(57)【要約】【課題】    薄膜圧電共振器が有するサイズが小さいメリットを十分生かすことができる超小型の高周波フィルタモジュール及びその製造方法を低コストで提供することを目的とする。【解決手段】    実装基板と、基板と、前記基板の上に形成された振動子と、を有し、前記振動子が前記実装基板に接触せずに対向させた状態で前記実装基板にフリップチップマウントされた薄膜圧電共振器と、前記振動子が中空内に保持されるように前記薄膜圧電共振器の周囲を封止する中空封止樹脂と、前記実装基板の上に接続された電気素子と、前記薄膜圧電共振器と、前記中空封止樹脂と、前記電気素子と、を一体的に封止する一体封止樹脂と、を備えたことを特徴とする高周波フィルタモジュールを提供する。【選択図】    図１
2005110017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装基板と、
基板と、前記基板の上に形成された振動子と、を有し、前記振動子が前記実装基板に接触せずに対向させた状態で前記実装基板にフリップチップマウントされた薄膜圧電共振器と、
前記振動子が中空内に保持されるように前記薄膜圧電共振器の周囲を封止する中空封止樹脂と、
前記実装基板の上に接続された電気素子と、
前記薄膜圧電共振器と、前記中空封止樹脂と、前記電気素子と、を一体的に封止する一体封止樹脂と、
を備えたことを特徴とする高周波フィルタモジュール。
【請求項２】
前記中空封止樹脂は、硬化前の粘度が１００乃至２００Ｐａ・ｓであることを特徴とする請求項１記載の高周波フィルタモジュール。
【請求項３】
実装基板と、
基板と、前記基板の上に形成された振動子と、を有し、前記振動子が前記実装基板に接触せずに対向させた状態で前記実装基板にフリップチップマウントされた薄膜圧電共振器と、
前記振動子が中空内に保持されるように前記薄膜圧電共振器の周囲を封止するシート状の中空封止樹脂と、
前記実装基板の上に接続された電気素子と、
前記薄膜圧電共振器と、前記中空封止樹脂と、前記電気素子と、を一体的に封止し、前記中空封止樹脂と同質の材料からなる一体封止樹脂と、
を備えたことを特徴とする高周波フィルタモジュール。
【請求項４】
実装基板と、
前記実装基板の上にフリップチップマウントされた支持基板と、
基板と、前記基板の上に形成された振動子と、を有し、前記振動子が前記支持基板に接触せずに対向させた状態で前記支持基板にフリップチップマウントされた薄膜圧電共振器と、
前記振動子が中空内に保持されるように前記支持基板及び前記薄膜圧電共振器の周囲を封止する中空封止樹脂と、
前記実装基板の上に接続された電気素子と、
前記支持基板と、前記薄膜圧電共振器と、前記中空封止樹脂と、前記電気素子と、を一体的に封止する一体封止樹脂と、
を備えたことを特徴とする高周波フィルタモジュール。
【請求項５】
半導体基板と、
基板と、前記基板の上に形成された振動子と、を有し、前記振動子が前記半導体基板に接触せずに対向させた状態で前記半導体基板にフリップチップマウントされた薄膜圧電共振器と、
前記振動子が中空内に保持されるように前記薄膜圧電共振器の周囲を封止する中空封止樹脂と、
前記薄膜圧電共振器と、前記中空封止樹脂と、を一体的に封止する一体封止樹脂と、
を備えたことを特徴とする高周波フィルタモジュール。
【請求項６】
前記 薄膜圧電共振器は、端子数を超える複数のバンプを前記振動子の周囲に有し、前記複数のバンプを介して前記フリップチップマウントされてなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の高周波フィルタモジュール。
【請求項７】
基板と、前記基板の上に形成された振動子と、を有する複数の薄膜圧電共振器を、支持基板の上に、前記振動子が前記支持基板に接触せずに対向させた状態でフリップチップマウントし、
前記振動子が中空内に保持されるように、前記複数の薄膜圧電共振器のそれぞれの周囲を中空封止樹脂により封止し、
前記支持基板を切断することにより、前記複数の薄膜圧電共振器のそれぞれを前記支持基板と共に個片化し、
