JP3948925B2 - High frequency module parts - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば携帯電話などの通信機器に用いて好適な、セラミック多層基板に表面弾性波ベア素子（ＳＡＷ素子）が直接フリップチップ実装された回路モジュールであって、特に、ＳＡＷ素子が安定かつ高い特性を示すように実装された、より小型で信頼性の高い高周波モジュール部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に電子機器においては小型化の市場要求が常にあり、使用される部品についても小型化、軽量化が常に要求されているが、特に、近年急速に普及している携帯電話に代表される携帯型の機器においてこの傾向は顕著に見られ、使用される部品に対する小型化、軽量化の要求が大きい。
その結果、このような携帯型の機器に使用される部品において特に高密度化が進み、要求に対応した小型化、軽量化がなされてきている。
【０００３】
このような小型化の要求に対応する手段の１つとして、回路のモジュール化が挙げられる。
モジュール部品は、様々な部品を搭載した集合素子であって小型化の点で有効なのはもちろんであるが、回路を機能ごとにまとめるために、従来のディスクリート部品を一つ一つ搭載して回路を形成していく手法に比べて、機器の構造がシンプルになり、信頼性、特性に優れるものを提供できるようになるという利点もある。また、従来のデスクリート部品においては各部品ごとの特性を組み合わせて、機能を果たしていくために、設計が複雑になっているが、モジュール化することによってモジュールごとに特性仕様が決まっているために、機器の設計の構造化ができ、開発の短期間化、省力化が可能となる。
【０００４】
また、このような小型化の要求に対応するために、素子を搭載する基板においても、導体層が複数層ある多層基板が、導体層が単層の基板に代わって用いられるようになっている。特に、携帯電話などの通信機器に用いられる高周波回路を構成するための基板としては、絶縁層を電気的に絶縁体のセラミックで形成し、導体層を銀などで形成したセラミック多層基板が用いられるようになっている。
セラミック多層基板は、一般的な樹脂多層基板と比べて、高周波での損失が少ない、熱伝導がよい、寸法精度がよい、信頼性に優れるなどの特徴を有する。また、内導体をコイル形状にする、あるいは平行に対向させることで、それぞれ内部にインダクタあるいはキャパシタを形成することができる。これらの素子は、低損失で寸法精度がよいことから素子のＱ（quality factor）も高く、公差も小さく、非常に特性が高い。
これらの特徴は、高周波回路を形成するのに非常に有効であり、その結果、セラミック多層基板上に様々な部品を搭載し高特性の高周波回路を形成した、携帯電話などに適用して好適な小型の高周波モジュール部品が開発されている。
【０００５】
ところで、実際の携帯電話の回路における回路のモジュール化はいくつかの機能で行われており、現在は、たとえば、パワーアンプ部分、デュアルバンド型携帯電話のアンテナスイッチ部分などが各機能ごとにモジュール化されている。
このようなモジュール部品の例を図８に示す。
図８は、アンテナスイッチングモジュールの構造を示す図である。
図８においては、基板９０１上にダイオード素子やインダクタ素子、抵抗素子などのチップ部品９１４が搭載されている。そして、これらの部品および基板を覆うようにシールドケース９１５が配置されている。また、基板９０１の側面には外部導体９０９が形成され、内部および表面には内部導体９１０ａおよび表面導体９１０ｂが、各々形成配置されていて、キャパシタ９１２、インダクタ９１３などを形成している。また、これらの導体９１０はビアホール９１１により基板の層を貫通して上下に接続されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、携帯電話などの通信機器においては、現在においても単機能ごとのモジュール化は行われているが、より広範な機能がモジュール化されれば、前述したようなモジュール化の利点をさらに引き出させることになり有効である。
そして、より広範な機能をモジュール化するためには、このような通信機器に通常使用されている表面弾性波フィルタ（ＳＡＷフィルタ）などの表面弾性波素子（ＳＡＷ素子）を加えたモジュール化が重要である。
ＳＡＷフィルタは、素子表面を表面波が伝播することにより櫛型電極との間で共振子が形成される現象を、フィルター等の用途に適用した素子である。この表面波は非常に敏感なために、素子表面は封止構造をとるのが実用上一般的であり、ＳＡＷ素子は通常パッケージに封止されたいわゆるパッケージ部品の形態で使用されることが多い。
【０００７】
このようなＳＡＷ素子をモジュール部品に適用する場合、図９に示すように、ＳＡＷ素子のパッケージ品９１７を搭載してモジュール化を行うことも可能である。しかしながら、パッケージ品９１７を多層基板上に搭載してモジュール部品を構成した場合、図９からも明らかなようにその小型化、低背化には制限があり、十分な小型化、低背化ができない。
特に、セラミック多層基板はインダクタンス、キャパシタンスが内蔵できるという特徴を有する反面、本来低背化が難しいという不利益がある。従って、さらに高さのあるパッケージ品９１７を搭載すると、低背化の要求に十分に応えられえなくなり、一層問題が顕著となる。
【０００８】
また、パッケージ品９１７を搭載する場合はベアチップを搭載する場合と比べて広い占有面積を必要とする。特にＳＡＷ素子は、使用部品の中でも最も背の高い部品のひとつであり、また、占有面積も広い。
したがって、ＳＡＷ素子はパッケージ形態のものを使用せずに、ベアチップの状態で直接セラミック多層基板に搭載することが望まれいる。
しかしながら、ベアチップのＳＡＷ素子を直接セラミック多層基板に搭載した高周波モジュール部品を実現するためには、さらに以下に記載するような種々の課題があり、改善が望まれている。
【０００９】
前述したように、ＳＡＷ素子の特性は櫛型電極にかかる圧力、表面の状態に非常に敏感であり、実質的にこの櫛型電極に封止部材や製造段階での接触してはならない。したがって、このＳＡＷ素子をベアチップ状態で多層基板上に実装する場合、この櫛型電極面に対して機密性の高い空間を確保する必要がある。
しかしながら、一般的な樹脂封止はすべての空間に樹脂を満たすことを主旨としていて、この場合、ＳＡＷの櫛型電極表面をも覆うことになり、ＳＡＷ素子の特性に重大な悪影響を与えることになる。
【００１０】
仮に、封止樹脂によりそのような空間を確保した場合においても、このような金−金接合する部品とハンダ接合する部品を同時に実装するモジュール部品においては、封止樹脂の接合が弱くなり多層基板から剥離する可能性がある。
これは以下のような理由による。
まず、金−金接合によってＳＡＷチップをフリップチップ搭載し、同時にハンダ付け部品を搭載するためには、たとえば銀焼結体とその上にニッケル層、金層を形成するようにしている場合が多い。このようにした場合、表面導体層はある程度の厚みを持って表面に凹凸を形成することになる。この凹凸のために、封止樹脂が多層基板から剥離する可能性がある。
また、多層基板の表面には通常導体パターンが形成されているが、金導体は材質的に樹脂と剥離を生じ易い。つまり、基板の凹凸とは別の原因により、やはり封止樹脂が多層基板から剥離する可能性がある。
特に、図１０に示すように、側面に導体９２０を形成したようなモジュールにおいては、樹脂封止を行うと特に封止樹脂と基板との接合が不安定となり、剥離する可能性が高い。これは、側面に導体を形成することにより、基板表面の凹凸が増大するためと考えられる。
【００１１】
さらにまた、ハンダ付け部品とＳＡＷ素子との混載を行うモジュール部品においては、ハンダ付け部分のラウンド周辺にハンダが盛られているが、ハンダに含有されるスズは高温で移動を起こし易く、わずかな隙間でも毛管現象によってその隙間を伝わることがある。そしてこのようなスズの移動が、外周部付近から樹脂セラミック界面を伝わり外部まで伝わると、クラックを引き起こすことになり、初期のＳＡＷ素子の封止の目的は果たさなくなるという問題が生じる。なお、このような問題は、混載を意図しないＳＡＷの単品では生じず、ハンダ付け部品とＳＡＷ素子とを混載する場合において固有に生じる問題である。
【００１２】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、セラミック多層基板に直接ベア表面波弾性素子がフリップチップ搭載された高周波モジュール部品であって、特に、樹脂封止を、ＳＡＷ素子の特性を維持するような空間を確保しながら、かつ、多層基板と接合性よく適切に行うことにより、ＳＡＷ素子が安定かつ高い特性を示すような高周波モジュール部品を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明に係る高周波モジュール部品は、少なくとも１の表面弾性波素子（ＳＡＷ素子）と、前記表面弾性波素子に接続される電気回路が作り込まれた多層基板と、前記表面弾性波素子を被覆して封止するように前記多層基板の前記表面弾性波素子搭載面に形成される封止部材と、前記多層基板に設けられる前記電気回路の入出力端子とを有するモジュール部品であって、前記多層基板は、前記表面弾性波素子搭載面の、周囲側面から所定距離以内の周縁領域に、導体パターンが存在しないように形成され、前記表面弾性波素子は、櫛形電極が前記多層基板の前記素子搭載面に対向するように前記多層基板上に搭載され、前記封止部材は、少なくとも前記周縁領域において前記多層基板と固着され、前記表面弾性波素子の前記櫛形電極と前記多層基板との間の空間を維持するように前記表面弾性波素子を被覆して封止し、前記入出力端子は、前記多層基板の前記表面弾性波素子搭載面の反対側の面に設けられている。
