JP4049239B2 - 表面弾性波素子を含む高周波モジュール部品の製造方法 - Google Patents

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    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/341Surface mounted components

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミック多層基板に実装されたフリップチップ実装型の表面弾性波素子を含む高周波モジュール部品の製造方法に係り、とくに使用時の信頼性を高め、実装時の装着性の向上、さらに製品寸法の低背化が可能であり、且つ生産性の向上を図ることができる、表面弾性波素子を含む高周波モジュール部品の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子機器において、その小型化は市場要求が常にあり、使用される部品についても小型化、軽量化が要求される。携帯電話に代表される、高周波機器においてはこの傾向が著しく、使用する部品においても、特にこの傾向が顕著に見られる。高周波機器においては、部品の搭載においても、高密度化が顕著に進み、小型、軽量化の要求に対応してきている。素子を搭載する基板も、このような小型化に対応するために、導体層が単層の基板に代わって複数層ある多層基板がおもに用いられている。
【0003】
セラミック多層基板は多層基板の絶縁層を電気的に絶縁体のセラミックで、また、導体層を銀等で形成する。一般的な樹脂多層基板に対して、高周波での損失が少ない、熱伝導がよい、寸法精度がよい、信頼性に優れる等の特徴を併せ持つ。
【0004】
また、セラミック多層基板においては、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ンス、キャパシタンスを形成することが可能で、低損失で寸法精度がよいことから、Qの高くまた、公差の小さい素子を内部に形成することができる。
【0005】
こうした特徴は、特に携帯電話等の高周波回路において、表面に様々な部品を搭載し、あわせて高特性、小型化を併せ持つ集合素子、つまり、モジュールとして活かされている。
【0006】
高周波モジュールは、一方で、回路をその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。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、機器の設計を行う際に、設計の構造化ができ、短期間化、省力化ができる。
【0007】
図9に全世界でもっとも使用数の多いGSMデュアルバンド型携帯電話の高周波回路ブロック図を示す。図中、ANTは電波の送受信用のアンテナ、DPXは複数周波分離フィルタとしてのダイプレクサ(2周波切り換えフィルタ)、T/R SWは送受信切り替え手段としての送受切り替えスイッチ、LPFは送信段高調波抑圧フィルタとしてのローパスフィルタ、BPFは受信段のバンドパスフィルタである。
【0008】
このような携帯電話用回路において、モジュール化はいくつかの機能で行われており、例えば送信系回路内のパワーアンプ部、また、アンテナスイッチ部で実際に多層基板上に素子を搭載することで進められている。図10、図11にそれぞれの場合の構成を示す。
【0009】
図10はパワーアンプモジュールの例であり、1は内部電極1a、外部電極1bを有する誘電体多層基板であり、この上にパワーアンプの主要部分であるMMICやその周辺回路のチップ部品2が搭載され、MMICは保護コーティング3で保護され、誘電体多層基板上部全体はシールドケース4で覆われている。
【0010】
図11はアンテナスイッチ部を含むフロントエンドモジュールの例であり、10はセラミック多層基板であり、内部にインダクタ部11、キャパシタ部12が設けられ、外部電極13を有している。また、セラミック多層基板10上にはスイッチ素子としてのダイオードや抵抗等のチップ部品15が搭載され、さらにセラミック多層基板上部全体を覆うようシールドケース16が設けられている。但し、図11のフロントエンドモジュールは表面弾性波素子(以下、SAW素子という)は含んではいないか、含むとしてもパッケージ部品を搭載していた。
【0011】
