresponds to several GHz, which is advantageous for resonance in the high frequency region of the GHz band. The thin film piezoelectric resonator 110 illustrated in FIG. 2 includes a bridge-type vibrator 112 formed on a Si (silicon) substrate 111. That is, the conductive layer 114 is provided on the silicon substrate 111, and the lower electrode 115, the piezoelectric film 116, and the upper electrode 117 are stacked on the conductive layer 114 via the air gap 113. For example, it is possible to obtain a filter characteristic by vibrating a bridge having a sandwich structure in which the lower electrode 115 is made of Al (aluminum), the piezoelectric film 116 is made of AlN (A aluminum nitride), and the upper electrode 117 is made of Ir (iridium).
A filter circuit can be formed by combining such a thin film piezoelectric resonator 110.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a band-pass filter circuit using the thin film piezoelectric resonator 100. That is, this filter circuit has a “ladder type” structure in which two thin film piezoelectric resonators 110 are connected in series and one thin film piezoelectric resonator 110 is connected in parallel.

図4は、この帯域通過フィルタの直列共振器と並列共振器のインピーダンス特性を表すグラフ図である。同図に表したように、並列接続と直列接続の共振器の中心周波数をわずかに変えており、ここでは直列に接続した共振器の共振周波数と並列に接続した共振器の反共振周波数とが一致するように調整され、帯域通過フィルタが構成されている。   FIG. 4 is a graph showing impedance characteristics of the series resonator and the parallel resonator of the band pass filter. As shown in the figure, the center frequency of the resonators connected in parallel and in series is slightly changed. Here, the resonance frequency of the resonator connected in series and the anti-resonance frequency of the resonator connected in parallel are different. The band pass filter is configured to be matched.

図1に表したモジュールにおいては、AlNを圧電体膜116とする薄膜圧電共振器110を採用し、3個の薄膜圧電共振器110を直列接続し、2個の薄膜圧電共振器110を並列接続した「2.5段型ラダー型」のフィルタ回路を採用した。   In the module shown in FIG. 1, a thin film piezoelectric resonator 110 having AlN as a piezoelectric film 116 is employed, three thin film piezoelectric resonators 110 are connected in series, and two thin film piezoelectric resonators 110 are connected in parallel. The “2.5-stage ladder type” filter circuit was adopted.

また、薄膜圧電共振器110は、圧電体膜116を構成するAlNの配向を制御することで良好な特性を得ることができる。本発明者の試作の結果、AlN薄膜をスパッタで成膜した場合に、その配向性はX線のロッキングカーブで2°以下に制御することができ、高い周波数特性が得られた。また、応力制御も行うことで、橋梁部分すなわちエアギャップ113の上の部分を安定させることができる。エアギャップ113は、基板111の上に犠牲層(図示せず)をパターン状に形成し、その上にエアブリッジ構造を形成した後に、犠牲層をエッチング除去することにより形成できる。   Further, the thin film piezoelectric resonator 110 can obtain good characteristics by controlling the orientation of AlN constituting the piezoelectric film 116. As a result of the inventor's trial production, when an AlN thin film was formed by sputtering, the orientation could be controlled to 2 ° or less with an X-ray rocking curve, and high frequency characteristics were obtained. Further, by performing stress control, the bridge portion, that is, the portion above the air gap 113 can be stabilized. The air gap 113 can be formed by forming a sacrificial layer (not shown) in a pattern on the substrate 111, forming an air bridge structure thereon, and then etching away the sacrificial layer.

また、図1のモジュールに設けたフィルタの通過帯域周波数は、1.92〜1.98GHzに調整されている。この周波数の調整は、フィルタ回路を構成するそれぞれの薄膜圧電共振器110の圧電体膜(AlN)116または電極(Al)115の厚さを適宜調整することで行っている。   Further, the passband frequency of the filter provided in the module of FIG. 1 is adjusted to 1.92 to 1.98 GHz. This frequency adjustment is performed by appropriately adjusting the thickness of the piezoelectric film (AlN) 116 or the electrode (Al) 115 of each thin film piezoelectric resonator 110 constituting the filter circuit.

一方、増幅器120は、GaAs系のHBT(ヘテロバイポーラトランジスター)を中心とするMMIC(microwave monolithic integrated circuit)からなる。受動部品130としては、例えば、インダクタやコンデンサなどが実装されている。   On the other hand, the amplifier 120 is composed of an MMIC (microwave monolithic integrated circuit) centered on a GaAs-based HBT (heterobipolar transistor). For example, an inductor or a capacitor is mounted as the passive component 130.

これら薄膜圧電共振器110、増幅器120、受動部品130のすべては、図1に表したように、チップ・バイ・チップ(chip by chip)の形式で同一パッケージ内に実装されている。受動部品130は、ハンダリフローにより基板100の上に実装され、また、増幅器120と薄膜圧電共振器110は、スタッドバンプを介して基板100の上に実装されている。   The thin film piezoelectric resonator 110, the amplifier 120, and the passive component 130 are all mounted in the same package in a chip-by-chip format as shown in FIG. The passive component 130 is mounted on the substrate 100 by solder reflow, and the amplifier 120 and the thin film piezoelectric resonator 110 are mounted on the substrate 100 via stud bumps.

