JP2007189501A

JP2007189501A - 電子部品

Info

Publication number: JP2007189501A
Application number: JP2006005899A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Takano; 敦鷹野; Mitsuhiro Furukawa; 光弘古川; Ryoichi Takayama; 了一高山
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-01-13
Filing date: 2006-01-13
Publication date: 2007-07-26

Abstract

【課題】熱工程における電子部品の電気接続の断線を防止するものである。
【解決手段】そしてこの目的を達成するために本発明は、部品基板１６と、この部品基板１６の下面に配置した素子（ＩＤＴ電極１７）およびこの素子１７の外周に配置した引き出し電極（受信端子２４、アンテナ端子２５、送信端子２６、グランド端子２７）と、この引き出し電極２４〜２７と前記素子１７とを接続する配線１８と、この配線１８および前記引き出し電極２４〜２７の下面に設けた接着部１９と、この接着部１９を介して前記部品基板１６と接続される部品カバー２０とを備え、この部品カバー２０は、前記引き出し電極２４〜２７の下方に相当する部分に設けた貫通孔２１と、この貫通孔２１の内部に形成した外部端子接続部２２とを有するものである。これにより、電子部品（ＳＡＷデュプレクサ１５）の変形を低減し、結果として、電気接続の熱信頼性を向上することができるのである。
【選択図】図１

Description

本発明は電子部品に関するものである。

図８に、従来の電子部品の一例である表面弾性波（以下ＳＡＷという。）素子１を示す。

このＳＡＷ素子１は、部品基板２と、この部品基板２の下面に配置したＩＤＴ電極３と、このＩＤＴ電極３の外周に配置した引き出し電極４と、この引き出し電極４と前記ＩＤＴ電極３とを接続する配線５と、前記ＩＤＴ電極３を枠状に封止する封止枠６と、この封止枠６を介して前記部品基板２の下面と接続する部品カバー７とを備えている。

そして部品カバー７には前記引き出し電極４の下方に相当する部分に貫通孔８を設け、この貫通孔８内部にはマスク蒸着により金属膜９を形成し、その後導電材を充填して充填部１０を設け、外部端子接続部１１を形成したものである。

従って、この外部端子接続部１１は、前記貫通孔８内部に設けた金属膜９により前記引き出し電極４と接続されている。また、前記封止枠６により、前記ＩＤＴ電極３を気密に保持するキャビティ１２が形成されている。

なお、この出願発明に関連する先行技術文献としては、例えば特許文献１が知られている。
特開２００１−２４４７８５号公報

しかしながら、前記従来の電子部品では、電子部品の電気接続を断線させてしまうことがあった。

それは、図８のように、従来の電子部品をマザーボード１３に実装し、モールド加工を施した後の熱処理工程において、前記マザーボード１３の線膨張係数がモールド樹脂１４よりも非常に大きいため、前記電子部品が加熱されると、前記外部端子接続部１１が下方に引き抜かれる様に、前記マザーボード１３が外方に向けて反り返って変形してしまうからであった。そしてその結果として、前記外部端子接続部１１は前記引き出し電極４から剥離し、断線してしまうのであった。

そこで本発明は、電子部品の電気接続の熱信頼性を向上することを目的としたものである。

そしてこの目的を達成するために、本発明は、部品基板と、この部品基板の下面に配置した素子およびこの素子の外周に配置した引き出し電極と、この引き出し電極と前記素子とを接続する配線と、この配線および前記引き出し電極の下面に設けた導電性の接着部と、この接着部を介して前記部品基板と接続される部品カバーとを備えている。そしてこの部品カバーは、前記引き出し電極の下方に対応する部分に設けた貫通孔と、この貫通孔の内部に形成した外部端子接続部とを有するものである。

上記構成によれば、引き出し電極および配線の下面に幅広い導電性の接着部が形成されていることから、前記電子部品の熱変形を著しく低減することができる。

すなわち、この電子部品をマザーボード上に実装し、電子部品の外周をモールド樹脂で加工した後の熱工程においても、外部端子接続部の上面には引き出し電極および配線と一体化した接着部が設けられていることから、前記部品基板と前記部品カバーとの接着面積が広がっており、外部応力を分散することによって、電子部品の変形を低減することができるのである。したがって、前記外部端子接続部が、前記引き出し電極と接続する前記接着部から剥離するのを抑制し、その結果、電気接続の熱信頼性を向上することができるのである。