現在は、パワーアンプ、アンテナスイッチモジュール等の単機能でモジュール化が実現されているが、より広範の機能がモジュール化されれば、さらに、モジュール化の利点が引き出されることになる。勿論SAW素子を加えたモジュール化も重要となる。
【0012】
従来のSAW素子は、いわゆるパッケージ部品を用いていた。勿論、パッケージ部品を搭載してモジュール化を行うことも可能であるが、本発明で後述するように素子チップを直接基板に搭載する方が、小型、低背形状が実現でき、さらに低コストが実現できると思われる。
【0013】
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、そのために小型化ができることが特徴になるが、反面、そのために、低背化が困難になる。そのため、基板にさらにパッケージを搭載する一般的なモジュールにおいては、今後進む低背化の需要に十分にこたえられない。また、パッケージ品においては、もともとのベアチップに比べて広い占有面積を必要とする。使用部品の中で、SAW素子はもっとも高背のものの1つで、また、占有面積も広い。こうした状況では、SAWチップを何らかの形で、パッケージを用いずに、直接、セラミック多層基板に搭載することが望まれいる。
【0014】
一方、SAW素子の製造においては、SAWチップを作成する工程とパッケージに搭載、密閉する工程の各々があり、各々のコストが同程度かかっている。仮に、セラミック多層基板に直接搭載が可能ならば、パッケージに搭載、密閉する工程を経ることがないために、安価なものを作成することもできる。
【0015】
以上、記してきたように高周波モジュールにおいては、SAW素子をチップのまま直接、他の部品をはんだ付け搭載するセラミック多層基板に搭載することが望ましい。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したものを実現するためには、以下に記す課題がある。
【0017】
(1) SAW素子のチップを気密封止する必要がある。
(2) 表面弾性波に影響のない支持方法で、温度の変化に対して耐性のある構造を実現しなければならない。
(3) はんだ付け工程とSAW素子搭載の工程を両立させる必要がある。
(4) モジュールの表面が平らであり、しかも低背を実現しなければならない。
(5) セラミック多層基板を複数まとめて処理することで生産性を向上させる必要がある。
【0018】
(1) SAW素子を気密封止する必要がある点について
SAW素子は例えばタンタル酸リチウム基板上に、アルミニウムの梯子状電極をサブμmの精度で形成することによって作成される。この電極パターンは、共振周波数、帯域幅、挿入損失、帯域外損失等重要な特性を得るために、精密に設計がなされている。例えば1μmの誤差は、設計仕様を満たさないほどになる。
【0019】
このように精密に設計された素子は、外気からの影響を非常に受けやすい。湿度による水分、粉塵等の付着は特性に致命的な影響を与える。
【0020】
こうした場合に、何らかの方法で封止を行う必要があり、本発明が対象とするモジュールのような場合、小型、低背、そして、他の部品との同時搭載を両立する工法を採用する必要がある。
【0021】
(2) 表面弾性波に影響のない支持方法にする必要がある点について
シリコンをベースにした集積回路のベアチップ搭載においては、基板にチップを接着剤等を用いて強固に、また、全面を接着し搭載することができる。しかしながら、SAW素子の場合、表面に弾性波が存在することによって、共振特性を得るために、チップを接着剤等を用いて全面で強固に基板に固着することができない。
【0022】
現行の小型SAW素子の場合は、例えば特開平10−79638号公報に示すように、フリップチップ搭載と呼ばれる方法で、セラミック基板、又は樹脂基板に固定されている。これを図12に示し、図中、20は基板、30はSAW素子としてのフリップチップである。基板20には表面が金(Au)の電極21が形成され、フリップチップ30はSAW用の梯子状電極を形成した主面に金スタッドバンプ31を形成したものである。そして、SAW用の梯子状電極を形成した主面を下向きとしてフリップチップ30は金−金接合によりフリップ搭載(フェースダウンボンディング)される。
【0023】
本発明においても、SAW素子の搭載においてはこの方法に習うことが有効と考えるが、他のはんだ接合部品と混載しても問題の無い物としなければならない。とくに、SAW素子単体の場合と異なり、他の部品との複合モジュールを組む場合、セラミック多層基板は厚いものとなる。この場合、接合部にかかる応力は通常のパッケージ品に比べ大なものとなる。