そして、前述したように、薄膜圧電共振器110は、その振動子112がセラミック基板100の側に向き合うように設けられている。つまり、図1において、薄膜圧電共振器110の圧電体116よりも基板111のほうが上になるように配置されている。薄膜圧電共振子の周囲は、粘性の高いNCP(Non Conductive Polymer)からなる中空封止樹脂140によって中空封止されており、振動子112の部分が中空の中に保持されるよう、厳密に条件が設定されている。   As described above, the thin film piezoelectric resonator 110 is provided so that the vibrator 112 faces the ceramic substrate 100 side. That is, in FIG. 1, the substrate 111 is disposed above the piezoelectric body 116 of the thin film piezoelectric resonator 110. The periphery of the thin film piezoelectric resonator is hollow-sealed by a hollow sealing resin 140 made of highly viscous NCP (Non Conductive Polymer), and the condition is strictly set so that the portion of the vibrator 112 is held in the hollow. Is set.

図5及び図6は、薄膜圧電共振器110の中空封止に関する実験結果を表すグラフ図である。この実験は、薄膜圧電共振器110の変化を精密に調べるため、5GHz帯において実施した。すなわち、セラミック基板100の上にAu(金)バンプ150を使って薄膜圧電共振器110をフリップチップマウントし、3種類の封止樹脂を用いて封止前後でのフィルタ特性の変化を比較した。Auバンプ150は、マウント後、その高さが20〜30μmとなった。   5 and 6 are graphs showing the experimental results regarding the hollow sealing of the thin film piezoelectric resonator 110. FIG. This experiment was conducted in the 5 GHz band in order to investigate the change of the thin film piezoelectric resonator 110 precisely. That is, the thin film piezoelectric resonator 110 was flip-chip mounted on the ceramic substrate 100 using Au (gold) bumps 150, and changes in filter characteristics before and after sealing were compared using three types of sealing resins. The Au bump 150 had a height of 20 to 30 μm after mounting.

図6は、封止樹脂140として通常のNCPを用いた場合の結果を表す。通常のNCPを用いると、図6(b)に表したように、毛細浸透現象で振動子112まで侵してしまう。その結果として、図6(a)に表したように、封止後の薄膜圧電共振器110は、フィルタとしての特性機能を果たしていない。つまり、振動子112が樹脂140により固定されてしまい、振動が阻止されてしまう。   FIG. 6 shows the results when normal NCP is used as the sealing resin 140. If normal NCP is used, as shown in FIG. 6B, the vibrator 112 is affected by the capillary penetration phenomenon. As a result, as shown in FIG. 6A, the sealed thin film piezoelectric resonator 110 does not perform a characteristic function as a filter. That is, the vibrator 112 is fixed by the resin 140 and vibration is prevented.

図5は、封止樹脂140として粘性が高いNCPを用いた場合の結果を表す。同図(a)に表したように、NCPの粘性が高い場合には、毛細管現象によって振動子112まで樹脂が浸透する現象はみられず、中空の空間142が確保される。その結果として、図5(a)に表したように、フィルタ特性を維持することができた。   FIG. 5 shows a result when NCP having high viscosity is used as the sealing resin 140. As shown in FIG. 5A, when the viscosity of NCP is high, a phenomenon in which resin penetrates to the vibrator 112 due to a capillary phenomenon is not seen, and a hollow space 142 is secured. As a result, the filter characteristics can be maintained as shown in FIG.

NCP以外に、「ダム剤」と呼称される類似の樹脂があるが、この場合、フィルタ特性はあるものの、透過吸収特性がすべて低周波数の側にシフトするという問題が見られた。これは、ダム剤に含有される揮発成分が薄膜圧電共振器110の振動子112の部分に付着したために起きたものと考えられる。   In addition to NCP, there is a similar resin called “dam agent”. However, in this case, although there is a filter characteristic, there has been a problem that all transmission absorption characteristics are shifted to a low frequency side. This is considered to have occurred because the volatile component contained in the dam agent adhered to the portion of the vibrator 112 of the thin film piezoelectric resonator 110.

