(57)【要約】  【課題】  チップ部品および配線基板の接続不良を抑制することが可能な電子装置を提供すること。  【解決手段】  電子素子22および電子素子22が第１主面21Ａに搭載された基板21を有するチップ部品２と、チップ部品２が第１主面21Ａを対向させた状態で搭載される配線基板３と、チップ部品２の表面から配線基板３の表面にかけて設けられ、電子素子22を封止する封止空間Ｓを取り囲む樹脂層４とを備え、樹脂層４は、封止空間Ｓの側方に位置する部位に、外表面に開口する窪み部５を有している電子装置１である。封止空間Ｓの側方の樹脂層４は体積が減少するので、チップ部品および配線基板の接合部にかかる繰り返し応力が抑制され、この接合部の接続不良を抑制できる。【選択図】  図１
2012156313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子素子および該電子素子が第１主面に搭載された基板を有するチップ部品と、
該チップ部品が前記第１主面を対向させた状態で搭載される配線基板と、
前記チップ部品の表面から前記配線基板の表面にかけて設けられ、前記電子素子を封止する封止空間を取り囲む樹脂層とを備え、
該樹脂層は、前記封止空間の側方に位置する部位に、外表面に開口する窪み部を有していることを特徴とする電子装置。
【請求項２】
前記樹脂層は、前記封止空間の側方で、前記チップ部品の前記第１主面、および前記配線基板の表面に接していることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記窪み部は、前記第１主面の外周部よりも内方まで延在していることを特徴とする請求項２に記載の電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子装置においては、電子素子を有するチップ部品が、電子素子を収容する空間を介して配線基板に搭載されていた。また、この空間を完全に封止するために、この空間の側方を囲むようにしてチップ部品の表面から配線基板の表面にかけて樹脂層が設けられていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2005−184309号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、電子装置が置かれた環境が温度変化する場合、チップ部品および配線基板の接合部と樹脂層との熱膨張率の違いから、接合部に繰り返し応力が発生しやすくなる。従って、接合部の接続不良の問題点が生じる。
【０００５】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、接合部の接続不良を抑制することが可能な電子装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電子装置は、電子素子および該電子素子が第１主面に搭載された基板を有するチップ部品と、該チップ部品が前記第１主面を対向させた状態で搭載される配線基板と、前記チップ部品の表面から前記配線基板の表面にかけて設けられ、前記電子素子を封止する封止空間を取り囲む樹脂層とを備え、該樹脂層は、前記封止空間の側方に位置する部位に、外表面に開口する窪み部を有していることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の電子装置によれば、電子素子および電子素子が第１主面に搭載された基板を有するチップ部品と、チップ部品が第１主面を対向させた状態で搭載される配線基板と、チップ部品の表面から配線基板の表面にかけて設けられ、電子素子を封止する封止空間を取り囲む樹脂層とを備え、樹脂層は、封止空間の側方に位置する部位に、外表面に開口する窪み部を有していることから、樹脂層における封止空間の側方の部位の体積が減少するので、チップ部品および配線基板の接合部にかかる繰り返し応力を抑制することができる。従って、チップ部品および配線基板の接続不良を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の電子装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示す電子装置のチップ部品の平面図である。
