(57)【要約】　　　（修正有）【課題】表面実装用の配線基板上の配線パターン上にバンプを介してＳＡＷチップをフェイスダウンで気密封止した構造のＳＡＷデバイスにおいて、封止用樹脂が気密空間内に入り込んでＳＡＷ伝搬を妨げる原因となることを防止することができる。【解決手段】絶縁基板３、該絶縁基板の底部に設けた表面実装用の外部電極４、及び該絶縁基板の上面に設けた配線パターン５とから成る配線基板２と、圧電基板１８、該圧電基板の下面に形成され且つ配線パターン上に導体バンプ１０を介してフリップチップ実装される接続パッド１６及びＩＤＴ１７を備えたＳＡＷチップ１５と、ＳＡＷチップ下面と配線基板上面との間に気密空間Ｓを形成するように配線基板とＳＡＷチップとの間に充填される溶融時のチクソ比が４．５以下の樹脂２０と、を備えた表面実装型ＳＡＷデバイスにおいて、導体バンプを２個上下に重ねた状態で前記接続パッドと前記配線パターンとを接続した。【選択図】　　　図１
2004135093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板、該絶縁基板の底部に設けた表面実装用の外部電極、及び該絶縁基板の上面に設けた配線パターンとから成る配線基板と、
圧電基板、該圧電基板の下面に形成され且つ前記配線パターン上に導体バンプを介してフリップチップ実装される接続パッド及びＩＤＴを備えたＳＡＷチップと、
前記ＳＡＷチップ下面と前記配線基板上面との間に気密空間を形成するように被覆された樹脂と、
を備えた表面実装型ＳＡＷデバイスにおいて、
前記導体バンプを２個上下に重ねた状態で前記接続パッドと前記配線パターンとを接続したことを特徴とする表面実装型ＳＡＷデバイス。
【請求項２】
絶縁基板、該絶縁基板の底部に設けた表面実装用の外部電極、及び該絶縁基板の上面に設けた配線パターンとから成る配線基板と、
圧電基板、該圧電基板の下面に形成され且つ前記配線パターン上に導体バンプを介してフリップチップ実装される接続パッド及びＩＤＴを備えたＳＡＷチップと、
前記ＳＡＷチップ下面と前記配線基板上面との間に気密空間を形成するように被覆された樹脂と、
を備えた表面実装型ＳＡＷデバイスにおいて、
前記配線パターン或いは接続パッドの何れか一方に導体膜を複数回重ね印刷した導体厚膜を形成し、該導体厚膜と該接続パッド或いは該配線パターンとの間を前記導体バンプにより接続したことを特徴とする表面実装型ＳＡＷデバイス。
【請求項３】
絶縁基板、該絶縁基板の底部に設けた表面実装用の外部電極、及び該絶縁基板の上面に設けた配線パターンとから成る配線基板と、
圧電基板、該圧電基板の下面に形成され且つ前記配線パターン上に導体バンプを介してフリップチップ実装される接続パッド及びＩＤＴを備えたＳＡＷチップと、
前記ＳＡＷチップ下面と前記配線基板上面との間に気密空間を形成するように被覆された樹脂と、
を備えた表面実装型ＳＡＷデバイスにおいて、
前記配線パターンを備えた配線基板上面に平板状アルミナ板を固定すると共に、該平板状アルミナ板上面には該配線パターンと導通するパッドを形成し、該パッドと前記接続パッドとの間を前記導体バンプにより接続したことを特徴とする表面実装型ＳＡＷデバイス。
【請求項４】
前記気密空間の間隔を５０μｍ以上としたことを特徴とする請求項１、２、又は３の何れか一項に記載の表面実装型ＳＡＷデバイス。
【請求項５】
前記樹脂の固化する前のチクソ比が４．５以下であることを特徴とする請求項１乃至４に記載の表面実装型ＳＡＷデバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、弾性表面波チップを配線基板上にバンプを用いて搭載してから弾性表面波チップを樹脂にて封止した構造の弾性表面波デバイスにおいて、印刷に適した流動性の高い樹脂を用いて封止した場合に発生する不具合を解決した表面実装型弾性表面波デバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
弾性表面波デバイス（ＳＡＷデバイス）は、水晶等の圧電基板上に櫛歯状の電極指から成るＩＤＴ（インターディジタルトランスジューサ）電極を配置した構成を備え、例えばＩＤＴ電極に高周波電界を印加することによって弾性表面波を励起し、弾性表面波を圧電反作用によって高周波電界に変換することによってフィルタ特性を得るものである。
