电子元件模块的制作方法
【专利摘要】一种电子元件模块包括：多层布线板，其由绝缘层、形成在所述绝缘层之间的内部布线层以及形成在所述绝缘层中的最外绝缘层上的表面布线层层叠而成；以及声波器件，其位于所述多层布线板内部，其中，所述声波器件包括功能元件和密封部分，所述功能元件位于基板上并激发声波，所述密封部分将所述功能元件密封以在所述功能元件上方形成空隙，并且从所述多层布线板的层叠方向看，所述表面布线层的端子部分不与所述声波器件的所述空隙重叠，所述端子部分是所述表面布线层中的固定有电子元件的端子的区域。
【专利说明】电子元件模块
【技术领域】
[0001]本发明的特定方面涉及包括嵌入在多层布线板中的声波器件的电子元件模块。
【背景技术】
[0002]使用声波的声波器件用于诸如移动电话终端的无线通信装置的滤波器和双工器。声波器件包括使用SAW (表面声波)的表面声波器件和使用体声波的体声波器件。表面声波器件包括在压电基板上形成有梳状IDT (叉指换能器)电极的SAW装置、具有覆盖有介电膜的IDT电极的乐甫波(Love wave)装置以及IDT电极被密封的边界声波器件。体声波器件包括电极夹在压电膜的上表面与下表面之间的压电薄膜谐振器装置和使用兰姆波(Lambwave)的兰姆波装置。
[0003]声波器件包括密封部分，该密封部分密封声波器件的功能元件，使得在包括激发声波的电极(形成在压电基板上的IDT电极或者形成在压电膜的上表面和下表面上的一对电极)的功能元件上方形成空隙。该结构使得能够确保激发声波的区域并保持声波器件的特性。
[0004]随着通信装置小型化，安装有声波器件的电子元件模块需要进一步小型化。为了将电子元件模块小型化，已知存在将声波器件设置在通过层叠诸如金属和绝缘层(例如，树月旨)的布线层而形成的多层布线板内部的技术(例如，日本特开2007-312107号公报)。
[0005]在将声波器件嵌入在多层布线板中的电子元件模块中，当冲击施加于安装在表面上的电子元件时，冲击可能被传递给位于内部的内部声波器件的密封部分，空隙被挤压，密封可能由此被破坏。
【发明内容】
[0006]根据本发明的一方面，提供了一种电子元件模块，该电子元件模块包括:多层布线板，其由绝缘层、形成在所述绝缘层之间的内部布线层以及形成在所述绝缘层中的最外绝缘层上的表面布线层层叠而成；以及声波器件，其位于所述多层布线板内部，其中，所述声波器件包括功能元件和密封部分，所述功能元件位于基板上并激发声波，所述密封部分将所述功能元件密封以在所述功能元件上方形成空隙，从所述多层布线板的层叠方向看，表面布线层的端子部分不与声波器件的空隙重叠，所述端子部分是表面布线层中的固定有电子元件的端子的区域。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是示出根据第一比较例的电子元件模块的示图；
[0008]图2是示出根据第二比较例的电子元件模块的示图；
[0009]图3是示出根据第一实施方式的电子元件模块的结构的示图；
[0010]图4A和图4B是示出声波器件的详细结构的示图(第I)；
[0011]图5是示出声波器件的详细结构的示图(第2)；[0012]图6A和图6B是示出根据第一实施方式的电子元件模块的制造方法的示图(第I);
[0013]图7是示出根据第一实施方式的电子元件模块的制造方法的示图(第2)；
[0014]图8是示出根据第一实施方式的电子元件模块的制造方法的示图(第3)；
[0015]图9A至图9C是示出根据第一实施方式的电子元件模块的制造方法的示图(第4);
[0016]图1OA和图1OB是示出根据第一实施方式的电子元件模块的制造方法的示图(第
5)；
[0017]图1lA和图1lB是示出根据第一实施方式的电子元件模块的制造方法的示图(第
6);以及
[0018]图12是示出根据第二实施方式的电子元件模块的结构的示图。
【具体实施方式】
