JP2012138430A

JP2012138430A - 電子装置

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Publication number: JP2012138430A
Application number: JP2010289006A
Authority: JP
Inventors: Yuji Mizutani; 祐司水谷
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2010-12-25
Filing date: 2010-12-25
Publication date: 2012-07-19
Anticipated expiration: 2030-12-25
Also published as: JP5794778B2

Abstract

【課題】電気特性の変化を抑制することが可能な電子装置を提供すること。
【解決手段】電子素子22および電子素子22が第１主面21Ａに搭載され、第１主面21Ａと対向しており、かつ第１主面21Ａに比して平面視での面積が大きい第２主面21Ｂを有する基板を有するチップ部品２と、チップ部品２が第１主面21Ａを第１空間Ｓ１を介して対向させた状態で搭載される配線基板31と、基板21の第２主面21Ｂから配線基板31の表面にかけて設けられる樹脂層４とを備え、基板31と基板31の側方に位置する樹脂層４との間に、第１空間Ｓ１に通じる第２空間Ｓ２が設けられている電子装置１である。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子装置に関するものである。

従来の電子装置は、電子素子および電子素子が下面に搭載された基板を有するチップ部品と、電子素子を収容する空間を介してチップ部品が搭載される配線基板と、空間を囲むようにして基板の上面および側面から配線基板の表面にかけて設けられた樹脂層とを備えていた。また、樹脂層は、その一部が基板の側面から下面の周縁部にかけて設けられていた。

ＷＯ2008/114490号公報

しかしながら、従来の構成では、樹脂層が基板の下面にかけて設けられていたので、樹脂層が固化して収縮する際に電子素子が搭載されている下面の歪みが大きくなりやすかった。従って、例えば、電子素子がＩＤＴ電極である場合には、ＩＤＴ電極のピッチが変化しやすく、基板の圧電定数も変化しやすかった。よって、ＩＤＴ電極を伝搬する弾性表面波の周波数が変化し、所望する電気特性が得られにくかった。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、所望する電気特性の変化を抑制することが可能な電子装置を提供することにある。

本発明の電子装置は、電子素子および該電子素子が第１主面に搭載され、該第１主面と対向しており、かつ前記第１主面に比して平面視での面積が大きい第２主面を有する基板を有するチップ部品と、前記チップ部品が前記第１主面を第１空間を介して対向させた状態で搭載される配線基板と、前記基板の前記第２主面から前記配線基板の表面にかけて設けられる樹脂層とを備え、前記基板と該基板の側方に位置する前記樹脂層との間に、前記第１空間に通じる第２空間が設けられていることを特徴とするものである。

本発明の電子装置によれば、電子素子および電子素子が第１主面に搭載され、第１主面と対向しており、かつ第１主面に比して平面視での面積が大きい第２主面を有する基板を有するチップ部品と、チップ部品が第１主面を第１空間を介して対向させた状態で搭載される配線基板と、基板の第２主面から配線基板の表面にかけて設けられる樹脂層とを備え、基板と基板の側方に位置する樹脂層との間に、第１空間に通じる第２空間が設けられていることから、樹脂層が第１主面にかからない構成とすることができる。従って、樹脂層が固化する際に収縮しても、電子素子が搭載されている第１主面が歪むことを抑制することができる。よって、所望する電気特性が変化することを抑制することが可能な電子装置を提供することができる。

本発明の電子装置の実施の形態の一例を示す断面図である。図１に示す電子装置のチップ部品の平面図である。本発明の電子装置の実施の形態の他の例を示す断面図である。本発明の電子装置のチップ部品の基板の実施の形態の他の例を示す断面図である。本発明の電子装置の実施の形態の他の例を示す断面図である。

以下に、本発明の電子装置の実施の形態の一例について図面を参照しつつ詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１に示す電子装置１は、チップ部品２と、配線基板３と、樹脂層４とを具備している。図１に示す例においては、電子装置１として弾性表面波装置を示している。