以上の結果から、薄膜圧電共振器110の周囲を封止する中空封止樹脂140の材料としては、粘度が高く、毛細浸透現象が少なく、揮発成分も少ないことが必須条件となる。本実施形態では、NCPからなる封止樹脂140によって薄膜圧電共振器110の周囲を中空封止した後、エポキシ樹脂160によってHBT素子(増幅器)120、受動部品130とともに2重に封止した。こうすることにより、温度や湿度に対する信頼性が飛躍的に向上した。なお、薄膜圧電共振器110の外周から振動子112までの距離は、50μm以上とすることが望ましく、さらに100μm以上離すことによって歩留まり良く高周波フィルタモジュールを形成することができた。また、NCPの粘度の指標としては100〜200Pa・sのものを用いることで、やはり歩留まりも高く、スループットも高く高周波フィルタモジュールを作成できた。   From the above results, the material of the hollow sealing resin 140 that seals the periphery of the thin film piezoelectric resonator 110 is required to have a high viscosity, a small capillary penetration phenomenon, and a small amount of volatile components. In the present embodiment, the periphery of the thin film piezoelectric resonator 110 is hollow-sealed with a sealing resin 140 made of NCP, and then double-sealed together with the HBT element (amplifier) 120 and the passive component 130 with an epoxy resin 160. By doing so, the reliability with respect to temperature and humidity has been dramatically improved. Note that the distance from the outer periphery of the thin film piezoelectric resonator 110 to the vibrator 112 is preferably 50 μm or more, and a high frequency filter module can be formed with a high yield by further separating 100 μm or more. In addition, by using an NCP viscosity index of 100 to 200 Pa · s, it was possible to produce a high-frequency filter module with high yield and high throughput.

図7及び図8は、比較例としての高周波フィルタモジュールを表す模式断面図である。これらの図については、図1乃至図6に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。   7 and 8 are schematic cross-sectional views showing a high-frequency filter module as a comparative example. In these drawings, the same elements as those described above with reference to FIGS. 1 to 6 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図7は、いわゆる「ハーメチック型」のモジュールを表す。このように基板100の上に実装された部品を金属などのハーメチック200で蓋をする中空の実装方法も考えられる。しかし、この構造の場合、ハーメチック200及びこれと接合される基板100の部材コストが極めて高く、民生応用として安価に提供できないという問題があった。   FIG. 7 represents a so-called “hermetic” module. A hollow mounting method in which a component mounted on the substrate 100 is covered with a hermetic 200 such as metal is also conceivable. However, in the case of this structure, the member cost of the hermetic 200 and the substrate 100 bonded to the hermetic 200 is extremely high, and there is a problem that it cannot be provided at low cost for consumer applications.

一方、図8に表したように、基板100の上に実装された薄膜圧電共振器110をラミネート型の樹脂シート300により、他の部品とともに一括して背面から封止することにより、薄膜圧電共振器110を中空に封止することも考えられる。しかし、本発明者による検討試作の結果、この方法で封止したモジュールは、湿度に弱く、信頼性に課題があることが判明した。これは、中空封止が可能となるようなラミネート型の樹脂シート300では、水分の浸入を十分に抑制することが困難だからである。   On the other hand, as shown in FIG. 8, the thin film piezoelectric resonator 110 mounted on the substrate 100 is sealed together with other components from the back side by a laminate type resin sheet 300, thereby thin film piezoelectric resonance. It is also conceivable to seal the vessel 110 hollow. However, as a result of the trial production by the present inventor, it was found that the module sealed by this method is weak in humidity and has a problem in reliability. This is because it is difficult to sufficiently suppress the ingress of moisture in the laminate-type resin sheet 300 that enables hollow sealing.

これに対して、本発明を適用したW−CDMA用増幅器送信部モジュールは、必要とされるシステム上の仕様を、信頼性も含めて十分に確保する性能が実現できた。フィルタと増幅器とを基板100の上に一体的に実装し、一体的な設計が可能となるため、フィルタに関与した位相干渉やローカルリークなどの問題は起きない。また、本発明によれば、薄膜圧電共振器110が他の部品と同一実装パッケージされている効果によって、特性維持のマージンはさらに向上し、図7及び図8に例示した比較例と比べて、相当部品部をおよそ50%削減することが可能となった。また、増幅器120とその前段の薄膜圧電共振器110との伝送線路が長い場合など位相整合やインピーダンス整合の観点で問題が発生したが本発明のよう一体化したモジュール構成とすることで著しくこれらの課題が低減できた。   On the other hand, the W-CDMA amplifier transmitter module to which the present invention is applied was able to achieve the performance of sufficiently ensuring the required system specifications including reliability. Since the filter and the amplifier are integrally mounted on the substrate 100 and integrated design is possible, problems such as phase interference and local leak related to the filter do not occur. In addition, according to the present invention, the characteristic maintenance margin is further improved due to the effect that the thin film piezoelectric resonator 110 is packaged in the same manner as other components, and compared with the comparative examples illustrated in FIGS. The equivalent parts can be reduced by about 50%. In addition, there are problems in terms of phase matching and impedance matching, such as when the transmission line between the amplifier 120 and the thin film piezoelectric resonator 110 in the previous stage is long. The problem has been reduced.

