JPH09326447A - 弾性表面波素子又はic封入パッケージ - Google Patents

弾性表面波素子又はic封入パッケージ

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JPH09326447A
JPH09326447A JP8140442A JP14044296A JPH09326447A JP H09326447 A JPH09326447 A JP H09326447A JP 8140442 A JP8140442 A JP 8140442A JP 14044296 A JP14044296 A JP 14044296A JP H09326447 A JPH09326447 A JP H09326447A
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surface acoustic
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悦四 鈴木
Akira Yonezawa
章 米沢
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秀久 山崎
Kazuhiko Hazama
和彦 間
Toshiaki Sato
敏昭 佐藤
Yoshiki Tanaka
善喜 田中
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    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
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    • H01L2924/161Cap
    • H01L2924/1615Shape
    • H01L2924/16152Cap comprising a cavity for hosting the device, e.g. U-shaped cap

Abstract

(57)【要約】 【課題】弾性表面波素子又はICのチップの封入パッケ
ージにおける厳しい気密条件を満足し、酸素や水分に対
する酸化から確実に保護できる健全なる弾性表面波素子
又はIC封入パッケージを提供する。 【解決手段】ベース板3にカバー4を閉合して成る筺体
内に弾性表面波素子又はIC2を封入し、該弾性表面波
素子又はIC2の外部端子たるピン端子6が上記ベース
板3を貫通し植設された弾性表面波素子又はIC封入パ
ッケージであって、上記ベース板3が熱可塑性樹脂で形
成され、上記ピン端子6が上記熱可塑性樹脂の熱可塑性
によりベース板3に圧入されて圧入界面における気密保
持構造が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明はフィルタ又は共振
子として使用される弾性表面波素子の封入パッケージ構
造、又はICの封入パッケージ構造に関する。
【0002】
【従来の技術】弾性表面波素子には表面波フィルタ素子
と表面波共振子が存し、これらはテレビ受像機、VT
R、VIDEO、パソコンなどに幅広く使われている。
近年のマルチメディア時代の突入により携帯電話に見ら
れるような電波電子機器が急増しており、上記弾性表面
波素子の需要は益々高まっている。
【0003】表面波フィルタ素子1は図1に示す如く、
タンタル酸リチウム単結晶やニオブ酸リチウム単結晶等
の圧電板1aの表面に一対の櫛形電極1bが設けられた
構造となっている。
【0004】他方表面波共振子は櫛形電極の配置と端子
数が異なっているが圧電板表面に櫛形電極を設け弾性表
面波を利用している原理は同じである。
【0005】このような弾性表面波素子はその特性上、
櫛形電極側表面が空間内にあり、且つこの空間は酸素や
水分の浸入を厳しく防ぐ気密空間でなければならない。
酸素は圧電板表面の電極を酸化し、水分は該酸化を助長
し、圧電板に付着してその特性を悪化するからである。
【0006】図2は従来のピン端子タイプ(スルーホー
ル実装タイプ)の表面波共振子1の密封パッケージ構造
例である。これは金属製のベース板3とこれに閉合され
る金属製のカバー4とにより気密空間を有する筺体を構