ＷＯ９７／０２５９６には、図４に示した如き構造の表面実装型のＳＡＷデバイスが開示されている。このＳＡＷデバイス１０１は、絶縁基板１０３、該絶縁基板１０３の底部に設けた表面実装用の外部電極１０４、及び該絶縁基板の上面に設けた配線パターン１０５とから成る配線基板１０２と、配線パターン１０５上に導体バンプ１１０を介して電気的機械的に接続される接続パッド１１６、及びＩＤＴ１１７を下面に備えた圧電基板１１８から成るＳＡＷチップ１１５と、配線パターン１０５の上面を含む配線基板１０１とＳＡＷチップ１１５の側面及び上面に対して被覆一体化される樹脂１２０と、を備えている。樹脂１２０は、ＳＡＷチップ１１５の下面と配線基板１０２の上面との間に樹脂が充填されていないＳＡＷ伝搬用の空間Ｓが確保されるようにスクリーン印刷等により被覆形成される。
配線基板１０１は、例えばセラミックシート等の絶縁シートを複数枚積層した状態で焼成することにより製造される。絶縁基板１０３の表裏両面に夫々形成される配線パターン１０５及び外部電極１０４は、セラミックシート積層体の表面、裏面の所要箇所に金属粉をバインダにより混練したペーストを印刷形成してから焼成し、その後所要の金属メッキを施すことによって完成する。具体的には、例えばセラミック積層体を焼成することにより絶縁基板１０３の適所にタングステンから成る金属膜が形成された後で、金属膜の表面にニッケルメッキ、金メッキを順次実施することにより、配線パターン１０５と外部電極１０４を完成する。配線パターン１０５と外部電極１０４とを導通する内部導体１０６については、セラミック積層体を貫通する孔内に上記ペーストを充填した状態で焼成することにより、配線パターン１０５と外部電極１０４とを導通させた状態で内部導体１０６を形成することができる。
【０００３】
ところで、未使用の導体バンプ１１０の直径が１００μｍである場合、このバンプ１１０をＳＡＷチップ１１５の接続パッド１１６に熱圧着等によって予め固定しておき、更にこのバンプ１１０を配線基板上の配線パターン１０５上に圧着しながら半田接続した場合には、バンプ径は２０μｍ〜３０μｍ程度に潰れた状態となる。このため、気密空間Ｓの間隔は、２０μｍ〜３０μｍ程度の微小間隔となる。
一方、封止用の樹脂１２０は、スクリーン印刷、或いはディスペンサによる充填によって、ＳＡＷチップの裾部と配線基板との間の空隙に塗布、充填されると共に、気密空所Ｓを除いたＳＡＷチップ外面全体を被覆する。この際、マスクを用いた印刷に際してスキージにより塗布する場合の液状樹脂の展開し易さ、ディスペンサによる押し出し時の作業性を夫々考慮した場合には、流動性が低い樹脂１２０が好ましい。具体的には低回転時の液状樹脂の抵抗圧力と高回転時の液状樹脂の抵抗圧力との比率を示すチクソ比が４．５以下である樹脂１２０を用いた印刷、ディスペンサによる充填が好ましい。
しかし、チクソ比が４．５以下である液状樹脂１２０は、ＳＡＷチップ下面と配線基板上面との間の隙間から気密空間に入り易く、ＩＤＴ電極１１７に付着すると、正常なＳＡＷ伝搬を妨げる要因となる。
特に、上記の如く１００μｍの直径を有したバンプ１１０が接続完了時には２０μｍにまで潰れることにより、ＳＡＷチップ下面と配線基板上面との間の間隙が２０μｍ〜３０μｍ程度の微小寸法になると、毛細管現象によってチクソ比４．５以下の樹脂は極めて容易に間隙内に浸透し上記の不具合をもたらす原因となる。
【特許文献１】ＷＯ９７／０２５９６
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、表面実装用の配線基板上の配線パターン上にバンプを介してＳＡＷチップをフェイスダウン状態で搭載した構造のＳＡＷデバイスにおいて、ＳＡＷチップ下面と配線基板上面との間の空間を気密化するために、少なくともＳＡＷチップの裾部と配線基板上面との間を樹脂にて気密封止する場合に、流動性の高い液状樹脂が気密空間内に入り込んでＳＡＷ伝搬を妨げる原因となることを防止した表面実装型ＳＡＷデバイスを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次の如き手段を備える。
