(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に機能領域と電極を有する素子が形成された基板と、
前記基板の前記機能領域上に空間を設けて配置された樹脂層と、
前記空間を覆う金属層と、
前記金属層の前記樹脂層に対応する位置に設けられた絶縁樹脂層とからなる電子部品パッケージであって、
前記樹脂層の弾性率が前記絶縁樹脂層の弾性率よりも大きいことを特徴とする電子部品パッケージ構造。
【請求項２】
前記樹脂層に前記機能領域へ連結される通路と、
前記通路に連結される外部電極が、前記金属層に設けられている請求項１に記載の電子部品パッケージ構造。
【請求項３】
前記樹脂層の弾性率が、前記絶縁樹脂層の弾性率の２．５倍以上である請求項１ないし２に記載の電子部品パッケージ構造。
【請求項４】
前記基板が半導体単結晶である請求項１ないし３記載の電子部品パッケージ構造。
【請求項５】
前記空間が中空封止構造である請求項１ないし４記載の電子部品パッケージ構造。
【請求項６】
前記機能領域が表面弾性波フィルター、加速度センサー、角加速度センサーである請求項１ないし５記載の電子部品パッケージ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波電子回路に使用される表面弾性波フィルタに代表される、機能素子上が中空状態で封止されてなる電子部品のパッケージ構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
表面弾性波フィルタに代表される、単結晶ウエハー表面に電極パターンや微細構造を形成して特定の電気的機能を発揮する素子のパッケージは、機能部表面を樹脂等で覆うと特性が変化するため、素子表面の特に機能的に重要な部分に他の物体が接触しないように、中空構造とされる。
【０００３】
一般的な表面弾性波フィルタ（以下ＳＡＷフィルタと記す）のパッケージ構造を図４に示す。
【０００４】
パッケージ寸法の縮小を目的として、基板１０１に表面弾性波素子（以下ＳＡＷ素子と記す）１０４を、機能面を基板側に向けて実装する、いわゆるフリップチップ実装が行われ、さらに樹脂等の材料１０７で封止された構造が一般的である。機能部表面を封止材が覆わない空間部１０８となっている。
【０００５】
上記構造は、ＳＡＷ素子をウエハーから個片に切り出して後、個片素子を基板に実装した構造であるが、さらなる小型化を目的として、ウエハーのまま中空封止構造を形成した後、ダイシングにより個片化してパッケージ完成となる構造が提案されており、その例を図５に示す。
【０００６】
図５は、個片化された後の素子の断面図で、機能部１１１と電極１１２が表面に形成された単結晶材１１０上に、空間１１６を形成するための樹脂層１１３とその上に接着された回路基板１１４からなる構造であり、１１５は外部接続用端子である。
【０００７】
このような構造のパッケージは図４に示すパッケージに比べ、ＳＡＷ素子を囲む封止構造がないため、さらなる小型化が図れるものである。
【０００８】
この出願の発明に関する先行技術文献としては、例えば特許文献１が知られている。
【特許文献１】特表２００２−５３２９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図５に示す、先行文献が開示するパッケージ構造では、実使用上の信頼性において課題があった。
【００１０】
ＳＡＷフィルタは、携帯電話に代表される小型通信機器に使用されることが多いが、最近は、予めＳＡＷフィルタを含む電子部品が実装された機能モジュールを作成し、それを機器のマザー基板に実装する組み立て方式が使用される。
【００１１】
機能モジュールは、小型の回路基板に高密度に電子部品を実装して、特定の機能を発揮するように形成された部品集合体であり、外部電極部を除いて、樹脂で封止されていることが一般的である。樹脂封止方法として、最もよく使用されるのがトランスファーモールド法であり、樹脂モールド工程において、１５０℃以上の高温と数ＭＰａ以上の高圧が電子部品に加わる。
【００１２】
特許文献１に開示された実装構造は、空間部分の蓋をプリント基板と称する回路基板が成すものである。前記回路基板は、繊維強化樹脂シートの表面が銅箔で被覆されたもので、高温中での外力に対し十分な剛性および耐力を持たない。
【００１３】
上記、トランスファーモールド工程において、高温高圧が加わると、空間部分の蓋を成す回路基板は容易に変形し、空間がつぶれ、ＳＡＷフィルタとしても特性が変化してしまうという課題があった。
【００１４】
また、高温高圧に耐えうるような回路基板とするには、厚みを大きくする必要があり、パッケージ全体の厚みが大きくなってしまうという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決するために、本発明の電子部品パッケージ構造として、表面に機能領域と電極を有する素子が形成された基板と、前記基板の前記機能領域上に空間を設けて配置された樹脂層と、前記空間を覆う金属層と、前記金属層の前記樹脂層に対応する位置に設けられた絶縁樹脂層とからなる電子部品パッケージであって、前記樹脂層の弾性率が前記絶縁樹脂層の弾性率よりも大きいことを特徴とする電子部品パッケージ構造を用いる。