【0024】
(3) はんだ付け工程とSAW素子搭載の工程を両立させる必要がある点について
はんだ付け工程は、一般的に、基板表面のランド部分にはんだペーストを塗布し、次いで、素子を乗せ、リフロー炉等の熱処理を行うことによって固着する。
この場合、はんだペースト中のフラックスが気化して、表面電極との界面を活性化してはんだの濡れ性を確保する。
【0025】
本発明の場合、SAW素子は露出したかたちで搭載されているので、先に搭載された場合、気密性を確保しない場合、フラックスの付着がおき、SAWの特性に大きな影響を与えることになる。
【0026】
また、SAW素子の接合は金−金のバンプ接合で行うのが一般的であり、はんだ接合の場合、基板上の金属の表面は錫、又は、はんだ皮膜であり、各々めっきで形成するのが通常である。
【0027】
本発明のようにベア状態のSAW素子と、はんだによる搭載部品を混載する方法は未だ確立していない。
【0028】
(4) モジュールの表面が平らでしかも低背を実現しなければならない点について 電子部品の搭載においては、自動搭載機を使う方法が確立され、広く用いられている。この装置においては部品のハンドリングは、真空吸着ノズルを用いるのが通常で、部品表面は、少なくともノズル径よりも広い部分が平坦である必要がある。従来方法によれば、複合モジュールの表面を金属板で覆うことによっている。しかしながら、本発明においては気密構造にさらに平坦化構造を追加するのは低背化の方向に反する。
【0029】
(5) セラミック多層基板を複数まとめて処理することで生産性を向上させる必要がある点について
通常は工程を通して個別で処理する方法が考えられる。しかしながら、一つ一つの処理となり、労力が多くかかり、生産性が向上せず、ひいてはコストの高いものとなりかねない。したがって、なんらかの方法で、複数個を一括処理する方法の採用が望まれる。
【0030】
特開平6−97315号公報にSAW素子を他の回路部品と共に搭載し、封止した先行例が開示されている。この先行例においては、樹脂基板に、SAW素子を表向きに固定し、ワイヤーボンドにより、電気的接続を取っていて、本発明のように、セラミック多層基板にSAW素子をフリップチップ搭載したものと明らかに異なる。本発明においては、フリップチップ搭載を行うことによって、さらに小型化ができる、またフリップチップという形態をとることによって基板との熱膨張率の差による影響を小さくできる点が相違する。特開平6−97315号公報においては、セラミック基板は熱膨張率の差があって、そのために、問題があるとしているが、本発明の場合には、そのような影響は極めて小さくなる。特に、SAW素子の温度係数と、熱膨張率の差は打ち消す方向にあり、樹脂基板の場合とセラミック基板の場合のフリップチップ中心周波数の温度特性は図4に示すようにむしろセラミック基板の方が良好になる。
【0031】
また、特開平6−97315号公報は、一見、他の受動部品との混載を開示しているように見えるが、本発明のように、はんだ搭載部品との混載は開示されていない。特に封止にはんだを用いているが、この場合、フラックスによる汚染を避けるために、瞬間加熱方式を開示している。つまり、はんだ搭載部品との混載は、極めて難しいことを示唆している。本発明によれば、このようなことも、洗浄工程(クリーニング工程)を経ることで、他のはんだ部品の混載が可能となり、より、簡便で、多用な部品の混載が可能になる。
【0032】
本発明の第1の目的は、上記の点に鑑み、SAW素子をベアチップとして搭載するとともに、他のはんだ付け部品との混載を可能とした表面弾性波素子を含む高周波モジュール部品の製造方法を提供することを目的とする。
【0033】
本発明の第2の目的は、SAW素子をベアチップとして搭載することにより小型化、低背化、生産性の向上、コスト低減を図ることのできる表面弾性波素子を含む高周波モジュール部品の製造方法を提供することを目的とする。
【0034】
本発明のその他の目的や新規な特徴は後述の実施の形態において明らかにする。
【0040】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願請求項の発明に係る表面弾性波素子を含む高周波モジュール部品の製造方法は、セラミック多層基板の導体表面の少なくとも部品接着部分に金めっきを施すめっき工程と、
前記めっき工程の後で前記セラミック多層基板上に表面弾性波素子以外の少なくとも1つの表面実装素子をはんだ付けによって搭載するはんだ付け工程と、
