包括表面彈性波元件的射頻模塊部件及其製造方法
2023-06-21 07:08:21
專利名稱：包括表面彈性波元件的射頻模塊部件及其製造方法
背景技術：
本發明涉及包括倒裝片型表面聲波元件的射頻模塊部件，所述表面聲波元件安裝在一個陶瓷多層基片上，尤其涉及包括表面聲波元件的射頻模塊部件及其製造方法，所述表面聲波元件能夠增加使用的可靠性，改善元件安裝效率，降低產品高度，和進一步增加生產量。
在市場上始終要求電子設備的小型化，同樣對於所使用的部件也要求降低尺寸和重量。這一要求在以行動電話為代表的射頻設備中尤其明顯。而且，在所使用的部件中，這種要求也很明顯。對於射頻設備，電子部件被高密度地安裝，已經遵循降低部件的尺寸和重量的要求。而且，對於用於在其上安裝元件的基片，為了實現小型化，具有多個導體層的多層基片已經替代具有單層導體的常規基片被主要地使用。
陶瓷多層基片如此形成多層基片的絕緣層用電絕緣體的陶瓷形成，導體層用諸如銀等形成。與普通樹脂多層基片相比，陶瓷多層基片展示了低射頻損耗、優良導熱性、尺寸高精度和高可靠性等特性。
陶瓷多層基片安裝有被繞成環狀或者彼此相對平行安裝的內部導體，以便在其中形成電感和電容。而且，因為低損耗和高尺寸精度，可以在陶瓷多層基片內部形成高品質因素和低容差的元件。
這些陶瓷多層基片在諸如行動電話的射頻電路中用作模塊，各種部件被安裝在表面上以形成具有優良特性和小型的集成元件。
因為與一個接一個地安裝獨立元件的常規技術相比射頻模塊具有為每個功能安裝的電路，設備結構簡單、可靠和高性能。而且，因為常規的獨立元件分別組合每個部件的性能來執行功能，設計很複雜。然而，轉變成模塊化結構，在某一模塊中確定特性規範，以便在設計該設備時構造設計並節省時間和勞力。
圖9圖示世界上廣泛使用的GSM雙頻段型行動電話機的射頻電路的方框圖。同樣，ANT是用於發送和接收電波的天線，DPX是作為濾波器用於分離多個頻率的雙工器(雙頻濾波器)，T/R SW是用於切換發送和接收的發送/接收開關，LPF是用於在發射級上控制射頻的低通濾波器，和BPF是在接收級上的帶通濾波器。
在這種行動電話的電路中，通過在多層基片上實際地安裝元件，例如在基於發射的電路中的功率放大器部分上和在天線開關部分中，用某一數目的功能來形成模塊。
圖10和11圖示各種情況下的結構。
圖10圖示功率放大器模塊的例子，其中參考號1表示具有內部電極1a和外部電極1b的電介質多層基片。在電介質多層基片上，安裝有作為功率放大器主要部件的NMIC和外圍電路的晶片元件2。NMIC由保護外殼3保護，並且電介質多層基片的上側完全由屏蔽外殼4覆蓋。
圖11圖示包括天線開關部分的前端模塊的一個例子，其中參考號10是具有內部電感部分11、電容部分12和外部電極13的一個陶瓷多層基片。而且，在陶瓷多層基片10上，安裝由包括電極、電阻和其它元件的晶片部件15和用於完全覆蓋陶瓷多層基片上側的屏蔽外殼16。然而，圖11的前端模塊並不包括表面聲波元件(此後稱作「SAW元件」)或者即使包括也不包括一個封裝元件。
現在，以諸如功率放大器和天線開關模塊的單個功能來實現模塊構造。如果將更多的功能構造在模塊中，將進一步獲得模塊的優點。包括SAW元件的模塊構造當然將是很重要的。
常規SAW元件以前是封裝元件。當然可以通過安裝封裝元件來形成模塊。然而，如將結合本發明被描述的，將元件晶片直接安裝在基片上以實現小型化和厚度被降低的產品。而且，將降低產品成本。
