JP2014135448A

JP2014135448A - 電子部品

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Publication number: JP2014135448A
Application number: JP2013003825A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Sato; 雅弘佐藤; Motoyuki Tajima; 基行田島; Kaoru Sakinada; 薫先灘
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 2013-01-11
Filing date: 2013-01-11
Publication date: 2014-07-24
Also published as: US20140197915A1

Abstract

【課題】高いＱ値を得ることが可能な電子部品を提供すること。
【解決手段】本発明は、配線基板１０と、基板２２、基板２２の上面に設けられたコイル２４及び２６、基板の下面に設けられコイル２４及び２６と電気的に接続された端子３４を含み、端子３４を用いて配線基板１０の上面に実装されたＩＰＤ２０と、配線基板１０に設けられ、配線基板１０の厚さ方向においてコイル２４及び２６と重なる接地配線１６ａと、を具備する電子部品である。
【選択図】図１

Description

本発明は電子部品に関する。

携帯電話などの通信機器に搭載される電子部品には、小型化、及び良好な周波数特性が要求されている。小型化のために、デュプレクサと、他の部品とを１つの電子部品とすることがある。部品としては、インピーダンス整合のためのインダクタなど受動部品が搭載される。特許文献１には、インダクタ及びキャパシタを１つの基板に形成した発明が記載されている。特許文献２及び３にはコイルを２段に重ねる発明が記載されている。特許文献４には、自動車のガラスアンテナにインダクタ及びキャパシタを接続する発明が記載されている。特許文献５には、複数の金属層により形成されたコイルが記載されている。

特開２００６−１５７７３８号公報特開２００７−６７２３６号公報特開２００９−８８１６３号公報特開平９−２０５３１４号公報特開２００２−２８０２１９号公報

しかしながら、従来の技術では受動部品のＱ値が低下し、電子部品の周波数特性が悪化することがある。本発明は上記課題に鑑み、高いＱ値を得ることが可能な電子部品を提供することを目的とする。

本発明は、配線基板と、基板、前記基板の上面に設けられたコイル、前記基板の下面に設けられ前記コイルと電気的に接続された端子を含み、前記端子を用いて前記配線基板の上面に実装された受動部品と、前記配線基板に設けられ、前記配線基板の厚さ方向において前記コイルと重なる接地配線と、を具備する電子部品である。

上記構成において、前記基板の側面に、前記基板の上面から下面にかけて溝が形成され、前記溝に設けられ、前記コイルと前記端子とを電気的に接続する配線を具備する構成とすることができる。

上記構成において、前記コイルは、前記基板の上面の面方向に巻かれたスパイラルインダクタである構成とすることができる。

上記構成において、前記配線基板に実装され、前記受動部品と電気的に接続されたデュプレクサを具備し、前記配線基板はアンテナ端子を含み、前記デュプレクサは、前記アンテナ端子を介して、前記電子部品の外部と信号の送受信を行うためのアンテナと電気的に接続され、前記受動部品は前記デュプレクサと前記アンテナとの間のインピーダンスを整合する構成とすることができる。

上記構成において、前記コイルは前記アンテナ端子と接地端子との間に接続されている構成とすることができる。

上記構成において、前記基板は樹脂により形成されている構成とすることができる。

上記構成において、前記基板の厚さ方向に重なる複数の前記コイルが設けられている構成とすることができる。

本発明によれば、高いＱ値を得ることが可能な電子部品を提供することができる。

図１（ａ）は実施例１に係る電子部品を例示する上面図である。図１（ｂ）は電子部品を例示する断面図である。図２（ａ）はＩＰＤを例示する上面図である。図２（ｂ）はＩＰＤを例示する断面図である。図２（ｃ）は受動部品を例示する下面図である。図３は比較例に係る電子部品を例示する断面図である。図４（ａ）から図４（ｆ）はＩＰＤの製造方法を例示する断面図である。図５（ａ）から図５（ｅ）はＩＰＤの製造方法を例示する断面図である。図６はＩＰＤを例示する断面図である。図７（ａ）は実施例２に係る電子部品を例示する平面図である。図７（ｂ）は電子部品を例示する断面図であり、図８は実施例３に係る電子部品を例示する断面図である。