【００１４】
好適にはＳＡＷ素子は、フリップチップ方式などのフェイスダウンボンディングにより、ベアチップの状態で多層基板に金−金接合されて実装される。
望ましくは、前記周縁領域は、前記多層基板の周囲側面からの距離が１００μｍ以内程度の領域である。
また好適には、前記多層基板は、内部にインダクタおよびキャパシタ（ＬＣ回路）が形成された低温同時燒結基板（ＬＴＣＣ基板）である。
【００１５】
このような構成の高周波モジュール部品においては、封止部材と多層基板とは周縁領域において金属体である導体パターンを介さずに直接的に接合されるので、強固に接着され、封止部材が剥離する可能性が低くなる。その結果、ＳＡＷ素子の櫛型電極に対して形成されている空間は安定的に確保され、ＳＡＷ素子の特性は安定し、また所望の高い特性が確保できる。
また本発明では、封止部材と多層基板とは周縁領域において強固に接着されることから、ハンダ付け部品とＳＡＷ素子との混載を行う高周波モジュール部品であったとしても、ハンダに含有されるスズの移動によるクラックの発生などの不都合がほとんどない。
【００１６】
好適には、前記多層基板は、前記周縁領域においてさらに内部導体をも含まないように形成されている。
このような構成の高周波モジュール部品においては、周縁部において多層基板表面の凹凸がさらに減少され比較的平坦な面が確保されるので、より一層封止部材と多層基板が強固に接着され、ＳＡＷ素子の特性が安定する。
【００１７】
また好適には、複数の前記表面弾性波素子を有し、前記封止部材は、前記複数の表面弾性波素子各々の前記櫛形電極と前記多層基板との間の各空間が、連続した１の空間として形成されるように当該複数の表面弾性波素子を被覆して封止している。
このような構成の高周波モジュール部品においては、複数のＳＡＷ素子を実装する場合に、非常に高密度に実装することができる。また、構造が簡単でより容易な方法により製造できることが予測される。さらに、実装したＳＡＷ素子間での特性のばらつきが押さえられる。
【００１８】
また好適には、前記封止部材は、前記表面弾性波素子に対して、前記櫛形電極が形成されている面の反対側の面にのみ固着し、当該表面弾性波素子の側面には付着しないように、前記表面弾性波素子を被覆して封止している。
このような構成の高周波モジュール部品においては、ＳＡＷ素子に対して側面から何ら力が作用しないので、櫛型電極および圧電素子からなるＳＡＷ素子の特性から外圧的な要因を排除することができ、ＳＡＷ素子の特性を安定させることができる。また、複数のＳＡＷ素子が装着される場合に、複数のＳＡＷ素子間において特性のばらつきを押さえられ、モジュール部品全体としての特性が確保される。
【００１９】
また、好ましくは、前記封止部材は、前記多層基板に接する面の反対側の面が平滑になるように成形されている。
この平滑度は、たとえばピックアンドプレース装置により吸着可能な程度の平滑度であることが望ましい。このような構成であれば、本発明に係る高周波モジュール部品は、ピックアンドプレース装置により容易に吸着され、たとえば携帯電話などの機器の組立て作業の自動化が容易になる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。
本実施形態においては、世界的に広く使用されているＧＭＳデュアルバンド型携帯電話に適用して望ましい、ベアチップＳＡＷフィルタを２個搭載した高周波モジュール部品について説明する。
【００２１】
まず、そのＧＳＭデュアルバンド型携帯電話器の回路の概略構成について、図１を参照して説明する。
図１は、ＧＳＭデュアルバンド型携帯電話のブロック図である。
送信信号Ｉ／Ｑ（ベースバンド信号のＩ信号及びＱ信号）は、Ｉ／Ｑモジュレータ１３７に入力される。このＩ／Ｑモジュレータ１３７には、ＩＦＶＣＯ１２２０から分周期ＤＩＶ１３８、９０°シフタを介してＩＦ信号が入力され、変調される。ＩＱモジュレータ１３７から出力された信号は、位相検出器１３３を介して混合器１３２に入力される。位相検出器１３３には、ローパスフィルタ１３４，１３５を介して９００ＶＣＯおよび１８００ＶＣＯ１３６が接続されている。また、混合器１３２には、同様に９００ＶＣＯおよび１８００ＶＣＯ１１７が接続されている。
【００２２】
混合器１３２から出力された信号は、９００ＭＨｚまたは１８００ＭＨｚに変調されており、バルントランス１３１を介してそれぞれパワーアンプ１２９、カップラ１２５、ローパスフィルタ１０４、Ｔ／Ｒスイッチ１０３という経路でダイプレクサ１０２に入力されるか、パワーアンプ１３０、カップラ１２６、ローパスフィルタ１２４、Ｔ／Ｒスイッチ１２３という経路でダイプレクサ１０２に入力される。ダイプレクサ１０２に入力された信号は、アンテナ１０１から送信される。
【００２３】
同様に、アンテナ１０１からダイプレクサ１０２に入力された９００ＭＨｚまたは１８００ＭＨｚの受信信号は、Ｔ／Ｒスイッチ１０３またはＴ／Ｒスイッチ１２３を介して、バンドパスフィルタ１０５、アンプ１０６、バルントランス１０７という経路で混合器１１１に入力されるか、バンドパスフィルタ１０８、アンプ１０９、バルントランス１１０という経路で混合器１１１に入力される。混合器１１１には、９００ＶＣＯおよび１８００ＶＣＯ１１７が接続されている。
【００２４】
混合器１１１から出力されＩＦ変調された信号は、バンドパスフィルタ１１２、アンプ１１３を介して混合器１１４に入力される。混合器１１４には、ＩＦＶＣＯ１２０が接続されている。混合器１１４から出力された信号は、自動利得制御器１１５を介して、Ｉ／Ｑでモジュレータ１１６に入力され復調される。なお、Ｉ／Ｑデモジュレータ１１６には、ＩＦＶＣＯ１２０から分周期ＤＩＶ１３８、９０°シフタを介してＩＦ信号が入力され、変調される。また、ＩＦＶＣＯ１２０、９００ＶＣＯおよび１８００ＶＣＯ１１７には、それぞれＩＦＰＬＬ１１９、ＲＦＰＬＬ１１８が接続されている。
【００２５】
このような回路において、部分回路のモジュール化は、いくつかの機能、ブロックで行われているが、本実施形態においては、ダイプレクサ１０２、Ｔ／Ｒスイッチ１０３，ローパスフィルタ１０４、ＳＡＷフィルタ１０５，Ｔ／Ｒスイッチ１２３，ローパスフィルタ１２４およびＳＡＷフィルタ１０８で構成されるアンテナスイッチング部をセラミック基板上に回路モジュールとして搭載する場合について例示し、本発明を説明する。
図２は、そのアンテナスイッチング部の回路図、換言すれば本実施形態の高周波モジュール部品の回路図である。
以後、このような回路をモジュール化した高周波モジュール部品について説明する。
【００２６】
図３は、その高周波モジュール部品（アンテナスイッチングモジュール）１の構造を示す図である。
まず、高周波モジュール部品１の構造について説明する。
図３に示すように、高周波モジュール部品１は、セラミック多層基板１０、２個のＳＡＷ素子２１、ハンダ接合素子２２および封止部材３０を有する。
【００２７】
セラミック多層基板１０は、アルミナガラス複合セラミックを絶縁層とし、内導体層を１５層有するＬＴＣＣ基板である。
このセラミック多層基板１０には、その内部導体層あるいは表面層に所望の導体パターン１３が形成されることにより、また、層間を貫通するビアホール（スルーホール）が形成されることにより、所望のインダクタおよびキャパシタ、これらインダクタおよびキャパシタや搭載された部品を相互に接続する信号配線、これら各素子に電力を供給する電源ライン、および、これら各素子に基準電位を提供するＧＮＤラインなどが形成される。
【００２８】
このセラミック多層基板１０の部品搭載面１１には、ＳＡＷ素子２１、ハンダ接合素子２２が搭載されている。
ＳＡＷ素子２１は、ベアチップとして提供され、その櫛型電極がセラミック多層基板１０の部品搭載面１１に対向するように金−金結合によりフリップチップ実装されている。
このＳＡＷ素子２１の接合状態について図４を参照して説明する。
図４に示すように、ＳＡＷ素子２１は、燒結銀層２３、Ｎｉ層２４およびＡｕめっき層２５からなる端子上に、ハンダボール２６を介してＳＡＷ素子２１のＡｕバンプ２７が位置するように配置されている。この状態で、ＳＡＷ素子２１側から超音波をかけながら６００ｇの加重を印加することにより、金バンプと基板の金表面との接合が図られる。
そしてこの時、櫛型電極形成面２８と部品搭載面１１との間には、図３および図４に示すように、空隙３１が形成されるようにＳＡＷ素子２１を実装する。
【００２９】
また、セラミック多層基板１０の部品搭載面１１とは反対側の底面１２には、実現された回路に対する入出力端子１５が形成される。
なお、高周波モジュール部品１においては、入出力端子１５は全て底面１２に設けられ、セラミック多層基板１０の側面には入出力端子を含む一切の導体は設けない。
【００３０】
なお、高周波モジュール部品１において、これらセラミック多層基板１０に搭載されるＳＡＷ素子２１およびハンダ接合素子２２、および、セラミック多層基板１０表面あるいは内部に形成されるキャパシタ、インダクタあるいは配線などの各機能部品は、いずれも、セラミック多層基板１０の側面から所定の距離ａ以内に入る周縁領域（導体配置禁止領域）を避けて配置あるいは形成される。