図9は、本発明の第2の実施の形態にかかる高周波フィルタモジュールを表す模式断面図である。
また、図10(a)は、その一部拡大図である。
これらの図についても、図1乃至図8に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
本具体例も、2GHz帯のW−CDMA用増幅器送信部モジュールに本発明を適用したものである。本具体例の特徴は、一体封止用の樹脂(エポキシ樹脂)160の回り込みを防ぐために、シート状の樹脂170によって一旦中空封止されている点にある。シート状の樹脂170は、一体封止用の樹脂160と同じエポキシ系の薄くて可塑性のある樹脂である。このようにして、薄膜圧電共振器110の部分が中空になるよう、樹脂シート170による封止の条件が設定されている。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a high frequency filter module according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 (a) is a partially enlarged view thereof.
Also in these drawings, the same elements as those described above with reference to FIGS. 1 to 8 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
This example also applies the present invention to a 2 GHz band W-CDMA amplifier transmitter module. The feature of this example is that it is once hollow-sealed with a sheet-like resin 170 in order to prevent the integral sealing resin (epoxy resin) 160 from wrapping around. The sheet-like resin 170 is the same epoxy-based thin and plastic resin as the integral sealing resin 160. In this way, the sealing conditions by the resin sheet 170 are set so that the thin film piezoelectric resonator 110 is hollow.

樹脂シート170として、0.05mmから0.5mmの厚さのものを用いると良好な結果が得られた。シート状であっても、毛細浸透現象が全く無くなる訳ではないので、この樹脂170の硬化条件については、特に、温度と圧力に関して最適な条件を用いることが重要である。本実施形態により、W−CDMA用増幅器送信部モジュールは、必要なシステムの仕様を十分確保する設計がモジュールとして実現することができた。第1実施形態と比べた特徴は、信頼性が向上したことにある。樹脂シート170は、一体封止する場合のエポキシ系樹脂と極めて成分が近く(フェノール硬化性)、硬化後は熱膨張率などもほぼ一致するため、クラックなどが発生しにくく、熱サイクルにも強くなる。   When a resin sheet having a thickness of 0.05 mm to 0.5 mm was used, good results were obtained. Even if it is in a sheet form, the capillary penetration phenomenon is not completely eliminated. Therefore, it is important to use the optimum conditions for the curing of the resin 170, particularly with respect to temperature and pressure. According to the present embodiment, the W-CDMA amplifier transmitter module can be designed as a module that sufficiently secures the necessary system specifications. A feature compared to the first embodiment is that reliability is improved. The resin sheet 170 is very close in component to the epoxy resin in the case of integral sealing (phenol curable), and the coefficient of thermal expansion is almost the same after curing. Become.

また、図10(b)に表したように、封止後のフィルタ特性の維持に関しても極めて優れており、封止の歩留まりも高かった。なお、図10に表したデータも、薄膜圧電共振器110のフィルタ特性の変化をより敏感に把握するため、5GHz帯において測定したものである。   Further, as shown in FIG. 10B, the filter characteristics after sealing were extremely excellent, and the sealing yield was high. The data shown in FIG. 10 is also measured in the 5 GHz band in order to grasp the change in the filter characteristics of the thin film piezoelectric resonator 110 more sensitively.

図11は、本発明の第3の実施の形態にかかる高周波フィルタモジュールを表す模式断面図である。同図についても、図1乃至図10に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
本具体例も、2GHz帯のW−CDMA用増幅器送信部モジュールに本発明を適用したものある。そして、本具体例の特徴は、支持基板180の上に薄膜圧電共振器110を実装し、その周囲を可塑性のあるシート状の樹脂170によって中空封止した点にある。すなわち、薄膜圧電共振器110の部分が中空になるように樹脂シート170の封止の条件が設定されている。
FIG. 11: is a schematic cross section showing the high frequency filter module concerning the 3rd Embodiment of this invention. Also in this figure, the same elements as those described above with reference to FIGS. 1 to 10 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
In this specific example, the present invention is applied to a 2 GHz band W-CDMA amplifier transmitter module. The feature of this specific example is that the thin film piezoelectric resonator 110 is mounted on the support substrate 180 and the periphery thereof is hollow-sealed with a plastic sheet-like resin 170. That is, the sealing conditions of the resin sheet 170 are set so that the thin film piezoelectric resonator 110 is hollow.

モジュールの特性やフィルタの詳細は、前述した第1及び第2実施形態と同様である。本実施形態の構造上の特徴としては、薄膜圧電共振器110のための支持基板180を別途設けることにより、熱的な特性や高周波特性の設計の自由度が増加し、モジュールとしての熱的な特性改善が得られる点にある。また同時に、面積の大きな基板100の部分を樹脂化できるなど、コスト面でも非常に大きなメリットが得られる。   Details of the module characteristics and the filter are the same as those in the first and second embodiments. As a structural feature of the present embodiment, by separately providing a support substrate 180 for the thin film piezoelectric resonator 110, the degree of freedom in designing thermal characteristics and high frequency characteristics is increased, and the thermal characteristics of the module are increased. The characteristic improvement is obtained. At the same time, a very large merit can be obtained in terms of cost, for example, the portion of the substrate 100 having a large area can be made of resin.