図面を用いて実施例について説明する。

図１（ａ）は実施例１に係る電子部品１００を例示する上面図である。図１（ｂ）は電子部品１００を例示する断面図であり、図１（ａ）の線Ａ−Ａに沿った断面を図示している。図１（ｃ）は電子部品１００の回路図である。図１（ｂ）において、ＩＰＤ２０に含まれる要素の符号は一部省略している。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、電子部品１００は、配線基板１０、ＩＰＤ（Integrated Passive Device：集積化受動部品）２０、デュプレクサ４０を含む。デュプレクサ４０は送信フィルタチップ４２、及び受信フィルタチップ４４を含む。ＩＰＤ２０及びデュプレクサ４０は半田１８により配線基板１０に実装されている。

配線基板１０は複数の金属層と絶縁層とを積層した多層基板である。配線基板１０の上面には端子１２ａ〜１２ｃが設けられ、下面には端子１２ｄ及び１２ｅが設けられている。内部配線１６は接地配線１６ａ及び信号配線１６ｂを含む。端子１２ａはビア配線１４及び接地配線１６ａを介して端子１２ｄと電気的に接続されている。端子１２ｂはビア配線１４及び信号配線１６ｂを介して端子１２ｅと電気的に接続されている。配線基板１０の絶縁層は例えば樹脂又はセラミックなどの絶縁体により形成されている。端子、ビア配線１４及び内部配線１６は例えば配線基板１０に近い方から銅、ニッケル及び金など金属を積層した構造（Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕ）を有する。半田１８は例えば錫銀（Ｓｎ−Ａｇ）を主成分とする。半田１８に代えて例えばＡｕにより形成されたバンプなどを用いてもよい。

図２（ａ）はＩＰＤ２０を例示する上面図であり、封止部１９を透視している。図２（ｂ）はＩＰＤ２０を例示する断面図である。図２（ｃ）はＩＰＤ２０を例示する下面図である。コイル２４に太い斜線、コイル２６に細い斜線、配線３２に格子斜線をそれぞれ描いた。

図２（ａ）から図２（ｃ）に示すように、ＩＰＤ２０は、基板２２、コイル２４及び２６、端子３０及び３４、配線３２、並びに封止部３６を含む。コイル２４及び２６（コイルと総称）は、例えば銅（Ｃｕ）を主成分とする金属層により形成されたスパイラルインダクタである。コイルは基板２２の上面の面方向に巻かれている。コイル２４は基板２２の上面に接触するように設けられている。コイル２６は基板２２から離間して設けられ、支柱３８により支持されている。支柱３８は、コイル２４とコイル２６とを電気的に接続している。端子３０は基板２２の上面に設けられ、端子３４は基板２２の下面に設けられている。基板２２の四隅には、上面から下面にかけて溝２３が形成されている。配線３２は溝２３に設けられている。コイル２４は端子３０と電気的に接続されている。配線３２は基板２２を厚さ方向に貫通し、端子３０と端子３４とを電気的に接続する。封止部３６はコイルを封止する。

基板２２は例えばＦＲ４（Flame Retardant type 4）などにより形成されたプリント基板であり、厚さは例えば１００μｍである。コイル２４及び２６、配線３２、並びに支柱３８は例えばＣｕなどの金属により形成されている。端子３０及び３４はＣｕ／Ｎｉ／Ａｕなどの金属により形成されている。封止部３６は例えばエポキシ樹脂などにより形成されている。

