JP4582922B2 - 電子部品装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波回路基板などに用いられる電子部品装置に関し、詳しくは、回路基板内に電子部品素子を樹脂により封止した電子部品装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、櫛状電極が形成され、且つフリップチップ接続される弾性表面波素子の封止方法は、図４に示すような封止構造により構成していた。図4において、４１は実装基板であり、４２は弾性表面波素子である。弾性表面波素子４２は、例えばリチウムタンタレートなどの単結晶からなる圧電基板であり、その一方主面には、所定形状の櫛状電極（Ｉｎｔｅｒ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ：ＩＤＴ）９が被着形成されている。同時に、図には省略しているが、一方主面には、櫛状電極９に信号電圧が印加するための電極パッドが形成されている。このような弾性表面波素子４２は、圧電基板上の櫛状電極９が形成された面に所定弾性波が発生し、この弾性波を利用して共振特性やフィルタ特性を得ている。従って、この弾性表面波素子４２を実装基板４１に実装した時には、櫛状電極を形成した圧電基板の一方面に空隙を形成しておく必要がある。
【０００３】
また、弾性表面波素子２は、櫛状電極が形成された面に電極パッドが形成されており、この電極パッドを介して、実装基板４１の電極１１にフリップチップ方式で実装されている。このフリップチップ方式として、電極パッドと電極１１との間の接合部材２１によって接合される。
【０００４】
そして、このような実装基板４１に実装した弾性表面波素子４２は、周囲を樹脂４７で被覆されている。この時、弾性表面波素子４２と実装基板４１との隙間は、上述したように圧電基板の櫛状電極９を形成した主面に弾性波が発生するために、少なくとも弾性表面波素子４２の櫛状電極９側が中空気密構造になっている。すなわち、弾性表面波素子２は樹脂７で覆われているため、露出がなく、外部からゴミや水分が浸入することがない、
この中空気密構造は、弾性表面波素子２の櫛状電極９が形成された面においては、実装基板４１と弾性表面波素子２との外周に沿ってシリコンゴムなどによる可撓性ダム８を介在させて、樹脂７が弾性表面波素子２と基板１の隙間に浸入しないような構造となっている。
【０００５】
ここで、樹脂７封止の方法は、樹脂７をディスペンサから一定量供給し、基板１の上面と弾性表面波素子２の隙間周辺を樹脂７で覆い、最後に樹脂を硬化する。樹脂７は、ハロゲン系のイオンを含まない熱硬化型か、光硬化型を使用する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年、この種の電子部品装置を組み込んだ電子機器システムは、軽・薄・短・小化、低消費電力化、多機能化、高信頼性化の要求がますます高まってきつつある。すなわち、近年の弾性表面波装置２０は他の部品と組み合わせることにより、弾性表面波装置２０の機能を高め、更に小型高機能化をしていくことが求められている。このため、弾性表面波装置２０に弾性表面波素子２以外の素子も実装して高機能化させている。
【０００７】
しかしながら、図４の弾性表面波装置２０の場合、弾性表面波素子４２以外の素子は、基板１の表面に実装するため、基板１の実装可能な面積が小さくなるという問題点があった。
【０００８】
また、櫛状電極９の周辺に可撓性ダム８を配設しているため、弾性表面波素子２上の外周にダム８の形成領域を確保する必要があることから、弾性表面波素子２の面積が大きくなり、高価な圧電基板を大量に使用し、弾性表面波装置２０が高価になっていた。
【０００９】
また、弾性表面波素子４２と実装基板４１の隙間に樹脂が侵入しないように、弾性表面波素子４２の櫛状電極９の周辺に可撓性ダム８を配設するが、スクリーン印刷により可撓性ダム８を形成する際に、櫛状電極９の表面に異物を付着させる危険が高く、特性変動し易い、信頼性の低い製品になる。また、その製造工程が増え、生産性が低下する原因となっていた。
【００１０】
また、封止の際に液状の樹脂を使用しており、弾性表面波素子２への樹脂の被覆はディスペンサにて塗布後、ＵＶ硬化させるが、押さえ治具を汚し、保守管理に手間取っていた。
【００１１】
本発明は、上述の問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、素子の小型化、基板の実装密度の向上、生産性向上、歩留向上が可能な電子部品装置及びその製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電子部品装置は、第１主面、および該第１主面の反対側に位置する第２主面を有した基板と、該基板の前記第２主面に設けられており、かつ断面視して凹状のキャビティと、上面、該上面の反対側に位置する下面、および側面を有しており、かつ前記上面で前記キャビティの底面に実装される第１電子部品と、前記キャビティの開口を封止する樹脂部材と、を備え、該樹脂部材は、前記キャビティの前記底面と前記第１電子部品の前記上面との間に間隙が形成されるように、前記第１電子部品の前記側面と該側面に対向する前記キャビティの内周面との間、および前記第１電子部品の前記下面に配置されるとともに、前記基板に対して露出する表面を有し、前記樹脂部材の表面は、前記基板の前記第２主面と実質的に同一平面であり、前記基板の前記第２主面には、外部基板と接続される外部端子電極が形成されており、前記基板の前記第１主面には、第２電子部品が設けられており、前記キャビティの前記開口の周囲には、前記樹脂部材が溜まる階段部が形成されている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電子部品装置を図面に基づいて詳説する。尚、電子部品装置は、キャビティ内に弾性表面波素子を収容した基板をもって説明する。
【００２０】
