JP2007142149A - 電子部品パッケージおよびそれを用いた電子部品モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】ヒートサイクルを加えることにより、熱膨張係数の違いにより外装樹脂から電子部品パッケージにストレスが繰り返し加えられることになり、その結果、電子部品パッケージが破損してしまうという恐れがあった。そこで、ヒートサイクルによる電子部品パッケージの破損を低減することを目的とする。
【解決手段】この目的を達成するために、本発明は、部品基板と、この部品基板上に所定間隔にて配置された電子部品素子と、この電子部品素子を覆うように前記部品基板に設けた部品カバーを有し、前記部品基板および部品カバーは、それぞれの周囲面にシリコンの粉体を付着させたものである。
【選択図】図２
【解決手段】この目的を達成するために、本発明は、部品基板と、この部品基板上に所定間隔にて配置された電子部品素子と、この電子部品素子を覆うように前記部品基板に設けた部品カバーを有し、前記部品基板および部品カバーは、それぞれの周囲面にシリコンの粉体を付着させたものである。
【選択図】図２
Description
本発明は、各種電子機器に使用される電子部品パッケージおよびそれを用いた電子部品モジュールに関する。
各種電子機器の小型化に伴い、電子部品においてワンパッケージ化が要望されている。このワンパッケージ化とは、コイル、コンデンサ、パワーアンプ、ＳＡＷパッケージ等の各種電子部品を基板上に実装した後その状態で樹脂モールドしてワンパッケージモジュールとするものである。
図１１は、従来のワンパッケージモジュールの斜視図である。基板１１０上にコンデンサ１１１、コイル１１２、パワーアンプ１１３、ＳＡＷパッケージ１１４が実装されており、この基板１１０上をモールド樹脂１１５で覆ってワンパッケージモジュールとしている。
このように各種電子部品をワンパッケージにすることにより半導体と同様に扱うことができ、電子部品を使用するメーカーにとって利便性がよいという利点があるものである。
なお、本出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、特許文献１が知られている。
特開２００４−３０４６２２号公報
しかしながら、上述した電子部品モジュールは、外装樹脂と電子部品パッケージとの熱膨張係数の違いにより電子部品パッケージが破損しやすいという課題があった。
すなわち、従来の電子部品パッケージをモールドする場合、１７０℃程度に加熱して液化した外装樹脂を用いるが、このとき、電子部品パッケージも同程度の温度に加熱されることになる。そして、モールド終了後室温まで温度を低下させると、電子部品パッケージの膨張係数が外装樹脂より大きいため電子部品パッケージの方がより収縮してしまい、外装樹脂に引っ張られている状態、つまり、常温において電子部品パッケージは外装樹脂から常にストレスを受けている状態になる。そして、ヒートサイクルを加えることにより、上記ストレスが繰り返し電子部品パッケージに加えられることになり、その結果、電子部品パッケージが破損してしまうという恐れがあった。
そこで本発明は、ヒートサイクルによる電子部品パッケージの破損を低減することを目的とする。
この目的を達成するために、本発明は、部品基板と、この部品基板上に所定間隔にて配置された電子部品素子と、この電子部品素子を覆うように前記部品基板に設けた部品カバーを有し、前記部品基板および部品カバーは、それぞれの周囲面にシリコンの粉体を付着させたものである。
本発明は、部品基板および部品カバーの周囲面にシリコンの粉体を付着させた構成にすることにより、このシリコンの粉体が外装樹脂に対する離型作用を有するので、電子部品パッケージが外装樹脂からストレスを受けにくくすることができ、その結果、電子部品パッケージの破損を低減することができるという作用効果を有する。
以下、本発明の電子部品パッケージおよびそれを用いた電子部品モジュールについて実施の形態および図面を用いて説明する。なお、電子部品パッケージとしてＳＡＷパッケージを用いた。
（実施の形態１）
本実施の形態１および図１〜図９を用いて、本発明の、特に、請求項１〜６の説明をする。
本実施の形態１および図１〜図９を用いて、本発明の、特に、請求項１〜６の説明をする。
