JP2001077655A - 弾性表面波装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダイシング工程におけるダイシングブレード
とウエハとの高精度な位置合せを可能にし、しかもダイ
シング線の切り残しをなくすことができ、これにより、
高周波領域における減衰量の劣化のない、高歩留まりの
優れた弾性表面波装置及びその製造方法を提供するこ
と。 【解決手段】 圧電基板２１上に、励振電極１４と、該
励振電極１４に接続される接地用導体パターン３とが配
設されているとともに、接地用導体パターン３の一部が
圧電基板２１の側端部に導出されているものとし、圧電
基板２１の側端部に導出されている接地用導体パターン
３の一部が周期性を有する形状を成している弾性表面波
装置Ｓとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話等の移動
体通信機器に用いられる弾性表面波フィルタ等の弾性表
面波装置及びその製造方法に関する。

【０００２】

【発明の背景】近年、電波を利用する電子機器のフィル
タ，遅延線，発信機等の構成素子として多くの弾性表面
波装置が用いられている。特に小型・軽量でかつフィル
タとしての急峻遮断性能が高い弾性表面波フィルタは、
移動体通信分野において、携帯端末装置のＲＦ段及びＩ
Ｆ段のフィルタとして多用されるようになってきてお
り、低損失かつ通過帯域外の遮断特性が優れた、高い減
衰特性と、広い帯域幅を有する弾性表面波フィルタが要
求されている。このような需要の増加に伴い、高性能か
つ、高い歩留りで製造できる方法が要求されている。

【０００３】従来より、弾性表面波フィルタは図１３に
示す主な工程を順次行うことにより製造されている。す
なわち、微細電極を圧電基板上に形成するウエハープロ
セスと、ウエハー状態で特性選別するウエハープロービ
ングと、これをチップ状に切断（ダイシング）し、セラ
ミックパッケージにマウント，ワイヤーボンディングす
る実装工程と、完成品の特性検査からなっている。

【０００４】また、弾性表面波フィルタでは圧電基板の
焦電効果もしくは静電気帯電による微細な電極の静電破
壊を防止するために、図１１に示すように、ウエハＪ上
において励振電極５６に接続された接地用導体パターン
５３からダイシング線５１までを細線５２で接続するこ
とが考えられる。なお、この細線５２の幅Ａは、電極膜
厚Ｂで規格化した場合、Ａ／Ｂは２５以下程度とし、こ
れにより抵抗を極端に大きくさせないことでウエハ状態
の特性と分離後パッケージ実装後の特性との相関をとれ
るようにする。

【０００５】ところが、図１２に示すように、ダイシン
グ工程でダイシング線５１の切り残し５５があると、個
々に分離された圧電基板５７の接地用導体パターン５３
とダイシング線５１の切り残し５５とにより、パッケー
ジ実装後も接地用電極の電位が一定となり、高周波特性
が劣化するという問題があった。

【０００６】ダイシング装置によるダイシング線５１と
ダイシングブレード（回転刃）との位置合わせは、ＣＣ
Ｄカメラを用いた目視によっており、位置合わせの目印
がないことが原因で、この時の位置合わせ誤差がダイシ
ング線５１の切り残し５５を生じさせる。

【０００７】これにより、図８に示すような、特に高周
波領域での減衰量不足という特性劣化を引き起こすこと
がある。一般にラダー型弾性表面波フィルタは、図９に
等価回路で示すように、パッケージ上で導通する前にボ
ンディングワイヤーが有するインダクタ８を経由するこ
とになる。なお、図９において、６は容量成分、７は弾
性表面波共振子、９は入力端子、１０は出力端子、１６
はパッケージのキャスタレーション（外壁面を半円筒状
に接続するスルーホールのようなもの。各層の電極を接
続するためのもの。）である。

【０００８】これに対して、接地用導体パターンがチッ
プ上で導通していると、図１０に示すように等価回路的
に全く異なったものになってしまう。なお、図１０にお
いて図９と同一部材については同一符号を付し説明を省
略する。

【０００９】図９に示すようなグランド分離型のラダー
型回路では、並列共振子に直列に入るボンディングワイ
ヤーのインダクタ８の影響が有効に作用し、ＩＤＴ電極
の容量成分とボンディングワイヤーのインダクタＬとの
間で共振を起こし、高周波領域に共振の極が現れ、減衰
が保証される。一方、図１０に示すようにグランド（接
地用導体パターン）が導通していると、この影響が極め
て小さくなり、極の位置が低周波側に低下する。

