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Die
vorliegende Erfindung betrifft Radiofrequenzmodulbauteile, die ein
Oberflächenwellen-Bauelement umfassen,
das als Flip-Chip auf einem Mehrlagen-Keramiksubstrat montiert ist,
und insbesondere betrifft die Erfindung Radiofrequenzmodulbauteile,
die Oberflächenbauelemente
umfassen, die die Zuverlässigkeit während der
Verwendung erhöhen,
die Befestigungsfähigkeit
des Elements verbessern, die Produktgröße vermindern, und die Produktivität weiter
steigern können,
sowie deren Herstellungsverfahren.
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Ein ähnliches
Bauteil ist beispielsweise aus dem Dokument
EP 0 794 616 A2 bekannt.
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Bei
elektronischen Vorrichtungen herrscht auf dem Markt immer ein Bedarf
diese zu verkleinern, und hinsichtlich der verwendeten Bauteile
besteht ebenfalls ein Bedarf deren Größe und Gewicht zu verringern. Diese
Notwendigkeit zeigt sich insbesondere bei Radiofrequenzvorrichtungen,
wie beispielsweise bei tragbaren Telefonen. Dieser Bedarf ist auch
bei den verwendeten Bauteilen beachtlich. Hinsichtlich der Radiofrequenzvorrichtungen
werden die elektronischen Bauteile mit einer hohen Packdichte befestigt,
um den Anforderungen hinsichtlich der Verringerung der Größe und des
Gewichts gerecht zu werden. Auch wird hinsichtlich der Substrate,
die zur Befestigung der Elemente auf diesen verwendet werden, ein
Mehrlagensubstrat mit mehreren leitenden Schichten anstelle eines
herkömmlichen
Substrats mit einem Einschichtleiter verwendet, um der Miniaturisierung
gewachsen zu sein.
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Ein
Mehrlagen-Keramiksubstrat wird gebildet, indem eine aus Keramik
hergestellte Isolierschicht auf dem Mehrlagen-Keramiksubstrat, die
ein elektrischer Isolator ist, und eine leitende Schicht, die aus
Silber hergestellt ist, gebildet wird. Im Vergleich zu einem herkömmlichen
Mehrlagen-Harzsubstrat weist das Mehrlagen-Keramiksubstrat Eigenschaften,
wie beispielsweise geringere Verluste bei höheren Frequenzen, eine gute Wärmeleitfähigkeit,
eine höhere
Formgenauigkeit, und eine höhere
Zuverlässigkeit
auf.
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Das
Mehrlagen-Keramiksubstrat ist mit inneren Leitern versehen, die
wie eine Spule geformt oder parallel entgegengesetzt angeordnet
sind, so dass eine Induktivität
oder eine Kapazität
in diesen ausbildbar ist. Des Weiteren ist es möglich, dass derartige Elemente
aufgrund des geringen Verlustes und der hohen Formgenauigkeit mit
einem hohen Q-Faktor und mit einer geringeren Toleranz im Inneren
des Mehrlagen-Keramiksubstrats ausgebildet werden.
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Diese
Mehrlagen-Keramiksubstrate werden insbesondere in einer Radiofrequenzschaltung,
wie beispielsweise ein tragbares Telefon, als Modul verwendet, indem
unterschiedliche Bauteile auf der Oberfläche befestigt sind, um integrierte
Bauelemente mit hervorragenden Eigenschaften und einer geringen
Größe zu bilden.
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Da
die Radiofrequenzmodule für
jede Funktion modularisierte Schaltungen aufweisen, im Vergleich
zu einem herkömmlichen
Verfahren zur Bildung einer Schaltung mit befestigten Einzelbauteilen,
ist die Gerätestruktur
einfach, zuverlässig,
und ausgezeichnet in ihrem Verhalten. Des Weiteren erweist sich
der Aufbau als schwierig, da die herkömmlichen Einzelbauteile ihre
Funktionen jeweils in Verbindung mit den Eigenschaften eines jeden
Elements ausführen.
Jedoch wird bei der Modulherstellung die Spezifikation der Eigenschaften
in jedem Modul bestimmt, so dass der Geräteaufbau beim Entwerfen der
Vorrichtung strukturiert ist, woraus sich eine kürzere Fertigungszeit und somit
eine Arbeitsersparnis ergeben.
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Die 9 zeigt
ein Blockdiagramm einer Radiofrequenzschaltung für ein tragbares Telefon mit GSM-Dualband,
das weit verbreitet ist. In dieser Figur bezeichnet das Bezugszeichen
ANT eine Antenne zum Übertragen
und Empfangen der elektrischen Welle, DPX einen Diplexer (einen
2-Frequenzfilter) als einen Filter zum Trennen von mehreren Frequenzen,
T/R SW einen Übertragungs/Empfangsschalter,
um zwischen der Übertragung
und dem Empfang umzuschalten, LPF einen Tiefpassfilter zur Steuerung
der Radiofrequenz an der Übertragungsstufe,
und BPF einen Bandpassfilter an der Empfangsstufe.
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Bei
einer derartigen Schaltung für
ein tragbares Telefon ist das Modul mit einer bestimmten Anzahl
von Funktionen ausgebildet, indem die Bauelemente beispielsweise
an dem Leistungsverstärkerbereich
innerhalb einer Übertragungssystemschaltung
und an einem Antennenschaltbereich auf dem Mehrlagensubstrat befestigt
sind. Die 10 und 11 zeigen
den Aufbau der entsprechenden Fälle.
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Die 10 zeigt
ein Beispiel eines Leistungsverstärkermoduls, wobei das Bezugszeichen 1 das
dielektrische Mehrlagensubstrat kennzeichnet, das eine interne Elektrode 1a und
eine externe Elektrode 1b aufweist. Auf dem dielektrischen
Mehrlagensubstrat sind MMICs befestigt, die einen Hauptbereich des
Leistungsverstärkers
und der Chipelemente 2 der peripheren Schaltungen bilden.
Das MMIC wird durch eine Schutzschicht 3 geschützt und
die obere Seite des dielektrischen Mehrlagensubstrats ist zur Gänze mit
einer Schutzschildummantelung 4 bedeckt.
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Die 11 zeigt
ein Beispiel eines Frontendmoduls, das den Antennenschaltbereich
aufweist, wobei das Bezugszeichen 10 ein Mehrlagen-Keramiksubstrat
bezeichnet, das einen internen Induktivitätsbereich 11, Kapazitätsbereiche 12 und
externe Elektroden 13 aufweist. Weiterhin sind auf dem
Mehrlagen-Keramiksubstrat 10 befestigte Chip-Elemente 15 ausgebildet,
die Dioden, Widerstände
und Ähnliches
umfassen, sowie eine Schutzschildummantelung 16 zum Abdecken
des gesamten oberen Bereiches des Mehrlagen-Keramiksubstrats. Jedoch
umfasst das Frontendmodul der 11 kein
Oberflächenwellen-Bauelement
(im Nachfolgenden als ein SAW-Element bezeichnet) oder eine Gehäusekomponente.
