(57)【要約】【課題】パッケージを小型化した場合でも、金属パターンと金属被膜との密着性を確保し、気密性の高いセラミックパッケージ部品を提供する。【解決手段】金属被膜８とセラミック基板２の界面に形成する金属パターン４内部にＡｌ2Ｏ3粒子含有層９を形成する。金属パターン４の内部又は金属パターン４とセラミック基板２界面に存在していたガラスフリット成分が高温高湿試験によって金属パターン４と金属被膜８界面に流動することを防ぐことができる。これにより、金属パターン４と金属被膜８の密着性を確保することができ、気密性の高いセラミックパッケージ部品１を提供することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック基板と、
前記セラミック基板の上面に形成された上部電極と、
前記上部電極の上面に形成されたバンプと、
前記上部電極及び、前記バンプを包囲するように形成されたガラス成分を含む金属パターンと、
前記上部電極上に前記バンプを介して実装された電子部品と、
少なくとも前記電子部品の表面を被覆する樹脂と、
前記樹脂及び、前記金属パターンの表面を連続被覆する金属被膜とを備えたセラミックパッケージ部品であって、
前記金属パターンにはＡｌ2Ｏ3粒子の層が存在していることを特徴とするセラミックパッケージ部品。
【請求項２】
前記セラミック基板はガラス粒子及び、結晶粒子を含む請求項１に記載のセラミックパッケージ部品。
【請求項３】
セラミック基板と、前記セラミック基板の上面に形成された上部電極と、前記上部電極の上面に形成されたバンプと、前記上部電極及び、前記バンプを包囲するように形成されたガラス成分を含む金属パターンと、前記上部電極上に前記バンプを介して実装された電子部品と、少なくとも前記電子部品の表面を被覆する樹脂と、前記樹脂及び、前記金属パターンの表面を連続被覆する金属被膜とを備え、前記金属パターンにはＡｌ2Ｏ3粒子の層が存在するセラミックパッケージ部品の製造方法であって、
セラミックグリーンシートを積層してなるセラミックグリーンシート積層体の上面に上部電極ペーストを印刷する工程と、
前記上部電極ペーストを包囲するように、
導体粉末と有機ビヒクルとガラス成分とを含有する第一のペーストと、
Ａｌ2Ｏ3粉末と有機ビヒクルとを含有する第二のペーストと、
導体粉末と有機ビヒクルとを含有する第三のペーストとを、
順次重ねて印刷して金属パターンペースト層を形成する工程と、
前記上部電極ペースト及び、金属パターンペースト層が印刷された前記グリーンシート積層体を所定の温度で焼成して上部電極及び、金属パターンが形成されたセラミック基板を得る工程と、
前記セラミック基板に電子部品を実装する工程と、
少なくとも前記電子部品を樹脂で被覆する工程と、
前記樹脂及び前記金属パターンを金属被膜で連続被覆する工程と、
前記金属パターンの中央をダイシングにより切断して個片に分離する工程とを具備するセラミックパッケージ部品の製造方法。
【請求項４】
セラミック基板と、前記セラミック基板の上面に形成された上部電極と、前記上部電極の上面に形成されたバンプと、前記上部電極及び、前記バンプを包囲するように形成されたガラス成分を含む金属パターンと、前記上部電極上に前記バンプを介して実装された電子部品と、少なくとも前記電子部品の表面を被覆する樹脂と、前記樹脂及び、前記金属パターンの表面を連続被覆する金属被膜とを備え、前記金属パターンにはＡｌ2Ｏ3粒子の層が存在するセラミックパッケージ部品の製造方法であって、
セラミックグリーンシートを積層してなるセラミックグリーンシート積層体の上面に上部電極ペーストを印刷する工程と、
前記上部電極ペーストを包囲するように導体粉末と有機ビヒクルとを含有する金属パターンペーストを印刷する工程と、
前記上部電極ペースト及び、前記金属パターンペーストが印刷された前記セラミックグリーンシート積層体の表面に、前記セラミックグリーンシートの焼成温度では焼結しない、Ａｌ2Ｏ3、有機バインダおよび可塑剤を含む拘束層用グリーンシートを積層する工程と、
前記拘束層用グリーンシートが積層された積層体を所定の温度で焼成して焼結体を得る工程と、
前記焼結体の表面の前記拘束層用グリーンシートを構成する材料からなる未焼結部分をブラストにより除去する工程と、
