电子部件的制作方法

专利名称：电子部件的制作方法
技术领域：
本发明的某个方面涉及电子部件。
背景技术：
声波器件被用作为无线通信终端中所包括的滤波器、双工器等。作为声波谐振器，有使用表面声波的表面声波(surface acoustic wave :SAW)谐振器、使用边界波的边界声波谐振器、使用压电薄膜的膜体声波谐振器(Film Bulk Acoustic Resonator :FBAR)等。作为激励声波的功能部，例如在表面声波器件中是诸如IDT (Inter Digital Transducer :叉指换能器)等的电极，在FBAR中是夹着压电薄膜的多个电极交叠的区域。在声波器件中，为了有效地激励声波，有时在声波元件上方形成空隙。例如，日本专利申请公开第2008-227748号公报中公开了这样的发明以在声波元件上方形成空隙的方式，用由环氧树脂和金属制成的加强层对声波元件进行密封。日本专利申请公开第2010-157956号公报公开了这样的发明用由铜制成的顶板对声波元件进行密封。日本专利申请特开平9-326447号公报公开了这样的发明用热塑性树脂对声波元件进行密封。但是，当位于功能部上方的由金属形成的顶板(金属顶板)接地时，电子部件的特性会劣化。

发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种电子部件，该电子部件包括基板；位于所述基板上的功能部；位于所述基板上并且电连接到所述功能部的布线；位于所述功能部上方的金属顶板，在所述金属顶板与所述功能部之间形成有空隙；以及位于所述金属顶板上的密封部，其中所述金属顶板电连接到所述布线中包含的传输高频信号的信号布线。


图1A和图1B是示出根据第一比较例的梯型滤波器的平面图；图2是示出根据第一比较例的梯型滤波器的平面图；图3A和图3B是示出仿真中使用的电路的电路图；图4A是示出向端口 11输入信号并从端口 11输出信号时的阻抗计算结果的曲线图；而图4B是示出向端口 13输入信号而从端口 11输出信号时的阻抗计算结果的曲线图；图5中A和B是示出根据第一实施方式的梯型滤波器的平面图；图6A至图6C是示出根据第一实施方式的梯型滤波器的截面图；图7是示出根据第一实施方式的梯型滤波器的图；图8是示出根据第一实施方式的变型例的梯型滤波器的平面图；图9A和图9B是示出根据第二实施方式的梯型滤波器的平面图；图1OA和图1OB是示出根据第二比较例的梯型滤波器的平面图11是示出根据第二比较例的梯型滤波器的截面图；图12是示出包含根据第二实施方式的梯型滤波器的双工器的图；图13是示出包含根据第二比较例的梯型滤波器的双工器的图；图14是示出梯型滤波器的频率特性的计算结果的曲线图；以及图15A是示出根据第三实施方式的模块的截面图，而图15B是示出根据第四实施方式的模块的截面图。
具体实施例方式为了明确实施方式所要解决的技术问题，首先对第一比较例进行说明。第一比较例是金属顶板接地的例子。图1A至图2是根据第一比较例的梯型滤波器的平面图。图1A是图2中的密封部和金属顶板被透视的平面图。图1B是图2中的密封部被透视的平面图。在图1A中，虚线示出的矩形表示金属顶板120。在附图中，标号116被赋予给多条信号布线中的一条信号布线，标号122被赋予给多个支柱中的两个支柱，一个支柱位于串联谐振器SI附近，另一个支柱位于信号布线116上。梯型滤波器中包含的端子包括基底层、柱状端子以及焊球。在图1A中，示出了基底层。在图1B中，示出了柱状端子。在图2中，示出了焊球。如图1A至图2所示，串联谐振器SI至S4、并联谐振器Pl和P2、信号布线116、接地布线118和支柱122位于梯型滤波器100R的压电基板110的上表面。谐振器SI至S4、Pl和P2被布置为梯形。串联谐振器SI至S4在天线端子Ant与发射端子Tx之间通过信号布线116串联连接。并联谐振器Pl的一端通过信号布线116在串联谐振器SI和S2之间并联连接，而另一端通过接地布线118与接地端子GNDl电连接。