【００１０】そして、このような弾性表面波フィルタを
携帯電話等に使用した場合、ＩＣで発生した高次ノイズ
を抑圧できないために、通話品質の劣化を引き起こす。
このため、得られたチップは、通常、実装工程での不良
品となり、歩留りを下げる原因となっている。

【００１１】なお、このようなダイシング線の切り残し
を防ぐ方法の一つとして、ブレードの厚みを厚くし、よ
り太く大きな切りしろをとる方法が知られているが、こ
の場合、切りしろが大きくなった分、チップ内の有効使
用面積が減り、またこのため、１ウエハ内のチップ取れ
個数が減るという問題がある。

【００１２】また、端部を蛇行状に形成した接地用導体
パターンどうしを直接接続させ、この箇所でダイシング
を行う方法も提案されているが、グランドが蛇行して接
触している関係から、ウエハープローブの際、接地電極
にインダクタ成分が入り、ウエハープローブ時の特性が
変化することになり、完成品との特性相関が取りにくい
という問題があった（例えば、特開平１１−１２７０５
１号公報を参照）。

【００１３】すなわち、接地電極にインダクタンスが入
ると高周波部分の減衰曲線が変化するが、ウエハ状態で
は、通常はインダクタンスが少なく、パッケージ実装後
にボンディングワイヤのインダクタンスが入ることで高
周波の減衰量が変化する。こを予測してウエハ状態での
検査が可能になる。ところが、ウエハ状態で既にインダ
クタンスの影響を大きく受けた周波数特性を有している
と、パッケージ実装後ではさらに変化が大きくなり、パ
ッケージ実装後の特性の予想が困難となるのである。こ
れにより、パッケージ実装後の特性を予めウエハ状態で
予測して、良品・不良品のチェックを行うことが困難と
なるのである。

【００１４】そこで本発明は、ダイシング工程における
ダイシングブレードとウエハとの高精度な位置合せを可
能にし、しかもダイシング線の切り残しをなくすことが
でき、これにより、高周波領域における減衰量の劣化の
ない、高歩留まりの優れた弾性表面波装置及びその製造
方法を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の弾性表面波装置は、圧電基板上に、励振電
極と、該励振電極に接続される接地用導体パターンとが
配設されているとともに、接地用導体パターンの一部が
前記圧電基板の側端部に導出されているものとし、特に
圧電基板の側端部に導出されている接地用導体パターン
の一部が周期性を有する形状を成していることを特徴と
する。

【００１６】また、特に圧電基板上に、弾性表面波共振
子の複数と、各弾性表面波共振子に接続される接地用導
体パターンとが配置されているとともに、各接地用導体
パターンが圧電基板の側端部に達するように形成され、
且つ圧電基板の側端部が各接地用導体パターンの外形に
沿って切断されているものとする。

【００１７】また、本発明の弾性表面波装置の製造方法
は、圧電ウエハ上に、励振電極及び該励振電極に接続さ
れる接地用導体パターンが配設された弾性表面波素子領
域を複数箇所に形成し、圧電ウエハを個々の弾性表面波
素子領域に分離し、上記弾性表面波装置を複数得るよう
にしたものであり、圧電ウエハ上に、複数の弾性表面波
素子領域と、個々の弾性表面波素子領域を区分するダイ
シング用の線状パターンとを、各弾性表面波素子領域の
接地用導体パターンが線状パターンに接続するように形
成する工程と、線状パターンと接地用導体パターンの接
続部をマーカーとして、圧電ウエハを線状パターンに沿
って切断する工程とを含むことを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づき詳細に説明する。

【００１９】図１に本発明の弾性表面波装置（ラダー型
弾性表面波フィルタ）Ｓの蓋体を除いた様子を模式的に
示す平面図を、図２に弾性表面波装置Ｓを構成する弾性
表面波素子Ｋの電極パターンを模式的に示す。なお、図
２においては、簡単のため接地用導体パターンはその一
部形状を省略している。

【００２０】弾性表面波装置Ｓは、セラミック製のパッ
ケージ２０内に、弾性表面波素子Ｋが収容されたもので
あり、弾性表面波素子Ｋは、圧電基板２１上に励振電極
１５と、これに接続される接地用導体パターン３等が配
設されて構成されている。

