(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能チップと、第１および第２の封止材料と、体積収縮材料層から成り、前記機能チップを前記第１の封止材料で封止し、前記第１の封止材料の全面または一部の面積に前記体積収縮材料層を形成し、前記第１の封止材料および前記体積収縮材料層を包む形で前記第２の封止材料で封止した後に前記体積収縮材料層の体積を減少させ、前記体積収縮材料の体積減少に伴って前記第１の封止材料の全面または一部の面積を前記体積収縮材料層側に変形させて前記機能チップと前記第１の封止材料の間に真空または気体の封入された空間を形成したパッケージ。
【請求項２】
機能チップと、第１および第２の封止材料と、高温時に体積が増大する性質である熱膨張性材料層から成り、前記機能チップを前記第１の封止材料で封止し、前記第１の封止材料の全面または一部の面積に前記熱膨張性材料層を形成し、高温下において前記第１の封止材料および前記熱膨張性材料層を包む形で前記第２の封止材料で封止した後に冷却することにより前記第１の封止材料の全面または一部の面積を前記体積収縮材料層側に変形させて前記機能チップと前記第１の封止材料の間に真空または気体の封入された空間を形成したパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として携帯電話、コードレス電話、トランシーバなどの通信機器に用いられるＳＡＷフィルタや水晶振動子などの機能チップを樹脂等で封止するパッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のパッケージについて図面を参照しながら説明する。図７は、従来のパッケージの断面図である。
【０００３】
図７において、１は機能チップ、６は空間、１０２はパッケージケース１０２はパッケージ蓋である。
【０００４】
機能チップ１はＳＡＷフィルタの機能を持っている。ここで機能チップ１は水晶などの圧電材料に櫛形のアルミ電極を形成したものであり、フィルタリングする信号は弾性表面波として機能チップ１の表面付近を伝搬する。そのため、機能チップ１の上側表面は開放されている必要がある。すなわち、真空であるか空気や窒素といった気体と接する構造にする必要がある。そのため図７に示すパッケージ構造を用いている。箱形のパッケージケース１０１に機能チップ１が実装される。次にパッケージケース１０１の開放口部を塞ぐようにパッケージ蓋１０２が重ねられて固定されることでパッケージ内が密閉される。ここでパッケージケース１０１はセラミック材料の成型品であり、パッケージ蓋１０２は金属製である。両者は銀ろう付けにより固定されている。このような構造をとることにより、機能チップ１の上側表面に空間６を確保している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のパッケージでは空間６を確保するために、セラミック製のパッケージケース１０１および金属製のパッケージ蓋１０２という比較的高価な部品が必要であり、これらを互いに接続する工程、すなわち銀ろう付け行程や溶接工程が必要であった。このことが低コスト化を進める上での阻害要因となっていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明のパッケージは、機能チップと、前記機能チップ表面上に形成された体積収縮材料層と、封止材料から成り、前記機能チップおよび前記体積収縮材料層を前記封止材料で封止した後に前記体積収縮材料層の体積を減少させることにより前記機能チップ表面と前記体積収縮材料層の間に真空または気体の封入された空間を形成したものである。
【０００７】
そして、樹脂などの安価な封止材料を用いてパッケージを構成でき、工程としても低コストで大量生産に向く樹脂成形の手法を用いることができるため、材料コストおよび工程コストを大幅に低減することが出来る。
【０００８】
【発明の実施の形態】
