電子部品とその製造方法およびそれを用いた通信機器
【課題】樹脂封止されたフィルタや共用器などの電子部品において、妨害波による相互変調歪特性が劣化を防止する。
【解決手段】配線基板１１０と、前記配線基板１１０の少なくとも一方主面に実装された機能素子１２０と、前記配線基板１１０と前記機能素子１２０とを電気的に接続する接続部材１４０と、前記配線基板１１０上であって前記機能素子１２０が実装された主面の少なくとも一部と前記機能素子１２０とを被覆する樹脂１３０とからなる電子部品において、前記樹脂１３０に磁性体材料からなる充填材を備えることで、様々な妨害波に対して、封止樹脂に含まれる磁性体フィラーの磁界により、非線形歪レベルを大幅に改善させる。
【解決手段】配線基板１１０と、前記配線基板１１０の少なくとも一方主面に実装された機能素子１２０と、前記配線基板１１０と前記機能素子１２０とを電気的に接続する接続部材１４０と、前記配線基板１１０上であって前記機能素子１２０が実装された主面の少なくとも一部と前記機能素子１２０とを被覆する樹脂１３０とからなる電子部品において、前記樹脂１３０に磁性体材料からなる充填材を備えることで、様々な妨害波に対して、封止樹脂に含まれる磁性体フィラーの磁界により、非線形歪レベルを大幅に改善させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話に代表される携帯型電子機器に用いられ、弾性表面波デバイスや圧電バルク波デバイス、メカニカルスイッチなどの電子部品とその製造方法およびそれを用いた通信機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯型電子機器に内蔵される部品は、高性能を維持しつつ、より小型化、軽量化されることが要求されている。例えば、携帯電話に使われている高周波信号を選別するフィルタや共用器では、小型であり、挿入損失が小さいことが要求される。これらの要求を満たすフィルタの１つとして、圧電振動を利用した弾性表面波（ＳＡＷ；Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）デバイスや、薄膜バルク波共振器（ＦＢＡＲ；Ｆｉｌｍ Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）デバイスが知られている。
【０００３】
図８は、電子部品の一例として、従来の弾性表面波デバイスの断面図を示したものである。ここで、６１０は基板、６２０は機能素子としての弾性表面波素子、６３０は封止樹脂、６４０は導電性バンプ、６５０は空隙、６６０はシールド層ある。基板６１０には、弾性表面波素子との電気的導通を図るための配線パターン６１１と、外部端子６１３、ビアホール６１２が形成されている。
【０００４】
従来の電子部品について、その製造方法を追って詳細に説明する。先ず、圧電基板上に、弾性表面波を励振するための櫛型電極と、外部からの電気信号を入出力する電極パッドを、蒸着法やスパッタ法などにより形成された電極薄膜を、フォトリソグラフィ技術によりパターニングすることにより、弾性表面波素子６２０を形成する。次に、基板６１０に、弾性表面素子６２０の機能面が対向するように、導電性バンプ６４０を介して実装する。導電性バンプ６４０には、金（Ａｕ）ボールバンプや、半田バンプなどが用いられる。次に、前記弾性表面波素子６２０の機能部に空隙が保持されるように、弾性表面波素子裏面とその周囲が被覆されるように樹脂により封止する。前記樹脂は、エポキシ系熱硬化性または熱可塑性樹脂が広く用いられ、充填材（フィラー）として、シリカ（ＳｉＯ２）やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などの無機絶縁材料が使用される。最後に、前記樹脂表面に金属からなるシールド層６６０を形成する。シールド層を形成することにより、外来ノイズに強く、また、耐湿性に優れた弾性表面波デバイスを得ることができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
一方、図９は電子部品のもう一つの例として、従来の弾性表面波デバイスの断面図を示したものである。ここで、７１０は基板、７２０は機能素子としての弾性表面波素子、７３０は封止樹脂、７４０は導電性バンプ、７５０は空隙である。基板７１０には、弾性表面波素子との電気的導通を図るための配線パターン７１１と、外部端子７１３、ビアホール７１２が形成されている。
【０００６】
図９に示した構成とすることで、弾性表面波素子の耐湿性を素子機能面の保護膜により補強した場合などでは、シールド層などの金属膜を使用することなく小型、低背の弾性表面波デバイスを得ることができる（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
以上により、従来用いられていたメタル製やセラミック製多層の箱型パッケージを用いることなく、また、ワイヤボンディングを不要とした弾性表面波デバイスのパッケージングを行うことで、弾性表面波デバイスの小型化、低背化、高信頼性化を図っている。
【特許文献１】特開２００５−７３２１９号公報
【特許文献２】特開２００６−１４０９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図８や図９に示す従来の構成では、デバイスの小型化により、電子部品の相互変調歪特性が劣化するという課題があった。具体的には、高周波フィルタや共用器、高周波メカニカルスイッチなどにおいて、送信信号と、アンテナなど外部から到来する妨害波とにより、受信帯域において相互変調歪特性が劣化するという課題があった。