本実施形態によれば、他の部品も実装される基板100を樹脂化し、コストを1/3以下にすることができる。増幅器120については、そのチップを基板100の上にダイボンデングすることによって熱の逃げを良くする一方で、薄膜圧電共振器110については、アルミナなどからなる支持基板180の上にマウントすることによって、増幅器120からの熱の流入を直接的には受けにくくすることができる。その結果として、送信特性のひとつである「熱ドループ特性」を改善することができた。   According to the present embodiment, the substrate 100 on which other components are mounted can be made of resin, and the cost can be reduced to 1/3 or less. As for the amplifier 120, heat dissipation is improved by die-bonding the chip on the substrate 100, while for the thin film piezoelectric resonator 110, the amplifier 120 is mounted on the support substrate 180 made of alumina or the like. The inflow of heat from 120 can be made difficult to receive directly. As a result, it was possible to improve the “thermal droop characteristic” which is one of the transmission characteristics.

本実施形態は、その製造方法についても大きな特徴を有する。
図12及び図13は、本実施形態の高周波フィルタモジュールの製造方法の要部を表す模式図である。
This embodiment also has a great feature in its manufacturing method.
12 and 13 are schematic views showing the main part of the method for manufacturing the high-frequency filter module of the present embodiment.

すなわち、図12(a)に表したように、薄膜圧電共振器110は、まず、アルミナ支持基板180に一括してフリップチップマウントする。次に、図12(b)に表したように、マウント後背面よりエポキシ系樹脂シート170を熱圧着して、中空封止する。
しかる後に、図12(c)に表したように、ダイサーにより切断して個片化を行なう。このようにして個片化した薄膜圧電共振器のチップは、中空封止されているため、通常の部品として扱うことが可能となる。
That is, as shown in FIG. 12A, the thin film piezoelectric resonator 110 is first flip-chip mounted on the alumina support substrate 180 in a lump. Next, as shown in FIG. 12B, the epoxy resin sheet 170 is thermocompression bonded from the back after mounting, and is sealed hollow.
After that, as shown in FIG. 12C, it is cut into pieces by a dicer. Since the chip of the thin film piezoelectric resonator separated in this way is sealed hollow, it can be handled as a normal part.

しかる後に、図13(a)に表したように、個片化された薄膜圧電共振器110フィルタ、増幅器120、受動部品130のすべての部品をチップ・バイ・チップの形式で同一の基板100の上に実装する。受動部品130は、ハンダリフローにより実装し、増幅器120と薄膜圧電共振器110ダイボンディングにより実装することができる。またさらに、増幅器120にワイヤーボンディングを行う。   Thereafter, as shown in FIG. 13A, all of the separated thin film piezoelectric resonator 110 filter, amplifier 120, and passive component 130 are formed on the same substrate 100 in a chip-by-chip format. Implement above. The passive component 130 can be mounted by solder reflow, and can be mounted by amplifier 120 and thin film piezoelectric resonator 110 die bonding. Furthermore, wire bonding is performed on the amplifier 120.

最後に、図13(b)に表したように、エポキシ樹脂160により全体を一体的に封止して高周波フィルタモジュールの要部が完成する。   Finally, as shown in FIG. 13B, the whole is integrally sealed with the epoxy resin 160 to complete the main part of the high-frequency filter module.

以上説明した方法によると、薄膜圧電共振器110の中空封止を一括して行なうことができるため、スループットを大幅に向上できる。これは、薄膜圧電共振器110の周囲をディスペンサーによりNCP樹脂を引き回したり、基板100の上で薄膜圧電共振器110の部分のみに樹脂シート170を載せて圧着するよりも容易である点で有利である。   According to the method described above, since the hollow sealing of the thin film piezoelectric resonator 110 can be performed collectively, the throughput can be greatly improved. This is advantageous in that it is easier than drawing the NCP resin around the thin film piezoelectric resonator 110 with a dispenser, or placing the resin sheet 170 on the substrate 100 only on the portion of the thin film piezoelectric resonator 110 and crimping it. is there.

図14は、本発明の第4の実施の形態にかかる高周波フィルタモジュールを表す模式断面図である。同図についても、図1乃至図13に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。   FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing a high frequency filter module according to a fourth embodiment of the present invention. Also in this figure, the same elements as those described above with reference to FIGS. 1 to 13 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