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Zur
Zeit wird die Modulherstellung mit einer einzigen Funktion realisiert,
wie beispielsweise bei dem Leistungsverstärker oder dem Antennenschaltmodul.
Sollte ein breiterer Funktionsbereich für die Module vorgesehen sein,
können
weitere Vorteile des Moduls genutzt werden. Dies hängt selbstverständlich davon
ab, ob die Modulherstellung mit den SAW-Elementen einen wichtigen
Faktor bilden.
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Die
herkömmlichen
SAW-Elemente sind Gehäusekomponenten.
Selbstverständlich
ist es möglich,
ein Modul durch Befestigen einer Gehäusekomponente herzustellen.
Werden jedoch die Chip-Elemente direkt auf dem Substrat befestigt,
wie in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung beschrieben, kann
ein miniaturisiertes und höhenreduziertes
Bauelement erzeugt werden. Des Weiteren können die Herstellungskosten
verringert werden.
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Das
Mehrlagen-Keramiksubstrat kann eine Induktivität und eine Kapazität umfassen,
wodurch es durch eine geringere Größe gekennzeichnet ist, wobei
es jedoch schwierig ist, auch die Höhe zu verringern. Deshalb ist
es bei dem herkömmlichen
Modul mit einem zusätzlich
auf dem Substrat montierten Gehäuse
nicht möglich,
die Nachfrage nach Bauteilen mit einer geringeren Höhe zu befriedigen,
die in Zukunft noch steigen wird. Auch benötigt das Gehäuse einen
größeren Besetzungsbereich
im Vergleich mit einem ursprünglichen Chip
ohne Ummantelung. Von dem verwendeten Bauteil ist das SAW-Element die größte Komponente
und weist die größte Besetzungsfläche auf.
Unter diesen Umständen
ist es wünschenswert,
dass das SAW-Element in irgendeiner Form direkt auf dem Mehrlagen-Keramiksubstrat
befestigt wird, ohne die Gehäusekomponente
zu verwenden.
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Andererseits
umfasst die Herstellung des SAW-Elements einen Schritt zur Erzeugung
des SAW-Chips und einen Schritt zur Befestigung und Abdichtung des
SAW-Chips auf dem Gehäuse.
Die entsprechenden Prozessschritte sind äußerst kostenintensiv. Werden
die SAW-Elemente direkt auf dem Mehrlagen-Keramiksubstrat befestigt,
können
die Herstellungskosten verringert werden, da der Schritt zum Befestigen
und Abdichten des SAW-Elements auf dem Gehäuse weggelassen werden kann.
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Bei
dem zuvor beschriebenen Radiofrequenzmodul ist es wünschenswert,
dass die SAW-Elemente
direkt als Chip auf dem Mehrlagen-Keramiksubstrat montierbar sind,
auf dem weitere Bauteile durch einen Lötvorgang befestigbar sind.
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Im Übrigen treten
die nachfolgenden Probleme bei der Realisierung der zuvor erwähnten Schaltung auf.
- (1) Es ist notwendig, den Chip des SAW-Elements
luftdicht zu verschließen.
- (2) Es ist notwendig, eine Struktur zu realisieren, die in unterstützender
Weise Temperaturänderungen
widerstehen kann, so dass die Oberflächenwellen nicht beeinflusst
werden.
- (3) Es ist notwendig, den Lötvorgang
und den Befestigungsschritt des SAW-Elements kompatibel zu gestalten.
- (4) Es ist notwendig, eine flache Moduloberfläche mit
einer geringen Höhe
herzustellen.
- (5) Es ist notwendig, die mehreren Mehrlagen-Keramiksubstrate
gemeinsam zu bearbeiten, um die Produktivität zu erhöhen.
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(1) Bezug nehmend auf das luftdichte Verschließen des
Chips des SAW-Elements:
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Das
SAW-Element wird beispielsweise durch Bilden einer Leiterelektrode
aus Aluminium mit einer Genauigkeit im Submikrometerbereich (μm) auf einem
Substrat aus Lithiumtantalit erzeugt. Diese Elektrodenstruktur ist
präzise
ausgebildet, um wichtige Eigenschaften, wie beispielsweise die Resonanzfrequenz,
die Bandbreite, den Einfügungsverlust,
und den Verlust außerhalb
des Bandes zu erhalten. Beispielweise kann ein Fehler von 1 μm dazu führen, dass
die Ausführungsspezifikation
nicht erfüllt
wird.
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Höchstwahrscheinlich
wird das derart präzise
ausgebildete Element durch die Außenluft stark beeinflusst.
Ein Wassergehalt aufgrund der Feuchtigkeit und die Anhaftung von
Staub, und Ähnliches,
beeinträchtigen
das Verhalten.
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In
diesen Fällen
muss das SAW-Element auf irgendeine Art und Weise abgedichtet werden,
und bei dem Modul, auf das die Erfindung angewendet wird, ist es
notwendig, dass Schritte unternommen werden, die mit der Miniaturisierung,
der Höhenreduzierung
und dem gleichzeitigen Befestigen weiterer Elemente kompatibel sind.
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(2) Bezug nehmend auf die Notwendigkeit
ein Hilfsverfahren für
das Element zu verwenden, das keinen Einfluss auf die Oberflächenwellen
hat:
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Durch
Befestigen der mantellosen Chips auf der auf Siliconbasis beruhenden
integrierten Schaltung, können
die Chips durch Verwendung eines Klebemittels fest mit und mit der
gesamten Oberfläche
auf dem Substrat befestigt werden. Da die Resonanzeigenschaft durch
das Vorhandensein der Oberflächenwellen
an der Oberfläche
des Elements erhalten wird, ist es jedoch im Falle des SAW-Elements
nicht möglich,
die gesamte Fläche
des Chips unter Verwendung des Klebemittels fest auf dem Substrat
zu befestigen.
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Im
Falle der derzeitigen kleinen SAW-Elemente werden die Chips auf
dem Keramiksubstrat oder einem Harzsubstrat durch ein Verfahren,
das beispielsweise in dem Patent
JP-A-10-79638 offenbart
ist, und als Flip-Chip-Befestigungsverfahren bezeichnet wird, befestigt.
Dieses Verfahren ist in der
12 gezeigt,
wobei das Bezugszeichen
20 ein Substrat und das Bezugszeichen
30 einen
Flip-Chip als das SAW-Element bezeichnen. Auf dem Substrat
20 wird
eine Elektrode
21 mit einer Goldoberfläche (Au) gebildet, und der
Flip-Chip
30 weist ein Goldkontaktband
31 auf
dessen Hauptfläche
auf, die mit einer Leiterelektrode für das SAW ausgebildet ist.
Der Flip-Chip
30 wird durch eine Gold-Gold-Verbindung (verbinden
mit der Vorderseite nach unten) befestigt, wobei die Hauptfläche bzw.
Hauptebene, die mit der Leiterelektrode für das SAW ausgebildet ist,
nach unten gerichtet ist.