陶瓷多層基片可以在其中具有電感和電容，因而特徵是小型化，但是另一方面，高度的降低是很難的。因此，在基片上安裝封裝件的通常可用模塊將不足以滿足降低高度的要求，未來將進一步增長。而且，與原先無封裝件的晶片相比，封裝件佔用一個很大的區域。在將被使用的元件中，SAW元件是最高的元件之一，並具有很大的佔用區域。在這些情況下，要求以任意一種形式將SAW元件直接安裝在陶瓷多層基片上，而不使用封裝件。
另一方面，對於SAW元件的生產，存在形成SAW晶片的處理和將SAW元件安裝到封裝件上並予以密封的處理。需要用於各個處理的成本。如果SAW元件可以直接被安裝到陶瓷多層基片上，生產成本將被降低，因為不需要安裝在封裝件上和密封的處理。
如前所述，對於射頻模塊，需要作為晶片將SAW元件直接安裝到通過焊接安裝其它元件的陶瓷多層基片上。
因此，為了認識上述內容，提出下述問題(1)需要氣密封裝SAW元件晶片。
(2)需要實現以支撐方式可以抵抗溫度變化的結構，而不影響表面聲波。
(3)需要使SAW元件的焊接處理和安裝處理一致。
(4)需要在實現降低高度的同時使模塊表面平坦。
(5)需要在一塊中處理多個陶瓷多層基片，從而增加生產效率。
(1)關於氣密封裝SAW元件的要求例如在鋰鉭鐵基片上通過在亞微米(μm)級的精度上形成階梯狀鋁電極來製造SAW元件。精確地設計電極形狀以獲得重要特性，包括諧振頻率、帶寬、介入損耗和帶外損耗等。例如，1μm的誤差將不滿足設計規範。
因此，精確設計的元件很可能受外部空氣的影響。溼度產生的含水量和灰塵等的粘附特性將對性能產生致命影響。
在這些情況下，應當為密封採用各種措施，並且在模塊中作為本發明的目的，必需採用與小型化、降低高度和與其它部件同時安裝相兼容的處理。
(2)關於支持元件對表面聲波不產生影響的要求在安裝矽基集成電路的裸露晶片的情況下，通過使用諸如粘結劑可以將晶片牢牢地安裝到基片上，並粘結整個表面。然而，在SAW元件的情況下，因為通過表面聲波在元件表面上的出現獲得諧振特性，因此，不可能通過使用粘結劑將晶片的整個表面牢固地固定到表面上。
在現有的小SAW元件的情況下，如所公開的，在JP-A-10-79638中，通過所謂的倒裝片安裝將元件固定到陶瓷基片或者樹脂基片上。這在圖12中被圖示，其中參考號20是一個基片，30是作為SAW元件的倒裝片。在基片20上形成有電極21，其表面為金(Au)，並且倒裝片30具有在形成有用於SAW的階梯型電極的主表面上形成的一個金接線塊31。利用金對金焊接將形成有用於SAW的階梯型電極的主表面朝下來安裝倒裝片30(面向下焊接)。
同樣在本發明中，遵循這種用於安裝SAW元件的方法看起來是有效的。但是必需不能出現問題，即使與其它焊接部件結合安裝。具體地說，與單個SAW元件不同，在一個組合模塊中與其它元件組合的情況下，陶瓷多層基片變厚。在這種情況下，施加到焊接部分的應力與常規封裝部件相比很大。
(3)關於使焊接處理和SAW元件安裝處理兼容的要求通常在焊接處理中，將焊錫膏印刷在基片表面上的接合部位上，然後放置元件並通過回爐加熱將其固定。在這種情況下，在焊錫膏中存在的助熔被蒸發以形成與表面電極的接觸面，從而確保焊接的溼度。
在本發明的情況下，SAW元件被暴露安裝，並且如果在未確保氣密性的情況下被預先安裝，助熔劑的粘附性將顯著地影響SAW元件的特性。
而且，通常通過金對金凸塊焊接來焊接SAW元件。在焊料焊接的情況下，基片上的金屬表面是錫或焊料薄膜，這些通常通過鍍膜形成。
在本發明之時，尚未產生組合安裝裸露SAW元件和焊料安裝部件的方法。
(4)關於使模塊表面平坦和降低其高度的要求為了安裝電子元件，已經產生和廣泛地使用利用自動安裝機的方法。該設備通常包括一個用於拿住元件的真空吸收噴嘴，因此，該元件應當具有至少比噴嘴直徑寬的平滑表面。根據現有技術的方法，組合模塊的表面覆蓋有一個金屬板。然而，在本發明中，將平滑結構添加給氣密結構違背降低高度的要求。