前記はんだ付け工程後に前記セラミック多層基板を洗浄する洗浄工程と、
前記洗浄工程の後で、表面弾性波素子のフリップチップを金−金接合によって前記セラミック多層基板にフェースダウンボンディングする表面弾性波素子搭載工程と、
前記セラミック多層基板に側壁となる部材を接着する側壁形成工程と、
前記表面弾性波素子搭載工程及び側壁形成工程の後で、蓋となる部材を接着して前記側壁となる部材及び蓋となる部材で囲まれた空間を気密封止することを特徴としている。
【0041】
本願請求項の発明に係る表面弾性波素子を含む高周波モジュール部品の製造方法は、請求項において、前記側壁形成工程が、前記セラミック多層基板の複数個に前記側壁となる部材を共通に接着して行われ、その後の工程の少なくとも一部を一括して行い、最終的に前記側壁となる部材を個々のセラミック多層基板毎に裁断することを特徴としている。
【0042】
本願請求項の発明に係る表面弾性波素子を含む高周波モジュール部品の製造方法は、請求項又はにおいて、前記洗浄工程はプラズマエッチングによって前記セラミック多層基板を洗浄することを特徴としている。
【0043】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る表面弾性波素子を含む高周波モジュール部品の製造方法の実施の形態を図面に従って説明する。
【0044】
図1は本発明の第1の実施の形態であって、表面弾性波素子を含む高周波モジュール部品の完成状態を、図2はその製造工程を、図3はその回路図をそれぞれ示す。
【0045】
まず、第1の実施の形態を図2の製造工程順に説明する。図2(A)において、40はセラミック多層基板であり、このセラミック多層基板には、例えばアルミナガラス複合セラミックを絶縁層とし、内導体層41を15層有するものを用いた。外形は約6mm×4mmで厚みは0.8mmとした。セラミック多層基板40の表面導体層42は、銀の焼結導体で形成した。
【0046】
図2(B)の金めっき処理工程ではセラミック多層基板40の表面導体層42(銀の焼結導体)上に下地めっき層として2〜3μm程度のニッケルをめっきした後、金をめっきすることで金皮膜を有する搭載電極43を形成した。
【0047】
図2(C)のはんだ部品搭載工程では、セラミック多層基板40上において、前記金皮膜を形成後の搭載電極43のはんだ接合部に、はんだペーストを塗布し、図3の回路中のインダクタンス、キャパシタンス、抵抗、ダイオード等を構成するそれぞれのはんだ部品50(はんだ付けで装着する表面実装素子)を搭載した。その後、リフロー炉に通して、はんだの固着を行った。これにより、金皮膜を施した表面導体層42、つまり搭載電極43にはんだを介して各部品50が固着されることになる。
【0048】
その後、図2(D)の洗浄工程にてはんだ部品50の搭載後のセラミック多層基板40にアルカリ薬液洗浄又はプラズマ洗浄(プラズマエッチング)を施した。
【0049】
図2(E)のSAW素子の金−金接合によるフリップ実装工程において、SAW素子は、パッケージ品ではなくフリップチップ実装型SAW素子、つまりベアチップである図12のようなフリップチップ30を用いる。フリップチップ30は、パッケージ品と同様のプロセスを経て、SAW用の梯子状電極を形成した主面に金スタッドバンプ31を形成したものである(つまり、パッケージ品における後半のパッケージに搭載、密閉する工程を省略して得られる)。そして、セラミック多層基板40上の搭載電極43に対して、SAW用の梯子状電極を形成した主面を下向きとしてフリップチップ30は金−金接合によりフリップ搭載(フェースダウンボンディング)される。
【0050】
その際の金線の直径、及び形成条件を変化させることによって、金スタッドバンプ31の直径を変え、適切な直径範囲とすることができ、また、金線の長さを変えることで金スタッドバンプ31の長さを変え、基板40上の搭載電極43とフリップチップ30間のギャップ間隔を適正範囲に設定可能である。前記フリップチップ30のフェースダウンボンディングは、セラミック多層基板40にフリップチップ30を伏せた形で、所定の位置におき、フリップチップ30側から9Wの超音波を0.6秒間、同時に300gの荷重をかけながら印加して、金スタッドバンプ31と基板側搭載電極43の金表面との接合を超音波ボンディングで行った。
【0051】
