JP6158959B2 - 小型化された多コンポーネント部品および製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、小さな構造形を可能にする、複数の回路コンポーネントを備えた部品、およびそのような部品の製造方法に関する。

電気機器、例えばモバイル通信機器は、より小さな寸法でより多くの機能を使えるよう、継続的な小型化傾向の影響を受けている。したがって、これらの機器内に詰め込まれている部品も、小型化傾向の影響を受けている。

問題になるのは、様々なタイプの回路コンポーネントを内包する部品の小型化である。例えば音波によって動作するフィルタのようなＭＥＭＳコンポーネントは、機能構造物を含んでおり、かつ一般的に、この機能構造物を内部に封入するための、密閉により多少なりとも封止された空洞を必要とする。

音響活性フィルタの構造物をチップ上に配置し、このチップをフリップチップ構成で多層基板と結合し、かつ接続することが知られている。多層基板内には、別のタイプのさらなる回路コンポーネントを内包することができ、かつチップ上の構造物と接続することができる。チップを覆うカバーが多層基板上のチップを取り囲み、場合によってはチップと基板の間に空洞が作り出される。

ＭＥＭＳ構造物を封入するためのもう１つの可能性は、カバーとしてのキャップ材料の薄膜によるＴＦＰ（ＴＦＰ＝Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｐａｃｋａｇｅ）にある。

本発明の課題は、様々なタイプの回路コンポーネントを含み、寸法が小さく、安価に製造可能で、かつ損傷し易い機能構造物のための最適に保護された環境を提供する部品を提示することである。さらに課題は、そのような部品の製造方法を提示することである。

これらの課題は、独立請求項による部品または方法によって解決される。従属請求項は、本発明の有利な形態を提示している。

部品は、支持体、および支持体上の第１の機能構造物を含んでいる。部品はさらに、機能構造物を覆う第１の薄膜カバー、および第１の薄膜カバーの上の第１の回路コンポーネントを含んでいる。第１の回路コンポーネントは、導線を介して第１の機能構造物と接続されている。

その際、この支持体は、例えばシリコンまたはセラミックス基板から成るチップであることができる。第１の機能構造物が支持体上に直接的に配置されており、かつ導電性材料によって支持体に接触する場合、支持体は高抵抗性の材料を含むことができる。

薄膜カバーはＴＦＰの膜を含むことができる。薄膜カバーの材料および厚さの選択に応じて、密閉性を最適に調整することができる。そのために、薄膜カバーは、支持体のところで透き間なく終端すると共に、薄膜カバーと支持体の間に第１の機能構造物を配置するための空洞が存在するように成形することができる。

第１の機能構造物は、例えば、周囲からの隔絶を必要とするＭＥＭＳ構造物であり得る。第１の機能構造物を、薄膜カバーに接触しないように空洞内に配置することができる。第１の機能構造物が音響活性である場合、薄膜カバーとの接触は構造物の機能を妨害するであろう。

第１の回路コンポーネントは、機能構造物と共に薄膜カバーに封入されているのではなく、空洞の外に存在している。これにより必ずしも、機能構造物と第１の回路コンポーネントが類似した寸法である必要はなく、また、空洞がその内部に第１の回路コンポーネントをも格納し得るほど大きく形成される必要はない。第１の回路コンポーネントが、第１の機能構造物より顕著に大きい場合、空洞を第１の機能構造物に合わせて、薄膜カバーの良好な機械的安定性が得られるように小さく形成することができ、その際、安定性は、一般に、空洞が小さくなるにつれて増大する。これにより薄膜カバーは、その上に配置される回路コンポーネントのための安定した台座を構成することもできる。

導電性材料から成る導線を、薄膜カバーの下に、密閉性を損なうことなく敷設することができる。

部品は、第１の機能構造物に加えてさらなる機能構造物を、および第１の回路コンポーネントに加えてさらなる回路コンポーネントを、含むことができる。

一実施形態では、第１の機能構造物が、ＭＥＭＳ構造物、マイクロ音響構造物、ＳＡＷ構造物（ＳＡＷ＝Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ＝表面弾性波）、ＢＡＷ構造物（ＢＡＷ＝Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ＝バルク弾性波）、ＧＢＡＷ構造物（ＧＢＡＷ＝Ｇｕｉｄｅｄ Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ＝ガイドされたバルク弾性波）から選択される。第１の回路コンポーネントは、誘導素子、容量素子、抵抗素子、能動回路素子を備えたＳＭＤ（ＳＭＤ＝Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ＝表面実装型デバイス）から選択される。能動回路素子は、トランジスタのような半導体スイッチを含むことができる。その他の能動回路素子または受動回路素子も可能である。