送信フィルタチップ４２は、圧電基板４６、ＩＤＴ４８、及び端子４９を備えるＳＡＷ（Surface Acoustic Wave：弾性表面波）フィルタチップである。ＩＤＴ４８及び端子４９は圧電基板４６の下面に設けられている。受信フィルタチップ４４は送信フィルタチップ４２と同様の構成を有する。圧電基板４６は、例えばニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）又はタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）などの圧電体により形成されている。ＩＤＴ４８は例えばアルミニウム（Ａｌ）などの金属により形成されている。端子４９は例えばＣｕ／Ｎｉ／Ａｕの構造を有する。

図１（ｂ）に示すように、ＩＰＤ２０の端子３４は半田１８を介して端子１２ａ及び１２ｃと電気的に接続される。ＩＰＤ２０は配線基板１０にフェースアップ実装される。送信フィルタチップ４２の端子４９は半田１８により、配線基板１０の端子１２ｂ及び１２ｃと電気的に接続される。端子１２ｃはアンテナ端子であり、ＩＰＤ２０及びフィルタチップに共通して接続され、さらに不図示のアンテナと接続される。ＩＤＴ４８は配線基板１０の上面と対向し、かつ離間する。このように送信フィルタチップ４２及び受信フィルタチップ４４（両者をフィルタチップと総称する）は配線基板１０にフリップチップ実装される。ＩＰＤ２０及びフィルタチップは、例えばエポキシ樹脂などにより形成される封止部１９により封止される。

図１（ｃ）に示すように、デュプレクサ４０は送信フィルタＦ１及び受信フィルタＦ２を含む。送信フィルタチップ４２は送信フィルタＦ１を備え、受信フィルタチップ４４は受信フィルタＦ２を備える。インダクタＬ１はＩＰＤ２０により生成される。送信フィルタＦ１の一端は送信端子Ｔｘに接続されている。受信フィルタＦ２の一端は、平衡端子である受信端子Ｒｘ１及びＲｘ２に接続されている。送信フィルタＦ１及び受信フィルタＦ２それぞれの他端はノードＮ１において接続されている。ノードＮ１とアンテナＡｎｔとの間のノードＮ２にインダクタＬ１の一端が接続されている。インダクタＬ１の他端は接地されている。つまり図１（ｂ）の端子１２ｄは接地端子である。ノードＮ１及びＮ２は、例えば配線基板１０に含まれる端子１２ｃである。送信端子Ｔｘは図１（ｂ）の端子１２ｅに対応する。

アンテナＡｎｔは電子部品１００の外部と高周波信号の送受信を行う。送信端子Ｔｘから入力される送信信号は送信フィルタＦ１によりフィルタリングされ、アンテナＡｎｔから電子部品１００の外部に送信される。アンテナＡｎｔが受信する受信信号は受信フィルタＦ２によりフィルタリングされ、受信端子Ｒｘ１及びＲｘ２から出力される。インダクタＬ１はデュプレクサ４０とアンテナＡｎｔとの間のインピーダンス整合を行う。つまりＩＰＤ２０はインピーダンス整合を行う。

図１（ｂ）に示すように、ＩＰＤ２０は配線基板１０にフェースアップ実装される。このため、接地配線１６ａとコイル２４及び２６との距離が大きくなる。従って、コイル２４及び２６と接地配線１６ａとの電磁的な結合が抑制され、ＩＰＤ２０のＱ値が高くなる。このため、ＩＰＤ２０の挿入損失が低減し、電子部品１００の周波数特性が改善する。例えば、接地配線１６ａと配線基板１０の上面との距離Ｄ１は５０μｍ、配線基板１０と基板２２との距離Ｄ２は１０μｍである。基板２２の厚さＴ１は１００μｍである。接地配線１６ａとコイル２４との距離Ｄ３は１６０μｍである。上述のように、Ｑ値の高いＩＰＤ２０を用いてインピーダンス整合を行う。このため、電子部品１００の周波数特性が改善する。

