(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にキャビティを有し、複数の誘電体層を積層して形成される積層基板と、前記キャビティ内に配置された第１の電子部品素子と、前記積層基板表面に搭載された第２の電子部品素子と、前記第１の電子部品素子を被覆する第１の金属蓋体と、前記積層基板の表面側全体を被覆する第２の金属蓋体とから成る電子部品装置において、
前記第１の電子部品素子は、その素子上面が前記キャビティ開口から突出しているとともに、前記第２の金属蓋体の前記第１の金属蓋体の上面にあたる部分を開口させ、前記第１の金属蓋体の上面を前記第２の金属蓋体の上面と実質的に同一面にし、前記第１の金属蓋体の上面および前記第２の金属蓋体の上面を結合部によって接続したことを特徴とする電子部品装置。
【請求項２】
前記第１の金属蓋体は前記積層基板側の一面が開口した筐体状を成しており、且つ前記キャビティの周囲には、前記第１の金属蓋体の開口部と接合される金属蓋体取着用段差部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の電子部品装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は移動体通信機に用いられる電子部品装置に関するものであり、特に、弾性表面波素子などの周囲に影響を受けやすい部品を内部に封止した構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話をはじめとする移動体通信機は、ますます小型化、薄型化、高機能化が求められている。この要求に対応するため、複数の電子部品素子を搭載し機能を持たせた電子部品装置が増えてきている。
【０００３】
従来の電子部品装置の構造を図５に示す。図中において３１は積層基板、３２は誘電体層、３４は入出力電極、３５、３６は接地電極、３７は外部電極、３８はＧＮＤパターン、３９は外部端子、４０は金属蓋体、４１は第１の電子部品素子である弾性表面波素子、４２は櫛型電極、４３は金属バンプ、４６は第２の電子部品素子（以下、単に電子部品素子という）、４７は配線パッド、４８は平板状のリッドである。ここで、第１の電子部品素子は、弾性表面波素子４１などであり、動作信頼性確保のため気密封止を必要とする電子部品素子である。これらの気密封止を必要とする電子部品素子はキャビティＣと呼ばれる小室に収納され、キャビティ開口は、リッド４８で接着封止していた。なお、ここでの接着は半田や銀ロウを使うロウ付けや有機・無機の接着剤を用いた接着をいう。図５の構造は、キャビティＣを積層基板３１の上面に形成した構造である。このキャビティＣ内に弾性表面波素子４１をフェイスダウンで取り付け、リッド４８でキャビティＣの開口を密閉している。この構造ではリッド４８の上面には電子部品素子４６を配置することができないため、積層基板上３１に大きなデッドスペースが発生し、その小型化が難しくなる。
【０００４】
また、弾性表面波素子４１の櫛型電極４２と積層基板の下面のＧＮＤパターン３８が接近するため、弾性表面波素子４１の特性に乱れが発生することもある。また、積層基板３１中に、キャビティＣが存在するため、内部配線を自由に設けることができず、逆に内部配線を自由に設けるため積層基板３１を構成する誘電体電を多く積層しなくてはならず、積層基板３１が厚くなり電子部品装置全体の高さを増してしまうという問題を含んでいた。
【０００５】
図６の構造は、キャビティＣを積層基板１３１の下面であるマザーボード実装面から形成した構造である。このキャビティＣ内に弾性表面波素子１４１をフェイスダウンで取り付け、リッド１４８でキャビティＣの開口を密閉していた。このとき、積層基板１３１の表面においてはデッドスペースがなくなり、電子部品素子１４６を自由に配置できるため、小型化に有利である。しかし、弾性表面波素子１４１の櫛型電極１４２と電子部品素子１４６が接近するため相互に影響を及ぼしあい特性に乱れが発生することもある。
【０００６】
