JP2004015669A

JP2004015669A - 弾性表面波デバイスおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2004015669A
Application number: JP2002169214A
Authority: JP
Inventors: Yuji Irie; 入江　　祐二
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-06-10
Filing date: 2002-06-10
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】耐湿性および耐腐食性、防塵性に優れた弾性表面波デバイスを提供する。
【解決手段】圧電性基板上に形成されたくし歯状電極や反射器などの薄膜電極を保護膜で覆い、保護膜の開口部あるいは電極パッド全体を、金属バンプで覆うように、金属バンプおよび保護膜の構造を改善することによって、電極パッド部分へ水分や腐食性物質、ごみが直接付着することを防ぐ構成とする。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、弾性表面波デバイス、特に弾性表面波フィルタ、共振器等の弾性表面波デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は従来の弾性表面波デバイスの平面図を示す。圧電性基板１３の上に、くし歯状電極２３と、反射器４３、電極パッド５３が形成されており、引き回し配線３３により、くし歯状電極２３と電極パッド５３とが電気的に接続されている。圧電性基板１３上には、くし歯状電極２３や引き回し配線３３、反射器４３、電極パッド５３などの薄膜電極に金属粉や水分が付着することを防ぐために、電極パッド５３上をのぞいて保護膜６３が形成されている。電極パッド５３上に金属バンプ７３が形成され、弾性表面波デバイスが形成されている。
【０００３】
図１１は電極パッド付近の部分断面図を示す。電極パッド５３付近は金属バンプ７３に接合するために保護膜６３を除去した開口部８３が形成されている。図１０および図１１では、圧電性基板１３全体に保護膜６３が形成されているが、くし歯状電極２３や引回し配線３３、反射器４３などの薄膜電極部分だけに、保護膜６３が形成されている場合もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の弾性表面波デバイスは、表面が保護膜６３で覆われているが、電極パッド５３部分のみは、金属バンプ７３を接合するために開口部８３が形成されている。開口部８３の大きさが金属バンプ７３よりも大きいため、電極パッド５３が一部露出している状態になっている。そのため、電極パッド５３上に外部からの水分などが付着した場合、電極パッド５３が腐食してしまう場合があった。また、電極パッド５３上に腐食金属が形成された場合には、腐食金属が膨張することによって保護膜６３が破壊され、電極パッド５３を起点として腐食が弾性表面波デバイス全体にまで行き渡り、全体を破壊する不具合が生じていた。また、電極パッド５３の露出部分にごみが付着して他の薄膜電極とショートする不具合もあった。
【０００５】
上記のような問題を解決する方法として、例えば特開平９−１７２３４１号公報に開示される技術がある。断面図を図１２に示す。図１２（ａ）が示すように、圧電性基板１４上にくし歯状電極２４、下部面状電極５４ａを形成し、これを覆うように保護膜６４を形成し、保護膜６４上の、下部面状電極５４ａと対向する位置に上部面状電極５４ｂを形成する。上部面状電極５４ｂ上にボンディングワイヤ９４をボンディングする際の超音波パワーや加重により、図１２（ｂ）に示すように、保護膜６４に破断面が生じ、この破断面にて上部面状電極５４ｂと下部面状電極５４ａが接触する構造である。しかしながら、この方法では、保護膜６４の破断面の形状が予測できず、上部面状電極５４ｂと下部面状電極５４ａの接合強度の低下やばらつきが発生する場合がある。また、アルミニウムなどの素材で形成されている上部面状電極５４ｂは露出しており、上部面状電極５４ｂが腐食する場合がある。
【０００６】
本発明は、保護膜の開口部あるいは電極パッド全体を、金属バンプですべて覆うように、金属バンプ、保護膜の構造を改善することによって、電極パッド部分へ水分や腐食性物質、ごみが直接付着することを防ぐことにより、電極パッド部分からの腐食発生やショート防ぎ、弾性表面波デバイスの耐湿性、耐腐食性、防塵性を向上させることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための第１の手段は、圧電性基板と、この圧電性基板上に設けられた薄膜電極と、この薄膜電極の表面の少なくとも一部を覆っている保護膜と、からなる弾性表面波デバイスにおいて、前記薄膜電極は少なくともくし歯状電極と電極パッドとからなり、前記電極パッド上の保護膜には開口部があり、前記開口部が金属バンプにより覆われる構造であることを特徴とする。
