(57)【要約】本発明は，モジュール基板１と，フリップチップ法によって設けたチップ（２,３）と，封入層（８）とを備えるモジュールパッケージ，並びにその製造方法に関する。チップ（２，３）は，その上側（１３，１４）にデバイス構造部を有する。チップの上側（１３，１４）はモジュール基板（１）に対向し，モジュール基板（１）との間にギャップ（４，５）を形成する。充填剤を混入した封入層（８）によりチップ（２，３）を部分的にアンダーフィル封止する。この場合，最大ではチップ（２，３）におけるデバイス構造部が設けられない部分がアンダーフィル封止され，最小では封入層８（の）材料によりチップ（２，３）の側面が完全に封止される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
・モジュール基板と，
・少なくとも１個のチップとを備え，該チップは，その上側において，前記モジュール基板に対向しているデバイス構造部を有し，前記チップ上側及び前記モジュール基板の間にはギャップが形成され，更に，
・充填剤が混入されていると共に，前記チップを部分的にアンダーフィル封止する封入層を備え，該封入層は，最大では前記デバイス構造部が設けられていないチップ部分をアンダーフィル封止し，最小では前記チップの側面をほぼ同一面上で封止するモジュールパッケージ。
【請求項２】
請求項１に記載のモジュールパッケージであって，前記充填剤は，前記封入層の少なくとも７５質量％を占めているモジュールパッケージ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のモジュールパッケージであって，前記充填剤は，少なくとも３分の１の充填剤粒子が，前記チップの上側と前記モジュール基板との間におけるギャップ高さよりも大きい粒径を有する粒径分布を備えるモジュールパッケージ。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載のモジュールパッケージであって，前記充填剤は，酸化ケイ素を含有しているモジュールパッケージ。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載のモジュールパッケージであって，前記充填剤粒子は，角張った外表面を有するモジュールパッケージ。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載のモジュールパッケージであって，前記モジュール基板又は前記チップは，該チップ及びモジュール基板の間のギャップを狭める支持構造部を有するモジュールパッケージ。 
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載のモジュールパッケージであって，前記モジュール基板に少なくとも１個の更なるデバイスが設けられ，該デバイス及び前記モジュール基板の間のギャップが充填剤で完全に封止されているモジュールパッケージ。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載のモジュールパッケージであって，少なくとも１個の前記チップが，フリップチップ法により設けられたＳＡＷフィルタを含むモジュールパッケージ。
【請求項９】
・上側にデバイス構造部を有する少なくとも１個のチップを，該チップの上側がモジュール基板に対向すると共に，該チップの上側と前記モジュール基板との間にギャップが形成されるよう，前記モジュール基板に設けるステップと，
・充填剤を混入した成形材料を，前記モジュールの少なくとも一部で大面積に亘って配置するステップと，
・前記成形材料を硬化させて封入層を形成するステップと，
・前記成形材料を，少なくとも１個のチップのアンダーフィル封止において，最大では，前記デバイス構造部が設けられていないチップ部分をアンダー封止するように，また，最小では，記チップの側面をほぼ同一面内で封止する浸透性を有するように選択するステップと，
を含む方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって，前記モジュール基板に更なるデバイスを設け，該デバイス及びモジュール基板の間のギャップを充填剤で完全に封止する方法。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の方法であって，前記成形材料を熱により及び／又は照射により硬化させる方法。
【請求項１２】
請求項９〜１１の何れか一項に記載の方法であって，該方法における温度及び圧力を，前記成形材料の粘度が所定の最低値を下回らないように選択する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，ＳＡＷ（表面弾性波）フィルタ等のデリケートなデバイス構造部を有するチップを設けたモジュールパッケージに関し，更に，該モジュールパッケージの製造方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