前記支持基板と共に個片化した前記薄膜圧電共振器を、実装基板の上に固定して、他の電気素子と一体的に樹脂封止することを特徴とする高周波フィルタモジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波帯フィルタモジュール及びその製造方法に関し、特に、薄膜圧電共振器を有する高周波フィルタモジュール及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信技術は、めざましい発展を遂げ、さらに情報の高速伝送を目的とした開発が続けられている。これら無線通信技術で用いられる周波数域をみると、ＰＨＳ（Personal Handyphone System）システムや第３世代携帯通信、無線ＬＡＮ（Local Area Network）などの導入により２ＧＨｚ前後での周波数帯も市場において広く使われだし、加入者の数、端末数なども飛躍的に増大している。情報伝送量の高速化を目的として搬送波の周波数そのものはさらに高周波化をたどり、無線ＬＡＮシステムにおいては５ＧＨｚ帯までの商用化も開始された。
【０００３】
これら高周波通信機器に関して小型、軽量化の要求は強く、特にパーソナルコンピューター（ＰＣ）用途においてはＰＣカードでの使用ができるよう、薄く製作することが非常に重要である。ＰＣカード等の無線機器は、一般に高周波（ＲＦ：Radio Frequency）を処理するＲＦフロントエンド部と、ディジタル信号処理を行うベースバンド（ＢＢ）部と、に大別される。このうちＢＢ部は、信号の変・復調をディジタル信号処理で行う部分であり、基本的にはＳｉ（シリコン）基板をベースとしたＬＳＩチップによって構成することができるため、ＢＢ部の高さは容易に１ｍｍ以下程度にまで低くすることができる。
【０００４】
一方、ＲＦ部は、高周波の信号をアナログ信号として増幅や周波数変換などを行う部分であり、ＬＳＩチップだけで構成するのは難しく、発振器やフィルタなど多くの受動部品を含む複雑な構成となる。受動部品のうち、フィルタは、従来、誘電体フィルタやＬＣフィルタが用いられていたが、これらの部品は、高周波信号を空洞共振器やＬＣ回路の通過帯域特性を用いてフィルタリングするため、本質的に小型化が難しく、数ｍｍの高さ以下にするのが極めて困難であった。このため、これらの高周波機器の小型化、薄型化に限界があった。
【０００５】
このような課題を解決するために、薄膜圧電共振器（ＦＢＡＲ：Film Bulk Acoustic Wave Resonator）が注目されている。薄膜圧電共振器は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）などからなる薄膜圧電体を２枚の電極で挟み込み、基板上に形成された空洞（エアギャップ）上に作りつけた素子である。すなわち、薄膜圧電共振器は、半導体基板の上に薄膜を主に構成するため、非常に小型化が容易で特に高さに関しては既存フィルタでは困難な１ｍｍ以下の寸法を容易に実現できる。またトランジスターやＩＣ，ＬＳＩとの実装も容易である。このため、薄膜圧電共振器を高周波通信機器のＲＦ部に用いることにより、従来よりも大幅に小型化された各種の機器を実現できる可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、薄膜圧電共振器をその小さいサイズを生かしてトランジスタやＩＣ，ＬＳＩなどの増幅素子またはコンデンサや抵抗器、インダクタなどと一緒に実装して高周波モジュールにするのには、次のような課題があった。
【０００７】
すなわち、薄膜圧電共振子は、振動子として中空に浮いた橋梁構造を用いるため、実装の際に、従来用いられているエポキシ樹脂などと触れると動作不能となる。このため、他の素子と組み合わせてモジュールを構成するためには、少なくとも薄膜圧電共振子の部分を中空にする必要がある。これに対して、従来、好適なモジュール構造が存在しなかった。
【０００８】
本発明はかかる課題の認識に基づいてなされたものであり、その目的は、薄膜圧電共振器が有するサイズが小さいメリットを十分生かすことができる超小型の高周波フィルタモジュール及びその製造方法を低コストで提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明によれば、実装基板と、基板と、前記基板の上に形成された振動子と、を有し、前記振動子が前記実装基板に接触せずに対向させた状態で前記実装基板にフリップチップマウントされた薄膜圧電共振器と、前記振動子が中空内に保持されるように前記薄膜圧電共振器の周囲を封止する中空封止樹脂と、前記実装基板の上に接続された電気素子と、前記薄膜圧電共振器と、前記中空封止樹脂と、前記電気素子と、を一体的に封止する一体封止樹脂と、を備えたことを特徴とする高周波フィルタモジュールが提供される。
