(57)【要約】【課題】Ｘ−Ｙ軸方向の収縮特性を抑制して焼成された多層セラミック基板におけるビア導体部分の凹凸の発生を抑制し、平坦な表面を形成することが可能で、ＳＡＷチップの実装信頼性および封止信頼性に優れた高周波モジュールを提供する。【解決手段】複数の絶縁層を積層してなる多層セラミック基板の表面に、弾性表面波素子を実装してなる高周波モジュールにおいて、絶縁基板の接地電極、入出力電極のうちの少なくとも１つが、該電極と直接接続されたビア導体を含む複数のビア導体を経由して前記絶縁基板裏面に形成された所定の導体パターンと電気的に接続されており、前記複数のビア導体のうち入出力電極とリング状接地電極に直接接続されるビア導体以外のビア導体を、平面的にみて前記リング形状電極よりも外側に配置したことを特徴とする。【選択図】図１
2006238014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセラミック製の絶縁層を積層してなる絶縁基板と、該絶縁基板の表面および内部に形成された平面導体層と、前記絶縁層を貫通するように、金属粉末を含有するペーストを充填焼成されたビア導体とを具備し、該絶縁基板の表面に弾性表面波素子が実装されており、該弾性表面波素子は、圧電基板の裏面に、櫛歯電極と、少なくとも一対の入出力端子が被着形成され、さらに該櫛歯電極と該入出力端子の周囲にリング状接地端子が被着形成され、前記絶縁基板の表面には、入出力電極および接地電極が被着形成されており、前記弾性表面波素子の前記入出力電極および前記リング状接地電極を、前記絶縁基板表面の前記入出力電極および前記接地電極に導電性接着材によって接着し実装してなる弾性表面波素子搭載基板において、
前記絶縁基板表面に形成された前記リング状接地電極は、平面的に見て異なる位置に形成された複数のビア導体を経由して前記絶縁基板の表面あるいは裏面に形成された所定の電極と電気的に接続されており、前記複数のビア導体のうち、前記リング状接地電極と直接的に接続されたビア導体以外のビア導体を、平面的にみて前記リング形状電極よりも外側に配置したことを特徴とする弾性表面波素子実装基板。
【請求項２】
前記絶縁基板表面に形成された前記入出力電極は、平面的に見て異なる位置に形成された複数のビア導体を経由して前記絶縁基板の表面あるいは裏面に形成された所定の電極と電気的に接続されており、前記複数のビア導体のうち、前記入出力電極と直接的に接続されたビア導体以外のビア導体を、平面的にみて前記リング状電極形成箇所よりも外側に配置したことを特徴とする請求項１記載の弾性表面波素子実装基板。
【請求項３】
前記複数のビア導体のうち、前記リング形状電極または前記入出力電極と直接的に接続されたビア導体以外のビア導体は、前記リング形状電極の外周から０．０５ｍｍ以上離間されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の弾性表面素子実装基板。
【請求項４】
前記複数のビア導体は、互いに平面導体によって接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか記載の弾性表面波素子搭載基板。
【請求項５】
前記絶縁層の厚みが１５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか記載の弾性表面波素子実装基板。
【請求項６】
前記複数のビア導体のうち、前記リング状接地電極または入出力電極と直接的に接続されたビア導体の直径が１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかの弾性表面波素子実装基板。
【請求項７】
前記絶縁基板が、Ｘ−Ｙ方向の焼成収縮量がＺ方向の焼成収縮量よりも小さくなるように焼成されたものである請求項１乃至請求項６のいずれか記載の弾性表面波素子実装基板。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか記載の弾性表面波素子実装基板における絶縁基板の表面あるいは内部に、少なくとも電力増幅器と、該電力増幅器の出力を検出するための方向性結合器を設けてなることを特徴とする高周波モジュール。