比較例はＩＰＤをフェースダウン実装する例である。図３は比較例に係る電子部品１００Ｒを例示する断面図である。

図３に示すように、ＩＰＤ２０Ｒの基板２２Ｒの下面にはコイル２４及び２６、配線３１及び端子３３が設けられている。コイル２４及び２６は配線３１を介して端子３３と電気的に接続されている。端子３３は半田１８により配線基板１０の端子１２ａ及び１２ｃと接続される。このようにＩＰＤ２０Ｒは配線基板１０にフェースダウン実装される。

比較例では実施例１と比べ、接地配線１６ａとコイル２４及び２６との距離が小さくなる。例えば接地配線１６ａとコイル２６との距離Ｄ４は７０μｍである。比較例においては、距離Ｄ４が小さいため、Ｑ値が悪化し例えば２８である。実施例１においてＱ値は例えば５０であり、比較例からほぼ倍増する。

ＩＰＤ２０の製造方法を説明する。図４（ａ）から図５（ｅ）はＩＰＤ２０の製造方法を例示する断面図である。

図４（ａ）に示すようにウェハ状の基板２２を準備する。図４（ｂ）に示すように、例えばレーザー光などにより基板２２を貫通するスルーホール５０を設ける。図４（ｃ）に示すように、例えば電解メッキ法又は無電解メッキ法などによりスルーホール５０に金属層５１を形成する。基板２２の下面に金属層５２、上面に金属層５４を形成する。図４（ｄ）に示すように、エッチングにより金属層５２から端子３４を形成する。図４（ｅ）に示すように、エッチングにより金属層５４からコイル２４及び端子３０を形成する。図４（ｆ）に示すように、例えば電解メッキ法により、コイル２４上に支柱３８を形成する。

図５（ａ）に示すように、基板２２の上面にレジスト５６を形成する。レジスト５６の上面は支柱３８の上面と同一平面を形成する。支柱３８及びレジスト５６の上にシードメタル５８を設ける。シードメタル５８は例えばレジスト５６に近い方からチタン及びＣｕを積層したものである（Ｔｉ／Ｃｕ）。シードメタル５８は基板２２の上面の全体を覆う。図５（ｂ）に示すように、レジスト５６上にさらにレジスト５７を形成する。シードメタル５８を給電線とする電解メッキ法により、コイル２６を形成する。メッキされたＣｕはシードメタル５８と一体になり、コイル２６が形成される。図５（ｃ）に示すように、エッチングによりレジスト５６及び５７、並びにシードメタル５８を除去する。図５（ｄ）に示すように、例えばモールド成形により、コイルを封止部３６により封止する。図５（ｅ）に示すように、基板２２、封止部３６及び金属層５１を切断し、基板２２を個片化する。スルーホール５０は溝２３を形成する。このようにＩＰＤ２０が形成される。

基板２２は例えば上述のようにプリント基板、又はポリイミドなどの樹脂により形成された絶縁基板とすることができる。このように基板２２が樹脂により形成されることで、スルーホール５０を簡単に形成することができる。また例えばガラスなどを用いる場合に比べ、基板２２が割れ難い。従って歩留まりが改善する。基板２２がポリイミド基板である場合、例えば厚さは５０μｍである。コイル２４及び２６並びに配線３２を電解メッキ法により簡単に形成できる。スルーホール５０に金属層５１を設けた後、金属層５１と重なる位置でダイシングを行う。このため、複数の配線３２を効率よく形成することができる。従って、ＩＰＤ２０の低コスト化が可能である。