前記セラミック基板に、適宜、電子部品を実装し、樹脂および金属被膜を形成した後、前記金属パターンの中央をダイシングにより切断する工程とを具備するセラミックパッケージ部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックパッケージ部品、及びその製造方法に関するものであり、さらに詳しくは、ＳＡＷフィルタのＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ、チップサイズパッケージ）において、気密性を確保するためのものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のパッケージ部品は、図７に示すような構成を有していた。図７は従来のＳＡＷフィルタパッケージの断面図である。
【０００３】
ＳＡＷフィルタ６は、セラミック基板２の表面に形成された上部電極３の上にバンプ５を介して実装される。
【０００４】
セラミック基板２上に実装された該部品を保護するために、樹脂７がラミネートされるが、この樹脂７だけでは密封性が不十分なため、水分が内部に侵入して該ＳＡＷフィルタ６の特性が変動する場合がある。この問題を解決するために、セラミック基板２の端部における樹脂７をレーザーなどにより除去し、スパッタ膜及び、めっき膜等の金属被膜８を直接セラミック基板２上に形成するような方法が提案されている。結果として図７（ａ）のようなパッケージ部品が得られる。このようなパッケージ部品は、例えば特許文献１に開示がある。
【０００５】
さらに、前記金属被膜８にシールド層の機能を付与する目的で、図７（ｂ）のように前記セラミック基板２端部の樹脂７の除去部分に、あらかじめ金属パターン４を形成するような方法も提案されている。これらの金属パターン４は、一般的にセラミック基板２との密着性を確保するため、ガラスフリットなどの密着成分を添加した導電性ペーストをセラミックグリーンシートに印刷して同時焼成されてなり、このような技術としては例えば特許文献２及び、特許文献３に開示がされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００７−５３５２３０号公報
【特許文献２】特開２００４−１２９０８８号公報
【特許文献３】特開２００４−１３５１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のような構造では、高温高湿の信頼性試験を行った場合に、金属パターン４の内部に残留したガラス成分が金属被膜８と金属パターン４の界面に流動してしまい、金属被膜８と金属パターン４の密着性が低下する傾向がある。特にパッケージ部品を小型化した場合、金属被膜８と金属パターン４の接触面積が小さくなるため、金属被膜８と金属パターン４の界面を通じて水分が浸入しやすくなり、ＳＡＷフィルタ６の特性の信頼性確保が難しくなる。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するものであり、パッケージ部品を小型化しても信頼性試験時のガラス成分の流動を抑制することができ、気密性の高いパッケージ部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために本発明は、セラミック基板と、前記セラミック基板の上に形成された上部電極と、前記上部電極を包囲するように形成されたガラス成分を含む金属パターンと、前記上部電極を介して実装された電子部品と、前記金属パターンの表面を被覆する金属被膜とを備え、前記金属パターンにはＡｌ2Ｏ3粒子含有層が存在していることを特徴とするセラミックパッケージ部品を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のセラミックパッケージ部品では、金属パターン内部にＡｌ2Ｏ3粒子含有層を形成することにより、高温高湿の信頼性試験下において金属パターン内部に残留したガラス成分が金属被膜と金属パターンの界面に流動することを抑制できるため、気密性の高いセラミックパッケージ部品を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態におけるセラミックパッケージ部品の断面図
【図２】（１）本発明の一実施の形態における金属パターン断面のＳＥＭ写真、及び（２）〜（４）同元素マッピング画像を示す電子顕微鏡写真
【図３】本発明の一実施の形態における金属被膜の断面図
【図４】本発明の一実施の形態におけるセラミック基板の製造工程フロー図
【図５】本発明の一実施の形態におけるセラミックパッケージ基板の製造工程フロー図