このことを図５を参照して説明する。
図５は、セラミック多層基板１０を部品搭載面１１から見た図であり、斜線で示す領域が導体配置禁止領域１４である。なお、所定の距離ａは、好ましくは１００μｍ以上である。
この領域１４においては、部品搭載面１１には導体パターンは形成されない。また、セラミック多層基板１０の内部においても、実質的に導体層は形成されない。
したがって、ＳＡＷ素子２１、接合素子２２、キャパシタ、インダクタあるいは配線などの各機能部品は、いずれも禁止領域１４で囲まれたセラミック多層基板１０の内部領域に配置される。
【００３１】
そして、このように構成されたセラミック多層基板１０に対して、ＳＡＷ素子２１およびハンダ接合素子２２を含む部品搭載面１１を全て被覆するように、セラミック多層基板１０の部品搭載面１１に封止部材３０が樹脂モールドにより形成されている。
この際封止部材３０は、ＳＡＷ素子２１とセラミック多層基板１０の部品搭載面１１との間に設けられた空隙３１を、各ＳＡＷ素子２１ごとに確保するように形成されている。
また、この封止部材３０は、図３に示すように、セラミック多層基板１０に搭載されている全部品を被覆するように、ＳＡＷ素子２１およびハンダ接合素子２２の中の最も背の高い部品よりもわずかに高く形成される。そしてその上面３２は、セラミック多層基板１０の部品搭載面１１と並行で、高周波モジュール部品１が部品としてピックアンドプレイス装置などにより吸引搬送される際に適切に吸引され搬送される得る程度の平滑度、平坦度で形成されている。
【００３２】
高周波モジュール部品１はこのような構造を有する。
なお、本実施形態において、高周波モジュール部品１の外形は約５．４ｍｍ×４ｍｍ、セラミック多層基板１０の厚みｈ１は０．８ｍｍ、高周波モジュール部品１全体の高さｈ２は１．６ｍｍである。
【００３３】
次に、このような構造の高周波モジュール部品１の製造工程について説明する。
まず、セラミック多層基板１０を形成する。
セラミック多層基板の形成は、まず、アルミナナとガラスをベースとする粉体に有機バインダーと有機溶液を混合し、これをドクターブレード法によってキャリアテープに塗布する。
次に、これを乾燥し、約１０ｃｍ角になるようにシートを切り分ける。
このシートに、レーザによってスルーホールとなる部分を穿孔する。
得られたシートにスクリーン印刷によって、銀粉体パターンを塗布する。このとき印刷に用いる銀粉体はおおむね０．１μｍから1μｍの粒径の粉体で、有機バインダー及び溶剤によってスクリーン印刷が可能なペースト状のものである。
このシートを、キャリアテープがら剥離して、プレスによって積層圧着する。圧力は，５００〜７００ｋｇ／ｃｍ２である。このプレス処理によって、表面の銀導体層の平滑化も行なう。
そして、これを所定の個片に切り分けて、９００℃で１５分間の焼成を行う。焼成時にセラミック、内部導体、表面層導体は一括焼結する。
【００３４】
次に、ニッケル無電解メッキを２μｍ施し、金無電解メッキを０．５μｍ施す。
これに所定のＳＭＴ部品を搭載し、リフロー炉を通過させてハンダ付けを行なう。
そして、洗浄処理を行なった後、ベア状態のＳＡＷ素子を金−金接合によって搭載する。
【００３５】
次に、この混載モジュールに、樹脂モールドを行なう。
樹脂モールドは、Ｂステージ状態の樹脂をあらかじめ型押ししてから形成する方法、また、メタルマスクを用いてペースト状樹脂を印刷塗布する方法のいずれかにより行うのが好適である。
まず、型押しする方法においては、ＰＥＴフィルム上にドクターブレード法によってエポキシ樹脂を約２００μｍ程度塗布し、７０℃で溶剤を乾燥させ、Ｂステージ状態の流動性がある程度ある状態に保持する。
続いて、このＰＥＴ上の樹脂に、モジュールの凹凸を再現した型を８０℃に加熱し押し当てて、冷却後引き離す。これにより樹脂には、押し型によって明瞭な凹凸が形成される。
次に、モジュールと同じサイズにＰＥＴフィルムごと切り分け、モジュールと合わせこみ、１２０℃で同じくＰＥＴフィルムごと加熱圧着し、その後ＰＥＴフィルムを剥離して、１７０℃で１時間加熱硬化させる。
【００３６】
また、印刷塗布の方法においては、モジュール部品全体に相当する部分が開いているメタルマスクをモジュール部品表面に押し当て、ペースト状の樹脂を印刷塗布する。このとき、印刷塗布は、通常のゴムのスキージで単一方向にむかって行ってもよいが、スクレパーで押し込むように塗布するのが好適である。
【００３７】
このように、本実施形態の高周波モジュール部品１においては、フリップ搭載したＳＡＷ素子２１とセラミック多層基板１０との間に空隙３１を確保した状態で封止部材３０によるモールドを行っている。したがって、ＳＡＷ素子２１の櫛型電極形成面２８を適切に保護することができ、高特性のＳＡＷ素子２１を実現できる。
【００３８】
また、セラミック多層基板１０は、部品搭載面１１の周囲から１００μｍ以内の周縁領域には表面パターンを形成しないように構成されている。したがって、この周縁領域１４において、封止部材３０は非常に強固にセラミック多層基板１０と接着され、封止部材３０が剥離するおそれが非常に少なくなっている。
また、セラミック多層基板１０は、その周縁領域１４において内部導体をも形成しないように構成されている。従って、部品搭載面１１の凹凸を最小限に留めることができ、この点からも封止部材３０は非常に強固にセラミック多層基板１０と接着され、封止部材３０が剥離するおそれが軽減されている。
さらに、セラミック多層基板１０においては、側面に導体を一切設けていない。従って、側面導体の存在に起因する封止部材３０の接着状態の不安定さを回避でき、この点からも封止部材３０が剥離するおそれが軽減されている。
このように、本実施形態の高周波モジュール部品１においては、封止部材３０がセラミック多層基板１０に非常に強固に安定して接着されているので、ＳＡＷ素子２１とセラミック多層基板１０との間の空間を適切に確保することができる。その結果、安定したＳＡＷ素子２１の特性を維持することができる。
【００３９】
また、高周波モジュール部品１においては、ユーザー用端子導体を底面にのみに形成する構造としているので、側面端子を有するモジュールに比べて、実装時の占有面積を少なくすることができる。
【００４０】
また、高周波モジュール部品１においては、封止部材の上面が平坦になるように形成されているので、高周波モジュール部品１は以前同様にピックアンドプレ−ス装置などにより吸着することができ、たとえば携帯電話などの装置の組立て工程に投入することができる上に、封止部内部の機密性維持や空間保持機能などを実現することができ有効である。
すなわち、高周波モジュール部品１においては、モールド構造が吸着用途と封止機能とかねているので、従来のような金属シールドケースを利用する必要がなく、より軽量で安価なモジュール部品を提供することができる。
【００４１】
また、高周波モジュール部品１においては、セラミック基板の表面導体を金めっき層で処理を行っているので、ハンダ接合、金−金接合の両方が可能となる。すなわち、ＳＡＷ素子などの金−金接合によるフリップチップ搭載と、他の部品のハンダ接合とを混載することができる。
【００４２】
なお、本実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって本発明を何ら限定するものではない。本実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含み、また、任意好適な種々の改変が可能である。
たとえば、ＳＡＷ素子近傍に形成する空隙の形態は、図３に示す各ＳＡＷ素子２１ごとに空間３１を確保するような形態に限定されるものではない。本発明の主旨は、ＳＡＷ素子２１の櫛型電極に対して気密性の高い空間（空隙）を封止部材３０により確保することにあり、より具体的な形態としては種々の形態が考えられる。
【００４３】
たとえば、図６に示すように、複数のＳＡＷ素子２１がセラミック多層基板１０上に実装されている場合には、それら複数のＳＡＷ素子２１に対して１つの空間３３を形成するようにしてもよい。すなわち、ＳＡＷ素子２１を近接させて部品搭載面１１上に配置し、各ＳＡＷ素子２１における櫛型電極形成面２８とセラミック多層基板１０との間の空間を、連続した共通の１つの空間として形成するようにしてもよい。
本発明に係る高周波モジュール部品は、入出力端子が底面に配置されており実装面積が小さく済むことを、その特徴の１つとする。そのような高周波モジュール部品において複数の高周波モジュール部品１を近接して配置した場合には、このように共通の空間を形成することにより、封止部材３０の構成が簡単になり、封止部材３０の製造工程も簡単になる。また、各高周波モジュール部品１に独立して高周波モジュール部品１を形成する場合に比べて、高周波モジュール部品１をより近接して配置することができ、高周波モジュール部品の小型化、高密度化に有効である。
このような構成の高周波モジュール部品２も、本発明の範囲内であることは明らかである。
【００４４】
また、たとえば図７に示すように、ＳＡＷ素子２１を被覆、封止する際に、封止部材３０がＳＡＷ素子２１の上面（天板）にのみ接触して側面には接触しない構成としても良い。すなわち、ＳＡＷ素子２１に対して上面にのみ圧力が加わり側面には圧力が加わらないような構成としてもよい。