【０００８】
前記開口部の形状が、円形、楕円形あるいは四角形以上の多角形であることが好ましい。前記開口部の形状が金属バンプの形状に近いほど、金属バンプと電極パッドの接触面積が大きくなり、金属バンプと電極パッドとの接合強度が大きくなる。
【０００９】
上記目的を達成するための第２の手段は、圧電性基板と、この圧電性基板上に設けられた薄膜電極と、からなる弾性表面波デバイスにおいて、前記薄膜電極は少なくともくし歯状電極と電極パッドとからなり、少なくとも前記くし歯状電極を覆っている保護膜があり、前記電極パッドが金属バンプにより覆われる構造であることを特徴とする。
【００１０】
前記電極パッドの形状が、円形、楕円形あるいは四角形以上の多角形であることが好ましい。電極パッドの形状が金属バンプの形状に近いほど、金属バンプと電極パッドの接触面積が大きくなり、金属バンプと電極パッドとの接合強度が大きくなる。
【００１１】
上記第１、第２の手段において、前記保護膜が窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素、酸化タンタル、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムのいずれかであることが好ましい。
【００１２】
本発明の第１の製造方法は、圧電性基板上に、くし歯状電極と、前記くし歯状電極に接続された電極パッドを含む薄膜電極を形成する工程と、前記薄膜電極の表面の少なくとも一部を覆い、前記電極パッド上に開口部を有する保護膜を形成する工程と、前記電極パッド上に、前記開口部を覆うように金属バンプを形成する工程とを有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の第２の製造方法は、圧電性基板上に、くし歯状電極と、前記くし歯状電極に接続された電極パッドを含む薄膜電極を形成する工程と、少なくとも前記くし歯状電極を保護するために保護膜を形成する工程と、前記電極パッド上に、前記電極パッドを覆うように金属バンプを形成する工程とを有すことを特徴とする。
【００１４】
以上のような構成あるいは製造方法により、くし歯状電極や電極パッドのような薄膜電極部分に、水分やごみが付着することを防ぐことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１６】
（実施の形態１）図１は第１の実施例における平面図を示し、図２は第１の実施例における電極パッド付近の拡大平面図を示す。図２（ａ）は金属バンプ７１が形成される前の状態を示している。図２（ｂ）は金属バンプが形成された状態を示している。図３は第１の実施例における図２（ｂ）の電極パッド付近の部分断面図を示す。圧電性基板１１は例えばＬｉＴａＯ_３のような圧電体材料である。圧電性基板１１上にアルミニウムまたはアルミニウム合金などの金属を用いて、くし歯状電極２１や引き回し配線３１、反射器４１、電極パッド５１などの薄膜電極を形成する。薄膜電極の形成は、蒸着またはスパッタリングなどの手法により、圧電性基板１１上に薄膜を形成した後、フォトリソグラフィー、エッチングを行うことにより、所定の形状に形成する。
【００１７】
そして、くし歯状電極２１や引き回し配線３１、反射器４１、電極パッド５１を完全に覆うように、窒化ケイ素の保護膜６１を形成する。保護膜６１の形成には例えばプラズマＣＶＤ法などを用いる。図２（ａ）に示すように、電極パッド５１上の保護膜６１には開口部８１を設ける。開口部８１は、例えば圧電性基板１１全体に保護膜６１を形成した後、ドライエッチングプロセスなどを用いて保護膜６１を部分的に除去して形成する。
【００１８】
最後に金属バンプ７１を電極パッド５１上に形成する。この時、図２（ｂ）に示すように、金属バンプ７１の大きさは、保護膜６１の開口部８１よりも大きく、開口部８１を完全に覆うように形成する。金属バンプ７１は金のような耐腐食性の金属を用い、金ワイヤ先端に形成した金ボールを、超音波圧着などにより接合させる、ワイヤボンディング法などにより形成する。
【００１９】
以上のような構成により、くし歯状電極２１および引き回し配線３１、反射器４１、電極パッド５１が、保護膜６１か金属バンプ７１のいずれかによって完全に覆われ、外部からの水分や腐食性物質と接触しなくなるため、腐食の発生を防ぐことが可能となる。また、薄膜電極にごみが付着することによるショートを防ぐことができる。
【００２０】