図２（ｂ）に示すように、配線３２は、溝２３に設けられ、基板２２の上面から下面にかけて延びている。これにより、基板２２上面のコイル２４及び２６と、下面の端子３４とを電気的に接続することができる。また配線３２は例えば基板２２の四隅に設けられているため、基板を小型化することができる。またチップ型のＩＰＤ２０を実装するため、電子部品１００の小型化及び低背化が可能である。ＩＰＤ２０の厚さは例えば１５０〜２００μｍである。またコイルを厚くすることができるため、Ｑ値が改善する。コイル２６の厚さＴ２は例えば１５μｍである。コイル２４の厚さはコイル２６と同じでもよいし、異なってもよい。コイルはスパイラルインダクタであるため、導線を巻いた巻線コイルと比べ小型化可能である。

コイルは基板２２の面方向に巻かれている。このため、基板２２に向かうような磁場が発生し、結合が起こりやすい。特に、コイルが２段重ねられているため、磁場がより大きくなる。実施例１によれば、距離Ｄ３が大きいため、接地配線１６ａと結合する磁場は小さくなる。このため結合が抑制され、Ｑ値は高くなる。面方向に巻かれているとは、コイルの径方向が上面の面方向と同一又はほぼ一致することを意味する。なお、コイルは基板２２の上面の面方向とは異なる方向に巻かれていてもよい。

配線基板１０は多層基板以外の基板でもよい。接地配線１６ａは例えばコイルと重なるように、配線基板１０の上面又は下面に設けられてもよい。これらの場合でも、距離Ｄ３が大きくなるため高いＱ値が得られる。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、ＩＰＤ２０の形状は例えば直方体である。従って、製造装置などによる整列、画像認識及びハンドリングなどが容易である。このため、作業性がよい。ＩＰＤ２０は例えば１つのコイルを備えてもよいし、３つ以上のコイルを備えてもよい。またＩＰＤ２０にキャパシタを搭載してもよい。これによりインピーダンス整合を適切に行うことができる。

図６はＩＰＤ２０ａを例示する断面図である。図６に示すように、封止部３６はポッティングにより形成されている。ポッティングを用いることで、樹脂の量を少なくすることができる。

実施例２は配線基板１０上面におけるレイアウトを変更した例である。図７（ａ）は実施例２に係る電子部品２００を例示する平面図である。図７（ｂ）は電子部品２００を例示する断面図であり、図７（ａ）の線Ｂ−Ｂに沿った断面を図示している。図７（ｂ）のＩＰＤ２０及びデュプレクサ４０ａにおける符号は一部省略した。

図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、電子部品２００は配線基板１０、ＩＰＤ２０及びデュプレクサ４０ａを含む。デュプレクサ４０ａはチップであり、配線基板１０にフリップチップ実装されている。ＩＰＤ２０は実施例１と同様にフェースアップ実装されている。詳しくは後述する。

図７（ｃ）はデュプレクサ４０ａを例示する断面図である。図７（ｃ）に示すように、デュプレクサ４０ａは、基板６０、送信フィルタチップ４２、受信フィルタチップ４４、封止部６２、リッド６４及び金属層６６を備える。端子６０ａ及び６０ｂは基板６０の上面に設けられ、端子６０ｃは基板６０の下面に設けられている。内部配線６０ｄ及びビア配線６０ｅは、端子６０ａと端子６０ｃとを電気的に接続する。

フィルタチップの端子４９は、半田６８を介して端子６０ａと電気的に接続される。このように、フィルタチップは基板６０にフリップチップ実装される。端子６０ｂは基板６０の外周部に設けられ、フィルタチップを囲む。封止部６２は、端子６０ｂに接合され、フィルタチップを囲み、フィルタチップの側面に接触する。リッド６４はフィルタチップ上及び封止部６２上に設けられている。封止部６２及びリッド６４は、フィルタチップを封止する。金属層６６は封止部６２及びリッド６４の表面を覆う。

図７（ｂ）に示すように、配線基板１０の上面には複数の端子１２ｆが設けられ、内部には複数の内部配線１６が設けられている。内部配線１６のうち、接地配線１６ａはコイル２４及び２６と厚さ方向に重なるように位置する。ビア配線１４及び内部配線１６は、端子１２ｆと端子１２ｄとを電気的に接続する。ＩＰＤ２０の端子３４、及びデュプレクサ４０ａの端子６０ｃは半田１８により、配線基板１０の端子１２ｆに接続される。

