JP2004153413A - Surface acoustic wave device and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP2004153413A JP2002314362A JP2002314362A JP2004153413A JP 2004153413 A JP2004153413 A JP 2004153413A JP 2002314362 A JP2002314362 A JP 2002314362A JP 2002314362 A JP2002314362 A JP 2002314362A JP 2004153413 A JP2004153413 A JP 2004153413A
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Japan
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acoustic wave
surface acoustic
film
substrate
bonding
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Takashi Iwamoto
敬 岩本
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small-sized surface acoustic wave device with a low profile and high reliability. <P>SOLUTION: A face of a surface acoustic wave element 2 having an interdigital electrode section 4 and an electrode pad 6 or the like on a piezoelectric substrate 3 is opposed and joined with a joining substrate 9 having an electrode land 10, a via-hole 11, and an external terminal 12 so that the surface having the electrode 4 section faces the joining substrate. A film 8 is adhered to the joining substrate 9 in a way of covering the surface acoustic wave element 2, and a sealing reinforcement resin 13 covers the adhered part of the film 8 to the joining substrate 9 and the joining substrate 9 therearound. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、弾性表面波装置に係わり、特にチップサイズパッケージの弾性表面波装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、自動車電話機や携帯電話機といった移動体通信機器の小型化、軽量化、高周波化に伴い、これらの移動体通信機器に搭載されるフィルタとして、小型で軽量な弾性表面波装置が多用されている。
【0003】
弾性表面波装置においては、圧電基板の表面上を伝搬する弾性表面波を利用するため、この弾性表面波が伝搬する表面部分(機能部分)を水分や埃などから保護する必要がある。よって、従来の弾性表面波装置のパッケージ方法は、アルミナなどからなるパッケ−ジに、ワイヤボンディング若しくはフリップチップボンディングで弾性表面波素子を実装し、蓋材で封止する構造が主流であった。
【0004】
しかし、このような構造では、微細配線の技術の高度化によって弾性表面波素子を小型化したところで、弾性表面波素子を搭載するパッケージが小型化されない限り、弾性表面波装置の小型化・低背化ができない、という問題があった。
【0005】
そこで、現在、半導体部品の分野で用いられているフリップチップボンディングを用いたチップサイズパッケージを応用した弾性表面波装置が開発されている。
【0006】
図5を用いて上記の従来の弾性表面波装置を具体的に説明する。圧電基板53上にくし型電極部54、電極パッド56を、Al等の金属によって形成した弾性表面波素子52を、電極ランド60、ビアホール61、外部端子62を有する接合基板59に、くし型電極部54を有する面を対向させて、フリップチップボンディングで接合する。このとき、弾性表面波素子52と、外部端子62とそれにつながるビアホール61、電極ランド60とが、バンプ57を介して、電気的に接続される。そして、くし型電極部54を含む弾性表面波が伝搬する表面部分(機能部分)を保護するために、弾性表面波素子52を覆うようにして、プラスチックからなるフィルム58を接合基板59に接着する。そして、機密性を高めるために、フィルム58の上から封止樹脂63で封止したものが、弾性表面波装置51である。
【0007】
また、図5に示した構造で、プラスチックフィルムや導電性フィルム又は金属を付着させたフィルムなどの変形フィルムを接着し、その上で、封止樹脂で封止した構造が開示されている(特許文献1参照)。
【0008】
更に、機密性を高めるために、封止樹脂に代えて第2の変形フィルムを用いた構造も開示されている。
【0009】
【特許文献1】
特開2001−176995号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図5に示した構造及び特許文献1で開示されている構造では、フィルムだけでは機密性が不十分であるために、フィルムの上から封止樹脂で封止するので、樹脂の厚みの分、弾性表面波装置の低背化が困難となってしまう。
【0011】
また、樹脂を用いずに第2の変形フィルムを用いた構造では、変形フィルムの基板との密着性が不十分である場合、機密性が確保できないという問題が発生する。
【0012】
本発明の弾性表面波装置は、上述の問題を鑑みてなされたものであり、これらの問題を解決し、小型、低背で且つ信頼性の高い弾性表面波装置を提供することを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の弾性表面波装置は、圧電基板と該圧電基板の一方面に形成された少なくとも1つのくし型電極部とを有する弾性表面波素子が、前記くし型電極部を有する面を対向させて接合基板の一方面に接合された弾性表面波装置であって、前記弾性表面波素子を覆うようにして前記接合基板の一方面に接着されたフィルムと、前記フィルムの前記接合基板との接着部分と、その周囲の接合基板とを覆うようにして設けられた封止補強用樹脂とを有することを特徴とする。
