JP2007259410A

JP2007259410A - 電子部品パッケージ

Info

Publication number: JP2007259410A
Application number: JP2006280053A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Takano; 敦鷹野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-02-27
Filing date: 2006-10-13
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2026-10-13
Also published as: JP4811233B2

Abstract

【課題】電子部品の周波数特性を向上させ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、実装基板１４上に配置された外部電極１５を介して実装された電子部品６をモールド樹脂１６で被覆した電子部品パッケージにおいて、電子部品６は、圧電体からなる部品基板７の下面に配置したＩＤＴ電極８を部品カバー９で覆った構造であり、部品基板７とモールド樹脂１６との間に弾性率が部品基板７より小さく且つモールド樹脂１６より大きい中間弾性層１７を設けた構造とした。
【選択図】図１

Description

本発明は表面弾性波素子をモールド樹脂で覆った電子部品パッケージに関するものである。

図１３は電子部品としてＳＡＷ（表面弾性波）フィルタ１を挙げ、従来の電子部品パッケージを示したものである。

このように、従来の電子部品パッケージは、部品基板２と、部品基板２の下面に配置した表面弾性波素子としてのＩＤＴ電極３と、部品基板２の下方を覆う部品カバー４とを備え、ＩＤＴ電極３と部品カバー４との間には、弾性波の振動空間を気密状態で保持するためのキャビティ５が形成されている。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば特許文献１が知られている。
特開平１−２０９８１１号公報

近年、前述のような従来の電子部品パッケージでは、部品基板２の表面を伝搬しない不要波（以下バルク波という）により、周波数特性が劣化するという問題が発生している。

これは主に、ＩＤＴ電極３が設けられた部品基板２とその周囲部分における音響インピーダンスの差が大きいことに起因している。

すなわち、入力側のＩＤＴ電極３ａからは表面弾性波以外にも、部品基板２の中を伝搬するバルク波も放出され、このバルク波は部品基板２の側面で反射し出力トランスデューサへ到達することで、このバルク波も出力側のＩＤＴ電極３ｂで検出されてしまい、ＳＡＷフィルタ１の周波数特性が劣化してしまう。

そして、部品基板２の側面におけるバルク波の反射は、部品基板２とこの部品基板２の周囲部分（この図１３においては空気となる）とで弾性率が著しく異なり、これに比例して部品基板２から外気に至る音響インピーダンスの差が大きくなりその分反射が大きくなるからである。

そして特に近年、電子部品の小型化が進み、ＩＤＴ電極３と部品基板２の側面との距離が短くなっていることから、バルク波により周波数特性が劣化する問題が顕在化しているのである。

そこで本発明は、バルク波による周波数特性の劣化を低減し、電子部品の周波数特性を向上させることを目的とする。

そして、この目的を達成するために本発明は、実装基板上に配置された外部電極を介して実装された電子部品をモールド樹脂で被覆した電子部品パッケージにおいて、電子部品は、圧電体からなる部品基板の下面に配置したＩＤＴ電極を部品カバーで覆った構造であり、部品基板とモールド樹脂との間に弾性率が部品基板より小さく且つモールド樹脂より大きい中間弾性層を設けた構造としたのである。

このような構成によれば、電子部品の内部から外側に向かって、部品基板、中間弾性層、モールド樹脂の順に弾性率が小さく（軟らかく）なり、この順に滑らかにバルク波の音響インピーダンスを推移させることができる。したがって、部品基板の側面に到達したバルク波を、部品基板から中間弾性層へ、また中間弾性層からモールド樹脂へとスムーズに伝搬させることができ、その結果として、部品基板内部のバルク波を低減し、電子部品の周波数特性を向上させることができるのである。

（実施の形態１）
実施の形態１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６という。）を例に挙げて説明する。