請求項１記載の発明は、機能チップと、第１および第２の封止材料と、体積収縮材料層から成り、前記機能チップを前記第１の封止材料で封止し、前記第１の封止材料の全面または一部の面積に前記体積収縮材料層を形成し、前記第１の封止材料および前記体積収縮材料層を包む形で前記第２の封止材料で封止した後に前記体積収縮材料層の体積を減少させ、前記体積収縮材料の体積減少に伴って前記第１の封止材料の全面または一部の面積を前記体積収縮材料層側に変形させて前記機能チップと前記第１の封止材料の間に真空または気体の封入された空間を形成したものである。そして、機能チップ表面と体積収縮材料層が対向せず機能チップには封止材料のみが接するあるいは空間を挟んで対向するため、機能チップ表面上に不要な体積収縮材料層の欠片が付着したり、体積収縮材料層から空間に不要ガスが出ることがないので信頼性を高めることができる。
【００１６】
また請求項２記載の発明は、機能チップと、第１および第２の封止材料と、高温時に体積が増大する性質である熱膨張性材料層から成り、前記機能チップを前記第１の封止材料で封止し、前記第１の封止材料の全面または一部の面積に前記熱膨張性材料層を形成し、高温下において前記第１の封止材料および前記熱膨張性材料層を包む形で前記第２の封止材料で封止した後に冷却することにより前記第１の封止材料の全面または一部の面積を前記体積収縮材料層側に変形させて前記機能チップと前記第１の封止材料の間に真空または気体の封入された空間を形成したものである。そして、封止材料による封止工程と同時に機能チップ上の空間の確保を行うことができ、工程が簡略化できるのに加えて、機能チップ表面上に不要な欠片が付着したり、不要ガスが出ることがないので信頼性を高めることができる。
【００１９】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
【００２０】
（実施例１）
図１および図２は、本発明による実施例１のパッケージの断面図である。図１は体積収縮材料層の収縮を行う前の状態を示しており、図２は体積収縮材料層が収縮してパッケージの工程が完了した状態を示している。図１および図２を用いて本実施例のパッケージについて説明する。
【００２１】
図１および図２において、１は機能チップ、２は体積収縮材料層、３は封止材料、４は接着材料層、５は剥離材料層、６は空間である。
【００２２】
図１および図２には表記していないが、機能チップ１の出力パッドからパッケージ表面に形成された外部接続端子までは金属製ワイヤにより接続されており、パッケージがプリント基板に実装されたときに電気的導通をとれるようになっている。
【００２３】
本実施例の機能チップは水晶基板を用いたＳＡＷフィルタ素子（弾性表面波フィルタ素子）である。まず図１に示すように、機能チップ１表面のＳＡＷ電極が形成された領域に重なるように剥離材料層５が形成されている。ＳＡＷ電極は櫛形の電極パターンから成り、機能チップ表面上に弾性表面波を励起し共振現象を起こす役割をするものである。機能チップ１表面のうち弾性表面波が存在する領域は波の減衰を防ぐために空気などの空間に接している必要があるが、この領域に剥離材料層５が形成されている。そして、剥離材料層５に重ねて体積収縮材料層２が形成されている。更に体積収縮材料層２に重ねて接着材料層４が形成されている。上記のように剥離材料層５、体積収縮材料層２および接着材料層４が形成された機能チップ１は樹脂からなる封止材料３で包み込むようにして封止される。
【００２４】
次に、封止材料全体を加熱して温度を上げる。ここで体積収縮材料層２は一定以上の温度において分子構成が変化し、これによって体積が約１／２に収縮する性質を持っている。すなわち図２に示すように、体積収縮材料層２の体積の収縮が起こる。このとき接着材料層４は体積収縮材料層２と封止材料３の両方に吸着する性質を持っている。従って、体積収縮材料層２と封止材料３は接着材料層４によって接着されている。一方、剥離材料層５は高温時に置いて機能チップ１との吸着力が低下すると共に、体積収縮材料層２との吸着力は維持する性質を持っている。そのため、体積収縮材料層２は封止材料３側に移動しながら収縮し、機能チップ１と剥離材料層５は離れるので、空間６が形成される。その後、封止材料は常温まで冷却される。以上の様にして機能チップ１の表面に空間６を形成することができる。
【００２５】
尚、体積収縮材料層２として電磁波の照射により体積が減少する電磁波反応性材料を用いることができる。電磁波反応性材料は特定周波数の電磁波の照射を受けるとそのエネルギーを吸収して高温となる材料であり、更に高温になることによって体積が収縮する性質を持っている。電磁波反応性材料を用いれば、電磁波により体積収縮材料を選択的に加熱または反応させて体積の収縮を行うことが出来るため、封止材料または機能チップへの熱的なダメージが小さく、また高エネルギーの電磁波を用いることができるため収縮操作を短時間で行うことができるというメリットがある。