【図３】本発明の電子装置の実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図４】本発明の電子装置の実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図５】図４に示す電子装置の要部を示す拡大断面図である。
【図６】本発明の電子装置の実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図７】本発明の電子装置の実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図８】本発明の電子装置の実施の形態の他の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の電子装置の実施の形態の一例について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１に示す電子装置１は、チップ部品２と、配線基板３と、樹脂層４とを具備している。図１に示す例においては、電子装置１として弾性表面波装置を示している。
【００１１】
電子装置１（弾性表面波装置）は、携帯電話機、その他の小型通信機器等の電子機器に使用される。
【００１２】
配線基板３は、チップ部品２が第１主面21Ａを対向させた状態で搭載される。図１に示す例においては、配線基板３は、基板本体31と、この基板本体31上に設けられているパッド電極32、33と、配線（図示せず。）とを有している。
【００１３】
基板本体31は、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、ガラスセラミックス焼結体等のセラミック材料が用いられる。また、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等の有機樹脂材料を用いてもよい。また、セラミックスまたはガラス等の無機材料をエポキシ樹脂等の有機樹脂材料に混合させて成る複合材等を用いてもよい。
【００１４】
基板本体31は、具体的には、例えば、酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウムとガラス粉末等の原料粉末をシート状に成形して成るグリーンシートを積層し、焼成することにより形成される。なお、基板本体31は、酸化アルミニウム質焼結体で形成するものに限らず、用途や気密封止する電子素子22の特性等に応じて適したものを選択することが好ましい。
【００１５】
例えば、基板本体31は、接合材６を介してチップ部品２と電気的・機械的に接合されるので、チップ部品２との接合の信頼性、つまり電子素子22の封止の気密性を高くするためには、ムライト質焼結体や、例えばガラス成分の種類や添加量を調整することにより熱膨張係数をチップ部品２の圧電基板21に近似させるようにした材料で形成することが好ましい。このような材料の例としては、酸化アルミニウム−ホウ珪酸ガラス系等のガラスセラミックス焼結体等が挙げられる。
【００１６】
また、パッド電極32、33により伝送される電気信号の遅延を防止するような場合には、ポリイミド・ガラスエポキシ樹脂等の有機樹脂材料、セラミックスやガラス等の無機粉末をエポキシ樹脂等の有機樹脂で結合して成る複合材、または、酸化アルミニウム−ホウ珪酸ガラス系や酸化リチウム系等のガラスセラミックス焼結体等のような比誘電率の小さい材料で形成することが好ましい。
【００１７】
図１に示す例においては、この基板本体31の一方の面（以下、この面を表面とし、他方の面を裏面とする。）上に、パッド電極32が、チップ部品２のパッド電極23と対応する位置に設けられている。
【００１８】
基板本体31の裏面上にもパッド電極33が設けられている。基板本体31の内部には、基板本体31の表面上のパッド電極32と、基板本体31の裏面上のパッド電極33とを接続する貫通導体34が設けられている。
【００１９】
基板本体31の内部、表面及び裏面等には、配線（図示せず。）が設けられている。これ
らの配線によって、配線基板３に実装される各種の電子部品が電気的に接続されることとなる。
【００２０】
これらのパッド電極32、33、貫通導体34及び配線は、例えば、Ｗ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等の金属材料で形成されている。また、パッド電極32、33がＷ、Ｃｕ、Ａｇで形成されている場合には、パッド電極32、33の表面に、Ｎｉメッキ、及びその上からＡｕメッキを施すことが好ましい。