【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、電子部品のサイズを大型化することなく、相互変調歪特性が良好な電子部品およびその製造方法を提供することを目的とする。また、シールド層等がなくても、低廉で、良好な高周波特性を備えた電子部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の電子部品は、配線基板と、前記配線基板の少なくとも一方主面に実装された機能素子と、前記配線基板と前記機能素子とを電気的に接続する接続部材と、前記配線基板上であって前記機能素子が実装された主面の少なくとも一部と前記機能素子とを被覆する樹脂とからなる電子部品において、前記樹脂が、磁性体材料からなる充填材を含有することを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の電子部品の製造方法は、少なくとも、配線基板に機能素子を実装する工程と、前記配線基板上であって前記機能素子が実装された主面の少なくとも一部と前記機能素子とを、磁性体材料を充填材とする樹脂により被覆する工程とを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の電子部品によれば、従来の構造を大きく変更することなく、信頼性が高く、相互変調歪特性など高周波特性に優れた電子部品を得ることができる。また、シールド層を形成することなく、低廉で、高周波特性に優れた電子部品を提供することができる。
【００１３】
さらに、本発明の電子部品の製造方法によれば、新たな工程を付加することなく、低廉で小型の、相互変調歪特性など高周波特性に優れた電子部品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における電子部品の構造を模式的に示した断面図である。図１において、１１０は配線基板、１１１は配線電極、１１２はビアホール、１１３は外部端子、１２０は機能素子、１３０は封止樹脂、１４０は導電性バンプ、１５０は空隙である。
【００１６】
本実施の形態では、電子部品として圧電基板を利用した弾性表面波デバイスを用いている。機能素子１２０には、タンタル酸リチウムを使用した。タンタル酸リチウム以外に、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウムなどの圧電単結晶を選ぶことができる。また、シリコン基板やサファイア基板、ガラス基板などに、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電薄膜を形成した基板を用いてもよい。
【００１７】
機能素子１２０の一方主面には、弾性表面波を励振する櫛型電極からなる機能部１２１が、アルミニウムなどの導電性薄膜を通常のフォトリソグラフィを用いてパターニングすることにより形成されている。本実施の形態では、機能素子の一方主面に機能部を形成した後、他方主面を化学的機械研磨（ＣＭＰ）によりバックグラインドし、機能素子の厚さを約１５０μｍとした。
【００１８】
本実施の形態では、櫛型電極により形成された互いに異なる適当な共振周波数を有する共振器２０２、２０３、２０４を、梯子型（図２（ａ））または格子型（図２（ｂ））に接続することにより、バンドパスフィルタを構成することができる。なお、バンドパスフィルタの回路構成は、図２に示した構成に限るものではない。
【００１９】
配線基板１１０には厚さ約２００μｍのアルミナを用いた。前記配線基板１１０には、機能素子１２０との電気的導通を図るパターン電極１１１、外部回路との電気的導通を図る端子電極１１３、前記パターン電極１１１と前記端子電極１１３との電気的導通を図るビアホール１１２が備えられている。アルミナ以外に、ガラス分を含んだ低温焼成セラミック基板や、樹脂基板、シリコンインターポーザなどを用いてもよい。機能素子１２０は半田バンプや金バンプなどからなる接続部材である導電性バンプ１４０により、配線基板１１０にフェイスダウン方式で実装される。
【００２０】
最後に、封止樹脂１３０により、機能素子１２０の裏面とその周囲をモールドすることにより小型低背の電子部品を得ることができる。本実施の形態では、樹脂材料として磁性体をフィラーとするエポキシ系熱硬化樹脂を使用した。磁性体のフィラーとしては、鉄（Ｆｅ）、パーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ）、ＭｎＺｎフェライト、酸化クロムなどの噴霧粉などを使用することが好ましい。また、磁性金属を担持した有機材料などを用いてもよく、母材のエポキシ樹脂との親和性が高く信頼性の高い電子部品を得ることができる。
【００２１】
また、磁性体が導電性のある鉄粉などの場合で、フィラーの含有率が高く、複数の配線パターン１１１を電気的に短絡する可能性がある場合には、その表面を磁性材料自体の酸化膜もしくは酸化ケイ素などの無機絶縁材料などで被服することが好ましい。
【００２２】
図３は、互いに通過周波数帯域の異なる２つのフィルタを備えた共用器の構造を模式的に示した断面図である。図３において、１１０は配線基板、１２０ａは例えば送信用フィルタ、１２０ｂは例えば受信用フィルタ、１６０は配線基板１１０の内層電極で形成された移送回路（線路）である。また、図４は前記共用器のブロック図を示したものであり、送受端子３０１、３０２と、アンテナ端子３０３、送受フィルタ３０４、３０６、移相回路３０５から構成されている。
【００２３】
共用器を構成する場合には、図１に示す別々の弾性表面波デバイスを、マザー基板などの別基板上で複数個接続して構成しても良いが、同一の配線基板１１０に実装するほうが好ましい。これにより、より小型の電子部品を得ることができる。
【００２４】
次に、この共用器を用いた場合の相互変調歪特性について説明する。
【００２５】
図５は、携帯電話などの同時送受信をする無線通信機器の無線部を簡単に示したブロック図である。図５において、５０１は送信端子、５０２は受信端子、５０３はベースバンド（ＢＢ）部、５０４はパワーアンプ（ＰＡ）、５０７は送信フィルタ５０５、受信フィルタ５０６とからなる共用器、５０８はローノイズアンプ（ＬＮＡ）、５０９はアンテナである。
【００２６】
送信端子５０１から入った信号は、ベースバンド部５０３で変調され、パワーアンプ５０４で信号が増幅される。そして、送信フィルタ５０５を通りフィルタリングされ、送信帯域の信号がアンテナ５０９から電波が送信される。この際、受信フィルタ５０６へ送信信号が回り込まないように共用器は設計される。アンテナ５０９から受信した信号は、送信フィルタに回り込むことなく、受信フィルタ５０６を通りフィルタリングされ、ＬＮＡ５０８により増幅され、ベースバンド５０３により復調され、受信端子５０２に伝達される。