并联谐振器P2的一端在串联谐振器S3和S4之间并联连接，而另一端与接地端子GND2电连接。谐振器是包含IDT112和反射电极114的SAW谐振器。IDT 112由相互面对的梳状电极构成，激励声波。反射电极114位于IDT 112的沿着声波传播方向的两侧，并反射该声波。支柱122与谐振器和信号布线116 二者隔开并绝缘。另外，位于信号布线116上的支柱122通过由诸如氮化硅(SiN)等的绝缘材料制成的绝缘层(未示出)与信号布线116绝缘。如图1B所示，金属顶板120位于压电基板110上方，使得该金属顶板120与谐振器、端子和布线交叠。金属顶板120与支柱122的上表面接触，并由支柱122支撑。金属顶板120与支柱122、接地端子GNDl和GND2电连接，并与谐振器、信号布线116和端子Ant及Tx隔开并绝缘。图2是未透视密封部124而示出梯型滤波器的上表面的图。如图2所示，密封部124位于整个压电基板110上，使得该密封部124覆盖金属顶板120并密封谐振器、布线及各端子。焊球从贯通密封部124的孔中突出。焊球用作为连接电子部件和外部设备的外部连接端子。梯型滤波器100R的通带由谐振器的谐振频率和反谐振频率确定。梯型滤波器100R使频率在通带内的信号通过，并抑制频率在通带外的信号。高频或RF信号输入到发射端子Tx。信号布线116传输该高频信号。天线端子Ant将梯型滤波器100R和未示出的天线相互连接起来，并输出已通过梯型滤波器100R的高频信号。
现在对梯型滤波器中的频率特性的劣化进行说明。频率特性的劣化原因包括在金属顶板120与谐振器之间、以及在金属顶板120与布线之间形成了电容。如图1B所示，由于金属顶板120连接到接地端子GNDl和GND2，所以在谐振器与接地端子GNDl和GND2之间并联地形成了电容。为了考察由于形成电容而导致的梯型滤波器的频率特性的变化，进行了仿真。图3A和图3B是示出仿真中使用的电路的电路图。如图3A所示，在电路102中，谐振器S串联地连接在端口 11和端口 13之间。在谐振器S与端口 11之间的布线以及在谐振器S与端口 13之间的布线接地。如图3B所示，电路104包括电容器Cl和C2(此后称为Cl和C2)。电容器Cl的一端连接在谐振器S的一端与端口 11之间。电容器C2的一端连接在谐振器S的另一端与端口 13之间。电容器Cl和电容器C2的另一端接地。电容器Cl和电容器C2具有0. 5pF的电容。谐振器S是IDT位于由42度旋转Y切钽酸锂(LiTaO3)制成的压电基板上的SAW谐振器。电容器Cl和电容器C2对应于图1B中由金属顶板120形成的电容。通过计算电路102和电路104的阻抗的各个虚部(阻抗虚部)，来考察由于添加了电各而导致的谐振频率和反谐振频率的变化。电路的谐振频率被定乂为在向端口 11输入信号并从端口 11输出信号的情况下阻抗虚部从负变为正时的频率。电路的反谐振频率被定义为在向端口 13输入信号而从端口 11输出信号的情况下阻抗虚部从负变为正时的频率。图4A是示出向端口 11输入信号并从端口 11输出信号时的阻抗计算结果的曲线图。图4B是示出向端口 13输入信号而从端口 11输出信号时的阻抗计算结果的曲线图。横轴表示频率，纵轴表示阻抗虚部。虚线表示电路102的阻抗虚部，而实线表示电路104的阻抗虚部。如图4A中圆圈所围起的，电路102的谐振频率大约为1980MHz。电路104的谐振频率大约为2010MHz。如图4B中圆圈所围起的，电路102的反谐振频率和电路104的反谐振频率大约为2050MHz。由此可以看出，由于添加了电容器Cl和C2，所以谐振频率向高频侧偏移。如上所述，梯型滤波器的频率特性由谐振器的谐振频率和反谐振频率来限定。图4A所示的谐振频率的偏移成为梯型滤波器的通带特性劣化的原因。另外，梯型滤波器的通带变窄。为了加宽梯型滤波器的带宽，例如应该使压电基板的机电耦合系数k2变大。