成し、圧電板1aの表面に櫛形電極1bを有する表面波
共振子を上記ベース板3の上面に接着剤5を介して接着
する。
【0007】ピン端子6は上記ベース板3を厚み方向に
貫いて筺体内部から外部へ共振子の電極を電気的に導出
するもので、図示のように該ピン端子6はベース板3を
貫通する部位をガラス製絶縁スリーブ7に挿通し該ガラ
スの融着により界面における気密性を確保すると同時に
ベース板3との絶縁を図る構成としている。
【0008】上記ピン端子6の一端は筺体内部において
上記電極1bとボンディングワイヤ8で接続され、同他
端はベース板3の下方へ突出され配線回路基板のスルー
ホールとの接続に供される。又アース用ピン端子6′は
ベース板3に絶縁せずに植設されている。
【0009】次に図3は最近急速にその需要が増してい
る表面実装タイプの表面波フィルタ素子1の密封構造例
である。このフィルタ素子1は機能的にはピン端子タイ
プと変わらないが、同素子を配線回路基板に実装する場
合、該回路基板にスルーホール穿孔加工を要せず、回路
基板表面のパターンに直接半田付けし搭載できるように
なっている。
【0010】詳述すると、セラミック製ベース板3′を
用い、このセラミック製ベース板3′には印刷等によ
り、筺体内部から外部へ導出される配線9が施されてお
り、この配線9の一端に接続された筺体内部のベース板
上面の電極10とフィルタ素子1の電極1bとはボンデ
ィングワイヤ8にて接続され、配線9の他端に接続され
たベース板下面の電極11を配線回路基板への表面実装
に供する。
【0011】上記ベース板3に閉合された金属製カバー
4はコバールリング等の金属製接着剤5′を介してベー
ス板3とシーム溶接等で溶接され筺体内部に気密空間を
形成する気密保持構造が採られている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】図2、図3の何れの例
も、ベース板3,3′とカバー4は高温で溶接し、密閉
するというプロセス上の困難があり、その気密性につい
ても信頼性に欠ける問題を有している。
【0013】又図2のピン端子タイプの弾性表面波素子
ではベース板3とピン端子6をガラス製スリーブ7の融
着を介して気密を図るため、その組立と製造プロセス等
により非常に高価となる。
【0014】更に図3における表面実装タイプの弾性表
面波素子では、セラミック製ベース板3′を用いるた
め、配線後に高温に焼成しセラミック配線板を形成しな
ければならないと同時に、ベース板3′に形成される配
線パターンは高耐熱性の導電材を選択せねばならない。
従ってベース板3は高価となる。
【0015】そこで、この問題を改善するために、金属
との密着性に優れた絶縁材料として樹脂系の絶縁材料、
即ちポリイミドやポリフェニレンサルファイド樹脂の使
用の可能性について検討すると、これらは樹脂そのもの
の気体透過性が大きく、酸素や水分に対する遮断性が低
く、気密性の要求に応えることができない。
【0016】他方特開平7−162258号公報では筺
体を形成するベース板又はベース板とカバーを液晶ポリ
マーで形成し、該筺体内に圧電片を封入した表面実装タ
イプの圧電振動子を提供している。
【0017】この圧電振動子は筺体内部と外部のベース
板上の電極を印刷等によるベース板の表面配線によって
接続するか、又はベース板に貫通穴を設けて配線し内外
電極を接続する構造としており、何れの場合も接合面、
即ちカバーの閉合面を半田等の接着剤で密着封止する気
密構造としており、封止の信頼性を低下する問題点を有
している。
【0018】殊に前者においてはベース板とカバーの閉
合面に接合条件が異なる配線部が介在するため、接合瑕
疵を招来する問題を内在しており、又後者においてはベ
ース板に貫通穴を設ける加工を要することに加えて、こ
の貫通穴における気密保持構造に関しては有効な解決策
を示しておらず、ベース板を貫通するピン端子タイプに
おける気密保持構造に関しては全く予期していない。又
上記特開平7−162258号に開示されたものは圧電
振動子であり、弾性表面波素子とは使用目的と基本構造
(前者はベース板から浮かし支持、後者はベース板に接
着する構造等)が相違する。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明は上記ピン端子タ