なお、洗浄工程を無洗浄、アルカリ薬液洗浄、プラズマ洗浄と変えた場合のSAW素子としてのフリップチップ30の横押し強度は表1の説明のところで後述する。また、搭載電極43の金めっき厚みとフリップチップ30及びはんだ部品50の横押し強度との関係は表2の説明のところで後述する。また、フリップチップ30実装後(超音波ボンディング後)の金バンプの直径とフリップチップ30の横押し強度及び熱衝撃試験結果に与える影響は表3の説明のところで後述する。さらに、基板40上の搭載電極43とフリップチップ30間のギャップ間隔がフリップチップ30の横押し強度、及び熱衝撃試験結果に与える影響を表4の説明のところで後述する。なお、表1乃至表4の測定に際しては電子顕微鏡で断面を観察して、実装時の金バンプの径、及び界面の観察を行った。
【0052】
前記SAW素子としてのフリップチップ30の搭載後、図2(F)のように、樹脂側壁60となる、SAW素子としてのフリップチップ30やはんだ部品50を収納する部分をくりぬいた方形枠状エポキシ樹脂板をセラミック多層基板40上に接着し、さらに同図(G)のように蓋61となるエポキシ樹脂板を接着剤で接着し、さらに強固に接着させるために、真空中で5時間接着を行った。
【0053】
以上の図2(A)乃至(G)の工程により、図1に示す内導体層41を持つセラミック多層基板40上に、SAW素子としてのフリップチップ30とその他の表面実装素子としてのはんだ部品50とが搭載され、はんだ部品50がはんだ付けでセラミック多層基板40上に搭載されるとともに、金バンプ31を持つフリップチップ30がセラミック多層基板40の金皮膜を施した搭載電極43上に金−金接合(金ボールボンド法)でフェースダウンボンディングされ、さらにフリップチップ30及びその他のはんだ部品50がセラミック多層基板40上に固着された樹脂側壁60と該側壁の開口を覆う樹脂蓋61とで覆われることによって気密封止された高周波モジュール部品が得られる。この高周波モジュール部品は外形は、縦横約6mm×4mmで、高さは1.5mmである。
【0054】
図3の回路図のうち、SAW素子を除く部分は、モジュールとしてすでに製品化しており、その大きさは同様に約6mm×4mmの大きさとなっている。今回同様の大きさのものに、SAW素子を2個搭載でき、そのことでも小型化が可能であることが十分わかる。また、本実施の形態に係るモジュールの高さは1.5mmであり、図8のように従来製品(セラミック多層基板40上にはんだ部品50を装着したモジュール)に単にSAWパッケージ品70を搭載する場合は、高さが約2mmとなり、図8と対比した場合も、低背化が十分に行えることがわかる。なお、図1と同一又は相当部分に同一符号を付した。
【0055】
図4は本実施の形態のようにセラミック基板にSAW素子のフリップチップを搭載した場合(点線)と、樹脂基板に同様にフリップチップを搭載した場合(実線)の温度特性を示す。セラミック多層基板の方が温度変化に伴う周波数変化が小さいことが判る。
【0056】
以下の表1は、無洗浄、アルカリ薬液洗浄又はプラズマ洗浄と洗浄工程を変えた試料をそれぞれ作製した場合の横押し強度を示す。但し、フリップチップ30実装後の金バンプの直径100μm、基板40上の搭載電極43とフリップチップ30間のギャップ間隔20μm、基板側搭載電極43の金めっき皮膜0.5μmとした。
【0057】
【表1】
この表1から明らかに示されるように洗浄のない場合は、著しく固着強度が弱いことがわかる。この試料を埋め込み樹脂に入れて固定し、研磨して断面を電子顕微鏡で観察すると、界面にフラックスとみられる異物が付着していた。この異物が、横押し強度の低下となってあらわれたと考察される。次に、薬液洗浄はアルカリ系の洗浄液でおこなったが、この場合は実用上、特に問題のない水準となっている。アルゴンプラズマ中でスパッタすることによってプラズマ洗浄を行った結果を合わせて示す。出力450Wを一定とし、時間をパラメータとしたが、1分ではまた強度が十分ではなく、また10分以上になると再び強度が取れなくなった。1分未満では表面が活性化されず、10分を超えると搭載電極43の金の表面層に損傷が入っていることがわかった。好ましい範囲は2分以上8分以下であった。
【0058】
以下の表2は、基板40上の搭載電極43の金めっき厚さを0.05μmから7.0μmの範囲で変えた試料をそれぞれ作製した場合の横押し強度を、フリップチップ30とはんだ部品50としての1005チップインダクタ(1×0.5×0.5mm)について測定した結果を示す。但し、フリップチップ30実装後の金バンプの直径100μm、基板40上の搭載電極43とフリップチップ30間のギャップ間隔20μm、搭載電極43と1005チップインダクタ間のギャップ間隔20μm、プラズマ洗浄5分とした。