【００２７】
様々な無線周波数利用した複数のチャンネル、システムが混在している状況では、アンテナ５０９から複数の周波数成分の信号（妨害波）が受信される。例えば、自端末の送信信号と、アンテナからの妨害波信号が共用器など各構成要素の非線形性により歪み、この信号が受信帯域に入ると受信レベルの悪化などの障害が起こる。例えば、ｆａとｆｂの異なる周波数の信号が入力されると、電子部品の非線形性により、ｆａＸ２、ｆｂＸ２という２次の高調波が発生する。この高調波と基本波ｆ１、ｆ２により、３次の相互変調歪（ＩＭ３）として（２ｆａ−ｆｂ）や（２ｆｂ−ｆａ）などの信号が発生する。
【００２８】
従来、金属性のパッケージや、大型のセラミックパッケージなどを用いた共用器等では問題とならなかったレベルの信号であるが、電子部品の小型化が急速に進み、機能素子自体の耐湿性などの信頼性が向上したため、樹脂モールドされた共用器が用いられてくると、無視できないレベルになり、無線機の通話品質を劣化させる一因となっている。
【００２９】
図６は、相互変調歪特性の測定系の一例を示したものである。図６において、４０１は信号発生器（ＳＧ）、４０２はパワーアンプ（ＰＡ）、４０７は送信フィルタ４０５、受信フィルタ４０６からなる共用器、４０９はスペクトラムアナライザ（ＳＡ）である。
【００３０】
本実施の形態では、北米ＰＣＳシステムを想定し、送信信号として、信号発生器４０１より１８５０ＭＨｚ、１９１０ＭＨｚの信号を発生させ、パワーアンプ４０２、アイソレータ４０３、１８５０〜１９１０ＭＨｚの通過帯域を有する、送信フィルタを経て、共用器４０７のアンテナ端で２０ｄＢｍとなるように制御した。
【００３１】
次に、妨害波として、同じく信号発生器４１１より、送信周波数をＴｘ、受信周波数をＲｘとしたとき、（Ｒｘ−Ｔｘ）＝８０ＭＨｚ、（Ｒｘ＋Ｔｘ）＝１７７０ＭＨｚ〜１８３０ＭＨｚ、（２Ｔｘ−Ｒｘ）＝３７８０ＭＨｚ〜３９００ＭＨｚ、（２Ｔｘ＋Ｒｘ）＝５６３０ＭＨｚ〜５８１０ＭＨｚとなる周波数を発生させた。ここで発生した信号は、１９３０〜１９９０ＭＨｚの通過帯域を持つ受信フィルタ４０６を経て、スペクトラムアナライザ４０９で歪レベルを計測した。なお、妨害波の信号レベルは、０〜５ｄＢｍとして受信レベルを計測し、−１５ｄＢｍ入力時の歪を外装により求め、従来の電子部品と本発明の電子部品との比較を行った。
【００３２】
先ず、妨害波を（Ｒｘ−Ｔｘ）とした場合、従来の共用器の場合、送信信号が１８５０ＭＨｚ〜１９１０ＭＨｚの場合、歪は−７０ｄＢｍ〜−９０ｄＢｍ程度であるのに対して、本発明の構造による共用器を用いた場合には、全帯域にわたって歪が−１２０ｄＢｍ以下であり、大きく改善されていることが確認できた。
【００３３】
また、妨害波を（Ｒｘ＋Ｔｘ）とした場合、従来構成では−９０ｄＢｍ程度であるのに対して、本発明の構成では−１１０ｄＢｍ以下となった。同様に、妨害波が（２Ｔｘ−Ｒｘ）の場合に、従来構成では−８０〜−９０ｄＢｍに対し、本発明の構成では−１１０ｄＢｍ以下であった。さらに、妨害波を（２Ｔｘ＋Ｒｘ）とした場合、従来構成ではおよそ−１１０ｄＢｍであるのに対し、本発明の構成では−１２０ｄＢｍ以下を確保することができた。
【００３４】
以上のように、様々な妨害波に対して、封止樹脂に含まれる磁性体フィラーの磁界により、非線形歪レベルを大幅に改善することができ、電気特性に優れた電子部品を得ることができる。また、本発明の電子部品を用いることにより、通話品質に優れた通信機器を実現することができる。
【００３５】
なお、相互変調歪の計測に関しては、本発明で用いた測定系に限るものではない。また、測定系の保護のため、必要に応じてアイソレータやバンドパスフィルタを使用することが好ましい。また、共用器についての実施の効果について説明したが、バンドパスフィルタの計測の場合には、信号波と妨害波の２波を入力端子より入力することで、同様に評価ができる。
【００３６】
本発明の電子部品は、従来構造の電子部品に対して、何らその大きさに変更を加えるものではなく、従来同様の小型の電子部品を損なうことなく、電気特性を改善することができる。また、シールド層の形成工程を必要とせず、低廉で電気特性に優れた電子部品を得ることができる。
【００３７】
本実施の形態では、電子部品として弾性表面波デバイスを用いたが、圧電薄膜を用いた薄膜バルク波共振器（ＦＢＡＲ）デバイスなどの他の高周波フィルタでも同様の効果が得られる。また、本実施の形態では、共用器について説明したが、フィルタ単体においても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００３８】
また、本実施の形態では、機能素子がフェイスダウン方式で実装された場合について説明したが、機能部が直接樹脂モールドされても問題ない場合や、機能部が別途空間保持構造を有する場合には、配線基板に機能素子を接着固定した後、ワイヤボンディングなどにより電気接続を行った場合でも同様の効果が得られる。
【００３９】
また、図７に示すように、同様な無線回路に使用されるＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）などのメカニカルスイッチにおいても同様の効果が得られる。
【００４０】
図７において、５０１は送信端子、５０２は受信端子、５０３はベースバンド（ＢＢ）部、５０４はパワーアンプ（ＰＡ）、５０５は送信フィルタ、５０６は受信フィルタ、５０８はローノイズアンプ（ＬＮＡ）、５０９はアンテナ、５１１は送受信号を切り替える高周波スイッチである。
【００４１】
送信時には、送信端子５０１から入った信号は、ベースバンド部５０３で変調され、パワーアンプ５０４で信号が増幅される。そして、送信フィルタ５０５を通りフィルタリングされ、送信帯域の信号がアンテナ５０９から電波が送信される。また、受信時には、アンテナ５０９から受信した信号は、送信フィルタに回り込むことなく、受信フィルタ５０６を通りフィルタリングされ、ＬＮＡ５０８により増幅され、ベースバンド５０３により復調され、受信端子５０２に伝達される。このように、スイッチは送受信を時分割で行う場合に用いられるもので、ＭＥＭＳ技術を用いたメカニカルスイッチが使用できる。
