JP5206377B2

JP5206377B2 - 電子部品モジュール

Info

Publication number: JP5206377B2
Application number: JP2008310554A
Authority: JP
Inventors: 敬岩本
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2008-12-05
Filing date: 2008-12-05
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2028-12-05
Also published as: JP2010136143A

Description

本発明は電子部品モジュールに関し、詳しくは、弾性表面波デバイスや弾性境界波デバイスなどの弾性波デバイスを含む弾性波モジュールと他の電子部品とが共通基板に搭載され、トランスファーモールド樹脂で覆われた電子部品モジュールに関する。

近年、モバイル機器向けの電子部品モジュールでは、小型・低背化が進んでいる。その中で、分波器（デュプレクサ）など電子部品モジュールに搭載されている弾性波デバイスは、弾性表面波や弾性境界波などの弾性波が伝搬する領域に隣接して振動空間を確保することが必要なため、電子部品モジュールの低背化のネックになってきた。

例えば、図１０の断面図に示す電子部品モジュールは、モジュール基板１３０の接続電極１３４上に、ＩＣ１３５、抵抗器１３６、インダクタ１３７、コンデンサ１３８、ＳＡＷ（弾性表面波）デバイス１３９が実装され、樹脂層１４０で覆われ、封止されている。ＳＡＷデバイス１３９は、圧電基板１３１に形成されたＩＤＴ電極１３２の周囲の振動空間１３３を局所的に封止する構造体を有している。（例えば、特許文献１参照）。

また、特許文献２には、送信フィルタと受信フィルタとを接続するセラミック基板内にインダクタ成分が形成された分波器が提案されている。
特開２００２−２１７６７３号公報特開平１１−２６６２３号公報

図１０の構成において、ＳＡＷデバイス１３９の振動空間１３３を封止する構造体に樹脂を用い、樹脂層１４０をトランスファーモールド工程で一括形成する場合、振動空間１３３が潰れてしまわないように、構造体について、ＩＤＴ電極１３２に対向する天板部分を厚くする、あるいは天板部分の周囲の支持層を高くするなどの対応が必要である。天板部分にセラミックなど無機材料を用いれば樹脂材料より薄くできるが、衝撃で割れやすいため、薄くするにしても限界がある。

また、樹脂層１４０をトランスファーモールドするときの高圧力が、振動空開１３３を封止する構造体の天板部分に直接作用しないようにするため、構造体とモジュール基板との間の隙間にアンダーフィル樹脂を予め充填しておくことが有効である。しかし、これはコストアップ要因であるとともに、ボイドが発生しやすいため、信頼性面でも好ましくない。

また、図１０の構成では、モジュール基板上に弾性波デバイス１３９と平行にインダクタ１３７を配置しているため、小型化にも不利な構造である。

特許文献２に開示されたように、送信フィルタと受信フィルタを接続する基板内にインダクタ成分を取り込むと小型化には有利である。しかしながら、セラミック基板を用いているので、薄くすると割れが問題となるため、低背化には限界がある。

本発明は、かかる実情に鑑み、弾性波デバイスと他の電子部品とが同時にトランスファーモールドされた電子部品モジュールについて、小型化、低背化、高信頼性化が可能な電子部品モジュールを提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成した電子部品モジュールを提供する。

電子部品モジュールは、弾性波モジュールと、電子部品と、モジュール基板とを備える。前記弾性波モジュールは、（ａ）弾性波を励振する電極を含む弾性波素子が形成された圧電基板の主面に、前記弾性波素子の周囲を覆い振動空間を形成する構造体が配置された複数の弾性波デバイスと、（ｂ）前記構造体が対向するように複数の前記弾性波デバイスが搭載された共通基板と、（ｃ）前記共通基板上に配置され前記弾性波デバイスを覆う被覆樹脂とを有する。前記電子部品は、半導体デバイス、キャバシタンスデバイス、インダクタンスデバイスのうち少なくとも１つを含む。前記モジュール基板は、前記弾性波モジュール及び前記電子部品が搭載される。前記トランスファーモールド樹脂は、前記モジュール基板上に配置され前記弾性波モジュール及び前記電子部品を覆う。前記弾性波モジュールの前記被覆樹脂は、前記共通基板と前記弾性波デバイスの前記構造体との間に配置される。前記被覆樹脂のガラス転移温度は、前記トランスファーモールド樹脂のガラス転移温度より高い。