本具体例は、5GHz帯の無線LAN用受信側高周波フロントエンドに本発明を適用したものである。本具体例の特徴は、半導体素子190の上に、薄膜圧電共振器110を、直接フリップチップマウントし、中空封止している点にある。半導体素子190は、LNA(low noise amplifier:低雑音増幅器)とDC(ダウンコンバータ)とVCO(voltage controlled oscillator:電圧制御発振器)から形成される。本具体例の場合も、2重に樹脂封止することにより、薄膜圧電共振器110の部分の中空封止と、半導体素子190とフィルタとを一体化したモジュールとしての信頼性とを兼ね備えた構造にすることができる。本モジュールの上面は、半導体基板が兼ねる所謂CSP(Chip Scale Package)となっている。半導体素子190の上にパッド領域を形成し、Au(金)パッドで薄膜圧電共振器110がフリップチップマウントされており、半導体素子190への導通電極を埋め込んだ樹脂シート170で中空封止した後、液状の樹脂160でさらに全体を覆い、研削して平坦化を行なった。   In this specific example, the present invention is applied to a reception-side high-frequency front end for a wireless LAN of 5 GHz band. The feature of this example is that the thin film piezoelectric resonator 110 is directly flip-chip mounted on the semiconductor element 190 and sealed hollow. The semiconductor element 190 is formed of an LNA (low noise amplifier), a DC (down converter), and a VCO (voltage controlled oscillator). In the case of this specific example as well, a structure that combines the hollow sealing of the portion of the thin film piezoelectric resonator 110 and the reliability as a module in which the semiconductor element 190 and the filter are integrated by double resin sealing. Can be. The upper surface of the module is a so-called CSP (Chip Scale Package) which also serves as a semiconductor substrate. After a pad region is formed on the semiconductor element 190, the thin film piezoelectric resonator 110 is flip-chip mounted with an Au (gold) pad, and is hollow-sealed with a resin sheet 170 in which a conductive electrode to the semiconductor element 190 is embedded. The whole was further covered with a liquid resin 160 and ground and flattened.

フィルタの通過帯域周波数は、5.03〜5.25GHzに調整されている。薄膜圧電共振子フィルタは、段間フィルタとして高性能で動作し、モジュールのサイズも2mm×2mm×0.5mmまで小さくできた。   The passband frequency of the filter is adjusted to 5.03 to 5.25 GHz. The thin film piezoelectric resonator filter operates as a high performance interstage filter, and the module size can be reduced to 2 mm × 2 mm × 0.5 mm.

図15は、本発明の第5の実施の形態にかかる薄膜圧電共振器110の平面配置を表す模式図である。すなわち、本具体例は、薄膜圧電共振器110の適切なバンプ形状を定めたものである。入力側のグラウンドG、信号線IS、グラウンドGと、出力側のグラウンドG、信号線OS、グラウンドGで、合計6個のバンプを設けるのが通常の薄膜圧電共振器110である。これに対して、本実施形態においては、図15に表したように、合計で12個のバンプを設けている。しかも、互い違いにバンプの位置を工夫している。これはバンプそのものを封止用樹脂の回りこみの防止に利用するという効果が得られるものである。本実施形態の薄膜圧電共振器110を第1〜第4の実施形態に適用することにより、さらに歩留まりを高くすることができる。   FIG. 15 is a schematic diagram showing a planar arrangement of a thin film piezoelectric resonator 110 according to the fifth embodiment of the present invention. That is, this specific example defines an appropriate bump shape of the thin film piezoelectric resonator 110. In the normal thin film piezoelectric resonator 110, a total of six bumps are provided for the input side ground G, signal line IS, and ground G, and output side ground G, signal line OS, and ground G. In contrast, in the present embodiment, as shown in FIG. 15, a total of 12 bumps are provided. Moreover, the positions of the bumps are devised alternately. This is advantageous in that the bump itself is used to prevent the encapsulating resin from being wrapped around. The yield can be further increased by applying the thin film piezoelectric resonator 110 of the present embodiment to the first to fourth embodiments.

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。   The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples.

例えば、上述した各実施形態は、単独で用いることも可能であるがそのいくつかを組み合わせて、さらに大きな効果を発揮することができる。また、薄膜圧電共振器110は、フィルタのみならず電圧制御発振器として用いてもよい。また、MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)を組み合わせた素子を用いても良い。   For example, each of the above-described embodiments can be used singly, but some of them can be combined to achieve a greater effect. The thin film piezoelectric resonator 110 may be used not only as a filter but also as a voltage controlled oscillator. Alternatively, an element combining MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) may be used.

その他、本発明の実施の形態として上述した高周波フィルタモジュールまたはその製造方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施しうるすべての高周波フィルタモジュールまたはその製造方法も同様に本発明の範囲に属する。   In addition, all high-frequency filter modules or manufacturing methods that can be implemented by those skilled in the art based on the above-described high-frequency filter module or manufacturing method thereof as embodiments of the present invention are also included in the scope of the present invention. Belonging to.

