JP2002076832A - 表面弾性波素子を含む高周波モジュール部品及びその製造方法 - Google Patents

表面弾性波素子を含む高周波モジュール部品及びその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面弾性波素子（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、小型化、低背化、生産性の向上、コスト低
減を図る。 【解決手段】 セラミック多層基板４０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３０であって前記セラミック
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４０上に固
着された側壁６０と該側壁の開口を覆う蓋６１とで覆わ
れることによって気密封止される構成としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【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及び
そ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ＧＳ
Ｍ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、ＤＰ
Ｘ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、Ｍ
ＭＩＣ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１
２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Ｓ
ＡＷ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、ＳＡ
Ｗ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、２
０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さなものとなる。
【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及びそ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及びその製造方法を提供
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。
【００３５】
【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１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は、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
されることを特徴としている。
【００３６】本願請求項２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は、請求項１において、前
記その他の表面実装素子の少なくとも１つがはんだ付け
によって前記セラミック多層基板上に搭載されているこ
とを特徴としている。
【００３７】本願請求項３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は、請求項１又は２におい
て、前記表面弾性波素子が前記その他の表面実装素子か
ら前記側壁及び前記蓋によって隔離されていることを特
徴としている。
【００３８】本願請求項４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は、請求項１，２又は３に
おいて、前記側壁によって囲まれ、且つ前記蓋によって
覆われている部分の面積が前記セラミック多層基板の面
積の３０％以上１００％以下であることを特徴としてい
る。
【００３９】本願請求項５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は、請求項１，２，３又は
４において、前記セラミック多層基板の前記金皮膜を施
した電極の当該金皮膜が０．１μｍ以上５μｍ以下、表
面弾性波素子と前記金皮膜を施した電極との間隔が５μ
ｍ以上５０μｍ以下、前記金−金接合のための金バンプ
のボンディング後の直径が、５０μｍ以上１５０μｍ以
下であることを特徴としている。
【００４０】本願請求項６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７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６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８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６又
は７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及びその製造方法の実施
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３
０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１．５
mm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ＳＡ
Ｗ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２
０μｍ、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２
０μｍ、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５
μｍ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１５０μ
ｍ以下であることが好ましく、より好ましい範囲は７０
μｍ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７０
μｍ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５
０μｍ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、５０
μｍ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、Ｓ
ＡＷ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 (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 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。
  2. 【請求項２】 前記その他の表面実装素子の少なくとも
    １つがはんだ付けによって前記セラミック多層基板上に
    搭載されている請求項１記載の表面弾性波素子を含む高
    周波モジュール部品。
  3. 【請求項３】 前記表面弾性波素子が前記その他の表面
    実装素子から前記側壁及び前記蓋によって隔離されてい
    る請求項１又は２記載の表面弾性波素子を含む高周波モ
    ジュール部品。
  4. 【請求項４】 前記側壁によって囲まれ、且つ前記蓋に
    よって覆われている部分の面積が前記セラミック多層基
    板の面積の３０％以上１００％以下である請求項１，２
    又は３記載の表面弾性波素子を含む高周波モジュール部
    品。
  5. 【請求項５】 前記セラミック多層基板の前記金皮膜を
    施した電極の当該金皮膜が０．１μｍ以上５μｍ以下、
    表面弾性波素子と前記金皮膜を施した電極との間隔が５
    μｍ以上５０μｍ以下、前記金−金接合のための金バン
    プのボンディング後の直径が、５０μｍ以上１５０μｍ
    以下である請求項１，２，３又は４記載の表面弾性波素
    子を含む高周波モジュール部品。
  6. 【請求項６】 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。
  7. 【請求項７】 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６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。
  8. 【請求項８】 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６又は７
    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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