JP2005086615A - 弾性表面波フィルタを備えた高周波モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】ＳＡＷ素子を含む高周波モジュールの薄型・低背化が困難である点、封止樹脂の流入がＳＡＷ素子の性能劣化を招く虞がある点および生産性が十分でない点である。
【解決手段】 基板７上にベアチップ実装されかつ樹脂６により封止された弾性表面波フィルタ素子１ａ，１ｂを備える高周波モジュールであって、弾性表面波フィルタ素子を取り囲むように基板表面に、封止樹脂６の流入を阻止する堰堤手段２２を形成する。堰堤手段は、レジスト材料で印刷法により形成し、高さを弾性表面波フィルタ素子の下面以上で該素子の上面未満（例えば４０μｍ以上１００μｍ未満）とする。堰堤手段の内側に弾性表面波フィルタ素子の下面側隅角縁部に当接する傾斜面を設けても良い。
【選択図】図３

Description

本発明は、弾性表面波フィルタを備えた高周波モジュールに係り、特に携帯電話機の高周波モジュール（フロントエンドモジュール／ＦＥＭ）に搭載する弾性表面波フィルタの気密封止構造に関する。

携帯電話機などの移動体通信機器では、小型かつ高機能化に適するという観点から、弾性表面波フィルタ（以下、ＳＡＷフィルタという）を用いた高周波モジュールを送受信部に使用することが少なくない。かかるＳＡＷフィルタは、素子表面に形成したフィルタ電極が振動することによって電波伝播を行う基本構造を有し、このため比重の小さいアルミニウム材料によって電極が形成されるのが通常である。

一方、電極を構成するアルミニウムは、湿度により腐食されやすい側面を有する。また、電極に塵埃が付着すれば、伝播特性が低下し、素子の性能が劣化する。このためＳＡＷフィルタ素子は、外気を遮断した気密封止構造をとる必要がある。

かかる封止構造は従来、大別して２つの形式がある。

第一は、パッケージタイプで、図１０から図１２に示すように基板２の上に実装したＳＡＷフィルタ素子１ａ，１ｂを覆うようにキャップあるいは蓋３を被せて気密パッケージ５を形成し、これを高周波モジュール基板７（ＦＥＭ基板）に実装する。また、このタイプの封止構造を開示する文献として下記特許文献１から３がある。

第二は、樹脂封止タイプで、図１３に示すように高周波モジュール基板７の上にＳＡＷフィルタ素子１ａ，１ｂを直接実装し、これを樹脂モールド成形等によって樹脂６で封止する。このタイプの封止構造を開示するものとしては、下記特許文献４から７がある。

特開平１１−３０７６５９号公報 ＷＯ０１−０３３６３１号公報 特開２００２−８４１５５号公報 特開２００２−１００９４５号公報 特開２００２−３１３８２８号公報 特開２００３−８７０９５号公報 特開平１１−２５１８６６号公報

ところで、従来の封止構造は、それぞれ次のような問題があり、未だ改良の余地を残している。

まず、パッケージタイプでは、薄型・低背化が難しい点である。近年、携帯電話機の薄型化の要請は強く、また多機能化に伴う部品点数の増大から、電話機筐体内に収容するＦＥＭにはより一層薄型化（厚さ１．５ｍｍ以下）が求められており、パッケージタイプでは最早このような要請に応えることが不可能になりつつある。

一方、樹脂封止タイプでは、封止工程において樹脂が素子側に流入し、電極に樹脂が付着して素子の性能を劣化させたりモジュールの製造歩留りを低下させるなど、ＳＡＷ素子を使用するモジュールに特有の問題が生じる。

他方、前記特許文献７に記載の構造では、このような樹脂の流入に伴う問題を解決するため、素子電極面を取り囲むように絶縁層（所謂ダム）を形成している。

ところが、この文献記載の構造では、ＳＡＷチップ自体にダムを形成することから、製造の容易性あるいは生産性（量産性）の点でさらなる改良が望まれる。微細なＳＡＷ素子各々に対しそれらの周縁にダムを形成することは容易ではなく、かかるダム形成工程で素子電極面に樹脂が付着すればＳＡＷ素子の性能を劣化させ、ダムを持たない前記樹脂封止タイプと同様の問題が生じるからである。