イプ(スルーホール実装タイプ)又は表面実装タイプの
弾性表面波素子又はICの封入パッケージが適正に形成
でき、且つ各タイプの気密構造が適正に確保できる、上
記弾性表面波素子又はIC封入パッケージを提供し、前
記課題を解決するものである。
【0020】ベース板にカバーを閉合して成る筺体内に
弾性表面波素子又はICを封入し、その外部端子たるピ
ン端子を上記ベース板に貫通させるスルーホール実装タ
イプとする場合に、上記ベース板を熱可塑性液晶ポリマ
ー等の熱可塑性樹脂で形成し、上記ピン端子を上記熱可
塑性液晶ポリマー等の熱可塑性によりベース板に圧入し
て圧入界面における気密保持構造を形成する弾性表面波
素子又はIC封入パッケージを構成したものである。
【0021】又表面実装タイプにおいては、上記ベース
板を熱可塑性液晶ポリマー等で形成すると共に、該液晶
ポリマー等から成るベース板の筺体内上面に上記弾性表
面波素子又はICと接続する内部電極を、同外面に外部
電極を夫々設け、該内部電極と外部電極とをベース板を
貫通する短絡材で接続し、該短絡材の貫通部外周面を液
晶ポリマー等の熱可塑性によりベース板と接着する共
に、短絡材の両端をベース板表面において上記両電極又
は電極を形成するリードパターンで覆い上記貫通部にお
ける気密保持構造を形成した弾性表面波素子又はIC封
入パッケージを構成したものである。
【0022】上記短絡材は上記内部電極と外部電極とに
融着する導電ペーストから構成することができる。又上
記カバーとベースとは両者の閉合面において上記液晶ポ
リマー等の熱可塑性により接着し気密構造とする。
【0023】
【発明の実施の形態】本発明における弾性表面波素子は
表面波フィルタ素子又は表面波共振子であり、本発明は
これら弾性表面波素子封入パッケージ又はIC封入パッ
ケージを対象としている。図4は上記弾性表面波素子、
殊に表面波フィルタ素子の封入パッケージに関して、本
発明の実施形態例を示したものである。尚以下の説明に
用いる符号は従来例とは無関係に使用する。
【0024】この表面波フィルタ素子は図4A,Bに示
すように、ベース板3を熱可塑性液晶ポリマーにて形成
し、このベース板3上面の略全面を覆うように、銅箔等
の金属箔から成る導電座12が接着剤層を介することな
く接着されており、このベース板3にはこれを厚み方向
に貫通する四本のピン端子6が気密性を保つように保持
されている。
【0025】上記ピン端子6の上端は導電座12に設け
た絶縁孔13にその孔壁に接しないように遊挿され、導
電座12との絶縁が保たれる。又上記ベース板3を形成
する熱可塑性液晶ポリマーの特徴を生かし、この液晶ポ
リマーを溶融或いは軟化状態として、上記ピン端子6を
突き刺して圧入し冷却硬化する。
【0026】即ち、液晶ポリマーの熱可塑性によりベー
ス板3を溶融又は軟化してピン端子6を圧入し、冷却硬
化によりピン端子6の外周面に液晶ポリマーを接着して
圧入界面における気密保持構造を形成する。同様に、上
記導電座12とベース板3間には接着剤層を介さずにベ
ース板3を形成する液晶ポリマーの熱可塑性により貼り
合せられる。
【0027】図4Cは上記ピン端子6を熱可塑性液晶ポ
リマーから成るベース板3の厚み方向に圧入し保持せし
める方法を示しており、図示のようにピン端子6と対応
する貫通孔15を有する平板形の治具14を用意し、こ
の治具14を加熱テーブル16上面に設置して加熱状態
に置く。該治具14の上面に前記絶縁孔13を有する導
電座12を貼り合せたベース板3を設置し、ピン端子6
をガイド板17で案内しつつ上記絶縁孔13を通しベー
ス板3へ圧入する。
【0028】ベース板3は治具14で加熱され、液晶ポ
リマーの熱可塑性により溶融又は軟化状態にされてお
り、ピン端子6はこの溶融又は軟化状態で上記圧入を行
ない、ベース板3を貫通する下端が治具14の貫通孔1
5内へ挿入される。ピン端子6はベース板3の冷却硬化
により上記圧入界面において液晶ポリマーと強固に接着
し気密構造が形成される。
【0029】図4Cは上記ベース板3にピン端子6を圧
入する孔を形成せずに、同圧入を行なう例を示したが、
このベース板3にピン端子6よりも小径の圧入孔をピン
端子の配置に対応して設けて置き、この圧入孔に図4C
の治具14を使用してピン端子6を圧入することができ
る。