モジュールの製造及びモジュール内で使用されるＳＡＷフィルタの製造に際しては，現在のところ二段階の個別的なプロセスが必要とされている。これまで，ＳＡＷフィルタ及びモジュールは別々の製品として製造されている。２個のフィルタで１つの機能を実現するためには，ツーインワン・フィルタが存在している。また，３個以上のフィルタで１つの機能を実現するためには，現在のところ，フィルタは，個別的なフィルタ又は複数個のツーインワン・フィルタとしてモジュール基板上に一緒に配置する必要がある。
【０００３】
フリップチップ法によってチップをモジュール基板上に設ける場合，チップ及び基板の間にはギャップが生じる。既知の製造方法においては，このギャップを成形加工前に封止しておく必要がある。その封止に際しては，例えばフィルム積層法，スプレー法又はディップ法が適用されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って，本発明の課題は，フィルタの製造とモジュールの製造に係る二段階プロセスを統合することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は，請求項１に記載した特徴を有するモジュールパッケージによって解決することができる。本発明の有利な実施形態は，他の請求項に記載したとおりである。
【０００６】
本発明は，上側にデバイス構造部を有し，該上側がモジュール基板に対向しているチップにおいて，チップの上側とモジュール基板との間に形成されるギャップを封入層によって保護することを提案するものである。本発明によれば，封入層は充填剤が混入されると共に，チップを部分的にアンダーフィル封止するよう構成する。この場合，最大ではデバイス構造部が設けられないチップ部分がアンダーフィル封止される。また，最小では封入層がチップの側面をほぼ同一面内で封止するために，アンダーフィル封止は殆ど行われない。アンダーフィル封止される部分は，デバイス構造部を有するチップ上側の端縁領域周りとすることができる。
【０００７】
チップの上側に設けられるデリケートなデバイス構造部は，チップの上側とモジュール基板との間のギャップ内に位置している。チップを部分的にアンダーフィル封止するための封入層により，封入後のギャップ内において，デバイス構造部を保護する中空スペースが残留する。従って，デバイス構造部用の付加的なハウジングが不要である。これは，１個以上のチップと任意的な更なるデバイスを，ハウジングなしにモジュール基板上に配置できることを意味する。
【０００８】
本明細書において「デバイス構造部」とは，特に，微小電子機械部品及び／又は音響波で作動する電子音響構造部，例えば音響バルク波で作動する共振器又は音響表面弾性波で作動する変換器を指すものである。微小電子機械部品は，センサ及びアクチュエータを含むことができ，これらセンサ及びアクチュエータは通常機械的にデリケートであり，又は封入状態で機能するため可動としておく必要がある。
【０００９】
封入層に適用される成形材料の浸透性は，主として成形材料に混合される充填剤の選択によって規定される。また，浸透性は，成形材料全体に占める充填材の割合及び充填剤粒子の粒径分布によっても規定される。
【００１０】
一実施形態において，封入層の材料全体に占める充填剤の割合は７５質量％以上とすることにより，封入層の生成において，成形材料における拡散特性が所望の低い程度に調整される。
【００１１】
充填剤の配合は，充填剤粒子の少なくとも３分の１が，フリップチップＳＡＷフィルタの下方におけるギャップの高さよりも大きな直径を有するよう選択可能である。
【００１２】
成形材料の浸透性を所望の低い値に調整するため，充填剤の粒径分布をバイモーダル又はトリモーダルとすることができる。粒径分布をトリモーダルとする場合には，充填剤の微粒子，中間粒子及び粗粒子を使用する。更に，充填剤の配合においては３種を超える粒径を使用してもよい。
【００１３】
デバイスのアンダーフィル封止においては従来，主として特に丸い粒子を含有する充填剤が使用されている。このような充填剤は，高い浸透性を有し，従って良好な流動挙動を示すからである。しかしながら，本発明においては低い浸透性が望ましいため，好適には，角張った外表面を有する充填剤粒子を選択して使用する。代替的には，丸い充填剤粒子を含有する充填剤を使用し，所望の低い浸透性を充填剤における他のパラメータ，例えば粒径によって調整することも可能である。
【００１４】
充填剤としては，例えば酸化ケイ素が適している。
【００１５】