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Bei
der Erfindung erweist es sich als wirksam, das Verfahren zur Befestigung
des SAW-Elements
zu verwenden. Es darf jedoch kein Problem auftreten, selbst wenn
das Element in Verbindung mit weiteren gelöteten Bauelementen zu befestigen
ist. Insbesondere wird das Mehrlagen-Keramiksubstrat im Gegensatz
zu dem SAW-Einzelelement dicker, wenn dieses mit weiteren Elementen
in einem zusammengesetzten Modul kombiniert wird. In diesem Fall
ist eine Verspannung in den Verbindungsbereichen größer als
bei einem herkömmlichen
Bauteil mit einem Gehäuse.
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(3) Bezug nehmend auf die Notwendigkeit
den Lötvorgang
und den Schritt zum Befestigen des SAW-Elements kompatibel zu gestalten:
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In
dem Lötschritt
wird auf der Substratoberfläche
für gewöhnlich eine
Lötpaste
auf die Lötbereiche
aufgebracht, und danach die Elemente durch eine Wärmebehandlung
in einem Reflow-Ofen angeordnet und darauf befestigt. In diesem
Fall verdampft das Flussmittel in der Lötpaste, um eine Verbindung
mit den Oberflächenwellenelektroden
zu aktivieren und dabei die Benetzbarkeit des Lötmetalls zu gewährleisten.
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In
dem Fall, bei dem das SAW-Element in ungeschützter Weise befestigt wird,
d.h. wenn das SAW-Element im Voraus befestigt wird, ohne die Luftdichtigkeit
sicherzustellen, erfolgt eine Anhaftung des Flussmittels, wodurch
die Eigenschaften des SAW-Elements stark beeinträchtigt werden.
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Auch
wird das SAW-Element im Allgemeinen mit Hilfe einer Gold-Gold-Höckerverbindung
verbunden. Im Fall der Verbindung mit einem Lötmittel, umfasst die Metalloberfläche auf
dem Substrat eine Zinn- oder eine Lötschicht, die für gewöhnlich durch
Beschichtung ausgebildet werden.
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Das
Verfahren zur gemeinsamen Befestigung des SAW-Elements in einem
mantellosen Zustand und der gelöteten
Bauelement wurde noch nicht als Erfindung beschrieben.
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(4) Bezug nehmend auf die Notwendigkeit
zur Abflachung der Moduloberfläche
und Verringerung der Höhe:
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Zur
Befestigung der elektronischen Bauteile wurde ein Verfahren zur
Verwendung einer automatischen Befestigungsmaschine entwickelt und
weithin verwendet. Die Vorrichtung umfasst für gewöhnlich eine vakuumabsorbierende
Düse zur
Behandlung der Bauelemente, wobei die Bauelementoberfläche im Vergleich zu
dem Düsendurchmesser
einen größeren flachen
Bereich aufweisen sollte. Bei dem Verfahren aus dem Stand der Technik
ist die Oberfläche
des zusammengesetzten Moduls mit einer Metallplatte abgedeckt. Die abgeflachte
Struktur und der luftdichte Aufbau wirken sich in der vorliegenden
Erfindung nachteilig auf die Größenreduzierung
aus.
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(5) Bezug nehmend auf die Notwendigkeit
zur Erhöhung
der Produktivität,
indem Mehrlagen-Keramiksubstrate gemeinsam behandelt werden:
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Für gewöhnlich werden
Mehrlagen-Keramiksubstrate mit Hilfe eines Prozessschrittes einzeln
hergestellt. Der Arbeitsaufwand bei der einzelnen Behandlung ist
jedoch sehr groß,
wodurch die Produktivität
nicht erhöht
werden kann und somit höhere
Kosten die Folge sind. Demgemäß ist es
wünschenswert,
mehrere Mehrlagen-Keramiksubstratteile gemeinsam zu erzeugen.
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In
dem Dokument
JP-A-6-97315 ist
ein Beispiel offenbart, bei dem das SAW-Element zusammen mit weiteren
Schaltungsbauelementen befestigt und abgedichtet ist. In diesem
vorangehenden Beispiel ist das SAW-Element mit der Vorderseite voran
auf einem Harzsubstrat fixiert und durch eine Drahtverbindung elektrisch
verbunden. Dies ist offensichtlich unterschiedlich zu der vorliegenden
Erfindung, bei der das SAW-Element als Flip-Chip auf dem Mehrlagen-Keramiksubstrat
befestigt wird. Gemäß der Erfindung
kann aufgrund der Flip-Chip-Befestigungsweise eine Miniaturisierung
erreicht werden, wobei es durch Anwenden der Flip-Chip-Befestigungsweise
möglich
ist, den Einfluss aufgrund eines Unterschiedes in dem Wärmeausdehnungskoeffizienten
hinsichtlich des Substrats zu verringern. In dem Dokument
JP-A-6-97315 wird
darauf verwiesen, dass ein Unterschied in dem Wärmeausdehnungskoeffizienten
zwischen den Keramiksubstraten besteht, wodurch Probleme auftreten.
Ein derartiger Einfluss ist jedoch in der vorliegenden Erfindung äußerst gering.
Insbesondere sind der Temperaturkoeffizient des SAW-Elements und
der Unterschied in dem Wärmeausdehnungskoeffizienten
kompensiert, und das Temperaturverhalten der Mittenfrequenz des
Flip-Chips im Falle des Harzsubstrats und des Keramiksubstrats ist
bei dem Keramiksubstrat, wie in der
4 gezeigt,
besser.
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Das
SAW-Element scheint in dem Dokument
JP-A-6-97315 zusammen mit weiteren passiven
Bauelementen befestigt zu sein, jedoch offenbart es keine Befestigung
zusammen mit den oberflächenmontierten Elementen.
Insbesondere wird das Lötmittel
zur Abdichtung verwendet, aber in diesem Fall ist ein unmittelbar darauffolgendes
Wärmeverfahren
offenbart, um eine Verunreinigung durch das Flussmittel zu verhindern.
Das heißt,
dass sich eine gemeinsame Befestigung der oberflächenmontierten Elemente als
schwierig gestaltet.
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Je
nach Erfindung kann eine gemeinsame Befestigung mit weiteren oberflächenmontierten
Elementen mit der Anwendung eines Reinigungsprozesses (Reinigungsvorgang)
vorgesehen sein, was sich als einfacher herausstellt, und es können unterschiedliche
Bauelemente zusammen befestigt werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Dem
gemäß ist es
angesichts der zuvor erwähnten
Aspekte eine erste Aufgabe der Erfindung ein Radiofrequenzmodulbauteil
mit Oberflächenwellen-Bauelementen
und ein Herstellungsverfahren desselben bereitzustellen, bei dem
das SAW-Element als gehäuseloser
Chip und zusammen mit weiteren oberflächenmontierten Bauelementen
befestigbar ist.