図１に示すように、このＳＡＷデュプレクサ６は、部品基板７と、この部品基板７の下面に配置した共振素子となるＩＤＴ電極８と、部品基板７の下方を覆う部品カバー９とを備えている。そして、この部品カバー９の上面のＩＤＴ電極８に対向する部分には、凹部１０を有している。なお、この凹部１０は、ＩＤＴ電極８間を伝播する表面弾性波の振動空間となるキャビティ１１を形成するものである。また、部品基板７の側面は加工変質層１２でありこの部品基板７の上面には保護体１３を配置している。なお、加工変質層１２とは、図２の拡大図に示すように、部品基板７の表面が切断時の機械的エネルギーを受け、塑性変形して生じた凹凸部分を言う。

さらに、このＳＡＷデュプレクサ６は、実装基板１４上の外部電極１５を介して実装基板１４上に実装され、この実装基板１４上においてモールド樹脂１６で被覆することで電子部品パッケージを形成している。

そして上記モールド樹脂１６としてはＳｉＯ₂のフィラを８０〜９０ｗｔ％含有するエポキシ樹脂を用い、保護体１３としてはＳｉＯ₂のフィラを２０ｗｔ％含有するエポキシ樹脂を用いた。

また、本実施の形態では、部品基板７はＬｉＴａＯ₃を用いて形成し、部品カバー９はシリコン、ＩＤＴ電極８はアルミニウムで形成した。

その他、部品基板７の材料としてＬｉＮｂＯ₃などの圧電体が挙げられ、またＩＤＴ電極８の材料として他の金属材料を用いてもよい。

そして、この電子部品パッケージにおいては加工変質層１２及び保護体１３の弾性率が部品基板７の弾性率より小さく且つモールド樹脂１６の弾性率より大きい中間弾性層１７を構成しており、部品基板７とモールド樹脂１６との間にこの中間弾性層１７を介在させることで、バルク波による周波数特性の劣化を低減し、電子部品の周波数特性を向上させることができるのである。

すなわち、部品基板７とモールド樹脂１６の間に中間弾性層１７を介在させることにより、部品基板７からモールド樹脂１６に至るバルク波の放出経路における弾性率の変移が順に小さくなるというように、部品基板７からモールド樹脂１６にかけて弾性率がなめらかに変移するようになる。

そして、この弾性率の変移にともない音響インピーダンスも部品基板７からモールド樹脂１６の順に滑らかにバルク波の音響インピーダンスを変移させることができ、結果として、部品基板７の側面に到達したバルク波を、部品基板７から中間弾性層１７へ、さらには中間弾性層１７からモールド樹脂１６へと、電子部品の外側へスムーズに伝搬させることができ、バルク波による周波数特性の劣化を低減し、電子部品の周波数特性を向上させることができるからである。

なお、この中間弾性層１７を形成するにあたり、部品基板７の側面においては加工変質層１２を用いて、また部品基板７の上面においては保護体１３を用いたが、これらは電子部品パッケージの生産性を考慮したものであり、以下にその製造方法を説明する。

はじめに、ウエハ状の部品基板７を複数の区画に分ける。なお、図３はこの区画の一つを示したものである。そして、ウエハ状の部品基板７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ＩＤＴ電極８等の電極パターンを形成する。なお、ＩＤＴ電極８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。

次に、図４（ａ）に示すＩＤＴ電極８等の所定の電極パターンを形成したウエハ状態の部品基板７に、図４（ｂ）で示すように部品基板７上全体に感光性樹脂層１８を形成し、マスク１９を用いてＩＤＴ電極８等の所定の電極パターンに相当する部分以外をマスキングし、露光し現像することで図４（ｃ）で示すようにマスキングしていない部分だけ感光性樹脂層１８が硬化して残り、マスキングした部分には残らない。

その後、図４（ｄ）で示すように、部品基板７の上面全体にＳｉＯ₂をスパッタし、次にこの部品基板７を、剥離液などに浸漬し、感光性樹脂層１８を溶解して部品基板７から脱落させる。そうすると、図４（ｅ）で示すように、感光性樹脂層１８のない部分、すなわちＩＤＴ電極８と引き出し電極（図示せず）以外の部分にのみＳｉＯ₂が残り、この残ったＳｉＯ₂を接着部１９とする。