本発明の一実施形態において，モジュール基板又はチップ自体に，フレーム又は支持構造部を配置することにより，上述したギャップを狭めることが可能である。この場合，封入層によるチップのアンダーフィル封止が更に限定され，従って成形材料における充填剤粒子の粒径及び／又は割合を減少させることができる。
【００１６】
更なる実施形態において，モジュール基板とチップとはバンプによって電気的に接続する。本明細書において「バンプ」とは，ボンディングにおいてスポット状の電気接点として機能する任意の導電構造部を指すものである。バンプを適切に配置することにより，チップ及びモジュール基板の間のギャップを狭めることが可能であり，これにより封入層のギャップ内への侵入をより少量とし，チップのアンダーフィル封止が一層限定される。この場合のバンプとしては種々のタイプが考えられ，例えば，はんだバンプ又はスタッドバンプが使用可能である。スタッドバンプは，超音波の印加と同時に押圧力を作用させることにより，基板にプレス溶接するものである。
【００１７】
更なる実施形態においては，モジュール基板に少なくとも１個の更なるデバイス，例えばＳＭＤデバイスが設けられる。ＳＭＤデバイスは，キャビティを必要としない。この場合も，更なるデバイス及びモジュール基板の間にギャップが生じる。ＳＭＤデバイスは通常，はんだ接合部によりモジュール基板に接続される。この場合，はんだ接合部が封止されなければ境界面に湿気が付着し，短絡につながる可能性がある。それ故，ＳＭＤデバイスにおける上述したギャップを，アンダーフィル用充填剤によって封止するのである。
【００１８】
代替案として，更なるＳＭＤデバイスを，導電性接着剤等の非溶融接続部によってモジュール基板に固定してもよい。この場合，アンダーフィル用充填剤は省略可能である。
【００１９】
更に，本発明は，上述したモジュールパッケージの製造方法に関する。本発明においてモジュールを封入するための方法は，キャビティにおいて，特に均一な圧力分布の調整を許容するものである。本発明の方法は，いわゆる圧縮成形を含む。
【００２０】
モジュールにはデバイス，例えばＳＡＷフィルタを未封止チップ（ベア・ダイ）としてフリップホップ法で設ける。その後，充填材を混入した成形材料をモジュールに大面積に亘って配置する。成形材料は，初期状態では固形状，例えば顆粒状，タブレット状又はシート状とする。次に，モジュール及び成形材料を一体化すると共に成形材料を液状化させ，加圧によって成形材料を所望の形状にプレスする。引き続いて，成形材料を硬化させて封入層を形成する。
【００２１】
本発明によれば，この場合に封入層の材料は，少なくとも１個のチップのアンダーフィル封止において，最大では，デバイス構造部が設けられていないチップ部分をアンダー封止するように，また，最小では，チップの側面をほぼ同一面上でアンダーフィル封止する浸透性を有するように選択する。封入層は，好適には熱によって硬化させる。代替案として，照射によって硬化させてもよい。熱による硬化にあたっては，硬化温度を，成形時に過度の液状化相が生じないように調整する。即ち，この場合の硬化温度は，粘度が所望かつ所定の最低値に維持され，かつ浸透性が許容範囲を超えない程度の低温に調整する。これにより，成形材料の特に均一な分布を実現することができる。
【００２２】
本発明は，成形材料の浸透性を新規な態様で利用するものである。浸透性は従来，デバイスにおける小さなギャップを確実に充填するために利用されている。本発明の浸透性は，ＳＡＷフィルタ下方におけるギャップの充填を回避するために利用するものである。この目的のため，成形時における均一な圧力分布を可能にする方法が，例えば圧縮成形において採用される。圧力を一定に維持することにより，アンダーフィル挙動が技術的に制御可能となる。本発明に係る方法の利点は，フィルタ用に個別のハウジングを設ける必要がないことにある。これにより，複数の処理ステップが省略されると共に，密度を高めて異なるチップ又はフィルタをモジュール基板に並置することが可能となる。その結果，更なる利点，例えばより高い集積密度，モジュール基板の小型化，及び場合によってはモジュールにおける高さの縮小が達成される。
【００２３】
以下，本発明を図示の実施形態について更に詳述する。図面は，本発明に係る種々の実施形態を非等尺的に示す概要図である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】２個のＳＡＷフィルタ及び１個のＳＭＤデバイスを備える本発明に係るモジュールパッケージを示す断面図である。
【図２】本発明に係る封入層を設けていない状態のモジュールを示す説明図である。