【００１０】
ここで、前記中空封止樹脂は、硬化前の粘度が１００乃至２００Ｐａ・ｓであるものとすることができる。
【００１１】
または、本発明によれば、実装基板と、基板と、前記基板の上に形成された振動子と、を有し、前記振動子が前記実装基板に接触せずに対向させた状態で前記実装基板にフリップチップマウントされた薄膜圧電共振器と、前記振動子が中空内に保持されるように前記薄膜圧電共振器の周囲を封止するシート状の中空封止樹脂と、前記実装基板の上に接続された電気素子と、前記薄膜圧電共振器と、前記中空封止樹脂と、前記電気素子と、を一体的に封止し、前記中空封止樹脂と同質の材料からなる一体封止樹脂と、を備えたことを特徴とする高周波フィルタモジュールが提供される。
【００１２】
または、本発明によれば、実装基板と、前記実装基板の上にフリップチップマウントされた支持基板と、基板と、前記基板の上に形成された振動子と、を有し、前記振動子が前記支持基板に接触せずに対向させた状態で前記支持基板にフリップチップマウントされた薄膜圧電共振器と、前記振動子が中空内に保持されるように前記支持基板及び前記薄膜圧電共振器の周囲を封止する中空封止樹脂と、前記実装基板の上に接続された電気素子と、前記支持基板と、前記薄膜圧電共振器と、前記中空封止樹脂と、前記電気素子と、を一体的に封止する一体封止樹脂と、を備えたことを特徴とする高周波フィルタモジュールが提供される。
【００１３】
または、本発明によれば、半導体基板と、基板と、前記基板の上に形成された振動子と、を有し、前記振動子が前記半導体基板に接触せずに対向させた状態で前記半導体基板にフリップチップマウントされた薄膜圧電共振器と、前記振動子が中空内に保持されるように前記薄膜圧電共振器の周囲を封止する中空封止樹脂と、前記薄膜圧電共振器と、前記中空封止樹脂と、を一体的に封止する一体封止樹脂と、を備えたことを特徴とする高周波フィルタモジュールが提供される。
【００１４】
ここで、前記 薄膜圧電共振器は、端子数を超える複数のバンプを前記振動子の周囲に有し、前記複数のバンプを介して前記フリップチップマウントされてなるものとすることができる。
【００１５】
また、本発明によれば、基板と、前記基板の上に形成された振動子と、を有する複数の薄膜圧電共振器を、支持基板の上に、前記振動子が前記支持基板に接触せずに対向させた状態でフリップチップマウントし、前記振動子が中空内に保持されるように、前記複数の薄膜圧電共振器のそれぞれの周囲を中空封止樹脂により封止し、前記支持基板を切断することにより、前記複数の薄膜圧電共振器のそれぞれを前記支持基板と共に個片化し、前記支持基板と共に個片化した前記薄膜圧電共振器を、実装基板の上に固定して、他の電気素子と一体的に樹脂封止することを特徴とする高周波フィルタモジュールの製造方法が提供される。
【００１６】
なお、本願明細書において、「薄膜圧電共振器」とは、セラミック共振子やＳＡＷ（surface acoustic wave）デバイスとは異なり、薄膜の厚み方向の弾性波を用いた共振、すなわち薄膜をバルクとして膜全体の弾性波を用いた共振器をいうものとする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、サイズも小さく、低コストで歩留まりも高い高周波帯薄膜圧電共振子を有する高周波フィルタモジュール及びその製造方法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】
【００１８】
本発明者は、高周波フロントエンドなどのように、増幅器と、コンデンサーなどの受動部品と、薄膜圧電共振器と、を有する一体型実装モジュールについて検討試作を行った。その結果、中空封止を必要とする薄膜圧電共振器をこれら他の部品と低コストで一体実装するためには、目的に応じた適正な樹脂を多重で用いることが最適であり、これにより薄膜圧電共振器からなるフィルタなどをコンパクトで高信頼を維持しながら一体型モジュールを実現できることを見出した。