図１は、本発明の電子部品装置の断面図である。図２は、本発明の電子部品装置のキャビティ部分の平面図である。
【００２１】
図において、１０は弾性表面波素子を収容した電子部品装置、１は基板（以下、容器とう）、２は弾性表面波素子、３はキャビティ、４は他のチップ部品、６は半田、７は樹脂、９は弾性表面波素子の櫛状電極、１１は容器のキャビティ３の実装底面に形成された電極パッド、２１は弾性表面波素子上に形成されたバンプである。
【００２２】
電子部品装置１０は、複数のセラミック層が多層構造となった容器１と、該容器１内に収容された電子部品素子、例えば、弾性表面波素子２と、弾性表面波素子２と接続して、電子部品装置１０として付加機能を与える電子部品４とから構成されている。
【００２３】
容器１の一主面、図１では下面側には、弾性表面波素子２を収容する断面凹状のキャビティ３が形成されている。また、容器１の一主面のキャビティ３の開口周囲の面には、外部の配線基板（図示せず）と接続する外部端子電極１９が形成されている。
【００２４】
尚、図では省略しているが、容器１の他方主面には、他の電子部品４を実装したり、また、所定回路網を形成したりする表面配線導体層が、さらに、容器１を構成する各セラミック層の層間には、弾性表面波素子２、電子部品４（表面配線導体層）、外部端子電極１９とを接続するための内部配線導体層、ビアホール導体が形成されている。このようなに、容器1は、セラミック、ガラス−セラミック材料以外に、ガラス−エポキシ材料などから構成され、その他、フェノール系、ポリエステル系、フッ素樹脂系等の有機材料系の基板材料であってもよい。
【００２５】
キャビティ３は、その内部に電子部品素子である弾性表面波素子２を収容しており、実装底面には内部配線導体層と弾性表面波素子２とを接続する電極パッド１１が形成されている。また、キャビティ３の開口の周囲に段差部３２が形成されている。即ち、キャビティ３は、弾性表面波素子２を収容する収容部３１と段差部３２とから構成される。ここで、外側の段差部３２の外観寸法（各辺の寸法）は、収容部３１の外観寸法（各辺の寸法）の差ｗは、片側１００μｍ以上となっている。
【００２６】
このキャビティ３に収容する電子部品素子である弾性表面波素子２は、例えばリチウムタンタレートなどの単結晶からなる圧電基板の一方主面には、所定形状の櫛状電極９が被着形成されている。また、この面には、櫛状電極９に信号電圧を印加し、且つ電極パッド１１とバンプ２１を介して接合される電極パッドが被着形成されている。このような弾性表面波素子２は、この面がキャビティ３の収容部３１の実装底面に対向する。
【００２７】
この弾性表面波素子２とキャビティ３の電極パッド１１とは、フリップチップ実装されており、熱圧着接合、超音波接合、超音波熱圧着接合、半田付けなどの接合工法により、弾性表面波素子２側のパンプ２１と容器１側の電極パッド１１が接合されている。
【００２８】
バンプ２１の材料としては、Ａｕワイヤーによりボールバンプ形成されるが、その他にＰｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｎｉ、半田等、あるいはこれらの合金のバンプ突起部を形成するように、薄膜・厚膜手法で形成しても構わない。また、その表面に金メッキ処理などを行っても構わない。
【００２９】
また、容器１の他主面、図の上面側には、表面配線導体膜上に他の電子部品、例えばチップ部品４が半田６などを介して実装されている。尚、チップ部品４は、半田で接合されるチップコンデンサ、チップ抵抗器以外に、トランジスタが集積されたＩＣチップなどであってもよい。この場合、表面配線導体膜とＩＣチップとの接続は、ボンディングワイヤや導電性部材のバンブ部材であっても構わない。
【００３０】
本発明の特徴的なことは、図１に示すように、電子部品素子である弾性表面波素子２を主要したキャビティ３の開口部分が、樹脂７によって封止されていることである。なお、樹脂７としては、チクソ性が高い樹脂を用いている。即ち、樹脂主材として、エポキシ樹脂を用いて、無機物フィラーの添加量、有機溶剤の添加量を制御して、粘土状となっている。
【００３１】
具体的な樹脂７の封止方法は、後述するがエポキシ樹脂の仮硬化させたシート(Ｂステージシート)を、キャビティ3の開口に応じてカットを行い、キャビティ3を覆うように配置して、１００〜１５０℃前後の比較的低い温度を与えながら、押し込み金型によりチクソ性の高い樹脂７をキャビティ３の開口付近に押し込み、封止を行なう。ここで、封止部材である樹脂７は、キャビティ３の底面にまで決して到達しないようにすることが重要である。即ち、弾性表面波素子２とキャビティ３の実装底面に間隙を形成して、弾性表面波素子２の動作を安定化するためである。
【００３２】
また、図２に示すように、弾性表面波素子２の外周側面と、それに対向するキャビティ３の内周面間の間隙ｃが、全周略同一寸法となっている。これは間隙ｃは、１００〜４００μｍ、好ましくは２００〜３００μｍの範囲にあることが望ましい。この間隙ｃが１００μｍ未満の場合、樹脂７が内側のキャビティ３内に押し込みにより入りにくくなる。一方、間隙ｃが４００μｍ以上の場合、樹脂７が押し込んだときの形状を保てず、下に落ちてしまい、弾性表面波素子２の安定した動作が得られないことがある。
【００３３】
また、キャビティ３の収容部３１の開口の周囲に形成した段差部３１の幅ｗは、１００μｍ未満の場合、樹脂シートの位置ずれが起こった場合、キャビティ３２の外側にはみ出してしまう。外側のキャビティ３２の寸法の上限はないが、電子部品装置１０の小型化や、セラミック回路基板の小型化や、キャビティ３２の周囲に配線導体を形成するために、極力小さい方が望ましい。
【００３４】
また、段差部３１の深さは、５０〜３００μｍの深さを有している。この段差部３１は、上述の樹脂シートをキャビティ３の開口を覆うべく載置した時には、支持する部位となり、また、加熱押し込み処理した時に、キャビティ３内に押し込まれなかった余剰分の樹脂が溜まることになる。
【００３５】