[0019]图1是示出根据第一比较例的电子元件模块的示意性截面图。如图1所示，比较例的电子元件模块包括多层布线板30、位于(嵌入)多层布线板中的声波器件40以及安装在多层布线板30上的电子元件60。
[0020]多层布线板30通过交替层叠绝缘层10、12、14、16和布线层20、22、24、26、28来形成。布线层包括形成在多层布线板30的表面上的表面布线层(20，28)以及形成在绝缘层之间的内部布线层(22，24，26)。布线层通过过孔(via) (32，34)电相互连接，所述过孔是穿过绝缘层的布线。
[0021]声波器件40包括激发声波的功能元件44和密封功能元件44以在功能元件44上方形成空隙46的密封部分48，其中，功能元件44包括形成在基板42上的IDT等。密封部分48包括包围功能元件44的侧壁部分50以及形成在侧壁部分50上的盖部分52。盖部分52由金属层形成，并通过形成在其上的过孔32电连接到多层布线板30的表面。第一比较例针对声波器件使用表面声波谐振器，但是可以使用其它声波器件(例如，体声波器件)。
[0022]电子元件60包括诸如电阻器元件、电感器或电容器的芯片元件以及诸如功率放大器、天线开关或高频IC (集成电路)的有源元件，并且被安装在多层布线板30的表面布线层20上。形成在多层布线板30的上表面上的表面布线层20用作用于安装上述电子元件60的端子(下面的描述将表面布线层20的固定有电子元件的区域描述为端子部分20a)。电子元件60通过例如焊料62固定到端子部分20a。形成在多层布线板30的下表面上的表面布线层28用作电子元件模块中的外部连接端子。也就是说，第一比较例的电子元件模块通过多层布线板30的下表面上的表面布线层28电连接到电子装置的母板上的端子等。
[0023]在第一比较例中，表面布线层20的固定有电子元件60的端子的端子部分20a形成在位于声波器件40中的空隙正上方的区域上。另外，盖部分52通过过孔32连接到端子部分20a。因此，当冲击施加到电子元件60时，应力通过过孔32传递至盖部分52，声波器件40的空隙46被挤压，从而盖部分52与侧壁部分50之间的连接部分或者盖部分52和侧壁部分50本身被破坏。这使得水分容易从外部渗入到空隙46中，降低了防潮性。另外，如果盖部分52由于空隙46的挤压而与功能元件44接触，则功能元件44可能无法激发声波。另外，当绝缘层10、12、14、16是由树脂形成的时，由于为将电子元件模块安装在电子装置的母板上而施加的热，水分和/或惰性物质(如，氟或氯)蒸发并从绝缘层散发。然而，绝缘层(多层布线板30的内部层)中生成的水分和/或惰性物质未排放到外部，而是留在多层布线板30中。因此，老化引起的劣化可能使得上述水分和/或惰性物质渗入到空隙46中。
[0024]图2是示出根据第二比较例的电子元件模块的示意性截面图。将相同的标号附到与第一比较例(图1)的元件相同的元件，省略其详细描述。与图1不同，在盖部分52上方的区域和端子部分20a下方的区域中没有形成过孔。然而，从多层布线板30的层叠方向看，端子部分20a形成在与声波器件40的空隙46重叠的位置处。因此，当冲击施加到电子元件60时，应力通过绝缘层10和12传递至盖部分52，声波器件40的空隙46被挤压，从而盖部分52与侧壁部分50之间的连接部分或者盖部分52和侧壁部分50本身被破坏。这使得水分或惰性物质容易从外部渗入到空隙46中，降低了防潮性。如果盖部分52由于空隙46的挤压而与功能元件44接触，则功能元件44可能无法激发声波。
[0025]如上所述，比较例的电子元件模块具有这样的问题:嵌入到多层布线板30中的声波器件40由于施加到安装在表面上的电子兀件60的冲击而在机械上被破坏。此外,声波器件40的可靠性可能由于上述机械上的破坏所引起的水分渗入或非预期的电连接而降低。以下实施方式描述一种电子元件模块的结构及其制造方法，其能够防止嵌入到多层布线板30中的声波器件40的机械上的破坏和可靠性的劣化。
[0026]第一实施方式