次に、上記実施例に基づいて弾性表面波デバイスをパッケージに組み込んだ弾性表面波装置について、図４を参照して説明する。図４（ａ）に示すように、パッケージ内に接続し、弾性表面波装置を形成する。パッケージは底板１１１と、蓋材１１２を有する。底板１１１上の外部電極１１３ａに金属バンプ７ａが接合され、蓋材１１２によって密閉される。また、耐腐食性および耐湿性、防塵性が高いため、図４（ｂ）に示すように実装基板１１４上の外部電極１１３ｂに金属バンプ７ａを直接接続することも可能である。また、図４（ｃ）に示すように、実装基板との接続をボンディングワイヤ９１によって行う場合には、ワイヤボンディング法で金属バンプ７ｂを形成したときにワイヤ部分を切断せずに外部電極１１３ｃまで引き伸ばして接続した後、ボンディングワイヤを切断する。
【００２１】
ここで、開口部８１の形状は、図５（ａ）に示すように、金属バンプ７１の形状にあわせて、円形、楕円形、あるいは四角形以上の多角形などに形成してもよい。そして、開口部８１の形状を円形にして金属バンプ７１を形成した状態を図５（ｂ）に示している。
【００２２】
このとき、ワイヤボンディング法によって金属バンプ７１を形成すると金属バンプ７１の形状は円形になるため、このように、開口部８１の形状を金属バンプ７１の形状に近づけることによって、金属バンプ７１の面積に対して開口部８１の面積を大きくすることができる。これにより、金属バンプ７１と電極パッド５１の接触面積をできるだけ大きくすることが可能となり、金属バンプ７１の接合強度を大きくすることができる。
【００２３】
（実施の形態２）図６は第２の実施例における平面図を示す。図７に第２の実施例における、電極パッド部分の拡大平面図を、図８に電極パッド付近の部分断面図を示す。まず、ＬｉＴａＯ_３の圧電性基板１１上にアルミニウムのような金属を用いて、くし歯状電極２１や引き回し配線３１、反射器４１、電極パッド５２などの薄膜電極を形成する。
【００２４】
そして、図６に示すように、くし歯状電極２１や、引き回し配線３１、反射器４１を完全に覆うように、窒化ケイ素の保護膜６２を形成する。
【００２５】
図７（ａ）は、金属バンプ７１を形成する前の状態を示している。図７（ｂ）に示すように、金属バンプ７１を、保護膜６２に覆われていない電極パッド５２をすべて覆うようにワイヤボンディング法により形成する。
【００２６】
ワイヤボンディング法によって金属バンプ７１を形成すると金属バンプ７１の形状は円形になるため、図９（ａ）のように電極パッド５２の形状を円形、楕円形、四角形以上の多角形などにすることにより、電極パッド５２と金属バンプ７１の接触面積をできるだけ大きくすることが可能になり、金属バンプ７１の接合強度を大きくすることができる。図９（ｂ）は、金属バンプ７１形成後の状態を示している。
【００２７】
上記第１、第２の実施例では、圧電性基板１１の材質を、ＬｉＴａＯ_３としているが、これに限らず、弾性表面波デバイスに適用可能な、ＬｉＮｂＯ_３や水晶などの圧電体材料であればなんでもよい。
【００２８】
また、圧電性基板１１上には、くし歯状電極２１と電極パッド５１とを接続する引き回し配線３１が形成されているが、くし歯状電極２１と電極パッド５１、５２とが直接接続される構造であっても構わない。
【００２９】
金属バンプ７１の材質は、金に限らず、金スズ、はんだなどの金属でもよい。くし歯状電極２１、引き回し配線３１、反射器４１、電極パッド５１、５２などの薄膜電極より耐腐食性の高い材質であればなんでもよい。また、仮にアルミニウムのような、比較的腐食しやすい金属バンプを用いても、電極パッドのような薄膜金属が露出している場合に比べて、腐食の進行を遅らせる効果が期待できる。
【００３０】
金属バンプ７１の形成方法は、ワイヤボンディング法に限らず、例えば、めっきやスクリーニング印刷を用いてもよい。
【００３１】
保護膜６１、６２についても窒化ケイ素に限らず、酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素、酸化タンタル、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムなどの、絶縁体でありかつ金属の耐腐食効果が得られるものであればなんでもよい。また、保護膜６１、６２の形成方法もプラズマＣＶＤ法に限らず、スパッタリングなどの手法を用いて形成してもよい。
【００３２】
開口部８１の形成方法は、上記第１の実施例では保護膜６１形成後にドライエッチングプロセスによって保護膜６１を除去する方法がとられているが、開口部８１の形成方法及び手順については特に問わない。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、弾性表面波デバイスの圧電性基板上に形成されたくし歯状電極、引き回し配線、反射器、電極パッドなどの薄膜電極を、保護膜あるいは金属バンプのいずれかによってすべて覆うことになるため、外部からの水分や腐食性金属が薄膜電極に直接付着することを防ぐことが可能となり、薄膜電極の腐食を防止する効果が得られる。また、薄膜電極へのごみの付着も防ぐことができ、薄膜電極表面のショートの防止が可能となる。その結果、耐腐食性および耐湿性、防塵性の高い弾性表面波デバイスを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における平面図である。
