JP2016181759A - 電子デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性を向上させることが可能な電子デバイスを提供すること。【解決手段】配線基板１０と、前記配線基板上に、互いに隣り合ってフリップチップ実装された送信フィルタチップ１２および受信フィルタチップ１４と、前記配線基板上に、前記送信フィルタチップと前記受信フィルタチップの間の一部に少なくとも設けられた金属パターン３０と、前記送信フィルタチップと前記受信フィルタチップの間に前記送信フィルタチップおよび前記受信フィルタチップの対向する側面の少なくとも一方に接して埋め込まれ、前記配線基板上における形状が前記金属パターンで規定され、前記送信フィルタチップと前記受信フィルタチップを封止する半田３６と、を備える電子デバイス。【選択図】図３

Description

本発明は、電子デバイスに関する。

配線基板上にフリップチップ実装された複数のデバイスチップが、半田で封止された電子デバイスが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、複数のデバイスチップが、樹脂で封止された電子デバイスも知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１２−１６０８４７号公報 特開２００８−２８８４２号公報

しかしながら、特許文献１、２の電子デバイスでは、デバイスチップで発生した熱の放熱性が低く、信頼性が懸念される。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、信頼性を向上させることが可能な電子デバイスを提供することを目的とする。

本発明は、配線基板と、前記配線基板上に、互いに隣り合ってフリップチップ実装された第１デバイスチップおよび第２デバイスチップと、前記配線基板上に、前記第１デバイスチップと前記第２デバイスチップの間の一部に少なくとも設けられた金属パターンと、前記第１デバイスチップと前記第２デバイスチップの間に前記第１デバイスチップおよび前記第２デバイスチップの対向する側面の少なくとも一方に接して埋め込まれ、前記配線基板上における形状が前記金属パターンで規定され、前記第１デバイスチップと前記第２デバイスチップを封止する半田と、を備えることを特徴とする電子デバイスである。本発明によれば、信頼性を向上させることができる。

上記構成において、前記第１デバイスチップおよび前記第２デバイスチップは、前記配線基板との間に空隙を有するように、前記空隙に露出したバンプを用いて、前記配線基板上にフリップチップ実装されている構成とすることができる。

上記構成において、前記第１デバイスチップと前記第２デバイスチップの間に、前記半田が埋め込まれていない空洞が形成されている構成とすることができる。

上記構成において、前記半田は、金属膜を介さずに前記第１デバイスチップおよび前記第２デバイスチップに接している構成とすることができる。

上記構成において、前記第１デバイスチップおよび前記第２デバイスチップは、弾性波デバイスチップである構成とすることができる。

上記構成において、前記第１デバイスチップは分波器を構成する送信フィルタチップで、前記第２デバイスチップは前記分波器を構成する受信フィルタチップである構成とすることができる。

上記構成において、前記金属パターンは、前記第１デバイスチップと前記第２デバイスチップの間の少なくとも一部に設けられるとともに、前記第１デバイスチップと前記第２デバイスチップをまとめて囲んで設けられ、前記半田は、前記第１デバイスチップと前記第２デバイスチップを囲んで設けられている構成とすることができる。

上記構成において、前記配線基板上に、前記第２デバイスチップとは反対側で前記第１デバイスチップに隣り合ってフリップチップ実装された第３デバイスチップを備え、前記金属パターンは、前記第１デバイスチップと前記第３デバイスチップの間には設けられず、前記半田は、前記第１デバイスチップと前記第３デバイスチップの間には埋め込まれずに、前記第１デバイスチップと前記第２デバイスチップと前記第３デバイスチップを封止する構成とすることができる。

本発明によれば、信頼性を向上させることができる。

図１は、比較例１に係る分波器の断面図である。 図２は、比較例２に係る分波器の断面図である。 図３（ａ）は、実施例１に係る分波器の断面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。 図４は、実施例１に係る分波器の配線基板の上面図である。 図５は、実施例１に係る分波器の回路図である。 図６（ａ）から図６（ｄ）は、実施例１に係る分波器の製造方法を示す断面図である。 図７（ａ）は、放熱性のシミュレーションに用いた電子デバイスの上面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。 図８は、放熱性のシミュレーション結果を示す図である。 図９は、弾性波デバイスチップの下面の温度が低下した理由を説明する図である。 図１０（ａ）は、バンプの接続信頼性のシミュレーションに用いた電子デバイスの上面図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。 図１１は、バンプの接続信頼性のシミュレーション結果を示す図である。 図１２（ａ）は、比較例１の分波器が実装基板に実装される場合を示す断面図、図１２（ｂ）は、実施例１の分波器が実装基板に実装される場合を示す断面図である。 図１３（ａ）は、実施例２に係る分波器の上面図、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＡ−Ａ間の断面図、図１３（ｃ）は、図１３（ａ）のＢ−Ｂ間の断面図である。 図１４（ａ）は、実施例２の変形例１に係る分波器の上面図、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＡ−Ａ間の断面図、図１４（ｃ）は、図１４（ａ）のＢ−Ｂ間の断面図である。 図１５は、実施例３に係る分波器の断面図である。 図１６（ａ）は、実施例４に係る電子デバイスの上面図、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。 図１７（ａ）は、実施例５に係る電子デバイスの上面図、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。