このようにして、異なるタイプの回路技術が一体的に統合された部品が得られる。実質的に、最大の回路コンポーネントが部品の外形寸法を決定し、その一方で、より小さなコンポーネントは、寸法を顕著に大きくすることなく容易に格納され得る。

一実施形態では、部品がさらに、支持体上に端子パッドを含んでおり、この端子パッドは導線と接続されており、かつこの端子パッドを介して第１の機能構造物が第１の回路コンポーネントと接続されている。端子パッドにより、機能構造物の回路コンポーネントとの導電的接続の従来の可能性が担保される。

一実施形態では、部品がさらに、第１の機能構造物の上方に、第１の機能構造物と接続された１つまたは複数のさらなる回路コンポーネントを含んでいる。部品の回路コンポーネントは、部品の様々な回路群の間のインピーダンス整合を行うことができ、またはＥＳＤ保護素子（ＥＳＤ＝Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ＝静電放電）として用いることができ、かつ例えばデュプレクサの共通のアンテナ端子と接続することができる。これらの回路コンポーネントまたは回路コンポーネントの幾つかが、送信フィルタ段階と受信フィルタ段階の間のインピーダンス整合を行うこともできる。

一実施形態では、部品がさらに、支持体上にさらなる機能構造物を含んでいる。第１の薄膜カバーは、さらなる機能構造物を、第１の機能構造物と共に覆うことができる。１つまたは複数のさらなる薄膜カバーがさらなる機能構造物を覆ってもよい。

こうして部品は、多数の異なる機能構造物を内包することができ、これらの機能構造物は共に１つの空洞内に配置されるか、またはこれらの機能構造物に、それぞれ個々にもしくはグループごとに個別に適合させた１つの空洞が提供される。

一実施形態では、音波によって動作する多数の機能構造物がそれぞれ、それ自体の薄膜カバーによって覆われており、かつＨＦフィルタへと接続されている。第１の回路コンポーネントは、ＨＦフィルタのためのインピーダンス整合素子である。

一実施形態では、部品が、モバイル通信機器内で使用するための送信フィルタ、受信フィルタ、またはデュプレクサである。

モバイル通信機器は、部品の構造形の小型化により、機器自体をより小さく組み立てることができ、かつ／またはより多くの部品を取り付け得ることにより、より多くの機能を提供できるというような点で、利益を得る。

一実施形態では、第１の回路コンポーネントが、窒化チタンもしくは窒化タンタルから成る薄膜抵抗であるか、または２つの導電膜の間に少なくとも１つの誘電膜を備えた薄膜コンデンサである。

実質的には、リソグラフィによる構造化での使用のために用いられ得るすべての材料を、機能構造物、薄膜カバー、および／または回路コンポーネントの形成に利用することができる。

部品の製造方法は、
− 支持体を準備するステップ、
− 支持体上に第１の機能構造物を配置するステップ、
− 薄膜カバーにより第１の機能構造物を覆うステップ、
− 薄膜カバー上に第１の回路コンポーネントを形成するステップ、
− 第１の回路コンポーネントを第１の機能構造物と接続するステップ
を含んでいる。

この方法の一実施形態では、第１の回路コンポーネントを形成するために、薄膜カバー上に金属膜が堆積および構造化される。金属膜の堆積は、形成と同時に、第１の回路コンポーネントの材料と第１の機能構造物への導線との間の導電的接触を作り出す。

以下に、実施例および概略図に基づいて部品をより詳しく説明する。

回路コンポーネントＳＫの下の空洞内に機能構造物ＦＳを備えた部品Ｂを示す図である。 回路コンポーネントとして容量素子を備えた部品Ｂを示す図である。 回路コンポーネントとして誘導素子を備えた部品を示す図である。 デュプレクサとして形成されている部品の上面図である。 各々それ自体の薄膜カバーを備えた複数の機能構造物を有する部品を示す図である。

図１は、機能構造物ＦＳが支持体ＴＲ上に配置されている部品Ｂの断面を示している。機能構造物ＦＳは、電気接触部により、または保持要素により、または直接的に、支持体ＴＲ上に固定することができる。とりわけ、機能構造物ＦＳを支持体上に直接的に生成する、例えば直接的に成長させることができる。機能構造物ＦＳの上方には薄膜カバーＤＳＡが配置されており、この薄膜カバーは、空洞Ｈ内の機能構造物ＦＳを取り囲んでいる。薄膜カバーＤＳＡの上には、回路コンポーネントまたは回路コンポーネントＳＫの少なくとも一部が配置されている。ＴＦＰ技術における薄膜カバーの使用は、小さな、しかし安定した空洞を可能にし、この空洞内に、ＭＥＭＳ（ＭＥＭＳ：Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ＝微小電気機械システム）の機能構造物を、密閉により環境から絶縁および保護して格納することができる。