【0014】
前記フィルムが液晶ポリマーからなることが好ましい。
【0015】
前記フィルムが、金属層若しくはセラミックス層を樹脂層で挟んだ多層構造であることも好ましい。
【0016】
特に前記フィルムの水蒸気透過係数が、6.9×10−11[g・m/m・S]以下であることが好ましい。
【0017】
前記接合基板は、外部端子と、電極ランドと、該外部端子と電極ランドを接続するビアホールとを有することが好ましい。
【0018】
また、本発明の弾性表面波装置の製造方法は、圧電基板と該圧電基板の一方面に形成された少なくとも1つのくし型電極部とを有する弾性表面波素子を複数、作製する工程と、前記弾性表面波素子にバンプを形成する工程と、外部端子と、電極ランドと、該外部端子と電極ランドを接続するビアホールとを有する接合基板の集合基板を用意する工程と、前記複数の弾性表面波素子を、前記くし型電極部を有する面を対向させて前記集合基板に、バンプを介して接合する工程と、前記複数の弾性表面波素子をそれぞれ、フィルムで覆い、該フィルムを熱若しくは圧力の少なくとも一方によって、接合基板に接着する工程と、前記フィルムの接着部分と、その周囲の接合基板とを封止補強用樹脂で覆う工程と、ダイシングによって前記集合基板から個々の弾性表面波装置を切り出す工程とを有することを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を、図に基づいて説明する。
(実施の形態)図1は本発明における弾性表面波装置の実施例を示す断面図、図2は本発明の実施例における弾性表面波素子の平面図、図3は本発明の実施例における弾性表面波装置の製造方法の各工程図、図4は本発明の実施例における集合基板(接合基板)に実装された弾性表面波素子の平面図である。
【0020】
本発明の弾性表面波装置1は、図1に示すように、弾性表面波素子2と接合基板9と、フィルム8と、封止補強用樹脂13とで構成されている。弾性表面波素子2は、圧電基板3と、この圧電基板3上に形成されたくし型電極部4、リフレクタ(図示せず)、電極パッド6とで構成されている。接合基板9は、電極ランド10と、ビアホール11と、外部端子12とで構成されている。弾性表面波素子2は、接合基板9に対して、くし型電極部4を有する面を対向させた状態で、電極パッド6上に形成されたバンプ7を介して接合されていると共に、フィルム8によって覆われている。このフィルム8は接合基板9に接着されている。更に、フィルム8の接合基板9との接着部分と、その周囲の接合基板9とは封止補強用樹脂13で覆われている。
【0021】
本発明で用いる保護フィルム8は、弾性表面波が伝搬する表面部分(機能部分)を特に水分から保護するために高バリア性である必要がある。そこで、様々なフィルムを用意して評価を行なった。以下の評価は、周波数特性が1.9GHzである弾性表面波素子を用いて、フィルムのみを異ならせた上での評価である。なお、特性評価時の良品、不良品の判断は、挿入損失が0.3dB以上悪化した場合を不良品とした。
【0022】
まず、ポリイミドからなる単層のフィルムと、ポリイミドとAlからなる多層構造のフィルムとを用いて、保護フィルム8の水蒸気透過係数と弾性表面波装置の特性良品率の相関関係を調査した。このとき、保護フィルムの全膜厚は100μmとなるようにした。これは、実際に弾性表面波装置に用いる場合、保護フィルムが厚くなると、その分だけバンプを高くする必要があり、低背化のためにはバンプの高さが低ければ低いほど好ましいと共に、100μm以上のバンプを作るのは困難且つ高コストであることを考慮したためである。
【0023】
なお、多層構造のフィルムは、ポリイミド上にAlを成膜し、徐々にAlの膜厚を増やすことによって、保護フィルムの水蒸気透過係数を変化させたサンプルを用意し、それぞれについて信頼性試験を行なった。
【0024】
評価サンプルは、弾性表面波素子の弾性表面波が伝搬する表面部分(機能部分)の周囲に保護部材を形成した上で、弾性表面波が伝搬する表面部分(機能部分)と保護部材を覆うようにして圧電基盤に保護フィルムを接着した構造で行い、湿中試験槽2000時間放置後の特性良品数で評価した。
【0025】
ここで、特性の評価に用いる水蒸気透過係数は、単位時間(S)、単位面積(m)あたりに、厚みが1mの保護フィルムで、どれだけの重量(g)の水蒸気が透過するかを表す係数[g・m/m・S]である。水蒸気透過係数は、単位厚み当たりの水蒸気透過量を示すもので、フィルム厚に関係ない値であり、係数が小さいほど、水蒸気に対するバリアとしての効果が大きいということになる。
【0026】
評価試験の結果は、▲1▼ポリイミド(100μm):2.3×10−8[g・m/m・S]=1/100(評価サンプル100個あたり、良品サンプルが1個であることを意味する。以下も同様。)、▲2▼ポリイミド(99.5μm)+Al(0.5μm):9.7×10−10[g・m/m・S]=9/100、▲3▼ポリイミド(99μm)+Al(1μm):6.9×10−11[g・m/m・S]=91/100、▲4▼ポリイミド(95μm)+Al(5μm):3.5×10−11[g・m/m・S]=99/100、▲5▼ポリイミド(90μm)+Al(10μm):1.2×10−11[g・m/m・S]=99/100、▲6▼ポリイミド(80μm)+Al(20μm):8.8×10−12[g・m/m・S]=100/100、▲7▼ポリイミド(75μm)+Al(25μm):5.0×10−12[g・m/m・S]=100/100、▲8▼ポリイミド(50μm)+銅箔(25μm)+Al(25μm):5.0×10−13[g・m/m・S]=100/100であった。
【0027】
以上の結果から、Alの厚みを増やして、保護フィルムの水蒸気透過係数を小さくするほど、特性が劣化しにくくなることがわかる。特に、水蒸気透過係数が、6.9×10−11[g・m/m・S]のとき、保護フィルムのバリア性のみで90%以上が特性良品基準を維持できることがわかる。さらに、3.5×10−11[g・m/m・S]以下では、保護フィルムのバリア性のみで99%以上が特性良品基準を維持できることがわかる。今回は、樹脂層としてポリイミドフィルムを用いたが、これに限らず、ポリエチレンナフタレートなど耐熱性のあるフィルムであれば良い。
【0028】