【図６】（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における金属パターン内部のＳＥＭ写真、及び（ｃ）〜（ｆ）同元素マッピング画像を示す電子顕微鏡写真
【図７】従来の一般的なパッケージ部品の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明のセラミックパッケージ部品１について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は本発明におけるセラミックパッケージ部品１の断面図である。
【００１４】
図１において、セラミック基板２はセラミックグリーンシートを複数枚積層したものを、焼成されてなり、前記セラミック基板２の表面には、ＳＡＷフィルタ６を実装するための上部電極３とその上に配置されるバンプ５とを有し、この上部電極３およびバンプ５を包囲するように金属パターン４が形成されている。この金属パターン４の金属としてＡｇを使用し、内部にＡｌ2Ｏ3粒子含有層９を形成している。
【００１５】
図２は金属パターン４の断面図を示しており、図２−（１）はＳＥＭ画像写真、図２−（２）、図２−（３）及び、図２−（４）はＡｌ、Ｓｉ及び、Ａｇの元素マッピング画像を示す電子顕微鏡写真である。このようにＡｌ原子は、Ａｇからなる金属パターン４の内部に層を形成しており、さらにＳｉが内部に偏在しているのがわかる。
【００１６】
ここで金属パターン４には、セラミック基板２との密着性を確保するために添加したＳｉ（ガラスフリット成分）が存在する。このＳｉ（ガラスフリット成分）は金属パターン４とセラミック基板２の界面に排出されて密着層を形成するものと、金属パターン４の内部に偏在し、残留してＡｇ粉末の焼結に寄与するものとがある。ここで問題となるのは、高温高湿の信頼性試験時に、この偏在して残留したＳｉ（ガラスフリット成分１０）が、金属パターン４と金属被膜８との界面に流動することによって、前記界面での密着強度が低下してしまい、気密性が低くなってしまう。そこでＡｌ原子（Ａｌ2Ｏ3粒子含有層９）を内部に形成することによりＳｉ（ガラスフリット成分）の流動が遮断され、金属パターン４と金属被膜８との界面への過度な流動を抑制することができるものである。
【００１７】
セラミック基板２上には上部電極３及び、バンプ５を介してＳＡＷフィルタ６が実装されており、ＳＡＷフィルタ６を保護するため、ＳＡＷフィルタ６の上面及び金属パターン４の一部が樹脂７で被覆され、更にその上から気密性の確保とシールド層機能付与のための金属被膜８が形成された構成となっている。金属被膜８は、図３に示すように、Ｔｉスパッタ膜１１とＣｕスパッタ膜１２及びＣｕめっき膜１３等からなる。
【００１８】
以上のように構成されたセラミックパッケージ部品１について、以下にその製造方法を示す。
【実施例１】
【００１９】
図４は本実施例におけるセラミック基板２の製造方法を説明する工程図である。
【００２０】
まず、金属パターン４を形成するためのペーストを３種類作製した。
【００２１】
第一のペーストは、平均粒子径が２．５μｍのＡｇ粉末、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ｋ2Ｏ系のガラスフリットを用い、有機ビヒクルを加えてミキサーにより予備混練し、その後三本ロールミルにより混練した後、粘度調整を行った。なお、前記有機ビヒクルはエチルセルロースなどのバインダー樹脂と、ブチルカルビトールなどの有機溶剤から成るものである。
【００２２】
第二のペーストは、平均粒子径が１．０μｍのＡｌ2Ｏ3粒子と有機ビヒクルを加え、上記と同様の方法で作製した。
【００２３】
第三のペーストは、平均粒子径が２．５μｍのＡｇ粉末を用い、有機ビヒクルを加え、上記と同様の方法で作製した。なお、第三のペースト中にはガラスフリットを加えていない。
【００２４】
次に、セラミック基板２を構成するセラミック原料粉末として、ガラス粉末を７０ｗｔ％、Ａｌ2Ｏ3フィラーを３０ｗｔ％の比率で配合し混合粉末を得た。前記ガラス粉末としては、ＳｉＯ2−ＭｇＯ−ＣａＯ−ＴｉＯ2系のガラスを用いた。
【００２５】
次に、配合した前記混合粉末に、バインダーとしてポリビニルブチラール（ＰＶＢ）など、可塑剤としてフタル酸ベンジルブチルなどを加え、酢酸ブチルやブチルセロソルブなどを所定量加えて混合・分散を行い、セラミック基板２用のスラリーを作製した。
【００２６】
その後、作製した前記スラリーを用いて、ドクターブレード法により、キャリアフィルム上にセラミック基板２用のセラミックグリーンシートを作製した。