まず、比較例に係る分波器について説明する。図１は、比較例１に係る分波器１０００の断面図である。比較例１の分波器１０００は、図１のように、配線基板１００上に、送信フィルタチップ１０２と受信フィルタチップ１０４が、バンプ１０６によってフリップチップ実装されている。送信フィルタチップ１０２および受信フィルタチップ１０４は、例えば弾性表面波デバイスチップからなり、圧電基板１０８と、圧電基板１０８の配線基板１００に対向する面に設けられたＩＤＴ（Interdigital Transducer）１１０と、を含む。

配線基板１００と送信フィルタチップ１０２および受信フィルタチップ１０４との間には、ＩＤＴ１１０が露出する空隙１１２が形成されている。バンプ１０６も空隙１１２に露出している。送信フィルタチップ１０２および受信フィルタチップ１０４は、半田１１４と金属リッド１１６を含む金属封止部１１８によって封止されている。

比較例１の分波器１０００では、送信フィルタチップ１０２および受信フィルタチップ１０４を封止する半田１１４が、送信フィルタチップ１０２と受信フィルタチップ１０４の間に埋め込まれていない。このため、ＩＤＴ１１０で発生した熱の放熱効果が弱く、熱の影響によって、デバイスの破損や特性の劣化などが懸念される。また、送信フィルタチップ１０２と受信フィルタチップ１０４の間に半田１１４が埋め込まれていないと、配線基板１００などの反りの影響によってバンプ１０６の接続信頼性の低下が懸念される。

図２は、比較例２に係る分波器１１００の断面図である。比較例２の分波器１１００は、図２のように、送信フィルタチップ１０２および受信フィルタチップ１０４が、樹脂封止部１２０によって封止されている。樹脂封止部１２０は、送信フィルタチップ１０２と受信フィルタチップ１０４の間にも埋め込まれている。その他の構成は、比較例１と同じであるため説明を省略する。

比較例２の分波器１１００では、樹脂封止部１２０は、送信フィルタチップ１０２と受信フィルタチップ１０４の間にも埋め込まれている。しかしながら、樹脂は半田などの金属に比べて熱伝導率が低いため（例えば錫−銀半田の熱伝導率が３３Ｗ／ｍＫに対して、エポキシ樹脂の熱伝導率は０．５Ｗ／ｍＫ）、ＩＤＴ１１０で発生した熱の放熱効果が弱く、デバイスの破損や特性劣化などが懸念される。また、樹脂は半田などの金属に比べてヤング率が小さいため（例えば錫−銀半田のヤング率が４３ＧＰａに対して、エポキシ樹脂のヤング率は０．５〜２０ＧＰａ）、送信フィルタチップ１０２と受信フィルタチップ１０４の間に樹脂封止部１２０が埋め込まれていても、配線基板１００などの反りの影響によるバンプ１０６の接続信頼性の低下が懸念される。

そこで、このようなことを鑑み、優れた信頼性を有する分波器の実施例を以下に説明する。

図３（ａ）は、実施例１に係る分波器５００の断面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。実施例１の分波器５００は、図３（ａ）および図３（ｂ）のように、セラミックなどの絶縁体からなる配線基板１０の平坦上面に、送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４がバンプ１６によってフリップチップ実装されている。送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４は、隣り合って実装されている。送信フィルタチップ１２および受信フィルタチップ１４の高さＨ１は、例えば０．２ｍｍ程度である。送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４の間隔Ｌは、例えば０．１ｍｍ程度である。バンプ１６は、例えば金（Ａｕ）などの金属からなる。

送信フィルタチップ１２および受信フィルタチップ１４は、例えば弾性表面波デバイスチップからなり、圧電基板１８と、圧電基板１８の配線基板１０に対向する面に設けられたＩＤＴ（Interdigital Transducer）２０と、を含む。圧電基板１８は、例えばタンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板からなる。ＩＤＴ２０は、例えば銅（Ｃｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）などの金属からなる。

配線基板１０の上面と送信フィルタチップ１２および受信フィルタチップ１４との間に、空隙２２が形成されている。ＩＤＴ２０は、振動が抑制されないように、空隙２２に露出している。バンプ１６も空隙２２に露出している。空隙２２の高さＨ２は、例えば０．０１ｍｍ程度である。

配線基板１０は、内部に内部配線２４が形成された多層配線基板である。内部配線２４によって、配線基板１０の上面に形成された接続パッド２６と下面に形成されたフットパッド２８とが電気的に接続されている。内部配線２４、接続パッド２６、およびフットパッド２８は、例えばタングステン（Ｗ）や銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）などの金属からなる。