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか記載の高周波モジュールを内蔵してなることを特徴とする通信機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波素子を表面実装してなり、携帯電話等の通信端末機に搭載される高周波モジュールとして好適に用いられる弾性表面波素子搭載基板、高周波モジュールおよび携帯機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、絶縁基板、例えば、半導体素子や弾性表面波素子（以下、ＳＡＷチップという場合がある）を実装、搭載した高周波モジュールとして、比較的高密度の配線が可能な多層セラミック基板が多用されている。この多層セラミック基板を用いた高周波モジュールは、アルミナやガラスセラミックなどの多層セラミック基板と、その表面に形成されたＷやＭｏ、Ｃｕ、Ａｇ等の金属からなる配線導体とから構成されており、蓋体によって気密に封止したものや、有機樹脂で半導体素子やＳＡＷチップを封止したものが提供されている。
【０００３】
近年、高集積化、高出力化が進むＩＣやＬＳＩ等の半導体素子、微細加工が施されるＳＡＷチップ、各種電子部品が搭載される混成集積回路装置等に適用される絶縁基板においては、ＩＣやＬＳＩ、ＳＡＷチップ等の性能安定性、実装容易性を確保するため、絶縁基板表面のコプラナリティ精度が厳しくなっている。特に、通信用の高周波モジュールにおいて、ＳＡＷチップがデュプレクサなどとして利用され、図６に示すように、絶縁基板５１の表面にＳＡＷチップ５２を実装搭載することが提案されている。特に、ＳＡＷチップ５２としては、図５に示すように、誘電体基板５３の裏面に、櫛歯電極５４と、少なくとも一対の入出力端子５５、５５が被着形成され、さらに該櫛歯電極５４と入出力端子５５の周囲にリング状接地端子５６が被着形成され、一方、絶縁基板５７の表面には、入出力電極５８、５８および接地電極５９が被着形成されており、入出力電極５８、５８およびリング状接地電極５９を絶縁基板５７表面の入出力電極５８、５８および接地電極５９に導電性樹脂６０または半田によって接着し実装してなる。
【０００４】
そして、一般に、リング状接地電極５９や入出力電極５８には、絶縁基板５７内に設けられたビア導体６１を通じて、絶縁基板５７の裏面に形成された接地用導体パターン６２や、入出力裏面電極６３と電気的に接続される。
【０００５】
かかる実装構造においては、リング状接地端子５６とリング状の接地電極５９との接着材６０による接着によってこれらが封止材として機能し、櫛歯電極５４や、入出力端子５５、入出力電極５８は気密に封止される。
【０００６】
そのために、上記ＳＡＷチップの性能安定性、実装信頼性および封止信頼性を確保するため、絶縁基板表面の高い平坦（コプラナリティ）精度が要求されている。また、同時に、基板表面に実装される半導体素子などの高集積化に伴い、絶縁基板におけるＸ−Ｙ方向における寸法精度も要求されている。
【０００７】
従来の多層セラミック基板は、アルミナやガラスセラミックスのグリーンシートに、貫通穴を形成し、ＷやＭｏ、Ｃｕ、Ａｇ等の金属からなる導体ペーストを充填してビア導体を形成し、さらにシート表面に導体ペーストを印刷形成し、積層、焼成することで作製されるが、かかる方法では、Ｘ−Ｙ軸方向でのセラミック特有の収縮作用によって、微細な寸法制御ができず、高集積化、多ピン化のＩＣを実装する絶縁基板には適用することが出来なかった。
【０００８】
このような問題を解決する手法として、上記セラミックグリーンシートの積層体を加圧しながら焼成することや、セラミックグリーンシートの表面に、焼成温度では焼結しない無機組成物の層を形成して同時焼成することによって、Ｚ軸方向にのみ収縮させて、Ｘ−Ｙ軸方向の収縮を抑制することによって、成形時の寸法を維持した高寸法精度の絶縁基板を製造することが提案されている。（例えば、特許文献１、２）
【特許文献１】特開平７−８６７４３号
【特許文献２】特開２００１−３３９１６６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記のＸ−Ｙ軸方向の収縮特性を制御する製造方法では、Ｚ軸方向の基板収縮が大きい。そのために、図７に示すように、絶縁基板５１の表面にＳＡＷチップ５２と接続される入出力電極５８および接地電極５９の入出力電極５８、５８および接地電極５９の直下にビア導体６１が形成され入出力電極５８、５８および接地電極５９と直接接続されている場合、ビア導体形成領域と、ビア導体を形成していない領域とのそれぞれの焼結温度、収縮挙動が異なる結果、電極５８、５９が厚み方向に凸になりやすく、ビア導体６１直上の電極５８、５９では極端に盛り上がる傾向にあった。そのため、図６のようなＳＡＷチップを搭載した高周波モジュールにおいては、上記凹凸差によって実装不良、封止不良等が発生していた。