(5)關於通過在一塊中處理多個陶瓷多層基片來增加生產效率的要求通常，考慮通過一次處理單獨處理陶瓷多層基片。然而，這種分個處理要求更多的勞力，並且對於增加生產效率沒有好處，又增加了生產成本。因而，希望在一塊中處理多片陶瓷多層基片。
JP-A-6-97315公開了一種和其它電路元件一起安裝SAW元件並予以封裝的例子。根據該先前的例子，當將其放置到樹脂基片上並通過絲焊被電連接時固定SAW元件。這明顯不同於以倒裝片的形式將SAW元件安裝到多層陶瓷基片的本發明。根據本發明，利用倒裝片安裝可以實現小型化，並且通過採取倒裝片的形式可以降低與基片相關的熱膨脹率中的不同所產生的影響。JP-A-6-97315指出在陶瓷基片之間熱膨脹率中的不同，這種不同導致問題。然而，在本發明中，這種影響很小。具體地說，SAW元件的溫度係數和熱膨脹率中的不同可能被抵銷，並且在樹脂基片的情況下和在陶瓷基片的情況下倒裝片的中心頻率的溫度屬性比在圖4所示的陶瓷基片中更好。
順便說一下，JP-A-6-97315看起來公開了與其它無源元件的組合安裝，但是並未公開與焊料焊接元件的組合安裝。具體地說，焊錫被用於封裝，但是在這種情況下，為了避免助熔劑的汙染，使用了瞬間加熱方法。簡而言之，據建議與焊料焊接元件組合安裝非常困難。根據本發明，通過採取一個淨化處理，與其它焊料焊接元件組合安裝可以被使用，並且這更簡單，還可以一起安裝其它各種元件。
發明概述因此，鑑於上述要點，本發明的第一個目的是提供一種包括表面聲波元件的射頻模塊部件及其製造方法，使得能夠作為一個裸露晶片安裝一個SAW元件，並和其它焊料安裝元件一起安裝。
本發明的第二個目的是提供一種包括表面聲波元件的射頻模塊部件及其製造方法，其中，SAW元件可以作為裸露晶片安裝，從而確保小型化，降低高度，增加生產效率和降低成本。
參考用於執行本發明的模式，本發明的其它目的和新特性在下述說明中是很明顯的。
為了實現上述目的，根據本發明的第一方面，包括表面聲波元件的射頻模塊部件的特徵在於，在陶瓷多層基片上安裝表面聲波元件和其它表面安裝元件，所述表面聲波元件是倒裝片，它通過金對金焊接到所述陶瓷多層基片的鍍金電極而被面向下焊接，並且至少所述表面聲波元件被固定到所述陶瓷多層基片的側壁和覆蓋所述側壁開口的一個蓋子而氣密性覆蓋。
根據本發明的第二方面，如在本發明第一方面中所述的包括表面聲波元件的射頻模塊部件的特徵在於，至少一個所述其它表面安裝元件利用焊接被安裝在陶瓷多層基片上。
根據本發明的第三方面，如在本發明的第一或第二方面中所述的包括表面聲波元件的射頻模塊部件的特徵在於，所述表面聲波元件通過側壁和蓋子與所述其它表面安裝元件隔離。
根據本發明的第四方面，如在本發明的第一、第二或第三方面中所述的包括表面聲波元件的射頻模塊部件的特徵在於，由側壁圍繞並由蓋子覆蓋的一部分區域是所述陶瓷多層基片的30％至100％。
根據本發明的第五方面，如在本發明的第一、第二、第三或第四方面中所述包括表面聲波元件的射頻模塊部件的特徵在於，陶瓷多層基片的鍍金電極的金膜在0.1微米至5微米之間，表面聲波元件和鍍金電極之間的空間在5微米至50微米之間，並且在金對金焊接的焊接凸塊之後的直徑在50微米至150微米之間。