図４は、実施例１に係る分波器５００の配線基板１０の上面図である。なお、送信フィルタチップ１２および受信フィルタチップ１４の外形が破線で示されている。図４のように、配線基板１０の上面には、接続パッド２６として、アンテナパッド２６ａ、送信パッド２６ｂ、受信パッド２６ｃ、およびグランドパッド２６ｄが設けられている。

送信フィルタチップ１２は、アンテナパッド２６ａ、送信パッド２６ｂ、およびグランドパッド２６ｄにバンプ１６が接合することで、配線基板１０の上面にフリップチップ実装されている。送信フィルタチップ１２に形成された入力用電極は送信パッド２６ｂに接続され、出力用電極はアンテナパッド２６ａに接続され、グランド電極はグランドパッド２６ｄに接続される。

同様に、受信フィルタチップ１４は、アンテナパッド２６ａ、受信パッド２６ｃ、およびグランドパッド２６ｄにバンプ１６が接合することで、配線基板１０の上面にフリップチップ実装されている。受信フィルタチップ１４に形成された入力用電極はアンテナパッド２６ａに接続され、出力用電極は受信パッド２６ｃに接続され、グランド電極はグランドパッド２６ｄに接続される。

また、図示は省略するが、配線基板１０の下面には、フットパッド２８として、アンテナ端子、送信端子、受信端子、およびグランド端子が設けられている。アンテナ端子、送信端子、受信端子、およびグランド端子それぞれは、内部配線２４を介して、アンテナパッド２６ａ、送信パッド２６ｂ、受信パッド２６ｃ、およびグランドパッド２６ｄそれぞれに電気的に接続される。

図５は、実施例１に係る分波器５００の回路図である。図５のように、アンテナ端子５０と送信端子５２との間に送信フィルタ５６が接続され、アンテナ端子５０と受信端子５４との間に受信フィルタ５８が接続されている。送信フィルタ５６は、送信フィルタチップ１２のＩＤＴ２０によって形成され、受信フィルタ５８は、受信フィルタチップ１４のＩＤＴ２０によって形成される。

送信フィルタ５６は、送信端子５２から入力された高周波信号のうち送信帯域の信号を送信信号としてアンテナ端子５０に通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。受信フィルタ５８は、アンテナ端子５０から入力された高周波信号のうち受信帯域の信号を受信信号として受信端子５４に通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。送信帯域の周波数と受信帯域の周波数とは異なっている。

図３（ａ）から図４のように、配線基板１０の上面に、送信フィルタチップ１２および受信フィルタチップ１４それぞれを囲む金属パターン３０が設けられている。金属パターン３０は、送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４をまとめて囲む外郭部分３２と、送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４の間に位置して外郭部分３２に接続された中継部分３４と、を有する。金属パターン３０の幅は、例えば送信フィルタと受信フィルタの間隔Ｌ以下とするのが望ましい。

送信フィルタチップ１２および受信フィルタチップ１４を囲む半田３６が、金属パターン３０の上面に接合して設けられている。配線基板１０の上面における半田３６の形状は、金属パターン３０で規定されている。半田３６は、送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４の間に埋め込まれ、送信フィルタチップ１２および受信フィルタチップ１４の対向する側面の両方に接している。半田３６は、送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４の間の全領域に埋め込まれている。また、半田３６は、送信フィルタチップ１２および受信フィルタチップ１４の対向する側面以外の側面にも接している。半田３６は、例えば送信フィルタチップ１２および受信フィルタチップ１４の全ての側面に接している。送信フィルタチップ１２および受信フィルタチップ１４上に、例えばコバールなどの金属リッド３８が、半田３６に接合されて設けられている。送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４は、半田３６と金属リッド３８を含む金属封止部４０によって封止されている。送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４は金属で封止されているため、樹脂で封止された場合に比べて、空隙２２の気密性が高くなっている。金属封止部４０を覆って、例えばニッケル（Ｎｉ）めっき膜などの金属膜である保護膜４２が設けられている。

次に、実施例１に係る分波器の製造方法について説明する。図６（ａ）から図６（ｄ）は、実施例１に係る分波器５００の製造方法を示す断面図である。図６（ａ）から図６（ｄ）では、多面取りプロセスによる製造方法を示している。図６（ａ）のように、バンプ１６が形成された複数の送信フィルタチップ１２と、バンプ１６が形成された複数の受信フィルタチップ１４と、を準備する。また、接続パッド２６や金属パターン３０などが形成された配線基板１０を準備する。配線基板１０の平坦上面に、複数の送信フィルタチップ１２と複数の受信フィルタチップ１４をバンプ１６によってフリップチップ実装する。この際、送信フィルタチップ１２および受信フィルタチップ１４それぞれが金属パターン３０で囲まれるようにフリップチップ実装する。また、１つの分波器を構成する送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４が隣り合うようにフリップチップ実装する。１つの分波器を構成する送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４の間隔Ｌ１は、隣接する分波器のチップ間隔Ｌ２よりも狭い。間隔Ｌ１は、上述したように、例えば０．１ｍｍ程度であり、間隔Ｌ２は、例えば０．４ｍｍ程度である。