また、積層基板１３１中にキャビティＣが存在するため、内部配線の設計の自由度には制約があり、これを解消するために積層基板１３１を厚くしなくてはならなかった。
【０００７】
また、積層基板１３１の下面のＧＮＤパターンが形成できなくなりマザーボードからの影響も受けやすくなってしまう。図７の構造は図５、図６の問題点を克服するためキャビティが形成されていない積層基板２３１を用いている。これによって内部配線２４５が設置できるようになる。弾性表面波素子２４１と接続する入出力電極２３４と、弾性表面波素子２４１を覆う第１の金属蓋体２４４が接合される接地電極２３５とが干渉しないように、入出力電極２３４と接地電極２３５の間隔を大きくとらなければならない。それゆえ、第１の金属蓋体２４４の開口形状が大きくなり、積層基板２３１上で大きく面積を占有してしまい、電子部品素子２４６の設置スペースを圧縮してしまう。
【０００８】
また、この構造では弾性表面波素子２４１の入出力電極２３４は、接地電極２３５と短絡しないように、入出力電極２３４をビアホール導体で積層基板２３１内に導出させなくてはならず、入出力電極２３４からの引出し導体における設計の自由度が失われていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の電子部品装置の構造においては、キャビティＣの構造や電気特性を満たすための積層基板３１内部の内部配線および内部ストリップラインの存在のため、これ以上の小型化、低背化は困難であるという問題点があった。
【００１０】
特に、移動体通信機のフロントエンドに使うアンテナスイッチモジュールやフィルタでは送信時と受信時の通過電力に大きな差があるため、性能と寸法形状は反比例の関係にあって、電力の損失を抑えれば抑えるほど形状寸法は大きくなりアンテナスイッチモジュールやフィルタの小型化、低背化の妨げになる。逆に、移動体通信機の寸法やデザインの制約上からのアンテナスイッチモジュールやフィルタを搭載する電子部品装置の小型化は、電子部品装置の電気特性を不十分なものとし、それらの通信機器は充分な性能を発揮することが出来なくなる。
【００１１】
本発明は、このような課題に鑑みて案出されたものであり、第１の電子部品素子の特性が安定し、且つ小型化、低背化を図ることができる電子部品装置を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、表面にキャビティを有し、複数の誘電体層を積層して形成される積層基板と、前記キャビティ内に配置された第１の電子部品素子と、前記積層基板表面に搭載された第２の電子部品素子と、前記第１の電子部品素子を被覆する第１の金属蓋体と、前記積層基板の表面側全体を被覆する第２の金属蓋体とから成る電子部品装置において、前記第１の電子部品素子は、その素子上面が前記キャビティ開口から突出しているとともに、前記第２の金属蓋体の前記第１の金属蓋体の上面にあたる部分を開口させ、前記第１の金属蓋体の上面を前記第２の金属蓋体の上面と実質的に同一面にし、前記第１の金属蓋体の上面および前記第２の金属蓋体の上面を結合部によって接続した電子部品装置である。
【００１３】
また、本発明は、上記構成において、前記第１の金属蓋体は前記積層基板側の一面が開口した筐体状を成しており、且つ前記キャビティの周囲には、前記第１の金属蓋体の開口部と接合される金属蓋体取着用段差部が形成されていることを特徴とする電子部品装置である。
【００１４】
即ち、キャビティ内に配置した第１の電子部品素子の上面と第１の金属蓋体の内面との間を接触しない程度まで近接させ、キャビティの深さを非常に浅くすることができる。そして、キャビティの深さが浅くなる分、キャビティの底面領域の積層基板の厚みが厚くなり、従来の図５に示す電子部品装置に比較して、積層基板内に内部配線パターンを自由にひき回すことができ、同時に、電子部品装置のインピーダンスを整合させて電気特性を満たす設計を施すことができる。
【００１５】