【００２１】ここで、圧電基板２１上には励振電極１４
と反射器１５から成る弾性表面波共振子１７の複数と、
各弾性表面波共振子１７に接続される接地用導体パター
ン３とが配置されているとともに、各接地用導体パター
ン３が圧電基板２１の側端部に達するように形成され、
圧電基板２１の側端部が各接地用導体パターン３の外形
に沿って切断されている。なお、パッケージ２０に形成
された、９は入力端子、１０は出力端子、１１は接地端
子である。また、パッケージ２０の上面２０ａには不図
示の蓋体でもって気密に封止されるものとする。

【００２２】また、個々に分割されている接地用導体パ
ターン１３はボンディングワイヤ１２によって、パッケ
ージ２０に形成された電極パッド１１に接続されて、パ
ッケージ２０内にて接地用導体どうしが導通されること
になる。

【００２３】なお、並列共振子に接続される接地用導体
パターン３は一つにまとめないで、別々に振り分けてパ
ッケージ２０側の接地端子１１に接続しているが、これ
は、通過帯域内の特性や帯域内減衰量の極を制御するた
めにこのようにしている。

【００２４】次に、上記弾性表面波素子Ｋの製造方法に
ついて説明する。

【００２５】図３，図４に示すように、本発明の製造方
法は、圧電ウエハＷ上に、励振電極１４及びこれに接続
される接地用導体パターン３が配設された弾性表面波素
子領域を複数箇所に形成し、圧電ウエハＷを個々の弾性
表面波素子領域に分離し、弾性表面波装置Ｓを複数得る
ようにしたものである。

【００２６】具体的にはまず、図３に示すように、圧電
ウエハＷ上に、複数の弾性表面波素子領域（励振電極１
４を含む領域）と、個々の弾性表面波素子領域を区分す
るダイシング用の線状パターン１とを、各弾性表面波素
子領域の接地用導体パターン３の一部が線状パターン１
に接続するように形成する工程を行う。

【００２７】次に、線状パターン１と接地用導体パター
ン３の接続部２をマーカーとして、圧電ウエハＷを線状
パターン１に沿って切断する工程を行う。これにより、
図４に示すように、各弾性表面波素子領域に分割され、
所望の弾性表面波装置Ｓを得ることが可能になる。

【００２８】ここで、ダイシング線１に対し各接地用導
体パターンから延在される領域には例えば階段状の段差
に形成している。この場合、まず１本分のダイシング
（プリカット）を行ない、段差部分をＣＣＤカメラで確
認する。このダイシングによって、通常のダイシング線
は切除されてしまうが、段差部はダイシング後も残るの
で、ＣＣＤカメラによって確認することができる。ダイ
シング跡の両側に残る段差形状が同一になるように、再
度位置合せをすることで、ダイシング線の中央を切断す
ることができ、切断を精度良く確実に行なうことができ
る。さらに精度が必要であれば、この段差を小さく，細
かくして、かつＣＣＤカメラおよびディスプレイを高精
彩なものにし、要求されるダイシング精度によって、こ
の部分のデザインを変更するものとする。

【００２９】また、図４において、接地用導体パターン
３の延在部における、パターンの厚さで規格化した幅狭
部の幅ｄ１（幅／パターンの厚み），幅広部の幅ｄ２，
延在部の長さｄ３の関係は、以下の通りとする。すなわ
ち、ｄ２／２＞ｄ１＞２５０、ｄ２＞６００、ｄ
３＞１３００とする。この理由は、の条件以下の幅
ではグランドにインダクタンスが発生し、十分な高周波
減衰量が確保できないからであり、またの条件以下の
幅ではグランドにキャパシタンスが発生し、十分な高周
波減衰量が確保できないからである。

【００３０】分離された各圧電基板３１の側端部に導出
されている接地用導体パターン３の一部（接続部２）は
周期性を有する形状とするが、例えば、上記実施形態で
示した図５（ａ）のように、接地用導体パターン３の片
側に階段状の段差を設けることにより、階段の段数をカ
ウントすれば、目標からどの程度の距離ずれたかが分か
る。また、図５（ｂ）に示すように、両側に階段状の段
差を設けることにより、上記図５（ａ）よりも簡単に段
数をカウントできる。また、図５（ｃ）に示すように、
突起部を長くして、判別しやすくすることもできる。ま
た、図５（ｄ）に示すように接地用導体パターン３の両
側に凹凸を設けてもよい。また、図５（ｅ）に示すよう
に、三角形状の凹凸を両側に設けることにより角度ずれ
を検出することが容易となる。また、図５（ｆ）に示す
ように、接地用導体パターン３の一部を三角形状（傾斜
状）にして、その途中に凹凸を設けるようにしてもよ
い。さらに、図５（ｇ）に示すように、突起部を円弧状
にすること可能であり、このように曲線状とすることに
よりダイシング時の水流に耐え、これによるはがれに強
いものとすることができる。このように、接地用導体パ
ターン３の一部を目盛りの代わりとなるような、特徴的
なパターンとする。