また、上記の結果は、ポリイミドからなる単層のフィルムと、ポリイミドとAlからなる多層構造のフィルムのものであるが、単層のフィルムで水蒸気透過係数が、6.9×10−11[g・m/m・S]以下となる材料としては、液晶ポリマーがある。液晶ポリマーの水蒸気透過係数は、3.0×10−11[g・m/m・S]、特性良品率は100/100であり、液晶ポリマーからなる保護フィルムを用いれば、単層であっても高い信頼性を得ることができる。
【0029】
多層構造のフィルムにおいては、水蒸気透過係数を小さくすると共に、シールド効果をフィルムにもたせるために、樹脂層間に銅箔等の金属層を形成する場合がある。しかしながら、樹脂層と金属層とは基本的に密着力が弱い上に、金属層を有するフィルムがバンプなどと接触するとショートする可能性がある。これらの問題点に加えて、多層構造を形成するプロセスが複雑であるため、1層で高いバリア性を得られる液晶ポリマーを保護フィルム8として用いることが好ましい。
【0030】
本発明に係る弾性表面波装置1の製造方法は以下の通りである。
【0031】
まず、圧電基板3上に、レジストを塗布した後、マスクを用いて露光するとういうフォトリソグラフィー技術を用いて、所望の開口パターンを有するリフトオフ用レジストパターン(図示せず)を形成する。
【0032】
次に、電極材料金属であるAlを蒸着法などにより成膜した後、レジスト剥離液に浸漬・揺動させてレジストパターンを剥離(リフトオフ)することで、図3(a)にしますように、圧電基板3上にくし型電極部4、リフレクタ5、電極パッド6や引き回し配線などを形成し、図2に示すような弾性表面波素子2を作製する。
【0033】
圧電基板としては、目標特性に応じて、LiTaO、LiNbO、水晶、Li等を用いる。また、電極材料としては、Al以外に、Au、Cu、Ni、Ta、W等の金属材料を用いることが可能である。
【0034】
それと共に、弾性表面波素子2を覆うために用いるフィルム8を用意する。フィルム8としては、厚さ44μmの液晶ポリマーからなるものを用いる。液晶ポリマーは上記の評価の結果から分かるように、水蒸気透過係数が3.0×10−11[g・m/m・S]と高いバリア性を有するので、弾性表面波が伝搬する表面部分(機能部分)を水分や埃から保護するには好適である。
【0035】
なお、本実施例では、フィルム8として液晶ポリマーからなるフィルムを用いたが、本発明はこれに限らず、樹脂層の間に金属層やセラミックス層を有するなどの多層構造を有するフィルムを用いても良い。水蒸気透過係数が6.9×10−11[g・m/m・S]以下であれば、フィルム8だけで弾性表面波が伝搬する表面部分(機能部分)を水分や埃から保護することが出来る。
【0036】
多層構造のフィルムは、表面が研磨されたSi基板を用意し、Si基板上に厚さ25μmのポリイミドフィルムを仮接着させ、その上に圧延により形成された厚さ10μmの銅箔を貼り、さらにその上に、厚さ25μmのポリイミドフィルムを貼り、プレス機により圧力をかけながら加熱し、ポリイミドフィルムと銅箔を圧着する。さらにその上に接着剤層を塗布するなどして、形成すれば良い。
【0037】
次に、後に接合基板9となる集合基板20を用意する。集合基板20(接合基板9)には、弾性表面波素子2の電極パッド6に対応する電極ランド10、外部端子12、電極ランド10と外部端子12とを電気的に接続するスルーホール11が形成されている。
【0038】
弾性表面波素子2の電極パッド6上にAuからなるバンプ7を形成する。バンプ7の高さは20〜30μmとする。本実施例では、バンプ7としてAuからなるバンプを用いたが、これに限らず、半田からなるバンプを用いても良い。但し、Au−Sn系やSn−Ag系の半田からなるバンプを用いる場合には、半田からなるバンプの密着層として、電極パッド6上にNi層を形成することが好ましい。
【0039】
そして、図3(b)に示すように、集合基板20に、複数の弾性表面波素子2をフリップチップボンディングで接合する。弾性表面波素子2の電極パッド6と集合基板20の電極ランド10は、バンプ7を介して電気的にも機械的にも接続される。
【0040】
続けて、図3(c)に示すように集合基板20(接合基板9)に接合された弾性表面波素子2をフィルム8で覆い、フィルム8を集合基板20(接合基板9)と熱圧着させる。このとき、接着温度は300℃であり、フィルム8が加工しやすくなると共に、圧電基板の温度変化による焦電破壊が起こらない温度となっている。こうすることにより、弾性表面波の振動空間を確保しつつ、フィルム8によって弾性表面波が伝搬する表面部分(機能部分)を水分や埃などから保護することが可能となる。
【0041】
そして、図3(d)に示すように、フィルム8の集合基板20(接合基板9)との接着部分を覆うように、エポキシ系の樹脂を塗布し、熱硬化させることで封止補強用樹脂13を形成する。このとき、用いているフィルム8は、高バリア性を有しているので、フィルム8全体を覆うように樹脂を塗布する必要はない。
【0042】
最後に、ダイシングによって、集合基板20から弾性表面波装置をチップ単位に個片化することで、図1に示す弾性表面波装置1が得られる。
【0043】
【発明の効果】
以上のように、本発明の弾性表面波装置は、圧電基板上にくし型電極部、電極パッドなど形成した弾性表面波素子を、電極ランドと、ビアホールと、外部端子とを有する接合基板に、くし型電極部を有する面を対向させて接合した上で、弾性表面波素子を覆うようにフィルムを接合基板に接着し、更に、フィルムの接合基板との接着部分と、その周囲の接合基板とを封止補強用樹脂で覆った構造である。
【0044】
このような構造にすることで、弾性表面波の振動空間を確保しつつ、フィルムによって、くし型電極部などの弾性表面波が伝搬する表面部分(機能部分)が気密封止される。特に、液晶ポリマーからなるフィルムや、水蒸気透過係数が6.9×10−11[g・m/m・S]以下である多層構造のフィルムを用いることで、フィルムのバリア性のみで弾性表面波が伝搬する表面部分(機能部分)を水分や埃から保護することが出来るため、弾性表面波素子の裏面はフィルムで覆うだけでよい。更に、フィルムの接合基板との接着部分と、その周囲の接合基板のみを封止補強用樹脂で覆うことで、フィルムの密着性を確保しつつ、低背化を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における弾性表面波装置の実施例を示す断面図である。
【図2】本発明の実施例における弾性表面波素子の断面図及び平面図である。
【図3】本発明の実施例における弾性表面波装置の製造方法の各工程図である。