一方、部品カバー９は図４（ｆ）に示すように、シリコン板の下面に、前記ＩＤＴ電極８と向かい合う部分に、ドライエッチング加工あるいはサンドブラスト加工で凹部１０を形成し、この部品カバー９と部品基板７とを、接着部１９を介して、常温で直接原子間結合することでＳＡＷデュプレクサ６の集合体を形成することができる。なお、本実施の形態では部品カバー９を接着する工程は真空で行った。

次に、図５（ａ）で示すように、上記ＳＡＷデュプレクサ６の集合体を反転し、部品基板７の上面に保護体１３を配置する。この時、保護体１３と前記部品基板７とが密着するように、軽く押圧（２ａｔｍ〜３ａｔｍ）して接着するとよい。

その後、図５（ｂ）に示すように、回転刃２０を用いて、保護体１３の上面から部品カバー９の下面までを電子部品毎に切断し、分離する。なお、この回転刃２０はダイヤモンド砥粒を付着させたものであり、この回転刃２０の砥粒の番手が＃１０００以上＃２０００以下であるものを用いた。また、この回転刃２０の切断速度は、毎秒約１０ｍｍ（スピンドルスピード５０００〜６０００ｒｐｍ）とした。

次に、図６のＳＡＷデュプレクサ６の断面図（図３のＢ−Ｂ断面）に示すように、部品カバー９にドライエッチング加工により貫通孔２１を設け、この貫通孔２１の内側にＴｉ、Ｎｉ、Ａｕを順次蒸着し金属膜を形成し、さらにその金属膜の内部にはんだを印刷して外部端子接続部２２を形成する。次に、この外部端子接続部２２の下面に実装基板１４の外部電極１５に接合される図７の受信端子２３、アンテナ端子２４、送信端子２５、グランド端子２６を形成する。

なお、図７は部品カバー９の下面図であり、外部電極１５に接合される受信端子２３、アンテナ端子２４、送信端子２５、グランド端子２６の配置位置を示している。

そして、図１に示すように、外部電極１５を介して前述のＳＡＷデュプレクサ６を実装基板１４上に実装し、その後このＳＡＷデュプレクサ６を、金型に入れ、この金型に加熱したモールド樹脂１６を樹脂温度１７５℃、注入圧力５０〜１００ａｔｍで注入し、その後冷却して電子部品パッケージを成形するのである。

そして、このような製造過程において、図２に示す部品基板７の側面の中間弾性層１７となる加工変質層１２は、図５（ｂ）に示す回転刃２０を用いてウエハ状のＳＡＷデュプレクサ６を切断・分離する工程において、その回転刃２０の砥粒の番手を＃１０００以上＃２０００以下とすることによって切断面に細かな凹凸が形成され、この凹凸にモールド樹脂１６が入り込み混成構造となることで、この部分での弾性率は部品基板７より小さく且つモールド樹脂１６より大きい加工変質層１２が形成されるので、特に専用の工程を設けることなく容易に部品基板７の側面に中間弾性層１７を設けることができるのである。

また、部品基板７の上面の中間弾性層１７となる保護体１３については、先に延べたようなウエハ状の集合体の表面に配置して軽く押圧するというように、簡単に形成することができるのである。

なお、保護体１３を部品基板７の上面に配置する際、軽く押圧（２ａｔｍ〜３ａｔｍ）するのは、図８に示すように、一般的に部品基板７の表面には研磨加工による細かな凹凸があることから、常圧で保護体１３を配置するだけでは、この保護体１３と部品基板７が密着せず、凹凸に空気が介在してしまい、この空気の音響インピーダンスが部品基板７と著しく異なることから、バルク波２７は部品基板７と保護体１３との界面で殆ど反射してしまうが、保護体１３の配置の際に押圧することによって、部品基板７の凹凸にも保護体１３が入り込み密着度を高めることができ、部品基板７と音響インピーダンスが著しく乖離する空気の介在を低減することができ、部品基板７から保護体１３へのバルク波２７の透過量を増大させることができる。よってバルク波２７の積算減衰量を増大させ、結果として電子部品の周波数特性を向上させることができるのである。