【００４２】
このようなシステムにおいても、前記共用器の場合と同様に、メカニカルスイッチをシリコン基板上に形成し、磁性体をフィラーとする封止樹脂で封止することにより、磁性体フィラーを含まない場合に比べ、様々な妨害波に対して１０〜４０ｄＢｍの改善効果を得ることができた。
【００４３】
以上のように、配線基板と、前記配線基板の少なくとも一方主面に実装された機能素子と、前記配線基板と前記機能素子とを電気的に接続する接続部材と、前記配線基板上であって前記機能素子が実装された主面の少なくとも一部と前記機能素子とを被覆する樹脂とからなる電子部品において、前記樹脂が、磁性体材料からなる充填材を含有することにより、相互変調歪が小さく高周波特性に優れた電子部品を得ることができる。
【００４４】
また、前記充填材が導電性材料の場合には、前記充填材を絶縁性材料により被覆することにより、充填材の含有率が高い場合においても、配線パターン間の短絡が起きることなく、磁性体充填材の磁気特性劣化がなく、経時変化がなく信頼性の高い電子部品を得ることができる。
【００４５】
また、前記充填材が、鉄（Ｆｅ）などの磁性金属を担持した有機材料とすることにより、封止材料の一般的母材であるエポキシ系樹脂などの樹脂との親和性が高く、長期信頼性に優れた電子部品を得ることができる。
【００４６】
さらに、前記電子部品を得るために、配線基板に機能素子を実装する工程と、前記配線基板上であって前記機能素子が実装された主面の少なくとも一部と前記機能素子とを、磁性体材料を充填材とする樹脂により被覆する工程とを少なくとも備えることにより、高周波特性、信頼性に優れた電子部品の製造方法を提供することができる。
【００４７】
さらに、アンテナ、送信回路および受信回路を備えた通信機器であって、バンドパスフィルタ、共用器、スイッチなどの前記電子部品を、前記アンテナと前記送信回路または前記受信回路との接続部、もしくは、前記送信回路および前記受信回路の少なくともいずれか一方に備えることにより、相互変調歪特性が良好で通話品質に優れた通信機器を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明にかかる電子部品は、小型低背の形状に影響を与えることなく、また、簡略化された工程で低廉に実現でき、相互変調歪や帯域外減衰量、アイソレーションなどの高周波特性に優れ、さらには信頼性に優れた電子部品を提供することが可能である。
【００４９】
前記電子部品を利用することで、低損失で小型な圧電振動デバイスや、フィルタ、共用器、アクチュエータ、メカニカルスイッチなどの機能デバイスを実現することが可能であり、これらを用いることにより、妨害波に強く通話品質に優れた無線通信機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態１における電子部品の構造を示す断面模式図
【図２】本発明の実施の形態１におけるフィルタの構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態１における共用器の構造を示す断面模式図
【図４】本発明の実施の形態１における共用器の構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態１における通信機器のブロック図
【図６】本発明の実施の形態１における測定系を示すブロック図
【図７】本発明の実施の形態１における通信機器のブロック図
【図８】従来の電子部品の構造を示す断面模式図
【図９】従来の他の電子部品の構造を示す断面模式図
【符号の説明】
【００５１】
１１０ 配線基板
１１１ 配線パターン
１１２ ビアホール
１１３ 外部端子
１２０ 機能素子
１３０ 封止樹脂
１４０ 導電性バンプ
１５０ 空隙
２０１ 入出力端子
２０２ 直列共振器
２０３ 並列共振器
２０４ バイパス共振器
２０５ インダクタ
３０１，５０１ 送信端子
３０２，５０２ 受信端子
３０３ アンテナ端子
３０４，４０５，５０５ 送信フィルタ
３０５ 移相回路
３０６，４０６，５０６ 受信フィルタ
３０７，４０７，５０７ 共用器
４０１，４１１ 信号発生器
４０２，５０４ パワーアンプ
４０９ スペクトラムアナライザ
５０３ ベースバンド部
５０８ ＬＮＡ
５０９ アンテナ
５１０ 通信機器
５１１ スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話に代表される携帯型電子機器に用いられ、弾性表面波デバイスや圧電バルク波デバイス、メカニカルスイッチなどの電子部品とその製造方法およびそれを用いた通信機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯型電子機器に内蔵される部品は、高性能を維持しつつ、より小型化、軽量化されることが要求されている。例えば、携帯電話に使われている高周波信号を選別するフィルタや共用器では、小型であり、挿入損失が小さいことが要求される。これらの要求を満たすフィルタの１つとして、圧電振動を利用した弾性表面波（ＳＡＷ；Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）デバイスや、薄膜バルク波共振器（ＦＢＡＲ；Ｆｉｌｍ Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）デバイスが知られている。
【０００３】
図８は、電子部品の一例として、従来の弾性表面波デバイスの断面図を示したものである。ここで、６１０は基板、６２０は機能素子としての弾性表面波素子、６３０は封止樹脂、６４０は導電性バンプ、６５０は空隙、６６０はシールド層ある。基板６１０には、弾性表面波素子との電気的導通を図るための配線パターン６１１と、外部端子６１３、ビアホール６１２が形成されている。
【０００４】