【0030】次に図4Aに示すように、上記ベース板3
の導電座12の上面に圧電体から成る表面波フィルタ素
子(又は表面波共振子又はIC)2を接着剤を介し接着
した後、上記ピン端子6の上端、即ちベース板3上面に
おける露出端と表面波フィルタ素子(又は表面波共振子
又はIC)2の本体2a表面に形成した電極2b間をボ
ンディングワイヤ8で接続すると共に、ピン端子(アー
ス用ピン端子)6′の上端、即ちベース板3上面におけ
る露出端と導電座12とをボンディングワイヤ8で接続
する。
【0031】そして金属製のカバー4をベース板3の上
面を覆うように閉合し、即ち、カバー4の周縁部に形成
したフランジ部4aをカバー4の周縁部上面に閉合し、
この閉合面を熱ブレスにより接着剤を介さずに接合す
る。液晶ポリマーは上記熱プレスにより溶融又は軟化さ
れ、ブレス圧によりフランジ部4aを溶融又は軟化され
た液晶ポリマーに押し付けて接着し気密構造とする。
【0032】上記により、弾性表面波素子又はICをベ
ース板3とカバー4とにより形成された気密空間内に封
入する。上記ベース板3とカバー4により形成した筺体
のシールド構造を高める場合、図4Aに示すように、金
属製カバー4の周縁部を上記の通り液晶ポリマーの熱可
塑性によりベース板3の周縁部上面に貼り合せつつ、カ
バー周縁部を導電座12の周縁部に押し付けて電気的接
触部18を形成する。この導電性のカバー4と導電座1
2との接触部18は上記例示のように導電座12とカバ
ー4の周縁部の一部分において形成することができる。
【0033】上記カバー4と導電座12を接触させシー
ルド構造を形成する場合、銅箔から成る導電座12とカ
バー4の一方又は双方表面にスズ(Sn)等の低融点金
属によるメッキを施し、上記導電座12とカバー4とを
接合する熱プレスの熱とプレス圧により導電座12とカ
バー4とを融着(金属結合)することができる。
【0034】上記弾性表面波素子又はIC封入パッケー
ジは図4Aに示すように、ピン端子6を以って配線回路
基板20にスルーホール実装される。
【0035】次に図5は本発明の表面実装タイプの表面
波フィルタ素子(又は表面波共振子又はIC)の封入パ
ッケージに関する実施形態例を示している。
【0036】又この実施形態例においてはベース板3を
液晶ポリマーから成る両面配線基板3aを用いた場合を
示している。この両面配線基板3aは図5Aに示すよう
に、液晶ポリマーから成るベース板3の上面と下面に銅
箔から成るリードパターン3b,3cが密着し形成され
ており、両リードパターン3b,3cはベース板3を貫
く導電ペーストから成る短絡材19にて電気的に接続さ
れ、各リードパターン3b,3cの端部には電極3d,
3eを形成する。
【0037】ベース板3の外表面たる下面には外部電極
3eを除き、リードパターン3dを覆う絶縁樹脂による
カバーコート21が施され、外部電極3eの表面にはニ
ッケル、金等によるメッキ処理が施されている。
【0038】又ベース板3の上面の略中央部には銅箔等
による導電座12が液晶ポリマーの熱可塑性により貼り
付けられており、この導電座12の周囲に前記リードパ
ターン3b及び電極3dを配し、前記導電ペーストによ
るリードパターン3cとの接続を行なうと共に、この導
電座12もベース板(両面配線基板)3を貫く導電ペー
ストから成る短絡材19を介し、ベース板3下面のアー
ス用リードパターン3cに接続され、このリードパター
ン3cの端部のアース用電極に接続されている。
【0039】このアース用電極及び信号用電極3eはベ
ース板3の周縁部下面に列状に配置され、配線基板20
との表面実装に供させる。
【0040】上記導電座12の上面に弾性表面波素子
(又はIC)を接着剤を介して接着し、電極3dと弾性
表面波素子(又はIC)表面の電極2bとをボンディン
グワイヤ8にて接続し、次で金属製のカバー4周縁のフ
ランジ部4aをベース板(両面配線基板3a)3の周縁
部上面に閉合し、この閉合面においてベース板3を形成
する液晶ポリマーの熱可塑性により接着剤を介さずに接
着し、気密構造を形成する。
【0041】上記図5Aに示すベース板3を形成する両
面配線基板3aは、図5Bのa図に示す如く、銅箔3
c′の表面に短絡材19を形成する導電ペーストによる
バンプ19′を形成する。このバンプ19′は銅箔3