根據本發明第六方面，製造包括表面聲波元件的射頻模塊部件的一種方法的特徵在於包括步驟將一個鍍金層鍍到陶瓷多層基片導電錶面的至少一部分焊接部分上；在所述鍍金程序之後，通過焊接將除了表面聲波元件之外的至少一個表面安裝元件安裝到所述陶瓷多層基片上；在所述焊接之後清理多層陶瓷基片；在所述清理程序之後，利用金對金焊接，通過面向下焊接將表面聲波元件的倒裝片安裝到陶瓷多層基片上；將形成側壁的元件安裝到陶瓷多層基片上；在安裝表面聲波元件和形成側壁之後，通過加上形成蓋子的元件，氣密性封裝由形成側壁的元件和形成蓋子的元件圍繞的一個空間。
根據本發明的第七方面，製造在本發明第六方面所述的包括表面聲波元件的射頻模塊部件的方法的特徵在於，通過焊接共用於多片陶瓷多層基片的所述側壁形成元件來執行所述側壁形成程序，並且此後在一塊中執行隨後步驟的至少部分步驟，為每個陶瓷多層基片切割最終形成所述側壁的元件。
根據本發明的第八方面，製造在本發明的第六或第七方面所述的包括表面聲波元件的射頻模塊部件的方法的特徵在於，清理程序用於通過等離子蝕刻來清理所述陶瓷多層基片。
附圖的簡要說明圖1是根據用於執行本發明的第一模式包括表面聲波元件的射頻模塊部件的前視和截面圖；圖2A至2G是表示第一模式的生產處理的示意圖；圖3圖示第一模式中的電路；圖4圖示SAW元件在陶瓷基片和樹脂基片情況下的溫度特性；圖5A至5E是表示用於執行本發明的第二模式的生產處理；圖6是用於第二模式的樹脂元件的平面圖；圖7是用於執行所示發明的第三模式的前視和截面圖；圖8是圖示在其上安裝有常規SAW元件的封裝件的模塊的一個例子的前視圖和截面圖；圖9是用於GSM雙頻段型行動電話的射頻電路的方框圖；圖10是功率放大器模塊的前視圖和截面圖11是包括天線開關部分的前端模塊的前視圖和截面圖；和圖12是表示利用金對金焊接SAW的面向下焊接(倒裝片安裝)的一個例子的前視圖和截面圖。
實施例的詳細描述將參考附圖描述根據本發明用於執行包括表面聲波元件的射頻模塊部件及其製造方法。
圖1是用於執行本發明的第一模式，表示包括表面聲波元件的射頻模塊部件的完成狀態。圖2A至2G表示其生產過程。圖3表示用於它的一個電路。
首先，將參考圖2A至2G所示的生產過程順序描述第一模式。在圖2A中，參考號40表示陶瓷多層基片，它具有以氧化鋁玻璃合成陶瓷作為絕緣層的15層內部電導體41組成。外形為大約6毫米×4毫米，厚度是0.8毫米。陶瓷層基片40的表面導體層42由燒結銀導體形成。
在圖2B所示的鍍金處理過程中，在陶瓷多層基片40的表面導體層42(燒結銀導體)上鍍大約2至3微米的鎳作為基礎鍍層，然後繼之以鍍金以形成具有金膜的安裝電極43。
在圖2C的在陶瓷多層基片40上安裝焊接元件的過程中，將焊錫膏覆蓋在形成有金膜的安裝電極43的焊接連接部位，焊接元件50(將被焊接的表面安裝元件)包括圖3電路中的電感、電容、電阻和二極體等。隨後，通過回爐固定焊接。因而，通過焊接到覆蓋有金膜的表面導體層42即安裝電極43來固定各元件50。
此後，在圖2D所示的清理過程中，在其上安裝有焊接元件50的陶瓷多層基片40被鹼藥液清理或等離子清理(等離子蝕刻)。
在圖2E所示的使用金對金焊接執行SAW元件安裝的倒裝片安裝過程中，SAW元件不是封裝元件，但是倒裝片型SAW元件即倒裝片30是裸露晶片，如圖12所示。倒裝片30經過和封裝件類似的處理，並在提供有用於SAW元件的階梯狀電極的主表面上形成金雙頭螺栓塊31(簡單地說，這可以通過省略安裝到封裝件和在封裝件中封裝後半部的處理來獲得)。以將提供有用於SAW元件的階梯狀電極的主表面向下的方式，通過金對金焊接將倒裝片30安裝到陶瓷多層基片40上的安裝電極43上(面向下焊接)。