したがって本発明が解決しようとする問題点は、ＳＡＷ素子を含む高周波モジュールの薄型・低背化が困難である点、封止樹脂の流入がＳＡＷ素子の性能劣化を招くおそれがある点、並びに生産性が十分でない点である。

このような課題を解決するため、本発明（請求項１）に係る高周波モジュールは、基板上にベアチップ実装されかつ樹脂により封止された弾性表面波フィルタ素子を備える高周波モジュールであって、前記弾性表面波フィルタ素子を取り囲むように前記基板の表面に、前記封止のための樹脂の流入を阻止する堰堤手段を形成したことを特徴とする。

本発明では、基板上にＳＡＷフィルタ素子（弾性表面波フィルタ素子）を直接ベアチップ実装し、かつ該素子を樹脂封止する。したがって、キャップやケースなどを被せて気密封止を行っていた従来のパッケージ構造に較べ、モジュールの薄型・低背化が可能となる。また、ＳＡＷフィルタ素子を取り囲むように基板表面に堰堤手段を形成するから、封止樹脂がＳＡＷフィルタ素子側に流入することを防ぐことができ、樹脂の付着に起因する素子の特性劣化・性能低下を防止することが可能となる。

堰堤手段は、例えばレジスト材料により形成することができ（請求項２）、印刷法によって基板表面に形成することが可能である（請求項３）。このような構成によれば、堰堤手段をより簡便に形成して工程を複雑化することなく、当該高周波モジュールを低廉なコストで量産性良く製造することが出来る。

堰堤手段は、実装状態における弾性表面波フィルタ素子の下面以上でかつ該弾性表面波フィルタ素子の上面未満の高さを有するものとすることが望ましい（請求項４）。堰堤手段を素子下面以上の高さを有するものとすることで、樹脂の流入を阻止し、素子電極面への樹脂の付着をより確実に防ぐためである。また、堰堤手段の高さを素子上面未満とすることで、マウンタによる当該弾性表面波フィルタ素子の実装を堰堤手段が妨げることを防ぐことが出来る。

堰堤手段の具体的な高さ寸法は、弾性表面波フィルタ素子の厚さやバンプの高さ等によって変わり、一概には規定することは出来ないが、例えば４０μｍ以上１００μｍ未満の範囲に設定することが出来る（請求項５）。

さらに、前記堰堤手段は、前記弾性表面波フィルタ素子を取り囲むように延在して該弾性表面波フィルタ素子の下面側隅角縁部に当接する傾斜面を内側に備えることがある（請求項６）。

このような堰堤手段の構造によれば、該傾斜面に弾性表面波フィルタ素子の下面側隅角縁部が当接し、これにより素子下面への樹脂の流入を阻止することが可能となる。さらに、このような傾斜面を有する堰堤構造によれば、弾性表面波フィルタ素子のサイズ（外周寸法）に対して堰堤手段の上縁部の内周寸法を比較的大きくしても（あるいは両者の間にばらつきがあっても）、当該傾斜面と弾性表面波フィルタ素子の下面側隅角縁部とで樹脂を遮断することが出来るから、弾性表面波フィルタ素子の実装が容易となる利点がある。

さらに、かかる高周波モジュールでは、弾性表面波フィルタ素子を複数個備え、該複数の弾性表面波フィルタ素子のうちの少なくとも一部がデュプレクサを構成する場合がある（請求項７）。

本発明によれば、弾性表面波フィルタ素子を備えた高周波モジュールの薄型・低背化が可能となる。また、ＳＡＷフィルタ素子を取り囲むように基板表面に形成した堰堤手段によって封止樹脂の流入を防ぎ、樹脂の付着による素子の性能劣化を防止することが出来る。しかも、かかる高周波モジュールを簡便な工程と低廉なコストで量産性良く製造することが出来る。

本発明の他の特徴および利点は、以下の本発明の実施の形態の説明により明らかにする。

以下、添付図面の図１から図９を参照しつつ本発明の実施の形態（以下、本実施形態という）を説明する。

まず、図１はデュプレクサの回路構成の一例を示すものである。同図に示すようにこのデュプレクサは、送信用のＢＰＦ（バンドパスフィルタ）１１と受信用のＢＰＦ１２と位相シフト回路１３とを備え、端子１４から入力された送信信号は、送信用ＢＰＦ１１を経てアンテナ端子１６に供給され送信される。一方、受信信号は、アンテナ端子１６から位相シフト回路１３および受信用ＢＰＦ１２を経て受信信号端子１５に伝送される。

