JP2005223432A - 表面弾性波デバイスおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】薄型化と製造原価の低減が図れる表面弾性波デバイスを提供する。
【解決手段】表面弾性波チップ13と、その表面弾性波チップ13の表面に形成された櫛歯状電極11とを有する表面弾性波デバイスにおいて、前記表面弾性波チップ13の櫛歯状電極11の周囲をフィルム状の封止材31で封止するとともに、その封止材31に設けられている空隙形成部36によって前記櫛歯状電極11の表面側に表面弾性波伝播用の空隙35を形成したことを特徴とする。
【選択図】 図1
【解決手段】表面弾性波チップ13と、その表面弾性波チップ13の表面に形成された櫛歯状電極11とを有する表面弾性波デバイスにおいて、前記表面弾性波チップ13の櫛歯状電極11の周囲をフィルム状の封止材31で封止するとともに、その封止材31に設けられている空隙形成部36によって前記櫛歯状電極11の表面側に表面弾性波伝播用の空隙35を形成したことを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
本発明は、例えば携帯電話機などの高周波フィルタとして使用される小形表面弾性波デバイスおよびその製造方法に関するものである。
携帯電話機などの高周波フィルタとして使用される小形表面弾性波デバイスは、リチウムタンタレート、リチウムナイオベートあるいはリチウムディボレートなどの圧電性単結晶チップ(以下、SAWチップと記す)の表面に櫛歯状電極を形成し、これをパッケージ基板に搭載し、かつその入出力電極と櫛歯状電極対とを電気的に接続して構成される。
通常、SAWチップは表面弾性波が伝播するチップ面、すなわち櫛歯状電極対が形成された面を上にセラミックパッケージ基板にダイボンドされ、櫛歯状電極対につながるチップ電極と該パッケージ基板の内部電極とをAlまたはAuを主材とする金属ワイヤでボンディングして電気的接続を行っている。その後、金属製キャップで気密に封止し表面弾性波デバイスが構成される。
しかし近年、携帯電話機などの部品に対する小形化要求が強く、表面弾性波デバイスではSAWチップをパッケージ基板にフリップチップ接続することによりワイヤボンディング領域を省き、小形化要求に応えている。
特開平8−316778号公報(特許文献1)には、その代表的なデバイス構造が開示されており、図13にその表面弾性波デバイスの断面図を示した。これによると、櫛歯状電極11を囲むように流動防止枠82が設けられたSAWチップ13を、パッケージ基板80にバンプ20を介してフリップチップ接続し、SAWチップ13の側面から封止樹脂34を注入硬化して表面弾性波デバイスを構成している。
封止樹脂34は注入のとき流動防止枠82で堰き止められるため、櫛歯状電極11の表面側に空隙35が形成され、表面弾性波の伝播が確保される。
バンプ20はAuワイヤバンプ法やAuめっき法など通常の方法で形成され、超音波フリップチップボンディング法やはんだ、導電性レジンなどでパッケージ基板80に接続される。
しかし、このようなフリップチップパッケージデバイスには次のような欠点が考えられる。
(1) パッケージ構造上、セラミック基板などのベース材が必要となり、デバイス薄型化の障害となる。
(2) ウエハーをチップ状に切断し、個々毎にベース材と接続する必要があり、製造時に工数を要するとともに、設備投資額が多大となる。
なお、この種表面弾性波デバイスの公知文献として、例えば上記の特許文献を挙げることができる。
特開平8−316778号公報
上述のように従来のフリップチップパッケージでは、薄型化および製造原価の問題があった。その解決課題として、
(1) 薄型化では、外部接続端子をベース材を介さずに封止材に直接形成するパッケージ構造および製造方法の開発であり、
(2) 製造原価では、ウエハー上にウエハーを切断しない状態で中空封止し、外部端子形成をビルドアップしていくパッケージ構造および製造方法の開発である。