従来の電子部品について、その製造方法を追って詳細に説明する。先ず、圧電基板上に、弾性表面波を励振するための櫛型電極と、外部からの電気信号を入出力する電極パッドを、蒸着法やスパッタ法などにより形成された電極薄膜を、フォトリソグラフィ技術によりパターニングすることにより、弾性表面波素子６２０を形成する。次に、基板６１０に、弾性表面素子６２０の機能面が対向するように、導電性バンプ６４０を介して実装する。導電性バンプ６４０には、金（Ａｕ）ボールバンプや、半田バンプなどが用いられる。次に、前記弾性表面波素子６２０の機能部に空隙が保持されるように、弾性表面波素子裏面とその周囲が被覆されるように樹脂により封止する。前記樹脂は、エポキシ系熱硬化性または熱可塑性樹脂が広く用いられ、充填材（フィラー）として、シリカ（ＳｉＯ２）やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などの無機絶縁材料が使用される。最後に、前記樹脂表面に金属からなるシールド層６６０を形成する。シールド層を形成することにより、外来ノイズに強く、また、耐湿性に優れた弾性表面波デバイスを得ることができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
一方、図９は電子部品のもう一つの例として、従来の弾性表面波デバイスの断面図を示したものである。ここで、７１０は基板、７２０は機能素子としての弾性表面波素子、７３０は封止樹脂、７４０は導電性バンプ、７５０は空隙である。基板７１０には、弾性表面波素子との電気的導通を図るための配線パターン７１１と、外部端子７１３、ビアホール７１２が形成されている。
【０００６】
図９に示した構成とすることで、弾性表面波素子の耐湿性を素子機能面の保護膜により補強した場合などでは、シールド層などの金属膜を使用することなく小型、低背の弾性表面波デバイスを得ることができる（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
以上により、従来用いられていたメタル製やセラミック製多層の箱型パッケージを用いることなく、また、ワイヤボンディングを不要とした弾性表面波デバイスのパッケージングを行うことで、弾性表面波デバイスの小型化、低背化、高信頼性化を図っている。
【特許文献１】特開２００５−７３２１９号公報
【特許文献２】特開２００６−１４０９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図８や図９に示す従来の構成では、デバイスの小型化により、電子部品の相互変調歪特性が劣化するという課題があった。具体的には、高周波フィルタや共用器、高周波メカニカルスイッチなどにおいて、送信信号と、アンテナなど外部から到来する妨害波とにより、受信帯域において相互変調歪特性が劣化するという課題があった。
【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、電子部品のサイズを大型化することなく、相互変調歪特性が良好な電子部品およびその製造方法を提供することを目的とする。また、シールド層等がなくても、低廉で、良好な高周波特性を備えた電子部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の電子部品は、配線基板と、前記配線基板の少なくとも一方主面に実装された機能素子と、前記配線基板と前記機能素子とを電気的に接続する接続部材と、前記配線基板上であって前記機能素子が実装された主面の少なくとも一部と前記機能素子とを被覆する樹脂とからなる電子部品において、前記樹脂が、磁性体材料からなる充填材を含有することを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の電子部品の製造方法は、少なくとも、配線基板に機能素子を実装する工程と、前記配線基板上であって前記機能素子が実装された主面の少なくとも一部と前記機能素子とを、磁性体材料を充填材とする樹脂により被覆する工程とを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の電子部品によれば、従来の構造を大きく変更することなく、信頼性が高く、相互変調歪特性など高周波特性に優れた電子部品を得ることができる。また、シールド層を形成することなく、低廉で、高周波特性に優れた電子部品を提供することができる。
【００１３】
さらに、本発明の電子部品の製造方法によれば、新たな工程を付加することなく、低廉で小型の、相互変調歪特性など高周波特性に優れた電子部品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における電子部品の構造を模式的に示した断面図である。図１において、１１０は配線基板、１１１は配線電極、１１２はビアホール、１１３は外部端子、１２０は機能素子、１３０は封止樹脂、１４０は導電性バンプ、１５０は空隙である。
【００１６】
本実施の形態では、電子部品として圧電基板を利用した弾性表面波デバイスを用いている。機能素子１２０には、タンタル酸リチウムを使用した。タンタル酸リチウム以外に、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウムなどの圧電単結晶を選ぶことができる。また、シリコン基板やサファイア基板、ガラス基板などに、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電薄膜を形成した基板を用いてもよい。
【００１７】
機能素子１２０の一方主面には、弾性表面波を励振する櫛型電極からなる機能部１２１が、アルミニウムなどの導電性薄膜を通常のフォトリソグラフィを用いてパターニングすることにより形成されている。本実施の形態では、機能素子の一方主面に機能部を形成した後、他方主面を化学的機械研磨（ＣＭＰ）によりバックグラインドし、機能素子の厚さを約１５０μｍとした。
【００１８】
本実施の形態では、櫛型電極により形成された互いに異なる適当な共振周波数を有する共振器２０２、２０３、２０４を、梯子型（図２（ａ））または格子型（図２（ｂ））に接続することにより、バンドパスフィルタを構成することができる。なお、バンドパスフィルタの回路構成は、図２に示した構成に限るものではない。
【００１９】