請求項１の発明に係る表面実装型ＳＡＷデバイスは、絶縁基板、該絶縁基板の底部に設けた表面実装用の外部電極、及び該絶縁基板の上面に設けた配線パターンとから成る配線基板と、圧電基板、該圧電基板の下面に形成され且つ前記配線パターン上に導体バンプを介してフリップチップ実装される接続パッド及びＩＤＴを備えたＳＡＷチップと、前記ＳＡＷチップ下面と前記配線基板上面との間に気密空間を形成するように被覆された樹脂と、を備えた表面実装型ＳＡＷデバイスにおいて、前記導体バンプを２個上下に重ねた状態で前記接続パッドと前記配線パターンとを接続したことを特徴とする。
配線基板上にフェイスダウン状態で搭載されたＳＡＷチップの外面を絶縁樹脂により被覆する際に、該樹脂によってＳＡＷチップ下面と配線基板上面との間に気密空間を形成する必要があるが、この際に樹脂の一部が気密空間内に浸入してＩＤＴに付着することを厳に回避する必要がある。配線基板上の配線パターンとＳＡＷチップ下面の接続パッドとを接続する手段として導体バンプを使用する場合、直径１００μｍのバンプが圧着による接合後の導体バンプの潰れにより、例えば直径が２０〜３０μｍ程度に薄くなり、前記気密空間の間隔も２０〜３０μｍになる。印刷やディスペンサによる充填に適した流動性を有した樹脂、例えばチクソ比が４．５以下の樹脂を用いた場合には、気密空間の間隔が２０〜３０μｍ程度では、毛細管現象によって樹脂の浸入を防止することが難しくなる。
そこで、本発明では、配線基板上の配線パターンとＳＡＷチップ下面の接続パッドとの間を２個重ねた導体バンプによって接続することにより、両導体バンプの潰れ後の厚さを考慮して、５０μｍ以上に気密空間の間隔を設定することを可能としたものである。
【０００６】
請求項２の発明は、絶縁基板、該絶縁基板の底部に設けた表面実装用の外部電極、及び該絶縁基板の上面に設けた配線パターンとから成る配線基板と、圧電基板、該圧電基板の下面に形成され且つ前記配線パターン上に導体バンプを介してフリップチップ実装される接続パッド及びＩＤＴを備えたＳＡＷチップと、前記ＳＡＷチップ下面と前記配線基板上面との間に気密空間を形成するように被覆された樹脂と、を備えた表面実装型ＳＡＷデバイスにおいて、前記配線パターン或いは接続パッドの何れか一方に導体膜を複数回重ね印刷した導体厚膜を形成し、該導体厚膜と該接続パッド或いは該配線パターンとの間を前記導体バンプにより接続したことを特徴とする。
請求項１と同一の技術課題を解決するために、請求項２の発明では、導体厚膜と導体バンプとを併用したものである。
【０００７】
請求項３の発明は、絶縁基板、該絶縁基板の底部に設けた表面実装用の外部電極、及び該絶縁基板の上面に設けた配線パターンとから成る配線基板と、圧電基板、該圧電基板の下面に形成され且つ前記配線パターン上に導体バンプを介してフリップチップ実装される接続パッド及びＩＤＴを備えたＳＡＷチップと、前記ＳＡＷチップ下面と前記配線基板上面との間に気密空間を形成するように被覆された樹脂と、を備えた表面実装型ＳＡＷデバイスにおいて、前記配線パターンを備えた配線基板上面に平板状アルミナ板を固定すると共に、該平板状アルミナ板上面には該配線パターンと導通するパッドを形成し、該パッドと前記接続パッドとの間を前記導体バンプにより接続したことを特徴とする。
請求項１と同一の技術的課題を解決するために、請求項３では、平板状アルミナ板と導体バンプとを併用したものである。
【０００８】
請求項４の発明は、前記気密空間の間隔を５０μｍ以上としたことを特徴とする。
チクソ比が４．５以下である場合に、毛細管現象によって液状樹脂が配線基板とＳＡＷチップとの間の空隙に吸い込まれることがない限界の間隔は５０μｍであるので、気密空間の間隔を５０μｍ以上とすることが有効である。
請求項５の発明は、前記樹脂の固化する前のチクソ比が４．５以下であることを特徴とする。
これによれば、印刷、ディスペンサを用いた充填が容易化する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る表面実装型弾性表面波デバイス（以下、ＳＡＷデバイス、という）の縦断面図である。