図２は、回路コンポーネントＳＫが２つの導電面の間に誘電材料を備えた容量素子として形成されている、部品Ｂの一実施形態を示している。

図３は、回路コンポーネントＳＫが誘導素子として、例えばコイルとして実装されている部品Ｂを示している。その際、この回路コンポーネントＳＫは、薄膜カバーＤＳＡの上に、かつ横から見て支持体ＴＲの上方の機能構造物ＦＳの隣に配置されている。回路コンポーネントＳＫと機能構造物ＦＳの間の電気接続は、機能構造物ＦＳの電気接触部と、回路コンポーネントＳＫの導電性構造物とを接続する導線Ｚによって作り出すことができる。その際、この導線Ｚは、少なくとも部分的に薄膜カバーの下を、かつ直接的に支持体ＴＲの上を、延びることができる。導線Ｚを、薄膜カバーＤＳＡを貫通するビアＤＫに通して案内することができる。

図４は、デュプレクサとして形成されている部品Ｂの上面図を示している。デュプレクサＤＵは、送信フィルタＴＸおよび受信フィルタＲＸを含んでいる。送信フィルタＴＸおよび受信フィルタＲＸのそれぞれ１つの端子パッドＡＰが、回路コンポーネントＳＫと接続されている。この場合、回路コンポーネントＳＫは、約１．５の巻き数を有する、コイル状の形状の誘導素子として形成されている。

送信フィルタＴＸも受信フィルタＲＸも、多数の並列共振器ＰＲおよび直列共振器ＳＲを含んでいる。直列共振器ＳＲは、それぞれ信号経路において互いに直列に接続されている。並列共振器ＰＲは、信号経路を接地部と接続している。バンドパスフィルタまたはバンドストップフィルタとして動作し得る梯子型のフィルタ構造が得られる。各々の共振器は、薄膜カバーＤＳＡの下の空洞内で周囲から隔絶されている。薄膜カバーＤＳＡはハッチングによって表されている。その際、直列共振器は、全体として単一の薄膜カバーＤＳＡを有しており、この薄膜カバー内で共振器を、１つの空洞内にまとめてまたは共通の膜の下の幾つかの空洞内に配置することができる。並列共振器ＰＲはそれぞれ、自らの空洞を備えたそれ自体の薄膜カバーＤＳＡを有している。デュプレクサＤＵは、端子パッドＡＰを介して、外部の周辺回路、例えばモバイル通信機器のフロントエンド回路と接続することができる。

図５は、それぞれ１つの薄膜カバーＤＳＡの下に４つの空洞を備えた部品Ｂを示している。各々の空洞内に１つの機能構造物が配置されている。１つの空洞はＢＡＷ構造物ＢＡＷＳを含み、第２の空洞はＳＡＷ構造物ＳＡＷＳを内包し、第３の空洞はＧＢＡＷ構造物ＧＢＡＷＳを含み、かつ第４の空洞はＭＥＭＳ構造物ＭＥＭＳＳを含んでいる。ＢＡＷ構造物、ＳＡＷ構造物、およびＭＥＭＳ構造物は、薄膜カバーＤＳＡに接触することなく空洞内に配置されている。ＧＢＡＷ構造物ＧＢＡＷＳは薄膜カバーＤＳＡに接触することができる。なぜなら導波領域はいずれにせよ材料によって覆われており、したがって、導波領域は、たとえ薄膜カバーが完全にＧＢＡＷ構造物ＧＢＡＷＳ上に載っているとしても、薄膜カバーＤＳＡから音響的に切り離されているからである。薄膜カバーが完全にＧＢＡＷ構造物ＧＢＡＷＳ上に載ることは、ここではコイルＷの形態での回路コンポーネントのためのより安定な台座を構成するために、あり得ることである。例えばはんだボールＳＢの形態でバンプ接合部として実装され得るはんだ接合部を介し、部品Ｂを外部の周辺回路と接続することができる。

部品および部品の製造方法は、前述のまたは図示した実施例に限定されず、これらの実施例の特徴は、個別の要求を満たすために任意の方法で互いに組み合わせることができる。構造物の封入のためのさらなる膜および措置を備えた実施形態、ならびに支持体としての多層基板との併用も可能である。