【図4】本発明の実施例における集合基板(接合基板)に実装された弾性表面波素子の平面図である。
【図5】従来の弾性表面波装置の断面図である。
【符号の説明】
1、51 弾性表面波装置
2、52 弾性表面波素子
3、53 圧電基板
4、54 くし型電極部
5 リフレクタ
6、56 電極パッド
7、57 バンプ
8、58 フィルム
9、59 接合基板
10、60 電極ランド
11、61 ビアホール
12、62 外部端子
13 封止補強用樹脂
20 集合基板
63 封止樹脂
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a surface acoustic wave device, and more particularly, to a surface acoustic wave device for a chip size package.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, as mobile communication devices such as mobile phones and mobile phones have become smaller, lighter, and higher in frequency, small and lightweight surface acoustic wave devices have been frequently used as filters mounted on these mobile communication devices. .
[0003]
In a surface acoustic wave device, since a surface acoustic wave propagating on the surface of a piezoelectric substrate is used, it is necessary to protect a surface portion (functional portion) where the surface acoustic wave propagates from moisture, dust, and the like. Therefore, in the conventional packaging method of the surface acoustic wave device, a structure in which a surface acoustic wave element is mounted on a package made of alumina or the like by wire bonding or flip chip bonding and sealed with a lid material has been mainly used.
[0004]
However, in such a structure, when the surface acoustic wave element is downsized due to the advancement of fine wiring technology, unless the package mounting the surface acoustic wave element is downsized, the surface acoustic wave device is reduced in size and height. There was a problem that it could not be changed.
[0005]
Therefore, a surface acoustic wave device using a chip size package using flip chip bonding, which is currently used in the field of semiconductor components, has been developed.
[0006]
The above-described conventional surface acoustic wave device will be specifically described with reference to FIG. A surface acoustic wave element 52 in which a comb-shaped electrode portion 54 and an electrode pad 56 are formed of a metal such as Al on a piezoelectric substrate 53 is mounted on a bonding substrate 59 having electrode lands 60, via holes 61 and external terminals 62. The surfaces having the portions 54 are opposed to each other and are joined by flip chip bonding. At this time, the surface acoustic wave element 52, the external terminal 62, the via hole 61 connected to the external terminal 62, and the electrode land 60 are electrically connected via the bump 57. Then, in order to protect the surface portion (functional portion) through which the surface acoustic wave including the comb-shaped electrode portion 54 propagates, a plastic film 58 is bonded to the bonding substrate 59 so as to cover the surface acoustic wave element 52. . The surface acoustic wave device 51 is sealed from above the film 58 with the sealing resin 63 in order to enhance the confidentiality.