【００１０】
したがって、本発明は、セラミック製の絶縁基板の表面に、ＳＡＷチップを表面実装した基板において、Ｘ−Ｙ軸方向の収縮特性を抑制して焼成された場合においても、基板表面を平坦に形成することが可能で、表面実装した場合においても封止不良や実装不良の発生を防止した弾性表面波素子搭載基板と、それを具備する高周波モジュールおよび通信機器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の弾性表面波素子実装基板は、複数のセラミック製の絶縁層を積層してなる絶縁基板と、該絶縁基板の表面および内部に形成された平面導体層と、前記絶縁層を貫通するように、金属粉末を含有するペーストを充填焼成されたビア導体とを具備し、該絶縁基板の表面に弾性表面波素子が実装されており、該弾性表面波素子は、圧電基板の裏面に、櫛歯電極と、少なくとも一対の入出力端子が被着形成され、さらに該櫛歯電極と該入出力端子の周囲にリング状接地端子が被着形成され、前記絶縁基板の表面には、入出力電極および接地電極が被着形成されており、前記弾性表面波素子の前記入出力電極および前記リング状接地電極を、前記絶縁基板表面の前記入出力電極および前記接地電極に導電性接着材によって接着し実装してなる弾性表面波素子搭載基板において、前記絶縁基板表面に形成された前記リング状接地電極は、いずれも平面的に見て異なる位置に形成された複数のビア導体を経由して前記絶縁基板の表面あるいは裏面に形成された所定の電極と電気的に接続されており、前記複数のビア導体のうち、前記リング状接地電極と直接的に接続されたビア導体以外のビア導体を、平面的にみて前記リング形状電極形成箇所よりも外側に配置したことを特徴とする。
【００１２】
また、かかる弾性表面波素子実装基板においては、前記絶縁基板表面に形成された前記入出力電極は、いずれも平面的に見て異なる位置に形成された複数のビア導体を経由して前記絶縁基板の表面あるいは裏面に形成された所定の電極と電気的に接続されており、前記複数のビア導体のうち、前記入出力電極と直接的に接続されたビア導体以外のビア導体を、平面的にみて前記リング状電極形成箇所よりも外側に配置することが望ましい。
【００１３】
そして、前記複数のビア導体のうち、前記リング形状電極または前記入出力電極と直接的に接続されたビア導体以外のビア導体は、前記リング形状電極の外周から０．０５ｍｍ以上離間されていることが望ましい。
【００１４】
さらに、前記複数のビア導体は、互いに平面導体によって接続されていることが望ましい。
【００１５】
また、前記絶縁層の厚みは１５０μｍ以下であることが望ましい。
【００１６】
また、前記複数のビア導体のうち、前記リング状接地電極または入出力電極と直接的に接続されたビア導体の直径が１００μｍ以下であることが望ましい。
【００１７】
そして、本発明によれば、前記絶縁基板が、Ｘ−Ｙ方向の焼成収縮量がＺ方向の焼成収縮量よりも小さくなるように焼成されたものである場合に特に好適である。
【００１８】
本発明によれば、上記弾性表面波素子実装基板における絶縁基板の表面あるいは内部に、少なくとも電力増幅器と、該電力増幅器の出力を検出するための方向性結合器を設けることで、高周波モジュールを構成することができる。
【００１９】
また、本発明の通信機器は、上記高周波モジュールを内蔵してなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ＳＡＷチップを表面実装するために、絶縁基板の表面に形成されたリング状接地電極を、平面的に見て異なる位置に形成された複数のビア導体を経由して前記絶縁基板の表面あるいは裏面に形成された所定の電極と電気的に接続されており、前記複数のビア導体のうち、前記リング状接地電極と直接的に接続されたビア導体以外のビア導体を、平面的にみて前記リング形状電極形成箇所よりも外側に配置することによって、セラミック製の絶縁基板をＸ−Ｙ方向の収縮を抑制しながら焼成した場合であっても、絶縁基板の表面に設けた各種電極のビア導体による凸化が防止され、絶縁基板表面の平坦性（コプラナリティ）を高めることができ、その結果、ＳＡＷチップの気密性および実装信頼性を向上させるとともに、寸法精度の高い高周波モジュールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明について、図面に基づいて説明する。図１は本発明の弾性表面波素子搭載基板の一例を示す概略断面図である。図１の弾性表面波素子搭載基板を構成する絶縁基板２は、複数のセラミック絶縁層２ａ〜２ｆを一括積層してなる積層体からなり、その絶縁層間、表面、裏面には、厚みが５〜２０μｍの平面導体層３a〜３ｃが被着形成されている。また、各絶縁層２ａ〜２ｆには、これを貫通する直径が５０〜２００μｍのビア導体４ａ〜４ｂが形成されている。