ＳＡＷ素子２１は、一般的には圧電基板上に櫛型電極を形成して構成されており、圧力に対しては非常に敏感な素子である。従って、このような構成とすることにより、横からの圧力による特性の変化を防ぐことができ、各ＳＡＷ素子２１の特性のばらつきを少なくすることができる。
なお、実験により、上面および側面に封止部材３０を接触させてＳＡＷ素子２１を実装した場合と、上面のみ封止部材３０を接触させてＳＡＷ素子２１を実装した場合の、中心周波数の分散（σ）を比較すると、前者が１．２であったのに対して後者は０．８程度であり、その効果が有効であることが判明した。
このような構成の高周波モジュール部品３も、本発明の範囲内であることは明らかである。
【００４５】
【実施例】
以下、本発明をさらに具体的な実施例に基づき説明する。
本発明に係る高周波モジュール部品を製造し、導体配置禁止領域の幅および端子電極の設置場所に対する高周波モジュール部品としての構造の安定さについて、実験を行い検証した。
高周波モジュール部品の製造方法は、実施形態において前述した方法と同じであり、導体配置禁止領域の幅ａが０μｍ、１００μｍ、２００μｍおよび３００μｍの高周波モジュール部品１を各々製造した。
また、構造の安定さの比較実験のために、導体配置禁止領域が３００μｍの高周波モジュール部品に対しては、側面電極を有する同様の高周波モジュール部品も同様に製造し、実験を行った。
なお、この側面電極を有する高周波モジュールは、本実施形態の高周波モジュール部品と同様にセラミック、内部導体、表面層導体を一括燒結した後の燒結体に、ゴム転写によって新たにペーストを塗布して、さらに焼成処理を行なって形成したものである。
【００４６】
検証は、各条件ごとに１００個の高周波モジュール部品について、−４０℃、８５℃（各温度での持続時間を３０分。温度の切り替え時間を３０秒とする）の条件で熱衝撃試験を行い、各高周波モジュール部品について、２００サイクル経過後の外観観察を行ない、封止部材３０とセラミック多層基板１０の接着界面に亀裂のあるものの数をカウントした。
実験結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】

Figure 0003948925
【００４８】
表１に示すように、側面電極を有する高周波モジュール部品については、導体配置禁止領域を十分確保したとしても封止部材とセラミック多層基板との剥離が多数発生して、構造的に安定でないことが判明した。
底面電極を有する高周波モジュール部品については、おおむね良好な結果が得られた。導体配置禁止領域を２００μｍ以上確保したものについては、封止部材とセラミック多層基板との剥離は皆無であり、特に好ましい結果であった。
また、導体配置禁止領域を周囲より１００μｍあれば、１％の不具合であるので、ほぼ剥離は生じないと言っても過言ではなく、これも実用に耐え得ることが判明した。
すなわち、表面導体および内部導体の形成位置は、周辺部のおおむね１００μｍの範囲を避ければよく、より信頼性を考慮すれのであれば、２００μｍ以上が望ましい。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、樹脂封止を、ＳＡＷ素子の特性を維持するような空間を確保しながら、かつ、多層基板と接合性よく適切に行うことが可能になる。その結果本発明では、セラミック多層基板に直接ベア表面波弾性素子がフリップチップ搭載された高周波モジュール部品であって、ＳＡＷ素子が安定かつ高い特性を示す高周波モジュール部品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態の高周波モジュール部品を適用するデュアルバンドＧＳＭ型電話機の回路の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態の高周波モジュール部品としてモジュール化する回路の回路図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態の高周波モジュール部品の構造を示す図である。
【図４】図４は、ＳＡＷ素子のセラミック多層基板への接合状態を説明するための図である。
【図５】図５は、セラミック多層基板を部品搭載面から見た図であり、導体配置禁止領域を説明するための図である。
【図６】図６は、本発明の他の実施形態の高周波モジュール部品の構造を示す図である。
【図７】図７は、本発明にさらに他の実施形態の高周波モジュール部品の構造を示す図である。
【図８】図８は、従来のアンテナスイッチングモジュールの一般的な構造を示す図である。
【図９】図９は、従来のパッケージされたＳＡＷ素子を用いて構成したモジュールを示す図である。
【図１０】図１０は、従来の側面に電極パターンを有すうモジュールの構造を示す図である。
【符号の説明】
１、２，３…高周波モジュール部品
１０…セラミック多層基板
１１…部品搭載面
１２…底面
１３…導体パターン
１４…導体配置禁止領域
１５…入出力端子
２１…ＳＡＷ素子
２２…ハンダ接合素子
２３…Ａｌ−Ｃｕ合金層
２４…Ｎｉ層
２５…Ａｕめっき層
２６…ハンダボール
２７…Ａｕバンプ
２８…櫛型電極形成面
３０…封止樹脂
３１、３３，３４…空隙（空間）
３２…上面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a circuit module in which a surface acoustic wave bare element (SAW element) is directly flip-chip mounted on a ceramic multilayer substrate, which is suitable for use in communication equipment such as a cellular phone. The present invention relates to a smaller and more reliable high-frequency module component mounted so as to exhibit high characteristics.
[0002]
[Prior art]
In general, there is always a market demand for downsizing electronic devices, and parts used are always required to be downsized and lightened. In particular, it is represented by mobile phones that have been rapidly spreading in recent years. This tendency is prominent in portable devices, and there is a great demand for miniaturization and weight reduction of components used.
As a result, the density of parts used in such portable devices has been particularly increased, and miniaturization and weight reduction corresponding to demands have been made.
[0003]
One means for meeting such a demand for miniaturization is modularization of a circuit.
Module parts are collective elements on which various parts are mounted, and of course they are effective in terms of miniaturization, but in order to organize the circuits by function, the conventional discrete parts are mounted one by one. Compared to the forming method, there is also an advantage that the structure of the device becomes simple and it is possible to provide a device having excellent reliability and characteristics. In addition, the conventional discrete parts combine the characteristics of each part to perform the functions, and the design is complicated, but the characteristics specifications are determined for each module by modularization. This makes it possible to structure the design of the equipment, shorten the development period, and save labor.