樹脂の温度がガラス転移温度を超えると、樹脂は急激に軟化する。上記構成において、弾性波デバイスの構造体と共通基板との間に配置された被覆樹脂のガラス転移温度は、トランスファーモールド樹脂のガラス転移温度よりも高いため、トランスファーモールド樹脂を形成する際に、トランスファーモールド樹脂の温度が被覆樹脂のガラス転移温度を超えないようにして、被覆樹脂によって強度を確保することができる。

そのため、弾性波デバイスの振動空間を形成する構造体について弾性波素子に対向する天板部分の厚みを薄くしても、また、弾性波デバイスが搭載された共通基板を薄くしても、トランスファーモールド樹脂を形成することができ、電子部品モジュールの低背化が可能である。

また、被覆樹脂によってトランスファーモールド樹脂を形成する際の強度を確保することができるので、共通基板がインダクタを含む樹脂基板の場合、共通基板について、トランスファーモールド樹脂のガラス転移温度の制約に関係なく、低誘電率等のインダクタ形成に有利な物性の樹脂を選択できるので、インダクタの小型化が可能であり、ひいては電子部品モジュールの小型化が可能である。

また、被覆樹脂によってトランスファーモールド樹脂を形成する際の強度を確保することができるので、弾性波デバイスの構造体が樹脂の場合、構造体について、トランスファーモールド樹脂のガラス転移温度の制約を受けずに、振動空間の封止に有利な低透湿性や低アウトガスといった物性をもった樹脂材料が選択できる。そのため、信頼性の良好な弾性波デバイスの形成が可能であり、ひいては電子部品モジュールの高信頼性化が可能である。

さらに、弾性波モジュールは、半導体やキャパシタなどの空洞が不要な他の電子部品と同時にトランスファーモールドできるので、電子部品モジュールのモールドコストを低く抑えることができる。また、弾性波デバイスとモジュール基板との間にアンダーフィルを入れる場合と比較して、ボイドが発生しにくいため、電子部品モジュールの低コスト化と、高信頼性確保が可能である。

本発明によれば、弾性波デバイスと他の電子部品とが同時にトランスファーモールドされた電子部品モジュールについて、小型化、低背化、高信頼性化が可能である。

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図７を参照しながら説明する。

＜実施例１＞本発明の実施例１の電子部品モジュール５０について、図１〜図７を参照しながら説明する。

図１は、弾性波デバイス１０の断面図である。図２〜図７は、電子部品モジュール５０の作製工程を示す断面図である。

図７に示すように、実施例１の電子部品モジュール５０は、モジュール基板５２上に、半導体デバイスである半導体デバイス４２と、インダクタンスデバイスであるチップコイル４４と、不図示のキャパシタンスデバイスと、弾性波モジュール４０とが搭載され、トランスファーモールド樹脂４６で全体が覆われ、封止されている。

弾性波モジュール４０は、図４に示すように、共通基板３０に、送信用の弾性波デバイス１０と受信用の弾性波デバイス１０ｋとが搭載され、被覆樹脂３２で覆われ、封止されている。

弾性波デバイス１０，１０ｋは基本的な構成は同じである。すなわち、図１に示すように、圧電基板１２の一方主面１２ｂに、弾性波を励振するための櫛歯状電極であるＩＤＴ（Inter Digital Transducer）電極１４とパッド電極１５とを含む導電パターンが形成されている。ＩＤＴ電極１４は保護膜１６で覆われている。ＩＤＴ電極１４を含む弾性波素子の周囲には、支持層２０が形成されている。支持層２０には、カバー層２２が、支持層２０により圧電基板１２との間に間隔を設けて配置され、カバー層２２は圧電基板１２に沿って延在する。支持層２０及びカバー層２２は、ＩＤＴ電極１４を含む弾性波素子の周囲を覆い振動空間１３を形成する構造体である。圧電基板１２の一方主面１２ｂのうち、振動空間１３に隣接する部分において、弾性波が自由に伝搬するようになっている。

支持層２０及びカバー層２２には、支持層２０及びカバー層２２を貫通するビアホール導体１８が形成されている。ビアホール導体１８の一端はパッド電極１５に接続され、他端にはアンダーバンプメタル２３が形成されている。アンダーバンプメタル２３上には、弾性波デバイス１０を搭載するためのはんだバンプ２４が形成されている。