配線基板３は、チップ部品２が第１主面21Ａを第１空間Ｓ１を介して対向させた状態で搭載される。図１に示す例においては、配線基板３は、基板本体31と、この基板本体31上に設けられているパッド電極32、33と、配線（図示せず。）とを有している。

基板本体31は、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、ガラスセラミックス焼結体等のセラミック材料が用いられる。また、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等の有機樹脂材料を用いてもよい。また、セラミックスまたはガラス等の無機材料をエポキシ樹脂等の有機樹脂材料に混合させて成る複合材等を用いてもよい。

基板本体31は、具体的には、例えば、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウムとガラス粉末等の原料粉末をシート状に成形して成るグリーンシートを積層し、焼成することにより形成される。なお、基板本体31は、酸化アルミニウム質焼結体で形成するものに限らず、用途や気密封止する電子素子22の特性等に応じて適したものを選択することが好ましい。

例えば、基板本体31は、バンプ６を介してチップ部品２と電気的・機械的に接合されるので、チップ部品２との接合の信頼性、つまり電子素子22の封止の気密性を高くするためには、ムライト質焼結体や、例えばガラス成分の種類や添加量を調整することにより熱膨張係数をチップ部品２の圧電基板21に近似させるようにした材料で形成することが好ましい。このような材料の例としては、酸化アルミニウム−ホウ珪酸ガラス系等のガラスセラミックス焼結体等が挙げられる。

また、パッド電極32、33により伝送される電気信号の遅延を防止するような場合には、ポリイミド・ガラスエポキシ樹脂等の有機樹脂材料、セラミックスやガラス等の無機粉末をエポキシ樹脂等の有機樹脂で結合して成る複合材、または、酸化アルミニウム−ホウ珪酸ガラス系や酸化リチウム系等のガラスセラミックス焼結体等のような比誘電率の小さい材料で形成することが好ましい。

図１に示す例においては、この基板本体31の一方の面（以下、この面を表面とし、他方の面を裏面とする。）上に、パッド電極32が、チップ部品２のパッド電極23と対応する位置に設けられている。

基板本体31の裏面上にもパッド電極33が設けられている。基板本体31の内部には、基板本体31の表面上のパッド電極32と、基板本体31の裏面上のパッド電極33とを接続する貫通導体34が設けられている。

基板本体31の内部、表面及び裏面等には、配線（図示せず。）が設けられている。これらの配線によって、配線基板３に実装される各種の電子部品が電気的に接続されることとなる。

これらのパッド電極32、33、貫通導体34及び配線は、Ｗ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｔａ、Ｍｎ等の金属材料で形成されている。また、表面側のパッド電極32は、対応するバンプ６との接合性を高めるために、Ｎｉメッキ、及びその上からＡｕメッキを施すことが好ましい。

チップ部品２は、電子素子22が第１主面21Ａに搭載され、第１主面21Ａと対向しており、かつ第１主面21Ａに比して平面視での面積が大きい第２主面21Ｂを有する基板21を有する。

図１および図２に示す例においては、チップ部品２として弾性表面波素子を示している。また、電子素子22としてＩＤＴ（Interdigital Transducer）電極22を示している。ま
た、基板21として圧電基板21を示している。この弾性表面波素子は、圧電基板21と、第１主面21Ａ上に設けられたＩＤＴ電極22およびパッド電極23とを有している。

圧電基板21は、ＬｉＴａＯ_３、またはＬｉＮｂＯ_３等の圧電性を有する単結晶基板である。基板21は、図１に示す例では、断面視において第１主面21Ａの側方に切り欠き21Ｄを有するような形状となっている。この切り欠き21Ｄがあることにより、図１に示す例のように、基板21の側面に突出部21Ｅが形成されることとなる。切り欠き21Ｄは、第１主面21Ａを囲うように環状に形成されている。そして、この切り欠き21Ｄが存在することによって、第１主面21Ａは、第２主面21Ｂよりも面積が小さくなっている。この断面視における切り欠き21Ｄの寸法は、圧電基板21の厚み方向の長さが、例えば、０．０９ｍｍ〜０．２５ｍｍである。また、圧電基板21の第１主面21Ａと平行な方向の長さが、例えば、０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍである。