本実施の形態の電子部品パッケージについて、電子部品としてアンテナ共用器用弾性波装置（以下ＳＡＷデュプレクサ１５という。）を例に挙げて説明する。

図１に示すように、前記ＳＡＷデュプレクサ１５は、部品基板１６と、この部品基板１６の下面に配置したＩＤＴ電極１７（素子の一例として用いている）およびこのＩＤＴ電極１７の外周に配置した引き出し電極（アンテナ端子２５、グランド端子２７等よりなる）と、この引き出し電極（アンテナ端子２５、グランド端子２７等よりなる）と前記ＩＤＴ電極１７とを接続する配線１８と、この配線１８および前記引き出し電極（アンテナ端子２５、グランド端子２７等よりなる）の下面に設けた導電性の接着部１９と、この接着部１９を介して前記部品基板１６と接続される部品カバー２０とを備えている。そしてこの部品カバー２０は、前記引き出し電極の下方に対応する部分に設けた貫通孔２１と、この貫通孔２１の内部に形成した外部端子接続部２２とを有するものである。

また図２に示すように、前記部品カバー２０と前記ＩＤＴ電極１７との間には前記接着部１９で仕切られたキャビティ２３が形成されており、前記ＩＤＴ電極１７の振動空間を気密に保持している。なお、前記接着部１９は、部品基板１６側に設けた第１の接着部（図５の１９ａ）と、前記部品カバー２０側に設けた第２の接着部（図６の１９ｂ）とが接合したものである。

本実施の形態では、前記部品基板１６の材料としてＬｉＴａＯ₃、またＩＤＴ電極１７の材料としてアルミニウム、前記部品カバー２０の材料としてはシリコンを用いた。その他前記部品基板１６の材料としてはＬｉＮｂＯ₃、ＩＤＴ電極１７の材料としてはアルミ以外の金属も用いることができる。

そして、前記部品カバー２０の材料としては、その線膨張係数が前記外部端子接続部２２の線膨張係数以下であることが望ましく、シリコン以外にはサファイア、水晶、ガラスが挙げられる。また、前記接着部１９は導電体物質とし、アルミニウムのみ、あるいはチタンとアルミニウムとの蒸着膜により形成した。

以下に本実施の形態における電子部品パッケージの製造方法を説明する。

はじめに、図３に示すように、部品基板１６の下面全体にアルミニウムを蒸着スパッタし、その後、ドライエッチング加工で前記ＩＤＴ電極１７（ＩＤＴ電極１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１７ｆ，１７ｇ，１７ｈ，１７ｉ）と、配線１８とを形成する。配線１８には引き出し電極として受信端子２４と、アンテナ端子２５と、送信端子２６およびグランド端子２７とを形成する。なおＩＤＴ電極１７の両端部には、短絡電極を平行に配置した反射器を配置するのが一般的であるが、簡略化して示した。

また、各ＩＤＴ電極１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１７ｆ，１７ｇ，１７ｈ，１７ｉは、図４に示す回路図のように接続されている。この図４を用いて、本実施の形態におけるＳＡＷデュプレクサ１５の動作を説明する。

まずアンテナ端子２５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ＩＤＴ電極１７ｇ，１７ｉを介して特定周波数の信号が取り出されて受信端子２４に出力される。一方、送信信号は、送信端子２６からＩＤＴ電極１７ａ，１７ｃ，１７ｅを経てアンテナ端子２５を介してアンテナから送信される。

このＳＡＷデュプレクサ１５の部品基板１６の断面図が図５（ａ）である。

ここで次に図５および図６を用いて、接着部１９を介した前記部品基板１６と部品カバー２０の接合方法について説明する。

まず図５（ｂ）のように前記部品基板１６の下面全体にレジストを塗布し、図５（ｃ）のように前記配線１８が部分的に見えるようにパターニングする。これは、次の工程において、前記ＩＤＴ電極１７の間際までアルミニウムが蒸着されるのを防止し、このＩＤＴ電極１７の振動空間を十分確保するためである。そしてこのパターニングしたレジストの上面に図５（ｄ）のようにアルミニウムを蒸着し、前記配線１８の下面に第１の接着部１９ａを設ける。