図４に示すように、弾性波デバイス１０，１０ｋは、振動空間１３，１３ｋが圧電基板１２，１２ｋと共通基板３０との間に配置されるように、共通基板３０に搭載され、被覆樹脂３２により全体が覆われ、封止される。これによって、弾性波モジュール４０が形成される。被覆樹脂３２は、弾性波デバイス１０，１０ｋの構造体のカバー層２２，２２ｋと共通基板３０との間にも配置されている。

図７に示すように、弾性波モジュール４０は、他の電子部品４２，４４とともにモジュール基板５２に搭載され、全体がトランスファーモールド樹脂４６で覆われ、封止される。

次に、電子部品モジュール５０の製造方法について、図１〜図７を参照しながら説明する。

（１）まず、弾性波デバイス１０，１０ｋを作製する。

図１に示す送信用の弾性波デバイス１０は、次のように作製する。すなわち、圧電基板１２の一方主面１２ｂ上に、ＩＤＴ電極１４を含む弾性波素子のパターンと、パッド電極１５と、ＩＤＴ電極１４とパッド電極１５との間を接続する２層配線パターン（図示せず）とを形成する。圧電基板１２には、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）、四ほう酸リチウム（Ｌｉ_２Ｂ_４Ｏ_７）、水晶などを用いる。ＩＤＴ電極１４やパッド電極１５の材料には、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｉ、Ｔｉのなどの金属や、それらの合金を用いる。２層配線パターンの材料には、Ｃｕ／Ｔｉを用いる。

次いで、ＩＤＴ電極１４の保護膜１６として、ＳｉＯ_２膜（厚さ２５ｎｍ）を形成する。ＳｉＯ_２膜はパッド電極１５上には形成しない。

次いで、ＩＤＴ電極１４の周囲の振動空間１３を局所的に封止する構造体となる支持層２０とカバー層２２を形成する。支持層２０は、感光性ポリイミド（厚さ１０μｍ）を塗布し、パターニングする。このとき、パッド電極１５が露出するようにパターニングし、支持層２０にビアホール（貫通孔）を形成する。カバー層２２は、ポリイミドの支持層２０上に、シリカフィラー入りのエポキシ系樹脂フィルム（厚さ１０μｍ）を貼り付けたる。

次いで、カバー層２２のフィルムについて支持層２０のビアホールに対応する箇所にレーザでビアホール（貫通孔）を形成し、支持層２０及びカバー層２２のビアホール内に電界メッキでＣｕを充填してビアホール導体１８を形成する。

次いで、ビアホール導体１８上に、アンダーバンプメタル２３となるＮｉをメッキした後、Ｎｉ膜（厚さ０．３μｍ）上にはんだ濡れ確保膜であるＡｕ（厚さ０．１μｍ）をメッキする。

次いで、圧電基板１２の他方主面１２ａを研削して、圧電基板１２を厚さ９０μｍまで薄化する。

次いで、はんだペースト印刷を行い、リフローし、フラックス洗浄することで、はんだバンプ２４を形成する。

次いで、圧電基板１２、支持層２０、カバー層２２をダイシングし、個片化することで、送信用の弾性波デバイス１０を得る。

同様にして、受信用の弾性波デバイス１０ｋを作製する。

（２）次に、弾性波デバイス１０，１０ｋを共通基板３０に実装して、弾性波モジュール４０を作製する。

すなわち、図２に示すように、送信用の弾性波デバイス１０と受信用の弾性波デバイス１０ｋとを、それぞれはんだバンプ２４，２４ｋにフラックスを転写して、共通基板３０にマウントし、リフローすることにより、実装する。実装後のはんだバンプ２４，２４ｋの高さは、２０μｍである。

共通基板３０は、インダクタンス３１を内蔵する樹脂基板である。共通基板３０の樹脂材料としては、例えばポリフェニレンエーテル樹脂（ＰＰＥ樹脂）や低誘電率ＢＴレジンを用いるとよい。また、共通基板３０は３層配線構造であり、インダクタンス３１は樹脂のＡ層３０ａと樹脂のＢ層３０ｂとの間に形成し、共通基板３０の全体の厚さは６０μｍである。