重要なことは、キャビティ３の開口を封止した後に、樹脂７の表面が、盛り上がらないように、樹脂シートの厚み、キャビティ３の開口周囲の段差部３１の容積を考慮することである。
【００３６】
これは、容器１の一方主面には外部端子電極１９が形成されているため、この外部端子電極１９と配線基板と接合した時には、安定的に接合できるようにするためである。
【００３７】
次に、電子部品装置１０の製造方法について、容器１の材料としてガラス−セラミック基板を用いた例について説明する。
【００３８】
まず、容器１を構成する大型のグリーンシートを用意する。各グリーンシートには、キャビティ３を形成する貫通孔を形成し、夫々のグリーンシートに、ビアホール導体となる貫通孔を形成する。その後、各グリーンシート上に電極パッド１１、内部配線導体層、表面配線導体膜となる各種導体膜、ビアホール導体となる導体を形成する。この導体膜、導体は、Ａｇなどの導電性ペーストを所定パターンで印刷・乾燥によって形成する。
【００３９】
次に、各グリーンシートを、積層順に応じて積層し、例えば６ＭＰａの圧力で圧着等で一体化して大型積層体を形成する。
【００４０】
次に、未焼成状態の大型積層体に、各容器領域を区画するように分割溝を形成する。
【００４１】
次に、未焼成状態の大型積層体を、酸化性雰囲気または大気雰囲気で同時焼成処理する。なお、この焼成工程は、脱バインダ過程と焼結過程からなる。
【００４２】
脱バインダ過程は、容器１となるグリーンシート、電極パッド１１となる導体に含まれる有機成分を焼失させるためのものであり、例えば５００〜６００℃の温度領域で行われる。
【００４３】
また、焼結過程は、グリーンシートのガラス成分を結晶化させると同時に、セラミック粉末の粒界に均一に分散させ、積層体に一定強度を与え、電極パッド１１となる導体膜の導電材料の金属粉末、Ａｇ粉末を粒成長させ、低抵抗化させて、グリーンシートと一体化させるものである。これは、ピーク温度８５０〜１０５０℃に達するまでに行われる。
【００４４】
ここで、ガラス−セラミック材料が焼結反応（焼結収縮）を開始する温度（約６００℃）よりも低い温度（例えば５５０℃）で、導電材料の金属粉末が（焼結収縮）を開始することになる。
【００４５】
これにより、キャビティ３が形成された大型積層体が達成されることになる。
【００４６】
次に、熱圧着接合、超音波接合、超音波熱圧着接合、半田付けなどの接合工法により、弾性表面波素子２側にパンプ２１を形成しておき、容器１となる大型積層体側のキャビティ３の実装底面に形成した電極パッド１１とを接合する。
【００４７】
次に、弾性表面波素子２を覆うように、キャビティ３内を樹脂７で封止する。
本発明においては、キャビティ３の開口を覆うシート状樹脂を用いて、樹脂７を押し込み形成している。
【００４８】
封止用樹脂７は、仮硬化した樹脂シートを所定の大きさにカットする。なお、所定大きさとは、シートの端部が段差部３２に載置され、収容部３２の開口部を充分に大きいことが望ましく、好ましくは各辺ともその差の中間の長さであることが望ましい。
【００４９】
樹脂の材質はフェノール系、ポリイミド系、エポキシ系などの樹脂が使用される。特に、エポキシ系の樹脂が耐湿性等で望ましい。また、キャビティのサイズにもよるが、樹脂シートの厚みは、５０〜３００μｍ、好ましくは１５０〜２５０μｍであることが望ましい。
【００５０】
樹脂７材料には、チクソ性が重要であり、エポキシ樹脂の中にシリカやガラスの小球などを無機物フィラーとして所定量含有させたもので、しかも、仮硬化させた状態となっている。例えば、エポキシ樹脂は比較的高温で硬化する樹脂を使用し、テープ状に押し出し成型したあと６０〜８０℃で仮硬化させている。いわゆるＢステージの状態にして取り扱いのうえでは付着しないものになっている。エポキシ樹脂は１００〜１５０℃程度に加熱すると一旦溶融するが、上記フィラーの存在によりチクソ性が高く、不要部に流れ出すことがない。高温状態では、重合反応が進行し数分間で硬化がほぼ完了する。通常のエポキシ接着剤は溶融状態では粘度が低下し、内側のキャビティ３１内に流れ出そうとするが、これにフィラーを混入することで、流動性を押さえたものになっている。
【００５１】
具体的には、容器１に弾性表面波素子２を収容しておき、容器１を１５０前後に加熱しておき、キャビティ３の開口にカット済みの樹脂シートを載せ、この状態で上方から平坦なフラットニング治具４０を押し付ける。これより、樹脂７はら弾性的に軟化し、キャビティ３の開口から弾性表面波素子２の側面とキャビティ３の内壁面に軟化して押し込まれることになる。
【００５２】
尚、下面が平坦なフラットニング治具４０の表面に、フッ素樹脂加工などを施せば、樹脂７の押し込み処理を行なっても、この樹脂７が治具に付着しないようにすることができる。その接触面の大きさは、弾性表面波素子２の主面より大きく、且つ段差部の外観寸法より小さいことが望ましい。このとき、予備的に、キャビティ３の開口と同程度の大きさの別の治具で押しつけて、キャビティ３１の中に樹脂を充填し、段差部３２にはみ出した分をフラットニング治具４０で平坦化してもよい。
【００５３】
樹脂７のシートは、このときエポキシ樹脂が溶融しているものの、フィラーの存在により流動性を持たず、フラットニング治具４０が押し付けられることにより、弾性表面波素子２の実装されたキャビティ３内部に充填させることが容易に行なえる。フラットニング治具４０の押し付ける荷重及び押し込み量は、樹脂が弾性表面波素子２の側面とそれに対向した容器１のキャビティ３の内周の間に充填され、弾性表面波素子２と容器１の間に中空空間が形成される条件範囲の中で適宜設定される。
【００５４】
このフラットニングにより、弾性表面波素子２を被覆した封止部材の樹脂７の表面は、容器１の一主面と同一の平坦な面とすることができる。このフラットニングの後、しばらく１５０前後に保持して樹脂の加熱硬化を完了させる。
【００５５】
この後、容器１の他主面側に半田付けなどによりチップ抵抗器、積層セラミックコンデンサなどのチップ部品４を接続する。あるいは、ＩＣチップ、その他のＳＡＷ部品などをボンディング接続してもよい。