【００２１】
チップ部品２は、電子素子22および電子素子22が第１主面21Ａに搭載された基板21を有する。
【００２２】
図１および図２に示す例においては、チップ部品２として弾性表面波素子を示している。また、電子素子22としてＩＤＴ（Interdigital Transducer）電極22を示している。ま
た、基板21として圧電基板21を示している。この弾性表面波素子は、圧電基板21と、第１主面21Ａ上に設けられたＩＤＴ電極22およびパッド電極23とを有している。
【００２３】
圧電基板21は、ＬｉＴａＯ３、またはＬｉＮｂＯ３等の圧電性を有する単結晶基板である。圧電基板21の厚さは適宜に設定されてよいが、例えば、０．１８ｍｍ〜０．５ｍｍである。圧電基板21の主面の形状は適宜に設定されてよいが、例えば矩形である。また、圧電基板21の第１主面21Ａの寸法は、１辺の長さが、例えば、０．５ｍｍ〜２ｍｍである。
【００２４】
図２に示す例においては、ＩＤＴ電極22は、圧電基板21の第１主面21Ａ上の中央近傍に、２個並べて配置されている。各ＩＤＴ電極22は、櫛歯状に形成された２つの電極22ａ（以下、櫛歯状電極22ａという）によって構成されている。各櫛歯状電極22ａは、互いに対向し、電極指が互いに噛み合うように配置されている。
【００２５】
パッド電極23は、ＩＤＴ電極22に電気信号を供給するための電極である。また、図２に示す例においては、パッド電極23は圧電基板21の第１主面21Ａに設けられている。パッド電極23は、接合材６を介してパッド電極32に接続されている。
【００２６】
これらＩＤＴ電極22、パッド電極23は、いずれもＡｌまたはＡｌ合金（例えば、Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｔｉ系）等の金属膜で形成することができる。接合材６は、Ｓｎ−Ａｇ系またはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系等の半田、Ａｕ−Ｓｎ等の低融点ろう材、導電性有機樹脂等により形成されている。
【００２７】
また、図示しないが、ＩＤＴ電極22の露出した表面上には、Ｓｉ，ＳｉＯ２，ＳｉＮｘ，Ａｌ２Ｏ３等の絶縁性の高い材料から成る保護膜を設けてもよい。これによって、導電性の異物がＩＤＴ電極22の電極指間に付着することによって短絡が生じることを抑制できる。
【００２８】
樹脂層４は、チップ部品２の表面から配線基板３の表面にかけて設けられ、電子素子22を封止する封止空間Ｓを取り囲んでいる。電子素子22はこの封止空間Ｓに封止されることにより、外部の空気中の湿気等による劣化を抑制することができる。図１に示す例においては、樹脂層４は、例えば、フェノール系樹脂，ポリイミド系樹脂またはエポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂が使用される。また、樹脂層４は、例えば、10〜100μｍの厚みで形成
されている。
【００２９】
樹脂層４は、封止空間Ｓの側方に位置する部位に、外表面に開口する窪み部５を有している。この構成によって、樹脂層４における封止空間Ｓの側方の部位の体積が減少するので、この側方の部位の剛性が低くなる。よって、チップ部品２および配線基板３の接合部
（接合材６）と樹脂層４とで、熱膨張率に差があったとしても、接合部の熱膨張を、樹脂層４が圧縮する力は抑制される。また、熱収縮しようとする接合部（接合材６）を、樹脂層４が引っ張る力も抑制される。よって、チップ部品２および配線基板３の接合部にかかる繰り返し応力を抑制できる。従って、チップ部品２および配線基板３の接続不良を抑制できる。
【００３０】
また、図３に示す例のように、樹脂層４は、封止空間Ｓの側方で、チップ部品２の第１主面21Ａ、および配線基板３の表面に接していることが好ましい。この場合には、チップ部品２の上面から加わった力の一部を、封止空間Ｓの側方の樹脂層４が受け持つので、チップ部品２および配線基板３の接合部（接合材６）に力が集中するのを抑制することができる。従って、接合部（接合材６）が破壊することを抑制できる。
【００３１】
さらに、図４および図５に示す例のように、窪み部５は第１主面21Ａの外周部よりも内方まで延在していることが好ましい。なお、図５における破線は、第１主面21Ａの外周部を示している。このような構成によって、封止空間Ｓの側方の樹脂の剛性をさらに低くできる。よって、チップ部品２および配線基板３の接合部（接合材６）と樹脂層４とで、熱膨張率に差があったとしても、チップ部品２および配線基板３の接合部にかかる繰り返し応力をさらに抑制できる。