通過改變金線的直徑和形成條件，金雙頭螺栓塊31可以被改變直徑，並可以在一個合理的範圍內，通過改變金線的長度，金雙頭螺栓塊31可以被改變長度，並且基片40上的安裝電極43和倒裝片30之間的間隙可以被設置在一個合理範圍內。以這樣的方式執行倒裝片30的面向下焊接，在被向下反轉時將倒裝片放置在預定位置上，然後在倒裝片30一側上施加9W超聲波0.6秒，同時施加300克的負載。從而，利用超聲波將金雙頭螺栓31焊接到基片一側上的安裝電極43的金表面上。
順便地，下面將參考表1討論在將清理處理改變成非清理，鹼化學清理的情況下作為SAW元件的倒裝片30的抗剪強度。下面將參考表2討論安裝電極43的鍍金厚度和倒裝片30和焊接件50的抗剪強度。下面將參考表3討論在安裝倒裝片30之後(在超聲波焊接之後)的金塊的直徑、抗剪強度和對熱衝擊試驗結果的影響。而且，將參考表4討論安裝電極43和基片40上的倒裝片30之間的間隙對水平推擠的影響和熱衝擊試驗的結果。當在表1至4中測量時，電子顯微鏡在安裝時檢查金塊的橫截面、直徑和接觸面。
在如圖2F所示作為SAW元件安裝倒裝片30時，正方形構架的環氧樹脂板被焊接在陶瓷多層基片40上，該板被挖空以變成用於接收作為SAW元件的倒裝片30和焊接件50的樹脂側壁60，並且如圖2G所示，利用粘合劑焊接變成蓋子61的環氧樹脂板，並在真空中進一步焊接5小時以增強焊接。
通過圖2A至G所述的過程，具有如圖1所示的內部導體層41的陶瓷多層基片被在其上安裝作為SAW元件的倒裝片30和作為表面安裝元件的其它焊接件50，其中焊接件50被焊接在陶瓷多層基片40上，並且具有金塊31的倒裝片30通過金對金焊接(金球焊接法)被面向下焊接到陶瓷多層基片40的鍍金安裝電極43上，並且通過氣密封裝樹脂側壁60和用於覆蓋這一側壁開口的樹脂蓋子61固定到陶瓷多層基片40，倒裝片30和其它焊接件50被覆蓋。因而，獲得氣密封裝的射頻模塊部件。射頻模塊部件具有長和寬6毫米×4毫米，高1.5毫米的外形。
在圖3所示的電路中，除了SAW元件之外的部分已經以同樣大約6毫米×4毫米的模塊產品的形式被完成。相同大小的模塊可以在其上安裝兩個SAW元件，由此可以看出這可以被充分小型化。而且，根據本發明的模塊的高度為1.5毫米。如圖8所示，當SAW封裝件70被簡單安裝在常規產品上時(具有安裝在陶瓷多層基片40上的焊接件50的模塊)，高度大約為2毫米。顯然與圖8所示的常規技術相比，大大降低了高度。順便說一下，在圖8中，相同的元件或者與圖1的元件對應的元件用相同的參考號表示。
圖4表示作為本實施例當SAW元件的倒裝片被安裝在陶瓷多層基片上時(虛線)和當倒裝片被同樣安裝在樹脂基片上時(實線)的溫度特性。可以看出陶瓷多層基片隨著溫度變換的頻率變換較小。
表1表示當將清理處理分別改變成非清理、鹼化學液體清理和等離子清理來生產測試樣品時的抗剪強度。在安裝倒裝片30之後的金塊直徑為100微米，安裝電極43和基片40上的倒裝片30之間的間隙距離是20微米，基片一側的安裝電極43的鍍金薄膜是0.5微米。
表1表1清理處理對抗剪強度的影響
從表1可以明顯看出，在非清理的情況下，看出固定強度極弱。這一樣品可以被插入在埋入樹脂中，拋光表面，並用電子顯微鏡在橫截面上觀察，類似助熔劑的外部物質附著在表面上。認為是外部物質導致抗剪強度的降低。使用鹼基清理液體執行藥品液體清理。在這種情況下，測試樣品在沒有實際使用的具體問題的標準上。通過濺射氬等離子執行等離子清理的結果如下。輸出是450瓦的常量，時間是參量。對於所需要的強度，1分鐘是不夠的。在超過10分鐘時，再次不能獲得所需要的強度。在小於1分鐘的時間內，表面未被激活，在超過10分鐘的時間內，發現安裝電極43在金表面層上有損傷。優選範圍是2分鐘至8分鐘。