【００５６】
最後に、各容器１を区画する分割溝に沿って分割処理を行う。
【００５７】
このようにして、図１に示すような、弾性表面波素子２を有する電子部品装置１０が得られる。
【００５８】
以上のように、本発明では容器１に形成された凹型のキャビティ３内に、電子部品素子である弾性表面波素子２がフリップチップ実装された電子部品装置１０であって、弾性表面波素子２と、対向するキャビティ３の底面の間に中空構造３０を備えるとともに、弾性表面波素子２の４辺の側面とキャビティ３の内周面の隙間、及びキャビティ３の開口部側の面に、樹脂７が充填されている。即ち、樹脂７は、弾性表面波素子２の櫛状電極９が形成された面まで充填されないようになっている。従って、従来のように、弾性表面波素子４２の櫛状電極９の形成面に間隙を設けるためには、シリコン樹脂などによる可撓性ダム８を形成しておく必要が全くない。
【００５９】
また、封止部材である樹脂７の表面が、容器１の一主面と実質的に同一平面とすることができるため、配線基板などに外部端子電極１９を介して実装する場合でも、安定して実装することができる。
【００６０】
さらに、この封止部材である樹脂７が絶縁性であり、しかも、半田が付着されないため、容器１と配線基板との間に半田ボール等が介在しないため、電子機器システムに用いるにあたり、機械的にも電気的にも非常に安定した接合が達成できる。
【００６１】
また、容器１の他主面に、電子部品４を配置しているため、電子部品装置１０自身の多機能化が可能であり、しかも、電子機器システムの小型化にも大きく貢献できる。
【００６２】
また、図２に示すように、弾性表面波素子２の側面と、それに対向するキャビティ３側面の間隙ｃが、全周略同一寸法であるため、樹脂７を押し込みする際に、そのバラツキをなくし、弾性表面波素子２とキャビティ３の実装底面との間に安定した間隙を形成することができる。くし歯状電極９の大きさに縮小できるため、高価な圧電基板の使用量を削減でき、安価な弾性表面波装置１０を提供することができる。
【００６３】
また、樹脂７はチクソ性が高いため、充填したときの形状をそのまま保つことができる。このため、弾性表面波素子２と容器１の隙間に樹脂が侵入しないようにするために調節することが容易になる。
【００６４】
なお、本発明は上記の実施の形態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内での種々の変更や改良等は何ら差し支えない。
【００６５】
例えば、本実施の形態では弾性表面波素子を用いて説明したが、他の圧電振動子やフィルタなどの電子部品素子を組み込むものであってもよい。
【００６６】
また、容器１においては、容器１の一主面にキャビティ３が形成されているが、他主面側にも各種電子部品素子を収容するキャビティを形成してもよい。この場合、他主面側のキャビティに弾性表面波素子を収容する場合には、その弾性波の発生する面に中空空間を形成するようにし、また、ＩＣチップを収容する場合には、キャビティ内に、樹脂を完全に充填するようにしても構わない。
【００６７】
また、容器１の一主面に、互いに近接しあってキャビティ３を２つ以上設けた場合、個別に樹脂７によって封止してもよいし、また、各々のキャビティの段差部を互い結合して、１枚の樹脂シートでもって、複数のキャビティを一括的に封止して構わない。
【００６８】
また、キャビティ３の開口周囲の段差部３２は、一段の構成となっているが、樹脂シート７が厚い場合には、多段構造の段差部であっても構わない。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、キャビティが形成された容器の主面に対して、突出することがないように、キャビティの開口をチクソ性の高い樹脂で封止されている。
【００７０】
このため、容器のキャビティの実装搭載面に、収容した電子部品素子、例えば弾性表面波素子の弾性波が発生する部位に安定した中空部を形成することができるため、安定した動作と完全な封止が同時に達成でき、また、外部端子電極を対して安定した接合が可能となる。また、電子部品装置自身の多機能化が容易であり、電子機器システムの小型化も達成できる。
【００７１】
また、封止部材の樹脂が、所定形状にカットされた樹脂シートを用いているため、電子部品装置を形成することかできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子部品装置の一実施例の構成を示す断面図である。
【図２】本発明のキャビティの開口部付近の部分平面図である。
【図３】本発明の電子部品装置の製造方法を示す断面図である。
【図４】従来のフリップチップ実装した弾性表面波素子の封止構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１０、２０ 電子部品装置
１ 容器
２ 弾性表面波素子
３ キャビティ
４ 他の電子部品
６ 半田
７ 樹脂
８ ダム
９ くし歯状電極
１１ 電極パッド
１９ 外部端子電極
２１ バンプ
３２ 段差部
４０ フラットニング用治具
ｃ 間隙
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波回路基板などに用いられる電子部品装置に関し、詳しくは、回路基板内に電子部品素子を樹脂により封止した電子部品装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、櫛状電極が形成され、且つフリップチップ接続される弾性表面波素子の封止方法は、図４に示すような封止構造により構成していた。図4において、４１は実装基板であり、４２は弾性表面波素子である。弾性表面波素子４２は、例えばリチウムタンタレートなどの単結晶からなる圧電基板であり、その一方主面には、所定形状の櫛状電極（Ｉｎｔｅｒ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ：ＩＤＴ）９が被着形成されている。同時に、図には省略しているが、一方主面には、櫛状電極９に信号電圧が印加するための電極パッドが形成されている。このような弾性表面波素子４２は、圧電基板上の櫛状電極９が形成された面に所定弾性波が発生し、この弾性波を利用して共振特性やフィルタ特性を得ている。従って、この弾性表面波素子４２を実装基板４１に実装した時には、櫛状電極を形成した圧電基板の一方面に空隙を形成しておく必要がある。