従って、従来の図７に示す電子部品装置に比較して、キャビティの深さ分だけ電子部品装置の小型化、低背化を図ることができる。同時に第１の電子部品素子をキャビティ内に収容しているため、第１の電子部品素子と第２の電子部品素子との相互干渉を有効に抑えることができる。
【００１６】
また、第２の電子部品素子は積層基板表面に搭載され、この第２の電子部品素子を含む積層基板の表面領域が第２の金属蓋体で被覆されている。そして、積層基板から突出する第１の金属蓋体の突出量（上面の高さ）が、第２の電子部品素子の高さより高く、且つ第２の金属蓋体の高さと実質的に同一またはそれ以下とする。このようにすれば、第２の電子部品素子を被覆する第２の金属蓋体内に、第１の金属蓋体を配置することができるため、電子部品装置が大型化することがない。また、両金属蓋体を電気的に接合することにより、一方の金属蓋体のみをシールドしておけば、全体をシールドすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電子部品装置を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は本発明による電子部品装置の第１の実施例を示した断面図である。図中において１は積層基板、２、３は積層基板の一部を成し表面側に積層される誘電体層、４は入出力電極、５、６は接地電極、７は外部電極、８はＧＮＤパターン、９は外部端子、１０は第２の金属蓋体（以下、第１の金属蓋体と区別するため金属キャップという）、１１は弾性表面波素子、１２は櫛型電極、１３は金属バンプ、１４は筐体状の第１の金属蓋体、１５は内部配線パターン、１６は電子部品素子、１７は配線パッド、Ｃはキャビティである。
【００１９】
以上のように構成された電子部品装置について説明する。積層基板１は本実施例では１０００℃以下で焼成可能な低温焼成材料からなる複数の誘電体層が積層されて構成されている。特に、誘電体層２、３は、キャビティＣを構成する誘電体層である。そして、積層基板１の内部は、内部配線パターン１５が形成されて、さらに、図示していないがビアホール導体が形成されている。
【００２０】
具体的には、各誘電体層となるグリーンシート上に、伝送線路等となる内部配線パターン１５を導体ペーストの印刷により形成し、これらを順次積層し、焼成することにより形成される。図１において、誘電体層２、３はキャビティＣを形成するため、キャビティＣの領域に貫通孔が形成されている。特に、キャビティＣの底面を成すグリーンシート上には、弾性表面波素子１１がフェイスダウンボンディンクされる入出力電極４及びこの入出力電極４から導出する内部配線パターン１５を形成しておく必要がある。また、誘電体層２となるグリーンシートの貫通孔開口周囲には、筐体状の第１の金属蓋体１４が接合される接地電極５を形成しておく必要がある。さらに、誘電体層３となるグリーンシートの主面側には、金属キャップ１０が接合される接地電極６や電子部品素子１６が接合される配線パッド１７を形成しておく必要がある。これらの積層基板１を構成する誘電体層は、例えば、全部で９層となる。尚、焼成温度は９００℃、焼成後の積層基板１は誘電率が１５〜１９であり、内部配線パターン１５は幅が１００〜１５０μｍ、厚みが５〜２５μｍ位であり、各誘電体層の厚みは５０〜１００μｍ位であり、キャビティＣの深さは、１００〜１５０μｍ程度である。
【００２１】
次に、外部電極７、ＧＮＤパターン８、外部端子９を形成する。例えば、導電性ペーストの塗布または印刷を行い焼き付けした後、ニッケル／金メッキを施す。尚、導電性ペーストは、例えば、Ａｇ−Ｐｔ系のペーストを用いている。また、上述した入出力電極４、接地電極５、６、外部電極７、外部端子９、内部配線パターン１５（ストリップライン及びコンデンサ電極）を形成するペーストとしてＡｇ乃至Ａｇ−Ｐｔ系の他に、Ｃｕ系のペーストであっても良い。また、積層基板を構成する誘電体材料は１０００℃以下で焼成可能な低温焼成材料であれば良く、例えばアルミナガラス系の材料を用いることができる。第１の電子部品素子である弾性表面波素子１１は、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ほう酸リチウム、または水晶などの圧電基板上に、例えばアルミニウムの櫛型電極１２を被着形成する。櫛型電極１２を被着形成すると同時に入出力電極を形成する。この入出力電極上には、金やアルミニウムなどの金属バンプ１３が形成されている。