その後、図５（ｅ）に示すように下から研磨し、前記第１の接着部１９ａの高さに揃える。この時、蒸着後の表面は凹凸が大きいことから、前記第１の接着部１９ａの下面も少し研磨し、表面（下面）を滑らかにしておくことが好ましい。これは、後述の、部品カバー２０との接着性を高めるためである。

次に前記部品基板１６をレジスト剥離液などに浸漬し、レジストを溶解させると、図５（ｆ）のように、前記第１の接着部１９ａが前記ＩＤＴ電極１７よりすこし高めになるように形成することができる。

一方、部品カバー２０は、まず、図６（ａ）のように、上面全体にレジストを塗布し、図６（ｂ）のように前記ＩＤＴ電極１７の下方に対応する部分（図７の点線で囲った部分）にレジストが残るようにパターニングする。

その後図６（ｃ）のように前記部品カバー２０の上面全体にまずチタンを蒸着し、その後アルミニウムを蒸着し、第２の接着部１９ｂを形成する。

次に、図６（ｄ）のように前記部品カバー２０の上面を研磨し、前記第２の接着部１９ｂの高さに揃える。このとき、前記第１の接着部１９ａと同様に、前記第２の接着部１９ｂの上面も少し研磨し、表面（上面）を滑らかにしておくことが好ましい。

その後前記部品カバー２０をアルカリ溶液などに浸漬し、レジストを溶解させると、図６（ｅ）のような部品カバー２０が完成する。

そして、図６（ｆ）のように前記部品基板１６の下方に設けた第１の接着部１９ａと、前記部品カバー２０の上面に設けた第２の接着部１９ｂとが接合するように位置決めを行い、次にこの第１の接着部１９ａと第２の接着部１９ｂのそれぞれの接合面をプラズマ処理して洗浄する。そしてその後、２００℃に加熱しながら軽く押圧し、図６（ｇ）のように前記第１の接着部１９ａと第２の接着部１９ｂとを直接原子間結合させ、接着部１９を形成する。

次に、図１に示すように、前記部品カバー２０下面に形成した、前記引き出し電極としての前記受信端子２４、アンテナ端子２５、送信端子２６、グランド端子２７の下方に相当する部分に、貫通孔２１を、ドライエッチング加工により形成する。その後、この貫通孔２１の内側にＴｉ、Ｎｉ、Ａｕを順次蒸着し金属膜３１を形成し、さらにその金属膜３１の内部にはんだを印刷して充填部３２を設け、外部端子接続部２２を形成する。次に、この外部端子接続部２２の下面に外部電極パッド２８を配置すれば、ＳＡＷパッケージが完成する。なお、図７は前記部品カバー２０の下面図であり、前記外部電極パッド２８を形成する位置を示している。

なお、以上のような構成で形成したＳＡＷデュプレクサ１５を、図２のようにモールド加工する場合は、前記外部電極パッド２８を介してマザーボード２９に実装し、金型に入れ、次のこの金型に加熱・加圧したモールド樹脂３０を注入し、その後冷却して成形する。

本実施の形態では、モールド樹脂３０にはフィラーを分散させたエポキシ樹脂を用い、モールド樹脂３０の注入条件は雰囲気温度を１７５℃、気圧５０〜１００ａｔｍとした。また、このモールド樹脂３０のフィラーには酸化シリコンを用い、その混合率は８０ｗｔ％〜９０ｗｔ％とした。

上記構成によれば、電気接続の熱信頼性を著しく向上させることができる。それは、前記部品基板１６と前記部品カバー２０とが、引き出し電極（図３の受信端子２４、アンテナ端子２５、送信端子２６、グランド端子２７）および配線１８の下面（つまり図３の前記配線１８の非形成部と前記ＩＤＴ電極１７を除いた略全面）に形成した幅広い接着部１９で接合されていることから、前記ＳＡＷデュプレクサ１５の熱変形を低減することができるためである。

すなわち、従来の構成では、図８のように前記引き出し電極４と前記外部端子接続部１１は前記外部端子接続部１１の内部に形成した金属膜９で接続されているが、引き出し電極４の下面のみ又はこの引き出し電極４のごく一部周囲に設けられた接着部（図示せず）によって接続されていたため、その接着強度が弱かったのである。したがって、電子部品（ＳＡＷ素子１）をマザーボード１３上に実装し、前記ＳＡＷ素子１の外周をモールド樹脂１４で加工した後の熱工程では、前記マザーボード１３の線膨張係数がモールド樹脂１４よりも非常に大きいため、前記ＳＡＷ素子１が加熱されると、前記外部端子接続部１１が下方に引き抜かれる様に、前記マザーボード１３が外方に向けて反り返って変形してしまうことがあった。