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Es
ist eine zweite Aufgabe der Erfindung, ein Radiofrequenzmodulbauteil
mit Oberflächenwellen-Bauelementen
und ein Herstellungsverfahren desselben bereitzustellen, wobei das
SAW-Element als ein gehäuseloser
Chip befestigt ist, wodurch es möglich
ist, eine Miniaturisierung, eine Größenreduzierung, eine Erhöhung der
Produktivität
und eine Senkung der Kosten sicherzustellen.
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Weitere
Aufgaben und neue Eigenschaften der Erfindung werden anhand der
nachfolgenden Beschreibung in Bezug auf die Ausführungsformen der Erfindung
offensichtlich. Die Erfindung ist durch die beigefügten Ansprüche definiert.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine Vorderansicht und eine Querschnittsansicht der Radiofrequenzmodulbauteile
mit den Oberflächenwellen-Bauelementen
gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung;
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2A bis 2G sind
beispielhafte Ansichten, die die Fertigungsschritte der ersten Ausführungsform
darstellen;
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3 ist
eine schematische Ansicht einer Schaltung der ersten Ausführungsform;
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4 ist
eine schematische Ansicht des Keramiksubstrats und des Harzsubstrats,
das das Temperaturverhalten der SAW-Elemente darstellt;
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5A bis 5E zeigen
beispielhafte Ansichten der Fertigungsschritte der zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
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6 ist
eine Draufsicht des Harzelements, das für die zweite Ausführungsform
verwendet wird;
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7 ist
eine Vorderansicht und eine Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform
der Erfindung;
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8 ist
eine Vorderansicht und eine Querschnittsansicht eines Beispiels
des Moduls, das mit der Gehäusekomponente
auf der herkömmlichen
SAW-Elemente befestigt ist;
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9 ist
eine schematische Blockansicht der Radiofrequenzschaltung für ein herkömmliches
tragbares Telefon mit GSM-Dualband;
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10 ist
eine Vorderansicht und eine Querschnittsansicht des Leistungsverstärkermoduls;
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11 ist
eine Vorderansicht und eine Querschnittsansicht des Frontendmoduls,
das den Antennenschaltbereich umfasst; und
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12 ist
eine Vorderansicht und eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel
für eine
Verbindung des SAW-Elements mit der Vorderseite nach unten (Flip-Chip-Befestigung) mit
Hilfe einer Gold-Gold-Verbindung darstellt.
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Eine
Erläuterung
der Ausführungsformen
der Radiofrequenzmodulbauteile mit den Oberflächenwellen-Bauelementen und
deren Herstellungsverfahren wird gemäß der vorliegenden Erfindung
mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen bereitgestellt.
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Die 1 ist
eine erste Ausführungsform
der Erfindung, die die Radiofrequenzmodulbauteile mit den Oberflächenwellen-Bauelementen
in einem fertigen Zustand darstellt. Die 2A bis 2G zeigen
deren Herstellungsverfahren. Die 3 zeigt
eine Schaltung von diesen.
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Zunächst wird
Schritt für
Schritt die erste Ausführungsform
mit Bezug auf die Fertigungsschritte in den 2A bis 2G beschrieben.
In der 2A bezeichnet das Bezugszeichen 40 ein
Mehrlagen-Keramiksubstrat, das 15 Schichten aus inneren elektrischen
Leitern 41 mit einer Aluminiumglaskomplexkeramik als Isolationsschichten
aufweist. Die äußere Abmessung
beträgt
in etwa 6 mm × 4
mm und weist eine Dicke von 0,8 mm auf. Eine leitende Oberflächenschicht 42 auf
dem Mehrlagen-Keramiksubstrat 40 ist aus einem gesinterten
Silberleiter gebildet.
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In
dem in der 2B gezeigten Vergoldungsschritt
wird das Mehrlagen-Keramiksubstrat 40 mit Nickel als eine
Grundierungsbeschichtung auf der leitenden Oberflächenschicht 42 (gesinterter
Silberleiter) mit einer Schichtdicke von in etwa 2 bis 3 μm aufgetragen,
und danach wird eine Goldschicht aufgetragen, um befestigte Elektroden 43 mit
einer Goldschicht zu bilden.
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Bei
dem Verfahren zum Befestigen der gelöteten Bauteile in der 2C auf
dem Mehrlagen-Keramiksubstrat 40, wurde die Lötpaste auf
die mit Lötmittel
verbundenen Bereiche der befestigten Elektroden 43, die mit
der Goldschicht versehen wurden, und auf die Lötelemente 50 (die
zu lötenden
oberflächenmontierten
Elemente) aufgetragen, die eine Induktivität, eine Kapazität, einen
Widerstand, eine Diode und Ähnliches
in der Schaltung der 3 umfassen. Anschließend wurde
das Lötmittel
in dem Reflow-Ofen fixiert. Somit wurden die entsprechenden Elemente 50 durch
Löten der
leitenden Oberflächenschichten 42,
die mit der Goldschicht beschichtet sind, d.h. die befestigten Elektroden 43,
befestigt.
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Danach
wurde in dem in der 2D gezeigten Reinigungsverfahren
das Mehrlagen-Keramiksubstrat 40 mit
den darauf befestigten Lötelementen 50 einem
Reinigungsverfahren mit einer Alkalilösung oder einer Plasmareinigung
(Plasmaätzen)
ausgesetzt.
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Bei
dem in der 2E gezeigten Schritt, bei dem
das SAW-Element durch die Gold-Gold-Verbindung kopfüber befestigt ist, ist das
SAW-Element nicht die Gehäusekomponente,
sondern das SAW-Element als Flip-Chip, d.h. der Flip-Chip 30 ist
der in der 12 gezeigte mantellose Chip.
Der Flip-Chip 30 durchläuft
einen ähnlichen
Fertigungsschritt wie die Gehäusekomponente
und weist einen Goldkontakthöcker 31 auf
der Hauptebene auf, die mit den Leiterelektroden für das SAW-Element
ausgebildet ist (dies wird erzielt, indem die Schritt des Befestigens
an das Gehäuse
und des Abdichtens der anderen Hälfte
in dem Gehäuseelement
ausgelassen werden). Der Flip-Chip 30 wird durch die Gold-Gold- Verbindung auf der
befestigten Elektrode 43 kopfüber auf dem Mehrlagen-Keramiksubstrat 40 montiert,
indem die Hauptebene mit den Leiterelektroden für das SAW-Element nach unten
gerichtet ist (mit der Vorderseite nach unten verbunden).
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Indem
der Durchmesser der Goldleitung und die Herstellungsbedingungen
verändert
werden, kann der Goldkontakthöcker 31 im
Durchmesser verändert
werden, um einen geeigneten Durchmesserbereich festzulegen, und
durch Verändern
der Länge
der Goldleitung kann die Länge
des Goldkontakthöckers 31 verändert werden,
und der Abstand zwischen der befestigten Elektrode 43 auf
dem Substrat 40 und dem Flip-Chip 30 ist in einem
geeigneten Bereich einstellbar. Die Verbindung des Flip-Chips 30 mit
der Vorderseite nach unten wird durch Anordnen des Flip-Chips 30 mit
der Vorderseite nach unten an einer bestimmten Position und durch
Anwenden von Ultraschall mit 9 W auf der Seite des Flip-Chips 30 für 0,6 Sekunden
und unter einer Last von 300 g erzielt. Somit wird der Goldkontakthöcker 31 durch
Ultraschallbonding auf der Goldoberfläche der befestigten Elektrode 43 auf
der Seite des Substrats verbunden.