さらに図２は、デュアルバンド方式（ＰＣＳとＮ−ＣＤＭＡ）の携帯電話機に使用するＦＥＭの回路構成の一例を示すもので、同図はＳＡＷデュプレクサからアンテナまでの送受信回路を示している。ＰＣＳおよびＮ−ＣＤＭＡの各送受信回路は、ＳＡＷフィルタ素子を含むデュプレクサ１７ａ，１７ｂをそれぞれ備え、ＰＣＳはダイプレクサ１８のＨＰＦ（ハイパスフィルタ）１８ａを介して、一方、Ｎ−ＣＤＭＡはダイプレクサ１８のＬＰＦ（ローパスフィルタ）１８ｂを介してそれぞれ共通のアンテナ１６に接続されている。

図３は、本実施形態に係る高周波モジュールを模式的に示す断面図である。同図に示すように本実施形態のモジュール２１は、ＦＥＭ基板７の表面に、デュプレクサ１７を構成する２つのＳＡＷ（弾性表面波）フィルタ素子１ａ，１ｂとダイプレクサ１８とを実装したものである。尚、同図は基板内の詳細な配線パターン等を省略して示している。

ＳＡＷフィルタ素子１ａ，１ｂの周囲には、該素子１ａ，１ｂを取り囲むようにダム２２（堰堤手段）を形成する。このダム２２は、レジスト材からなり、図４に示すように基板７の表面に形成したＳＡＷフィルタ素子用の接続パッド８の周囲に印刷法により形成する。

一方、ＳＡＷフィルタ素子１ａ，１ｂは、図５に示すようにＳＡＷフィルタ素子の接続パッド９の上にバンプ１０を形成し、図６に示すようにＳＡＷフィルタ素子１ａ，１ｂを裏返して接続パッド８に載せ、フリップチップボンダにより基板７に実装する。そして、これらのＳＡＷフィルタ素子１ａ，１ｂを、図７に示すように樹脂６により気密封止する。封止にあたっては、例えばＳＡＷフィルタ素子１ａ，１ｂおよびダム２２を金型で覆い、該金型のキャビティ内にゲートから樹脂を注入して樹脂モールドを行えば良い。また、このようなモールド法に代え、図８に示すように樹脂シート６１を被せることによって封止を行うことも可能である。

かかる封止工程においては、ＳＡＷフィルタ素子１ａ，１ｂの周囲に設けたダム２２によって樹脂のフィルタ素子下面への浸入が阻止され、ＳＡＷフィルタ素子１ａ，１ｂの電極面（実装状態における下面）に封止樹脂が付着することを防ぐことが出来る。

ＦＥＭ基板７の表面からＳＡＷフィルタ素子１ａ，１ｂの下面までの高さ（パッド８，９およびバンプ１０の合計の高さ寸法）は一般に２０〜４０μｍ程度であり、したがってダム２２の高さは、これを超える例えば５０〜６０μｍとする。この程度の高さであれば、数回の印刷工程を繰り返すことによってダム２２を容易に形成することが出来る。また、ＳＡＷフィルタ素子１ａ，１ｂは様々のものが提供されており、その高さ（厚さ）も区々であるが、一般に数百μｍ（例えば３５０μｍ）程度の高さを有するから、ダム２２の高さを５０〜６０μｍに設定すれば、マウンタによるＳＡＷフィルタ素子実装の邪魔になることもない。尚、これらダムの高さに関する数値は一例として示したものであって、本発明はこれらの値に限定されるものではない。

図９は、本実施形態におけるダムの別の構成例を示すものである。この例では、ダム３２の内側（ＳＡＷフィルタ素子１ａ，１ｂに面する側）に、ＳＡＷフィルタ素子１ａ，１ｂに向かって下り勾配となるテーパー状の傾斜面３２ａを形成してある。この傾斜面３２ａは、同図に示すように実装状態においてＳＡＷフィルタ素子１ａ，１ｂの下面隅角部に当接するもので、これにより素子下面への樹脂６の流入が阻止される。