さらに、上記保護体１３によって、電子部品の薄型化を達成することができる。

すなわち、従来は前述のバルク波２７を減衰させるため、部品基板７の厚みを増加し、バルク波の伝搬距離を増やす手段をとっていた。しかし、単結晶構造である部品基板７と異なり、保護体１３は樹脂製のため、その分子構造は規則性が乏しく、したがって部品基板７よりも保護体１３の方がバルク波２７の減衰量が増加する。よって、同じバルク波２７の減衰率を得ようとすれば、部品基板７だけの場合より、保護体１３を設けた方が薄くできるからである。

なお、本実施の形態では保護体１３として図８に示すようにフィラ２８を含有するエポキシ樹脂を用いたが、部品基板７との接着性がよく、部品基板７の撓みを押さえる程度の弾性率を有するものであれば他の物質を用いてもよい。なお、保護体１３として樹脂を用いる場合、フィラ２８を含まない一般的な樹脂テープの弾性率が３ＧＰａ未満であるから、樹脂にフィラ２８を含有させ、弾性率を３ＧＰａ以上とすることが好ましい。また、フィラ２８の含有率は、エポキシ樹脂を用いる場合、フィラ２８を過度に増加すると、接着性が悪くなることから、２０ｗｔ％〜５０ｗｔ％が望ましい。

（実施の形態２）
本実施の形態２の実施の形態１との違いは、図９に示すように、キャビティ１１の下方に相当する部分にダミー電極２９を配置したことであり、外圧によるＳＡＷデュプレクサ６の損傷を抑制することができる。これは、保護体１３を設ける際、押圧する必要があることから、薄型でキャビティ１１を有する損傷しやすい電子部品には特に有効である。

すなわち、ダミー電極２９が、実装基板１４とＳＡＷデュプレクサ６との間の支柱となるため、部品カバー９に加わる外部からの圧力を効果的に分散することができる。よってこの結果、電子部品パッケージの外圧に対する強度を向上させ、ＳＡＷデュプレクサ６の損傷を防止することができるのである。

また、部品基板７上に複数のＩＤＴ電極８を形成する場合、全てのＩＤＴ電極８を覆うように一つのキャビティ１１を設けてもよいが、本実施の形態のように、一つあるいは二つのＩＤＴ電極８毎にキャビティ１１を形成してもよい。このように、キャビティ１１を複数形成することによってＳＡＷデュプレクサ６の損傷を抑制することができる。

すなわち、キャビティ１１部分に支えとなるものが無い場合、部品基板７や部品カバー９に外圧が印加されると、このキャビティ１１の方へ割れたりして損傷してしまうことがある。しかしキャビティ１１を複数に分割することによって、このキャビティ１１とキャビティ１１の間に仕切り壁３０が形成され、この仕切り壁３０が支柱となって、外部応力を分散することができるのである。そしてこの結果、部品基板７あるいは部品カバー９の割れを抑制することができるのである。なお、この仕切り壁３０はキャビティ１１内に、別途樹脂等により任意に形成してもよい。

また、この複数のキャビティ１１は個々完全に分割して形成してもよいが、隣接するキャビティ１１間にトンネル状の通路により繋がった連通路（図示せず）により一部連結してもよい。このように連通路を設けることによって、キャビティ１１の一部に過剰な外圧が印加された場合、その外圧を、連通路を介して他のキャビティ１１へと分散させることができる。そしてその結果、電子部品パッケージの外圧に対する強度を向上させることができるのである。