また、上記樹脂層に上記機能領域へ連結される通路と、上記通路に連結される外部電極が、上記金属層に設けられている電子部品パッケージ構造を用いる。
また、上記の樹脂層の弾性率が、上記絶縁樹脂層の弾性率の２．５倍以上である電子部品パッケージ構造を用いる。
また、上記基板が半導体単結晶である電子部品パッケージ構造を用いる。
また、上記空間が中空封止構造である電子部品パッケージ構造を用いる。
また、上記機能領域が表面弾性波フィルター、加速度センサ、角加速度センサーである電子部品パッケージ構造を用いる。
また、導電回路パターンは、電気銅またはリン青銅からなる上記の回路基板を用いる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の電子部品パッケージ構造は、空間を設けた樹脂層と、金属層が積層された構造であり、金属層により機能領域を覆う蓋が形成されているため高い剛性を持ち、トランスファーモールド等の高温高圧にさらされる場合においても、空間部分の変形が少なく、高信頼性が得られるという効果を有し、さらに、十分薄い構造でも高温高圧に耐えうるため、パッケージ全体の厚みを薄くすることができるという効果を有す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態における電子部品パッケージについて図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は実施の形態における、ＳＡＷフィルタパッケージの断面図である。
【００１９】
ＩＤＴ部２（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｒａｎｄｕｃｅｒ：櫛形電極）と電極３が形成された単結晶基板１の表面上に、空間５を有する樹脂層４が形成され、さらに樹脂層４の表面にたとえば銅からなる金属層６が積層されている。
【００２０】
電極３から外部電極７への接続は、樹脂層４に設けられた接続孔８に銅などの金属が充填されて行われる。
【００２１】
外部電極７は、空間５の蓋を形成する金属層６と同材の金属からなり、絶縁樹脂層９によって他の電極や蓋部分と分離されている。
【００２２】
電極および中空部蓋を形成する金属層６に銅を用いたのは、めっき成膜が容易であり、有底孔への充填めっきと蓋部分のめっきが同時に行えることと、電気抵抗が低く電気的特性が良好なためである。しかし、同様の金属層６が形成できれば、銅に限定するものではない。
【００２３】
このパッケージを回路基板に半田等で実装して使用する際に、絶縁樹脂層９の熱膨張等によって、外部電極７に熱変形が生じる。この熱変形が接続孔８と電極３を介して単結晶基板１に伝わる。
【００２４】
樹脂層４の弾性率の平均値を絶縁樹脂層９の弾性率の平均値よりも大きくすることにより、外部電極７に発生する熱変形を極力抑えることができ、かつ、それによって引き起こされる接続孔８の変形も抑制できるため、単結晶基板１への影響を極力抑えることができ、特性が著しく変化したり、場合によっては、単結晶基板にクラックが発生するという問題を極力防止でき、高信頼性を有するパッケージを得ることができる。なお、弾性率は、ヤング率であり、弾性率の平均値とは、（２５℃のヤング率＋２６０℃のヤング率）／２である。以下同じ。
【００２５】
さらに、十分薄い構造にできるので、絶縁樹脂層９の厚み方向の見かけの熱膨張が小さくなり、外部電極７の熱変形を小さくすることができる。
【００２６】
また、金属層６が形成されることにより、絶縁樹脂層９の占める体積が減少するので、さらに外部電極７の熱変形を小さくすることができる。
【００２７】
（実施例及び比較例）
本発明を実施例、比較例に基づいて説明する。
【００２８】
単結晶基板１（材料：リチウムタンタレート、厚み：２５０μｍ）、樹脂層４（材料：ポリイミド、厚み：１０μｍ）、絶縁樹脂層９（材料：エポキシ樹脂、厚み：３０μｍ）からなる電子部品パッケージを用いて、２６０℃リフロー後に、単結晶基板１に発生する引張応力を、線形構造解析（ＦＥＭを利用）による計算によって求めた。パッケージの面内寸法は、８５０×６５０μｍである。
【００２９】
この結果を（表１）に示す。
【００３０】
【表１】
0004910953.tif 000002
【００３１】
この（表１）より、比較例１〜３では、絶縁樹脂層９の弾性率が大きいため、外部電極７に発生する熱変形を抑制することができず、単結晶基板１に発生する引張応力が大きくなる。
【００３２】
また、樹脂層４の弾性率が小さいため、外部電極７の変形によって引き起こされる接続孔８の変形を抑制することができず、単結晶基板１に発生する引張応力が大きくなる。
【００３３】
そこで、実施例１のように、樹脂層４の弾性率を３９２５ＭＰａ、絶縁樹脂層９の弾性率を１４６４ＭＰａにすると、外部電極７に発生する熱変形を抑制することができ、かつ、外部電極７の熱変形によって引き起こされる接続孔８の変形も抑制することができるため、単結晶基板１に発生する引張応力を小さくすることができ、結果としてクラックが発生しない。
【００３４】
実施例２、３も実施例１と同様である。ただし、樹脂層４と絶縁樹脂層９との弾性率の差は、２．５倍以上必要であることがわかる。