【００２２】
具体的には、弾性表面波素子１１は、例えばタンタル酸リチウム単結晶板を用い、従来のフォトリソグラフィ技術を用いて、圧電基板の一方主面側にアルミニウムを主成分とする金属からなる櫛形電極１２を形成する。尚、弾性表面波素子１１とは共振素子、フィルタ素子などであり、例えば移動体通信機器の高周波回路の段間フィルタとして用いられる。このような弾性表面波素子１１は、金属バンプ１３を介して超音波を印加してフェイスダウンで取り付ける。
【００２３】
キャビティＣに固定された弾性表面波素子１１は信頼性確保のため気密封止を行う。例えば、筐体状の第１の金属蓋体１４で封止している。第１の金属蓋体１４の材質は特に制限はないが、鉄、鉄−ニッケル合金、鉄−ニッケル−コバルト合金、ＳＵＳなどが望ましい。本実施例で用いたものは４５Ｎｉ−Ｆｅ合金で下地に電解Ｎｉメッキ（１〜５μｍ）その上にＡｕフラッシュメッキ（０．０１〜０．０５μｍ）が施されている。また、封止に用いる封止材は、Ａｕ−Ｓｎ、半田、銀ロウなどのロウ材や低融点ガラス、樹脂系接着剤などの中から適宜選択することが出来る。ここで、金属蓋体取着用段差部は、キャビティの開口の周囲に形成される接地電極５が形成されている部位である。即ち、誘電体層２と誘電体層３の貫通孔形状の変位によって露出する誘電体層２部分となる。
【００２４】
ここで、弾性表面波素子１１は、金属バンプ１３を含めて、素子の高さは、例えば３００〜４００μｍ程度である。従って、深さが５０〜１５０μｍ程度のキャビティＣに配置した時、その差の１５０〜３５０μｍ程度の突出量で弾性表面波素子１１の上面部がキャビティＣの開口、即ち、積層基板１の表面から突出することになる。そして、第１の金属蓋体１４は筐体状を成し、弾性表面波素子１１と第１の金属蓋体１１の内面との間に、金属バンプ１３の接合状態が変位しても短絡することがない程度の間隙が形成されている。第２の電子部品素子１６は、弾性表面波素子１１とともに、所定動作を達成するための回路構成部品である。例えば、コンデンサ部品、抵抗部品、コイル部品、バリキャップダイオード、トランジスタなどが例示できる。この電子部品素子１６は、積層基板１の表面に形成した配線パッド１７に半田などを介して接合される。ここで、弾性表面波素子１１がフェイスダウンボンディングされる入出力電極４が形成される位置と、配線パッド１７が形成されている位置とが、積層基板１の厚み方向で変位している。これにより、両者の間隔をはなすことができ、相互干渉を抑えることができる。
【００２５】
この第１の金属蓋体１４を含む電子部品素子１６の全体、即ち、積層基板の表面側の上部は、金属キャップ１０によって覆われている。具体的には、金属キャップ１０は接地電極６に接合されるため、全体がシールドケースとして機能する。
【００２６】
図２には、本発明の電子部品装置の適用例を示す。具体的には、アンテンナモジュールに用いられる。図２において、アンテナ端子２４から入った受信信号は、先ずダイプレクサ２０と呼ばれるハイパスフィルタとローパスフィルタによって分波される。ハイパスフィルタで選択された信号は弾性表面波素子２１でより不要な周波数成分が取り除かれＰＣＳ受信端子２５に出力される。また、ローパスフィルタで選択された信号は、静電サージ信号対策用のＬＣフィルタでサージ電圧を遮断した後、弾性表面波素子２１でより不要な周波数成分が取り除かれＧＳＭ受信端子２８に出力される。また、ＰＣＳ、ＧＳＭの両信号帯域とも送信と受信の切り替えは送受切り替え端子２７に加える電圧のＯＮ／ＯＦＦで行う。このような回路を電子部品装置として適用する際には、積層基板１の外部端子として、積層基板１の側面もしくは下面で構成する。そして、ダイプレクサで分波されたＰＣＳの信号とＧＳＭの信号はそれぞれ干渉しないように別面の端子に配置することが望ましい。そのため、ハイパスフィルタで選択されたＰＣＳ信号の内部配線パターン１５は、アンテナ端子及びＧＳＭの送受の端子のある面の向かい側の面の端子に導かれる。このとき、この内部配線パターン１５はキャビティＣの下を通過する。