配線基板１１０には厚さ約２００μｍのアルミナを用いた。前記配線基板１１０には、機能素子１２０との電気的導通を図るパターン電極１１１、外部回路との電気的導通を図る端子電極１１３、前記パターン電極１１１と前記端子電極１１３との電気的導通を図るビアホール１１２が備えられている。アルミナ以外に、ガラス分を含んだ低温焼成セラミック基板や、樹脂基板、シリコンインターポーザなどを用いてもよい。機能素子１２０は半田バンプや金バンプなどからなる接続部材である導電性バンプ１４０により、配線基板１１０にフェイスダウン方式で実装される。
【００２０】
最後に、封止樹脂１３０により、機能素子１２０の裏面とその周囲をモールドすることにより小型低背の電子部品を得ることができる。本実施の形態では、樹脂材料として磁性体をフィラーとするエポキシ系熱硬化樹脂を使用した。磁性体のフィラーとしては、鉄（Ｆｅ）、パーマロイ（Ｆｅ−Ｎｉ）、ＭｎＺｎフェライト、酸化クロムなどの噴霧粉などを使用することが好ましい。また、磁性金属を担持した有機材料などを用いてもよく、母材のエポキシ樹脂との親和性が高く信頼性の高い電子部品を得ることができる。
【００２１】
また、磁性体が導電性のある鉄粉などの場合で、フィラーの含有率が高く、複数の配線パターン１１１を電気的に短絡する可能性がある場合には、その表面を磁性材料自体の酸化膜もしくは酸化ケイ素などの無機絶縁材料などで被服することが好ましい。
【００２２】
図３は、互いに通過周波数帯域の異なる２つのフィルタを備えた共用器の構造を模式的に示した断面図である。図３において、１１０は配線基板、１２０ａは例えば送信用フィルタ、１２０ｂは例えば受信用フィルタ、１６０は配線基板１１０の内層電極で形成された移送回路（線路）である。また、図４は前記共用器のブロック図を示したものであり、送受端子３０１、３０２と、アンテナ端子３０３、送受フィルタ３０４、３０６、移相回路３０５から構成されている。
【００２３】
共用器を構成する場合には、図１に示す別々の弾性表面波デバイスを、マザー基板などの別基板上で複数個接続して構成しても良いが、同一の配線基板１１０に実装するほうが好ましい。これにより、より小型の電子部品を得ることができる。
【００２４】
次に、この共用器を用いた場合の相互変調歪特性について説明する。
【００２５】
図５は、携帯電話などの同時送受信をする無線通信機器の無線部を簡単に示したブロック図である。図５において、５０１は送信端子、５０２は受信端子、５０３はベースバンド（ＢＢ）部、５０４はパワーアンプ（ＰＡ）、５０７は送信フィルタ５０５、受信フィルタ５０６とからなる共用器、５０８はローノイズアンプ（ＬＮＡ）、５０９はアンテナである。
【００２６】
送信端子５０１から入った信号は、ベースバンド部５０３で変調され、パワーアンプ５０４で信号が増幅される。そして、送信フィルタ５０５を通りフィルタリングされ、送信帯域の信号がアンテナ５０９から電波が送信される。この際、受信フィルタ５０６へ送信信号が回り込まないように共用器は設計される。アンテナ５０９から受信した信号は、送信フィルタに回り込むことなく、受信フィルタ５０６を通りフィルタリングされ、ＬＮＡ５０８により増幅され、ベースバンド５０３により復調され、受信端子５０２に伝達される。
【００２７】
様々な無線周波数利用した複数のチャンネル、システムが混在している状況では、アンテナ５０９から複数の周波数成分の信号（妨害波）が受信される。例えば、自端末の送信信号と、アンテナからの妨害波信号が共用器など各構成要素の非線形性により歪み、この信号が受信帯域に入ると受信レベルの悪化などの障害が起こる。例えば、ｆａとｆｂの異なる周波数の信号が入力されると、電子部品の非線形性により、ｆａＸ２、ｆｂＸ２という２次の高調波が発生する。この高調波と基本波ｆ１、ｆ２により、３次の相互変調歪（ＩＭ３）として（２ｆａ−ｆｂ）や（２ｆｂ−ｆａ）などの信号が発生する。
【００２８】
従来、金属性のパッケージや、大型のセラミックパッケージなどを用いた共用器等では問題とならなかったレベルの信号であるが、電子部品の小型化が急速に進み、機能素子自体の耐湿性などの信頼性が向上したため、樹脂モールドされた共用器が用いられてくると、無視できないレベルになり、無線機の通話品質を劣化させる一因となっている。
【００２９】
図６は、相互変調歪特性の測定系の一例を示したものである。図６において、４０１は信号発生器（ＳＧ）、４０２はパワーアンプ（ＰＡ）、４０７は送信フィルタ４０５、受信フィルタ４０６からなる共用器、４０９はスペクトラムアナライザ（ＳＡ）である。
【００３０】
本実施の形態では、北米ＰＣＳシステムを想定し、送信信号として、信号発生器４０１より１８５０ＭＨｚ、１９１０ＭＨｚの信号を発生させ、パワーアンプ４０２、アイソレータ４０３、１８５０〜１９１０ＭＨｚの通過帯域を有する、送信フィルタを経て、共用器４０７のアンテナ端で２０ｄＢｍとなるように制御した。
【００３１】
次に、妨害波として、同じく信号発生器４１１より、送信周波数をＴｘ、受信周波数をＲｘとしたとき、（Ｒｘ−Ｔｘ）＝８０ＭＨｚ、（Ｒｘ＋Ｔｘ）＝１７７０ＭＨｚ〜１８３０ＭＨｚ、（２Ｔｘ−Ｒｘ）＝３７８０ＭＨｚ〜３９００ＭＨｚ、（２Ｔｘ＋Ｒｘ）＝５６３０ＭＨｚ〜５８１０ＭＨｚとなる周波数を発生させた。ここで発生した信号は、１９３０〜１９９０ＭＨｚの通過帯域を持つ受信フィルタ４０６を経て、スペクトラムアナライザ４０９で歪レベルを計測した。なお、妨害波の信号レベルは、０〜５ｄＢｍとして受信レベルを計測し、−１５ｄＢｍ入力時の歪を外装により求め、従来の電子部品と本発明の電子部品との比較を行った。
【００３２】
先ず、妨害波を（Ｒｘ−Ｔｘ）とした場合、従来の共用器の場合、送信信号が１８５０ＭＨｚ〜１９１０ＭＨｚの場合、歪は−７０ｄＢｍ〜−９０ｄＢｍ程度であるのに対して、本発明の構造による共用器を用いた場合には、全帯域にわたって歪が−１２０ｄＢｍ以下であり、大きく改善されていることが確認できた。
【００３３】
また、妨害波を（Ｒｘ＋Ｔｘ）とした場合、従来構成では−９０ｄＢｍ程度であるのに対して、本発明の構成では−１１０ｄＢｍ以下となった。同様に、妨害波が（２Ｔｘ−Ｒｘ）の場合に、従来構成では−８０〜−９０ｄＢｍに対し、本発明の構成では−１１０ｄＢｍ以下であった。さらに、妨害波を（２Ｔｘ＋Ｒｘ）とした場合、従来構成ではおよそ−１１０ｄＢｍであるのに対し、本発明の構成では−１２０ｄＢｍ以下を確保することができた。