【００２２】
この絶縁基板２の表面には、ＳＡＷチップ５が搭載され、その搭載部には、ＳＡＷチップ５をフリップチップ実装するための電極パッド群が形成されている。
【００２３】
具体的に、絶縁基板２の表面に実装されるＳＡＷチップ５の実装構造について説明する。図２（ａ）は、ＳＡＷチップ５の実装側表面の導体パターン図、図２（ｂ）は絶縁基板側の実装部の導体パターン図である。
【００２４】
図２（ａ）に示すように、ＳＡＷチップ５は、例えばタンタル酸リチウム単結晶、ランガサイト型結晶構造を有する例えばランタン−ガリウム−ニオブ系単結晶、四ホウ酸リチウム単結晶等の圧電性の単結晶から成る圧電基板１０の表面に、一対の入出力端子１１ａ、１１ｂと、励振電極である櫛歯電極１２、およびこれらを囲むように、リング状接地端子１３が被着形成されている。
【００２５】
一方、図２（ｂ）に示すように、絶縁基板２側には、上記端子と対向する位置に、一対の入出力電極１４ａ、１４ｂ、およびこれらを囲むようにリング状接地電極１５が形成されている。そして、上記ＳＡＷチップ５が上記絶縁基板２の表面に半田実装される。そして、ＳＡＷチップ５の入出力端子１１ａ、１１ｂと、絶縁基板２側の入出力電極１４ａ、１４ｂ、ＳＡＷチップ５の接地端子１３と絶縁基板２側の接地電極１５とが半田などの導電性接着材１６によって接着されフリップチップ実装される。かかる構成によって、リング状接地端子１３およびリング状接地電極１５によって囲まれた領域は、気密な空間１７を形成し、励振電極である櫛歯電極１２は、この気密空間１７内に封止されている。
【００２６】
この絶縁基板２側のリング状接地電極１５には、直径が５０〜１００μｍのビア導体４が複数接続され、絶縁基板２下面の接地用導体パターン３ａと複数のビア導体４ａ１、４ａ２、４ａ３および平面導体３ａ１，３ａ２を経由して電気的に接続されている。また、入力用電極１４ａにも同様にビア導体４が接続され、絶縁基板２の裏面に形成された入力用裏面電極３ｂと複数のビア導体４ｂ１、４ｂ２、４ｂ３および平面導体３ｂ１、３ｂ２を経由して接続されている。さらに、出力用電極１４ｂは、ビア導体４ｃ１，平面導体３ｃ、ビア導体４ｃ２を経由して、絶縁基板２の表面に形成された電極３ｄと接続されている。
【００２７】
本発明においては、電気的な接地と、強固な実装と、気密封止を担うリング状接地電極１５に接続されるビア導体４ａ１、４ａ２、４ａ３の平面的配置を示す図３に示すように、ビア導体４ａ１、４ａ２、４ａ３のうち、リング状接地電極１５に直接的に接続するビア導体４ａ１以外のビア導体、即ち、ビア導体４ａ２、４ａ３を平面的にみてリング状接地電極１５よりも外側に配置してなることが重要である。
【００２８】
このようにリング状接地電極１５と、裏面の接地用導体パターン３aとをビア導体によって直線的に１つのビア導体で接続することなく、平面導体３ａ１，３ａ２を介して、ビア導体４ａ２、４ａ３を経由して接続し、しかも、このビア導体４ａ２、４ａ３をリング状接地電極１５の外側に配置することによって、絶縁基板２の厚み方向に存在するビア導体の基板表面への影響、とりわけリング状接地電極１５への影響を抑制することができる。また、高周波モジュール１をx-y方向への収縮を抑制し、Ｚ方向に収縮した場合に、厚み方向に形成されたビア導体４がＺ方向への収縮が充分に進行せず基板表面側への突出が発生した場合においても、リング状接地電極１５への影響を防止し、ＳＡＷチップの実装面での平坦度を高めることができる結果、リング状接地電極１５による実装強度を高めることができるとともに、気密封止による信頼性を高めることができる。
【００２９】
さらに、本発明によれば、上記リング状接地電極１５に接続されるビア導体のみならず、入出力電極１４a、１４ｂに接続されるビア導体４ｂ１、４ｂ２、４ｂ３、４ｃ１、４ｃ２のうち、入出力電極１４ａ、１４ｂに直接的に接続するビア導体４ａ１、４ｃ１以外のビア導体、即ち、ビア導体４ｂ２、４ｂ３、４ｃ２を平面的にみてリング状接地電極１５よりも外側に配置することが望ましい。
【００３０】