c′上の所定位置に導電ペーストを印刷やディスペンス
法で尖鋭突起形に盛り上げることにより形成する。
【0042】上記導電ペーストとしてはニッケル粉又は
銅粉又はこれらの混合粉を合成樹脂ペーストで混練した
ものを用いる。又は半田粉を混練した半田ペースト、そ
の他の金属粉を混練した樹脂系ペーストを用いることが
できる。
【0043】次に図5Bのb図に示すように、上記バン
プ19′を付設した銅箔3c′に熱可塑性液晶ポリマー
から成るベース板3と銅箔3b′とをベース板3を間に
して重ね、次で図5Bのcに示すように、上記三者3
c′,3,3b′を熱プレスにより熱圧着すると、上記
バンプ19′が軟化又は溶融したベース板3に圧入され
て貫き、バンプ19′が軟化又は溶融されて先端部が銅
箔3b′により押しつぶされつつ同銅箔3b′に金属間
結合する。よって銅箔3b′,3c′間を導電ペースト
により電気的に接続する。
【0044】よって銅箔3a′と3b′とは接着剤層を
介することなく電気的に接続する。上記液晶ポリマーは
銅箔と富親和性を有し、上記加熱により良好に金属結合
することができる。
【0045】次で図5Bのd図に示すように、銅箔3
b′,3c′に既知のエッチング法等を用いてリードパ
ターン3b,3cと各端部に電極3d,3eを持った両
面配線基板を形成する。上記導電ペーストはその性質上
通気性を有するが、この導電ペーストから成る短絡材1
9のベース板3の表面における露出端(上端面と下端
面)は上記リードパターン3b,3c又は電極3d,3
eにより覆われ、このリードパターン3b,3c又は電
極3d,3eに金属結合している。
【0046】図6に示すように、上記表面実装タイプの
パッケージを形成する場合、上記ベース板3下面の外部
電極3eには低融点金属から成る球面形バンプ22を付
設し、この球面形バンプ22を配線回路基板20に融着
して表面実装する構造を採る。この場合、ベース板3は
図6から明らかなように、三層以上の配線基板にて形成
し、内部電極3dを中間配線層のリードパターン3fを
介して外部リードパターン3cに導くようにしてその外
部電極3eを再配置する。
【0047】次に図7は前記したスルーホール実装タイ
プ又は表面実装タイプのパッケージにおいて該パッケー
ジを形成する熱可塑性液晶ポリマーから成るベース板3
内に金属製又はセラミック製の補強板23を埋設又は外
表面に貼り合せて積層板とし、液晶ポリマー等の熱可塑
性樹脂を補強し、非透過性を向上することができる。
【0048】上記三層以上の配線基板をベース板3とし
て用いる例は、図6に示すように、ベース板3の上面に
複数の弾性表面波素子又はICを接着し封入する場合の
如き、電極密度の高い封止構造として有利に実施され
る。
【0049】上記各実施形態例のベース板3を形成する
液晶ポリマーとしては既知のサーモトロピック液晶ポリ
エステル又はサーモトロピック液晶ポリエステルアミド
の高分子液晶材をあげることができる。又上記各実施形
態例ではカバー4を金属製の導電性カバーで形成した場
合を示したが、このカバー4をベース板3と同様の液晶
ポリマー等の熱可塑性樹脂で形成し、前記気密構造とす
ることができ、このベース板3とカバー4とによって形
成された筺体内はN2等の不活性ガス雰囲気にし、この
気体内に弾性表面波素子又はICを存置する。
【0050】上記液晶ポリマーはその他の熱可塑性樹脂
を用いることができる。例えば熱可塑性樹脂と金属板又
は同樹脂とセラミック板の積層板を用い、非透過性ベー
ス板又はカバーを形成することができる。本発明はこれ
ら複合板を用いる場合を含むものである。
【0051】
【発明の効果】弾性表面波素子又はICのチップの封入
パッケージにおいては厳しい気密条件が求められるが、
本発明によればこの要求を満足し、酸素や水分に対する
酸化から確実に保護できる健全なる弾性表面波素子又は
IC封入パッケージを提供できる。
【0052】例えばベース板を貫通するスルーホール実
装タイプのパッケージにおいては、導電性ピン端子を液
晶ポリマー等の熱可塑性樹脂の熱可塑性により直に圧入
することにより簡単にピン端子圧入部における気密構造
が形成でき、且つ強固な植込みが図れる。又ベース板の
内部電極と外部電極間(又は両電極を有する各リードパ
ターン間)を導電ペーストを介し金属結合することによ