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Im Übrigen wird
die Scherfestigkeit des Flip-Chips 30 als das SAW-Element
im Falle einer Änderung des
Reinigungsprozesses auf einen Nichtreinigungsprozess oder einen
alkalichemischen Reinigungsprozess später in Verbindung mit der Tabelle
1 beschrieben. Auch wird die Beziehung zwischen der Dicke der Goldbeschichtung
der befestigten Elektrode 43 und der Scherfestigkeit des
Flip-Chips 30 sowie der Lötelemente 50 später in Verbindung
mit der Tabelle 2 beschrieben. Der Durchmesser des Goldhöckers nach
der Befestigung des Flip-Chips 30 (nach dem Ultraschallbonding),
die Scherfestigkeit und die Einflüsse auf das Ergebnis des Hitzeeinwirkungstests
wird später
in Verbindung mit der Tabelle 3 beschrieben. Des Weiteren werden
die Einflüsse
des Abstandes zwischen der befestigten Elektrode 43 und
des Flip-Chips 30 auf dem Substrat 40 auf die
horizontale Verschiebung und die Ergebnisse des Hitzeeinwirkungstests
später
in Verbindung mit der Tabelle 4 beschrieben. Bei den in den Tabellen
1 bis 4 durchgeführten
Messungen wurden die Querschnitte, die Durchmesser und die Verbindungsstellen
des Goldhöckers
bei dessen Befestigung mithilfe des Elektronenmikroskops betrachtet.
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Nach
der in der 2F gezeigten Befestigung des
Flip-Chips 30 als das SAW-Element wird die viereckige rahmenartig
ausgebildete Epoxidharzplatte auf dem Mehrlagen-Keramiksubstrat 40 befestigt,
wobei die Platte einen ausgehöhlten
Bereich als Harzseitenwand 60 aufweist, um den Flip-Chip 30 als
das SAW-Element und das Lötelement 50 aufzunehmen,
und des Weiteren wird, wie in der 2G gezeigt,
die Epoxidharzplatte als Abdeckung 61 mit Hilfe eines Klebemittels
verbunden, und des Weiteren zur Ausbildung einer festen Verbindung
für 5 Stunden
mit einem Vakuum umgeben.
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Anhand
des in den 2A bis G gezeigten Verfahrens
werden der Flip-Chip 30 als das SAW-Element und weitere
Lötelemente 50 als
oberflächenmontierte
Elemente auf dem Mehrlagen-Keramiksubstrat 40 mit den leitenden
Innenschichten 41, wie in der 1 gezeigt,
befestigt, wobei die Lötelemente 50 auf
das Mehrlagen-Keramiksubstrat 40 gelötet sind und der Flip-Chip 30 mit
dem Goldhöcker 31 durch
eine Gold-Gold-Verbindung (Goldkugelbondingverfahren) kopfüber mit
der mit Gold beschichteten befestigten Elektrode 43 auf dem
Mehrlagen-Keramiksubstrat 40 verbunden ist, und ferner
wird der Flip-Chip 30 und die weiteren Lötelemente 50 durch
die Harzseitenwand 60 und die Harzabdeckung 61 zur
Abdeckung der Öffnung
der Seitenwand, die an das Mehrlagen-Keramiksubstrat 40 fixiert
ist, luftdicht abgeschlossen. Somit werden luftdicht abgeschlossene
Radiofrequenzmodulbauteile erhalten. Die äußere Abmessung dieses Radiofrequenzmodulbauteils
umfasst in etwa 6 mm × 4
mm und weist eine Höhe
von 1,5 mm auf.
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In
dem Schaltdiagramm der 3 ist abgesehen von dem SAW-Element
ein Bereich bereits als Modul ausgebildet, der in etwa dieselbe
Abmessung von 6 mm × 4
mm umfasst. Derzeit können
2 SAW-Elemente auf dem selben Bereich befestigt werden, wodurch
die Schaltung hinreichend verkleinert werden kann. Des Weiteren
weist das Modul gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Höhe
von 1,5 mm auf. Wenn das SAW-Gehäuseelement 70,
wie in der 8 gezeigt, einfach auf dem herkömmlichen
Bauteil (ein Modul mit einem auf dem Mehrlagen-Keramiksubstrat 40 befestigten
Bauelement 50) befestigt wird, beträgt die Höhe etwa 2 mm. Somit zeigt sich,
dass die Höhe
im Gegensatz zu dem herkömmlichen
Bauelement der 8 hinreichend verringert werden
kann. Es sollte beachtet werden, dass gleiche oder ähnliche
Teile in der 1 mit den gleichen Bezugszeichen
in der 8 gekennzeichnet sind.
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Die 4 zeigt
das Temperaturverhalten, wenn der Flip-Chip des SAW-Elements, wie
in dieser Ausführungsform,
auf dem Keramik-Mehrlagensubstrat befestigt ist (gepunktete Linie)
und wenn der Flip-Chip in ähnlicher
Weise auf dem Harzsubstrat befestigt ist (durchgezogene Linie).
Es zeigt sich, dass das Mehrlagen-Keramiksubstrat aufgrund der Temperaturänderung
eine geringere Frequenzänderung
aufweist.
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Tabelle
1 führt
die Scherfestigkeit bei der Erzeugung der Proben auf, indem der
Reinigungsprozess jeweils auf Nichtreinigung, alkalichemische Flüssigkeitsreinigung
und Plasmareinigung eingestellt wurde. Der Durchmesser des Goldhöckers betrug
nach der Befestigung des Flip-Chips
30 100 μm, der Abstand
zwischen der befestigten Elektrode
43 und dem Flip-Chip
30 auf
dem Substrat
40 betrug 20 μm, und die Goldbeschichtung
der befestigten Elektrode
43 der Substratseite betrug 0,5 μm. [Tabelle 1] Tabelle 1: Einfluss des Reinigungsschrittes
auf die Schwerfestigkeit
| Art
der Reinigung | Scherfestigkeit |
| Nichtreinigung | 350 |
| chemische
Flüssigkeitsreinigung | 400 |
| Plasmareinigung
: 450 W | |
| 1
min | 360 |
| 2
min | 420 |
| 3
min | 450 |
| 5
min | 460 |
| 8
min | 460 |
| 10
min | 360 |
| 15
min | 320 |
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Aufgrund
der Ergebnisse aus der Tabelle 1 zeigt sich, dass im Falle der Nichtreinigung
die Festigkeit der Fixierung äußerst schwach
ausgebildet ist. Die Probe wurde fest in das vergrabene Harz eingeführt, auf der
Oberfläche
poliert, und mit Hilfe des Elektronenmikroskops im Querschnitt betrachtet,
und Fremdsubstanzen, wie beispielsweise das Flussmittel, wurden
auf der Oberfläche
aufgebracht. Es wurde berücksichtigt,
dass die Fremdsubstanzen eine Verminderung der Scherfestigkeit verursachen.