一方、本発明では、図１に示すように外部端子接続部２２の上面には引き出し電極（図３の受信端子２４、アンテナ端子２５、送信端子２６、グランド端子２７）および配線１８と一体化した接着部１９が設けられていることから、前記部品基板１６と前記部品カバー２０との接着面積が広がっており、外部応力を分散することによって、前記ＳＡＷデュプレクサ１５の変形を防ぐことができるのである。そしてこの結果、前記外部端子接続部２２が前記引き出し電極（図３の受信端子２４、アンテナ端子２５、送信端子２６、グランド端子２７）の下面に設けた接着部１９から剥離するのを抑制することができ、ＳＡＷデュプレクサ１５の電気接続の信頼性を向上させることができるのである。

また、本実施の形態では、接着部１９を導電性材料であるアルミニウムおよびチタンで形成し、前記外部端子接続部２２を前記接着部１９の下面に設けている。したがって、前記外部端子接続部２２を前記引き出し電極（図３の受信端子２４、アンテナ端子２５、送信端子２６、グランド端子２７）の下面に直接形成した場合と比較し、電気接続の熱信頼性を向上させることができる。

すなわち、従来、前記外部端子接続部２２を前記引き出し電極（図３の受信端子２４、アンテナ端子２５、送信端子２６、グランド端子２７）の下面に直接形成する場合、前記部品カバー２０と前記部品基板１６との接着性を保持するため、一般的に前記接着部１９の線膨張係数は、前記外部端子接続部２２より大きくしていた。したがって、熱処理工程では前記接着部１９が前記外部端子接続部２２より大きく熱膨張してしまい、その結果前記外部端子接続部２２は前記引き出し電極（図３の受信端子２４、アンテナ端子２５、送信端子２６、グランド端子２７）から剥離してしまうのであった。

一方本実施の形態では、前記引き出し電極（図３の受信端子２４、アンテナ端子２５、送信端子２６、グランド端子２７）の下面に導電性を有する前記接着部１９を配置し、この接着部１９の下面に前記外部端子接続部２２を形成しているため、前記接着部１９の熱膨張の大小は前記外部端子接続部２２の剥離の要因とはならず、その結果電気接続を維持することができるのである。

また本実施の形態では、前記接着部１９によって前記キャビティ２３を形成することができるため、図８の従来の電子部品のように封止枠６を別途設ける必要がなく、電気接続の熱信頼性を著しく向上させることができる。

すなわち、従来の電子部品の封止枠６は一般に、キャビティ１２の気密性を保持するため、前記封止枠６の線膨張係数は、前記外部端子接続部１１より大きくしていた。その為、前記電子部品の熱処理工程では、前記封止枠６が前記外部端子接続部１１より大きく熱膨張し、その結果、外部端子接続部１１は前記引き出し電極４から下方へ引き抜かれるように剥離してしまうことがあった。

一方本実施の形態では、前記接着部１９が従来の封止枠６の機能を果たしており、さらに前記接着部１９は一面にわたり同一材料により形成されていることから、前記接着部１９全体が同程度の熱膨張を示し、電気接続を維持することができるのである。

さらに、本実施の形態では、前記外部端子接続部２２をＴｉ、Ｎｉ、Ａｕの金属膜３１および充填部３２としてのはんだバンプにより形成し、前記部品カバー２０の材料をシリコンとしたことによって、このＳＡＷデュプレクサ１５の電気接続の信頼性を著しく向上させている。

すなわち、従来、前記モールド樹脂３０冷却時やヒートサイクル（８０℃〜１５０℃程度）などのはんだの融点より低い温度帯においては、前記外部端子接続部２２のはんだは固体の状態であるから、前記部品カバー２０が前記外部端子接続部２２より大きく熱膨張をすれば、前記外部端子接続部２２は前記部品カバー２０に圧迫され、下方に抜け落ちてしまうことがあった。一方、本実施の形態では、前記部品カバー２０の線膨張係数を前記外部端子接続部２２の線膨張係数以下とすることによって、前記部品カバー２０が前記外部端子接続部２２より大きく熱膨張して圧迫することがなく、その結果、前記ＳＡＷデュプレクサ１５の電気接続の信頼性を向上させることが出来るのである。また、本実施の形態のように、外部端子接続部２２を金属膜３１（蒸着膜）およびその充填部３２（はんだバンプ）の多重構造とする場合、金属膜３１は非常に薄いため、前記部品カバー２０の線膨張係数は、特に前記充填部３２の線膨張係数以下とすることが有効である。