[0004]
Further, in order to meet such a demand for miniaturization, a multilayer substrate having a plurality of conductor layers is used instead of a substrate having a single conductor layer in a substrate on which an element is mounted. . In particular, as a substrate for constituting a high-frequency circuit used in communication equipment such as a mobile phone, a ceramic multilayer substrate in which an insulating layer is formed of an electrically insulating ceramic and a conductive layer is formed of silver or the like is used. It is like that.
The ceramic multilayer substrate has characteristics such as less loss at high frequency, good heat conduction, good dimensional accuracy, and excellent reliability as compared with a general resin multilayer substrate. Moreover, an inductor or a capacitor can be formed in the inside by making the inner conductor into a coil shape or facing in parallel. Since these elements have low loss and good dimensional accuracy, the elements have high Q (quality factor), small tolerances, and very high characteristics.
These characteristics are very effective for forming a high-frequency circuit, and as a result, suitable for application to a mobile phone or the like in which various components are mounted on a ceramic multilayer substrate to form a high-frequency circuit. Small high-frequency module components have been developed.
[0005]
By the way, the modularization of circuits in actual mobile phone circuits has been performed with several functions. Currently, for example, the power amplifier part and the antenna switch part of the dual-band mobile phone are modularized for each function. Has been.
An example of such a module component is shown in FIG.
FIG. 8 is a diagram showing the structure of the antenna switching module.
In FIG. 8, chip components 914 such as a diode element, an inductor element, and a resistance element are mounted on a substrate 901. A shield case 915 is disposed so as to cover these components and the board. Further, an outer conductor 909 is formed on the side surface of the substrate 901, and an inner conductor 910a and a surface conductor 910b are formed and arranged on the inside and the surface, respectively, to form a capacitor 912, an inductor 913, and the like. Further, these conductors 910 are vertically connected through the substrate layer by via holes 911.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, communication devices such as mobile phones are still modularized for each single function. However, if a wider range of functions are modularized, the advantages of modularization as described above can be obtained. It is effective because it will be pulled out further.
In order to modularize a wider range of functions, it is important to add a module that includes a surface acoustic wave element (SAW element) such as a surface acoustic wave filter (SAW filter) that is usually used in such communication devices. It is.
A SAW filter is an element in which a phenomenon in which a resonator is formed with a comb-shaped electrode due to propagation of surface waves on the element surface is applied to a use such as a filter. Since this surface wave is very sensitive, it is common in practice that the element surface has a sealing structure, and the SAW element is often used in the form of a so-called package component that is usually sealed in a package. .
[0007]
When such a SAW element is applied to a module component, as shown in FIG. 9, it is possible to mount a SAW element package 917 to make a module. However, when a package component 917 is mounted on a multilayer substrate to constitute a module component, there is a limit to the reduction in size and height as apparent from FIG. Can not.
In particular, the ceramic multilayer substrate has a feature that an inductance and a capacitance can be built in, but has a disadvantage that it is difficult to reduce the height. Therefore, if the package product 917 having a higher height is mounted, it becomes impossible to sufficiently meet the demand for a low profile, and the problem becomes more remarkable.
[0008]
Further, when the package product 917 is mounted, a large occupied area is required as compared with the case where the bare chip is mounted. In particular, the SAW element is one of the tallest components in use and has a large occupation area.
Therefore, it is desired that the SAW element is directly mounted on the ceramic multilayer substrate in a bare chip state without using a package form.
However, in order to realize a high-frequency module component in which a bare chip SAW element is directly mounted on a ceramic multilayer substrate, there are various problems as described below, and improvements are desired.
[0009]
As described above, the characteristics of the SAW element are very sensitive to the pressure applied to the comb electrode and the surface state, and the comb electrode should not substantially contact the sealing member or the manufacturing stage. Therefore, when this SAW element is mounted on a multilayer substrate in a bare chip state, it is necessary to secure a highly confidential space with respect to the comb-shaped electrode surface.
However, general resin sealing is intended to fill the entire space with resin, and in this case, the surface of the SAW comb electrode is also covered, which has a serious adverse effect on the characteristics of the SAW element. Become.
[0010]
Even if such a space is ensured by the sealing resin, in the module component in which such a gold-gold bonding component and a solder bonding component are simultaneously mounted, the bonding of the sealing resin becomes weak and the multilayer substrate There is a possibility of peeling from.
This is due to the following reasons.
First, in order to mount a SAW chip by flip-chip bonding by gold-gold bonding and simultaneously mount a soldered component, for example, a silver sintered body and a nickel layer and a gold layer are often formed thereon. . In such a case, the surface conductor layer has irregularities on the surface with a certain thickness. Due to the unevenness, the sealing resin may be peeled off from the multilayer substrate.
In addition, a conductor pattern is usually formed on the surface of the multilayer substrate, but the gold conductor is easily peeled off from the resin in terms of material. That is, there is a possibility that the sealing resin may peel from the multilayer substrate due to a cause different from the unevenness of the substrate.
In particular, as shown in FIG. 10, in a module in which the conductor 920 is formed on the side surface, when resin sealing is performed, the bonding between the sealing resin and the substrate becomes unstable and the possibility of peeling is high. This is thought to be because the irregularities on the surface of the substrate increase by forming a conductor on the side surface.
[0011]
Furthermore, in the module parts in which the soldered parts and the SAW elements are mixedly mounted, the solder is piled up around the rounds of the soldered parts, but the tin contained in the solder is likely to move at a high temperature and is slightly Even a gap may be transmitted through the gap by capillary action. Then, if such tin movement is transmitted from the vicinity of the outer peripheral portion to the outside through the resin ceramic interface, a crack is caused, and there arises a problem that the initial purpose of sealing the SAW element is not fulfilled. Note that such a problem does not occur in a single SAW product that is not intended to be mixed and is inherently generated when a soldered component and a SAW element are mixedly mounted.
[0012]
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is a high-frequency module component in which a bare surface acoustic wave elastic element is directly flip-chip mounted on a ceramic multilayer substrate. Provided is a high-frequency module component in which a SAW element exhibits stable and high characteristics by appropriately performing sealing while maintaining a space that maintains the characteristics of the SAW element and with good bonding properties to a multilayer substrate. There is.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a high-frequency module component according to the present invention includes at least one surface acoustic wave element (SAW element), a multilayer substrate in which an electric circuit connected to the surface acoustic wave element is built, A sealing member formed on the surface acoustic wave element mounting surface of the multilayer substrate so as to cover and seal the surface acoustic wave element; and an input / output terminal of the electric circuit provided on the multilayer substrate. In the module component, the multilayer substrate is formed such that a conductor pattern does not exist in a peripheral region within a predetermined distance from a peripheral side surface of the surface acoustic wave device mounting surface, and the surface acoustic wave device includes a comb electrode Is mounted on the multilayer substrate so as to face the element mounting surface of the multilayer substrate, and the sealing member is fixed to the multilayer substrate at least in the peripheral region, and the surface acoustic wave The surface acoustic wave element is covered and sealed so as to maintain a space between the comb-shaped electrode of the child and the multilayer substrate, and the input / output terminal is provided on the surface acoustic wave element mounting surface of the multilayer substrate. It is provided on the opposite surface.
[0014]
Preferably, the SAW element is mounted by gold-gold bonding to the multilayer substrate in a bare chip state by face-down bonding such as a flip chip method.
Preferably, the peripheral region is a region whose distance from the peripheral side surface of the multilayer substrate is about 100 μm or less.
Preferably, the multilayer substrate is a low-temperature simultaneous sintering substrate (LTCC substrate) in which an inductor and a capacitor (LC circuit) are formed.
[0015]
In the high-frequency module component having such a configuration, the sealing member and the multi-layer substrate are directly bonded to each other in the peripheral region without using a conductive pattern that is a metal body, so that the sealing member is peeled off firmly. Less likely to do. As a result, the space formed for the comb electrode of the SAW element is stably secured, the characteristics of the SAW element are stabilized, and desired high characteristics can be secured.
In the present invention, since the sealing member and the multilayer substrate are firmly bonded in the peripheral region, even if the soldering component and the SAW element are mixedly mounted, the tin contained in the solder There is almost no inconvenience such as generation of cracks due to movement of the
[0016]
Preferably, the multilayer substrate is formed so as not to further include an internal conductor in the peripheral region.