次いで、図４に示すように、共通基板３０に搭載された弾性波デバイス１０，１０ｋを覆うように、被覆樹脂３２を形成する。被覆樹脂３２は、弾性波デバイス１０，１０ｋの振動空間１３，１３ｋを封止するカバー層２２，２２ｋと共通基板３０との間にも形成する。

被覆樹脂３２には、ガラス転移温度が、後述するトランスファーモールド樹脂４６のガラス転移温度よりも高い樹脂、例えばガラス転移温度（Ｔｇ点）が３９５℃のポリイミド樹脂を用いる。被覆樹脂３２は、高Ｔｇ−ＰＰＥ樹脂（Ｔｇ点２３０℃）などでもよい。このとき、弾性波デバイス１０，１０ｋの裏面１０ｓ，１０ｔを覆う被覆樹脂３２は、厚さが１μｍ以下となるよう制御し、３５０℃に加熱して被覆樹脂３２を硬化させる。

弾性波デバイス１０，１０ｋの外側を取り囲む被覆樹脂３２は、トランスファーモールド樹脂４６の形成時の温度では軟化が起こらないため、弾性波デバイス１０，１０ｋの支持層２０，２０ｋ、カバー層２２，２２ｋ、共通基板３０の樹脂層３０ａ，３０ｂのそれぞれを薄くすることが可能である。

次いで、共通基板３０と被覆樹脂３２とをダイシングすることにより、図４に示す弾性波モジュール４０を得る。

弾性波モジュール４０の厚さは、インダクタンスを内蔵した状態で１＋９０＋１０＋１０＋２０＋６０＝１９１μｍと低背にできる。

（３）次に、弾性波モジュール４０を含む電子部品モジュール５０を作製する。

すなわち、図５に示すように、モジュール基板５２にはんだバンプ４３，４５，４１を形成し、半導体デバイス４２、キャパシタンスデバイス（図示せず）、インダクタデバイス４４とともに弾性波モジュール４０をマウントし、それらを一括でリフロー、フラックス洗浄することにより、モジュール基板５２と各電子部品４２，４４，４０との電気的接続を得る。

次いで、図６に示すように、各電子部品４２，４４，４０を覆うトランスファーモールド樹脂４６を形成する。このとき、トランスファーモールド樹脂４６には、Ｔｇ点が１８０℃のエポキシ系樹脂を用い、トランスファーモールド樹脂４６のＴｇ点より若干高い１９０℃の温度条件でトランスファーモールドを行う。樹脂はＴｇ点を境に大幅に軟化するため、トランスファーモールドの温度条件は、一般的にトランスファーモールドに用いる樹脂のＴｇ点よりも若干高い温度に設定する。

次いで、モジュール基板５２及びトランスファーモールド樹脂４６をブレード６０を用いてダイシングし、分割することで、図７に示す電子部品モジュール５０を得る。

以上の工程で作製される電子部品モジュール５０は、低背化が可能である。

すなわち、トランスファーモールド樹脂４６と被覆樹脂３２は、トランスファーモールド樹脂４６のガラス転移温度が弾性波モジュール４０の被覆樹脂３２のガラス転移温度より低くなるように、材料が選択される。そして、トランスファーモールド樹脂４６を形成する際に、トランスファーモールド樹脂４６の温度が被覆樹脂３２のガラス転移温度を超えないようにする。被覆樹脂３２の温度がガラス転移温度を超えると、被覆樹脂３２は急激に軟化して強度、剛性が低下するが、トランスファーモールド樹脂４６を形成する際に被覆樹脂３２はガラス転移温度を超えないため、被覆樹脂３２は軟化せず、被覆樹脂３２によって強度、剛性を確保することができる。そのため、弾性波デバイス１０の構造体であるカバー層２２を薄くしたり、支持層２０を薄くしたり、共通基板３０を薄くしたりしても、トランスファーモールド樹脂４６を形成することができる。よって、電子部品モジュール５０の低背化が可能である。

また、図８に示す比較例１の電子部品モジュール５０ｓのように、弾性波モジュール４０ｓの共通基板３０ｓにセラミックを用いる場合には、セラミックを薄くすると割れが問題となるため、電子部品モジュール５０ｓの低背化には限界がある。これに対して、実施例１の電子部品モジュール５０においては、弾性波モジュール４０の共通基板３０を薄くすることができ、比較例１よりも低背化が可能である。