【００２６】
また、体積収縮材料層２として特定周波数の電磁波の照射を受けると分子構造が変化するなどして体積が減少する性質を持った電磁波反応性材料を用いることができる。この場合には機能チップや封止材料が高温になることがないため更にダメージを小さくすることができる。
【００２７】
また、体積収縮材料層２として封止材料に含まれる化学物質と反応することにより体積が減少する化学反応性材料を用いることができる。この場合は、封止材料による封止の操作によって化学反応が生じ収縮が始まるため、加熱などが不要であることがメリットである。また、特定の領域にのみ化学物質を配置することが可能であるので、局所的あるいは複雑な形で体積収縮材料の体積収縮を行うことが可能となる。
【００２８】
また、体積収縮材料層２の代わりに熱膨張性材料層を用いることができる。この場合は封止材料３の封止工程を高温下において行う。高温下では熱膨張性材料層の体積は増大している。この状態で封止工程を実施する。その後、封止材料３の温度をある程度低下させると封止材料は固化する。更に温度を低下させると熱膨張性材料層の体積が減少するため、空間６が形成される。熱膨張性材料層を用いれば、高温下での封止材料による封止工程と同時に機能チップ上の空間の確保を行うことができ、工程が簡略化できるというメリットがある。
【００２９】
尚、接着材料層４を省略する構成としても良い。この場合、体積収縮材料層２が収縮するときに体積収縮材料層２と封止材料３の密着力が十分とれるようにそれぞれの材料を選択する。接着材料層４を省略すれば工程を簡略化できる。
【００３０】
また、剥離材料層５を省略する構成としても良い。この場合、体積収縮材料層２が収縮するときに機能チップ１表面と体積収縮材料層２が容易に剥離する性質となるようにそれぞれの材料を選択する。剥離材料層５を省略すれば工程をさらに簡略化できる。
【００３１】
尚、空間６は真空であるかまたは何らかの気体が封入された状態となっている。封入気体としては窒素などの不活性気体とすることが望ましい。
【００３２】
また本実施例はＳＡＷフィルタの場合について述べたが、機能チップ表面に空間形成を要する任意の機能チップに対して適用できる。
【００３３】
（実施例２）
図３は、本発明による実施例２のパッケージの断面図である。図１および図２と同じ構成要素に同一の番号を付けて示した。
【００３４】
本発明の特徴は、機能チップ１の両面に空間６を形成したことである。本実施例では機能チップは水晶振動子である。水晶振動子は水晶チップの中央付近に共振エネルギが集中している。従って水晶チップの支持は水晶チップの周辺の１辺または対向した２辺で行われる。本実施例は対向する２辺に水晶チップの支持構造がある場合に相当する。
【００３５】
機能チップ１の両面に剥離材料層５、体積収縮材料層２および接着材料層４が形成されている。ここで機能チップの２辺を除いた全ての面すなわち表面、裏面および横側の２面に各材料層が形成される。機能チップ１全体を樹脂からなる封止材料３で封止した後、体積収縮材料層２の体積を収縮させる。収縮の方法は前記実施例１で示した方法と同様である。体積収縮材料層２の収縮により空間６が形成される。上記の工程を用いることにより、機能チップ１の封止工程と機能チップの２辺の支持工程を同時に行うことができる。
【００３６】
尚、本実施例では機能チップ１の２辺について各層の形成を行わなかったが、任意の領域について各層の形成を行わない構成としてもよい。
【００３７】
（実施例３）
図４は、本発明による実施例３のパッケージの断面図である。図１および図２と同じ構成要素に同一の番号を付けて示した。
【００３８】
本発明の特徴は、機能チップ１の両面に加えてサイド面にも空間６を形成し、機能チップ１の支持は１辺としたことである。そのために機能チップの両面およびサイド面に剥離材料層５、体積収縮層２および接着材料層４を形成している。本実施例も機能チップは水晶振動子であり、いわゆる片持ちタイプの構成である。支持を対向する２辺で行った場合、封止材料の熱的あるいは経時的な収縮あるは膨張が生じると機能チップ１に張力または圧縮力が加わる場合がある。このような力は水晶振動子の性能低下を引き起こす。本実施例のように片持ちタイプとすることにより、機能チップ１に張力などの不要な力が加わることを防げる。従って安定した特性を得ることができる。