【図２】本発明の第１の実施例における電極パッド付近の拡大平面図である。
【図３】本発明の第１の実施例における図２（ｂ）の電極パッド付近の部分断面図である。
【図４】本発明における弾性表面波デバイスのパッケージまたは基板への接続を説明するための断面図である。
【図５】本発明の第１の実施例で、開口部の形状を異ならせた場合の電極パッド付近の拡大平面図である。
【図６】本発明の第２の実施例における平面図である。
【図７】本発明の第２の実施例における電極パッド付近の拡大平面図である。
【図８】本発明の第２の実施例における電極パッド付近の部分断面図である。
【図９】本発明の第２の実施例における、電極パッドの形状を異ならせた場合の電極パッド付近の拡大平面図である。
【図１０】従来例における平面図である。
【図１１】従来例における電極パッド付近の部分断面図である。
【図１２】先行例における断面図である。
【符号の説明】
１１、１３、１４　　　　　　　　　　　　　　　　圧電性基板
２１、２３、２４　　　　　　　　　　　　　　　くし歯状電極
３１、３３、３４　　　　　　　　　　　　　　　引き回し配線
４１、４３　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　反射器
５１、５２、５３　　　　　　　　　　　　　　　電極パッド
５４ａ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　下部面状電極
５４ｂ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　上部面状電極
６１、６２、６３、６４　　　　　　　　　保護膜
７ａ、７ｂ、７１、７３　　　　　　　　　金属バンプ
８１、８２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　開口部
９１、９４　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ボンディングワイヤ
１１１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　パッケージ底板
１１２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　パッケージ蓋材
１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ　　　外部電極
１１４　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　基板

Claims

圧電性基板と、この圧電性基板上に設けられた薄膜電極と、この薄膜電極の表面の少なくとも一部を覆っている保護膜と、からなる弾性表面波デバイスであって、
前記薄膜電極は少なくともくし歯状電極と電極パッドとからなり、前記電極パッド上の保護膜には開口部があり、前記開口部が金属バンプにより覆われる構造であることを特徴とする弾性表面波デバイス。
圧電性基板と、この圧電性基板上に設けられた薄膜電極と、からなる弾性表面波デバイスであって、
前記薄膜電極は少なくともくし歯状電極と電極パッドとからなり、少なくとも前記くし歯状電極を覆っている保護膜があり、前記電極パッドが金属バンプにより覆われる構造であることを特徴とする弾性表面波デバイス。
前記保護膜の開口部の形状が、円形、楕円形あるいは四角形以上の多角形であることを特徴とする、請求項１に記載の弾性表面波デバイス。
前記電極パッドの形状が、円形、楕円形あるいは四角形以上の多角形であることを特徴とする、請求項１および請求項２に記載の弾性表面波デバイス。
前記保護膜が窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素、酸化タンタル、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムのいずれかであることを特徴とする、請求項１ないし請求項４に記載の弾性表面波デバイス。
圧電性基板上に、くし歯状電極と、前記くし歯状電極に接続された電極パッドを含む薄膜電極を形成する工程と、
前記薄膜電極の表面の少なくとも一部を覆い、前記電極パッド上に開口部を有する保護膜を形成する工程と、
前記電極パッド上に、前記開口部を覆うように金属バンプを形成する工程と、を含む弾性表面波デバイスの製造方法。
圧電性基板上に、くし歯状電極と、前記くし歯状電極に接続された電極パッドを含む薄膜電極を形成する工程と、
少なくとも前記くし歯状電極を保護するために保護膜を形成する工程と、
前記電極パッド上に、前記電極パッドを覆うように金属バンプを形成する工程と、を含む弾性表面波デバイスの製造方法。