[0027]图3是示出根据第一实施方式的电子元件模块的示意性截面图。将相同的标号附到与第一比较例(图1)的兀件相同的兀件，省略其详细描述。在第一实施方式中，表面布线层20的端子部分20a形成在声波器件40中的空隙46上方的区域(41)之外。换言之，从多层布线板30的层叠方向看，表面布线层20的端子部分20a形成在不与声波器件40的空隙46重叠的位置处。
[0028]在第一实施方式中，盖部分52由金属层(如，Cu)形成。穿过绝缘层12的第一过孔32a形成在盖部分52上，盖部分52通过第一过孔32a和穿过绝缘层10的过孔32c电连接到表面布线层20的浮置金属层20b。浮置金属层20b是电浮置(未连接到电源或地)的布线图案，并且用作通过过孔(32a，32c)释放来自盖部分52的热的热释放图案。
[0029]穿过绝缘层10的第二过孔32b形成在端子部分20a中。第二过孔32b连接至布线图案22a (内部布线层22的一部分)。连接至盖部分52的第一过孔32a也连接至布线图案22a。因此，声波器件40和电子元件60被配置为通过第一过孔32a和第二过孔32b电相互连接。
[0030]图4A和图4B是示出声波器件40的详细结构的示图。图4A是声波器件40的外部立体图，图4B是透明地示出盖部分52的示意性平面图。声波器件40的基板42可以是由诸如钽酸锂(LiTaO3)或铌酸锂(LiNbO3)的压电材料制成的压电基板。在基板42上形成有功能元件44，该功能元件44包括梳状电极(IDT)以及位于IDT两侧的反射器R。基板42可具有例如250 μ m的厚度。IDT和反射器R可由诸如铝(Al)的金属制成。尽管图4B仅示出一对IDT和反射器R，但是通过将包括IDT和反射器R的声波器件元件组合在实际声波器件40中来形成诸如滤波器电路的期望电路。
[0031]平面形状近似为矩形的侧壁部分50形成在基板42中以包围IDT和反射器R。侧壁部分50可由包括例如Cu或镍(Ni)的金属形成，并可具有例如30 μ m的厚度。覆盖IDT和反射器R的板状盖部分52形成在侧壁部分50上，使得在IDT和反射器R上方形成空隙46。盖部分52可由包括例如Cu或Ni的金属板形成，并可具有例如20 μ m的厚度。如上所述，通过包括侧壁部分50和盖部分52的密封部分48来密封IDT和反射器R，以使其上方具有空隙46。
[0032]四个突起电极54布置在密封部分48的外侧的基板42上。突起电极中的一个用于信号输入(54a),—个用于信号输出(54b),剩余两个用于接地(54c, 54d)。信号输入突起电极54和信号输出突起电极54通过布线56电连接到IDT。绝缘层(未示出)位于布线56与侧壁部分50之间，它们彼此电绝缘。另一方面，接地突起电极54c和54d通过布线57电连接到侧壁部分50。因此，侧壁部分50和盖部分52防止外部电磁场对声波器件40中的IDT和反射器R的影响。
[0033]图5是沿图4B中的线A-A截取的截面图。各个突起电极54包括柱状下部54x、柱状上部54y以及位于上部与下部之间的连接构件58。连接构件58可由例如金(Au)-锡(Sn)焊料制成。此外，构成密封部分48的侧壁部分50和盖部分52通过连接构件58相互连接。
[0034]接下来将描述第一实施方式的电子元件模块的制造方法。
[0035]图6A至图1OB是示出第一实施方式的电子元件模块的制造方法的示意性截面图。电子元件模块的详细结构已经在图3中描述，因此图中省略一些标号以根据需要说明制造工艺。如图6A所示，首先在基板42上形成IDT、反射器R、侧壁部分50和突起电极54的下部54x。IDT和反射器R可通过例如主要包括铝的金属的气相沉积和剥离(liftoff)来形成。侧壁部分50和突起电极54的下部54x可通过利用电镀选择性地沉积主要包括铜的金属来形成。
[0036]与上述金属层的形成并行，在由诸如SUS304的不锈钢制成的支撑基板70上选择性地形成盖部分52和突起电极54的上部54y (图6中向下示出)。然后，在盖部分52的上表面的边缘部分和突起电极54的上部54y的表面上形成由例如金(Au)-锡(Sn)焊料制成的连接构件58。盖部分52、突起电极54的上部54y和连接构件58可通过例如电镀来形成。