本発明の第1の実施の形態にかかる高周波フィルタモジュールを表す模式断面図である。It is a schematic cross section showing the high frequency filter module concerning a 1st embodiment of the present invention. 薄膜圧電共振器110の概略構造を表す断面図である。2 is a cross-sectional view illustrating a schematic structure of a thin film piezoelectric resonator 110. FIG. 薄膜圧電共振器100を用いた帯域通過型のフィルタ回路の一例を表す模式図である。4 is a schematic diagram illustrating an example of a band-pass filter circuit using the thin film piezoelectric resonator 100. FIG. 帯域通過フィルタの直列共振器と並列共振器のインピーダンス特性を表すグラフ図である。It is a graph showing the impedance characteristic of the series resonator and parallel resonator of a band pass filter. 薄膜圧電共振器110の中空封止に関する実験結果を表すグラフ図である。It is a graph showing the experimental result regarding the hollow sealing of the thin film piezoelectric resonator. 薄膜圧電共振器110の中空封止に関する実験結果を表すグラフ図である。It is a graph showing the experimental result regarding the hollow sealing of the thin film piezoelectric resonator. いわゆる「ハーメチック型」のモジュールを表す。It represents a so-called “hermetic” module. 基板100の上に実装された薄膜圧電共振器110をラミネート型の樹脂シート300により、他の部品とともに一括して背面から封止した構造を表す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a structure in which a thin film piezoelectric resonator 110 mounted on a substrate 100 is sealed together with other components from a back surface by a laminate type resin sheet 300. 本発明の第2の実施の形態にかかる高周波フィルタモジュールを表す模式断面図である。It is a schematic cross section showing the high frequency filter module concerning a 2nd embodiment of the present invention. 封止後のフィルタ特性を調べた結果を表すグラフ図である。It is a graph showing the result of having investigated the filter characteristic after sealing. 本発明の第3の実施の形態にかかる高周波フィルタモジュールを表す模式断面図である。It is a schematic cross section showing the high frequency filter module concerning a 3rd embodiment of the present invention. 本実施形態の高周波フィルタモジュールの製造方法の要部を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the principal part of the manufacturing method of the high frequency filter module of this embodiment. 本実施形態の高周波フィルタモジュールの製造方法の要部を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the principal part of the manufacturing method of the high frequency filter module of this embodiment. 本発明の第4の実施の形態にかかる高周波フィルタモジュールを表す模式断面図である。It is a schematic cross section showing the high frequency filter module concerning the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施の形態にかかる薄膜圧電共振器110の平面配置を表す模式図である。It is a schematic diagram showing planar arrangement | positioning of the thin film piezoelectric resonator 110 concerning the 5th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

100 基板(実装基板)
110 薄膜圧電共振器
111 シリコン基板
112 振動子
113 エアギャップ
114 導電層
115 下部電極
116 圧電体
117 上部電極
120 増幅器
130 受動部品
140 中空封止樹脂
142 中空部
150 バンプ
160 エポキシ樹脂(一体封止樹脂)
170 樹脂シート
180 支持基板
190 半導体素子
200 ハーメチック
300 樹脂シート
100 substrate (mounting substrate)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 Thin film piezoelectric resonator 111 Silicon substrate 112 Vibrator 113 Air gap 114 Conductive layer 115 Lower electrode 116 Piezoelectric body 117 Upper electrode 120 Amplifier 130 Passive component 140 Hollow sealing resin 142 Hollow part 150 Bump 160 Epoxy resin (integrated sealing resin)
170 Resin sheet 180 Support substrate 190 Semiconductor element 200 Hermetic 300 Resin sheet

Claims (7)