【００２７】
次に、このセラミックグリーンシートの所定の位置にビアホールを形成し、Ａｇペーストを充填し、セラミックグリーンシート上にＡｇペーストを所定のパターンで印刷し、乾燥後、複数枚積層することで、セラミックグリーンシート積層体を作製した。
【００２８】
得られた前記セラミックグリーンシート積層体の上面に、上部電極用ペーストを所定箇所に印刷した後、前記第一、第二及び第三のペーストを上部電極用ペーストを包囲するように順次重ねて印刷して金属パターンペースト層を形成した。
【００２９】
最後に、上部電極用ペーストおよび金属パターンペースト層を印刷したセラミックグリーンシート積層体を９００℃で焼成し、上部電極３および金属パターン４が形成されたセラミック基板２を得た。
【００３０】
次に、この上部電極３および金属パターン４が形成されたセラミック基板２を用いて、本実施例におけるセラミックパッケージ部品１の製造方法を図５に示す。
【００３１】
まず図５（ａ）に示すように、上部電極３の上にＳＡＷフィルタ６を実装するためのバンプ５を印刷により形成した。次に図５（ｂ）のようにバンプ５上にＳＡＷフィルタ６を実装し、実装したＳＡＷフィルタ６を保護するために、ＳＡＷフィルタ６の表面を樹脂７で被覆した後、図５(ｃ)のように金属パターン４上の樹脂７をレーザー加工により除去した。次は図５(ｄ）のように樹脂７の表面及び、樹脂７をレーザー加工により除去して露出した金属パターン４上に、Ｔｉスパッタ膜１１、Ｃｕスパッタ膜１２を形成した後Ｃｕめっき膜１３を形成することにより金属被膜８を形成した。なおセラミック基板２の表面に形成された金属パターン４は上から見ると格子形状を有しており、この金属パターン４の中央部の金属パターン（ダイシング切断面１４）をダイシングにより切断して個片に分離し、図５(ｅ)のセラミックパッケージ部品１を得る。
【００３２】
以上のように製造したセラミックパッケージ部品１を１３０℃、８５％、１００時間の高温高湿の信頼性試験にかけ、ＳＡＷフィルタ６の特性を測定したところ、ＳＡＷフィルタ６の中心周波数の変動を３０ｐｐｍ以下に抑えることができた。なお、中心周波数の変動は、信頼性試験前と後のＳＡＷフィルタ６の中心周波数をそれぞれＦ0、Ｆ1としたとき、（Ｆ1−Ｆ0）／Ｆ0として算出した。
【００３３】
比較のため、Ａｌ2Ｏ3粒子含有層９が存在しないパッケージ部品を作製し、同様の信頼性試験後、ＳＡＷフィルタ６の中心周波数特性を測定したところ、５００ｐｐｍ以上の変動があった。
【００３４】
以上のように、本実施例によれば高温高湿試験後も金属パターン４と金属被膜８との密着性を確保でき、気密性の高いセラミックパッケージ部品１を提供することができる。
【００３５】
なお、本実施例では金属パターン４にＡｇを用いたが、金属粉としては、セラミック基板２と同時に焼成可能であれば特に限定はされない。ガラスセラミックなどのＬＴＣＣ（Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｆｉｒｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ）基板であれば本実施例で用いたＡｇやＣｕなどが望ましく、合金であっても良い。特により好ましくは大気中での焼成が可能なＡｇが好適である。また、Ａｌ2Ｏ3などのＨＴＣＣ（Ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｆｉｒｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ）基板であれば、ＷやＭｏなどが望ましい。
【実施例２】
【００３６】
以下、本発明の実施例２について説明する。
【００３７】
セラミックグリーンシート積層体は実施例１と同一の方法で作製した。
【００３８】
金属パターン４の形成には、実施例１の第一のペーストのみを用い、実施例１と同様に、セラミックグリーンシート上に印刷により形成した。
【００３９】
次に、Ａｌ2Ｏ3を主成分とする拘束層用セラミックグリーンシートを作製し、前記セラミックグリーンシート積層体の上下を挟み、９００℃で焼成した。
【００４０】
最後に、焼成後のセラミック基板２の拘束層用セラミックグリーンシートを構成する材料からなる未焼結部分を除去するために超音波洗浄及び圧力０．０５〜０．１５ＭＰａの条件でＡｌ2Ｏ3研磨材を用いてブラスト処理を行って、セラミック基板２を得た。
【００４１】