[0037]接下来，将支撑基板70设置在基板42上方，使得盖部分52面向侧壁部分50，突起电极54的上部54y面向下部54x。然后，将连接构件58加热至大于或等于连接构件58的熔点的温度(例如，250°C至300°C )，将支撑基板70压向基板42。该工艺通过连接构件58使盖部分52接合到侧壁部分50，从而形成在IDT和反射器R上方具有空隙46的密封部分48，如图6B所示。另外，突起电极54的下部54x和上部54y通过连接构件58彼此接合，以形成突起电极54。然后，移除支撑基板70以形成在IDT和反射器R上方具有空隙46的密封部分48，并且形成包括包围密封部分48设置的突起电极54的声波器件40。
[0038]盖部分52优选地包括Cu以实现高热释放性能和低电阻，Ni层优选地形成在Cu层上以减小厚度的不均匀性。另外，支撑基板70优选地由诸如SUS304的材料(用作镀覆Cu的基础)制成，并且其粘附性在能够在密封之后容易地从盖部分52移除的范围内。另外，与压电基板42相同的压电材料可用于支撑基板70，以减小由于热膨胀系数的差异引起的位置未对准。当压电物质用于支撑基板70时，优选的是，用于电镀的第一金属层(例如，具有低电阻的Al层或Cu层)形成在支撑基板70的表面上，具有适当粘附性的第二金属层(例如，容易移除镀覆材料的Ti层)进一步形成在第一金属层上。
[0039]如上所述制造声波器件40。接下来将描述嵌入有声波器件40的电子元件模块的制造方法。[0040]如图7所示，首先将通过上述工艺形成的声波器件40嵌入到绝缘层14中。在绝缘层14中形成过孔34和内部布线层24和26，其中过孔34穿过绝缘层14，在绝缘层14的上表面和下表面上选择性地形成内部布线层24和26。声波器件40的上表面优选地暴露于绝缘层14的上表面，至少盖部分52的上表面优选地形成与绝缘层14的上表面相同的平面。
[0041]如图8所示，然后，将预浸绝缘层12和布线层22依次设置在绝缘层14的上表面一侧，而将预浸绝缘层16和布线层282依次设置在绝缘层14的下表面一侧。然后，将绝缘层12和16以及布线层22和28加热，并利用支撑件72将绝缘层12和16以及布线层22和28压向绝缘层14。该工艺使绝缘层12和16以及布线层22和28接合到绝缘层14，由此获得嵌入有声波器件40的多层布线板，如图9A所示。
[0042]如图9B所示，然后通过利用抗蚀层(未示出)作为掩模蚀刻布线层22的上表面和布线层28的下表面来在布线层22和28中形成孔径。这使绝缘层12和16暴露。然后，通过例如利用激光束照射暴露的绝缘层12和16来形成穿过绝缘层12和16的穿透孔80。这使得布线层24和26暴露。
[0043]接下来，在穿透孔80中形成过孔32，如图9C所示。过孔32可通过形成种金属(seed metal)的无电镀以及利用种金属作为供电线的电镀来形成。另外，还在绝缘层12的上表面和绝缘层16的下表面上形成镀覆层。因此，再次在绝缘层12的整个上表面和绝缘层16的整个下表面上形成布线层22和28。
[0044]如图1OA所示，通过利用抗蚀层(未示出)作为掩模蚀刻布线层22的上表面和布线层28的下表面来将布线层22、28图案化为期望的形状。如图1OB和图1lA所示，重复与图8至图1OA所述的工艺相同的工艺，以形成嵌入有声波器件40的多层布线板30。然后，如图1lB所示，将焊料62设置在多层布线板30的上表面上的表面布线层20上，通过回流安装电子兀件60。上述工艺形成第一实施方式的电子兀件模块。
[0045]在第一实施方式的电子元件模块中，当冲击施加于电子元件60时，由冲击引起的应力的主要部分沿多层布线板30的层叠方向传递。因此，通过如图3所示，在声波器件40的空隙46上方的区域中不形成固定有电子元件60的端子的端子部分20a，即使冲击施加于电子元件60，也可防止应力传递至保持空隙46的盖部分52。因此，盖部分52保持与声波器件40的功能元件44平行，并且空隙46不受挤压。因此，可防止声波器件40被机械上破坏。此外，因为通过保持空隙46免于挤压，防止了水分或惰性物质从外部渗入到空隙46中，所以可提高防潮性。另外，保持空隙46可防止出现非预期的电连接。