図１は、本実施の形態１におけるＳＡＷパッケージを実装基板に実装しワンパッケージにした電子部品モジュールの斜視図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａ線の拡大断面図である。
図１において、実装基板１上にコンデンサ２、コイル３、パワーアンプ４、ＳＡＷパッケージ５が実装されており、この実装基板１上を外装樹脂６で覆ってワンパッケージモジュールとしている。
図２において部品基板２１の表面にＳＡＷ素子２２が所定の間隔で実装されている。このＳＡＷ素子２２は、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶等に代表される圧電材料からなる部品基板２１の表面にアルミニウム製の櫛型電極（図示せず）を形成してできている。そして、このＳＡＷ素子２２を覆うようにシリコンからなる部品カバー２３がＳＡＷ素子２２との間にわずかな空洞を設けながら部品基板２１の表面に設けられ、これによりＳＡＷパッケージ５を形成している。そして、このＳＡＷパッケージ５は、部品カバー２３に設けられた接続電極２４を介して実装基板１に実装されている。
このＳＡＷパッケージ５の周囲面、すなわち、部品基板２１および部品カバー２３のそれぞれの周囲面には、シリコンの粉体からなる層２５（以下、シリコン粉体層と記す）を設けている。シリコンの粉体には離型作用があるので、ＳＡＷパッケージ５の周囲面にシリコン粉体層２５を設けることにより、熱による電子部品モジュールの膨張収縮が起きてもＳＡＷパッケージ５の周囲面が外装樹脂６に引っ張られることがなくなりこれによるストレスを低減することができる。
ここでシリコンの粉体は、離型作用をより確実なものとするために粉体層としているが、必ずしも層状にする必要はなく、必要に応じて付着量を設定すればよい。
また、シリコン粉体を部品基板２１および部品カバー２３のそれぞれの周囲面に付着させる方法としては、例えば、部品カバー２３がシリコン製であることを利用して、大判の部品基板と部品カバーを一体とした後ダイシング等でＳＡＷパッケージ５に個片化する方法が挙げられる。この場合、ＳＡＷパッケージ５の周囲面が切断面になる。
すなわち、ダイシングによる部品カバー２３の切断により部品カバー２３の切断粉（シリコン粉）が発生するが、同時にダイシングブレードによりこの切断粉を切断面に付着させることができる。したがって、この方法によれば新たにシリコン粉の付着工程を設けることなくＳＡＷパッケージ５の周囲面にシリコン粉を付着させることができる。
このときダイシングの切削水に、ケイ酸あるいは界面活性剤を混ぜることにより、より効果的に粉体を付着させることができる。ケイ酸を用いる場合、電極の腐食を防止するとともに、その成分であるシリコンをＳＡＷパッケージ５に残すことにより、より効果的に付着させることができる。また界面活性剤の場合、ＳＡＷパッケージ５の親水性を増すことにより、より多くの切断粉を付着させることができる。
なお、このダイシングによる切断は、切断面のシリコン粉の付着のしやすさから、部品基板２１側からではなく部品カバー２３側から行うことが望ましい。
図３は、実施の形態１における別の形態による電子部品パッケージの要部拡大断面図であり、部品基板２１および部品カバー２３の周囲面に加工変質層２７を設けたものである。この加工変質層２７を設けることにより、外装樹脂６で電子部品パッケージを覆うときに、一旦熱膨張し、冷却時に収縮し、加工変質層２７を外装樹脂６が引っ張り、電子部品パッケージから引き離し、隙間２８を形成する。このことにより、図２で示した粉体による離型作用と同様の効果を得ることができる。
この加工変質層２７は、ダイシングによるＳＡＷパッケージの個片化を行う際に、その切断面に設けることができる。この場合、ダイシングブレードは、番手が細かいものがより効果的に設けることができ、たとえばメタルブレードを用いる場合は、＃１０００以上のものを用いることが望ましい。さらに切削水に界面活性剤を混ぜることにより、切断面の親水性を増すことができることから、切断面での冷却効果をあげることができる。切断面の温度上昇を抑えることにより膨張・収縮を抑え、加工変質層の脱落を防止し、より効果的に加工変質層２７を設けることができる。
また、図２に示すように、ＳＡＷパッケージ５の上面には、弾性体２６を設けている。この弾性体２６は、熱による電子部品モジュールの膨張収縮が起きてもこの弾性体２６が緩衝剤としての働きをし、ＳＡＷパッケージ５の上面からの外装樹脂６によるストレスを緩和することができ、その結果、破損をより低減することができる。