表2表示針對作為倒裝片30的1005片狀電感器(1×0.5×0.5毫米)和焊接件50，通過在0.05微米至7.0微米的範圍內改變基片40上安裝電極43的鍍金厚度所生產測試樣品的抗剪強度。在這種情況下，在安裝倒裝片30之後，金塊直徑是100微米，安裝電極43和基片40上的倒裝片30之間的間隙間隔是20微米，安裝電極43和1005片狀電感之間的間隙間隔是20微米，等離子清理為5分鐘。
表2電鍍厚度分別對SAW元件和焊接安裝片的抗剪強度的影響。
根據表2所示的結果，發現在金鍍膜即鍍金層的厚度小於0.1微米的情況下，在金對金焊接的情況下以及金對焊料焊接的情況下強度極低。鍍金層厚度超過5微米的情況下沒有特殊問題。然而，在焊料焊接的情況下，抗剪強度極低，其中在鍍層和銀基底之間產生摩擦。這可以被解釋為在固定焊料時應力集中於接觸面上。因此，作為金膜的鍍金厚度優選0.1微米至5微米，最好在0.3微米和3微米的範圍內。
表3表示對於當作為SAW元件的倒裝片30被面向下焊接到基片40上時分別通過在30微米至200微米的範圍內改變金塊的直徑而生成的樣品，金塊直徑對抗剪強度和倒裝片30的熱衝擊試驗的影響的測量結果。
表3金塊直徑對SAW的抗剪強度和熱衝擊試驗結果的影響
在更加清潔的狀態下進行熱衝擊試驗。測試條件包括低溫側-40℃和高溫側85℃，在100次的循環中分別保持30分鐘。通過測量SAW元件的插入損耗來進行估計。開始大約為2dB然後變為5dB以上被確定為失敗。通過100個樣品的失敗次數來確定估計。其它的測量條件包括基片側的安裝電極43的鍍金膜為0.5微米、基片40上的安裝電極43和倒裝片30之間的間隙為20微米和等離子清理為5分鐘。
根據表3所示的結果，發現當金塊直徑變得低於50微米時，強度明顯降低，並且在接收熱衝擊試驗之後的損傷率增加。在金塊直徑超過150微米的情況下，抗剪強度足夠高，但是在接收熱衝擊試驗之後的損傷率增加。在這種情況下，發現SAW元件在其電極一側上經常產生剝落。這表明在金塊變得極厚的情況下，熱衝擊應力集中於SAW元件一側。因此，金塊在安裝時優選在50微米和150微米之間，並且最好在70微米至120微米的範圍內。
表4表示通過使用預備具有在3微米至70微米之間範圍內變化的安裝電極43和倒裝片30之間間隙的樣品，基片40上的安裝電極43和倒裝片30之間的間隙距離對倒裝片30的抗剪強度和熱衝擊測試結果影響的測量結果。基片一側的安裝電極43的金膜是0.5微米，金塊直徑是100微米，等離子清理為5分鐘，在-40℃至85℃上的熱衝擊測試為100個循環。
表4間隙對SAW元件的抗剪強度和熱衝擊測試結果的影響。
在間隙距離小於5微米的情況下，強度是足夠的，但是在熱衝擊試驗中經常失敗。在間隙距離超過50微米的情況下，在熱衝擊試驗中沒有問題，但是抗剪強度明顯降低。因此，間隙距離優選5微米至50微米，最好在10微米至30微米的範圍內。
根據第一實施例，可以獲得如下效果。
(1)對於包括作為陶瓷多層基片40的倒裝片30和直接安裝在其上的SAW元件的射頻電子電路部件，通過使用樹脂側壁60和樹脂蓋子61，可以氣密封裝SAW元件，生產時的焊接件50的影響被消除，生產效率被提高，使用的可靠性增加，安裝時的安裝率可以被增加，並且可以降低產品的高度。
因此，對於被構造的射頻模塊部件，其中安裝該模塊部件的側部和上部被樹脂側壁60和樹脂蓋子61覆蓋氣密封裝，可以解決氣密封裝SAW元件的問題(1)。