また、かかる傾斜面３２ａを形成しておけば、ＳＡＷフィルタ素子１ａ，１ｂのサイズ（外周寸法）に対してダム３２の上縁部の内周寸法を比較的大きくすることが出来るから（該ダム３２の寸法を大きくしても傾斜面３２ａによって樹脂６を堰き止めることが出来る）、当該ダム内にＳＡＷフィルタ素子１ａ，１ｂを容易に収容してその実装を行うことが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で種々の変更を行うことができることは当業者に明らかである。

例えば、前記実施形態では、２個のＳＡＷフィルタ素子の周囲にダムを設けて気密封止したが、１個あるいは３個以上のＳＡＷフィルタ素子に対しても本発明は同様に適用することが可能である。また、ダムを形成する材料は、印刷法により容易に形成できる点でレジスト材によることが好ましいが、他の材料であっても構わない。さらに、本発明の高周波モジュールは、携帯電話機の送受信部に使用して好適なものであるが、これに限定されるものではなく、ＰＨＳや通信機能を備えたＰＤＡ、無線ＬＡＮカードその他、様々な電子通信機器に適用することが可能である。

本発明を適用可能なデュプレクサの一例を示す回路図である。 本発明を適用可能なデュアルバンド方式の携帯電話の高周波部の一例を示す回路図である。 本発明の一実施形態に係る高周波モジュールを示す断面図である。 前記実施形態におけるＳＡＷフィルタ素子の実装部を示す斜視図である。 前記実施形態におけるＳＡＷフィルタ素子を示す斜視図である。 前記実施形態におけるＳＡＷフィルタ素子の実装状態をダムを一部切欠いて示す斜視図である。 前記実施形態におけるＳＡＷフィルタ素子の実装状態（樹脂封止後）を示す斜視図である。 前記実施形態におけるＳＡＷフィルタ素子の実装状態（樹脂シートによる封止後の状態）を示す斜視図である。 前記実施形態におけるダムの変形例を示す断面図である。 従来のＳＡＷフィルタ素子の気密パッケージを例示する斜視図である。 図１０に示した従来のＳＡＷフィルタ素子の気密パッケージを示す断面図である。 図１０及び図１１に示した従来のＳＡＷフィルタ素子の気密パッケージを実装したＦＥＭ基板を示す断面図である。 従来のＦＥＭ基板の別の例（樹脂封止タイプ）を示す断面図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ ＳＡＷフィルタ素子
６ 気密封止用樹脂
７ ＦＥＭ（フロントエンドモジュール）基板
８ 接続パッド
９ ＳＡＷフィルタ素子の接続パッド
１０ バンプ
１７ ＳＡＷデュプレクサ
１８ ダイプレクサ
２１ 高周波モジュール
２２，３２ ダム（堰堤手段）
３２ａ 傾斜面
６１ 樹脂シート

Claims (7)

1. 基板上にベアチップ実装されかつ樹脂により封止された弾性表面波フィルタ素子を備える高周波モジュールであって、
   前記弾性表面波フィルタ素子を取り囲むように前記基板の表面に、前記封止のための樹脂の流入を阻止する堰堤手段を形成した
   ことを特徴とする高周波モジュール。
2. 前記堰堤手段をレジスト材料により形成した
   ことを特徴とする請求項１に記載の高周波モジュール。
3. 前記堰堤手段を印刷法により形成した
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の高周波モジュール。
4. 前記堰堤手段は、実装状態における前記弾性表面波フィルタ素子の下面以上でかつ該弾性表面波フィルタ素子の上面未満の高さを有する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の高周波モジュール。
5. 前記堰堤手段は、４０μｍ以上で１００μｍ未満の高さを有する
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の高周波モジュール。
6. 前記堰堤手段は、前記弾性表面波フィルタ素子を取り囲むように延在して該弾性表面波フィルタ素子の下面側隅角縁部に当接する傾斜面を内側に備える
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の高周波モジュール。
7. 前記弾性表面波フィルタ素子を複数個備え、
   該複数の弾性表面波フィルタ素子のうちの少なくとも一部がデュプレクサを構成する
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の高周波モジュール。