このＳＡＷデバイス１は、絶縁基板３、絶縁基板３の底部に設けた表面実装用の外部電極４、及び、絶縁基板３の上面に設けられ且つ内部導体６を介して外部電極４と導通した配線パターン５、から成る配線基板２と、配線パターン５と２個重ねた導体バンプ１０、１０を介して電気的機械的に接続される接続パッド１６、及びＩＤＴ電極１７を夫々圧電基板１８の下面に備えたＳＡＷチップ１５と、配線パターン５の上面を含む配線基板１とＳＡＷチップ１５の側面及び上面に対して被覆一体化される絶縁樹脂２０と、を備えている。
ＩＤＴ電極１７は、高周波電界を印加されることによって弾性表面波を励起し、弾性表面波を圧電反作用によって高周波電界に変換することによってフィルタ特性を得ることができる。
ＩＤＴ電極１７及び接続パッド１６は、フォトエッチング等の微細加工技術によって圧電基板１８の主面に形成される。
配線パターン５は、例えばタングステン膜の表面にニッケルメッキ、金メッキを順次施した構成を備える。
樹脂２０は、ＳＡＷチップ１５の下面と配線基板２の上面との間に、樹脂が充填されていないＳＡＷ伝搬用の気密空間Ｓが確保されるようにスクリーン印刷、或いはディスペンサによる充填によって被覆成形される。スクリーン印刷、或いはディスペンサによる充填時に使用する液状樹脂は、樹脂の流動性を示すチクソ比が４．５以下（樹脂粘度：１００〜２００ｐａ・ｓ）となるように設定されている。このため、従来のように、ＳＡＷチップ１５の下面と配線基板２の上面との間隙が２０μｍ〜３０μｍ程度の微小寸法である場合には、チクソ比が４．５以下の液状樹脂は毛細管現象によって当該間隙に入り込み易かった。
本発明者による実験によれば、液状樹脂のチクソ比が４．５以下である場合には、気密空間Ｓとなる上記間隙が５０μｍに満たない場合には、毛細管現象による液状樹脂の浸透を防止できず、逆に該間隙を５０μｍ以上に設定すれば、液状樹脂の浸透が発生しないことが判明した。
【００１０】
本発明の特徴的な構成は、配線パターン５と接続パッド１６との間に、直径１００μｍ程度の導体バンプ１０を２個重ねて配置することによって、配線パターン５及び接続パッド１６の面積を大きくすることなく、気密空間Ｓの高さ寸法ｈを毛細管現象が発生しにくい寸法、即ち少なくとも５０μｍ程度に設定するようにした点にある。
直径１００μｍの導体バンプ１０を２個、例えばＳＡＷチップ１５側の接続パッド１６の面に順次熱圧着等によって固定した時点では、各導体バンプ１０は潰れることによって夫々２０μｍ〜３０μｍ程度の肉厚になっているが、更に２個の導体バンプを配線基板上の配線パターン５上に加圧しながら半田接続した場合には更に潰れが進行し、最終的に両導体バンプの合計肉厚が５０μｍ以上に設定することができる。
なお、実際にＳＡＷデバイスを製造する場合には、量産性を高めるために大面積の配線基板母材を用い、配線基板母材上の各個片領域にＳＡＷチップを搭載し、樹脂を被覆してから、ダイシングソーによる個片への切断が行われる。
【００１１】
次に、図２は本発明の他の実施形態に係るＳＡＷデバイスの縦断面図であり、この実施形態では、配線基板２上の配線パターン５とＳＡＷチップ１５下面の接続パッド１６との接続手段として、配線パターン５上に厚塗りにより形成したタングステン等から成る導体厚膜２５と、導体バンプ１０とを用いている。即ち、具体的には、タングステン等の金属粉をバインダにより混練したペーストを配線パターン５上に複数回、例えば２回、印刷してから焼成することにより、導体厚膜２５を形成する。また、導体バンプ１０は、導体厚膜２５上に熱圧着等によって形成してもよいし、ＳＡＷチップ側の接続パッド１６に固定してもよい。いずれにしても、導体バンプ１０を介して導体厚膜２５と接続パッド１６を固定することにより、気密空間Ｓとなる間隙ｈの寸法を５０μｍに設定することができる。この例では、例えば導体厚膜２５の肉厚を３０μｍとし、加熱圧着によって潰れた導体バンプ１０の肉厚を２０μｍとすることにより、間隔ｈを５０μｍとすることができる。
【００１２】