【０００３】
また、弾性表面波素子２は、櫛状電極が形成された面に電極パッドが形成されており、この電極パッドを介して、実装基板４１の電極１１にフリップチップ方式で実装されている。このフリップチップ方式として、電極パッドと電極１１との間の接合部材２１によって接合される。
【０００４】
そして、このような実装基板４１に実装した弾性表面波素子４２は、周囲を樹脂４７で被覆されている。この時、弾性表面波素子４２と実装基板４１との隙間は、上述したように圧電基板の櫛状電極９を形成した主面に弾性波が発生するために、少なくとも弾性表面波素子４２の櫛状電極９側が中空気密構造になっている。すなわち、弾性表面波素子２は樹脂７で覆われているため、露出がなく、外部からゴミや水分が浸入することがない、
この中空気密構造は、弾性表面波素子２の櫛状電極９が形成された面においては、実装基板４１と弾性表面波素子２との外周に沿ってシリコンゴムなどによる可撓性ダム８を介在させて、樹脂７が弾性表面波素子２と基板１の隙間に浸入しないような構造となっている。
【０００５】
ここで、樹脂７封止の方法は、樹脂７をディスペンサから一定量供給し、基板１の上面と弾性表面波素子２の隙間周辺を樹脂７で覆い、最後に樹脂を硬化する。樹脂７は、ハロゲン系のイオンを含まない熱硬化型か、光硬化型を使用する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年、この種の電子部品装置を組み込んだ電子機器システムは、軽・薄・短・小化、低消費電力化、多機能化、高信頼性化の要求がますます高まってきつつある。すなわち、近年の弾性表面波装置２０は他の部品と組み合わせることにより、弾性表面波装置２０の機能を高め、更に小型高機能化をしていくことが求められている。このため、弾性表面波装置２０に弾性表面波素子２以外の素子も実装して高機能化させている。
【０００７】
しかしながら、図４の弾性表面波装置２０の場合、弾性表面波素子４２以外の素子は、基板１の表面に実装するため、基板１の実装可能な面積が小さくなるという問題点があった。
【０００８】
また、櫛状電極９の周辺に可撓性ダム８を配設しているため、弾性表面波素子２上の外周にダム８の形成領域を確保する必要があることから、弾性表面波素子２の面積が大きくなり、高価な圧電基板を大量に使用し、弾性表面波装置２０が高価になっていた。
【０００９】
また、弾性表面波素子４２と実装基板４１の隙間に樹脂が侵入しないように、弾性表面波素子４２の櫛状電極９の周辺に可撓性ダム８を配設するが、スクリーン印刷により可撓性ダム８を形成する際に、櫛状電極９の表面に異物を付着させる危険が高く、特性変動し易い、信頼性の低い製品になる。また、その製造工程が増え、生産性が低下する原因となっていた。
【００１０】
また、封止の際に液状の樹脂を使用しており、弾性表面波素子２への樹脂の被覆はディスペンサにて塗布後、ＵＶ硬化させるが、押さえ治具を汚し、保守管理に手間取っていた。
【００１１】
本発明は、上述の問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、素子の小型化、基板の実装密度の向上、生産性向上、歩留向上が可能な電子部品装置及びその製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電子部品装置は、第１主面、および該第１主面の反対側に位置する第２主面を有した基板と、該基板の前記第２主面に設けられており、かつ断面視して凹状のキャビティと、上面、該上面の反対側に位置する下面、および側面を有しており、かつ前記上面で前記キャビティの底面に実装される第１電子部品と、前記キャビティの開口を封止する樹脂部材と、を備え、該樹脂部材は、前記キャビティの前記底面と前記第１電子部品の前記上面との間に間隙が形成されるように、前記第１電子部品の前記側面と該側面に対向する前記キャビティの内周面との間、および前記第１電子部品の前記下面に配置されるとともに、前記基板に対して露出する表面を有し、前記樹脂部材の表面は、前記基板の前記第２主面と実質的に同一平面であり、前記基板の前記第２主面には、外部基板と接続される外部端子電極が形成されており、前記基板の前記第１主面には、第２電子部品が設けられており、前記キャビティの前記開口の周囲には、前記樹脂部材が溜まる階段部が形成されている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電子部品装置を図面に基づいて詳説する。尚、電子部品装置は、キャビティ内に弾性表面波素子を収容した基板をもって説明する。
【００２０】
図１は、本発明の電子部品装置の断面図である。図２は、本発明の電子部品装置のキャビティ部分の平面図である。
【００２１】
図において、１０は弾性表面波素子を収容した電子部品装置、１は基板（以下、容器とう）、２は弾性表面波素子、３はキャビティ、４は他のチップ部品、６は半田、７は樹脂、９は弾性表面波素子の櫛状電極、１１は容器のキャビティ３の実装底面に形成された電極パッド、２１は弾性表面波素子上に形成されたバンプである。
【００２２】
電子部品装置１０は、複数のセラミック層が多層構造となった容器１と、該容器１内に収容された電子部品素子、例えば、弾性表面波素子２と、弾性表面波素子２と接続して、電子部品装置１０として付加機能を与える電子部品４とから構成されている。
【００２３】
容器１の一主面、図１では下面側には、弾性表面波素子２を収容する断面凹状のキャビティ３が形成されている。また、容器１の一主面のキャビティ３の開口周囲の面には、外部の配線基板（図示せず）と接続する外部端子電極１９が形成されている。