これによって、上述したリング状接地電極１５と同様に、実装部分の平坦度を高めることができるとともに、入出力電極１４ａ、１４ｂへのＳＡＷチップの実装信頼性を高めることができる。
【００３１】
さらに、本発明によれば、ＳＡＷチップにおける封止性、実装信頼性を高いレベルで向上させるために、リング状接地電極１５や入出力電極１４ａ、１４ｂ、と直接接続されたビア導体４ａ１、４ｂ１、４ｃ１の直径を１００μｍ以下にすることが望ましい。これは、ビア導体４ａ１、４ｂ１、４ｃ１の直径を小さくすることで、ビア導体中に充填される導体の体積をできる限り小さくなり、そのビア導体４ａ１、４ｂ１、４ｃ１の体積収縮による、リング状接地電極１５の内側での基板表面への平坦度への影響を抑制することができる。
【００３２】
また、前記複数のビア導体のうち、リング状接地電極１５や入出力電極１４ａ、１４ｂと直接接続されたビア導体４ａ１、４ｂ１、４ｃ１の長さは、絶縁基板２の厚さの２５％以下、特に２０％以下であることが望ましい。これによってさらに平坦度を高めることができる。
【００３３】
図１〜図３の例では、リング状接地電極１５と接地用導体パターン３ａ、入出力用電極１４ａ、１４ｂと、入力用裏面電極３ｂや表面電極３ｄまでのビア導体を含む経路で接続した場合について説明したが、この接続経路におけるビア導体の数は、２つ以上であればこれに限られることはない。
【００３４】
本発明の弾性表面波素子搭載基板における絶縁基板２を構成するセラミック材料としては、特に、ガラス粉末、あるいはガラス粉末とセラミックフィラー粉末との混合物を焼成してなるガラスセラミック焼結体からなることによって、電極、平面導体層、ビア導体などをＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ又はそれらの混合物などを使用することが可能である。
【００３５】
用いられるガラス成分としては、少なくともＳｉＯ２を含み、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＰｂＯ、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属酸化物のうちの少なくとも１種を含有したものであって、例えば、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系−ＭＯ系（但し、ＭはＣａ、Ｓｒ、Ｍｇ、ＢａまたはＺｎを示す）等のホウケイ酸ガラス、アルカリ珪酸ガラス、Ｂａ系ガラス、Ｐｂ系ガラス、Ｂｉ系ガラス等が挙げられる。これらガラスは、焼成によって結晶が析出する結晶化ガラスであることが基板強度を高める上で望ましい。
【００３６】
また、セラミックフィラーとしては、クォーツ、クリストバライト等のＳｉＯ２や、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ムライト、フォルステライト、エンスタタイト、スピネル、マグネシア等が好適に用いられる。
【００３７】
上記ガラス成分およびフィラー成分は、ガラス成分が１０〜７０重量％と、セラミックフィラー成分３０〜９０重量％の割合からなることが基板強度を高める上で望ましい。
【００３８】
本発明の弾性表面波素子搭載基板に用いられるセラミック基板を作製するための具体的な方法について説明する。まず、上記ガラス粉末、またはガラス粉末とセラミックフィラー粉末との混合物に有機バインダー有機溶剤などを添加混合してスラリーを作製した後、ドクターブレード法やカレンダーロール法などによって、所定の厚みのセラミックグリーンシートを作製する。
【００３９】
その後、このセラミックグリーンシートにビア導体を形成するための貫通穴をマイクロドリルやパンチング、レーザー加工などによって形成した後、貫通穴内に、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ又はそれらの混合物などの導体のペーストをスクリーン印刷法などによって充填するとともに、種々の導体パターンに印刷する。
【００４０】
そして、ビア導体および平面導体層を形成したセラミックグリーンシートを積層圧着した後、８５０〜１０００℃の温度で焼成することによって、平面導体層およびビア導体を具備する多層セラミック基板を作製することができる。なお、絶縁基板２内に種々の回路を内蔵させる上で、絶縁層の厚みは、それぞれ１５０μｍ以下、前記絶縁層の総数が５層以上で形成されていることが好適である。
【００４１】