(1) 薄型化では、外部接続端子をベース材を介さずに封止材に直接形成するパッケージ構造および製造方法の開発であり、
(2) 製造原価では、ウエハー上にウエハーを切断しない状態で中空封止し、外部端子形成をビルドアップしていくパッケージ構造および製造方法の開発である。
本発明の目的は、前記従来技術の欠点を解消し、薄型化が可能で、製造工数の低減が図れる表面弾性波デバイスおよびその製造方法を提供することにある。
前記目的を達成するため本発明は、封止材料にフィルム状の接着シートを用いた。SAWチップにはAuバンプを形成し、中空構造のフィルム接着材で封止を行う。この際、Auバンプはフィルム接着材の表面まで貫通する寸法とする。フィルム接着材を硬化した後、表面にめっき層を形成し、所用の形状にエッチング法にて外部接続端子を形成する。これにより、前記(1)の課題が解決される。
また、Auバンプ形成、封止、めっきともにウエハーでの製造が可能であり、(2)の課題が解決される。さらに、めっきを実施する際にウエハー裏面にもめっきを施すことにより、チップに分割後に裏面めっきと外部接続端子のグランド電極とを導通させて電気的に内部をシールド可能なパッケージデバイスを実現することができる。
具体的には本発明の第1の手段は、表面弾性波チップと、その表面弾性波チップの表面に形成された櫛歯状電極とを有する表面弾性波デバイスにおいて、前記表面弾性波チップの櫛歯状電極の周囲をフィルム状の封止材(例えば後述するフィルム接着材やフィルム封止材など)で封止するとともに、その封止材に設けられている空隙形成部(例えば開口部や窪みなど)によって前記櫛歯状電極の表面側に表面弾性波伝播用の空隙を形成したことを特徴とするものである。
本発明の第2の手段は前記第1の手段において、前記封止材が複数層の積層体で構成されていることを特徴とするとするものである。
本発明の第3の手段は、表面弾性波チップと、その表面弾性波チップの表面に形成された櫛歯状電極とを有する表面弾性波デバイスの製造方法において、前記表面弾性波チップを形成する表面弾性波ウエハーの上に所定の間隔をおいて多数の櫛歯状電極を形成する工程と、前記各櫛歯状電極と対応する位置に空隙形成部をそれぞれ形成したフィルム状の封止材を表面弾性波ウエハーの櫛歯状電極形成面に接着する工程と、前記表面弾性波ウエハーならびに封止材を、前記表面弾性波チップと表面弾性波チップの間で切断分離する工程とを含むことを特徴とするものである。
本発明の第4の手段は、表面弾性波チップと、その表面弾性波チップの表面に形成された櫛歯状電極と外部接続電極とを有する表面弾性波デバイスにおいて、前記外部接続電極の上にバンプを形成し、そのバンプの周囲ならびに櫛歯状電極の周囲を封止材で封止し、その封止材の表面にバンプの一部を露出させて、封止材の表面に外部接続端子を直接形成して、その外部接続端子をバンプを介して前記外部接続電極と電気的に接続したことを特徴とするとするものである。
本発明の第5の手段は前記第4の手段において、前記封止材がフィルム状をしており、その封止材の前記櫛歯状電極と対応する位置に空隙形成部が設けられ、櫛歯状電極の周囲を封止材で封止することによリ櫛歯状電極の表面側に表面弾性波伝播用の空隙を形成したことを特徴とするものである。
本発明の第6の手段は、表面弾性波チップと、その表面弾性波チップの表面に形成された櫛歯状電極と外部接続電極とを有する表面弾性波デバイスの製造方法において、前記表面弾性波チップの表面に櫛歯状電極と外部接続電極を形成する工程と、その外部接続電極の上にバンプを形成する工程と、そのバンプの周囲ならびに櫛歯状電極の周囲を封止材で封止する工程と、その封止材の表面にバンプの一部を露出させる工程と、その封止材の表面に外部接続端子を直接形成する工程とを含むことを特徴とするとするものである。