【００３４】
以上のように、様々な妨害波に対して、封止樹脂に含まれる磁性体フィラーの磁界により、非線形歪レベルを大幅に改善することができ、電気特性に優れた電子部品を得ることができる。また、本発明の電子部品を用いることにより、通話品質に優れた通信機器を実現することができる。
【００３５】
なお、相互変調歪の計測に関しては、本発明で用いた測定系に限るものではない。また、測定系の保護のため、必要に応じてアイソレータやバンドパスフィルタを使用することが好ましい。また、共用器についての実施の効果について説明したが、バンドパスフィルタの計測の場合には、信号波と妨害波の２波を入力端子より入力することで、同様に評価ができる。
【００３６】
本発明の電子部品は、従来構造の電子部品に対して、何らその大きさに変更を加えるものではなく、従来同様の小型の電子部品を損なうことなく、電気特性を改善することができる。また、シールド層の形成工程を必要とせず、低廉で電気特性に優れた電子部品を得ることができる。
【００３７】
本実施の形態では、電子部品として弾性表面波デバイスを用いたが、圧電薄膜を用いた薄膜バルク波共振器（ＦＢＡＲ）デバイスなどの他の高周波フィルタでも同様の効果が得られる。また、本実施の形態では、共用器について説明したが、フィルタ単体においても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００３８】
また、本実施の形態では、機能素子がフェイスダウン方式で実装された場合について説明したが、機能部が直接樹脂モールドされても問題ない場合や、機能部が別途空間保持構造を有する場合には、配線基板に機能素子を接着固定した後、ワイヤボンディングなどにより電気接続を行った場合でも同様の効果が得られる。
【００３９】
また、図７に示すように、同様な無線回路に使用されるＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）などのメカニカルスイッチにおいても同様の効果が得られる。
【００４０】
図７において、５０１は送信端子、５０２は受信端子、５０３はベースバンド（ＢＢ）部、５０４はパワーアンプ（ＰＡ）、５０５は送信フィルタ、５０６は受信フィルタ、５０８はローノイズアンプ（ＬＮＡ）、５０９はアンテナ、５１１は送受信号を切り替える高周波スイッチである。
【００４１】
送信時には、送信端子５０１から入った信号は、ベースバンド部５０３で変調され、パワーアンプ５０４で信号が増幅される。そして、送信フィルタ５０５を通りフィルタリングされ、送信帯域の信号がアンテナ５０９から電波が送信される。また、受信時には、アンテナ５０９から受信した信号は、送信フィルタに回り込むことなく、受信フィルタ５０６を通りフィルタリングされ、ＬＮＡ５０８により増幅され、ベースバンド５０３により復調され、受信端子５０２に伝達される。このように、スイッチは送受信を時分割で行う場合に用いられるもので、ＭＥＭＳ技術を用いたメカニカルスイッチが使用できる。
【００４２】
このようなシステムにおいても、前記共用器の場合と同様に、メカニカルスイッチをシリコン基板上に形成し、磁性体をフィラーとする封止樹脂で封止することにより、磁性体フィラーを含まない場合に比べ、様々な妨害波に対して１０〜４０ｄＢｍの改善効果を得ることができた。
【００４３】
以上のように、配線基板と、前記配線基板の少なくとも一方主面に実装された機能素子と、前記配線基板と前記機能素子とを電気的に接続する接続部材と、前記配線基板上であって前記機能素子が実装された主面の少なくとも一部と前記機能素子とを被覆する樹脂とからなる電子部品において、前記樹脂が、磁性体材料からなる充填材を含有することにより、相互変調歪が小さく高周波特性に優れた電子部品を得ることができる。
【００４４】
また、前記充填材が導電性材料の場合には、前記充填材を絶縁性材料により被覆することにより、充填材の含有率が高い場合においても、配線パターン間の短絡が起きることなく、磁性体充填材の磁気特性劣化がなく、経時変化がなく信頼性の高い電子部品を得ることができる。
【００４５】
また、前記充填材が、鉄（Ｆｅ）などの磁性金属を担持した有機材料とすることにより、封止材料の一般的母材であるエポキシ系樹脂などの樹脂との親和性が高く、長期信頼性に優れた電子部品を得ることができる。
【００４６】
さらに、前記電子部品を得るために、配線基板に機能素子を実装する工程と、前記配線基板上であって前記機能素子が実装された主面の少なくとも一部と前記機能素子とを、磁性体材料を充填材とする樹脂により被覆する工程とを少なくとも備えることにより、高周波特性、信頼性に優れた電子部品の製造方法を提供することができる。
【００４７】
さらに、アンテナ、送信回路および受信回路を備えた通信機器であって、バンドパスフィルタ、共用器、スイッチなどの前記電子部品を、前記アンテナと前記送信回路または前記受信回路との接続部、もしくは、前記送信回路および前記受信回路の少なくともいずれか一方に備えることにより、相互変調歪特性が良好で通話品質に優れた通信機器を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明にかかる電子部品は、小型低背の形状に影響を与えることなく、また、簡略化された工程で低廉に実現でき、相互変調歪や帯域外減衰量、アイソレーションなどの高周波特性に優れ、さらには信頼性に優れた電子部品を提供することが可能である。
【００４９】
前記電子部品を利用することで、低損失で小型な圧電振動デバイスや、フィルタ、共用器、アクチュエータ、メカニカルスイッチなどの機能デバイスを実現することが可能であり、これらを用いることにより、妨害波に強く通話品質に優れた無線通信機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態１における電子部品の構造を示す断面模式図
【図２】本発明の実施の形態１におけるフィルタの構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態１における共用器の構造を示す断面模式図