図６（ｂ）のように、複数の送信フィルタチップ１２と複数の受信フィルタチップ１４の上に、半田３６と金属リッド３８の積層体を、半田３６がフィルタチップ側に位置するように配置する。

図６（ｃ）のように、積層体を加熱して半田３６が溶融した状態とし、この状態で金属リッド３８をフィルタチップ側に押圧する。この押圧によって、半田３６は、１つの分波器を構成する送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４の間の間隔が狭い領域にも押し込まれる。したがって、送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４の間隔Ｌ１は、押圧によって半田３６が押し込まれる程度の幅とする。半田３６は、金属パターン３０上を濡れ広がった後、送信フィルタチップ１２の側面および受信フィルタチップ１４の側面に接して固化し、金属パターン３０と金属リッド３８に接合する。なお、送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４の間隔Ｌ１に押し込まれた半田３６は、金属パターン３０に接すると、毛細管現象によって、送信フィルタチップ１２および受信フィルタチップ１４の対向する側面の方向に流動するようになる。以上により、複数の送信フィルタチップ１２と複数の受信フィルタチップ１４は、半田３６と金属リッド３８を含む金属封止部４０によって封止される。なお、金属リッド３８と送信フィルタチップ１２および受信フィルタチップ１４との間に半田３６が残存する場合に限らず、金属リッド３８が送信フィルタチップ１２および受信フィルタチップ１４の上面に接している場合でもよい。

図６（ｄ）のように、送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４で構成される複数の分波器それぞれの間で、金属封止部４０と配線基板１０を、ダイシングブレードを用いたダイシングによって切断する。これにより、複数の分波器が個片化される。その後、例えば電解めっき法を用いて、金属封止部４０を覆う保護膜４２を形成する。このような製造工程を含んで、実施例１の分波器５００は形成される。

ここで、発明者が行ったシミュレーションについて説明する。まず、放熱性に関するシミュレーションについて説明する。図７（ａ）は、放熱性のシミュレーションに用いた電子デバイスの上面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。なお、図７（ａ）においては、金属リッド８０などを透視して弾性波デバイスチップ７２ａ、７２ｂおよび半田７８を図示し、弾性波デバイスチップ７２ａ、７２ｂを透視して発熱体７６およびバンプ７４を図示している。図７（ａ）および図７（ｂ）のように、放熱性のシミュレーションには、配線基板７０の上面に２つの弾性波デバイスチップ７２ａ、７２ｂがバンプ７４により隣り合ってフリップチップ実装された電子デバイスを用いた。配線基板７０は、奥行き２．０ｍｍ×幅１．６ｍｍ×高さ０．４５３ｍｍのＨＴＣＣ基板（高温焼成セラミック基板）とし、タングステン（Ｗ）からなる不図示の接続パッド、内部配線、およびフットパッドが設けられているとした。弾性波デバイスチップ７２ａは、奥行き１．１８ｍｍ×幅０．８５ｍｍ×高さ０．１８ｍｍのタンタル酸リチウム基板であるとした。弾性波デバイスチップ７２ｂは、奥行き１．１８ｍｍ×幅０．６５ｍｍ×高さ０．１８１ｍｍのタンタル酸リチウム基板であるとした。バンプ７４は、弾性波デバイスチップ７２ａ、７２ｂの四隅に設けられ、直径が９０μｍ、高さが１０μｍの円柱形状をした金（Ａｕ）バンプであるとした。

弾性波デバイスチップ７２ａの配線基板７０に対向する面側に、０．５Ｗの発熱体７６（奥行き１．１１ｍｍ×幅０．７２５ｍｍ×高さ０．００１ｍｍ）が設けられているとした。２つの弾性波デバイスチップ７２ａ、７２ｂは、錫−銀半田からなる半田７８とコバールからなる金属リッド８０で封止されているとした。半田７８と金属リッド８０の表面には、ニッケル（Ｎｉ）膜８２が設けられているとした。また、半田７８は、２つの弾性波デバイスチップ７２ａ、７２ｂの間に空洞８４を形成して、または、空洞８４を形成せずに、埋め込まれているとした。そして、係る電子デバイスが、奥行き７．５ｍｍ×幅７．５ｍｍ×高さ０．５３６ｍｍで、銅（Ｃｕ）配線が形成された実装基板に実装されているとした。このような場合において、空洞８４の長さＬを０ｍｍ、０．８ｍｍ、１．１ｍｍ、１．４ｍｍ、１．７ｍｍ、１．８ｍｍとした場合における、弾性波デバイスチップ７２ａの下面（配線基板７０と対向する面（発熱体７６側の面））の温度をシミュレーションした。