【図３】既知のモジュールを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は，本発明に係るモジュールパッケージを断面図で示している。モジュール基板１上には，チップ２，３，９が設けられている。この場合にチップ２，３はＳＡＷデバイスとして構成し，これらのＳＡＷデバイスは，その上側１３，１４にデバイス構造部を有する。チップ２，３の上側はモジュール基板に対向する配置とし，チップの上側１３，１４とモジュール基板の間にはギャップ４又は５を形成する。ＳＡＷフィルタ２，３は，バンプ６，７を利用したフリップチップ法によってモジュール基板１に設ける。チップ２，３周りには，封入層８が設けられている。封入層８は，チップ２，３とモジュール基板１との間のギャップ４,５にもっぱら部分的に侵入している。封入層８は，チップ２，３において，デバイス構造部が設けられていない端縁領域のみをアンダーフィル封止している。
【００２６】
モジュールにおいては，チップ２，３直下のモジュール基板１上に更なるデバイス構造部（図示せず）を設けることが可能である。例えば，デバイス構造部を有するチップ２，３の下方におけるモジュール基板１上に，コイルを配置してチップ２，３と接続することができる。このコイルのインダクタンスは，マッチング回路又は他の回路の一部として，チップ又はモジュール全体の機能に関与するものである。
【００２７】
この場合における成形材料の浸透性は，デバイス構造部を支持するモジュール基板１部分に成形材料が達しないよう選択する。
【００２８】
更にモジュール基板１には，ＳＭＤデバイス９が設けられている。ＳＭＤデバイス９は，はんだ接合部１０，１１によってモジュール基板１に接続するものである。ＳＭＤデバイスとモジュール基板１との間にもギャップ１２が生じる。このギャップ１２には，アンダーフィル材料が充填されている。アンダーフィル材料は，浸透性が限定される点において成形材料と異ならせることが可能である。代替的に，この場合のギャップをより大きく選択してもよい。
【００２９】
図３は，従来技術において既知のモジュールパッケージを示している。このモジュールパッケージ１には，種々のデバイス１５〜１８が設けられている。デバイス１５〜１８は，ＳＡＷフィルタとして構成したものである。これらのＳＡＷフィルタは，図３に示すモジュールにおいて，各別のハウジング内に組み込まれている。その結果，本発明におけるよりも，モジュールをより高く構成する必要がある。
【００３０】
これに対して，図２は，本発明に係るモジュールを示している。この場合，モジュール基板１上にＳＡＷデバイス２３〜２６が設けられている。ＳＡＷフィルタ２３〜２６はフリップチップ法で設けることにより，デバイス構造部がモジュール基板１に対向するチップ側に位置している。デバイス構造部を有するチップの上側とモジュール基板１との間にはギャップ４，５が形成されている。これらのギャップは，支持構造部２７〜３０により更に狭まる。例えば，支持基板１上に設けられる支持構造部２７〜３０は，特にポリマー構造部として構成する。支持構造部２７〜３０は他の材料で構成することも可能であり，例えば銅等の金属で構成する。更に，このような支持構造部は，チップ自体に設けてギャップ４，５を狭める構成としてもよい。
【００３１】
これに加え，チップの上側とモジュール基板との間のギャップは，バンプによって狭めることもできる。この場合，バンプはモジュール基板１に形成され，チップとモジュール基板とを電気接続する。バンプを配置することにより，ギャップを狭めると共に，封入層のギャップ内への侵入度を減少させ，又は封入時における成形材料のギャップ内への侵入度を減少させることができる。成形材料の浸透性は，狭まったギャップにも適合させることが可能である。その利点は，封入層をより容易に設けると共に，空けておくべきギャップを除き，封入層内に空洞が生じたり残留するリスクが最小化されることにある。
【符号の説明】
【００３２】
１      モジュール基板
２      チップ
３      チップ
４      ギャップ
５      ギャップ
６      バンプ
７      バンプ
８      封入層
９      ＳＭＤデバイス
１０    はんだ接合部
１１    はんだ接合部
１２    ギャップ
１３    チップ２の上側
１４    チップ３の上側
１５    デバイス
１６    デバイス
１７    デバイス
１８    デバイス
２３    デバイス
２４    デバイス
２５    デバイス
２６    デバイス
２７    支持構造部
２８    支持構造部
２９    支持構造部
３０    支持構造部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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