【0059】
【表2】
この表2の結果から、金皮膜、つまり金めっき層の膜厚が0.1μmに満たない場合、金−金接合の場合においても、また、金−はんだ接合の場合においても強度が著しく低いことがわかった。また、金めっき層の厚みが5μmをこえると金−金接合では特に問題がなかったが、はんだ接合においては、横押し強度が著しく低くなった。このとき、めっき層と下地の銀との間で剥離が生じていた。これは、はんだを固着する際に応力が界面に集中するためと解釈される。従って、金皮膜としての金めっき厚みは0.1μm以上5μm以下が好ましく、より好ましい範囲は0.3μmから3μmの範囲である。
【0060】
以下の表3はSAW素子としてのフリップチップ30を基板40上にフェースダウンボンディングしたときの金バンプ径を30μm乃至200μmの範囲で変化させた試料をそれぞれ作製して、その金バンプの径が、フリップチップ30の横押し強度及び熱衝撃試験結果に与える影響を測定したものである。
【0061】
【表3】
ここで、熱衝撃試験はさらに条件を明確にするために行ったものであり、試験条件は低温側で−40℃、高温側で85℃、各々30分間保持を100サイクル実施した。評価はSAW素子の挿入損失の測定を行い、初期に2dB程度であったものが、5dB以上となったものを不合格とし、試料100個中の不合格数で判断した。また、他の測定条件は、基板側搭載電極43の金めっき皮膜0.5μm、基板40上の搭載電極43とフリップチップ30間のギャップ間隔20μm、プラズマ洗浄5分とした。
【0062】
表3の結果から、金バンプ径が50μmを下回ると、強度が著しく低下し、また、熱衝撃後の不良率が多くなる。150μmを超えた場合は、横押し強度は十分高いが、熱衝撃試験で不良率が増大した。この場合、SAW素子の電極側に剥離が頻発することがわかった。これは、金バンプ径が著しく太くなった場合には熱衝撃の応力が、SAW素子側に集中することが示唆される。従って、実装時の金バンプは50μm以上150μm以下であることが好ましく、より好ましい範囲は70μmから120μmの範囲である。
【0063】
以下の表4は基板40上の搭載電極43とフリップチップ30間のギャップ間隔を3μmから70μmの範囲で変化させた試料をそれぞれ作製して、ギャップ間隔がフリップチップ30の横押し強度、及び熱衝撃試験結果に与える影響を測定したものである。但し、基板側搭載電極43の金めっき皮膜0.5μm、金バンプ径100μm、プラズマ洗浄5分、−40℃〜85℃熱衝撃試験100サイクルとした。
【0064】
【表4】
前記ギャップ間隔が5μmに満たないと、強度は十分であるが熱衝撃試験で不合格が頻発する。また、50μmを超えると熱衝撃試験では問題がないが、横押し強度が著しく低下する。従って、ギャップ間隔は5μm以上50μm以下が好ましく、より好ましい範囲は10μmから30μmである。
【0065】
この第1の実施の形態によれば、次の通りの効果を得ることができる。
【0066】
(1) セラミック多層基板40とそれに直接搭載するSAW素子としてのフリップチップ30を含む高周波電子回路部品において、樹脂側壁60と樹脂蓋61を用いることによって、SAW素子の気密性を得ると共に、製造時のはんだ部品50の影響を除き、生産性の向上を可能とし、且つ使用時の信頼性を高め、実装時の装着性の向上を、さらに製品寸法の低背化を行うことができる。
【0067】
このように、モジュールの部品搭載面の側部及び上部が樹脂側壁60と樹脂蓋61によって覆われることによって気密封止された高周波モジュール部品の構造にすることによって、[発明が解決しようとする課題]で述べた(1)SAW素子の気密封止の課題は解決できる。
【0068】
(2) SAW素子としてのフリップチップ30をセラミック多層基板40の金皮膜を施した電極上に金−金接合でフェースダウンボンディング(フリップチップ搭載)することで、[発明が解決しようとする課題]で述べた(2)SAWに影響の無い支持方法で温度変化に耐性を持たせる旨の課題を解決できる。とくに、金−金接合によってフリップチップ搭載することに加えて、セラミック多層基板上の金めっきの厚みと金バンプの径等を適正にすることによって、さらに好ましくなる。具体的には、セラミック多層基板40上に形成された搭載電極43の金めっき皮膜が0.1μm以上5μm以下、SAW素子としてのフリップチップ30と搭載電極43との間隔が5μm以上50μm以下、前記金−金接合のための金バンプのボンディング時の直径が、50μm以上150μm以下となるように設定する。