図８は、放熱性のシミュレーション結果を示す図である。図８の横軸は、空洞８４の長さＬで、縦軸は、弾性波デバイスチップ７２ａの下面の最大温度である。図８のように、空洞８４の長さＬが０ｍｍ、０．８ｍｍ、１．１ｍｍ、１．４ｍｍ、１．７ｍｍ、１．８ｍｍの場合における弾性波デバイスチップ７２ａの下面の最大温度は８７．９５℃、８８．２℃、８８．９５℃、８９．６２℃、９０．０４℃、９０．２１℃であった。このことから、２つの弾性波デバイスチップ７２ａ、７２ｂの間に半田７８が埋め込まれることで、弾性波デバイスチップ７２ａの下面の温度が低下することが分かる。空洞８４の長さＬが０ｍｍ、すなわち、空洞８４が形成されていない場合に、弾性波デバイスチップ７２ａの下面の温度が最も低下するが、空洞８４が形成されている場合でも、弾性波デバイスチップ７２ａの下面の温度低下の効果が得られることが分かる。

図９は、弾性波デバイスチップ７２ａの下面の温度が低下した理由を説明する図である。図９のように、弾性波デバイスチップ７２ａの発熱体７６で発生した熱は、弾性波デバイスチップ７２ａを封止する半田７８に流れ込む（図９の矢印参照）。発熱体７６で発生した熱が、半田７８に流れ込むことで放熱効果が得られ、また、半田７８を介して配線基板７０から実装基板８６に流れることでも放熱効果が得られる。半田７８が、２つの弾性波デバイスチップ７２ａ、７２ｂの間に埋め込まれることで、発熱体７６で発生した熱の放熱経路が増える。このため、放熱効果が向上し、弾性波デバイスチップ７２ａの下面の温度が低下したと考えられる。

次に、バンプの接続信頼性に関するシミュレーションについて説明する。図１０（ａ）は、バンプ７４の接続信頼性のシミュレーションに用いた電子デバイスの上面図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。なお、図１０（ａ）においては、金属リッド８０などを透視して弾性波デバイスチップ７２ａ、７２ｂおよび半田７８を図示し、弾性波デバイスチップ７２ａ、７２ｂを透視してバンプ７４を図示している。図１０（ａ）および図１０（ｂ）のように、バンプ７４の接続信頼性のシミュレーションには、放熱性のシミュレーションの場合と同様に、配線基板７０の上面に２つの弾性波デバイスチップ７２ａ、７２ｂがバンプ７４により隣り合ってフリップチップ実装された電子デバイスを用いた。配線基板７０は、奥行き２．０ｍｍ×幅２．５ｍｍのＨＴＣＣ基板で、タングステン（Ｗ）からなる不図示の接続パッドなどが設けられているとした。弾性波デバイスチップ７２ａ、７２ｂは、奥行き１．５５ｍｍ×幅０．９ｍｍ×高さ０．２５ｍｍのタンタル酸リチウム基板であるとした。バンプ７４は、弾性波デバイスチップ７２ａに６つ、弾性波デバイスチップ７２ｂに９つ設けられ、直径が９５μｍ、高さが２０μｍの円柱形状をした金（Ａｕ）バンプであるとした。

弾性波デバイスチップ７２ａ、７２ｂは、錫−銀半田からなる半田７８とコバールからなる金属リッド８０で封止されているとした。半田７８と金属リッド８０の表面には、ニッケル（Ｎｉ）膜８２が設けられているとした。なお、放熱性のシミュレーションの場合と同様に、半田７８は、２つの弾性波デバイスチップ７２ａ、７２ｂの間に空洞８４を形成して、または、空洞８４を形成せずに、埋め込まれているとした。このような電子デバイスに対して、製造プロセスが終了した後に常温（２５℃）に戻った場合を想定して、破線内の３個のバンプ７４に生じる垂直方向の応力の大きさについてシミュレーションした。なお、空洞８４の長さＬは０ｍｍ、０．４ｍｍ、０．８ｍｍ、１．０ｍｍ、１．２ｍｍ、１．４ｍｍ、１．６ｍｍとした。

図１１は、バンプ７４の接続信頼性のシミュレーション結果を示す図である。図１１の横軸は、空洞８４の長さＬで、縦軸は、バンプ７４に生じた垂直方向の応力の最大値である。図１１のように、空洞８４の長さＬが０ｍｍ、０．４ｍｍ、０．８ｍｍ、１．０ｍｍ、１．２ｍｍ、１．４ｍｍ、１．６ｍｍの場合におけるバンプ７４の垂直方向の応力の最大値は３１２ＭＰａ、３８６ＭＰａ、５２９ＭＰａ、５９６ＭＰａ、６５１ＭＰａ、７０１ＭＰａ、７５０ＭＰａであった。このことから、弾性波デバイスチップ７２ａ、７２ｂの間に半田７８が埋め込まれることで、バンプ７４に生じる応力が緩和され、バンプ７４の接続信頼性が向上することが分かる。空洞８４の長さＬが０ｍｍの場合に、バンプ７４に生じる応力が最も緩和されるが、空洞８４が形成されている場合でも、バンプ７４に生じる応力が緩和され、バンプ７４の接続信頼性が向上する効果が得られることが分かる。