ＡＰ 端子パッド
Ｂ 部品
ＢＡＷＳ ＢＡＷ構造物
ＤＫ ビア
ＤＳＡ 薄膜カバー
ＤＵ デュプレクサ
ＦＳ 機能構造物
ＧＢＡＷＳ ＧＢＡＷ構造物
Ｈ 空洞
ＭＥＭＳＳ ＭＥＭＳ構造物
ＰＲ 並列共振器
ＲＸ 受信フィルタ
ＳＡＷＳ ＳＡＷ構造物
ＳＢ はんだボール
ＳＫ 回路コンポーネント
ＳＲ 直列共振器
ＴＲ 支持体
ＴＸ 送信フィルタ
Ｗ コイル
Ｚ 導線

Claims (8)

1. 支持体（ＴＲ）、
   前記支持体（ＴＲ）上の、機能構造物（ＦＳ）としての、音波によって動作する多数の直列共振器（ＳＲ）及び多数の並列共振器（ＰＲ）、
   前記機能構造物（ＦＳ）を覆う薄膜カバー（ＤＳＡ）、
   前記薄膜カバー（ＤＳＡ）の上の第１の回路コンポーネント（ＳＫ）を含む部品（Ｂ）であって、
   前記第１の回路コンポーネント（ＳＫ）が、導線（Ｚ）を介して前記機能構造物（ＦＳ）と接続されており、
   その際、前記多数の直列共振器（ＳＲ）は、全体として単一の薄膜カバー（ＤＳＡ）を有しており、この薄膜カバー（ＤＳＡ）内で、１つの空洞内にまとめて、または共通の膜の下の幾つかの空洞内に配置されており、
   前記多数の並列共振器（ＰＲ）はそれぞれ、自らの空洞を備えたそれ自体の薄膜カバー（ＤＳＡ）を有しており、
   前記機能構造物（ＦＳ）はＨＦフィルタへと接続されており、
   前記第１の回路コンポーネント（ＳＫ）は、前記ＨＦフィルタのためのインピーダンス整合素子である部品（Ｂ）。
2. 前記第１の回路コンポーネント（ＳＫ）が、誘導素子、容量素子、抵抗素子、能動回路素子を備えたＳＭＤから選択される、請求項１に記載の部品（Ｂ）。
3. さらに、前記支持体（ＴＲ）上に端子パッド（ＡＰ）を含み、前記端子パッド（ＡＰ）が前記導線（Ｚ）と接続されており、かつ前記端子パッド（ＡＰ）を介して前記機能構造物（ＦＳ）の１つが前記第１の回路コンポーネント（ＳＫ）と接続されている、請求項１または２に記載の部品（Ｂ）。
4. さらに、前記機能構造物（ＦＳ）の上方に、前記機能構造物（ＦＳ）と接続された１つまたは複数のさらなる回路コンポーネントを含んでいる、請求項１から３のいずれか一項に記載の部品（Ｂ）。
5. モバイル通信機器内で使用するための送信フィルタ、受信フィルタ、またはデュプレクサである、請求項１から４のいずれか一項に記載の部品（Ｂ）。
6. 前記第１の回路コンポーネント（ＳＫ）が、
   窒化チタンもしくは窒化タンタルから成る薄膜抵抗であるか、または２つの導電膜の間に少なくとも１つの誘電膜を備えた薄膜コンデンサである、請求項１から５のいずれか一項に記載の部品（Ｂ）。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の部品（Ｂ）の製造方法であって、
   前記支持体（ＴＲ）を準備するステップ、
   前記支持体（ＴＲ）上に前記機能構造物（ＦＳ）を配置するステップ、
   前記薄膜カバー（ＤＳＡ）により前記機能構造物（ＦＳ）を覆うステップ、
   前記薄膜カバー（ＤＳＡ）上に前記第１の回路コンポーネント（ＳＫ）を形成するステップ、
   前記第１の回路コンポーネント（ＳＫ）を前記機能構造物（ＦＳ）と接続するステップを含んでいる方法。
8. 前記第１の回路コンポーネント（ＳＫ）を形成するために、前記薄膜カバー（ＤＳＡ）上に金属膜が堆積および構造化され、かつ
   前記金属膜の堆積が、形成と同時に、前記第１の回路コンポーネント（ＳＫ）の材料と前記機能構造物（ＦＳ）への前記導線（Ｚ）との間の導電的接触を作り出す、請求項７に記載の方法。

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