[0007]
Further, in the structure shown in FIG. 5, a structure is disclosed in which a deformable film such as a plastic film, a conductive film, or a film to which a metal is adhered is adhered, and then sealed with a sealing resin. Reference 1).
[0008]
Further, a structure using a second deformable film in place of the sealing resin in order to enhance confidentiality is disclosed.
[0009]
[Patent Document 1]
JP 2001-176995 A
[Problems to be solved by the invention]
However, in the structure shown in FIG. 5 and the structure disclosed in Patent Literature 1, since the film alone is insufficient in confidentiality, the film is sealed with a sealing resin from above the film. This makes it difficult to reduce the height of the surface acoustic wave device.
[0011]
Further, in the structure using the second deformable film without using the resin, when the adhesion of the deformable film to the substrate is insufficient, there is a problem that the confidentiality cannot be secured.
[0012]
The surface acoustic wave device of the present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to solve these problems and to provide a small, low-profile, and highly reliable surface acoustic wave device. .
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a surface acoustic wave device according to the present invention is characterized in that the surface acoustic wave element having a piezoelectric substrate and at least one interdigital electrode formed on one surface of the piezoelectric substrate includes the interdigital electrode. A surface acoustic wave device bonded to one surface of a bonding substrate with the surfaces having the surfaces facing each other, and a film adhered to one surface of the bonding substrate so as to cover the surface acoustic wave element; and It is characterized by having a sealing reinforcing resin provided so as to cover the bonding portion with the bonding substrate and the surrounding bonding substrate.
[0014]
Preferably, the film comprises a liquid crystal polymer.
[0015]
It is also preferable that the film has a multilayer structure in which a metal layer or a ceramic layer is sandwiched between resin layers.
[0016]
In particular, the water vapor permeability coefficient of the film is preferably 6.9 × 10 −11 [g · m / m 2 · S] or less.
[0017]
It is preferable that the bonding substrate has an external terminal, an electrode land, and a via hole connecting the external terminal and the electrode land.
[0018]
Further, the method for manufacturing a surface acoustic wave device according to the present invention includes a step of manufacturing a plurality of surface acoustic wave elements each having a piezoelectric substrate and at least one comb-shaped electrode portion formed on one surface of the piezoelectric substrate; Forming a bump on the surface acoustic wave element, preparing an aggregate substrate of a bonding substrate having an external terminal, an electrode land, and a via hole connecting the external terminal and the electrode land; A step of bonding the element to the collective substrate with the surface having the comb-shaped electrode portion facing each other via a bump, covering each of the plurality of surface acoustic wave elements with a film, and applying heat or pressure to the film. A step of bonding to the bonding substrate by at least one of the steps, a step of covering the bonding portion of the film, and a bonding substrate therearound with a sealing reinforcing resin; Characterized by a step of cutting out the individual surface acoustic wave device.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment) FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a surface acoustic wave device according to the present invention, FIG. 2 is a plan view of a surface acoustic wave device according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a plan view of a surface acoustic wave device mounted on a collective substrate (joined substrate) according to an embodiment of the present invention.
[0020]
As shown in FIG. 1, the surface acoustic wave device 1 of the present invention includes a surface acoustic wave element 2, a bonding substrate 9, a film 8, and a sealing reinforcing resin 13. The surface acoustic wave element 2 includes a piezoelectric substrate 3, a comb-shaped electrode portion 4 formed on the piezoelectric substrate 3, a reflector (not shown), and an electrode pad 6. The bonding substrate 9 includes an electrode land 10, a via hole 11, and an external terminal 12. The surface acoustic wave element 2 is bonded to the bonding substrate 9 via the bumps 7 formed on the electrode pads 6 in a state where the surface having the comb-shaped electrode portion 4 faces the film substrate 8. Covered by This film 8 is adhered to a bonding substrate 9. Further, the bonding portion of the film 8 to the bonding substrate 9 and the surrounding bonding substrate 9 are covered with a sealing reinforcing resin 13.
[0021]
The protective film 8 used in the present invention needs to have a high barrier property in order to protect a surface portion (functional portion) through which the surface acoustic wave propagates, particularly from moisture. Therefore, various films were prepared and evaluated. The following evaluations were performed using a surface acoustic wave device having a frequency characteristic of 1.9 GHz, with only the film being different. In the evaluation of characteristics, a good product and a bad product were judged as defective when the insertion loss deteriorated by 0.3 dB or more.