【００３９】
（実施例４）
図５および図６は、本発明による実施例４のパッケージの断面図である。図５は体積収縮材料層の収縮を行う前の状態を示しており、図６は体積収縮材料層が収縮してパッケージの工程が完了した状態を示している。図５および図６を用いて本実施例のパッケージについて説明する。
【００４０】
図５および図６において、７は第１の封止材料層、８は第２の封止材料層である。また図１および図２と同じ構成要素に同一の番号を付けて示した。
【００４１】
本実施例の機能チップは水晶基板を用いたＳＡＷフィルタ素子である。まず図５に示すように、機能チップ１表面のＳＡＷ電極が形成された領域に重なるように剥離材料層５が形成されている。そして、機能チップ１および剥離材料層５を覆う形で第２の封止材料７により封止される。ここで封止材料７のうち剥離材料層５を覆う部分の領域の厚さが比較的薄くなるように形成されている。この領域を薄くすることによって後で述べる体積収縮材料層２の収縮時にこの領域が変形し空間が形成される。
【００４２】
第１の封止材料７の剥離材材料層５に重なっている領域に重ねて体積収縮材料層２が形成される。更に体積収縮材料層２に重ねて接着材料層４が形成されている。更に機能チップ１全体を第２の封止材料８で包み込むようにして封止される。
【００４３】
次に、第２の封止材料８全体を加熱して温度を上げる。ここで体積収縮材料層２は一定以上の温度において分子構成が変化し、これによって体積が約１／２に収縮する性質を持っている。すなわち図６に示すように、体積収縮材料層２の体積の収縮が起こる。このとき体積収縮材料層２直下の第１の封止材料７の領域が体積収縮材料層２側に変形しがなら移動する。そして剥離材料層５があるために機能チップ１と第１の封止材料７は離れて空間６が形成される。その後、封止材料は常温まで冷却される。以上の様にして機能チップ１の表面に空間６を形成することができる。
【００４４】
尚、第１の封止材料７と体積収縮材料層２の間にも接着材料層４を形成しても良い。
【００４５】
上記のような構成をとることにより、機能チップ表面と体積収縮材料層が直接対向せず機能チップには第１の封止材料のみが接するあるいは空間を挟んで対向するため、機能チップ表面上に不要な体積収縮材料層の欠片が付着したり、体積収縮材料層から空間に不要ガスが出ることがないので信頼性を高めることができる。したがって、体積収縮材料層の材料の選択幅が広がる。
【００４６】
尚、体積収縮材料層２として電磁波の照射により体積が減少する電磁波反応性材料、あるいは封止材料に含まれる化学物質と反応することにより体積が減少する化学反応性材料、あるいは熱膨張性材料層を用いることができるのは前記実施例１から３と同様である。
【００４７】
また、接着材料層４や剥離材料層５を省略する構成としても良い。
【００４８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明のパッケージによれば、樹脂などの安価な封止材料を用いてパッケージを構成でき、低コスト化に適した樹脂成形の手法を用いることができるため、材料コストおよび工程コストを大幅に低減することが出来るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における収縮前のパッケージの断面図
【図２】本発明の実施例１におけるパッケージの断面図
【図３】本発明の実施例２におけるパッケージの断面図
【図４】本発明の実施例３におけるパッケージの断面図
【図５】本発明の実施例４における収縮前のパッケージの断面図
【図６】本発明の実施例４におけるパッケージの断面図
【図７】従来のパッケージの断面図
【符号の説明】
１  機能チップ
２  体積収縮材料層
３  封止材料層
４  接着材料層
５  剥離材料層
６  空間
７  第１の封止材料
８  第２の封止材料
【図１】
0004003460.tif 000002
【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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