【００３１】かくして、本発明によれば、グランド部分
が常に分離されることになるので、並列共振子に直列に
入るボンディングワイヤーのインダクタによる極がで
き、高周波領域での減衰量の劣化といった不具合を極力
防止することができる。しかも、接地用導体パターンど
うしがウエハー状態で接続されているため、電極のパタ
ーニング時に発生する静電気による電極破壊が発生しな
い。

【００３２】

【実施例】次に、本発明に係るラダー型弾性表面波フィ
ルタを試作した実施例を説明する。

【００３３】４２°ＹカットＬｉＴａＯ₃ 単結晶から成
る基板上にＡｌ（９８ｗｔ．％）−Ｃｕ（２ｗｔ．％）
合金膜による微細電極パターンを形成した。パターン作
製には、縮小投影露光機（ステッパー）、およびＲＩＥ
（Reactive Ion Etching）装置によりフォトリソグラフ
ィを行なった。まず、基板材料をアセトン・ＩＰＡ等に
よって超音波洗浄し、有機成分を落とした。次にクリー
ンオーブンによって充分に基板乾燥を行なった後、電極
の成膜を行なった。

【００３４】電極成膜には、スパッタリング装置を使用
し、上記Ａｌ−Ｃｕ合金から成る材料を成膜した。電極
膜厚は約２０００Åとした。次に、レジストを約０．５
μｍ厚みにスピンコートし、縮小投影露光装置（ステッ
パー）により、所望のパターニングを行なった。ステッ
パーにはパターニングの原版となるレチクルが必要であ
るが、これは、ステッパー自身の光学系にて像を１／５
に縮小投影するため、実際のパターンの５倍のサイズで
かまわない。このため、逆に従来のコンタクトアライナ
ーに比べると、５倍の解像度が得られる。

【００３５】次に、現像装置にて不要部分のレジストを
アルカリ現像液で溶解させ、所望パターンを表出した
後、ＲＩＥ装置により、Ａｌ−Ｃｕ電極のエッチングを
行ない、パターンニングを終了した。

【００３６】この後、保護膜を作製する。ＳｉＯ₂ をス
パッタリング装置にて成膜し、その後、フォトリソグラ
フィによってレジストのパターニングを行ない、ＲＩＥ
装置等でワイヤーボンディング用窓開け部のエッチング
を行ない、保護膜パターンを完成した。

【００３７】次に、基板をダイシング線に沿ってダイシ
ングし、チップごとに分割した。この際まず２〜３本だ
け試し切りして、ずれ量が本発明の段差にかからない程
度まで、正確に位置合わせを行なった。このため、ダイ
シング後に接地用電極の切り残しは皆無だった。そし
て、各チップをダイボンド装置にてピックアップし、Ｓ
ｉ樹脂を主成分とするダイボンド樹脂でＳＭＤパッケー
ジ内に接着した。この後約１６０℃の温度をかけ、乾燥
・硬化した。ＳＭＤパッケージは３ｍｍ角の積層構造で
ある。次に、３０μφＡｕワイヤーをＳＭＤパッケージ
のパッド部とチップ上のＡｌパッド上にボールボンディ
ングした後、リッドをパッケージにかぶせ、封止機にて
封止して完成した。なお、チップ上の接地用電極パター
ンは各々分離して配線し、Ａｕボールボンディングにて
パッケージ上のグランドパッドにボンディングを施し
た。

【００３８】ラダー型弾性表面波フィルタを構成する弾
性表面波共振子は、ＩＤＴ電極（励振電極）の対数（本
数の１／２）が４０〜１２０対、交差幅が１０〜３０λ
（λは弾性表面波の波長）で、弾性表面波の波長λは直
列と並列で違えてあるが、概略２μｍとした。ここで、
反射器電極本数は直列共振子、並列共振子とも２０本で
ある。電極構成は図６に示す通りとし、図２と同一構成
については同一符号を付し説明を省略する。このよう
に、直列共振子が３個、並列共振子が２個で構成される
２．５段Ｔ型とした。

【００３９】図７に示すように、本発明を用いてダイシ
ング線の切り残りのないフィルタを作製した場合のフィ
ルタ特性は良好な結果となった。この測定にはネットワ
ークアナライザを用い伝送特性であるＳ２１の測定を行
った。また、フィルタ特性の測定には専用のテストフィ
クスチャを用いた。