実装基板と、
基板と、前記基板の上に形成された振動子と、を有し、前記振動子が前記実装基板に接触せずに対向させた状態で前記実装基板にフリップチップマウントされた薄膜圧電共振器と、
前記振動子が中空内に保持されるように前記薄膜圧電共振器の周囲を封止する中空封止樹脂と、
前記実装基板の上に接続された電気素子と、
前記薄膜圧電共振器と、前記中空封止樹脂と、前記電気素子と、を一体的に封止する一体封止樹脂と、
を備えたことを特徴とする高周波フィルタモジュール。
A mounting board;
A thin film piezoelectric resonator having a substrate and a vibrator formed on the substrate, wherein the vibrator is flip-chip mounted on the mounting substrate in a state of being opposed to the mounting substrate without contacting the mounting substrate. ,
A hollow sealing resin for sealing the periphery of the thin film piezoelectric resonator so that the vibrator is held in the hollow;
An electrical element connected on the mounting substrate;
An integral sealing resin for integrally sealing the thin film piezoelectric resonator, the hollow sealing resin, and the electrical element;
A high frequency filter module comprising:
前記中空封止樹脂は、硬化前の粘度が100乃至200Pa・sであることを特徴とする請求項1記載の高周波フィルタモジュール。   The high-frequency filter module according to claim 1, wherein the hollow sealing resin has a viscosity of 100 to 200 Pa · s before curing. 実装基板と、
基板と、前記基板の上に形成された振動子と、を有し、前記振動子が前記実装基板に接触せずに対向させた状態で前記実装基板にフリップチップマウントされた薄膜圧電共振器と、
前記振動子が中空内に保持されるように前記薄膜圧電共振器の周囲を封止するシート状の中空封止樹脂と、
前記実装基板の上に接続された電気素子と、
前記薄膜圧電共振器と、前記中空封止樹脂と、前記電気素子と、を一体的に封止し、前記中空封止樹脂と同質の材料からなる一体封止樹脂と、
を備えたことを特徴とする高周波フィルタモジュール。
A mounting board;
A thin film piezoelectric resonator having a substrate and a vibrator formed on the substrate, wherein the vibrator is flip-chip mounted on the mounting substrate in a state of being opposed to the mounting substrate without contacting the mounting substrate. ,
A sheet-like hollow sealing resin that seals the periphery of the thin film piezoelectric resonator so that the vibrator is held in the hollow;
An electrical element connected on the mounting substrate;
The thin film piezoelectric resonator, the hollow sealing resin, and the electric element are integrally sealed, and an integral sealing resin made of the same material as the hollow sealing resin;
A high frequency filter module comprising:
実装基板と、
前記実装基板の上にフリップチップマウントされた支持基板と、
基板と、前記基板の上に形成された振動子と、を有し、前記振動子が前記支持基板に接触せずに対向させた状態で前記支持基板にフリップチップマウントされた薄膜圧電共振器と、
前記振動子が中空内に保持されるように前記支持基板及び前記薄膜圧電共振器の周囲を封止する中空封止樹脂と、
前記実装基板の上に接続された電気素子と、
前記支持基板と、前記薄膜圧電共振器と、前記中空封止樹脂と、前記電気素子と、を一体的に封止する一体封止樹脂と、
を備えたことを特徴とする高周波フィルタモジュール。
A mounting board;
A support substrate flip-chip mounted on the mounting substrate;
A thin film piezoelectric resonator having a substrate and a vibrator formed on the substrate, wherein the vibrator is flip-chip mounted on the support substrate in a state of being opposed to the support substrate without contacting the support substrate; ,
A hollow sealing resin for sealing the periphery of the support substrate and the thin film piezoelectric resonator so that the vibrator is held in the hollow;
An electrical element connected on the mounting substrate;
An integrated sealing resin that integrally seals the support substrate, the thin film piezoelectric resonator, the hollow sealing resin, and the electrical element;
A high frequency filter module comprising:
半導体基板と、
基板と、前記基板の上に形成された振動子と、を有し、前記振動子が前記半導体基板に接触せずに対向させた状態で前記半導体基板にフリップチップマウントされた薄膜圧電共振器と、
前記振動子が中空内に保持されるように前記薄膜圧電共振器の周囲を封止する中空封止樹脂と、
前記薄膜圧電共振器と、前記中空封止樹脂と、を一体的に封止する一体封止樹脂と、
を備えたことを特徴とする高周波フィルタモジュール。
A semiconductor substrate;
A thin film piezoelectric resonator having a substrate and a vibrator formed on the substrate, wherein the vibrator is flip-chip mounted on the semiconductor substrate in a state of facing the semiconductor substrate without contacting the semiconductor substrate; ,
A hollow sealing resin for sealing the periphery of the thin film piezoelectric resonator so that the vibrator is held in the hollow;
An integral sealing resin for integrally sealing the thin film piezoelectric resonator and the hollow sealing resin;
A high frequency filter module comprising:
前記 薄膜圧電共振器は、端子数を超える複数のバンプを前記振動子の周囲に有し、前記複数のバンプを介して前記フリップチップマウントされてなることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の高周波フィルタモジュール。   6. The thin film piezoelectric resonator has a plurality of bumps exceeding the number of terminals around the vibrator, and is flip-chip mounted through the plurality of bumps. The high frequency filter module as described in any one. 基板と、前記基板の上に形成された振動子と、を有する複数の薄膜圧電共振器を、支持基板の上に、前記振動子が前記支持基板に接触せずに対向させた状態でフリップチップマウントし、
前記振動子が中空内に保持されるように、前記複数の薄膜圧電共振器のそれぞれの周囲を中空封止樹脂により封止し、
前記支持基板を切断することにより、前記複数の薄膜圧電共振器のそれぞれを前記支持基板と共に個片化し、
前記支持基板と共に個片化した前記薄膜圧電共振器を、実装基板の上に固定して、他の電気素子と一体的に樹脂封止することを特徴とする高周波フィルタモジュールの製造方法。


A flip chip in which a plurality of thin film piezoelectric resonators having a substrate and a vibrator formed on the substrate are opposed to the support substrate without contacting the support substrate. Mount and
The periphery of each of the plurality of thin film piezoelectric resonators is sealed with a hollow sealing resin so that the vibrator is held in the hollow,
By cutting the support substrate, each of the plurality of thin film piezoelectric resonators is separated into pieces together with the support substrate,
A method of manufacturing a high-frequency filter module, wherein the thin film piezoelectric resonator separated into pieces together with the support substrate is fixed on a mounting substrate and resin-sealed integrally with other electric elements.


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