[0022]
First, the correlation between the water vapor transmission coefficient of the protective film 8 and the non-defective product ratio of the surface acoustic wave device was investigated using a single-layer film made of polyimide and a multi-layer film made of polyimide and Al 2 O 3 . . At this time, the total thickness of the protective film was set to 100 μm. This is because, when actually used for a surface acoustic wave device, as the protective film becomes thicker, it is necessary to increase the height of the bump. To reduce the height, the lower the height of the bump is, the more preferable it is. This is because it is difficult and expensive to produce the above bumps.
[0023]
In addition, as for the film having a multilayer structure, samples in which the water vapor transmission coefficient of the protective film was changed by preparing Al 2 O 3 on polyimide and gradually increasing the thickness of Al 2 O 3 were prepared. Was subjected to a reliability test.
[0024]
In the evaluation sample, a protective member is formed around a surface portion (functional portion) of the surface acoustic wave element where the surface acoustic wave propagates, and then the protective member covers the surface portion (functional portion) of the surface acoustic wave and the protective member. The test was performed with a structure in which a protective film was adhered to the piezoelectric substrate, and evaluated by the number of non-defective products after leaving in a wet test tank for 2000 hours.
[0025]
Here, the water vapor transmission coefficient used for evaluation of the characteristics is determined by how much weight (g) of water vapor permeates with a protective film having a thickness of 1 m per unit time (S) and unit area (m 2 ). Is a coefficient [g · m / m 2 · S]. The water vapor transmission coefficient indicates the amount of water vapor permeated per unit thickness and is a value that is not related to the film thickness. The smaller the coefficient, the greater the effect as a barrier against water vapor.
[0026]
The results of the evaluation test are as follows: (1) Polyimide (100 μm): 2.3 × 10 −8 [g · m / m 2 · S] = 1/100 (1 good sample per 100 evaluation samples (2) Polyimide (99.5 μm) + Al 2 O 3 (0.5 μm): 9.7 × 10 −10 [g · m / m 2 · S] = 9/100 (3) polyimide (99 μm) + Al 2 O 3 (1 μm): 6.9 × 10 −11 [g · m / m 2 · S] = 91/100, (4) polyimide (95 μm) + Al 2 O 3 ( 5 μm): 3.5 × 10 −11 [g · m / m 2 · S] = 99/100, (5) Polyimide (90 μm) + Al 2 O 3 (10 μm): 1.2 × 10 −11 [g · m m / m 2 · S] = 99/100, (6) polyimide (80 μm) + Al 2 O 3 (20 μm): 8.8 × 10 −12 [g · m / m 2 · S] = 100/100, (7) Polyimide (75 μm) + Al 2 O 3 (25 μm): 5.0 × 10 −12 [ g · m / m 2 · S] = 100/100, (8) polyimide (50 μm) + copper foil (25 μm) + Al 2 O 3 (25 μm): 5.0 × 10 −13 [g · m / m 2. S] = 100/100.
[0027]
From the above results, it can be seen that as the thickness of Al 2 O 3 is increased and the water vapor transmission coefficient of the protective film is reduced, the characteristics are less likely to deteriorate. In particular, when the water vapor transmission coefficient is 6.9 × 10 −11 [g · m / m 2 · S], it can be seen that 90% or more can maintain the good quality standard only by the barrier property of the protective film. Furthermore, it is understood that, when the value is 3.5 × 10 −11 [g · m / m 2 · S] or less, 99% or more can maintain the standard with good characteristics only by the barrier property of the protective film. In this case, a polyimide film was used as the resin layer. However, the present invention is not limited to this. Any film having heat resistance such as polyethylene naphthalate may be used.
[0028]
The above results are obtained for a single-layer film made of polyimide and a multilayer film made of polyimide and Al 2 O 3. The single-layer film has a water vapor transmission coefficient of 6.9 × 10 −. As a material having a density of 11 [g · m / m 2 · S] or less, there is a liquid crystal polymer. The water vapor transmission coefficient of the liquid crystal polymer is 3.0 × 10 −11 [g · m / m 2 · S], the characteristic yield is 100/100, and if a protective film made of the liquid crystal polymer is used, a single layer is obtained. Even high reliability can be obtained.
[0029]
In a film having a multilayer structure, a metal layer such as a copper foil may be formed between resin layers in order to reduce the water vapor transmission coefficient and impart a shielding effect to the film. However, the adhesion between the resin layer and the metal layer is basically weak, and a short circuit may occur when the film having the metal layer comes into contact with a bump or the like. In addition to these problems, the process of forming the multilayer structure is complicated, so that it is preferable to use, as the protective film 8, a liquid crystal polymer that can obtain a high barrier property with one layer.
[0030]
The method for manufacturing the surface acoustic wave device 1 according to the present invention is as follows.
[0031]
First, a resist pattern (not shown) having a desired opening pattern is formed by using a photolithography technique in which a resist is applied on the piezoelectric substrate 3 and then exposed using a mask.
[0032]
Next, as shown in FIG. 3 (a), after forming Al, which is an electrode material metal, by a vapor deposition method or the like, the resist pattern is peeled (lifted off) by dipping and rocking in a resist peeling solution, as shown in FIG. On the piezoelectric substrate 3, the comb-shaped electrode portion 4, the reflector 5, the electrode pad 6, the wiring, and the like are formed, and the surface acoustic wave device 2 as shown in FIG. 2 is manufactured.