なお、前記ＳＡＷデュプレクサ１５をマザーボード２９に実装し、モールド樹脂３０で封止した場合、前述のごとく、前記ＳＡＷデュプレクサ１５には、外方に向かって反り返り、外部端子接続部２２を下方に引き抜く方向に応力が印加されている。そして前記ＳＡＷデュプレクサ１５にはモールド樹脂３０の硬化後も、その方向に残存応力が存在し、負荷がかかった状態になっている。よって、元来外部端子接続部２２は下方に引き抜かれやすい状態となっているため、上記構成を採ることは、電気接続の信頼性向上に非常に有効である。

また、本実施の形態では、接着部１９を導電体物質とすることによって、以下の理由により、電気接続の信頼性向上の効果が得られる。

一つ目は、上述したように、この接着部１９を前記引き出し電極（図３の受信端子２４、アンテナ端子２５、送信端子２６、グランド端子２７）の下面に設けることが出来るからである。したがって、配線１８の下面に設けた接着部１９と前記引き出し電極の下面に設けた接着部１９とは同一材料により形成することが出来、線膨張係数に差がなくなり電気接続の信頼性が向上する。

二つ目は、接着部１９を導電体物質とすることによって、この接着部１９と前記外部端子接続部２２とを同種材料によって形成することも出来るからである。したがって、前記接着部１９と前記外部端子接続部２２の線膨張係数とを同程度とすることが出来、電気接続の熱信頼性向上に寄与するものである。さらに、本実施の形態では、第２の接着部１９ｂと前記外部端子接続部２２とはそれぞれＴｉの蒸着膜の部分で接続されており、その界面は同種金属の金属結合となることから、接着強度が向上し、さらにその線膨張係数も等しくなり、その結果、電気接続の信頼性を著しく向上させる効果を有する。

本発明にかかる電子部品は、熱処理を施しても、電子部品の変形を低減し、前記外部端子接続部が、前記引き出し電極と接続する前記接着部から剥離するのを抑制することができる。したがって、ヒートサイクル工程などにおける電子部品の、電気接続の熱信頼性向上に大いに利用できるものである。

本実施の形態における電子部品の断面図（図３のＢ−Ｂ断面）本実施の形態における電子部品の断面図（図３のＡ−Ａ断面）本実施の形態における部品基板の下面図本実施の形態におけるＳＡＷデュプレクサの回路図本実施の形態における部品基板の製造工程図本実施の形態における部品カバーの製造工程図本実施の形態における部品カバーの下面図従来の電子部品の断面図

符号の説明

１５ＳＡＷデュプレクサ（電子部品）
１６部品基板
１７ＩＤＴ電極（素子）
１８配線
１９接着部
１９ａ第１の接着部
１９ｂ第２の接着部
２０部品カバー
２１貫通孔
２２外部端子接続部
２３キャビティ
２４受信端子（引き出し電極）
２５アンテナ端子（引き出し電極）
２６送信端子（引き出し電極）
２７グランド端子（引き出し電極）
２８外部電極パッド
２９マザーボード
３０モールド樹脂
３１金属膜
３２充填部

Claims

部品基板と、この部品基板の下面に配置した素子およびこの素子の外周に配置した引き出し電極と、この引き出し電極と素子とを接続する配線と、この配線および引き出し電極の下面に設けた導電性の接着部と、この接着部を介して前記部品基板と接続される部品カバーとを備え、この部品カバーは、前記引き出し電極の下方に対応する部分に設けた貫通孔と、この貫通孔の内部に形成した外部端子接続部とを有する電子部品。
前記部品カバーの線膨張係数は、前記外部端子接続部の線膨張係数以下である請求項１に記載の電子部品。
前記部品カバーは、シリコン、サファイア、水晶、ガラスのいずれか一つからなる請求項１または２に記載の電子部品。
前記外部端子接続部と前記接着部の界面は、同種金属の金属結合である請求項１から３のいずれか一つに記載の電子部品。