本発明の弾性表面波素子搭載基板は、特に、セラミック基板がＸ−Ｙ方向の焼成収縮量がＺ方向の焼成収縮量よりも小さくなるように焼成されたものに好適に適用される。これは、通常の焼成方法の場合、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に対して同様なレベルで焼成収縮するが、Ｘ−Ｙ方向の焼成収縮量がＺ方向の焼成収縮量よりも小さくなるように焼成した場合、Ｚ方向のセラミックスの収縮量に対して、ビア導体の収縮量がそれに追従して十分に収縮しにくい。このような場合、本発明の構造を採用することによって、ビア導体による突出を低減し、基板表面の平坦度を高めることができる。
【００４２】
Ｘ−Ｙ方向の焼成収縮量がＺ方向の焼成収縮量よりも小さくなるように焼成する方法としては、例えば、特開２００１−１５８６７０号に記載の方法に従えば、図４に示すように、セラミックグリーンシートの積層体２１の上下面に、セラミックグリーンシートの焼成温度では焼結しにくい、難焼結性のセラミック材料を主成分とするシート２２を積層した後、この積層体を焼成することによって、難焼結性セラミックシートが焼成しないことから、このシートとの摩擦力によってセラミックグリーンシート積層体２１はＸ―Ｙ方向の収縮が抑制され、Ｚ方向に強制的に収縮することによって、Ｘ―Ｙ方向の収縮を小さくし、寸法精度の高い絶縁基板を作製することができる。
【００４３】
なお、難焼結性セラミックシートは、アルミナ、シリカなど、焼成温度では焼結をしないセラミック材料を主成分とし、適宜、接着材としてガラスを適量添加したものをシート状に成形したものが使用される。また、焼成にあたってＺ方向に圧力を印加することによって、よりＺ方向の焼成収縮を促進し、Ｘ−Ｙ方向の寸法精度の高い絶縁基板を作製することができる。
【００４４】
本発明の高周波モジュールは、図１〜３で示したように、絶縁基板１の表面に上記のようなＳＡＷチップ５を搭載するのみならず、例えば、携帯通信用の高周波回路を構成するために、チップコンデンサ、インダクタ、抵抗等の電子部品、パワーアンプ、スイッチ、パワーコントロール、検波、電源コントロール等の半導体部品の群から選ばれる少なくとも１つの部品１９が搭載されていてもよく、また、分波回路、合波回路、カプラ、バラン、フィルタの群から選ばれる少なくとも１種の受動回路２０を具備してもよい。
【００４５】
例えば、図５は、携帯電話装置等の移動体通信機器に用いられる、ＣＤＭＡデュアルバンド方式の高周波信号処理回路のブロック構成図と、図６は、高周波モジュールの平面図を示す。
【００４６】
このＣＤＭＡデュアルバンド方式では、セルラー方式８００ＭＨｚ帯及びＰＣＳ方式１．９ＧＨｚ帯の周波数バンドを持った２つの送受信系と、ＧＰＳ(Global Positioning System)による測位機能を利用するためＧＰＳの受信バンド１．５ＧＨｚ帯を持った１つの受信系とから構成される。
【００４７】
図５において、３１はアンテナ、３２は周波数帯を分けるためのＬＰＦ，ＨＰＦを含む分波器、３３ａは１．９ＧＨｚ帯の送信系を分離するＳＡＷデュプレクサ、３３ｂは同受信系を分離するＳＡＷデュプレクサ、３４ａは８００ＭＨｚ帯の送信系を分離するＳＡＷデュプレクサ、３４ｂは同受信系を分離するＳＡＷデュプレクサである。また、４２は前記分波器３２から取り込まれるＧＰＳ信号を通過させるためのＳＡＷフィルタである。３３ｃ，３４ｃは、受信信号の位相を回転させる整合回路である。
【００４８】
送信系では、送信信号処理回路ＲＦＩＣ４７から出力されるセルラー送信信号は、ＳＡＷフィルタを有するＢＰＦ３９でノイズが落とされ、高周波電力増幅回路３７に伝えられる。送信信号処理回路ＲＦＩＣ４７から出力されるＰＣＳ送信信号は、ＳＡＷフィルタを有するＢＰＦ４０でノイズが落とされ、高周波電力増幅回路３８に伝えられる。
【００４９】
高周波電力増幅回路３７，３８は、それぞれ８００ＭＨｚ帯，１．９ＧＨｚ帯の周波数で駆動され、送信電力を増幅する。増幅された送信信号は、方向性結合器３５，３６を通り、前記ＳＡＷデュプレクサ３４ａ，３３ａに入力される。
【００５０】
方向性結合器３５，３６は、高周波電力増幅回路３７，３８からの出力信号のレベルをモニタして、そのモニタ信号に基づいて高周波電力増幅回路のオートパワーコントロールする機能があり、そのモニタ出力は、検波用回路４１に入力される。
【００５１】
一方受信系は、ＳＡＷデュプレクサ３４ｂ，３３ｂで分離された受信信号を増幅する低雑音増幅器ＬＮＡ４４，４３と、受信信号からノイズを除去する高周波フィルタ４６，４５とを備えている。高周波フィルタ４６，４５を通った受信信号は、受信信号処理回路ＲＦＩＣ４８に伝えられ信号処理される。また、前記ＧＰＳ用ＳＡＷフィルタ４２で分離されたＧＰＳ信号は、受信信号処理回路ＲＦＩＣ４８で信号処理される。