【００２７】
この内部配線パターン１５は可能な限り伝達損失を低減し、その他の回路やキャビティＣ内の弾性表面波素子１１と干渉しないようにしなければならない。
【００２８】
内部配線パターン１５は弾性表面波素子１１の櫛形電極１２と電磁的な誘導現象を起こしてしまうので、内部配線パターン１５と櫛形電極１２の間の物理的な距離を０．５ｍｍ程度あけなければならない。また、内部配線パターン１５とＧＮＤパターン８の間の距離によって伝達損失特性を決めてしまう。内部配線パターン１５とＧＮＤパターン８はマイクロストリップラインを形成しているので、内部配線パターン１５とＧＮＤパターン８の間の距離は内部配線パターン１５の特性インピーダンスを決めてしまうためである。このため、それぞれの距離を０．５ｍｍ程度設けることが最適であった。
【００２９】
これらのことから内部配線パターン１５は弾性表面波素子１１の櫛形電極１２とＧＮＤパターン８の中間に配置するのがよく、目標とする特性を確保できる。また、積層基板１が薄型化しても、内部配線パターン１５の配置位置は弾性表面波素子１１の下面、すなわちキャビティＣの底面とＧＮＤパターン８の層間距離を４：６から６：４に分ける範囲の距離に配置することが有効である。
【００３０】
図３は本発明の第２の実施例である。図中において１８はダム部材であり、図１と同一のものについては同一の符号で示している。この第２の実施例においては、第１の実施例では別の層（誘電体層２と誘電体層３）に配置していた接地電極５、６を、電子部品素子１６がある同一の層に配置したものである。内部配線パターン１５の配置などは第１の実施例と変わりはない。
【００３１】
また、第１の金属蓋体１４がキャビティＣの開口周囲の積層基板１の表面領域に接地電極５を介して接合されている。尚、金属蓋体取着用段差部としては、キャビティ開口を取り囲むように形成されたダム部材１８によって形成される。即ち、ダム部材１８に取り囲まれたキャビティ開口周囲が金属蓋体取着用段差部となり、接地電極５が形成されている。このダム部材１８は第１の金属蓋体１４の搭載時のガイドとなるばかりでなく、接地電極５と第１の金属蓋体１４を固定するためのロウ材や接着剤が漏出するのを防ぎ、キャビティＣ内の充填物の漏出を防ぐ役目をする。このためダム部材１８の材質は、この役目を果たすものなら良く、金属や樹脂材などで別途作製し装着してもよく、積層基板１がセラミックならばカバーガラス、ガラスエポキシ等ならば半田レジストを積層したものでもかまわない。以上のように構成された第２の実施例における電子部品装置は、ダム部材１８を設け、誘電体層３を１層減らすことができるので第１の実施例に較べてより低背化でき、積層基板１のコストを抑えることが出来る。また、第１の金属蓋体１４の上面（頭頂部）を、金属キャップ１０の天井の内面に接触させることにより低背化できる。このとき、電気的及び機械的に結合できれば、第１の金属蓋体１４と金属キャップ１０を同一電位にすることができるため、外部からのノイズに対して耐性を高めることができる。第１の金属蓋体１４と金属キャップは、電気的及び機械的に結合できればよく半田やロウ材による結合のほかにレーザーやスポットによる溶接でもかまわない。
【００３２】
第１の金属蓋体１４と金属キャップ１０が完全に結合されていれば、第１の金属蓋体１４と金属キャップ１０は同一電位であるので、接地電極６を省略しても電子部品装置の性能は変わらない。そのため、第１の実施例に示した電子部品装置よりも工数が掛からず、さらに低背化された超小型の電子部品装置を得ることができる。
【００３３】