但是，机电耦合系数k2是由材料确定的材料值。因此，难以把机电耦合系数k2控制为所期望的值。如上所述，由于金属顶板120连接到接地布线并形成了附加的电容，所以诸如梯型滤波 器等的电子部件的特性劣化。第一实施方式第一实施方式是金属顶板与信号布线电连接的实施方式。现在对根据第一实施方式的梯型滤波器的结构进行说明。图5中A和B是示出根据第一实施方式的梯型滤波器的平面图。省略了与图2对应的平面图的例示，因为该平面图与图2相同，只是端子的数量不同。图6A至图6C是示出根据第一实施方式的梯型滤波器的截面图。图6A是沿图5中B的折线A-A的截面图，图6B是沿图5中B的线B-B的截面图，而图6C是沿图5中B的折线C-C的截面图。图7是示出包含根据第一实施方式的梯型滤波器的双工器的图。双工器101的发射滤波器是根据第一实施方式的梯型滤波器。梯型滤波器100的一端和接收滤波器106的一端连接到天线端子Ant。接收滤波器106的另一端连接到接收端子Rx。在例如评估板、印制电路板等中包括有电感器LI至L3。图7中虚线所示的多边形表示金属顶板20。位于虚线与实线的交叉处的黑圆表示金属顶板20与布线连接。在附图中，省略了发射滤波器和诸如与天线端子Ant相关联的电路等的元件的图示。如图5中A和B以及图7所示，在根据第一实施方式的梯型滤波器100中，串联谐振器SI至S6在天线端子Ant与发射端子Tx之间串联连接。并联谐振器Pl和P2的一端在串联谐振器SI和S2之间并联连接，而另一端连接到接地端子GNDl。同样，并联谐振器P3和P4连接在串联谐振器S3和S4之间，并且连接到接地端子GND2。并联谐振器P5和P6连接在串联谐振器S5和S6之间，并且连接到接地端子GND3。如图7所示，在双工器101中，并联谐振器Pl和P2连接到电感器LI的一端。并联谐振器P3至P6连接到电感器L2的一端。电感器LI和L2的另一端连接到电感器L3的一端。电感器L3的另一端接地。如图5中A所示，谐振器SI至S6和Pl至P6是包含IDT 12和反射电极14的SAW谐振器。如图5中A和B所示，信号布线16把一个谐振器与另一个谐振器连接在一起，以及把谐振器连接到信号端子。信号布线16中包含的、连接天线端子Ant和串联谐振器SI 的信号布线被称为信号布线16a (第一布线)。信号布线16中包含的、连接串联谐振器SI与谐振器S2、P1和P2的信号布线被称为信号布线16b (第二布线)。在附图中，未标注标号的信号布线被称为信号布线16。在金属顶板20中，位于串联谐振器SI上方的金属顶板被称为金属顶板20a,位于谐振器S2、P1和P2上方的金属顶板被称为金属顶板20b,位于并联谐振器P5和P6上方的金属顶板被称为金属顶板20c,而位于并联谐振器P3和P4上方的金属顶板被称为金属顶板20d。附图中未标注标号的金属顶板被称为金属顶板20。金属顶板20d连接到接地布线18，接地布线18把并联谐振器P3、P4连接到接地端子GND2。金属顶板20d之外的金属顶板20、20a、20b和20c不连接到接地布线18或接地端子GNDl至GND3，而是连接到信号布线16。因此，减小了金属顶板20在谐振器和布线二者与接地端子GNDl至GND3之间形成的电容。结果，根据第一实施方式，抑制了图5中A所示的谐振频率偏移，抑制了梯型滤波器的频率特性劣化。如图5中A和B和图7所示，金属顶板20中包含的金属顶板20a连接到信号布线16a，而不连接到信号布线16b。因此，抑制信号布线16a与信号布线16b之间的短路。同样，其它金属顶板20连接到与金属顶板20下的谐振器的一端相连接的布线，而不连接到与谐振器的另一端相连接的布线。如图5中A至图6A所示，金属顶板20b由支柱22支撑，所以在谐振器S2、P1和P2上方形成了空隙23。支柱22的高度例如为Ιμπι至30μπι。其它谐振器也在空隙23中露出。由于密封部24由具有高粘性的树脂等制成，所以可以抑制流入到金属顶板20b内部，确保了空隙23。