【００３５】
次に、このようなパッケージ構造を実現するための製造方法を説明する。
【００３６】
図２は、工程を追って説明するためのＳＡＷフィルタパッケージの断面図である。
【００３７】
図２（ａ）に示すように、ＩＤＴ部２と電極３が複数個形成された単結晶基板１の表面上に、感光性の樹脂層４を均一な厚みに形成する。この樹脂層の厚みが空間部の高さに相当するので、完成後のパッケージ高さおよび必要な耐圧力性を考慮して決定する。
【００３８】
本図では、ＩＤＴ部と電極のセットが２組形成された単結晶基板を図示している。
【００３９】
次に、図２（ｂ）に示すように、樹脂層４の感光性を利用して、ＩＤＴ部２上に空間５および電極３上に接続孔８を形成する。
【００４０】
次に、図２（ｃ）に示すように、膜材１０を樹脂層４上全面に接着する。
【００４１】
本実施例では膜材は厚み３μｍの銅箔を用いる。銅箔の接着面に薄いシート状の熱硬化性接着剤を積層した後、樹脂層４に加圧積層し加熱することで、容易に接着することができる。また、樹脂層４に未硬化のエポキシ樹脂を用いると、銅箔１０を樹脂層４に加圧した状態で樹脂層４を硬化させることにより、他の接着剤を用いることなく銅箔を接着できる。
【００４２】
次に、図２（ｄ）に示すように、銅箔１０をフォトリソ法でエッチングし、接続孔８上の開口１１と、他の電極と電気的に分離するためのパターン１２を形成する。
【００４３】
このとき、銅箔１０は厚み３μｍと十分薄いため、パターン１２は非常に細かいものも可能である。
【００４４】
次に、図３（ａ）に示すように、パターン化された樹脂層１３を設ける。
【００４５】
樹脂層１３は、めっき銅層を分割する境界になるもので、少なくとも接続用孔上の開口１１、および空間５上の銅箔１０は露出するように設ける。
【００４６】
樹脂層１３の厚みは、空間５上に必要な銅厚以上の値とする。
【００４７】
空間５上に必要な銅厚は、完成後の電子部品パッケージに必要な耐圧力から決められる値とする。
【００４８】
次に、図３（ｂ）に示すように、次工程のめっき用電極となる金属薄膜１４を成膜する。  本実施例では、スパッタ法により、チタン膜と銅膜を合計３００ｎｍ成膜した。
【００４９】
金属薄膜１４は、接続孔８の内部および電極３の表面にも成膜されることが必要である。
【００５０】
次に、図３（ｃ）に示すように、前工程で成膜した金属薄膜１４をめっき電極として、表面全体に銅層１５をめっき形成する。このときの銅層厚みとしては、少なくとも接続用孔８内部に充填されるとともに、空間５上に最終必要な厚み以上の銅層が形成されることが必要である。
【００５１】
次に、図３（ｄ）に示すように、めっき形成された銅層１５表面を切削し、樹脂層１３上に堆積した銅を除去し、樹脂層１３が露出するまで切削を行う。
【００５２】
この結果、表面全体に形成されていためっき銅層は、樹脂層１３によって、複数の部分に分断される。この分断された部分は、複数の外部接続用電極１６と空間５上の蓋１７に相当するように、樹脂層１３はパターン設計されている。
【００５３】
また、空間５上の蓋に相当する部分の銅層１７は、外部接続用電極を兼ねるものとすることもできる。
【００５４】
このように、めっき銅層１５は、空間５を外圧から保護するための十分な厚みを持ちながら、微細なパターンに分断形成することが可能となる。
【００５５】
次に、図３（ｅ）に示すように、ダイシングを行い、個片化することにより、パッケージが完成する。
【００５６】
なお、本実施の形態では、表面弾性波フィルタ（ＳＡＷ）素子を用いたが、これに限らず、加速度センサ素子、角速度センサ素子等の、表面に機能的構造を有して他の物体が接することによって特性変化を来たすために、素子表面が中空状態に保たれたパッケージに適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上のように、本発明の電子部品パッケージ構造は、素子表面が中空状態に保たれたパッケージに適用することができ、小型かつ高信頼性が得られるものである。
【００５８】
また、本発明の電子部品パッケージの製造方法は、外圧に耐えることができる十分な厚みの金属層６を形成し、かつ微細な部分に金属層６を分断して電極を形成することが可能で、高信頼かつ小型の電子部品パッケージを提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態における電子部品パッケージの断面図
【図２】同実施の形態における電子部品パッケージの製造方法を示す図
【図３】同実施の形態における電子部品パッケージの製造方法を示す図
【図４】従来のパッケージの断面図
【図５】従来のパッケージの断面図
【符号の説明】
【００６０】
１  単結晶基板
２  ＩＤＴ部
３  電極
４  樹脂層
５  空間
６  金属層（蓋部分）
７  外部電極
８  接続孔
９  絶縁樹脂層
【図１】
0004910953.tif 000003
【図２】
0004910953.tif 000004
【図３】
0004910953.tif 000005
【図４】
0004910953.tif 000006
【図５】
0004910953.tif 000007