図４は、本発明の第３の実施例である。図４（ａ）は第３の実施例を示す斜視図、図４（ｂ）は断面図である。図中において１９は結合部であり、図１と同一のものについては同一の符号で示している。この実施例は、金属キャップ１０の第１の金属蓋体１４の上面（頭頂部）にあたる部分を開口させ、第１の金属蓋体１４の上面を金属キャップ１０と実質的に同一面にしたものであり、より低背化できる。また、両者を結合部１９によって接続することによって、第１の金属蓋体１４と金属キャップ１０を同一電位にすることができるため、外部からのノイズに対して耐性を高めることができる。このとき結合部１９は、電気的及び機械的に結合できればよく半田やロウ材による結合のほかにレーザーやスポットによる溶接でもかまわない。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明は、複数の誘電体層が積層して成る積層基板の表面に、第１の電子部品素子を収納するキャビティが形成され、かつ第２の電子部品素子を搭載し、前記第１の電子部品素子を第１の金属蓋体で覆うとともに積層基板の表面全体を第２の金属蓋体で覆った電子部品装置である。前記第１の電子部品素子は、その素子上面がキャビティ開口から突出するように配置されているとともに、前記第２の金属蓋体の前記第１の金属蓋体の上面にあたる部分を開口させ、前記第１の金属蓋体の上面を前記第２の金属蓋体の上面と実質的に同一面にし、前記第１の金属蓋体の上面および前記第２の金属蓋体の上面を結合部によって接続している。
【００３５】
これにより、積層体基板のキャビティの底面領域の厚みが確保でき、内部配線パターンを配置しても伝送損失やインピーダンスの乱れを低減でき、結果として、積層体基板の厚みを厚くすることが不要となるため、小型・低背で、且つ電気特性の良い電子部品装置を得ることができる。
【００３６】
また、第１の金属蓋体は、前記積層基板の表面で位置決めできるように前記第１の金属蓋体の周囲を取り囲む形の金属蓋体取着用段差部が形成されているので、封止材や内部充填物の漏出を防ぎ、確実な気密封止が出来る。
【００３７】
また、第２の金属蓋体の電子部品素子を覆う第１の金属蓋体の上面にあたる部分に開口部を設け、第１の金属蓋体の上面を第２の金属蓋体の上面と同一面にすることによって、電子部品装置の全体の高さを抑えることができ、工数を減らした電子部品装置を得られる。さらに、第１の金属蓋体の上面および第２の金属蓋体の上面を結合部によって接続したことから、第１の金属蓋体と第２の金属蓋体とを同一電位にすることができるため、一方の金属蓋体のみを接地電極に接続することによって両方の金属蓋体を接地することができるので接地電極を減らすことが可能となって電子部品装置の構造を簡略化できるとともに、外部からのノイズに対する耐性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施例における電子部品装置の断面図である。
【図２】  本発明の第１の実施例における電子部品装置の回路のブロック図である。
【図３】  本発明の第２の実施例における電子部品装置の断面図である。
【図４】  （ａ）本発明の第３の実施例における電子部品装置の斜視図であり、（ｂ）本発明の第３の実施例における電子部品装置の断面図である。
【図５】  従来における電子部品装置の断面図である。
【図６】  従来における他の電子部品装置の断面図である。
【図７】  従来における別の電子部品装置の断面図である。
【符号の説明】
１      積層基板
２、２  誘電体層
４      入出力電極
５、６  接地電極
７      外部電極
８      ＧＮＤパターン
９      外部端子
１０    金属キャップ（第２の金属蓋体）
１１    弾性表面波素子
１４    第１の金属蓋体
１５    内部配線パターン
１６    電子部品素子（第２の電子部品素子）
Ｃ      キャビティ
【図１】
0003850275.tif 000002
【図２】
0003850275.tif 000003
【図３】
0003850275.tif 000004
【図４】
0003850275.tif 000005
【図５】
0003850275.tif 000006
【図６】
0003850275.tif 000007
【図７】
0003850275.tif 000008