(2)使用面向下焊接(倒裝片焊接)，通過作為SAW元件的倒裝片30在陶瓷多層基片40的鍍金電極上的金對金焊接，使用對SAW元件不產生影響的支撐法可以解決抗溫度變化的耐久性(2)。具體地說，除了通過金對金焊接的倒裝片安裝之後，使鍍金厚度和金塊直徑合適，使得溫度變化的耐久性更加。特別地，在陶瓷多層基片40上形成的安裝電極43的鍍金膜為0.1微米至5微米，作為SAW元件的倒裝片30和安裝電極43之間的距離被設置為5微米至50微米，用於在焊接時進行金對金焊接的金塊直徑被設置為50微米至50微米。
(3)在該製造方法中，至少元件安裝陶瓷多層基片40的表面導體層42的元件焊接部分被鍍金以形成安裝電極43，除了SAW元件之外的元件通過焊接來安裝，執行清理，隨後通過使用粘合劑粘合側壁60的樹脂材料和樹脂蓋子61利用金對金焊接將作為SAW元件的倒裝片30倒裝片安裝到陶瓷多層基片40上。在這種方法中，通過焊接被安裝的焊接元件可以遵循常規方式。鍍金表面足夠溼和充分固定。使用這種製造方法，可以解決使焊接處理和SAW安裝處理相一致的問題(3)。然而，當基片表面附著助熔劑的分散物和使用焊料安裝之後的焊料殘餘物時，很難將SAW元件安裝到SAW元件安裝部分的金表面上。根據本實施例，執行清理以激活金表面以便不出現安裝的障礙物。普通的藥液清理將金表面激活到允許安裝SAW元件的程度。然而，利用等離子蝕刻進行清理更佳。在這種情況下，要求對其它的安裝件不產生破壞。而且，在真空中焊接諸如側壁60和蓋子61的樹脂以便可以消除圍繞SAW的灰塵和附著物。
(4)使用先前描述的結構和生產方法，必然解決使模塊表面平坦和降低厚度的問題(4)。對於元件的實際安裝，最好適用各種安裝機器。當然沒有問題，如果所有的部件是平的，並且如果模塊的上表面平坦30％或更高，則很好，最好是50％或更高。
圖5A至5E表示第二實施例，表示在一塊中處理多片陶瓷多層基片。在這種情況下，如圖5A所示，從在每片陶瓷多層基片40上安裝焊接件到基片的清理，處理與圖2A至2D所示的處理相同。此後，如圖6所示，準備一個格狀樹脂件63，它具有在一片上形成的多個部分(最好為10個或更多)，存在很多樹脂側壁60，多個陶瓷多層基片40(最好為10個或更多)被如圖5B所示焊接在格狀樹脂件63上。隨後，如圖5C所示，作為SAW元件的倒裝片30被面向下焊接到多個陶瓷多層基片40上，然後如圖5D所示，作為集中處理焊接一個樹脂板64，該樹脂板64具有一體形成的多個蓋子61。最後，如圖5E所示，切割樹脂件63和樹脂板64以劃分成單件，每個單件具有一個陶瓷多層基片40。順便說一下，在圖5A至5E中，與圖2A至2G相同或對應的部分用相同的參考號表示。
在通常可用的樹脂件50的安裝中，一個金屬屏蔽片被放置在平坦的基片40上，塗覆焊錫膏，排列元件50和通過回爐固定焊料。因此，在焊接處理之前焊接作為側壁的樹脂件63時，表面變得不平坦，普通的焊錫膏塗覆很困難。
根據第二實施例，除了第一實施例的工作效果之外，至少在生產過程的某一部分中可以在一塊中處理多個陶瓷多層基片40，從而大大地節約勞動力，增加生產效率和實現成本降低。即，可以解決通過在一塊中處理多個陶瓷多層基片板來提高生產效率的問題。
圖7是第三實施例，表示SAW元件與其它元件隔離。在這種情況下，形成側壁65的樹脂件66並非簡單正方形，而是具有被挖空的洞以在其中分別接收作為SAW元件的倒裝片30和焊接件50。樹脂件66被焊接在陶瓷多層基片40上，利用粘結劑粘結作為蓋子61的環氧樹脂板。其它的結構部件與第一實施例相同。在此，相同或對應的部件用相同的參考號表示。