そして、この弾性体２６の弾性率を外装樹脂６の弾性率より低くすることにより弾性体２６の上記ストレスに対する緩衝効果を向上させることができる。この弾性体２６の材料としては、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂が挙げられる。
さて、シリコン製の部品カバー２３は、前記部品基板２１と酸化シリコンを介して接合されている。ここでその接合方法について図４を用いて説明する。部品基板２１と部品カバー２３を接合するにはまず部品基板２１の表面に酸化シリコン（図示せず）を形成する。その際、図４に示すマスクを用いることができる。このマスク４１には、ＳＡＷ素子および取出電極の部分に対応する箇所に開口部４２が設けられている。そこで、例えば、感光性樹脂をこの開口部４２に塗布し、光を当てることによりこの感光性樹脂を硬化させた後スパッタ等で酸化シリコンを感光性樹脂の非形成部に形成する。その後、硬化した感光性樹脂を除去することにより部品基板２１の所定の部位に酸化シリコンを形成することができる。この酸化シリコンを用いてシリコンからなる部品カバー２３と接合する。この接合は、酸素原子を介在したシリコン原子の共有結合によるものであり、酸化シリコンと部品カバー２３の界面を活性化処理することにより加熱することなく直接接合することができるものである。
さて、次に図５〜８を用いてさらに本発明の電子部品パッケージについて説明する。図５は部品カバー２３を除いたＳＡＷパッケージ５の内部上面図、図６は部品カバー２３の上面図、図７は実装基板１に接続するための接続電極２４を形成した部品カバー２３の上面図、図８は同部品カバー２３のＡ−Ａの断面図、図９は、図５の上面図に対応した電気回路図である。
図５、図９において、各ＳＡＷ素子５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ、５ｇ、５ｈ、５ｉは、圧電材料からなる部品基板２１の表面に所定の間隔で実装されており、図９に示す回路図のように接続されている。
図６において、部品カバー２３には凹部（点線にて表記）が形成されており、この部品カバー２３の裏面が図５のＳＡＷパッケージの表面を覆うように配置される。このとき前記凹部は、ＳＡＷ素子に対応するように部品カバーに設けられている。すなわち、ＳＡＷ素子５ａ、５ｂは凹部６１ａｂに、ＳＡＷ素子５ｃ、５ｄは凹部６１ｃｄに、ＳＡＷ素子５ｅは凹部６１ｅに、ＳＡＷ素子５ｆ、５ｇは凹部６１ｆｇに、ＳＡＷ素子５ｈ、５ｉは凹部６１ｈｉにそれぞれ対応しており、凹部が各ＳＡＷ素子に嵌り込むようになっており、ＳＡＷ素子が振動するために必要な空間（空洞）を形成している。
さて、図７、８で示すように、部品カバー２３を部品基板２１に形成した後実装基板１に実装するために接続電極２４を形成する。図４で示したマスク４１の開口部４２に対応する部品基板２１は配線５３が表出した状態になっているため、部品カバー２３に貫通孔を設けてこの配線５３をめっき、導電ペースト等を用いて部品カバー２３の表面に表出させ、接続電極２４を形成する。
この接続電極２４には、図７に示すようにそれぞれ電極パッドを設けてもよい。つまり、受信端子５４に対応する電極パッド７４、送信端子５５に対応する電極パッド７５、アンテナ端子５６に対応する電極パッド７６、それ以外はＧＮＤの電極パッド７７としている。以上のようにして構成されたＳＡＷパッケージ５を実装基板１に実装する。
次に図９を用いてこのＳＡＷパッケージ５の動作について説明する。図５において、各ＳＡＷ素子５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ、５ｇ、５ｈ、５ｉは、図９に示す回路図のように接続されている。ここでアンテナ端子５６はアンテナ（図示せず）に接続され、このアンテナから受信された信号からＳＡＷ素子５ｇ、５ｉを介して特定周波数の信号が取り出されて受信端子５４に出力される。一方、送信信号は、送信端子５５からＳＡＷ素子５ａ、５ｃ、５ｅを経てアンテナ端子５６を介してアンテナから送信される。このようにして、ＳＡＷパッケージ５は受送信を行っているものである。
以上のように、本発明の電子部品パッケージおよび電子部品モジュールは、部品基板および部品カバーの周囲面にシリコンの粉体を付着させた構成にすることにより、このシリコンの粉体が外装樹脂に対する離型作用を有するので、電子部品パッケージが外装樹脂からストレスを受けにくくすることができ、その結果、電子部品パッケージの破損を低減することができるという作用効果を有するものである。