【００２４】
尚、図では省略しているが、容器１の他方主面には、他の電子部品４を実装したり、また、所定回路網を形成したりする表面配線導体層が、さらに、容器１を構成する各セラミック層の層間には、弾性表面波素子２、電子部品４（表面配線導体層）、外部端子電極１９とを接続するための内部配線導体層、ビアホール導体が形成されている。このようなに、容器1は、セラミック、ガラス−セラミック材料以外に、ガラス−エポキシ材料などから構成され、その他、フェノール系、ポリエステル系、フッ素樹脂系等の有機材料系の基板材料であってもよい。
【００２５】
キャビティ３は、その内部に電子部品素子である弾性表面波素子２を収容しており、実装底面には内部配線導体層と弾性表面波素子２とを接続する電極パッド１１が形成されている。また、キャビティ３の開口の周囲に段差部３２が形成されている。即ち、キャビティ３は、弾性表面波素子２を収容する収容部３１と段差部３２とから構成される。ここで、外側の段差部３２の外観寸法（各辺の寸法）は、収容部３１の外観寸法（各辺の寸法）の差ｗは、片側１００μｍ以上となっている。
【００２６】
このキャビティ３に収容する電子部品素子である弾性表面波素子２は、例えばリチウムタンタレートなどの単結晶からなる圧電基板の一方主面には、所定形状の櫛状電極９が被着形成されている。また、この面には、櫛状電極９に信号電圧を印加し、且つ電極パッド１１とバンプ２１を介して接合される電極パッドが被着形成されている。このような弾性表面波素子２は、この面がキャビティ３の収容部３１の実装底面に対向する。
【００２７】
この弾性表面波素子２とキャビティ３の電極パッド１１とは、フリップチップ実装されており、熱圧着接合、超音波接合、超音波熱圧着接合、半田付けなどの接合工法により、弾性表面波素子２側のパンプ２１と容器１側の電極パッド１１が接合されている。
【００２８】
バンプ２１の材料としては、Ａｕワイヤーによりボールバンプ形成されるが、その他にＰｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｎｉ、半田等、あるいはこれらの合金のバンプ突起部を形成するように、薄膜・厚膜手法で形成しても構わない。また、その表面に金メッキ処理などを行っても構わない。
【００２９】
また、容器１の他主面、図の上面側には、表面配線導体膜上に他の電子部品、例えばチップ部品４が半田６などを介して実装されている。尚、チップ部品４は、半田で接合されるチップコンデンサ、チップ抵抗器以外に、トランジスタが集積されたＩＣチップなどであってもよい。この場合、表面配線導体膜とＩＣチップとの接続は、ボンディングワイヤや導電性部材のバンブ部材であっても構わない。
【００３０】
本発明の特徴的なことは、図１に示すように、電子部品素子である弾性表面波素子２を主要したキャビティ３の開口部分が、樹脂７によって封止されていることである。なお、樹脂７としては、チクソ性が高い樹脂を用いている。即ち、樹脂主材として、エポキシ樹脂を用いて、無機物フィラーの添加量、有機溶剤の添加量を制御して、粘土状となっている。
【００３１】
具体的な樹脂７の封止方法は、後述するがエポキシ樹脂の仮硬化させたシート(Ｂステージシート)を、キャビティ3の開口に応じてカットを行い、キャビティ3を覆うように配置して、１００〜１５０℃前後の比較的低い温度を与えながら、押し込み金型によりチクソ性の高い樹脂７をキャビティ３の開口付近に押し込み、封止を行なう。ここで、封止部材である樹脂７は、キャビティ３の底面にまで決して到達しないようにすることが重要である。即ち、弾性表面波素子２とキャビティ３の実装底面に間隙を形成して、弾性表面波素子２の動作を安定化するためである。
【００３２】
また、図２に示すように、弾性表面波素子２の外周側面と、それに対向するキャビティ３の内周面間の間隙ｃが、全周略同一寸法となっている。これは間隙ｃは、１００〜４００μｍ、好ましくは２００〜３００μｍの範囲にあることが望ましい。この間隙ｃが１００μｍ未満の場合、樹脂７が内側のキャビティ３内に押し込みにより入りにくくなる。一方、間隙ｃが４００μｍ以上の場合、樹脂７が押し込んだときの形状を保てず、下に落ちてしまい、弾性表面波素子２の安定した動作が得られないことがある。
【００３３】
また、キャビティ３の収容部３１の開口の周囲に形成した段差部３１の幅ｗは、１００μｍ未満の場合、樹脂シートの位置ずれが起こった場合、キャビティ３２の外側にはみ出してしまう。外側のキャビティ３２の寸法の上限はないが、電子部品装置１０の小型化や、セラミック回路基板の小型化や、キャビティ３２の周囲に配線導体を形成するために、極力小さい方が望ましい。
【００３４】
また、段差部３１の深さは、５０〜３００μｍの深さを有している。この段差部３１は、上述の樹脂シートをキャビティ３の開口を覆うべく載置した時には、支持する部位となり、また、加熱押し込み処理した時に、キャビティ３内に押し込まれなかった余剰分の樹脂が溜まることになる。
【００３５】
重要なことは、キャビティ３の開口を封止した後に、樹脂７の表面が、盛り上がらないように、樹脂シートの厚み、キャビティ３の開口周囲の段差部３１の容積を考慮することである。
【００３６】
これは、容器１の一方主面には外部端子電極１９が形成されているため、この外部端子電極１９と配線基板と接合した時には、安定的に接合できるようにするためである。
【００３７】
次に、電子部品装置１０の製造方法について、容器１の材料としてガラス−セラミック基板を用いた例について説明する。
【００３８】
まず、容器１を構成する大型のグリーンシートを用意する。各グリーンシートには、キャビティ３を形成する貫通孔を形成し、夫々のグリーンシートに、ビアホール導体となる貫通孔を形成する。その後、各グリーンシート上に電極パッド１１、内部配線導体層、表面配線導体膜となる各種導体膜、ビアホール導体となる導体を形成する。この導体膜、導体は、Ａｇなどの導電性ペーストを所定パターンで印刷・乾燥によって形成する。