根據第三實施例，還可以在作為SAW元件的倒裝片30和作為其它安裝部件的焊接件之間提供樹脂側壁65。在這種情況下，某一元件可以與其它元件相隔離。因此，即使在實際使用中其它安裝件產生汙染物，也不會降低SAW元件的性能。而且，在這種情況下，樹脂側壁65和蓋子61的結構最好是固定的。其它工作效果與第一實施例相同。
已經參考實施例描述了本發明，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明的情況下在權利要求書的範圍內顯然可以對本發明進行多種修改。
如上所述，根據本發明，表面聲波元件和其它表面安裝元件被安裝在陶瓷多層基片上，其中表面聲波元件是倒裝片，它通過金對金焊接面向下焊接到陶瓷多層基片的鍍金電極上，並且至少表面聲波元件被固定到多層陶瓷基片的側壁和覆蓋側壁開口的蓋子氣密封裝覆蓋。因此，SAW元件可以被保持氣密，並消除生產時被焊接的表面安裝元件的影響。而且，可以增加生產率、使用可靠性和安裝時的安裝效率，並可以進一步降低產品高度。
權利要求
1.一種射頻模塊部件，包括一個陶瓷多層基片；安裝在所述陶瓷多層基片上的一個表面聲波元件和其它表面安裝元件，所述表面聲波元件是倒裝片，它通過金對金焊接面向下焊接到所述陶瓷多層基片的鍍金電極上；和密封聲波元件的一個蓋子；其中使用固定到所述所述陶瓷多層基片的側壁和覆蓋所述側壁開口的所述蓋子來氣密性覆蓋至少所述表面聲波元件。
2.如權利要求1所述的包括表面聲波元件的射頻模塊，其中至少一個所述其它表面安裝元件利用焊接被安裝在陶瓷多層基片上。
3.如權利要求1或2所述的包括表面聲波元件的射頻模塊部件，其中所述表面聲波元件通過側壁和蓋子與所述其它表面安裝元件隔離。
4.如權利要求1或2所述的包括表面聲波元件的射頻模塊部件，其中由側壁圍繞並由蓋子覆蓋的一部分區域是所述陶瓷多層基片的30％至100％。
5.如權利要求1或2所述的包括表面聲波元件的射頻模塊部件，其中陶瓷多層基片的鍍金電極的金膜在0.1微米至5微米之間，表面聲波元件和鍍金電極之間的空間在5微米至50微米之間，並且在金對金焊接的焊接凸塊之後的直徑在50微米至150微米之間。
6.一種製造包括表面聲波元件的射頻模塊部件的方法，其特徵在於包括以下步驟將一鍍金層鍍到陶瓷多層基片導電錶面的至少一部分焊接部分上；在所述鍍金程序之後，通過焊接將除了表面聲波元件之外的至少一個表面安裝元件安裝到所述陶瓷多層基片上；在所述焊接之後清理多層陶瓷基片；在所述清理程序之後，利用金對金焊接，通過面向下焊接將表面聲波元件的倒裝片安裝到陶瓷多層基片上；將形成側壁的元件安裝到陶瓷多層基片上；和在安裝表面聲波元件和形成側壁之後，通過加上形成蓋子的元件，氣密性封裝由形成側壁的元件和形成蓋子的元件圍繞的一個空間。
7.如權利要求6所述的製造包括表面聲波元件的射頻模塊部件的方法，其中通過焊接共用於多片陶瓷多層基片的所述側壁形成元件來執行所述側壁形成程序，此後在一塊中執行隨後步驟的至少部分步驟，為每個陶瓷多層基片切割最終形成所述側壁的元件。
8.根據權利要求6或7所述的製造包括表面聲波元件的射頻模塊部件的方法，其中清理程序用於通過等離子蝕刻來清理所述陶瓷多層基片。
全文摘要
表面聲波元件和其它表面安裝元件安裝在陶瓷多層基片40上,其中表面聲波元件是倒裝片30,它利用金對金焊接被面向下焊接到多層陶瓷基片40的鍍金安裝電極43上,並使用固定到多層陶瓷基片40的側壁60和覆蓋側壁開口的蓋子61來至少氣密性封裝覆蓋表面聲波元件。
文檔編號H05K1/03GK1340856SQ0113574
公開日2002年3月20日 申請日期2001年8月30日 優先權日2000年8月30日
發明者內木場文男 申請人:Tdk株式會社