Die Reinigung mit Medizinflüssigkeit
wurde mit einer auf Alkali basierenden Reinigungsflüssigkeit
durchgeführt.
In diesem Fall wies die Probe hinsichtlich der praktischen Anwendbarkeit
kein besonderes Problem auf. Die Plasmareinigung, die durch Bespritzen
mit Argonplasma durchgeführt
wird, ergab folgende Ergebnisse. Der Ausgabewert betrug konstant 450
W und die Zeit wurde als ein Parameter verwendet. 1 Minute ist nicht
ausreichend für
die benötigte
Festigkeit. Bei einer Dauer von mehr als 10 Minuten war die benötigte Festigkeit
wiederum nicht ausreichend. Bei einer Dauer von weniger als 1 Minute
konnte die Oberfäche
nicht aktiviert werden und bei einer Dauer von mehr als 10 Minuten
wies die befestigte Elektrode 43 Schäden auf der Goldoberflächenschicht
auf. Die bevorzugte Dauer betrug zwischen 2 Minuten oder mehr und
8 Minuten oder weniger.
-
Die
Tabelle 2 führt
die Scherfestigkeit bei der Erzeugung der Probe auf, indem die Dicke
der Vergoldung der befestigten Elektrode 43 auf dem Substrat 40 in
einem Bereich zwischen 0,05 μm
und 7,0 μm
in Bezug auf eine 1005 Chip-Spule (1 × 0,5 × 0,5 mm) als der Flip-Chip 30 und
das gelötete
Bauelement 50 verändert
wurde.
-
In
diesem Fall betrug der Durchmesser des Goldhöckers nach der Befestigung
des Flip-Chips
30 100 μm, der Abstand
zwischen der befestigten Elektrode
43 und des Flip-Chips
30 auf
dem Substrat
40 20 μm,
und der Abstand zwischen der befestigten Elektrode
43 und
der 1005 Chip-Spule 20 μm,
wobei die Plasmareinigung für
5 Minuten durchgeführt
wurde. [Tabelle 2] Tabelle 2: Einfluss der Beschichtungsdicke
auf die Scherfestigkeit des SAW-Elements und des gelöteten Chips
| Goldschichtdicke
(μm) | SAW-Scherfestigkeit
(gf) | Scherfestigkeit
der Chip-Komponente
(gf) |
| 0,05 | 310 | 800 |
| 0,1 | 400 | 1200 |
| 0,3 | 420 | 1500 |
| 0,5 | 460 | 1600 |
| 1,0 | 470 | 1700 |
| 2,0 | 480 | 1600 |
| 3,0 | 470 | 1700 |
| 5,0 | 480 | 1700 |
| 7,0 | 480 | 800
Ablösung erfolgt |
-
Aufgrund
der Ergebnisse auf der Tabelle 2 zeigt sich, dass im Falle der Goldschicht,
d.h. die Dicke der goldbeschichteten Schicht betrug weniger als
0,1 μm,
die Festigkeit an der Gold-Gold-Verbindungsstelle
und auch im Falle der Gold-Lötmittel-Verbindungsstelle
außergewöhnlich niedrig
ist. Wenn die Dicke der Vergoldungsschicht 5 μm übersteigt, tritt kein besonderes
Problem auf. Jedoch ist im Falle der Lötverbindung die Scherfestigkeit
stark verringert, wenn eine Reibung zwischen der Beschichtungsschicht
und dem Silberbett erzeugt wird. Eine Interpretation dafür wäre, dass
eine Verspannung zum Zeitpunkt der Fixierung des Lötmittels auf
die Verbindungsstelle konzentriert ist. Deshalb beträgt die Dicke
der Goldbeschichtung als Goldschicht vorzugsweise zwischen 0,1 μm und mehr
und 5 μm
oder weniger, und noch besser liegt sie in einem Bereich zwischen
0,3 μm und
3 μm.
-
Die
Tabelle 3 führt
die Ergebnisse auf, bei denen die Auswirkung des Goldhöckerdurchmessers
auf die Scherfestigkeit und den Hitzeeinwirkungstest des Flip-Chips
30 hinsichtlich
der Proben gemessen wurde, die jeweils erzeugt wurden, indem die
Durchmesser des Goldhöckers
in dem Bereich zwischen 30 μm
und 200 μm
verändert
wurde, wenn der Flip-Chip
30 als das SAW-Element auf dem
Substrat mit der Vorderseite nach unten befestigt ist. [Tabelle 3] Tabelle 3: Auswirkung des Goldhöckerdurchmessers
auf die Scherfestigkeit und den Hitzeeinwirkungstest des SAW-Elements
| Durchmesser
des Goldhöckers (μm) | Scherfestigkeit
des SAW (gf) | Fehler
beim Hitzeeinwirkungstest (von 100 Stück) |
| 30 | 290 | 12 |
| 50 | 400 | 1 |
| 70 | 450 | 0 |
| 100 | 460 | 0 |
| 120 | 460 | 0 |
| 150 | 470 | 1 |
| 200 | 470 | 8 |
-
Der
Hitzeeinwirkungstest wurde zur besseren Veranschaulichung der Bedingungen
durchgeführt.
Die Testbedingungen umfassten –40°C auf der
Niedrigtemperaturseite und 85°C
auf der Hochtemperaturseite, die jeweils für 30 Minuten bei 100 Durchgängen gehalten
wurden. Die Schätzung
wurde so durchgeführt,
dass der Einfügungsverlust
des SAW-Elements gemessen wurde. Die Probe, die zu Beginn in etwa
2 dB mit einer Steigerung auf 5 dB oder mehr betrug, wurde als fehlerhaft
ausgewiesen. Die Schätzung
wurde anhand der Anzahl von Fehlern aus 100 Proben bestimmt. Die
weiteren Messbedingungen betrugen für die Goldbeschichtung der befestigten
Elektrode 43 auf der Substratseite 0,5 μm, und für den Abstand zwischen der
befestigten Elektrode 43 und dem Flip-Chip auf dem Substrat 40 20 μm, und die
Plasmareinigung betrug 5 Minuten.
-
Aufgrund
der Ergebnisse aus der Tabelle 3 zeigt sich, dass die Festigkeit äußerst niedrig
ist, wenn der Goldhöckerdurchmesser
weniger als 50 μm
beträgt,
und dass der fehlerhafte Anteil in dem Hitzeeinwirkungstest anstieg.
Wenn der Goldhöckerdurchmesser
150 μm übersteigt,
ist die Scherfestigkeit ausreichend hoch, jedoch stieg der fehlerhafte
Anteil nach dem Hitzeeinwirkungstest an. In diesem Fall zeigt sich,
dass es häufig zu
einer Ablösung
auf der Elektronenseite des SAW-Elements kommt. Daraus lässt sich
schließen,
dass eine Hitzeeinwirkungsspannung auf der SAW-Elementseite auftritt,
wenn der Durchmesser des Goldhöckers äußerst dick
ist. Deshalb beträgt
der Goldhöcker
bei der Montage vorzugsweise zwischen 50 μm und mehr und 150 μm oder weniger,
und noch besser zwischen 70 μm
und 120 μm.