[0046]另外，第一实施方式利用金属层形成盖部分52并在盖部分52上形成电连接到盖部分52的第一过孔32a。这使得声波器件40能够通过盖部分52电连接到外部，因此提高了设计灵活性。连接到盖部分52的第一过孔32a穿过多层布线板30的多个绝缘层中的至少一个绝缘层就足够了。
[0047]另外，第一实施方式将盖部分52接地，并通过第二过孔32b和第一过孔32a将电子元件60的接地端子连接到盖部分52。这增强了电子元件60与地的连接，并减少了接地
端子的数量。
[0048]另外，从多层布线板30的层叠方向看，第一实施方式在不彼此重叠的位置形成连接到盖部分52的第一过孔32a和连接到端子部分20a的第二过孔32b作为单独的过孔。即使声波器件40电连接至电子元件60，这也使得能够防止施加于电子元件60的冲击通过过孔传递至声波器件40的盖部分52。因此，可防止声波器件40机械上被破坏。另外，防止声波器件40的可靠性由于上述机械破坏所引起的水分渗入或非预期的电连接而劣化。在本实施方式中，第一过孔32a和第二过孔32b形成在不同的绝缘层(10，12)上，但是第一过孔32a和第二过孔32b可形成在相同的绝缘层中。
[0049]另外，第一实施方式通过第一过孔32a将盖部分52连接到表面布线层20的浮置金属层20b。该结构使得能够通过充当热释放图案的浮置金属层20b有效释放声波器件40中产生的热。另外，浮置金属层20b是电浮置并且未安装电子元件60的布线图案，因此与安装有电子元件60的布线图案(端子部分20a)相比，较少通过第一过孔32a将冲击传递至盖部分52。因此，可防止声波器件40机械上被破坏。另外，防止声波器件40的可靠性由于上述机械破坏所引起的水分渗入或非预期的电连接而劣化。
[0050]第一实施方式描述了侧壁部分50和盖部分52均由金属形成的情况，但是并非旨在暗示任何限制。侧壁部分50和盖部分52可由诸如聚酰亚胺或环氧树脂的树脂或者诸如陶瓷材料的绝缘材料形成。当侧壁部分50和盖部分52由树脂形成时，无需连接构件58来将它们接合。盖部分52可由金属和树脂的复合膜形成。即使并非整个盖部分52均由金属层形成，也可通过利用金属层形成盖部分52的最上层的至少一部分并将第一过孔32a连接到由金属层制成的所述部分来实现经由盖部分52与外部的电连接。
[0051]侧壁部分50和盖部分52可由不同的材料形成。例如，侧壁部分50可由金属形成，而盖部分52可由陶瓷材料形成。当盖部分52不是由金属形成时，声波器件40不是通过盖部分52，而是通过突起电极54来电连接至电子元件60。此外，密封部分48可包括侧壁部分50和盖部分52以外的构件。另外，密封部分48可由一体形成的帽状构件形成。
[0052]另外，第一实施方式使用绝缘层14来将声波器件40嵌入，但是也可使用形成有用于容纳声波器件的孔的金属层(金属框架)，并将通过树脂密封的声波器件40嵌入到金属框架的中心部分中。金属层可由例如铜(Cu)制成。
[0053]第二实施方式
[0054]第二实施方式修改了电子元件的布置方式。
[0055]图12是示出根据第二实施方式的电子元件模块的示意性截面图。将相同的标号附到与第一实施方式(图3)的元件相同的元件，省略其详细描述。在第二实施方式中，电子元件60被布置为横跨声波器件40中的空隙上方的区域。换言之，表面布线层20的端子部分20a形成在使得当电子元件60的端子固定到端子部分20a时，电子元件60被安装为横跨空隙46上方的区域的位置中。电子元件60和端子部分20a通过焊料球64相互连接。