基板21の厚さは適宜に設定されてよいが、例えば、０．１８ｍｍ〜０．５ｍｍである。基板21の主面の形状は適宜に設定されてよいが、例えば矩形である。また、基板21の第１主面21Ａの寸法は、１辺の長さが、例えば０．４５ｍｍ〜１．９５ｍｍである。また、圧電基板21の第２主面21Ｂの寸法は、１辺の長さが、例えば、０．５ｍｍ〜２ｍｍである。

図２に示す例においては、ＩＤＴ電極22は、圧電基板21の第１主面21Ａ上の中央近傍に、２個並べて配置されている。各ＩＤＴ電極22は、櫛歯状に形成された２つの電極22ａ（以下、櫛歯状電極22ａという）によって構成されている。各櫛歯状電極22ａは、互いに対向し、電極指が互いに噛み合うように配置されている。

パッド電極23は、ＩＤＴ電極22に電力を供給するための電極である。パッド電極23は、圧電基板21の第１主面21Ａの周縁部に点在している。パッド電極23は、バンプ６を介してパッド電極32に接続されている。

これらＩＤＴ電極22、パッド電極23は、いずれも、ＡｌまたはＡｌ合金（例えば、Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｔｉ系）、ＣｕまたはＣｕ合金（例えば、Ｃｕ−Ｍｇ系、Ｃｕ−Ｔｉ系、Ｃｕ−Ｒｄ系）、ＡｇまたはＡｇ合金（例えば、Ａｇ−Ｍｇ系、Ａｇ−Ｔｉ系、Ａｇ−Ｒｄ系）等の金属膜で形成することができる。

バンプ６は、Ｓｎ−Ａｇ系またはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系等の半田、Ａｕ−Ｓｎ等の低融点ろう材、Ａｇ−Ｇｅ系等の高融点ろう材、導電性有機樹脂、あるいはシーム溶接・電子ビーム溶接等の溶接法による接合を可能とするような金属材料等により形成されている。

また、図示しないが、ＩＤＴ電極22の露出した表面上には、Ｓｉ，ＳｉＯ_２，ＳｉＮ_ｘ，Ａｌ_２Ｏ_３等の絶縁性の高い材料から成る保護膜を設けてもよい。これによって、導電性の異物がＩＤＴ電極22の電極指間に付着することによって短絡が生じることを抑制できる。

樹脂層４は、基板21の第２主面21Ｂから配線基板３の表面にかけて設けられている。この樹脂層４によって、図１に示す例のように、チップ部品２および配線基板３の対向空間を密封することができる。電子素子22はこの対向空間に密封されるので、外部の空気中の湿気等による劣化を抑制することができる。

また、図１に示す例のように、基板21の側面に、第１主面21Ａよりも第２主面21Ｂ側に位置する、切り欠き21Ｄの角部21Ｆが設けられており、樹脂層４は、この角部21Ｆよりも第２主面21Ｂ側で基板21の側面に被着され、角部21Ｆよりも第一主面21Ａ側で角部21Ｆを起点として基板21から離間していることが好ましい。この場合には、樹脂層４が基板21の突出部21Ｅに引っかかっていないので、樹脂層４が固化する際等に基板21を方向12（上方）に引っ張る力を抑制することができる。

図１に示す例においては、樹脂層４は、例えば、フェノール系樹脂，ポリイミド系樹脂またはエポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂が使用される。