-
Die
Tabelle 4 führt
die Ergebnisse auf, bei denen der Einfluss des Abstandes zwischen
der befestigten Elektrode
43 und dem Flip-Chip
30 auf
dem Substrat
40 auf die Scherfestigkeit und den Hitzeeinwirkungstest des
Flip-Chips
30 gemessen wurde, indem Proben verwendet wurden,
bei denen der Abstand zwischen der befestigten Elektrode
43 und
dem Flip-Chip
30 in einem Bereich zwischen 3 μm und 70 μm verändert wurde. Die
Goldschicht der befestigten Elektrode
43 der Substratseite
betrug 0,5 μm,
der Goldhöckerdurchmesser 100 μm, die Plasmareinigung
wurde für
5 Minuten durchgeführt,
und der Hitzeeinwirkungstest umfasste 100 Durchgänge bei –40°C bis 85°C. [Tabelle 4] Tabelle: Einwirkung des Abstandes auf
die Scherfestigkeit und den Hitzeeinwirkungstest des SAW-Elements
| Abstandsabmessung
(μm) | Scherfestigkeit
des SAW (gf) | Fehler
beim Hitzeeinwirkungstest (von 100 Stück) |
| 3 | 450 | 15 |
| 5 | 440 | 2 |
| 10 | 450 | 0 |
| 20 | 460 | 0 |
| 30 | 460 | 0 |
| 50 | 410 | 0 |
| 70 | 340 | 0 |
-
Wenn
der Abstand weniger als 5 μm
beträgt,
ist die Festigkeit ausreichend, wobei es jedoch häufig zu einem
Fehler in dem Hitzeeinwirkungstest kommt. Wenn der Abstand 50 μm übersteigt,
tritt bei dem Hitzeeinwirkungstest kein Problem auf, jedoch sinkt
die Scherfestigkeit stark ab. Dem gemäß beträgt der Abstand vorzugsweise
zwischen 5 μm
oder mehr und 50 μm
oder weniger, und noch besser zwischen 10 μm und 30 μm.
-
Gemäß der ersten
Ausführungsform
können
die folgenden Ergebnisse erzielt werden.
- (1)
Bei dem Radiofrequenzelektronikschaltbauteil, das das Mehrlagen-Keramiksubstrat 40 und
den Flip-Chip 30 als das SAW-Element, das direkt auf dem
Substrat befestigt ist, umfasst, wird eine Luftdichtigkeit des SAW-Elements
durch Verwenden der Harzseitenwände 60 und
der Harzabdeckung 61 erzielt, und der Einfluss des gelöteten Bauelements 50 wird
bei der Erzeugung beseitigt, wodurch es möglich ist, die Effizienz zu
erhöhen,
die Zuverlässigkeit
während
der Verwendung zu steigern, die Befestigungsfähigkeit zu verbessern, und
des Weiteren die Höhe
des Bauteils zu verringern.
Werden die Radiofrequenzmodulbauteile
so gebaut, wobei die Seiten und der obere Bereich bei der Befestigung
des Modulbauelements durch die Harzseitenwände 60 und die Harzabdeckung 61 luftdicht
abgedeckt sind, kann das Problem (1) des hermetischen Verschließens des
SAW-Elements gelöst
werden.
- (2) Indem der Flip-Chip 30 als das SAW-Element durch
eine Gold-Gold-Verbindung kopfüber
auf der mit einer auf dem Mehrlagen-Keramiksubstrat 40 aufgetragenen
Goldschicht beschichteten Elektrode verbunden wird, kann das Problem
(2) des Standhaltens von Temperaturänderungen anhand des Hilfsverfahrens, das
keinen Einfluss auf das SAW-Element hat, gelöst werden. Insbesondere ist
zusätzlich
zum Befestigen des Flip-Chips durch eine Gold-Gold-Verbindung die
Dicke der Vergoldungsschicht und der Durchmesser des Goldhöckers entsprechend
ausgebildet, sowie die Widerstandsfähigkeit gegen Temperaturänderungen verbessert.
Insbesondere beträgt
die Goldbeschichtung der befestigten Elektrode 43, die
auf dem Mehrlagen-Keramiksubstrat 40 ausgebildet ist, zwischen
0,1 μm und
mehr und 5 μm
oder weniger, der Abstand zwischen dem Flip-Chip 30 als
das SAW-Element und der befestigten Elektrode 43 zwischen
5 μm und mehr
und 50 μm
oder weniger, der Durchmesser des Goldhöckers für die Gold-Gold-Verbindung
zwischen 5 μm
und mehr und 50 μm
oder weniger.
- (3) Bei dem Herstellungsverfahren ist zumindest der Bauelementverbindungsbereich
der leitenden Oberflächenschicht 42 des
Mehrlagen-Keramiksubstrats 40 für montierte Bauteile vergoldet,
um die befestigte Elektrode 43 zu bilden, werden die Bauelemente
außer
mindestens einem SAW-Element durch einen Lötvorgang befestigt, wird der
Reinigungsvorgang durchgeführt,
und der Flip-Chip 30 als das SAW-Element anschießend kopfüber auf
dem Mehrlagen-Keramiksubstrat 40 mit Hilfe einer Gold-Gold-Verbindung
befestigt, wobei das Harzmaterial der Seitenwände 60 und der Harzabdeckung 61 mit
dem Klebemittel verbunden sind. Bei diesem Verfahren können die
gelöteten
Bauelemente, die durch einen Lötvorgang
zu befestigen sind, auf herkömmliche
Art und Weise hergestellt werden. Die goldbeschichtete Oberfläche ist
hinreichend befestigt und mit ausreichend Feuchtigkeit versehen.
Mit diesem Herstellungsverfahren kann das Problem (3), das sich
mit der Kompatibilität
des Lötprozesses
und des SAW-Elementbefestigungsschrittes befasst, gelöst werden.
Da jedoch die Oberfläche
des Substrats mit Flussmittelspritzern und Lötresten nach der Befestigung
durch das Lötmittel
verschmutzt ist, ist es schwierig, das SAW-Element auf die Goldoberfläche des
SAW-Elementbefestigungsbereiches zu befestigen. Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform wird
der Reinigungsvorgang durchgeführt,
um die Goldoberfläche
zu aktivieren, so dass keine Behinderung bei der Befestigung auftritt.
Die herkömmliche
Medizinflüssigkeitsreinigung
aktiviert die Goldoberfläche
in dem Maße,
dass die Befestigung des SAW-Elements möglich wird. Jedoch ist der
Reinigungsvorgang mit Hilfe des Plasmaätzens vorzuziehen. In diesem
Fall ist es notwendig, einen derartigen Zustand zu schaffen, dass
andere Befestigungsbauelemente nicht beschädigt werden. Des Weiteren wird
das Harz, wie beispielsweise die Seitenwände 60 und die Abdeckung 61,
in Vakuum verbunden, so dass der Schmutz um das SAW-Element und
den befestigten Elementen beseitigt werden kann.