（実施の形態２）
本実施の形態２および図１０を用いて、本発明の、特に、請求項７、８について説明する。
本実施の形態２および図１０を用いて、本発明の、特に、請求項７、８について説明する。
本実施の形態２が実施の形態１と異なる点は、電子部品パッケージ上に弾性体ではなく、粉体を付着させた点である。
図１０は、本実施の形態２の電子部品モジュールの断面図であり、ＳＡＷパッケージ５上に粉体層１０６を設けている。これにより熱による電子部品モジュールの膨張収縮が起きてもＳＡＷパッケージ５の上面が外装樹脂６に引っ張られることがなくなりこれによるストレスを低減することができる。
ここで粉体は、離型作用をより確実なものとするために粉体層としているが、必ずしも層状にする必要はなく、必要に応じて付着量を設定すればよい。
この粉体は、実施の形態１で述べたシリコン粉を用いることもできるが、部品基板２１を研磨、研削等により薄板化する際に発生する部品基板２１の粉体、すなわち、薄板化粉を用いることができる。これにより新たな工程を設けることなくＳＡＷパッケージの上面に粉体を付着させることができる。
以上のように、本発明の電子部品パッケージおよび電子部品モジュールは、部品基板および部品カバーの周囲面にシリコンの粉体を付着させた構成にすることにより、このシリコンの粉体が外装樹脂に対する離型作用を有するので、電子部品パッケージが外装樹脂からストレスを受けにくくすることができ、その結果、電子部品パッケージの破損を低減することができるという作用効果を有するものである。
なお、実施の形態において電子部品パッケージとしてＳＡＷパッケージを例に説明したが、これに限定されるものではない。
本発明は、部品基板および部品カバーの周囲面にシリコンの粉体を付着させたという特徴を有し、特に、耐ヒートサイクル性が要求される電子部品パッケージおよび電子部品モジュールに有用である。
１ 実装基板
２ コンデンサ
３ コイル
４ パワーアンプ
５ ＳＡＷパッケージ
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ、５ｇ、５ｈ、５ｉ ＳＡＷ素子
６ 外装樹脂
２１ 部品基板
２２ ＳＡＷ素子
２３ 部品カバー
２４ 接続電極
２５ シリコン粉体層
２６ 弾性体
２７ 加工変質層
２８ 隙間
４１ マスク
４２ 開口部
５４ 受信端子
５５ 送信端子
５６ アンテナ端子
６１ａｂ、６１ｃｄ、６１ｅ、６１ｆｇ、６１ｈｉ 凹部
７４、７５、７６、７７ 電極パッド
１０６ 粉体層
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６１ａｂ、６１ｃｄ、６１ｅ、６１ｆｇ、６１ｈｉ 凹部
７４、７５、７６、７７ 電極パッド
１０６ 粉体層
Claims (9)
- 部品基板と、この部品基板上に所定間隔にて配置された電子部品素子と、この電子部品素子を覆うように前記部品基板に設けた部品カバーを有し、前記部品基板および前記部品カバーは、それぞれの周囲面に粉体を付着させてなる電子部品パッケージ。
- 粉体は、部品基板および部品カバーの切断粉である請求項１記載の電子部品パッケージ。
- 部品カバーは、シリコンからなる請求項１記載の電子部品パッケージ。
- 部品基板と、この部品基板上に所定間隔にて配置された電子部品素子と、この電子部品素子を覆うように前記部品基板に設けた部品カバーを有し、前記部品基板および前記部品カバーは、それぞれの周囲面に加工変質層を設けてなる電子部品パッケージ。
- 請求項１または請求項４記載の電子部品パッケージと、この電子部品パッケージを実装した実装基板と、前記電子部品パッケージを覆うように少なくとも実装基板上に設けた外装樹脂を有し、前記電子部品パッケージの少なくとも周囲面と前記外装樹脂との間に隙間を有する電子部品モジュール。
- 電子部品パッケージ上に弾性体を介在させた請求項５記載の電子部品モジュール。
- 弾性体の弾性率は、外装樹脂の弾性率より低い請求項６記載の電子部品モジュール。
- 電子部品パッケージ上に粉体を付着させた請求項１記載の電子部品モジュール。
- 粉体は、部品基板の薄板化粉である請求項８記載の電子部品モジュール。
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