第２空間Ｓ２は、基板21と基板21の側方に位置する樹脂層との間に、第１空間Ｓ１に通じるように設けられている。このような構成によって、樹脂固化時の方向１１の収縮による方向１２の引っ張りで湾曲するのは、ほぼ突出部２１Ｅのみとなる。よって、方向１２の引っ張り力が第１主面２１Ａに及ぼす影響は、ほぼ緩和される。従って、第１主面２１Ａが凸状に湾曲することを抑制できる。結果、ＩＤＴ電極22のピッチの変化、基板21の圧電定数の変化を抑制できる。よって、ＩＤＴ電極22を伝搬する弾性表面波の周波数の変化を抑制できる。従って、所望する電気特性の変化を抑制することが可能な電子装置１を提供できる。

また、樹脂の硬化後においても、周囲温度が変化し、樹脂層４と基板21との熱膨張の差によって生じる方向１２の引っ張りが第１主面21Ａに及ぼす影響もほぼ緩和することができる。

また、第２空間Ｓ２および基板21の境界は、断面視して、直角又は鋭角な折り曲げ部21Ｃを有していることが好ましい。図１に示す例においては、折り曲げ部21Ｃは直角となっている。つまり、突出部２１Ｅは、基板21の第２主面21Ｂと平行に突き出ている。このような構成とすることによって、折り曲げ部21Ｃが鈍角である場合等と比較して、突出部２１Ｅが引っ張りによりさらに方向１２に変形しやすくなる。よって、方向１２の引っ張りが第１主面２１Ａに及ぼす影響をさらに抑制することができる。

以下に、図１に示す例の電子装置１の製造方法を示す。なお、本製造方法では、１つの母基板から多数の基板21を作製する。まず、１個の母基板の一方の主面上であって、基板21の第１主面２１Ａとなる複数の領域に、電子素子22、パッド電極23をそれぞれ形成する。

次に、一方の主面から、幅が広いブレードを有するダイシングソーにて母基板の途中まで切削する。切削する位置は、１つの基板21となる領域及びこの隣の基板21となる領域の間である。次に、先程途中まで切削した地点から、幅が狭いブレードを有するダイシングソーにて、完全に切断し、多数の基板21を得る。

次に、配線基板３を準備する。ここで、基板本体31にパッド電極32、33及び配線（図示せず。）を形成する方法としては、メタライズ層、めっき層、蒸着等の金属を薄膜層として被着させる手段を用いることができる。例えば、Ｗ及びＡｇのペーストを配線基板２の基板本体31となるグリーンシートにメタライズ層として印刷してこれをグリーンシートとともに焼成することにより形成される。また、所定の形状を有する金属箔をグリーンシートに転写して同時焼成を行う方法も採用できる。

次に、チップ部品２のパッド電極23と、配線基板３のパッド電極32とを、バンプ６によって電気的・機械的に接続させる。バンプ６による接着は、熱圧着法、または熱超音波圧着法等が用いられている。この工程によって、チップ部品２が配線基板３に実装される。なお、バンプ６の形成には、半田バンプ法、若しくはＡｕ又はＡｌ線を用いたワイヤバンプ法が用いられる。

次に、加熱硬化する前のＢステージ状態の樹脂層４をチップ部品２の基板21の第２主面21Ｂに載せる。次に、樹脂層４側に高熱を加えることによって、樹脂層４を軟化させ、チップ部品２の表面形状に沿って変形させる。しかる後に、樹脂層４にさらに熱を加え続け、樹脂層４を硬化させて、電子装置１を得る。

（第２実施形態）
図３に示す例においては、電子装置１として、マイクロミラーデバイス、光デバイス、マイクロポンプ等として使用される。

図３に示す例においては、チップ部品２は、半導体基板（基板）21を有している。また、チップ部品２は、半導体基板21の第１主面２１Ａに、微小電子機械機構22としての電子素子22と、パッド電極23を有している。微小電子機械機構22は、パッド電極23と電気的に接続されている。

半導体基板21は、シリコン、ポリシリコン等から成る。また、半導体基板21の第１主面２１Ａに、チップ部品２の微小電子機械機構22を内側に収めるような凹部（不図示）を形成しておいてもよい。凹部内に微小電子機械機構22の一部を収めるようにしておくと、微小電子機械機構22を収納する空間を形成するためのバンプ６の高さを低く抑えることができ、電子装置１の低背化に有利なものとなる。凹部はシリコンあるいはポリシリコンをフォトリソグラフィー技術やレーザ加工などのいわゆるマスクレスエッチング技術などを用いて作製され、フッ酸エッチング、ドライエッチングなどのエッチング技術を用いて作製される。