【００３２】
窪み部５は、封止空間Ｓを囲むように、複数が配列されていればよい。また、窪み部５は、封止空間Ｓを囲むように、連続した環状の溝として設けられていることが好ましい。窪み部５は、樹脂層４の表面から封止空間Ｓの方に、例えば５〜50μｍ入り込んで設けられている。窪み部５の幅は、例えば、５〜20μｍである。また、窪み部５の幅は、封止空間Ｓの高さと同程度であってもよい。図１に示す例においては、窪み部５を断面視した際の形状は四角形状で示されているが、断面視した際の形状は半円形状、半楕円形状等であってもよい。
【００３３】
また、窪み部５は、外表面から封止空間Ｓ側にかけて、徐々にその幅が広くなっていることが好ましい。この場合には、封止空間Ｓ側の側方の樹脂層４の剛性を大幅に減少させつつも、窪み部５の外表面側の開口の幅を小さくできる。よって、樹脂層４のうち、厚みが薄くなっており外部に露出している部分の面積を小さくできる。よって、樹脂層４の強度を高くすることができる。
【００３４】
以下に、図１に示す例の電子装置１の製造方法を示す。まず、基板21の第１主面２１Ａに、電子素子22、パッド電極23をそれぞれ形成する。
【００３５】
次に、配線基板３を準備する。ここで、基板本体31にパッド電極32、33及び配線（図示せず。）を形成する方法としては、メタライズ層、めっき層、蒸着等の金属を薄膜層として被着させる手段を用いることができる。例えば、Ｗ及びＡｇのペーストを配線基板２の基板本体31となるグリーンシートにメタライズ層として印刷してこれをグリーンシートとともに焼成することにより形成される。また、所定の形状を有する金属箔をグリーンシートに転写して同時焼成を行う方法も採用できる。
【００３６】
次に、チップ部品２のパッド電極23と、配線基板３のパッド電極32とを、接合材６によって電気的・機械的に接続させる。接合材６による接着は、例えば、パッド電極23上に、半田ろう材でバンプを形成しておき、このバンプを溶融させてパッド電極32と接合させる。また、例えば、パッド電極23上に、Ａｕ線によるワイヤバンプを形成しておき、別途接合材を介してパッド電極32と接合させてもよい。なお、パッド電極23上にバンプを形成する方法としては、熱圧着法、または熱超音波圧着法等が用いられている。
【００３７】
次に、加熱硬化する前のＢステージ状態の樹脂層４をチップ部品２の基板21の上面に載せる。ここで、Ｂステージ状態の樹脂層４に、先端が針状になっている冶具等で予め窪み部５となる溝を設けておく。次に、樹脂層４に高熱を加えることによって、樹脂層４を軟化させ、チップ部品２の表面形状に沿って変形させる。しかる後に、樹脂層４にさらに熱を加え続け、樹脂層４を硬化させて、電子装置１を得る。
【００３８】
また、図３及び図４に示す例の電子装置１を作製する場合には、樹脂層４を減圧した空間中で加熱して、チップ部品２の表面形状に沿って変形させる。そして、封止空間Ｓを樹脂層４によって封止させた状態で減圧を解除する。これにより、封止空間Ｓの側方の樹脂層４を吸着し、封止空間Ｓ中に入り込ませることができる。なお、樹脂層４の硬さ、厚み等に応じて減圧度を調整することによって、図３及び図４に示す窪み部５の大きさを調整できる。しかる後に、樹脂層４にさらに熱を加え続け、樹脂層４を硬化させて、図３及び図４に示すような電子装置１を得る。
【００３９】
なお、図４に示す例の電子装置１においては、封止空間Ｓの側方の樹脂層４が、封止空間Ｓの中に折り込まれるように設けられている。このような構成とするためには、樹脂層４の厚みが５〜25μｍ程度の薄さであることが必要である。一方で、樹脂層４は、薄さと同時に封止空間Ｓ内の気密性を維持することも必要とされる。よって、樹脂層４の内側に無機絶縁層を形成することが好ましい。無機絶縁層は、例えば、アルミナ、シリカ等のセラミック材料、またはガラス材料等からなる。
【００４０】
無機絶縁層５の形成方法としては、まず、加熱硬化する前のＢステージ状態の樹脂層４に、スパッタリングによって無機絶縁層を形成する。ここでは、例えば、低温スパッタリング法が用いられる。その後、無機絶縁層を形成した樹脂層４をチップ部品２に載置した後、樹脂層４を加熱硬化させて、電子装置１を得ればよい。
【００４１】
（第２実施形態）