【0069】
(3) 製造方法において、部品搭載用のセラミック多層基板40の表面導体層42の少なくとも部品接着部分に金めっきを施して搭載電極43とし、少なくともひとつのSAW素子以外の部品をはんだ付けによって搭載し、その後、洗浄を行い、その後SAW素子としてのフリップチップ30を金−金接合によってセラミック多層基板40にフリップチップ搭載し、側壁60となる樹脂材、及び蓋61となる部材を接着剤によって接着しているが、このようにすることによって、はんだ搭載をするはんだ部品は、従来の搭載方式を踏襲できる。金めっき表面ははんだ濡れ性に富み、十分に固着する。この製法により、[発明が解決しようとする課題]で述べた(3)はんだ付け工程とSAW素子搭載の工程の両立という課題を解決できる。但し、はんだ搭載後の基板表面はフラックスの飛散、また、はんだかす等によって汚れていて、SAW素子搭載部分の金表面もそのままでは搭載が困難な状態になる。本実施の形態においては、洗浄を行って、金表面を活性化することによって、搭載に支障がないようにしている。一般的な薬液洗浄でも、SAW素子搭載に支障がない程度にまで活性化できるが、プラズマエッチングによって、洗浄をするとさらに好ましい。その場合、他の搭載部品にダメージが及ばない条件とすることが必要となる。また、側壁60や蓋61の樹脂の接着においては、真空中で接着することによって、SAW周辺の汚れ、付着物をさらに除去することができる。
【0070】
(4) [発明が解決しようとする課題]で述べた(4)モジュールの上面が平らで低背を実現しなければならない旨の課題は先に記したような構造及び製法とすることで必然的に達成される。実際の部品搭載においては、さまざまな搭載機に対して対応することが望ましい。勿論すべての部分が平坦であれば問題がないが、おおむねモジュールの上面の30%以上の部分が平坦であればよい。なお好ましくは50%以上である。
【0071】
図5は本発明の第2の実施の形態であって、セラミック多層基板を複数個まとめて処理する製法を示す。この場合、図5(P)のように各セラミック多層基板40上にはんだ部品50を装着し、基板を洗浄するまでの工程は図2(A)乃至(D)と同様である。その後、図6のように樹脂側壁60となる部分を複数一体化(好ましくは10個以上一体化)した格子状の樹脂部材63を用い、図5(Q)のように前記格子状樹脂部材63に複数(好ましくは10個以上)のセラミック多層基板40を接着する。以後、図5(R)のように複数のセラミック多層基板40に対してSAW素子としてフリップチップ30をフェースダウンボンディングし、図5(S)のように蓋61を複数一体化した樹脂板64を接着する工程を一括して行い、最後に図5(T)のように樹脂部材63及び樹脂板64を裁断して1個のセラミック多層基板40を有するように個品に分割する。なお、図5中、図2と同一又は相当部分に同一符号を付した。
【0072】
なお、一般的なはんだ部品50の搭載は、平坦な基板40の上にメタルマスクを当て、はんだペーストを印刷塗布し、次いで、部品50を配置しリフロー炉を通してはんだ固着する。このため、はんだ工程以前に、側壁となる樹脂部材63を接着すると、凹凸部ができ、通常のはんだペースト塗布が困難になる。
【0073】
この第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態の作用効果に加えて、少なくとも一部の工程においてセラミック多層基板40を複数まとめて処理することで、大幅に省力化して生産性を向上させ、コスト低減を図ることができる。つまり、[発明が解決しようとする課題]で述べた(5)セラミック多層基板を複数まとめて処理することで生産性を向上させる旨の課題を解決できる。
【0074】
図7は本発明の第3の実施の形態であって、SAW素子が他の部品と隔離されている構造を示す。この場合、側壁65を構成する樹脂部材66は単なる方形枠ではなく、SAW素子としてのフリップチップ30やはんだ部品50を個別に収納するようにくりぬいた穴部を持つものであり、その樹脂部材66をセラミック多層基板40上に接着し、さらに蓋61となるエポキシ樹脂板を接着剤で接着している。その他の構成は前述の第1の実施の形態と同様であり、同一又は相当部分に同一符号を付して説明を省略する。
【0075】