さらに電子線マイクロアナライザを用いてブラスト後の金属パターン４の表面の元素濃度比率、セラミック基板２の断面のＡｌ2Ｏ3粒子含有層９の有無を確認した。
【００４２】
図６（ｃ）に示すように金属パターン４の表面にはＡｌ元素はほぼ存在しない。さらに金属パターン４をＡｌ2Ｏ3粒子含有層９で剥離させ剥離面を観察したところ、Ａｌ元素が全面に存在していることを確認した（図６（ｄ））。
【００４３】
なおＡｌ2Ｏ3粒子含有層９は金属パターン４の表面から深さ１μｍ〜２μｍに存在していた。Ａｌ2Ｏ3粒子含有層９はセラミック基板２の上方向から見て金属パターン４内部の全面に層を形成している事が望ましいが、金属パターン４内部の一部でもＡｌ2Ｏ3粒子の層を形成していれば、金属パターン４と金属被膜８との界面へのガラスの流動を抑制することができる。
【００４４】
その後、実施例１と同様の方法でＳＡＷフィルタ６を実装、樹脂７及び金属被膜８を形成し、ダイシングすることによりセラミックパッケージ部品１を得た。
【００４５】
以上のようにして製造したセラミックパッケージ部品１について、１３０℃、８５％の高温高湿の信頼性試験を行い、ＳＡＷフィルタ６の周波数特性の変動を確認した。周波数特性の変動は、実施例１と同様の方法で、信頼性試験前後での中心周波数の変動量を算出した。
【００４６】
（表１）に、各ブラスト条件における金属パターン４表面の各検出元素の元素濃度およびＡｇ内部におけるＡｌ2Ｏ3粒子含有層９の有無、ＳＡＷフィルタ６の信頼性評価結果を示す。
【００４７】
【表１】
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【００４８】
（表１）に示すように、ブラスト圧力が０．１５ＭＰａ以上の場合に金属パターン４上の拘束層Ａｌ2Ｏ3粒子やガラスフリット成分が除去され、金属パターン４の表面のＡｇの濃度が９０％以上となった。また、この時金属パターン４内部にＡｌ2Ｏ3粒子含有層９が存在することを確認した。Ａｌ2Ｏ3粒子含有層９の起源については明らかになっていないが、拘束層中のＡｌ2Ｏ3粒子又は、ブラスト研磨材のＡｌ2Ｏ3粒子のいずれかがブラストの圧力により金属パターン４の内部へ注入されたものと考えられる。この場合、ＳＡＷフィルタ６の中心周波数の変動は、１０〜１３ｐｐｍと小さかった。
【００４９】
一方、ブラスト圧力が０．１０ＭＰａ以下の場合、金属パターン４表層部のＡｌ2Ｏ3拘束層やガラスフリット成分は除去できたものの、金属パターン４内部のＡｌ2Ｏ3粒子含有層９が存在しなかった。この場合、高温高湿の信頼性試験において、金属パターン４内部のガラスフリット成分が金属被膜８と金属パターン４界面まで流動し、金属被膜８と金属パターン４の密着性が低下し、ＳＡＷフィルタの周波数変動が１００ｐｐｍと大きくなった。
【００５０】
さらに、ブラスト処理をせずに、超音波洗浄のみとした場合、金属パターン４の表面に拘束層からのＡｌ2Ｏ3粒子やガラス成分が残留し、金属被膜８との密着性が確保できず、ダイシング中に金属被膜８が金属パターン４から剥離した。
【００５１】
以上のように、本実施例によれば、気密性の高いセラミックパッケージ部品１を提供することが可能である。
【００５２】
なお、本実施例を用いる場合にはセラミック基板２の焼成温度ではＡｌ2Ｏ3拘束層が焼結しないことが重要であるため、セラミック基板２は１０００℃以下で焼成可能な、ガラスセラミックなどのＬＴＣＣ基板である必要がある。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明によれば、金属被膜８と金属パターン４との密着性を確保し、気密性の高いセラミックパッケージ部品１を提供することができ、弾性表面波フィルタのパッケージ部品として有用である。
【符号の説明】
【００５４】
１  セラミックパッケージ部品
２  セラミック基板
３  上部電極
４  金属パターン
５  バンプ
６  ＳＡＷフィルタ
７  樹脂
８  金属被膜
９  Ａｌ2Ｏ3粒子含有層
１０  金属パターン内部のガラスフリット成分
１１  Ｔｉスパッタ膜
１２  Ｃｕスパッタ膜
１３  Ｃｕめっき膜
１４  ダイシング切断面
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図２】
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【図６】
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