図６に示す例においては、電子装置１として、マイクロミラーデバイス、光デバイス、マイクロポンプ等として使用される。
【００４２】
図６に示す例においては、チップ部品２は、半導体基板（基板）21を有している。また、チップ部品２は、半導体基板21の第１主面２１Ａに、微小電子機械機構22としての電子素子22と、パッド電極23を有している。微小電子機械機構22は、パッド電極23と電気的に接続されている。
【００４３】
半導体基板21は、シリコン、ポリシリコン等から成る。また、半導体基板21の第１主面２１Ａに、チップ部品２の微小電子機械機構22を内側に収めるような凹部（不図示）を形成しておいてもよい。凹部内に微小電子機械機構22の一部を収めるようにしておくと、微小電子機械機構22を収納する空間を形成するための接合材６の高さを低く抑えることができ、電子装置１の低背化に有利なものとなる。凹部はシリコンあるいはポリシリコンをフォトリソグラフィー技術やレーザ加工などのいわゆるマスクレスエッチング技術などを用いて作製され、フッ酸エッチング、ドライエッチングなどのエッチング技術を用いて作製される。
【００４４】
半導体基板21の寸法および形状は、図１に示す例の電子装置１における圧電基板21と同様である。
【００４５】
微小電子機械機構22は、例えば、電気スイッチ、インダクタ、キャパシタ、共振器、アンテナ、マイクロリレー、光スイッチ、ハードディスク用磁気ヘッド、マイク、バイオセンサー、ＤＮＡチップ、マイクロリアクタ、プリントヘッド、加速度センサ、圧力センサ
などの各種センサ、ディスプレイデバイス等のいずれかの機能を有している。この微小電子機械機構22は、半導体微細加工技術を基本とした、いわゆるマイクロマシニングで作る部品である。なお、１素子あたり１０μｍ〜数１００μｍ程度の寸法を有する。
【００４６】
図６に示す例においては、配線基板３は、図１に示す例と同様に、基板本体31と、この基板本体上に設けられているパッド電極32、33と、基板本体31中に設けられた貫通電極34と、配線（図示せず。）とを有している。図６に示す例においては、配線基板３の上面に、チップ部品２の微小電子機械機構22を内側に収めるような凹部（不図示）を形成しておいてもよい。凹部内に微小電子機械機構22の一部を収めるようにしておくと、微小電子機械機構22を収納する空間を形成するための接合材６の高さを低く抑えることができ、電子装置１の低背化に有利なものとなる。
【００４７】
基板本体31、パッド電極32、33、貫通電極34および配線の材料等は、図１に示す例と同様であるとする。図６に示す例の電子装置１における、樹脂層４は、図１に示す例のものと同様である。
【００４８】
なお、本発明は上述した実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更，改良等が可能である。
【００４９】
また、例えば、図７に示す例のように、チップ部品２の第１主面21Ａの周縁部に、環状の堰７が設けられていることが好ましい。このような構成によれば、前述した製造方法のように、封止空間Ｓの側方の樹脂層４を吸着して封止空間Ｓ内に入り込ませる際、樹脂層４が電子素子22等に付着することを抑制することができる。従って、電子装置１が所望する電気特性の劣化を抑制することができる。
【００５０】
また、例えば、図８に示す例のように、配線基板３の表面には、平面視でチップ部品２を囲むように溝８が設けられており、樹脂層４がこの溝８に入り込んでいることが好ましい。この場合には、樹脂層４と配線基板３との接着面積を大きくすることができる。よって、チップ部品２を強固に配線基板３に固定できるので、チップ部品２および配線基板３の接続不良を抑制することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１：電子装置
２：チップ部品
３：配線基板
４：樹脂層
５：窪み部
Ｓ：封止空間
【図１】
2012156313.tif 000003
【図２】
2012156313.tif 000004
【図３】
2012156313.tif 000005
【図４】
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【図５】
2012156313.tif 000007
【図６】
2012156313.tif 000008
【図７】
2012156313.tif 000009
【図８】
2012156313.tif 000010