【００１９】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２０】
図１は  本発明の第１の実施の形態にかかる高周波フィルタモジュールを表す模式断面図である。すなわち、同図は、本発明を、２ＧＨｚ帯のＷ−ＣＤＭＡ（wideband-code division multiple access）用増幅器送信部モジュールに適用した具体例を表す。すなわち、本実施例のモジュールは、多層セラミック基板１００と、その上に実装された薄膜圧電共振器１１０、増幅器１２０、受動部品１３０とを有する。多層セラミック基板１００は、絶縁基板の中に、配線層１０３やビア１０４、１０５が設けられた構造を有する。薄膜圧電共振器１１０は、バンプ１５０により基板１００に接続されている。増幅器１２０は、ワイア１２２により適宜配線されている。また、受動部品１３０は、バンプ１３２によって基板１００に接続されている。
【００２１】
後に詳述するように、薄膜圧電共振器１１０は、基板１１１とその上に橋梁状に形成された振動子１１２とを有する。そして、本実施形態においては、薄膜圧電共振器１１０は、その振動子１１２が多層セラミック基板１００に向き合うように実装されている。そしてさらに、薄膜圧電共振器１１０の周囲をＮＣＰ（Non Conductive Polymer）からなる中空封止樹脂１４０によって中空封止し、さらにその上から樹脂（エポキシ樹脂）１６０によって他の部品と一体的に封止されている。このようにすれば、一体封止用の樹脂（エポキシ）１６０が薄膜圧電共振器１１０の振動子１１２に回り込むことを防ぎ、薄膜圧電共振器１１０の振動子１１２を中空部１４２の中に安定的に保持できる。
【００２２】
図２は、薄膜圧電共振器１１０の概略構造を表す断面図である。
【００２３】
薄膜圧電共振器１１０は、空気層に接した下部電極及び上部電極と圧電体膜を合わせた厚み方向に周波数の共振を得るもので、成膜で作りやすい範囲の０．５μｍ〜数μｍ  の厚さが数ＧＨｚに相当し、ＧＨｚ帯の高周波領域の共振に有利である。図２に例示した薄膜圧電共振器１１０は、Ｓｉ（シリコン）基板１１１の上に形成された橋梁型の振動子１１２を有する。すなわち、シリコン基板１１１の上には、導電層１１４が設けられ、その上にエアギャップ１１３を介して下部電極１１５、圧電体膜１１６、上部電極１１７が積層されている。例えば、下部電極１１５をＡｌ（アルミニウム）、圧電体膜１１６をＡｌＮ（Ａ窒化アルミニウム）、上部電極１１７をＩｒ（イリジウム）とするサンドイッチ構造の橋梁を振動させ、フィルタ特性を得ることができる。  
このような薄膜圧電共振器１１０を組み合わせることにより、フィルタ回路を形成できる。  
図３は、薄膜圧電共振器１００を用いた帯域通過型のフィルタ回路の一例を表す模式図である。すなわち、このフィルタ回路は、２個の薄膜圧電共振器１１０を直列接続し、１個の薄膜圧電共振器１１０を並列接続した「ラダー型」の構造を有する。
【００２４】
図４は、この帯域通過フィルタの直列共振器と並列共振器のインピーダンス特性を表すグラフ図である。同図に表したように、並列接続と直列接続の共振器の中心周波数をわずかに変えており、ここでは直列に接続した共振器の共振周波数と並列に接続した共振器の反共振周波数とが一致するように調整され、帯域通過フィルタが構成されている。
【００２５】
図１に表したモジュールにおいては、ＡｌＮを圧電体膜１１６とする薄膜圧電共振器１１０を採用し、３個の薄膜圧電共振器１１０を直列接続し、２個の薄膜圧電共振器１１０を並列接続した「２．５段型ラダー型」のフィルタ回路を採用した。
【００２６】
また、薄膜圧電共振器１１０は、圧電体膜１１６を構成するＡｌＮの配向を制御することで良好な特性を得ることができる。本発明者の試作の結果、ＡｌＮ薄膜をスパッタで成膜した場合に、その配向性はＸ線のロッキングカーブで２°以下に制御することができ、高い周波数特性が得られた。また、応力制御も行うことで、橋梁部分すなわちエアギャップ１１３の上の部分を安定させることができる。エアギャップ１１３は、基板１１１の上に犠牲層（図示せず）をパターン状に形成し、その上にエアブリッジ構造を形成した後に、犠牲層をエッチング除去することにより形成できる。
【００２７】