【００４０】なお、本実施例の比較としてダイシング線
の切り残しを生じさせた電極パターンの場合、ダイシン
グ後に接地用導体パターンの電位が同一となってしま
い、そのフィルタ特性は図８に示す通りとなった。

【００４１】このように、本発明の実施例では、特に３
ＧＨｚ以上の高周波領域での減衰量が大きく取れてお
り、最大で２０ｄＢ近い差があった。また、本発明の電
極パターンを用いてダイシングをおこなった場合、ダイ
シング線の切り残しによる、帯域外減衰量不足不良の発
生割合が、従来３３％程度あったものを０％にすること
ができた。さらに、接地用電極どうしが、ウエハー工程
において接続されているために、昇降温条件下でも、近
接したパターン間やＩＤＴ電極間などで放電することは
なく、電極破壊を防止することができた。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ダイシング工程におけるダイシングブレードとウエハと
の高精度な位置合せを可能にしたので、ダイシング線の
切り残しがなく、このため、高周波領域での減衰量不足
による特性不良を低減でき、高歩留りが実現できる。

【００４３】また、接地用導体パターンどうしが、ウエ
ハー工程において接続されているために、昇降温条件下
でも、近接したパターン間や励振電極間などで放電する
ことはなく、電極破壊を極力防止することができる。

【００４４】これらにより、特性が優れ信頼の非常に高
い弾性表面波装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る弾性表面波装置の一実施形態を模
式的に説明する平面図である。

【図２】本発明に係る弾性表面波装置の電極パターン構
成を模式的に示す平面図である。

【図３】本発明のダイシング前のウエハの様子を模式的
に示す平面図である。

【図４】本発明のダイシング後の分離された圧電基板の
様子を模式的に示す平面図である。

【図５】（ａ）〜（ｇ）はそれぞれ本発明に係る接地用
導体パターンの延在部の例を示す平面図である。

【図６】本発明に係る他の弾性表面波装置の電極パター
ン構成を模式的に示す平面図である。

【図７】本発明に係る弾性表面波フィルタの伝送特性Ｓ
２１を示す線図である。

【図８】従来の弾性表面波フィルタの伝送特性Ｓ２１を
示す線図である。

【図９】一般的なラダー型弾性表面波フィルタの等価回
路図である。

【図１０】ダイシング線に切り残しがある場合のラダー
型弾性表面波フィルタの等価回路図である。

【図１１】従来のダイシング前のウエハの様子を模式的
に示す平面図である。

【図１２】従来のダイシング後の分離された圧電基板の
様子を模式的に示す平面図である。

【図１３】弾性表面波フィルタの作製プロセスを示す図
である。

【符号の説明】

１：ダイシング線 ２：接続部 ３：接地用導体パターン ４：ダイシング後の切り跡 ８：インダクタ ９：入力電極 １０：出力電極 １１：接地用電極 １２：ワイヤー １４：励振電極 １５：反射器 １７：弾性表面波共振子 ２０：パッケージ ２１，３１：圧電基板 Ｋ：弾性表面波素子 Ｓ：弾性表面波装置 Ｗ：圧電ウエハ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電基板上に、励振電極と、該励振電極
   に接続される接地用導体パターンとが配設されていると
   ともに、前記接地用導体パターンの一部が前記圧電基板
   の側端部に導出されている弾性表面波装置。
2. 【請求項２】 前記圧電基板の側端部に導出されている
   接地用導体パターンの一部が周期性を有する形状を成し
   ていることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波装
   置。
3. 【請求項３】 圧電ウエハ上に、励振電極及び該励振電
   極に接続される接地用導体パターンが配設された弾性表
   面波素子領域を複数箇所に形成し、前記圧電ウエハを個
   々の弾性表面波素子領域に分離し、請求項１に記載の弾
   性表面波装置を複数得るようにした弾性表面波装置の製
   造方法であって、前記圧電ウエハ上に、複数の弾性表面
   波素子領域と、個々の弾性表面波素子領域を区分するダ
   イシング用の線状パターンとを、各弾性表面波素子領域
   の接地用導体パターンが前記線状パターンに接続するよ
   うに形成する工程と、前記線状パターンと前記接地用導
   体パターンの接続部をマーカーとして、前記圧電ウエハ
   を前記線状パターンに沿って切断する工程とを含むこと
   を特徴とする弾性表面波装置の製造方法。