[0033]
As the piezoelectric substrate, LiTaO 3 , LiNbO 3 , quartz, Li 2 B 4 O 7 or the like is used according to target characteristics. Further, as the electrode material, metal materials such as Au, Cu, Ni, Ta, and W can be used in addition to Al.
[0034]
At the same time, a film 8 used to cover the surface acoustic wave element 2 is prepared. As the film 8, a film made of a liquid crystal polymer having a thickness of 44 μm is used. As can be seen from the results of the above evaluation, the liquid crystal polymer has a high water vapor transmission coefficient of 3.0 × 10 −11 [g · m / m 2 · S]. It is suitable for protecting the (functional part) from moisture and dust.
[0035]
In this example, a film made of a liquid crystal polymer was used as the film 8, but the present invention is not limited to this, and a film having a multilayer structure such as having a metal layer or a ceramic layer between resin layers is used. Is also good. If the water vapor transmission coefficient is 6.9 × 10 −11 [g · m / m 2 · S] or less, the surface portion (functional portion) where the surface acoustic wave propagates by using only the film 8 can be protected from moisture and dust. Can be done.
[0036]
A film having a multilayer structure is prepared by preparing a Si substrate having a polished surface, temporarily bonding a 25 μm-thick polyimide film on the Si substrate, and pasting a 10 μm-thick copper foil formed thereon by rolling, A polyimide film having a thickness of 25 μm is adhered thereon, and heated while applying pressure by a press machine to press-bond the polyimide film and the copper foil. Further, an adhesive layer may be formed thereon by, for example, applying an adhesive layer.
[0037]
Next, a collective substrate 20 to be a bonding substrate 9 later is prepared. An electrode land 10 corresponding to the electrode pad 6 of the surface acoustic wave element 2, an external terminal 12, and a through hole 11 for electrically connecting the electrode land 10 and the external terminal 12 are formed in the collective substrate 20 (bonding substrate 9). Have been.
[0038]
A bump 7 made of Au is formed on the electrode pad 6 of the surface acoustic wave element 2. The height of the bump 7 is set to 20 to 30 μm. In this embodiment, a bump made of Au is used as the bump 7, but the present invention is not limited to this, and a bump made of solder may be used. However, when a bump made of Au-Sn-based or Sn-Ag-based solder is used, it is preferable to form a Ni layer on the electrode pad 6 as an adhesion layer of the bump made of solder.
[0039]
Then, as shown in FIG. 3B, the plurality of surface acoustic wave elements 2 are bonded to the collective substrate 20 by flip chip bonding. The electrode pads 6 of the surface acoustic wave element 2 and the electrode lands 10 of the collective substrate 20 are electrically and mechanically connected via the bumps 7.
[0040]
Subsequently, as shown in FIG. 3C, the surface acoustic wave element 2 joined to the collective substrate 20 (joint substrate 9) is covered with a film 8, and the film 8 is thermocompression-bonded to the collective substrate 20 (joint substrate 9). . At this time, the bonding temperature is 300 ° C., which is a temperature at which the film 8 is easily processed and pyroelectric breakdown due to a temperature change of the piezoelectric substrate does not occur. In this way, it is possible to protect the surface portion (functional portion) where the surface acoustic wave propagates by the film 8 from moisture, dust, and the like, while securing the vibration space of the surface acoustic wave.
[0041]
Then, as shown in FIG. 3D, an epoxy-based resin is applied so as to cover a bonding portion of the film 8 with the collective substrate 20 (joining substrate 9), and is thermally cured to form a sealing reinforcing resin. 13 is formed. At this time, since the film 8 used has a high barrier property, it is not necessary to apply a resin so as to cover the entire film 8.
[0042]
Finally, the surface acoustic wave device is separated into individual chips from the collective substrate 20 by dicing, whereby the surface acoustic wave device 1 shown in FIG. 1 is obtained.
[0043]
【The invention's effect】
As described above, the surface acoustic wave device of the present invention provides a surface acoustic wave element formed by forming a comb-shaped electrode portion, an electrode pad, and the like on a piezoelectric substrate, on a bonding substrate having electrode lands, via holes, and external terminals, After bonding the surfaces having the comb-shaped electrode portions facing each other, the film is bonded to the bonding substrate so as to cover the surface acoustic wave element, and further, the bonding portion of the film to the bonding substrate, and the bonding substrate around the bonding portion. Is covered with a sealing reinforcing resin.