In the high-frequency module component having such a configuration, the unevenness on the surface of the multilayer substrate is further reduced at the peripheral portion, and a relatively flat surface is secured. Therefore, the sealing member and the multilayer substrate are further firmly bonded, and the SAW element The characteristics are stable.
[0017]
Preferably, the sealing member includes a plurality of the surface acoustic wave elements, and the sealing member includes one continuous space between the comb-shaped electrode of each of the plurality of surface acoustic wave elements and the multilayer substrate. The plurality of surface acoustic wave elements are covered and sealed so as to be formed as a space.
The high-frequency module component having such a configuration can be mounted at a very high density when a plurality of SAW elements are mounted. It is also expected that the structure is simple and can be manufactured by an easier method. In addition, variations in characteristics among mounted SAW elements are suppressed.
[0018]
Preferably, the sealing member is fixed to the surface acoustic wave element only on the surface opposite to the surface on which the comb-shaped electrode is formed, and does not adhere to the side surface of the surface acoustic wave element. As described above, the surface acoustic wave element is covered and sealed.
In the high-frequency module component having such a configuration, no force acts on the SAW element from the side surface, so that an external pressure factor can be eliminated from the characteristics of the SAW element including the comb-shaped electrode and the piezoelectric element. The characteristics of the element can be stabilized. Further, when a plurality of SAW elements are mounted, variation in characteristics among the plurality of SAW elements is suppressed, and characteristics as a whole module component are ensured.
[0019]
Preferably, the sealing member is formed so that a surface opposite to a surface in contact with the multilayer substrate is smooth.
The smoothness is desirably smooth enough to be absorbed by, for example, a pick-and-place apparatus. With such a configuration, the high-frequency module component according to the present invention is easily adsorbed by the pick-and-place apparatus, and for example, it is easy to automate the assembly work of a device such as a mobile phone.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the present embodiment, a high-frequency module component on which two bare chip SAW filters are mounted, which is desirable when applied to a GMS dual-band mobile phone widely used worldwide, will be described.
[0021]
First, a schematic configuration of the circuit of the GSM dual-band mobile phone will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a block diagram of a GSM dual-band mobile phone.
The transmission signal I / Q (I signal and Q signal of the baseband signal) is input to the I / Q modulator 137. The IF signal is input to the I / Q modulator 137 from the IFVCO 1220 via a division cycle DIV138, 90 ° shifter and modulated. The signal output from the IQ modulator 137 is input to the mixer 132 via the phase detector 133. 900 VCO and 1800 VCO 136 are connected to the phase detector 133 through low-pass filters 134 and 135. Similarly, 900 VCO and 1800 VCO 117 are connected to the mixer 132.
[0022]
The signal output from the mixer 132 is modulated to 900 MHz or 1800 MHz, and is input to the diplexer 102 through the balun transformer 131 through the path of the power amplifier 129, the coupler 125, the low-pass filter 104, and the T / R switch 103, respectively. Alternatively, the signal is input to the diplexer 102 through a path of the power amplifier 130, the coupler 126, the low-pass filter 124, and the T / R switch 123. A signal input to the diplexer 102 is transmitted from the antenna 101.
[0023]
Similarly, a 900 MHz or 1800 MHz reception signal input from the antenna 101 to the diplexer 102 is mixed through the T / R switch 103 or the T / R switch 123 through the path of the band pass filter 105, the amplifier 106, and the balun transformer 107. The signal is input to the mixer 111 or is input to the mixer 111 through the path of the band pass filter 108, the amplifier 109, and the balun transformer 110. 900 VCO and 1800 VCO 117 are connected to the mixer 111.
[0024]
The IF-modulated signal output from the mixer 111 is input to the mixer 114 via the band pass filter 112 and the amplifier 113. An IFVCO 120 is connected to the mixer 114. The signal output from the mixer 114 is input to the modulator 116 by I / Q via the automatic gain controller 115 and demodulated. The IF signal is input to the I / Q demodulator 116 from the IFVCO 120 via the division cycle DIV138, 90 ° shifter and modulated. Also, IFPLL 119 and RFPLL 118 are connected to IFVCO 120, 900 VCO, and 1800 VCO 117, respectively.
[0025]
In such a circuit, the modularization of the partial circuit is performed by several functions and blocks. In the present embodiment, the diplexer 102, the T / R switch 103, the low-pass filter 104, the SAW filter 105, T The present invention will be described by exemplifying a case where an antenna switching unit including the / R switch 123, the low-pass filter 124, and the SAW filter 108 is mounted on a ceramic substrate as a circuit module.
FIG. 2 is a circuit diagram of the antenna switching unit, in other words, a circuit diagram of the high-frequency module component of the present embodiment.
Hereinafter, a high-frequency module component obtained by modularizing such a circuit will be described.
[0026]
FIG. 3 is a diagram showing the structure of the high-frequency module component (antenna switching module) 1.
First, the structure of the high frequency module component 1 will be described.
As shown in FIG. 3, the high-frequency module component 1 includes a ceramic multilayer substrate 10, two SAW elements 21, a solder bonding element 22, and a sealing member 30.
[0027]
The ceramic multilayer substrate 10 is an LTCC substrate having an alumina glass composite ceramic as an insulating layer and 15 inner conductor layers.
In the ceramic multilayer substrate 10, a desired conductor pattern 13 is formed in the inner conductor layer or the surface layer, and a via hole (through hole) penetrating the interlayer is formed, so that a desired inductor and Capacitors, these inductors, signal wirings connecting the capacitors and mounted components to each other, power lines for supplying power to these elements, GND lines for providing a reference potential to these elements, and the like are formed.
[0028]
A SAW element 21 and a solder joint element 22 are mounted on the component mounting surface 11 of the ceramic multilayer substrate 10.
The SAW element 21 is provided as a bare chip, and is flip-chip mounted by gold-gold bonding so that the comb electrode faces the component mounting surface 11 of the ceramic multilayer substrate 10.
The bonding state of the SAW element 21 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 4, the SAW element 21 is arranged on the terminals composed of the sintered silver layer 23, the Ni layer 24, and the Au plating layer 25 so that the Au bumps 27 of the SAW element 21 are located via the solder balls 26. Has been. In this state, by applying a weight of 600 g while applying ultrasonic waves from the SAW element 21 side, the gold bump and the gold surface of the substrate can be joined.
At this time, the SAW element 21 is mounted between the comb-shaped electrode forming surface 28 and the component mounting surface 11 so that a gap 31 is formed as shown in FIGS.
[0029]
An input / output terminal 15 for the realized circuit is formed on the bottom surface 12 of the ceramic multilayer substrate 10 opposite to the component mounting surface 11.
In the high-frequency module component 1, the input / output terminals 15 are all provided on the bottom surface 12, and no conductor including the input / output terminals is provided on the side surface of the ceramic multilayer substrate 10.
[0030]
In the high-frequency module component 1, the SAW element 21 and the solder joint element 22 mounted on the ceramic multilayer substrate 10 and the functional components such as capacitors, inductors, and wirings formed on or in the ceramic multilayer substrate 10 are as follows. Both are arranged or formed avoiding the peripheral area (conductor arrangement prohibition area) that falls within a predetermined distance a from the side surface of the ceramic multilayer substrate 10.
This will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a view of the ceramic multilayer substrate 10 as viewed from the component mounting surface 11, and a region indicated by oblique lines is a conductor placement prohibition region 14. The predetermined distance a is preferably 100 μm or more.
In this region 14, no conductor pattern is formed on the component mounting surface 11. Also, the conductor layer is not substantially formed even inside the ceramic multilayer substrate 10.
Accordingly, each functional component such as the SAW element 21, the junction element 22, the capacitor, the inductor, or the wiring is disposed in an internal region of the ceramic multilayer substrate 10 surrounded by the prohibited region 14.
[0031]
Then, the ceramic multilayer substrate 10 configured in this way is sealed on the component mounting surface 11 of the ceramic multilayer substrate 10 so as to cover all the component mounting surface 11 including the SAW element 21 and the solder bonding element 22. 30 is formed of a resin mold.
At this time, the sealing member 30 is formed so as to secure a gap 31 provided between the SAW element 21 and the component mounting surface 11 of the ceramic multilayer substrate 10 for each SAW element 21.
Further, as shown in FIG. 3, the sealing member 30 is higher than the tallest component in the SAW element 21 and the solder bonding element 22 so as to cover all the components mounted on the ceramic multilayer substrate 10. Also formed slightly higher. The upper surface 32 is parallel to the component mounting surface 11 of the ceramic multilayer substrate 10 and has a smoothness that can be appropriately sucked and transported when the high-frequency module component 1 is sucked and transported as a component by a pick and place device or the like. It is formed with flatness.