因此，不会抑制谐振器激励声波。支柱22与籽晶金属21接触。籽晶金属21用作为形成支柱22和柱状端子32的电解电镀法中的电源线，并且在电解电镀之后，成为支柱22和柱状端子32的一部分。如图5中A和B所示，支柱22位于金属顶板20的四角和沿着侧边的位置等处。因此，金属顶板20被牢固地支撑。如图6B所示，支撑金属顶板20c的支柱22中的具有最大宽度的支柱22a与信号布线16接触，并机械地支撑金属顶板20c的截面的中央区域。因此，金属顶板20c被牢固地支撑。例如,在形成密封部24的工序中，对金属顶板20施加压力。根据第一实施方式，如图6B所示，由金属顶板20和支柱22形成的矩形的边的中央区域由支柱22a牢固地支撑，所以该矩形不易崩溃。因此，确保了谐振器上方的空隙23。如图5中A和B所示，支撑金属顶板20c的两个支柱22连接到与并联谐振器P5和P6公共连接的信号布线16 (第三布线)，由于支柱22连接到同一布线，所以抑制了布线之间的短路，更牢固地支撑金属顶板20c。 如图6A至图6C所示，密封部24接触、粘接至并覆盖金属顶板20b的侧面和顶面以及支柱22的侧面。因此，改善了梯型滤波器100的防潮性。如图6C所示，端子Ant和GNDl包括基底层30、柱状端子32和焊球34。基底层30位于压电基板10上。籽晶金属21位于基底层30上，而柱状端子32设置为被籽晶金属21覆盖。焊球34位于柱状端子32上，从密封部24露出。端子Tx、GND2和GND3具有相同的结构。现在对第一实施方式的变型例进行说明。图8是示出根据第一实施方式的变型例的梯型滤波器的平面图。省略图5中A至图6C中已经说明过的结构的说明。如图8所示，金属顶板20d连接到信号布线16，而不连接到接地布线18。通过把梯型滤波器100V中包含的所有金属顶板20连接到信号布线16，可以减小谐振器与接地端子GNDl至GND3之间的电容。另外，例如，可以是两个以上的金属顶板20连接到接地布线18，而一个以上的金属顶板20连接到信号布线16。如上所述，至少一个金属顶板20连接到信号布线16就够了。例如，压电基板10由诸如钽酸锂(LiTaO3)和铌酸锂(LiNbO3)等的压电物质制成。IDT12、反射电极14、信号布线16、接地布线18和基底层30由材料为诸如铝(Al)等的金属膜形成。例如,金属顶板20、支柱22和柱状端子32由诸如铜(Cu)等的金属形成。使用Cu或含Cu的合金作为材料，可以通过电解电镀法容易地形成金属顶板20、支柱22和柱状端子32。另外，由于金属顶板20和压电基板10之间的热膨胀系数之差变小，所以抑制了压电基板10的变形，提高了梯型滤波器的可靠性。例如，焊球34由诸如锡银合金(SnAg)等的焊料制成。密封部24由液晶聚合物、诸如聚酰亚胺等的树脂、或者除树脂之外的绝缘材料制成。由于液晶聚合物对于Cu具有高的粘接性，优选地是使用液晶聚合物作为密封部24。由于串联谐振器SI至S6不连接到接地布线18并且位于串联谐振器SI至S6上方的金属顶板20连接到信号布线16，所以可以有效抑制梯型滤波器的频率特性劣化。在第一实施方式中，例如使用了梯型滤波器，但是本实施方式的结构也可应用于单体谐振器、多模滤波器、对偶滤波器、双工器等。另外，根据本实施方式的滤波器可以适用于双工器的发射滤波器和接收滤波器。功能部是实现电子部件的功能的元件，除了表面声波谐振器之夕卜，还可以是诸如边界声波谐振器和压电薄膜谐振器等的声波谐振器。当使用压电薄膜谐振器时，使用由硅(Si)制成的基板来代替压电基板10。另外，取代IDT 12，夹着由压电物质制成的压电薄膜的上电极和下电极二者交叠的区域成为激励声波的功能元件。另外，本实施方式甚至还可应用于诸如压电陀螺仪和MEMS (微机电系统)等的不使用声波的电子部件，只要该电子部件需要在功能部上方设置空隙。第二实施方式第二实施方式是对金属顶板20进行了分割的实施方式。图9A和图9B是示出根据第二实施方式的梯型滤波器的平面图。省略图5中A至图6C中以前已经说明过的结构的说明。如图9A和图9B所示，在根据第二实施方式的梯型滤波器200中，各个金属顶板20位于相应的一个谐振器上方。其它结构与根据第一实施方式的梯型滤波器100的结构相同。