- (4) Mit dem zuvor beschriebenen Aufbau und dem verwendeten Herstellungsverfahren
kann das Problem (4) zur Ausbildung einer flachen Oberfläche des
Moduls und zur Verringerung der Höhe gelöst werden. Bei dem eigentlichen
Befestigungsvorgang des Bauelements ist es wünschenswert, unterschiedliche
Befestigungsmaschinen zu verwenden. Selbstverständlich tritt kein Problem auf,
wenn alle Bereiche flach ausgebildet sind, wobei jedoch in etwa
30% der oberen Fläche
des Moduls oder mehr flach ausgebildet sein sollten, und noch besser
50% oder mehr.
-
Die 5A bis 5E zeigen
eine zweite Ausführungsform,
die die Herstellung zum gemeinsamen Bearbeiten von mehreren Mehrlagen-Keramiksubstratstücken darstellt.
In diesem Fall sind die Prozessschritte gleich den in den 2A bis 2D gezeigten
Prozessschritten, die vom Befestigen des gelöteten Bauelements auf dem Mehrlagen-Keramiksubstrat 40 bis
zum Befestigen des Substrats, wie in der 5A gezeigt, reichen.
Danach werden beim Bearbeiten eines Gitterharzelements 63 mit
jeweils mehreren integrierten Bereichen (vorzugsweise 10 oder mehr)
für die
Harzseitenwand 60, wie in der 6 gezeigt,
mehrere Mehrlagen-Keramiksubstrate 40 (vorzugsweise 10
oder mehr) mit dem Gitterharzelement 63, wie in der 5B gezeigt,
verbunden. Danach wird, wie in der 5C gezeigt,
der Flip-Chip 30 als das SAW-Element kopfüber mit den
mehreren Mehrlagen-Keramiksubstraten 40 verbunden, und
dann, wie in der 5D gezeigt, eine Harzplatte 64 mit
mehreren integrierten Abdeckungen 61 in einem gemeinsamen
Prozessschritt verbunden. Schließlich wird das Harzelement 63 und
die Harzplatte 64 ausgeschnitten, um in einzelne Bauteileinheiten geteilt
zu werden, um jeweils ein Mehrlagen-Keramiksubstrat 40,
wie in der 5E gezeigt, zu erhalten. Im Übrigen sind
in den 5A bis 5E die
gleichen Bereiche oder entsprechende Bereiche der 2A bis 2G mit
den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
-
Bei
dem herkömmlich
verwendeten Befestigungsverfahren der gelöteten Bauelemente 50,
wird eine Metallmaske auf dem flachen Substrat 40 angeordnet,
und die Lötpaste
druckbeschichtet, worauf das Element 50 angeordnet und
das Lötmittel
durch den Reflow-Ofen
fixiert wird. Deshalb wird in dem Fall, dass das Harzelement 63 als
die Seitenwände
vor dem Lötvorgang
verbunden wird, die Oberfläche
uneben, wodurch sich der herkömmliche
Beschichtungsvorgang mit der Lötpaste
als schwierig gestaltet.
-
Gemäß der zweiten
Ausführungsform
können
mehrere Mehrlagen-Keramiksubstrate 40 zusätzlich zu den
Ergebnissen der ersten Ausführungsform
zumindest in einem bestimmten Bereich des Herstellungsprozesses
gemeinsam bearbeitet werden, um dadurch den Arbeitsaufwand stark
zu reduzieren, die Produktivität zu
steigern und die Kosten zu verringern. Das heißt, dass das Problem (5) der
Steigerung der Produktivität durch
gemeinsames Bearbeiten mehrerer Mehrlagen-Keramiksubstrate gelöst werden
kann.
-
Die 7 zeigt
einen Aufbau, bei dem das SAW-Element gemäß einer dritten Ausführungsform
der Erfindung von den anderen Bauelementen isoliert ist. In diesem
Fall ist das Harzelement 66, das die Seitenwand 65 bildet,
kein einfacher viereckiger Rahmen, sondern weist hohle Öffnungen
auf, um einzeln den Flip-Chip 30 als das SAW-Element und
das gelötete
Bauelement 50 aufzunehmen. Das Harzelement 66 ist
mit dem Mehrlagen-Keramiksubstrat 40 verbunden
und die Epoxidharzplatte als die Abdeckung 61 ist durch
das Klebemittel verbunden. Der restliche Aufbau ist der gleiche
wie in der ersten Ausführungsform.
Hierbei sind die gleichen oder sich entsprechende Elemente durch
die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
-
Gemäß der dritten
Ausführungsform
können
die Harzseitenwände 65 auch
zwischen dem Flip-Chip 30 als das SAW-Element und den gelöteten Bauelementen
als die weiteren Befestigungsbauelemente bereitgestellt sein. In
diesem Fall kann jedes Bauelement von den weiteren Bauelementen
isoliert sein. Selbst wenn kontaminierende Substanzen von den weiteren
Befestigungsbauelementen bei der praktischen Anwendung erzeugt werden,
wird dadurch die Eigenschaft des SAW-Elements nicht beeinträchtigt.
Des Weiteren kann in diesem Fall der Aufbau der Harzseitenwände 65 und
der Abdeckung 61 vorzugsweise weiter gefestigt bzw. versteift
werden. Die weiteren Ergebnisse sind dieselben wie in der ersten
Ausführungsform.
-
Obwohl
zuvor die bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist es für den Fachmann
offensichtlich, dass die Erfindung in unterschiedlicher Weise modifiziert
werden kann, ohne vom Umfang der Erfindung, wie durch die Ansprüche definiert,
abzuweichen.
-
Wie
zuvor beschrieben, werden gemäß der vorliegenden
Erfindung die Oberflächenwellen-Bauelemente und weitere
oberflächenmontierte
Elemente auf dem Mehrlagen-Keramiksubstrat
befestigt, wobei die Oberflächenwellen-Bauelemente
Flip-Chips sind, die kopfüber
mit Hilfe einer Gold-Gold-Verbindung auf den goldbeschichteten Elektroden
des Mehrlagen-Keramiksubstrats befestigt sind, und wobei zumindest
die Oberflächenwellen-Bauelemente durch
die Seitenwände,
die an dem Mehrlagen-Keramiksubstrat befestigt sind, und die Abdeckung,
die die Öffnung
der Seitenwände
bedeckt, luftdicht verschlossen sind.
-
Somit
können
die SAW-Elemente luftdicht gehalten werden und der Einfluss der
gelöteten
oberflächenmontierten
Elemente wird bei deren Herstellung beseitigt. Des Weiteren ist
es möglich,
die Produktivität, die
Zuverlässigkeit
während
der Anwendung, und die Befestigungsfähigkeit bei der Befestigung
zu erhöhen, und
des Weiteren die Höhe
des Bauteils zu verringern.