半導体基板21の寸法および形状は、図１に示す例の電子装置１における圧電基板21と同様である。

微小電子機械機構22は、例えば、電気スイッチ、インダクタ、キャパシタ、共振器、アンテナ、マイクロリレー、光スイッチ、ハードディスク用磁気ヘッド、マイク、バイオセンサー、ＤＮＡチップ、マイクロリアクタ、プリントヘッド、加速度センサ、圧力センサなどの各種センサ、ディスプレイデバイス等のいずれかの機能を有している。この微小電子機械機構22は、半導体微細加工技術を基本とした、いわゆるマイクロマシニングで作る部品である。なお、１素子あたり１０μｍ〜数１００μｍ程度の寸法を有する。

図３に示す例においては、配線基板３は、図１に示す例と同様に、基板本体31と、この基板本体上に設けられているパッド電極32、33と、基板本体31中に設けられた貫通電極34と、配線（図示せず。）とを有している。図３に示す例においては、配線基板３の上面に
、チップ部品２の微小電子機械機構22を内側に収めるような凹部（不図示）を形成しておいてもよい。凹部内に微小電子機械機構22の一部を収めるようにしておくと、微小電子機械機構22を収納する空間を形成するためのバンプ６の高さを低く抑えることができ、電子装置１の低背化に有利なものとなる。

基板本体31、パッド電極32、33、貫通電極34および配線の材料等は、図１に示す例と同様であるとする。図３に示す例の電子装置１における、樹脂層４は、図１に示す例のものと同様である。

以上で説明した微小電子機械機構22を有する電子装置１は、樹脂の硬化によって第１主面21Ａが湾曲すると、微小電子機械機構22および第１主面21Ａの接合力が低下しやすくなってしまう。しかし、本例の電子装置１によれば、上述したように、第１主面21Ａの湾曲を抑制できるので、微小電子機械機構22および第１主面21Ａの接合力の低下を抑制することができる。

なお、本発明は上述した実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更，改良等が可能である。

例えば、図４に示す例のように、基板21の断面形状は、台形形状であってもよい。つまり、基板21の側面は傾斜している。この場合も突出部21Ｅが変形することによって、第１主面21Ａが湾曲することを抑制できる。

また、例えば、図５に示す例のように、樹脂層４はその一部が第２空間Ｓ２に侵入していてもよい。この場合には、樹脂層４が固化により収縮する場合であっても、樹脂層４は突出部21Ｅに引っ掛かるので、樹脂層４が基板21から剥がれにくくなる。従って、樹脂層４および基板21の接合力が強固になるので好ましい。

１：電子装置
２：チップ部品
３：配線基板
４：樹脂層
Ｓ１：第１空間
Ｓ２：第２空間

Claims

電子素子および該電子素子が第１主面に搭載され、該第１主面と対向しており、かつ前記第１主面に比して平面視での面積が大きい第２主面を有する基板を有するチップ部品と、
前記チップ部品が前記第１主面を第１空間を介して対向させた状態で搭載される配線基板と、
前記基板の前記第２主面から前記配線基板の表面にかけて設けられる樹脂層とを備え、
前記基板と該基板の側方に位置する前記樹脂層との間に、前記第１空間に通じる第２空間が設けられていることを特徴とする電子装置。
前記第２空間および前記基板の境界は、断面視して、直角又は鋭角な折り曲げ部を有していることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
前記基板の側面に、前記第１主面よりも前記第２主面側に位置する角部が設けられており、
前記樹脂層が、前記角部よりも前記第２主面側で前記基板の側面に被着され、前記角部よりも前記第一主面側で前記角部を起点として前記基板から離間していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子装置。