この第3の実施の形態によれば、SAW素子としてのフリップチップ30と他の搭載部品としてのはんだ部品50との間にも樹脂側壁65を設けることができ、その場合、各々の部品相互の隔離を行うことができ、仮に使用時の他の搭載部品から汚染物質が発生しても、SAW素子の特性を劣化させることはない。また、この場合、樹脂の側壁65、蓋61からなる構造体を強固なものとすることもでき、さらに望ましいものとなる。その他の作用効果は第1の実施の形態と同様である。
【0076】
以上本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者には自明であろう。
【0077】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、セラミック多層基板上に、表面弾性波素子とその他の表面実装素子が搭載され、前記表面弾性波素子がフリップチップであって前記セラミック多層基板の金皮膜を施した電極上に金−金接合でフェースダウンボンディングされ、少なくとも前記表面弾性波素子が前記セラミック多層基板上に固着された側壁と該側壁の開口を覆う蓋とで覆われることによって気密封止される構成としたので、SAW素子の気密性を確保すると共に、製造時のはんだ付け用の表面実装素子の影響を除き、生産性の向上を可能とし、且つ使用時の信頼性を高め、実装時の装着性の向上を、さらに製品寸法の低背化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る表面弾性波素子を含む高周波モジュール部品を示す正断面図である。
【図2】第1の実施の形態の場合の製造工程の説明図である。
【図3】第1の実施の形態の場合の回路図である。
【図4】SAW素子の温度特性を示すセラミック基板及び樹脂基板の特性図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態を示す製造工程の説明図である。
【図6】第2の実施の形態で用いる樹脂部材の平面図である。
【図7】本発明の第3の実施の形態を示す正断面である。
【図8】従来のSAW素子のパッケージ品を搭載したモジュールの例を示す正断面図である。
【図9】GSMデュアルバンド型携帯電話の高周波回路ブロック図である。
【図10】パワーアンプモジュールの例を示す正断面図である。
【図11】アンテナスイッチ部を含むフロントエンドモジュールの例を示す正断面図である。
【図12】SAW素子の金−金接合によるフェースダウンボンディング(フリップチップ搭載)の例を示す正面図である。
【符号の説明】
1 誘電体多層基板
2,15 チップ部品
10,40 セラミック多層基板
11 インダクタ部
12 キャパシタ部
13 外部電極
16 シールドケース
30 フリップチップ
31 金スタッドバンプ
41 内導体層
42 表面導体層
43 搭載電極
50 はんだ部品
60,65 樹脂側壁
61 樹脂蓋
66 樹脂部材
70 SAWパッケージ品

Claims (3)

  1. セラミック多層基板の導体表面の少なくとも部品接着部分に金めっきを施すめっき工程と、
    前記めっき工程の後で前記セラミック多層基板上に表面弾性波素子以外の少なくとも1つの表面実装素子をはんだ付けによって搭載するはんだ付け工程と、
    前記はんだ付け工程後に前記セラミック多層基板を洗浄する洗浄工程と、
    前記洗浄工程の後で、表面弾性波素子のフリップチップを金−金接合によって前記セラミック多層基板にフェースダウンボンディングする表面弾性波素子搭載工程と、
    前記セラミック多層基板に側壁となる部材を接着する側壁形成工程と、
    前記表面弾性波素子搭載工程及び側壁形成工程の後で、蓋となる部材を接着して前記側壁となる部材及び蓋となる部材で囲まれた空間を気密封止することを特徴とする表面弾性波素子を含む高周波モジュール部品の製造方法。
  2. 前記側壁形成工程が、前記セラミック多層基板の複数個に前記側壁となる部材を共通に接着して行われ、その後の工程の少なくとも一部を一括して行い、最終的に前記側壁となる部材を個々のセラミック多層基板毎に裁断する請求項記載の表面弾性波素子を含む高周波モジュール部品の製造方法。
  3. 前記洗浄工程はプラズマエッチングによって前記セラミック多層基板を洗浄する請求項又は記載の表面弾性波素子を含む高周波モジュール部品の製造方法。
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