【００５２】
前記デュプレクサの構成は限定されないが、好ましくは、３６°Ｙカット−Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ３結晶、６４°Ｙカット−Ｘ伝搬のＬｉＮｂＯ３結晶、４５°Ｘカット−Ｚ伝搬のＬｉＢ４Ｏ７結晶などからなる基板上に、櫛歯状のＩＤＴ(Inter Digital Transducer)電極が形成されたものである。
【００５３】
前記高周波電力増幅回路の構成も限定されないが、好ましくは、高周波信号を増幅する機能を持ち、小型化、高効率化を図るためにＧａＡｓＨＢＴ（ガリウム砒素ヘテロジャンクションバイポーラトランジスタ）構造、又はＰ−ＨＥＭＴ構造のＧａＡｓトランジスタやシリコン若しくはゲルマニウムトランジスタを含む半導体素子で形成されている。
【００５４】
以上のような構成の高周波信号処理回路を含む移動体通信機器においては、各部に対する小型化、軽量化の要求が大きく、これらの要求を考慮して、高周波信号処理回路は、所望の特性が達成できる単位でモジュール化されている。
【００５５】
すなわち、図５の太い実線４２で示したように、分波器３２、ＳＡＷデュプレクサ３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂ、高周波電力増幅回路３７，３８、方向性結合器３５，３６などを含む分波系回路及び送信系回路が、１つの基板に形成された１つの高周波モジュール５２を形成している。
【００５６】
なお、高周波モジュール５２を、８００ＭＨｚ帯の高周波モジュールと、１．９ＧＨｚ帯の２つの高周波モジュールに分けるという実装方法も可能である。さらに低雑音増幅器ＬＮＡ４３、４４と受信用高周波フィルタ４５、４６を含んだモジュールを追加して形成してもよい。
【００５７】
以下、８００ＭＨｚ帯と、１．９ＧＨｚ帯の２つの周波数帯を含む１つの高周波モジュール５２に基づいて説明する。
【００５８】
図６に、高周波モジュール５２の平面図を示す。高周波モジュール５２は、絶縁層の積層体からなる絶縁基板５３を有している。
【００５９】
絶縁基板５３の表層には、各種のパターン、各種チップ部品のほか、ＢＰＦ３９，４０、ＧＰＳ用のＳＡＷフィルタ４２、ＳＡＷデュプレクサ３３ａ、３４ａ、３３ｂ，３４ｂ、及び高周波電力増幅回路３７，３８の一部を構成する電力増幅用半導体素子５４、５５などが搭載され、これらは半田などで絶縁基板表面の導体パターンに接続されている。電力増幅用半導体素子５４、５５は、絶縁基板５３上の導体パターンとワイヤーボンディングで接続されている。電力増幅用半導体素子５４、５５の周囲には、同じく高周波電力増幅回路３７、３８の一部を構成する電力増幅用整合回路５６、５７がチップ部品や導体パターンで形成されている。
【００６０】
なお、電力増幅用半導体素子５４、５５、電力増幅用整合回路５６、５７などは、絶縁基板の裏面に搭載するようにしてもよい。
【００６１】
なお、図示しないが、図１と同様に、絶縁基板５３の内部には、整合回路、方向性結合器が内装され、さらに電力増幅用半導体素子５４、５５とＢＰＦ３９、４０との間にＤＣカット用結合コンデンサ、ＢＰＦ３９、４０と接地との間にコンデンサが内装されている。
【００６２】
かかる高周波モジュールにおいても、絶縁基板５３は、図１の弾性表面波素子搭載基板と同様に、セラミックスからなる絶縁層に種々の導体パターンを形成し、これらを積層後同時に焼成したものが用いられる。特に、比誘電率が７から２５のセラミック材料を用いれば、セラミック誘電体層を薄くでき、誘電体層に内装された回路の素子のサイズを小さくでき、素子間距離も狭くすることができる。
【００６３】
そして、この高周波モジュールにおいても、回路形成に用いられるSAWチップを図１〜３に示したような構成とすることによって、これらSAWチップの高周波モジュールにおける実装信頼性を高めることができる。
【実施例】
【００６４】
次に、本発明に係る高周波モジュールを作製した実施例について説明する。
【００６５】
ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ系ガラス６０質量％、セラミックフィラーとして平均粒径が１μｍのアルミナ粉末を４０重量％との混合物に、有機バインダーとして、アクリル樹脂、溶剤としてトルエンを加え、混合してスラリーを作製した後、ドクターブレード法によりキャリアフイルム上にシート状に成形して厚さ５０〜１５０μｍのグリーンシートを作成した。