また、トランスファーモールド樹脂４６を形成する際に被覆樹脂３２によって強度、剛性を確保することができるので、共通基板３０について、トランスファーモールド樹脂４６のガラス転移温度の制約に関係なく、インダクタンス３１の形成に有利な低誘電率等の物性の樹脂を選択できるので、インダクタンス３１の小型化が可能であり、ひいては電子部品モジュール５０の小型化が可能である。

また、トランスファーモールド樹脂４６を形成する際に、弾性波デバイス１０，１０ｋは被覆樹脂３２によって強度、剛性を確保することができるので、弾性波デバイス１０，１０ｋの構造体を形成する支持層２０，２０ｋやカバー層２２，２２ｋには、トランスファーモールド樹脂のガラス転移温度の制約を受けずに、振動空間１３，１３ｋの封止に有利な低透湿性や低アウトガスといった物性をもった樹脂材料を選択できる。そのため、信頼性の良好な弾性波デバイス１０，１０ｋの形成が可能であり、ひいては電子部品モジュール５０の高信頼性化が可能である。

さらに、弾性波モジュール４０は、半導体デバイス４２やチップコイル４４などの空洞が不要な他の電子部品と同時にトランスファーモールドできるので、電子部品モジュール５０のモールドコストを低く抑えることができる。

また、電子部品モジュール５０は、図８の断面図に示す比較例２の電子部品モジュール５０ｔのように弾性波モジュール４０ｔとモジュール基板５２ｔとの間にアンダーフィル樹脂４８を配置する場合と比べると、ボイドが発生しにくいため、電子部品モジュール５０の低コスト化と、高信頼性確保が可能である。

＜まとめ＞弾性波が伝搬する領域に隣接する振動空間を局所的に封止する樹脂系の構造体を持った弾性波デバイスを、インダクタ成分を内蔵する樹脂系基板の共通基板に実装し、振動空間を封止する構造体とインダクタ成分を内蔵する共通基板との間に、トランスファーモールド樹脂よりもＴｇ点（ガラス転移点）の高い材料を配置することによって、小型・低背・高信頼性で、かつ半導体部品など空洞が不要な他の電子部品と同時にトランスファーモールドできる弾性波デバイスを内蔵した電子部品モジュールを作製できる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施することが可能である。

弾性波デバイスの断面図である。（実施例１）電子部品の製造工程を示す断面図である。（実施例１）電子部品の製造工程を示す断面図である。（実施例１）電子部品の製造工程を示す断面図である。（実施例１）電子部品の製造工程を示す断面図である。（実施例１）電子部品の製造工程を示す断面図である。（実施例１）電子部品の製造工程を示す断面図である。（実施例１）電子部品の断面図である。（比較例１）電子部品の断面図である。（比較例２）電子部品の断面図である。（従来例）

符号の説明

１０，１０ｋ弾性波デバイス
１２，１２ｋ圧電基板
１３，１３ｋ振動空間
１４弾性波励振電極（ＩＤＴ電極）
１８ビアホール導体
２０，２０ｋ支持層（構造体）
２２，２２ｋカバー層（構造体）
３０共通基板
３２被覆樹脂
４０弾性波モジュール
４２半導体デバイス（半導体デバイス）
４４チップコイル（インダクタンスデバイス）
４６トランスファーモールド樹脂
５０電子部品モジュール
５２モジュール基板

Claims

弾性波を励振する電極を含む弾性波素子が形成された圧電基板の主面に、前記弾性波素子の周囲を覆い振動空間を形成する構造体が配置された複数の弾性波デバイスと、前記構造体が対向するように複数の前記弾性波デバイスが搭載された共通基板と、前記共通基板上に配置され前記弾性波デバイスを覆う被覆樹脂とを有する弾性波モジュールと、
半導体デバイス、キャバシタンスデバイス、インダクタンスデバイスのうち少なくとも１つを含む電子部品と、
前記弾性波モジュール及び前記電子部品が搭載されたモジュール基板と、
前記モジュール基板上に配置され前記弾性波モジュール及び前記電子部品を覆うトランスファーモールド樹脂と、
を備え、
前記弾性波モジュールの前記被覆樹脂は、前記共通基板と前記弾性波デバイスの前記構造体との間に配置され、
前記被覆樹脂のガラス転移温度は、前記トランスファーモールド樹脂のガラス転移温度より高いことを特徴とする電子部品モジュール。