また、図１のモジュールに設けたフィルタの通過帯域周波数は、１．９２〜１．９８ＧＨｚに調整されている。この周波数の調整は、フィルタ回路を構成するそれぞれの薄膜圧電共振器１１０の圧電体膜（ＡｌＮ）１１６または電極（Ａｌ）１１５の厚さを適宜調整することで行っている。
【００２８】
一方、増幅器１２０は、ＧａＡｓ系のＨＢＴ（ヘテロバイポーラトランジスター）を中心とするＭＭＩＣ（microwave monolithic integrated circuit）からなる。受動部品１３０としては、例えば、インダクタやコンデンサなどが実装されている。
【００２９】
これら薄膜圧電共振器１１０、増幅器１２０、受動部品１３０のすべては、図１に表したように、チップ・バイ・チップ（chip by chip）の形式で同一パッケージ内に実装されている。受動部品１３０は、ハンダリフローにより基板１００の上に実装され、また、増幅器１２０と薄膜圧電共振器１１０は、スタッドバンプを介して基板１００の上に実装されている。
【００３０】
そして、前述したように、薄膜圧電共振器１１０は、その振動子１１２がセラミック基板１００の側に向き合うように設けられている。つまり、図１において、薄膜圧電共振器１１０の圧電体１１６よりも基板１１１のほうが上になるように配置されている。薄膜圧電共振子の周囲は、粘性の高いＮＣＰ（Non Conductive Polymer）からなる中空封止樹脂１４０によって中空封止されており、振動子１１２の部分が中空の中に保持されるよう、厳密に条件が設定されている。
【００３１】
図５及び図６は、薄膜圧電共振器１１０の中空封止に関する実験結果を表すグラフ図である。この実験は、薄膜圧電共振器１１０の変化を精密に調べるため、５ＧＨｚ帯において実施した。すなわち、セラミック基板１００の上にＡｕ（金）バンプ１５０を使って薄膜圧電共振器１１０をフリップチップマウントし、３種類の封止樹脂を用いて封止前後でのフィルタ特性の変化を比較した。Ａｕバンプ１５０は、マウント後、その高さが２０〜３０μｍとなった。
【００３２】
図６は、封止樹脂１４０として通常のＮＣＰを用いた場合の結果を表す。通常のＮＣＰを用いると、図６（ｂ）に表したように、毛細浸透現象で振動子１１２まで侵してしまう。その結果として、図６（ａ）に表したように、封止後の薄膜圧電共振器１１０は、フィルタとしての特性機能を果たしていない。つまり、振動子１１２が樹脂１４０により固定されてしまい、振動が阻止されてしまう。
【００３３】
図５は、封止樹脂１４０として粘性が高いＮＣＰを用いた場合の結果を表す。同図（ａ）に表したように、ＮＣＰの粘性が高い場合には、毛細管現象によって振動子１１２まで樹脂が浸透する現象はみられず、中空の空間１４２が確保される。その結果として、図５（ａ）に表したように、フィルタ特性を維持することができた。
【００３４】
ＮＣＰ以外に、「ダム剤」と呼称される類似の樹脂があるが、この場合、フィルタ特性はあるものの、透過吸収特性がすべて低周波数の側にシフトするという問題が見られた。これは、ダム剤に含有される揮発成分が薄膜圧電共振器１１０の振動子１１２の部分に付着したために起きたものと考えられる。
【００３５】
以上の結果から、薄膜圧電共振器１１０の周囲を封止する中空封止樹脂１４０の材料としては、粘度が高く、毛細浸透現象が少なく、揮発成分も少ないことが必須条件となる。本実施形態では、ＮＣＰからなる封止樹脂１４０によって薄膜圧電共振器１１０の周囲を中空封止した後、エポキシ樹脂１６０によってＨＢＴ素子（増幅器）１２０、受動部品１３０とともに２重に封止した。こうすることにより、温度や湿度に対する信頼性が飛躍的に向上した。なお、薄膜圧電共振器１１０の外周から振動子１１２までの距離は、５０μｍ以上とすることが望ましく、さらに１００μｍ以上離すことによって歩留まり良く高周波フィルタモジュールを形成することができた。また、ＮＣＰの粘度の指標としては１００〜２００Ｐａ・ｓのものを用いることで、やはり歩留まりも高く、スループットも高く高周波フィルタモジュールを作成できた。
【００３６】
図７及び図８は、比較例としての高周波フィルタモジュールを表す模式断面図である。これらの図については、図１乃至図６に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３７】