以上のように、実施例１によれば、図３（ａ）および図３（ｂ）のように、送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４を封止する半田３６が、送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４の間に送信フィルタチップ１２および受信フィルタチップ１４の対向する側面に接して埋め込まれている。これにより、図８および図９で説明したように、送信フィルタチップ１２および受信フィルタチップ１４で発生した熱の放熱経路が増えるため、放熱効果が向上する。このため、デバイスの破損や特性劣化などが抑制され、信頼性を向上させることができる。

また、実施例１によれば、送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４の間の一部に少なくとも金属パターン３０が設けられ、配線基板１０上における半田３６の形状が金属パターン３０で規定されている。これにより、送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４の間に半田３６を埋め込むことができる。

また、送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４の間に半田３６が埋め込まれていることで、分波器５００を実装基板に実装する際に、送信フィルタチップ１２および受信フィルタチップ１４に亀裂などが生じることを抑制できる。このことについて、図１２を用いて説明する。図１２（ａ）は、比較例１の分波器１０００が実装基板８６に実装される場合を示す断面図、図１２（ｂ）は、実施例１の分波器５００が実装基板８６に実装される場合を示す断面図である。図１２（ａ）のように、比較例１の分波器１０００がマウントツール１２２によって実装基板８６に実装される場合、送信フィルタチップ１０２と受信フィルタチップ１０４の間に半田１１４が埋め込まれていないため、マウントツール１２２の衝撃が特定の箇所に集中し易い。これにより、送信フィルタチップ１０２および／または受信フィルタチップ１０４に亀裂が生じ易くなる。一方、図１２（ｂ）のように、実施例１の分波器５００がマウントツール１２２によって実装基板８６に実装される場合は、送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４の間に半田３６が埋め込まれているため、マウントツール１２２の衝撃が分散され易い。このため、送信フィルタチップ１２および受信フィルタチップ１４に亀裂などが生じることを抑制でき、信頼性を向上させることができる。

また、実施例１では、図３（ａ）のように、送信フィルタチップ１２および受信フィルタチップ１４は、空隙２２に露出したバンプ１６によって、配線基板１０上にフリップチップ実装されている。バンプ１６が空隙２２に露出することで、配線基板１０などの反りの影響によって、バンプ１６の接続信頼性の低下が懸念される。しかしながら、実施例１の分波器５００では、送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４の間に半田３６が埋め込まれているため、配線基板１０などの反りを抑制することができ、その結果、図１１で説明したように、バンプ１６に生じる応力が緩和されて、バンプ１６の接続信頼性を向上させることができる。

なお、実施例１では、送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４の間に埋め込まれた半田３６が、送信フィルタチップ１２および受信フィルタチップ１４の対向する側面の両方に接している場合を例に示したが、少なくとも一方に接している場合であればよい。送信フィルタチップ１２は動作時における発熱量が多いことから、送信フィルタチップ１２の側面に接している場合が好ましい。

なお、実施例１では、送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４で構成された分波器の場合を例に示したが、その他の電子デバイスの場合でもよい。電子デバイスを構成するデバイスチップは、弾性波デバイスチップの場合に限られず、半導体デバイスチップなど、その他のデバイスチップの場合でもよい。しかしながら、送信フィルタチップ１２は発熱量が多いことから、分波器を構成する送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４の間に半田３６が埋め込まれる場合が好ましい。なお、送信フィルタチップ１２および受信フィルタチップ１４は、弾性表面波デバイスチップの場合に限られず、圧電薄膜共振子チップなど、その他の弾性波デバイスチップの場合でもよい。

なお、実施例１において、半田３６は、送信フィルタチップ１２および／または受信フィルタチップ１４の１つの側面において、全面を覆っていてもよいし、一部を覆っていなくてもよい。

なお、実施例１では、送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４は、互いの対向する側面全体が隣り合っている場合を例に示したが、互いの対向する側面の少なくとも一部が隣り合っている場合でもよい。

図１３（ａ）は、実施例２に係る分波器６００の上面図、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＡ−Ａ間の断面図、図１３（ｃ）は、図１３（ａ）のＢ−Ｂ間の断面図である。なお、図１３（ａ）は、金属封止部４０や、送信フィルタチップ１２、受信フィルタチップ１４などを透視して、配線基板１０の上面を図示している。実施例２の分波器６００は、図１３（ａ）から図１３（ｃ）のように、送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４の間の一部に、半田３６が埋め込まれていない空洞４４が形成されている。配線基板１０上に形成された金属パターン３０は、空洞４４が形成された箇所には形成されていない。つまり、配線基板１０の上面における半田３６の形状は、金属パターン３０で規定されている。その他の構成は、実施例１と同じであるため説明を省略する。