【００６６】
次に、このグリーンシートにパンチングにより、貫通孔を形成し、その内部にＣｕ導体ペーストを充填して直径が１５０μｍのビア導体を形勢した。導体ペースト中には、Ｃｕ粉末に、アクリル樹脂、トルエンを加え、均質混合して調整したものである。そして、このグリーンシートの表面に上記銅ペーストをスクリーン印刷法によって印刷しての電極や平面導体層を形成した。
【００６７】
その後、同様にして得られた５〜１２枚のグリーンシートを積層圧着してグリーンシート積層体を形成した。
【００６８】
一方、平均粒径が１μｍのアルミナ粉末９７質量％に、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ系ガラスを３質量％添加混合したものドクターブレード法によって厚さ２５０μｍの難焼結性シートを２枚作製した。そして、前記グリーンシート積層体の上下面にこの難焼結性シートを積層圧着した。
【００６９】
そして、この積層体を４００〜７５０℃の窒素雰囲気中で加熱処理してグリーンシート内や導体ペースト中の有機成分を分解除去した後、９００℃の窒素雰囲気中で１時間焼成した。そして、表面に付着している難焼結性シートをサンドブラスト法によって除去した。焼成前後の寸法から求められるＸ−Ｙ収縮率は０．５％と寸法精度の高いものであった。
【００７０】
この実施例においては、図２に示したようなＳＡＷチップを実装するリング状接地電極と、このリング状接地電極と直接接触するビア導体の長さLと基板全体厚みとの比率、その他のビア導体の位置、リング状電極の縁からの離間距離Hを種々変更したものを作製した。
【００７１】
表１に示す条件でそれぞれ５０個の評価サンプルを作製し、ＳＡＷチップにおける気密性の検査を実施し不良品の割合を表１に示した。具体的には、サンプルを５．３ｋｇ／ｃｍ２のＨｅ加圧雰囲気中に２時間分間保持した後、これを５×１０−８ａｔｍ・ｃｃ／ｃｍ２の減圧中に保持し、Ｈｅが検出されたものを不良品とした。あわせて、評価サンプルの絶縁基板表面の平坦度を表面形状測定顕微鏡によって個々の平坦度を測定し、その平均値を表１に示した。なお、平均の平坦度が１５μｍを超えるものを不良品とした。
【表１】
2006238014.tif 000003
【００７２】
表１より、電極と基板裏面の接地導体層とを１つの垂直なビア導体のみで形成した試料Ｎｏ．１では、平坦度が１５μｍを超えており、気密性も不十分であった。これに対して、電極直下以外のビアをリング状接地電極の外側に離間した位置に形成した本発明品はいずれも平坦度が１５μｍ以下となっており、気密信頼性も高いものであった。
【００７３】
特に、前記電極パッドと直接接続されたビア導体の直径が１００μｍ以下であると、平坦度がさらに改善され気密不良が減少した。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の弾性表面波素子実装基板を説明するための概略断面図である。
【図２】本発明における（ａ）ＳＡＷチップの実装側表面の導体パターン図と、（ｂ）実装基板側の実装部の導体パターン図である。
【図３】ビア導体４ａ１、４ａ２、４ａ３の平面的配置を示す図である。
【図４】Ｘ−Ｙ方向の収縮を抑制して焼成するための方法を説明する図である。
【図５】ＣＤＭＡデュアルバンド方式の高周波信号処理回路のブロック構成図を示す。
【図６】本発明の高周波モジュールの一例を示す概略平面図である。
【図７】従来の弾性表面波素子実装基板の概略断面図である。
【図８】図７の弾性表面波素子実装基板の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１  絶縁基板
２  絶縁基板
２ａ〜２ｆ  絶縁層
３  平面導体層
４、４ａ１，４ａ２，４ａ３  ビア導体
５  弾性表面波素子
１０  圧電基板
１１ａ、１１ｂ  入出力端子
１２  櫛歯電極
１３  リング状接地端子
１４ａ、１４ｂ  入出力電極
１５  リング状接地電極
１６  導電性接着材
１７  気密空間
１９  実装部品
２０  受動回路
【図１】
2006238014.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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