図７は、いわゆる「ハーメチック型」のモジュールを表す。このように基板１００の上に実装された部品を金属などのハーメチック２００で蓋をする中空の実装方法も考えられる。しかし、この構造の場合、ハーメチック２００及びこれと接合される基板１００の部材コストが極めて高く、民生応用として安価に提供できないという問題があった。
【００３８】
一方、図８に表したように、基板１００の上に実装された薄膜圧電共振器１１０をラミネート型の樹脂シート３００により、他の部品とともに一括して背面から封止することにより、薄膜圧電共振器１１０を中空に封止することも考えられる。しかし、本発明者による検討試作の結果、この方法で封止したモジュールは、湿度に弱く、信頼性に課題があることが判明した。これは、中空封止が可能となるようなラミネート型の樹脂シート３００では、水分の浸入を十分に抑制することが困難だからである。
【００３９】
これに対して、本発明を適用したＷ−ＣＤＭＡ用増幅器送信部モジュールは、必要とされるシステム上の仕様を、信頼性も含めて十分に確保する性能が実現できた。フィルタと増幅器とを基板１００の上に一体的に実装し、一体的な設計が可能となるため、フィルタに関与した位相干渉やローカルリークなどの問題は起きない。また、本発明によれば、薄膜圧電共振器１１０が他の部品と同一実装パッケージされている効果によって、特性維持のマージンはさらに向上し、図７及び図８に例示した比較例と比べて、相当部品部をおよそ５０％削減することが可能となった。また、増幅器１２０とその前段の薄膜圧電共振器１１０との伝送線路が長い場合など位相整合やインピーダンス整合の観点で問題が発生したが本発明のよう一体化したモジュール構成とすることで著しくこれらの課題が低減できた。
【００４０】
図９は、本発明の第２の実施の形態にかかる高周波フィルタモジュールを表す模式断面図である。  
また、図１０（ａ）は、その一部拡大図である。  
これらの図についても、図１乃至図８に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。  
本具体例も、２ＧＨｚ帯のＷ−ＣＤＭＡ用増幅器送信部モジュールに本発明を適用したものである。本具体例の特徴は、一体封止用の樹脂（エポキシ樹脂）１６０の回り込みを防ぐために、シート状の樹脂１７０によって一旦中空封止されている点にある。シート状の樹脂１７０は、一体封止用の樹脂１６０と同じエポキシ系の薄くて可塑性のある樹脂である。このようにして、薄膜圧電共振器１１０の部分が中空になるよう、樹脂シート１７０による封止の条件が設定されている。
【００４１】
樹脂シート１７０として、０．０５ｍｍから０．５ｍｍの厚さのものを用いると良好な結果が得られた。シート状であっても、毛細浸透現象が全く無くなる訳ではないので、この樹脂１７０の硬化条件については、特に、温度と圧力に関して最適な条件を用いることが重要である。本実施形態により、Ｗ−ＣＤＭＡ用増幅器送信部モジュールは、必要なシステムの仕様を十分確保する設計がモジュールとして実現することができた。第１実施形態と比べた特徴は、信頼性が向上したことにある。樹脂シート１７０は、一体封止する場合のエポキシ系樹脂と極めて成分が近く（フェノール硬化性）、硬化後は熱膨張率などもほぼ一致するため、クラックなどが発生しにくく、熱サイクルにも強くなる。
【００４２】
また、図１０（ｂ）に表したように、封止後のフィルタ特性の維持に関しても極めて優れており、封止の歩留まりも高かった。なお、図１０に表したデータも、薄膜圧電共振器１１０のフィルタ特性の変化をより敏感に把握するため、５ＧＨｚ帯において測定したものである。
【００４３】
図１１は、本発明の第３の実施の形態にかかる高周波フィルタモジュールを表す模式断面図である。同図についても、図１乃至図１０に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。  
本具体例も、２ＧＨｚ帯のＷ−ＣＤＭＡ用増幅器送信部モジュールに本発明を適用したものある。そして、本具体例の特徴は、支持基板１８０の上に薄膜圧電共振器１１０を実装し、その周囲を可塑性のあるシート状の樹脂１７０によって中空封止した点にある。すなわち、薄膜圧電共振器１１０の部分が中空になるように樹脂シート１７０の封止の条件が設定されている。
【００４４】