【００３９】
次に、各グリーンシートを、積層順に応じて積層し、例えば６ＭＰａの圧力で圧着等で一体化して大型積層体を形成する。
【００４０】
次に、未焼成状態の大型積層体に、各容器領域を区画するように分割溝を形成する。
【００４１】
次に、未焼成状態の大型積層体を、酸化性雰囲気または大気雰囲気で同時焼成処理する。なお、この焼成工程は、脱バインダ過程と焼結過程からなる。
【００４２】
脱バインダ過程は、容器１となるグリーンシート、電極パッド１１となる導体に含まれる有機成分を焼失させるためのものであり、例えば５００〜６００℃の温度領域で行われる。
【００４３】
また、焼結過程は、グリーンシートのガラス成分を結晶化させると同時に、セラミック粉末の粒界に均一に分散させ、積層体に一定強度を与え、電極パッド１１となる導体膜の導電材料の金属粉末、Ａｇ粉末を粒成長させ、低抵抗化させて、グリーンシートと一体化させるものである。これは、ピーク温度８５０〜１０５０℃に達するまでに行われる。
【００４４】
ここで、ガラス−セラミック材料が焼結反応（焼結収縮）を開始する温度（約６００℃）よりも低い温度（例えば５５０℃）で、導電材料の金属粉末が（焼結収縮）を開始することになる。
【００４５】
これにより、キャビティ３が形成された大型積層体が達成されることになる。
【００４６】
次に、熱圧着接合、超音波接合、超音波熱圧着接合、半田付けなどの接合工法により、弾性表面波素子２側にパンプ２１を形成しておき、容器１となる大型積層体側のキャビティ３の実装底面に形成した電極パッド１１とを接合する。
【００４７】
次に、弾性表面波素子２を覆うように、キャビティ３内を樹脂７で封止する。
本発明においては、キャビティ３の開口を覆うシート状樹脂を用いて、樹脂７を押し込み形成している。
【００４８】
封止用樹脂７は、仮硬化した樹脂シートを所定の大きさにカットする。なお、所定大きさとは、シートの端部が段差部３２に載置され、収容部３２の開口部を充分に大きいことが望ましく、好ましくは各辺ともその差の中間の長さであることが望ましい。
【００４９】
樹脂の材質はフェノール系、ポリイミド系、エポキシ系などの樹脂が使用される。特に、エポキシ系の樹脂が耐湿性等で望ましい。また、キャビティのサイズにもよるが、樹脂シートの厚みは、５０〜３００μｍ、好ましくは１５０〜２５０μｍであることが望ましい。
【００５０】
樹脂７材料には、チクソ性が重要であり、エポキシ樹脂の中にシリカやガラスの小球などを無機物フィラーとして所定量含有させたもので、しかも、仮硬化させた状態となっている。例えば、エポキシ樹脂は比較的高温で硬化する樹脂を使用し、テープ状に押し出し成型したあと６０〜８０℃で仮硬化させている。いわゆるＢステージの状態にして取り扱いのうえでは付着しないものになっている。エポキシ樹脂は１００〜１５０℃程度に加熱すると一旦溶融するが、上記フィラーの存在によりチクソ性が高く、不要部に流れ出すことがない。高温状態では、重合反応が進行し数分間で硬化がほぼ完了する。通常のエポキシ接着剤は溶融状態では粘度が低下し、内側のキャビティ３１内に流れ出そうとするが、これにフィラーを混入することで、流動性を押さえたものになっている。
【００５１】
具体的には、容器１に弾性表面波素子２を収容しておき、容器１を１５０前後に加熱しておき、キャビティ３の開口にカット済みの樹脂シートを載せ、この状態で上方から平坦なフラットニング治具４０を押し付ける。これより、樹脂７はら弾性的に軟化し、キャビティ３の開口から弾性表面波素子２の側面とキャビティ３の内壁面に軟化して押し込まれることになる。
【００５２】
尚、下面が平坦なフラットニング治具４０の表面に、フッ素樹脂加工などを施せば、樹脂７の押し込み処理を行なっても、この樹脂７が治具に付着しないようにすることができる。その接触面の大きさは、弾性表面波素子２の主面より大きく、且つ段差部の外観寸法より小さいことが望ましい。このとき、予備的に、キャビティ３の開口と同程度の大きさの別の治具で押しつけて、キャビティ３１の中に樹脂を充填し、段差部３２にはみ出した分をフラットニング治具４０で平坦化してもよい。
【００５３】
樹脂７のシートは、このときエポキシ樹脂が溶融しているものの、フィラーの存在により流動性を持たず、フラットニング治具４０が押し付けられることにより、弾性表面波素子２の実装されたキャビティ３内部に充填させることが容易に行なえる。フラットニング治具４０の押し付ける荷重及び押し込み量は、樹脂が弾性表面波素子２の側面とそれに対向した容器１のキャビティ３の内周の間に充填され、弾性表面波素子２と容器１の間に中空空間が形成される条件範囲の中で適宜設定される。
【００５４】
このフラットニングにより、弾性表面波素子２を被覆した封止部材の樹脂７の表面は、容器１の一主面と同一の平坦な面とすることができる。このフラットニングの後、しばらく１５０前後に保持して樹脂の加熱硬化を完了させる。
【００５５】
この後、容器１の他主面側に半田付けなどによりチップ抵抗器、積層セラミックコンデンサなどのチップ部品４を接続する。あるいは、ＩＣチップ、その他のＳＡＷ部品などをボンディング接続してもよい。
【００５６】
最後に、各容器１を区画する分割溝に沿って分割処理を行う。
【００５７】
このようにして、図１に示すような、弾性表面波素子２を有する電子部品装置１０が得られる。
【００５８】
以上のように、本発明では容器１に形成された凹型のキャビティ３内に、電子部品素子である弾性表面波素子２がフリップチップ実装された電子部品装置１０であって、弾性表面波素子２と、対向するキャビティ３の底面の間に中空構造３０を備えるとともに、弾性表面波素子２の４辺の側面とキャビティ３の内周面の隙間、及びキャビティ３の開口部側の面に、樹脂７が充填されている。即ち、樹脂７は、弾性表面波素子２の櫛状電極９が形成された面まで充填されないようになっている。従って、従来のように、弾性表面波素子４２の櫛状電極９の形成面に間隙を設けるためには、シリコン樹脂などによる可撓性ダム８を形成しておく必要が全くない。