现在对梯型滤波器中的频率特性的仿真进行说明。在仿真中，在第二实施方式与第二比较例之间对频率特性进行比较。第二比较例是金属顶板接地的例子。现在对根据第二比较例的梯型滤波器的结构进行说明。图1OA和图1OB是示出根据第二比较例的梯型滤波器的平面图。图11是示出根据第二比较例的梯型滤波器的截面图。图1OA的布线中的白色区域表示位于布线上的支柱122。如图1OA和图1OB所示，在根据第二比较例的梯型滤波器200R中，一个金属顶板120位于串联谐振器SI上方,另一个金属顶板120位于谐振器S2至S6、Pl和P2上方,而另一个金属顶板120位于并联谐振器P3至P6上方。如图1OA和图1OB中的虚线圆圈所示，由与金属顶板120接触的焊球制成的接地端子GND4位于串联谐振器SI上。金属顶板120不与信号布线116连接，而是连接到接地端子GNDl至GND4。如图1OB中的点划线所示，多个金属顶板120中的一个金属顶板120与接地端子GNDl交叠并结合至接地端子GNDl。多个金属顶板120中的一个金属顶板120结合至接地端子GND2和GND3。在图1OA或图1OB中没有示出后述的绝缘层117。如图11所示，一个支柱122和一个籽晶金属121位于信号布线116上。绝缘层117位于支柱122a和信号布线116之间。因此，支柱122a与信号布线116绝缘。绝缘层117的上表面的长度和宽度大于支柱122a的底面的长度和宽度。另外，尽管密封部124会流入到图11中点划线所示的位置中，但是因为密封部124有很高的粘性，所以密封部124流入金属顶板120内侧的情况被大为抑制。现在对仿真中使用的电路进行说明。在评估板上安装了包含根据第二实施方式的梯型滤波器200的双工器和包含根据第二比较例的梯型滤波器200R的双工器的情况下进行仿真。该双工器支持LTE (Long Term Evolution :长期演进)Band I。LTE Band I的发射频带为1920MHz至1980MHz。图12是示出包含根据第二实施方式的梯型滤波器的双工器的图。在图12和图13中，省略了发射滤波器和诸如与天线端子Ant相关联的电路等的元件的图示。附图中的虚线表示金属顶板20。如图12所示，双工器201的发射滤波器是根据第二实施方式的梯型滤波器200。在用于评估双工器的评估板中包含电感器LI至L3。图13是示出包含根据第二比较例的梯型滤波器的双工器的图。双工器201R的发射滤波器是根据第二比较例的梯型滤波器200R。在图13中，用虚的直线连接起来而示出图1OA和图1OB中的一个金属顶板120。图14是示出梯型滤波器的频率特性计算结果的曲线图。横轴表示频率，而纵轴表示衰减。实线表示第二实施方式的计算结果，而虚线表示第二比较例的计算结果。如图14中的虚线所示，在第二比较例中，通带内的衰减增大。另外，通带外的衰减减小。如图所示，在第二比较例中，频率特性劣化。另一方面，在第二实施方式中，如图14中的实线所示，通带内的衰减小并且通带外的衰减大。另外，在第二实施方式和第二比较例中，通带的宽度基本相等。如上所述，根据第二实施方式，可以抑制特性的劣化。如第二实施方式那样，可以在每一个谐振器上方设置各金属顶板，或者如第一实施方式那样，可以在多个谐振器上方设置一个金属顶板。由于可以根据谐振器、端子和布线等的布局改变金属顶板的数量，所以提高了梯型滤波器的设计自由度。第三实施方式