り高信頼の接続と気密性が確保できる。同様にカバーは
ベース板を形成する液晶ポリマー等の熱可塑性により良
好に接着してカバー閉合面における良好な気密構造を形
成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の表面波フィルタ素子を示す斜視図。
【図2】従来の表面波共振子のパッケージ構造を一部断
面して示す斜視図。
【図3】従来の表面波フィルタ素子の封入パッケージの
断面図。
【図4】本発明の一実施形態例を示し、Aはスルーホー
ル実装タイプの弾性表面波素子又はIC封入パッケージ
の断面図、Bは同パッケージを形成するベース板の斜視
図、Cはベース板にピン端子を圧入する方法を例示する
断面図。
【図5】本発明の他の実施形態例を示し、Aは表面実装
タイプの弾性表面波素子又はIC封入パッケージの断面
図、Bは該パッケージを形成するベース板の製造法を工
程を追って説明する断面図。
【図6】本発明の更に他の実施形態例を説明する表面実
装タイプの弾性表面波素子又はIC封入パッケージの断
面図。
【図7】本発明の更に他の実施形態例を説明する弾性表
面波素子又はIC封入パッケージの断面図。
【符号の説明】
2 弾性表面波素子又はIC 2a 弾性表面波素子又はIC本体 2b 同電極 3 ベース板 3a 両面配線基板 3b リードパターン 3c リードパターン 3d 内部電極 3e 外部電極 4 カバー 6 ピン端子 6′ ピン端子中のアース端子 8 ボンディングワイヤ 12 導電座 13 絶縁孔 14 治具 15 貫通孔 16 加熱テーブル 17 ガイド板 18 シールド用の接触部 19 短絡材 19′ 導電ペーストから成るバンプ 20 配線回路基板 21 カバーコート 22 球面形バンプ 23 補強板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 秀久 東京都大田区中馬込3丁目28番7号 山一 電機株式会社内 (72)発明者 間 和彦 岡山県倉敷市酒津1621番地 株式会社クラ レ内 (72)発明者 佐藤 敏昭 岡山県倉敷市酒津1621番地 株式会社クラ レ内 (72)発明者 田中 善喜 岡山県倉敷市酒津1621番地 株式会社クラ レ内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ベース板にカバーを閉合して成る筺体内に
    弾性表面波素子又はICを封入し、該弾性表面波素子又
    はICの外部端子たるピン端子が上記ベース板を貫通し
    植設された弾性表面波素子又はIC封入パッケージであ
    って、上記ベース板が熱可塑性樹脂で形成され、上記ピ
    ン端子が上記熱可塑性樹脂の熱可塑性によりベース板に
    圧入されて圧入界面における気密保持構造が形成されて
    いることを特徴とする弾性表面波素子又はIC封入パッ
    ケージ。
  2. 【請求項2】ベース板にカバーを閉合して成る筺体内に
    弾性表面波素子又はICが封入され、上記ベース板が熱
    可塑性樹脂で形成され、上記熱可塑性樹脂から成るベー
    ス板の筺体内上面に上記弾性表面波素子又はICと接続
    する内部電極が設けられ、同外面に外部電極が設けら
    れ、該内部電極と外部電極とがベース板を貫通する短絡
    材で接続され、該短絡材の貫通部外周面が熱可塑性樹脂
    の熱可塑性によりベース板と接着していると共に、短絡
    材の両端がベース板表面において上記両電極又は電極を
    形成するリードパターンで覆われ上記貫通部における気
    密保持構造が形成されていることを特徴とする弾性表面
    波素子又はIC封入パッケージ。
  3. 【請求項3】上記短絡材の両端が内部電極と外部電極と
    に融着する導電ペーストから成ることを特徴とする請求
    項2記載の弾性表面波素子又はIC封入パッケージ。
  4. 【請求項4】上記カバーとベースとが両者の閉合面にお
    いて上記熱可塑性樹脂の熱可塑性により接着し気密構造
    を形成していることを特徴とする請求項1又は2記載の
    弾性表面波素子又はIC封入パッケージ。
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