[0032]
The high frequency module component 1 has such a structure.
In the present embodiment, the high frequency module component 1 has an outer shape of about 5.4 mm × 4 mm, the ceramic multilayer substrate 10 has a thickness h 1 of 0.8 mm, and the entire high frequency module component 1 has a height h 2 of 1.6 mm. .
[0033]
Next, the manufacturing process of the high frequency module component 1 having such a structure will be described.
First, the ceramic multilayer substrate 10 is formed.
To form a ceramic multilayer substrate, first, an organic binder and an organic solution are mixed with powder based on alumina and glass, and this is applied to a carrier tape by a doctor blade method.
Next, this is dried, and the sheet is cut into about 10 cm square.
A portion that becomes a through hole is drilled in this sheet by a laser.
A silver powder pattern is applied to the obtained sheet by screen printing. At this time, the silver powder used for printing is generally a powder having a particle diameter of 0.1 μm to 1 μm, and is a paste that can be screen-printed with an organic binder and a solvent.
The sheet is peeled off from the carrier tape and laminated and pressed by a press. The pressure is 500 to 700 kg / cm 2 . By this press treatment, the surface silver conductor layer is also smoothed.
Then, this is cut into predetermined pieces and baked at 900 ° C. for 15 minutes. During firing, the ceramic, inner conductor and surface layer conductor are sintered together.
[0034]
Next, 2 μm of nickel electroless plating is applied, and 0.5 μm of gold electroless plating is applied.
Predetermined SMT parts are mounted on this and soldered by passing through a reflow furnace.
After performing the cleaning process, the bare SAW element is mounted by gold-gold bonding.
[0035]
Next, resin molding is performed on the mixed module.
The resin mold is preferably performed by either a method of forming a resin in a B-stage state after embossing in advance, or a method of printing and applying a paste-like resin using a metal mask.
First, in the method of embossing, about 200 μm of an epoxy resin is applied on a PET film by a doctor blade method, the solvent is dried at 70 ° C., and the B stage state fluidity is maintained to some extent.
Subsequently, a mold that reproduces the irregularities of the module is heated to 80 ° C. and pressed against the resin on the PET, and then separated after cooling. Thereby, clear irregularities are formed in the resin by the pressing die.
Next, the PET film is cut into the same size as the module, combined with the module, and heat-pressed together with the PET film at 120 ° C. After that, the PET film is peeled off, and then heated and cured at 170 ° C. for 1 hour.
[0036]
In the printing application method, a metal mask having an open portion corresponding to the entire module component is pressed against the surface of the module component, and a paste-like resin is printed and applied. At this time, the printing application may be performed in a single direction with a normal rubber squeegee, but it is preferable to apply the printing so as to be pushed in with a scraper.
[0037]
As described above, in the high-frequency module component 1 of the present embodiment, the molding is performed by the sealing member 30 while the gap 31 is secured between the flip-mounted SAW element 21 and the ceramic multilayer substrate 10. Therefore, the comb-shaped electrode forming surface 28 of the SAW element 21 can be appropriately protected, and a high-performance SAW element 21 can be realized.
[0038]
The ceramic multilayer substrate 10 is configured not to form a surface pattern in a peripheral region within 100 μm from the periphery of the component mounting surface 11. Therefore, in the peripheral region 14, the sealing member 30 is very strongly bonded to the ceramic multilayer substrate 10, and the possibility that the sealing member 30 is peeled off is very small.
Further, the ceramic multilayer substrate 10 is configured not to form an internal conductor in the peripheral region 14. Therefore, the unevenness of the component mounting surface 11 can be kept to a minimum, and also from this point, the sealing member 30 is very firmly bonded to the ceramic multilayer substrate 10 and the possibility of the sealing member 30 peeling off is reduced. Yes.
Furthermore, in the ceramic multilayer substrate 10, no conductor is provided on the side surface. Therefore, instability of the bonding state of the sealing member 30 due to the presence of the side conductor can be avoided, and the possibility that the sealing member 30 peels is reduced from this point.
As described above, in the high-frequency module component 1 of the present embodiment, the sealing member 30 is very firmly and stably bonded to the ceramic multilayer substrate 10, and therefore, between the SAW element 21 and the ceramic multilayer substrate 10. Space can be secured appropriately. As a result, stable characteristics of the SAW element 21 can be maintained.
[0039]
In addition, since the high-frequency module component 1 has a structure in which the user terminal conductor is formed only on the bottom surface, the occupied area during mounting can be reduced as compared with a module having side terminals.
[0040]
Moreover, in the high frequency module component 1, since the upper surface of the sealing member is formed to be flat, the high frequency module component 1 can be adsorbed by a pick and place device or the like as before, for example, portable. In addition to being able to be put into the assembly process of a device such as a telephone, it is effective because it can maintain confidentiality inside the sealing portion and a space holding function.
That is, in the high-frequency module component 1, since the mold structure also serves as an adsorption application and a sealing function, it is not necessary to use a conventional metal shield case, and a lighter and cheaper module component can be provided. .
[0041]
Moreover, in the high frequency module component 1, since the surface conductor of the ceramic substrate is processed with the gold plating layer, both solder bonding and gold-gold bonding are possible. That is, flip chip mounting by gold-gold bonding such as SAW elements and solder bonding of other components can be mixedly mounted.
[0042]
In addition, this embodiment is described in order to make an understanding of this invention easy, and does not limit this invention at all. Each element disclosed in the present embodiment includes all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention, and various suitable modifications are possible.
For example, the form of the gap formed in the vicinity of the SAW element is not limited to a form that secures the space 31 for each SAW element 21 shown in FIG. The gist of the present invention is to secure a highly airtight space (gap) with respect to the comb-shaped electrode of the SAW element 21 by the sealing member 30, and various forms can be considered as more specific forms.
[0043]
For example, as shown in FIG. 6, when a plurality of SAW elements 21 are mounted on the ceramic multilayer substrate 10, one space 33 may be formed for the plurality of SAW elements 21. . That is, the SAW elements 21 are arranged close to each other on the component mounting surface 11, and the space between the comb-shaped electrode forming surface 28 and the ceramic multilayer substrate 10 in each SAW element 21 is formed as one continuous common space. You may make it do.
One of the features of the high-frequency module component according to the present invention is that the input / output terminals are arranged on the bottom surface and the mounting area can be reduced. When a plurality of high-frequency module components 1 are arranged close to each other in such a high-frequency module component, the configuration of the sealing member 30 is simplified by forming a common space in this way, and the sealing member 30 The manufacturing process is also simplified. Moreover, compared with the case where the high frequency module component 1 is formed independently of each high frequency module component 1, the high frequency module component 1 can be arranged closer to each other, which is effective for downsizing and increasing the density of the high frequency module component. It is.
It is clear that the high-frequency module component 2 having such a configuration is also within the scope of the present invention.
[0044]
For example, as shown in FIG. 7, when the SAW element 21 is covered and sealed, the sealing member 30 may contact only the upper surface (top plate) of the SAW element 21 and not the side surface. . In other words, the SAW element 21 may be configured such that pressure is applied only to the upper surface and no pressure is applied to the side surface.
The SAW element 21 is generally configured by forming comb-shaped electrodes on a piezoelectric substrate, and is an element that is very sensitive to pressure. Therefore, by adopting such a configuration, a change in characteristics due to pressure from the side can be prevented, and variations in characteristics of each SAW element 21 can be reduced.
In addition, by experiment, dispersion | distribution of center frequency (when the SAW element 21 is mounted with the sealing member 30 in contact with the upper surface and the side surface and when the SAW element 21 is mounted with the sealing member 30 in contact with only the upper surface) When comparing σ), the former was 1.2 whereas the latter was about 0.8, and it was found that the effect was effective.
It is obvious that the high-frequency module component 3 having such a configuration is also within the scope of the present invention.
[0045]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described based on more specific examples.
The high-frequency module component according to the present invention was manufactured, and the stability of the structure as the high-frequency module component with respect to the width of the conductor placement prohibited region and the installation location of the terminal electrode was tested and verified.
The method for manufacturing the high-frequency module component is the same as the method described above in the embodiment, and the high-frequency module component 1 in which the width a of the conductor placement prohibited region is 0 μm, 100 μm, 200 μm, and 300 μm is manufactured.
Further, for a comparative experiment of the stability of the structure, a similar high-frequency module component having a side electrode was similarly manufactured and tested for a high-frequency module component having a conductor placement prohibition region of 300 μm.