[0056]在第二实施方式的电子元件模块中，从多层布线板30的层叠方向看，表面布线层20的端子部分20a形成在不与声波器件40的空隙46重叠的位置。因此，与第一实施方式一样，可防止声波器件40由于施加到电子兀件60的冲击而机械上被破坏。另外，防止声波器件40的可靠性由于上述机械破坏所引起的水分渗入或非预期的电连接而劣化。
[0057]另外，通过将电子元件60布置为横跨声波器件40的空隙46上方的区域，电子元件60可安装在空隙46上方的区域上，因此电子元件模块可小型化。另外，如图12所示，第二实施方式还形成浮置金属层20b并通过第一过孔32a将它连接到盖部分52。这使得能够通过充当热释放图案的浮置金属层20b来有效释放声波器件40中产生的热。[0058]第一实施方式和第二实施方式描述了嵌入多层布线板30中的声波器件40是表面声波器件的情况，但是也可应用于乐甫波装置或边界声波器件用作声波器件40的情况。另夕卜，除了使用表面声波的装置之外，使用体声波的体声波器件(例如，压电薄膜谐振器或兰姆波装置)可用作声波器件。不管声波器件的类型如何，当在用于激发声波的功能元件上方提供空隙时，通过如第一实施方式和第二实施方式所述的配置端子部分20a的位置，可防止声波器件40由于施加到电子兀件60的冲击而机械上被破坏。此外，防止声波器件40的可靠性由于上述机械破坏所引起的水分渗入或非预期的电连接而劣化。
[0059]尽管已经详细描述了本发明的实施方式，但是应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对其进行各种改变、置换和替代。
【权利要求】
1.一种电子兀件模块,该电子兀件模块包括: 多层布线板，其由绝缘层、形成在所述绝缘层之间的内部布线层以及形成在所述绝缘层中的最外绝缘层上的表面布线层层叠而成；以及声波器件，其位于所述多层布线板内部，其中， 所述声波器件包括功能元件和密封部分，所述功能元件位于基板上并激发声波，所述密封部分将所述功能元件密封以在所述功能元件上方形成空隙，并且 从所述多层布线板的层叠方向看，所述表面布线层的端子部分不与所述声波器件的所述空隙重叠，所述端子部分是所述表面布线层中的固定有电子元件的端子的区域。
2.根据权利要求1所述的电子元件模块，其中， 所述密封部分包括包围所述功能元件的侧壁部分以及形成在所述侧壁部分上的盖部分，并且 所述电子元件模块包括第一过孔，该第一过孔形成在所述盖部分上以电连接到所述盖部分，并且穿过所述绝缘层中的至少一个。
3.根据权利要求2所述的电子元件模块，其中， 所述表面布线层包括形成在所述空隙上方的区域中并且电浮置的浮置金属层，并且 所述浮置金属层通过所述第一过孔电连接到所述盖部分。
4.根据权利要求2或3所述的电子元件模块，该电子元件模块还包括: 第二过孔，其形成在所述端子部分的下方以电连接到所述端子部分，并且穿过所述绝缘层中的至少一个，其中， 从所述多层布线板的层叠方向看，所述第一过孔和所述第二过孔彼此不重叠。
5.根据权利要求2或3所述的电子元件模块，其中， 所述盖部分包括盖部分金属层，该盖部分金属层是形成在所述盖部分的至少一部分中并且电连接到所述第一过孔的金属层。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的电子元件模块，其中， 所述端子部分形成在这样的位置:当所述电子元件的端子固定到所述端子部分时，所述电子元件被安装为横跨所述空隙上方的区域。
7.根据权利要求1至3中的任一项所述的电子元件模块，其中， 所述声波器件包括表面声波器件。
8.根据权利要求1至3中的任一项所述的电子元件模块，其中， 所述声波器件包括压电薄膜谐振器。
9.根据权利要求1至3中的任一项所述的电子元件模块，该电子元件模块还包括: 所述电子元件，其端子固定到所述端子部分。
【文档编号】H05K1/18GK103795370SQ201310502903
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年10月23日 优先权日:2012年10月30日
【发明者】山下高志 申请人:太阳诱电株式会社