実施例２によれば実施例１と同様に高いＱ値を得ることができる。実施例２のように、配線基板１０上面におけるレイアウトは変更可能である。またフィルタチップを封止部６２、リッド６４及び金属層６６により保護することができる。さらにＩＰＤ２０及びデュプレクサ４０を例えば樹脂により封止してもよい。

実施例３はデュプレクサ４０ａを配線基板１０に埋め込む例である。図８は実施例３に係る電子部品３００を例示する断面図である。

図８に示すように、デュプレクサ４０ａは配線基板１０ａの内部に埋め込まれている。配線基板１０ａが備える内部配線１６のうち、内部配線１６ｃはデュプレクサ４０ａの端子６０ｃと電気的に接続されている。ＩＰＤ２０とデュプレクサ４０ａとは厚さ方向に重なっている。

デュプレクサ４０ａの封止部６２、リッド６４及び金属層６６は接地電位を有し、接地配線として機能する。従って、コイルは接地配線（封止部６２、リッド６４及び金属層６６）と重なる。実施例３によれば、ＩＰＤ２０がフェースアップ実装されているため、金属層６６とコイル２４及び２６との距離Ｄ３が大きくなる。従って、高いＱ値を得ることができる。配線基板１０ａを小型化してもよい。また配線基板１０ａの上面に他の部品を搭載してもよい。

フィルタチップはＳＡＷフィルタ以外に、例えば弾性境界波フィルタ、ＦＢＡＲ（Film Bulk Acoustic Resonator：圧電薄膜共振子）を用いたフィルタなどのような弾性波フィルタを備えてもよい。電子部品はデュプレクサ４０以外に弾性波フィルタを含んでもよい。電子部品には、例えばキャパシタなど他の部品を搭載してもよい。これにより、インピーダンス整合を精度高く行うことができる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０、１０ａ配線基板
１２ａ〜１２ｆ、３０、３２、３４、４９端子
１９、３６封止部
２０、２０ａＩＰＤ
２２基板
２３溝
２４、２６コイル
３２配線
４０、４０ａデュプレクサ
４２送信フィルタチップ
４４受信フィルタチップ
１００、２００、３００電子部品
Ａｎｔアンテナ

Claims

配線基板と、
基板、前記基板の上面に設けられたコイル、前記基板の下面に設けられ前記コイルと電気的に接続された端子を含み、前記端子を用いて前記配線基板の上面に実装された受動部品と、
前記配線基板に設けられ、前記配線基板の厚さ方向において前記コイルと重なる接地配線と、を具備することを特徴とする電子部品。
前記基板の側面に、前記基板の上面から下面にかけて溝が形成され、
前記溝に設けられ、前記コイルと前記端子とを電気的に接続する配線を具備することを特徴とする請求項１記載の電子部品。
前記コイルは、前記基板の上面の面方向に巻かれたスパイラルインダクタであることを特徴とする請求項１又は２記載の電子部品。
前記配線基板に実装され、前記受動部品と電気的に接続されたデュプレクサを具備し、
前記配線基板はアンテナ端子を含み、
前記デュプレクサは、前記アンテナ端子を介して、前記電子部品の外部と信号の送受信を行うためのアンテナと電気的に接続され、
前記受動部品は前記デュプレクサと前記アンテナとの間のインピーダンスを整合することを特徴とする請求項１から３いずれか一項記載の電子部品。
前記コイルは前記アンテナ端子と接地端子との間に接続されていることを特徴とする請求項４記載の電子部品。
前記基板は樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１から５いずれか一項記載の電子部品。
前記基板の厚さ方向に重なる複数の前記コイルが設けられていることを特徴とする請求項１から６いずれか一項記載の電子部品。