【００５９】
また、封止部材である樹脂７の表面が、容器１の一主面と実質的に同一平面とすることができるため、配線基板などに外部端子電極１９を介して実装する場合でも、安定して実装することができる。
【００６０】
さらに、この封止部材である樹脂７が絶縁性であり、しかも、半田が付着されないため、容器１と配線基板との間に半田ボール等が介在しないため、電子機器システムに用いるにあたり、機械的にも電気的にも非常に安定した接合が達成できる。
【００６１】
また、容器１の他主面に、電子部品４を配置しているため、電子部品装置１０自身の多機能化が可能であり、しかも、電子機器システムの小型化にも大きく貢献できる。
【００６２】
また、図２に示すように、弾性表面波素子２の側面と、それに対向するキャビティ３側面の間隙ｃが、全周略同一寸法であるため、樹脂７を押し込みする際に、そのバラツキをなくし、弾性表面波素子２とキャビティ３の実装底面との間に安定した間隙を形成することができる。くし歯状電極９の大きさに縮小できるため、高価な圧電基板の使用量を削減でき、安価な弾性表面波装置１０を提供することができる。
【００６３】
また、樹脂７はチクソ性が高いため、充填したときの形状をそのまま保つことができる。このため、弾性表面波素子２と容器１の隙間に樹脂が侵入しないようにするために調節することが容易になる。
【００６４】
なお、本発明は上記の実施の形態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内での種々の変更や改良等は何ら差し支えない。
【００６５】
例えば、本実施の形態では弾性表面波素子を用いて説明したが、他の圧電振動子やフィルタなどの電子部品素子を組み込むものであってもよい。
【００６６】
また、容器１においては、容器１の一主面にキャビティ３が形成されているが、他主面側にも各種電子部品素子を収容するキャビティを形成してもよい。この場合、他主面側のキャビティに弾性表面波素子を収容する場合には、その弾性波の発生する面に中空空間を形成するようにし、また、ＩＣチップを収容する場合には、キャビティ内に、樹脂を完全に充填するようにしても構わない。
【００６７】
また、容器１の一主面に、互いに近接しあってキャビティ３を２つ以上設けた場合、個別に樹脂７によって封止してもよいし、また、各々のキャビティの段差部を互い結合して、１枚の樹脂シートでもって、複数のキャビティを一括的に封止して構わない。
【００６８】
また、キャビティ３の開口周囲の段差部３２は、一段の構成となっているが、樹脂シート７が厚い場合には、多段構造の段差部であっても構わない。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、キャビティが形成された容器の主面に対して、突出することがないように、キャビティの開口をチクソ性の高い樹脂で封止されている。
【００７０】
このため、容器のキャビティの実装搭載面に、収容した電子部品素子、例えば弾性表面波素子の弾性波が発生する部位に安定した中空部を形成することができるため、安定した動作と完全な封止が同時に達成でき、また、外部端子電極を対して安定した接合が可能となる。また、電子部品装置自身の多機能化が容易であり、電子機器システムの小型化も達成できる。
【００７１】
また、封止部材の樹脂が、所定形状にカットされた樹脂シートを用いているため、電子部品装置を形成することかできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子部品装置の一実施例の構成を示す断面図である。
【図２】本発明のキャビティの開口部付近の部分平面図である。
【図３】本発明の電子部品装置の製造方法を示す断面図である。
【図４】従来のフリップチップ実装した弾性表面波素子の封止構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１０、２０ 電子部品装置
１ 容器
２ 弾性表面波素子
３ キャビティ
４ 他の電子部品
６ 半田
７ 樹脂
８ ダム
９ くし歯状電極
１１ 電極パッド
１９ 外部端子電極
２１ バンプ
３２ 段差部
４０ フラットニング用治具
ｃ 間隙
Claims (4)
- 第１主面、および該第１主面の反対側に位置する第２主面を有した基板と、
該基板の前記第２主面に設けられており、かつ断面視して凹状のキャビティと、
上面、該上面の反対側に位置する下面、および側面を有しており、かつ前記上面で前記キャビティの底面に実装される第１電子部品と、
前記キャビティの開口を封止する樹脂部材と、を備え、
該樹脂部材は、前記キャビティの前記底面と前記第１電子部品の前記上面との間に間隙が形成されるように、前記第１電子部品の前記側面と該側面に対向する前記キャビティの内周面との間、および前記第１電子部品の前記下面に配置されるとともに、前記基板に対して露出する表面を有し、
前記樹脂部材の表面は、前記基板の前記第２主面と実質的に同一平面であり、
前記基板の前記第２主面には、外部基板と接続される外部端子電極が形成されており、
前記基板の前記第１主面には、第２電子部品が設けられており、
前記キャビティの前記開口の周囲には、前記樹脂部材が溜まる階段部が形成されている、電子部品装置。 - 前記第１電子部品の前記側面と該側面に対向する前記キャビティの前記内周面との間の間隙が、全周において略同一寸法である、請求項１に記載の電子部品装置。
- 前記第１電子部品の前記側面と該側面に対向する前記キャビティの前記内周面との間の間隙は、１００〜４００μｍである、請求項２に記載の電子部品装置。
- 前記第１電子部品は、該第１電子部品の前記上面に櫛状電極が形成された弾性表面波素子である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子部品装置。
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