実施例２のように、送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４の間に、半田３６が埋め込まれていない空洞４４が形成されている場合でもよい。この場合でも、図８および図１１で説明したように、放熱効果の向上やバンプ１６の接続信頼性の向上が得られる。また、送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４を半田３６で封止する際に、半田３６は溶融から固化する過程で凝縮するが、空洞４４が形成されていることで、このときに送信フィルタチップ１２および受信フィルタチップ１４にかかる応力を緩和させることができる。

なお、実施例２において、空洞４４の長さ（図７（ａ）の空洞８４の長さＬに相当）は、放熱効果などを考慮すると、送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４の対向する側面の長さの１／２以下の場合が好ましく、１／３以下の場合がより好ましく、１／４以下の場合がさらに好ましい。

なお、実施例２では、空洞４４が、送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４の間の中央近傍に形成されている場合を例に示したがこの場合に限られない。図１４（ａ）は、実施例２の変形例１に係る分波器６５０の上面図、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＡ−Ａ間の断面図、図１４（ｃ）は、図１４（ａ）のＢ−Ｂ間の断面図である。なお、図１４（ａ）は、金属封止部４０や、送信フィルタチップ１２、受信フィルタチップ１４などを透視して、配線基板１０の上面を図示している。図１４（ａ）から図１４（ｃ）のように、空洞４４は、送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４の間の端近傍に形成されていてもよい。なお、半田３６が溶融から固化する過程での凝縮でチップにかかる応力を緩和させる観点から、空洞４４は、チップ間の中央近傍またはチップ間の両端近傍に形成される場合が好ましい。

なお、実施例２および実施例２の変形例１では、空洞４４は、送信フィルタチップ１２および／または受信フィルタチップ１４の側面の上端から配線基板１０の上面まで半田３６が全く形成されていない場合を例に示したがこれに限られない。例えば、半田３６が送信フィルタチップ１２および受信フィルタチップ１４の側面の途中まで埋め込まれていて、当該半田３６の下側に空洞４４が形成されているような場合でもよい。

なお、実施例２において、送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４の間のバンプ１６の近傍には、半田３６が埋め込まれている場合が好ましい。これにより、バンプ１６の接続信頼性を向上させることができる。また、マウントツール８８が接触する領域における送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４の間には、半田３６が埋め込まれていることが好ましい。これにより、衝撃の分散が図れ、信頼性を向上させることができる。

図１５は、実施例３に係る分波器７００の断面図である。実施例３の分波器７００は、図１５のように、送信フィルタチップ１２の表面および受信フィルタチップ１４の表面に金属膜４６が形成されている。金属膜４６は、例えば厚さが０．２μｍ〜０．５μｍ程度で、チタン（Ｔｉ）層上に金（Ａｕ）層が設けられた積層金属膜であるが、その他の金属膜の場合でもよい。金属膜４６は、半田３６に対して濡れ性の良好な金属からなることが好ましい。半田３６は、金属膜４６を介して送信フィルタチップ１２および受信フィルタチップ１４に接している。その他の構成は、実施例１と同じであるため説明を省略する。

実施例３によれば、送信フィルタチップ１２の表面と受信フィルタチップ１４の表面に金属膜４６が形成されている。金属膜４６が、半田３６に対して濡れ性が良好であることで、半田３６は、送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４の間に埋め込まれ易くなり、また、送信フィルタチップ１２および受信フィルタチップ１４の側面に形成され易くなる。

なお、実施例３では、金属膜４６が、送信フィルタチップ１２の全ての側面と受信フィルタチップ１４の全ての側面とに形成されている場合を例に示したがこれに限られない。半田３６が、送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４の間に埋め込まれ易くなる点から、金属膜４６は、送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４の対向する側面の少なくとも一方に形成されていることが好ましい。また、送信フィルタチップ１２は受信フィルタチップ１４に比べて発熱量が多いことから、金属膜４６は、送信フィルタチップ１２の受信フィルタチップ１４に対向する側面に少なくとも形成されていることが好ましく、その他の側面にも形成されていることがより好ましい。さらに、金属膜４６は、送信フィルタチップ１２の上面（配線基板１０に対向する面とは反対側の面）および受信フィルタチップ１４の上面の少なくとも一方に形成されていてもよい。

なお、金属膜４６を形成する場合は製造工程が増えることから、製造工程の簡略化の観点からは、実施例１から実施例２の変形例１のように、送信フィルタチップ１２と受信フィルタチップ１４の表面には、金属膜４６が形成されていない場合が好ましい。すなわち、半田３６は、金属膜を介さずに送信フィルタチップ１２および受信フィルタチップ１４に接していることが好ましい。