また、本実施の形態のＳＡＷデュプレクサ６は、ＩＤＴ電極８に対向する部分にダミー電極２９を配置し、実装基板１４の外部電極１５と接合させることにより、キャビティ１１の下方では部品カバー９と実装基板１４との間の隙間が小さくなり、モールド樹脂１６が入り込む量を減らすことができる。したがって、モールド加工時において、部品カバー９の下方からキャビティ１１に向かって印加される圧力を低減し、部品カバー９の損傷を抑制することができる。

その他の構成、製造方法、動作、効果については実施の形態１と同様であるため省略する。

（実施の形態３）
本実施の形態３の実施の形態１との違いは、図１０に示すように、図７のグランド端子２６を一つにまとめ、受信端子２３、アンテナ端子２４、送信端子２５を除いた略全面に、大きなグランド端子３１を設けたことである。

このような構造とすることにより、グランド端子３１が部品カバー９と実装基板１４との間の支柱となり、効果的に外圧を分散させ、ＳＡＷデュプレクサ６の損傷を防ぐことができる。

これは、保護体１３を設ける際、押圧する必要があることから、薄型かつキャビティ１１を有するような損傷しやすい電子部品には特に有効である。

またグランド端子３１があることによって、その体積分だけ部品カバー９と実装基板１４との間へ入り込むモールド樹脂１６の量が減り、部品カバー９の下方から印加される圧力を抑制することができる。

なお、実施の形態１から３において、部品カバー９としてシリコンを用いたが、この部品カバー９はサファイア、水晶、ガラス、フィラを含有するエポキシ樹脂などを用いてもよい。さらに、図１１に示すように、部品カバー９として凹部のない平板を用い、部品カバー９と部品基板７との間にアルミニウムなどの金属、あるいはＳｉＯ₂などの接着部３２を設けることによってキャビティ１１を形成してもよい。その他、図１２に示すように素子（ＩＤＴ電極８）の下方を覆う素子カバー３３を設け、その外周を部品カバー９で被覆してもよい。なお、これらの部品カバー９には、ＩＤＴ電極８を酸化や湿気による腐食から守る効果がある。

本発明にかかる電子部品パッケージは、電子部品の周波数特性を向上させることができるため、ＳＡＷフィルタやＢＡＷ等の弾性波を利用した電子部品のパッケージにも応用できるものである。

実施の形態１における電子部品パッケージの断面図実施の形態１における電子部品パッケージの拡大断面図実施の形態１における部品基板の下面図実施の形態１におけるＳＡＷデュプレクサの製造工程図実施の形態１におけるＳＡＷデュプレクサの製造工程図実施の形態１におけるＳＡＷデュプレクサの断面図実施の形態１における部品カバーの下面図電子部品内部におけるバルク波の透過と減衰を示す模式図実施の形態２における部品カバーの下面図実施の形態３における部品カバーの下面図他の実施の形態における電子部品パッケージの断面図さらに他の実施の形態における電子部品パッケージの断面図従来の電子部品パッケージの断面図

符号の説明

６電子部品
７部品基板
８ＩＤＴ電極
９部品カバー
１２加工変質層
１３保護体
１４実装基板
１５外部電極
１６モールド樹脂
１７中間弾性層

Claims

実装基板と、この実装基板上に配置された外部電極と、この外部電極を介して前記実装基板上に実装された電子部品と、この電子部品を前記実装基板上において被覆したモールド樹脂とを備え、前記電子部品は、圧電体からなる部品基板と、この部品基板の下面に配置したＩＤＴ電極と、前記部品基板の下方を覆う部品カバーとを有し、前記部品基板と前記モールド樹脂との間に弾性率が前記部品基板より小さく且つ前記モールド樹脂より大きい中間弾性層を設けたことを特徴とする電子部品パッケージ。
切断加工により部品基板の側面を塑性変形させて加工変質層を形成し、この加工変質層を中間弾性層としたことを特徴とする請求項１に記載の電子部品パッケージ。
弾性率が部品基板より小さく且つモールド樹脂より大きい保護体を中間弾性層として部品基板とモールド樹脂との間に配置したことを特徴とする請求項１に記載の電子部品パッケージ。