次に、図３は本発明の第３の実施形態に係るＳＡＷデバイスの断面図であり、このＳＡＷデバイス１は、アルミナ等のセラミックシート上に導電体から成るパターンを形成した配線基板２と、ＩＤＴを下向きにしてフェイスダウン実装されたＳＡＷチップ１５と、ＳＡＷチップを被覆し且つ気密空間Ｓを形成する被覆樹脂２０と、から成る。即ち、このＳＡＷデバイス１は、絶縁基板３、該絶縁基板の底部に設けた表面実装用の外部電極４、及び該絶縁基板３の上面に設けた配線パターン５とから成る配線基板２と、圧電基板１８、該圧電基板の下面に形成され且つ配線パターン５上に導体バンプ１０を介してフリップチップ実装される接続パッド１６及びＩＤＴ１７を備えたＳＡＷチップ１５と、ＳＡＷチップ下面と配線基板上面との間に気密空間を形成するように配線基板２とＳＡＷチップ１５との間に充填されるチクソ比４．５以下の樹脂２０と、を備えている。
この実施形態に係るＳＡＷデバイス１の特徴的な構成は、配線パターン５を備えた配線基板３上面にスペーサ（台座）として機能する平板状アルミナ板３０を固定すると共に、平板状アルミナ板３０上面には配線パターン５と導通するパッド３１を形成し、パッド３１と接続パッド１６との間を導体バンプ１０により接続した。
平板状アルミナ板３０は、スルーホール、或いはビアホール等の接続導体３３を介してパッド３１と配線パターン５との間を接続した構成を備え、配線基板３を製造する際に配線基板上に配置した上で焼成一体化する際に、配線パターン５とパッド３１との導通を確保する。
平板状アルミナ板３０の肉厚を３０μｍとし、接続後に潰れた導体バンプ１０の肉厚を２０μｍ程度とすれば、気密空間Ｓの間隔を５０μｍ以上とし、チクソ比が４．５以下の樹脂２０が毛管現象によって気密空間Ｓ内に浸入することを確実に防止できることとなる。
【００１３】
【発明の効果】
以上のように本発明は、表面実装用の配線基板上の配線パターン上にバンプを介してＳＡＷチップをフェイスダウン状態で搭載した構造のＳＡＷデバイスにおいて、ＳＡＷチップ下面と配線基板上面との間の空間を気密化するために、少なくともＳＡＷチップの裾部と配線基板上面との間を樹脂にて気密封止する場合に、流動性の高い液状樹脂が気密空間内に入り込んでＳＡＷ伝搬を妨げる原因となることを防止することができる。
請求項１の発明では、配線基板上の配線パターンとＳＡＷチップ下面の接続パッドとの間を２個重ねた導体バンプによって接続することにより、両導体バンプの潰れ後の厚さを考慮して、５０μｍ以上に気密空間の間隔を設定することを可能とした。
請求項２の発明では、請求項１と同一の技術課題を解決するために、導体厚膜と導体バンプとを併用したものである。
請求項３の発明は、請求項１と同一の技術的課題を解決するために、平板状アルミナ板と導体バンプとを併用したものである。
請求項４の発明では、チクソ比が４．５以下である場合に、毛細管現象によって液状樹脂が配線基板とＳＡＷチップとの間の空隙に吸い込まれることがない限界の間隔を５０μｍとし、気密空間の間隔を５０μｍ以上としている。
請求項５の発明では、前記樹脂の固化する前のチクソ比が４．５以下であるため、印刷、ディスペンサを用いた充填が容易化する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る表面実装型弾性表面波デバイスの縦断面図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る表面実装型弾性表面波デバイスの縦断面図。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る表面実装型弾性表面波デバイスの縦断面図。
【図４】従来のＳＡＷデバイスの縦断面図。
【符号の説明】
１　弾性表面波デバイス（ＳＡＷデバイス）、２　配線基板、３　絶縁基板、４　外部電極、５　配線パターン、５ａ　露出領域、６　内部導体、１０　導体バンプ、１５　ＳＡＷ（弾性表面波）チップ、１６　接続パッド、１７　ＩＤＴ、１８　圧電基板、２０　樹脂、２５　導体厚膜、３０　平板状アルミナ板、３１　パッド、３３　接続導体。
【図１】
2004135093.tif 000003
【図２】
2004135093.tif 000004
【図３】
2004135093.tif 000005
【図４】
2004135093.tif 000006