モジュールの特性やフィルタの詳細は、前述した第１及び第２実施形態と同様である。本実施形態の構造上の特徴としては、薄膜圧電共振器１１０のための支持基板１８０を別途設けることにより、熱的な特性や高周波特性の設計の自由度が増加し、モジュールとしての熱的な特性改善が得られる点にある。また同時に、面積の大きな基板１００の部分を樹脂化できるなど、コスト面でも非常に大きなメリットが得られる。
【００４５】
本実施形態によれば、他の部品も実装される基板１００を樹脂化し、コストを１／３以下にすることができる。増幅器１２０については、そのチップを基板１００の上にダイボンデングすることによって熱の逃げを良くする一方で、薄膜圧電共振器１１０については、アルミナなどからなる支持基板１８０の上にマウントすることによって、増幅器１２０からの熱の流入を直接的には受けにくくすることができる。その結果として、送信特性のひとつである「熱ドループ特性」を改善することができた。
【００４６】
本実施形態は、その製造方法についても大きな特徴を有する。  
図１２及び図１３は、本実施形態の高周波フィルタモジュールの製造方法の要部を表す模式図である。
【００４７】
すなわち、図１２（ａ）に表したように、薄膜圧電共振器１１０は、まず、アルミナ支持基板１８０に一括してフリップチップマウントする。次に、図１２（ｂ）に表したように、マウント後背面よりエポキシ系樹脂シート１７０を熱圧着して、中空封止する。
しかる後に、図１２（ｃ）に表したように、ダイサーにより切断して個片化を行なう。このようにして個片化した薄膜圧電共振器のチップは、中空封止されているため、通常の部品として扱うことが可能となる。
【００４８】
しかる後に、図１３（ａ）に表したように、個片化された薄膜圧電共振器１１０フィルタ、増幅器１２０、受動部品１３０のすべての部品をチップ・バイ・チップの形式で同一の基板１００の上に実装する。受動部品１３０は、ハンダリフローにより実装し、増幅器１２０と薄膜圧電共振器１１０ダイボンディングにより実装することができる。またさらに、増幅器１２０にワイヤーボンディングを行う。
【００４９】
最後に、図１３（ｂ）に表したように、エポキシ樹脂１６０により全体を一体的に封止して高周波フィルタモジュールの要部が完成する。
【００５０】
以上説明した方法によると、薄膜圧電共振器１１０の中空封止を一括して行なうことができるため、スループットを大幅に向上できる。これは、薄膜圧電共振器１１０の周囲をディスペンサーによりＮＣＰ樹脂を引き回したり、基板１００の上で薄膜圧電共振器１１０の部分のみに樹脂シート１７０を載せて圧着するよりも容易である点で有利である。
【００５１】
図１４は、本発明の第４の実施の形態にかかる高周波フィルタモジュールを表す模式断面図である。同図についても、図１乃至図１３に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５２】
本具体例は、５ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮ用受信側高周波フロントエンドに本発明を適用したものである。本具体例の特徴は、半導体素子１９０の上に、薄膜圧電共振器１１０を、直接フリップチップマウントし、中空封止している点にある。半導体素子１９０は、ＬＮＡ（low noise amplifier：低雑音増幅器）とＤＣ（ダウンコンバータ）とＶＣＯ（voltage controlled oscillator：電圧制御発振器）から形成される。本具体例の場合も、２重に樹脂封止することにより、薄膜圧電共振器１１０の部分の中空封止と、半導体素子１９０とフィルタとを一体化したモジュールとしての信頼性とを兼ね備えた構造にすることができる。本モジュールの上面は、半導体基板が兼ねる所謂ＣＳＰ（Chip Scale Package）となっている。半導体素子１９０の上にパッド領域を形成し、Ａｕ（金）パッドで薄膜圧電共振器１１０がフリップチップマウントされており、半導体素子１９０への導通電極を埋め込んだ樹脂シート１７０で中空封止した後、液状の樹脂１６０でさらに全体を覆い、研削して平坦化を行なった。
【００５３】
フィルタの通過帯域周波数は、５．０３〜５．２５ＧＨｚに調整されている。薄膜圧電共振子フィルタは、段間フィルタとして高性能で動作し、モジュールのサイズも２ｍｍ×２ｍｍ×０．５ｍｍまで小さくできた。