[0044]
With such a structure, the surface portion (functional portion) of the comb-shaped electrode portion, etc., through which the surface acoustic wave propagates, is hermetically sealed while securing the vibration space of the surface acoustic wave. In particular, by using a film made of a liquid crystal polymer or a film having a multilayer structure having a water vapor transmission coefficient of 6.9 × 10 −11 [g · m / m 2 · S] or less, the elastic surface can be obtained only by the barrier property of the film. Since the surface portion (functional portion) through which the wave propagates can be protected from moisture and dust, the back surface of the surface acoustic wave element only needs to be covered with a film. Further, by covering only the bonding portion of the film to the bonding substrate and the surrounding bonding substrate with the sealing and reinforcing resin, it is possible to achieve a low profile while securing the adhesion of the film.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a surface acoustic wave device according to the present invention.
FIGS. 2A and 2B are a sectional view and a plan view of a surface acoustic wave device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating each process of a method for manufacturing a surface acoustic wave device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a plan view of a surface acoustic wave device mounted on a collective board (joined board) according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view of a conventional surface acoustic wave device.
[Explanation of symbols]
1, 51 Surface acoustic wave device 2, 52 Surface acoustic wave element 3, 53 Piezoelectric substrate 4, 54 Comb-shaped electrode part 5 Reflector 6, 56 Electrode pad 7, 57 Bump 8, 58 Film 9, 59 Joint substrate 10, 60 Electrode Land 11, 61 Via hole 12, 62 External terminal 13 Resin for sealing and reinforcement 20 Assembly board 63 Sealing resin

Claims (6)

圧電基板と該圧電基板の一方面に形成された少なくとも1つのくし型電極部とを有する弾性表面波素子が、前記くし型電極部を有する面を対向させて接合基板の一方面に接合された弾性表面波装置であって、
前記弾性表面波素子を覆うようにして前記接合基板の一方面に接着されたフィルムと、
前記フィルムの前記接合基板との接着部分と、その周囲の接合基板とを覆うようにして設けられた封止補強用樹脂とを有することを特徴とする、弾性表面波装置。
A surface acoustic wave element having a piezoelectric substrate and at least one comb-shaped electrode portion formed on one surface of the piezoelectric substrate was bonded to one surface of the bonded substrate with the surfaces having the comb-shaped electrode portions facing each other. A surface acoustic wave device,
A film adhered to one surface of the bonding substrate so as to cover the surface acoustic wave element,
A surface acoustic wave device comprising: a sealing reinforcing resin provided so as to cover a bonding portion of the film with the bonding substrate and a bonding substrate around the bonding portion.
前記フィルムが液晶ポリマーからなることを特徴とする、請求項1に記載の弾性表面波装置。The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein the film is made of a liquid crystal polymer. 前記フィルムが、金属層若しくはセラミックス層を樹脂層で挟んだ多層構造であることを特徴とする、請求項1に記載の弾性表面波装置。The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein the film has a multilayer structure in which a metal layer or a ceramic layer is sandwiched between resin layers. 前記フィルムの水蒸気透過係数が、6.9×10−11[g・m/m・S]以下であることを特徴とする、請求項1ないし3のいずれかに記載の弾性表面波装置。4. The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein a water vapor transmission coefficient of the film is 6.9 × 10 −11 [g · m / m 2 · S] or less. 5. 前記接合基板は、外部端子と、電極ランドと、該外部端子と電極ランドを接続するビアホールとを有することを特徴とする、請求項1ないし4のいずれかに弾性表面波装置。The surface acoustic wave device according to any one of claims 1 to 4, wherein the bonding substrate has an external terminal, an electrode land, and a via hole connecting the external terminal and the electrode land. 圧電基板と該圧電基板の一方面に形成された少なくとも1つのくし型電極部とを有する弾性表面波素子を複数、作製する工程と、
前記弾性表面波素子にバンプを形成する工程と、
外部端子と、電極ランドと、該外部端子と電極ランドを接続するビアホールとを有する接合基板の集合基板を用意する工程と、
前記複数の弾性表面波素子を、前記くし型電極部を有する面を対向させて前記集合基板に、バンプを介して接合する工程と、
前記複数の弾性表面波素子をそれぞれ、フィルムで覆い、該フィルムを熱若しくは圧力の少なくとも一方によって、接合基板に接着する工程と、
前記フィルムの接着部分と、その周囲の接合基板とを封止補強用樹脂で覆う工程と、
ダイシングによって前記集合基板から個々の弾性表面波装置を切り出す工程とを有することを特徴とする、弾性表面波装置の製造方法。
Manufacturing a plurality of surface acoustic wave devices having a piezoelectric substrate and at least one comb-shaped electrode portion formed on one surface of the piezoelectric substrate,
Forming a bump on the surface acoustic wave element;
An external terminal, an electrode land, and a step of preparing an aggregate substrate of a bonding substrate having a via hole connecting the external terminal and the electrode land,
Bonding the plurality of surface acoustic wave elements to the collective substrate with the surfaces having the comb electrode portions facing each other, via bumps;
A step of covering each of the plurality of surface acoustic wave elements with a film and bonding the film to a bonding substrate by at least one of heat and pressure,
A step of covering the adhesive portion of the film and the surrounding bonding substrate with a sealing reinforcing resin,
Cutting out individual surface acoustic wave devices from the collective substrate by dicing.
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