【図４】本発明の実施の形態１における共用器の構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態１における通信機器のブロック図
【図６】本発明の実施の形態１における測定系を示すブロック図
【図７】本発明の実施の形態１における通信機器のブロック図
【図８】従来の電子部品の構造を示す断面模式図
【図９】従来の他の電子部品の構造を示す断面模式図
【符号の説明】
【００５１】
１１０ 配線基板
１１１ 配線パターン
１１２ ビアホール
１１３ 外部端子
１２０ 機能素子
１３０ 封止樹脂
１４０ 導電性バンプ
１５０ 空隙
２０１ 入出力端子
２０２ 直列共振器
２０３ 並列共振器
２０４ バイパス共振器
２０５ インダクタ
３０１，５０１ 送信端子
３０２，５０２ 受信端子
３０３ アンテナ端子
３０４，４０５，５０５ 送信フィルタ
３０５ 移相回路
３０６，４０６，５０６ 受信フィルタ
３０７，４０７，５０７ 共用器
４０１，４１１ 信号発生器
４０２，５０４ パワーアンプ
４０９ スペクトラムアナライザ
５０３ ベースバンド部
５０８ ＬＮＡ
５０９ アンテナ
５１０ 通信機器
５１１ スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板と、前記配線基板の少なくとも一方主面に実装された機能素子と、前記配線基板と前記機能素子とを電気的に接続する接続部材と、前記配線基板上であって前記機能素子が実装された主面の少なくとも一部と前記機能素子とを被覆する樹脂とからなる電子部品において、前記樹脂が、磁性体材料からなる充填材を含有することを特徴とする電子部品。
【請求項２】
前記充填材が、絶縁性材料により被覆された磁性体材料であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項３】
前記充填材が、磁性材料を担持した有機材料であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項４】
前記磁性材料が、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）から選ばれる元素を少なくとも含むことを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項５】
前記機能素子が受動部品であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項６】
前記機能素子が弾性振動を利用したフィルタまたはメカニカルスイッチであることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項７】
配線基板に機能素子を実装する工程と、前記配線基板上であって前記機能素子が実装された主面の少なくとも一部と前記機能素子とを、磁性体材料を充填材とする樹脂により被覆する工程とを少なくとも備えた電子部品の製造方法。
【請求項８】
アンテナ、送信回路および受信回路を備えた通信機器であって、請求項１から６に記載のいずれかに記載の電子部品を、前記アンテナと前記送信回路または前記受信回路との接続部、もしくは、前記送信回路および前記受信回路の少なくともいずれか一方に備えた通信機器。
【請求項１】
配線基板と、前記配線基板の少なくとも一方主面に実装された機能素子と、前記配線基板と前記機能素子とを電気的に接続する接続部材と、前記配線基板上であって前記機能素子が実装された主面の少なくとも一部と前記機能素子とを被覆する樹脂とからなる電子部品において、前記樹脂が、磁性体材料からなる充填材を含有することを特徴とする電子部品。
【請求項２】
前記充填材が、絶縁性材料により被覆された磁性体材料であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項３】
前記充填材が、磁性材料を担持した有機材料であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項４】
前記磁性材料が、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）から選ばれる元素を少なくとも含むことを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項５】
前記機能素子が受動部品であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項６】
前記機能素子が弾性振動を利用したフィルタまたはメカニカルスイッチであることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項７】
配線基板に機能素子を実装する工程と、前記配線基板上であって前記機能素子が実装された主面の少なくとも一部と前記機能素子とを、磁性体材料を充填材とする樹脂により被覆する工程とを少なくとも備えた電子部品の製造方法。
【請求項８】
アンテナ、送信回路および受信回路を備えた通信機器であって、請求項１から６に記載のいずれかに記載の電子部品を、前記アンテナと前記送信回路または前記受信回路との接続部、もしくは、前記送信回路および前記受信回路の少なくともいずれか一方に備えた通信機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−２３５３０３（Ｐ２００７−２３５３０３Ａ）
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５１７０５（Ｐ２００６−５１７０５）
【出願日】平成１８年２月２８日（２００６．２．２８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２８日（２００６．２．２８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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