In addition, the high-frequency module having the side electrode, like the high-frequency module component of the present embodiment, a new paste is applied by rubber transfer to the sintered body after the ceramic, internal conductor, and surface layer conductor are collectively sintered, Further, it is formed by performing a baking treatment.
[0046]
In the verification, a thermal shock test is performed on 100 high-frequency module parts for each condition under the conditions of −40 ° C. and 85 ° C. (the duration at each temperature is 30 minutes and the temperature switching time is 30 seconds). The appearance of each high-frequency module component was observed after 200 cycles, and the number of cracks at the bonding interface between the sealing member 30 and the ceramic multilayer substrate 10 was counted.
The experimental results are shown in Table 1.
[0047]
[Table 1]
Figure 0003948925
[0048]
As shown in Table 1, for high-frequency module parts having side electrodes, even if a sufficient conductor disposition prohibiting area is secured, a large number of peelings between the sealing member and the ceramic multilayer substrate occur, and the structure is not stable. found.
In general, good results were obtained for the high-frequency module component having the bottom electrode. For the case where the conductor disposition prohibited region was secured at 200 μm or more, there was no peeling between the sealing member and the ceramic multilayer substrate, which was a particularly preferable result.
Further, it is not an exaggeration to say that almost no peeling occurs if the conductor placement prohibited area is 100 μm from the periphery, so it has been found that this can also be practically used.
That is, the formation position of the surface conductor and the inner conductor may be avoided in the range of about 100 μm in the peripheral portion, and is preferably 200 μm or more if more reliability is taken into consideration.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, resin sealing can be appropriately performed while ensuring a space for maintaining the characteristics of the SAW element and with good bonding properties to the multilayer substrate. As a result, the present invention can provide a high-frequency module component in which a bare surface acoustic wave elastic element is directly flip-chip mounted on a ceramic multilayer substrate, and the SAW element exhibits stable and high characteristics.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a circuit of a dual-band GSM telephone to which a high-frequency module component according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a circuit diagram of a circuit that is modularized as a high-frequency module component according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a structure of a high-frequency module component according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram for explaining a bonding state of a SAW element to a ceramic multilayer substrate.
FIG. 5 is a diagram of a ceramic multilayer substrate as viewed from the component mounting surface, and is a diagram for explaining a conductor disposition prohibited region.
FIG. 6 is a diagram showing the structure of a high-frequency module component according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a view showing the structure of a high-frequency module component according to yet another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating a general structure of a conventional antenna switching module.
FIG. 9 is a diagram showing a module configured using a conventional packaged SAW element.
FIG. 10 is a diagram showing a structure of a conventional module having an electrode pattern on a side surface.
[Explanation of symbols]
1, 2, 3, high frequency module component 10, ceramic multilayer substrate 11, component mounting surface 12, bottom surface 13, conductor pattern 14, conductor placement prohibited area 15, input / output terminal 21, SAW element 22, solder joint element 23, Al— Cu alloy layer 24 ... Ni layer 25 ... Au plating layer 26 ... solder ball 27 ... Au bump 28 ... comb-shaped electrode forming surface 30 ... sealing resin 31, 33, 34 ... void (space)
32 ... Upper surface

Claims (9)

少なくとも１の表面弾性波素子と、ダイプレクサ、Ｔ／Ｒスイッチ及びローパスフィルタとを含み、
前記表面弾性波素子及び、前記表面弾性波素子以外のハンダ接合素子に接続される電気回路が作り込まれ、内部にインダクタ及び／又はキャパシタが形成された多層基板と、
前記表面弾性波素子を含む前記素子を被覆して樹脂封止するように前記多層基板の前記表面弾性波素子搭載面に形成される封止部材と、
前記多層基板に設けられる前記電気回路の入出力端子と
を有するアンテナスイッチングモジュール部品であって、
前記多層基板は、前記表面弾性波素子搭載面の周囲側面から所定距離以内の周縁領域に、導体パターンが存在しないように形成され、
前記表面弾性波素子は、櫛形電極が形成された圧電素子をベアチップ状態で、前記櫛型電極が前記多層基板の前記素子搭載面に対向するように前記多層基板上に搭載され、
前記封止部材は、少なくとも前記周縁領域において前記多層基板と固着され、前記表面弾性波素子の前記櫛形電極と前記多層基板との間の空間を維持するように前記表面弾性波素子を被覆して封止し、且つ前記表面弾性波素子以外のハンダ接合素子を被覆して封止し、
前記入出力端子は、前記多層基板の前記表面弾性波素子搭載面の反対側の面に設けられている
アンテナスイッチングモジュール部品。 Including at least one surface acoustic wave element, a diplexer, a T / R switch, and a low-pass filter;
An electrical circuit connected to the surface acoustic wave element and a solder joint element other than the surface acoustic wave element is built, and a multilayer substrate in which an inductor and / or a capacitor is formed ,
A sealing member formed on the surface acoustic wave element mounting surface of the multilayer substrate so as to cover and resin- seal the element including the surface acoustic wave element;
An antenna switching module component having an input / output terminal of the electric circuit provided on the multilayer substrate,
The multilayer substrate is formed so that no conductor pattern exists in a peripheral region within a predetermined distance from the peripheral side surface of the surface acoustic wave element mounting surface,
The surface acoustic wave element is mounted on the multilayer substrate so that the piezoelectric element on which the comb-shaped electrode is formed is in a bare chip state, and the comb-shaped electrode is opposed to the element mounting surface of the multilayer substrate,
The sealing member is fixed to the multilayer substrate at least in the peripheral region, and covers the surface acoustic wave element so as to maintain a space between the comb electrode of the surface acoustic wave element and the multilayer substrate. Sealing, and covering and sealing a solder bonding element other than the surface acoustic wave element,
The input / output terminal is provided on a surface of the multilayer substrate opposite to the surface acoustic wave element mounting surface.
Antenna switching module parts. 前記多層基板は、前記周縁領域においてさらに内部導体をも含まないように形成されている
請求請１に記載のアンテナスイッチングモジュール部品。The antenna switching module component according to claim 1, wherein the multilayer substrate is formed so as not to further include an internal conductor in the peripheral region. 前記周縁領域は、前記多層基板の周囲側面からの距離が１００μｍ以内の領域である
請求請１または２に記載のアンテナスイッチングモジュール部品。The antenna switching module component according to claim 1, wherein the peripheral region is a region having a distance of 100 μm or less from a peripheral side surface of the multilayer substrate. 前記封止部材は、前記表面弾性波素子に対して、前記櫛形電極が形成されている面の反対側の面にのみ固着し、当該表面弾性波素子の側面には付着しないように、前記表面弾性波素子を被覆して封止している
請求請１〜３のいずれかに記載のアンテナスイッチングモジュール部品。The sealing member is fixed to the surface acoustic wave element only on the surface opposite to the surface on which the comb-shaped electrode is formed, and does not adhere to the side surface of the surface acoustic wave element. Covering and sealing the acoustic wave element
The antenna switching module component according to claim 1 . 前記表面弾性波素子は、フェイスダウンボンディングにより前記多層基板上に搭載されている
請求請１〜４のいずれかに記載のアンテナスイッチングモジュール部品。The surface acoustic wave device is mounted on the multilayer substrate by face-down bonding.
The antenna switching module component according to any one of claims 1 to 4 . 前記表面弾性波素子は、金−金接合により前記多層基板上にフリップチップ搭載されている
請求請５に記載のアンテナスイッチングモジュール部品。The surface acoustic wave device is flip-chip mounted on the multilayer substrate by gold-gold bonding.
The antenna switching module component according to claim 5 . 前記封止部材は、前記多層基板に接する面の反対側の面が平滑になるように成形されている
請求請１〜６のいずれかに記載のアンテナスイッチングモジュール部品。The sealing member is molded so that the surface opposite to the surface in contact with the multilayer substrate is smooth.
The antenna switching module component according to any one of claims 1 to 6 . 前記多層基板は、内部にインダクタおよびキャパシタが形成された低温同時燒結基板である
請求請１〜７のいずれかに記載のアンテナスイッチングモジュール部品。The multilayer substrate is a low-temperature simultaneous sintering substrate in which an inductor and a capacitor are formed.
The antenna switching module component according to any one of claims 1 to 7 . 前記封止部材は、樹脂モールドにより形成される
請求項１〜８のいずれかに記載のアンテナスイッチングモジュール部品。The sealing member is formed by a resin mold.
The antenna switching module component according to claim 1 .
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