【００５４】
図１５は、本発明の第５の実施の形態にかかる薄膜圧電共振器１１０の平面配置を表す模式図である。すなわち、本具体例は、薄膜圧電共振器１１０の適切なバンプ形状を定めたものである。入力側のグラウンドＧ、信号線ＩＳ、グラウンドＧと、出力側のグラウンドＧ、信号線ＯＳ、グラウンドＧで、合計６個のバンプを設けるのが通常の薄膜圧電共振器１１０である。これに対して、本実施形態においては、図１５に表したように、合計で１２個のバンプを設けている。しかも、互い違いにバンプの位置を工夫している。これはバンプそのものを封止用樹脂の回りこみの防止に利用するという効果が得られるものである。本実施形態の薄膜圧電共振器１１０を第１〜第４の実施形態に適用することにより、さらに歩留まりを高くすることができる。
【００５５】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。
【００５６】
例えば、上述した各実施形態は、単独で用いることも可能であるがそのいくつかを組み合わせて、さらに大きな効果を発揮することができる。また、薄膜圧電共振器１１０は、フィルタのみならず電圧制御発振器として用いてもよい。また、ＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical Systems）を組み合わせた素子を用いても良い。
【００５７】
その他、本発明の実施の形態として上述した高周波フィルタモジュールまたはその製造方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施しうるすべての高周波フィルタモジュールまたはその製造方法も同様に本発明の範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる高周波フィルタモジュールを表す模式断面図である。
【図２】薄膜圧電共振器１１０の概略構造を表す断面図である。
【図３】薄膜圧電共振器１００を用いた帯域通過型のフィルタ回路の一例を表す模式図である。
【図４】帯域通過フィルタの直列共振器と並列共振器のインピーダンス特性を表すグラフ図である。
【図５】薄膜圧電共振器１１０の中空封止に関する実験結果を表すグラフ図である。
【図６】薄膜圧電共振器１１０の中空封止に関する実験結果を表すグラフ図である。
【図７】いわゆる「ハーメチック型」のモジュールを表す。
【図８】基板１００の上に実装された薄膜圧電共振器１１０をラミネート型の樹脂シート３００により、他の部品とともに一括して背面から封止した構造を表す模式図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態にかかる高周波フィルタモジュールを表す模式断面図である。
【図１０】封止後のフィルタ特性を調べた結果を表すグラフ図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態にかかる高周波フィルタモジュールを表す模式断面図である。
【図１２】本実施形態の高周波フィルタモジュールの製造方法の要部を表す模式図である。
【図１３】本実施形態の高周波フィルタモジュールの製造方法の要部を表す模式図である。
【図１４】本発明の第４の実施の形態にかかる高周波フィルタモジュールを表す模式断面図である。
【図１５】本発明の第５の実施の形態にかかる薄膜圧電共振器１１０の平面配置を表す模式図である。
【符号の説明】
【００５９】
１００ 基板（実装基板）
１１０ 薄膜圧電共振器
１１１ シリコン基板
１１２ 振動子
１１３ エアギャップ
１１４ 導電層
１１５ 下部電極
１１６ 圧電体
１１７ 上部電極
１２０ 増幅器
１３０ 受動部品
１４０ 中空封止樹脂
１４２ 中空部
１５０ バンプ
１６０ エポキシ樹脂（一体封止樹脂）
１７０ 樹脂シート
１８０ 支持基板
１９０ 半導体素子
２００ ハーメチック
３００ 樹脂シート
【図１】
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【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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