第三实施方式是包含电子部件的模块的例子。图15A是示出根据第三实施方式的模块的截面图。图15A中的梯型滤波器100的截面是沿着图6B中的线C-C截取的。如图15A所示，根据第三实施方式的模块300包括梯型滤波器100、印制电路板70和成型树脂76。印制电路板70例如由树脂制成，并包括布线72。多层印制电路板70层叠在一起，布线72通过布线74相互电连接。梯型滤波器100通过焊球与布线72电连接。如上所述，梯型滤波器100倒装地安装在印制电路板70上。对梯型滤波器100进行密封的成型树脂76位于最上层中的印制电路板70上。根据第三实施方式，抑制了模块300的频率特性劣化。另外，除了密封部24之外，还用成型树脂76密封梯型滤波器100中包含的谐振器，所以这些谐振器被更有效地保护。第四实施方式第四实施方式是包含嵌入在印制电路板中的梯型滤波器的声波器件的例子。图15B是示出根据第四实施方式的声波器件的截面图。图15B中的梯型滤波器100的截面是沿着图6B中的线A-A截取的。如图15B所示，在根据第四实施方式的模块400中，梯型滤波器100嵌入在层叠的印制电路板70中。梯型滤波器100被诸如树脂等的绝缘材料制成的绝缘部78覆盖。梯型滤波器100被绝缘部78密封并固定。根据第四实施方式，抑制了模块400的频率特性劣化。另外，除了密封部24 (图15A和图15B中未示出)之外，绝缘部78也密封梯型滤波器100中包含的谐振器，所以这些谐振器被更有效地保护。在第三实施方式和第四实施方式中，作为示例采用了包含梯型滤波器100的模块，但是该模块也可以包含对偶滤波器或双工器等。另外，该模块可以是诸如电容器、电感器和传输线等的无源元件与滤波器集成在一起的模块。虽然上面对本发明的实施方式进行了详细说明，但是应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以对本发明进行各种改变、替换和变型。
权利要求
1.一种电子部件，该电子部件包括基板；功能部，该功能部位于所述基板上；布线，该布线位于所述基板上并且电连接到所述功能部；金属顶板，该金属顶板位于所述功能部上方，使得在所述金属顶板与所述功能部之间形成空隙；以及密封部，该密封部位于所述金属顶板上，其中，所述金属顶板电连接到所述布线中包含的传输高频信号的信号布线。
2.根据权利要求1所述的电子部件，该电子部件还包括支柱，该支柱把所述金属顶板电连接到所述信号布线，并支撑所述金属顶板。
3.根据权利要求1或2所述的电子部件，其中，所述功能部是声波谐振器，所述布线中包含的第一布线电连接到所述声波谐振器的一端，而所述布线中包含的第二布线电连接到所述声波谐振器的另一端，并且所述金属顶板电连接到所述第一布线而不电连接到所述第二布线。
4.根据权利要求3所述的电子部件，其中，多个所述金属顶板分别位于多个所述声波谐振器中的相应一个声波谐振器上方。
5.根据权利要求3所述的电子部件，其中，所述金属顶板是位于多个所述声波谐振器上方的单个金属顶板。
6.根据权利要求5所述的电子部件，其中，多个所述支柱把所述单个金属顶板电连接到第三布线，该第三布线与所述多个所述声波谐振器公共地电连接。
7.根据权利要求3所述的电子部件，其中，多个所述声波谐振器连接成梯形，所述连接成梯形的多个所述声波谐振器中包含的串联谐振器连接到所述信号布线，并且位于所述串联谐振器上方的所述金属顶板连接到与所述串联谐振器电连接的所述信号布线。
8.根据权利要求3所述的电子部件，其中，所述声波谐振器是表面声波谐振器。
9.根据权利要求3所述的电子部件，其中，所述声波谐振器是压电薄膜谐振器。
全文摘要
本发明提供了电子部件。一种电子部件包含基板；功能部，该功能部位于所述基板上；布线，该布线位于所述基板上并且电连接到所述功能部；金属顶板，该金属顶板位于所述功能部上方，使得在所述金属顶板与所述功能部之间形成有空隙；以及密封部，该密封部位于所述金属顶板上，其中，所述金属顶板电连接到所述布线中包含的传输高频信号的信号布线。
文档编号H03H9/17GK103001601SQ20121032573
公开日2013年3月27日 申请日期2012年9月5日 优先权日2011年9月8日
发明者松田隆志, 井上和则 申请人:太阳诱电株式会社