図１６（ａ）は、実施例４に係る電子デバイス８００の上面図、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。なお、図１６（ａ）は、金属封止部４０などを透視して、配線基板１０の上面を図示している。また、図１６（ｂ）では、配線基板１０内の内部配線および配線基板１０の下面のフットパッドの図示を省略している。実施例４の電子デバイス８００は、図１６（ａ）および図１６（ｂ）のように、配線基板１０の平坦上面に、複数のデバイスチップ４８ａ〜４８ｅがバンプ１６によって互いに隣り合ってフリップチップ実装されている。デバイスチップ４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄは、例えば弾性表面波デバイスチップである。デバイスチップ４８ｃは、例えば半導体デバイスチップである。デバイスチップ４８ｃは、例えばスイッチやパワーアンプなどであってもよい。複数のデバイスチップ４８ａ〜４８ｅを封止する半田３６は、複数のデバイスチップ４８ａ〜４８ｅそれぞれの間に埋め込まれている。その他の構成は実施例１と同じであるため説明を省略する。

実施例１から実施例３では、配線基板１０上に２つのデバイスチップ（送信フィルタチップ１２および受信フィルタチップ１４）がフリップチップ実装されている場合を例に説明したが、実施例４のように、配線基板１０上に３以上の複数のデバイスチップ４８ａ〜４８ｃがフリップチップ実装されている場合でもよい。

図１７（ａ）は、実施例５に係る電子デバイス９００の上面図、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。なお、図１７（ａ）は、金属封止部４０などを透視して、配線基板１０の上面を図示している。また、図１７（ｂ）では、配線基板１０内の内部配線および配線基板１０の下面のフットパッドの図示を省略している。実施例５の電子デバイス９００は、図１７（ａ）および図１７（ｂ）のように、デバイスチップ４８ａと４８ｂの間およびデバイスチップ４８ｄと４８ｅの間に金属パターン３０が形成されてなく、デバイスチップ４８ａと４８ｂの間およびデバイスチップ４８ｄと４８ｅの間に半田３６が埋め込まれていない。その他の構成は、実施例４と同じであるため説明を省略する。

実施例５のように、配線基板１０上に複数のデバイスチップ４８ａ〜４８ｅがフリップチップ実装されている場合では、複数のデバイスチップ４８ａ〜４８ｅの間のいずれかに金属パターン３０が形成されていなく、金属パターン３０が形成されていないデバイスチップ間には半田３６が埋め込まれていない場合でもよい。半田３６は、放熱性を向上させたいデバイスチップと当該デバイスチップに隣接するデバイスチップの間には埋め込まれることとしてもよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ 配線基板
１２ 送信フィルタチップ
１４ 受信フィルタチップ
１６ バンプ
２２ 空隙
３０ 金属パターン
３６ 半田
３８ 金属リッド
４０ 金属封止部
４４ 空洞
４６ 金属膜
４８ａ〜４８ｅ デバイスチップ
５００〜７００ 分波器
８００、９００ 電子デバイス

Claims (8)

1. 配線基板と、
   前記配線基板上に、互いに隣り合ってフリップチップ実装された第１デバイスチップおよび第２デバイスチップと、
   前記配線基板上に、前記第１デバイスチップと前記第２デバイスチップの間の一部に少なくとも設けられた金属パターンと、
   前記第１デバイスチップと前記第２デバイスチップの間に前記第１デバイスチップおよび前記第２デバイスチップの対向する側面の少なくとも一方に接して埋め込まれ、前記配線基板上における形状が前記金属パターンで規定され、前記第１デバイスチップと前記第２デバイスチップを封止する半田と、を備えることを特徴とする電子デバイス。
2. 前記第１デバイスチップおよび前記第２デバイスチップは、前記配線基板との間に空隙を有するように、前記空隙に露出したバンプを用いて、前記配線基板上にフリップチップ実装されていることを特徴とする請求項１記載の電子デバイス。
3. 前記第１デバイスチップと前記第２デバイスチップの間に、前記半田が埋め込まれていない空洞が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の電子デバイス。
4. 前記半田は、金属膜を介さずに前記第１デバイスチップおよび前記第２デバイスチップに接していることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の電子デバイス。
5. 前記第１デバイスチップおよび前記第２デバイスチップは、弾性波デバイスチップであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の電子デバイス。
6. 前記第１デバイスチップは分波器を構成する送信フィルタチップで、前記第２デバイスチップは前記分波器を構成する受信フィルタチップであることを特徴とする請求項５記載の電子デバイス。
7. 前記金属パターンは、前記第１デバイスチップと前記第２デバイスチップの間の少なくとも一部に設けられるとともに、前記第１デバイスチップと前記第２デバイスチップをまとめて囲んで設けられ、
   前記半田は、前記第１デバイスチップと前記第２デバイスチップを囲んで設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の電子デバイス。
8. 前記配線基板上に、前記第２デバイスチップとは反対側で前記第１デバイスチップに隣り合ってフリップチップ実装された第３デバイスチップを備え、
   前記金属パターンは、前記第１デバイスチップと前記第３デバイスチップの間には設けられず、
   前記半田は、前記第１デバイスチップと前記第３デバイスチップの間には埋め込まれずに、前記第１デバイスチップと前記第２デバイスチップと前記第３デバイスチップを封止することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の電子デバイス。
   

Images