本発明の第7の手段は、表面弾性波チップと、その表面弾性波チップの表面に形成された櫛歯状電極と外部接続電極とを有する表面弾性波デバイスの製造方法において、前記表面弾性波チップを形成する表面弾性波ウエハーの上に所定の間隔をおいて櫛歯状電極と外部接続電極の組を多数形成する工程と、各外部接続電極の上にバンプを形成する工程と、前記各櫛歯状電極と対応する位置に空隙形成部をそれぞれ形成したフィルム状の封止材を表面弾性波ウエハーの櫛歯状電極と外部接続電極の形成面に接着する工程と、その封止材の表面にバンプの一部を露出させる工程と、その封止材の表面に外部接続端子を直接形成する工程と、前記表面弾性波ウエハーならびに封止材を、前記表面弾性波チップと表面弾性波チップの間で切断分離する工程とを含むことを特徴とするものである。
本発明による小形表面弾性波デバイスは、外部接続端子形成用のベース基板を必要とせず、薄型化が可能となる。さらに、ウエハー上にビルドアップしながら製造する工程とすることができるため、製造工数の低減を図ることができる。
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、全図を対象に同一機能を示す要素には同じ符号を付した。
図1ないし図11は、本発明による小形表面弾性波デバイス100の製造工程図である。この製造工程は、パターンニングされたSAWウエハー10上に各工程をビルドアップしていくことを特徴とする。図1ないし図11に基づいて、本発明の実施形態に係る小形表面弾性波デバイス100の製造工程を説明する。
図1(a)に示すように、SAWウエハー10上にAlまたはAl系合金により、櫛歯状電極11の対と所定数の外部接続電極12が、それぞれ所定位置にパターンニングにより形成される。前記SAWウエハー10は長尺状のもので、その上に前記櫛歯状電極11と外部接続電極12の組が繰り返して多数形成される。
次に図2に示すように、各外部接続電極12上にAl線やCu線を使用したバンプ20を超音波接合法により形成する。バンプ20の高さは、次工程で使用されるフィルム接着材(下層)31の厚さより高くすることが重要である[図3(b)参照]。
このバンプ20の形成法としては、前述のAl線やCu線によるバンプの超音波接合方法の他に、導電性ペーストを塗布あるいは印刷して硬化させる方法、外部接続電極12上に半田と接合可能な金属をめっき形成後、半田バンプを形成する方法などがある。
次に図3,4に示すようにフィルム接着材による封止が行われる。図3(a)に示すようにフィルム接着材(下層)31の櫛歯状電極11と対応する部分は、予めプレス加工やレーザ加工などによりカットされて、櫛歯状電極11とほぼ同じ大きさの貫通した開口部36が形成されている。またフィルム接着材(下層)31の各バンプ20部と対応する部分にも、同時にプレス加工やレーザ加工などにより穴あけ加工が施されて貫通した穴37が形成されている。この複数個の穴37はフィルム接着材31とSAWウエハー10の位置決め用と、バンプ20により押し出される接着材が櫛歯状電極11に被らないためである。
このフィルム接着材(下層)31を図3に示すように所定の位置にマウントした後、加熱硬化を行う。この硬化後の状態では、各バンプ20の頭部はフィルム接着材(下層)31より若干突出している。
次に図4に示すように、前記フィルム接着材(下層)31上にさらにフィルム接着材(上層)32を被て加熱硬化を行い、このフィルム接着材(上層)32により各バンプ20の頭部が覆われる。
なお、フィルム接着材(下層)31とフィルム接着材(上層)32に分けない厚手のフィルム封止材38を使用することもできる。これはフィルム接着材31(32)より厚めの樹脂フィルム(シート)を使用し、図5に示すように櫛歯状電極11ならびに各バンプ20と対応する部分に窪み39をプレス加工やレーザ加工などで形成する。
前記フィルム接着材(下層)31,フィルム接着材(上層)32ならびにフィルム封止材38としては、例えばエポキシ系、ポリイミド系などの合成樹脂フィルムが使用される。前記封止材38には合成樹脂フィルムの他に絶縁性の樹脂ペースト、ガラス、セラミックも使用可能である。
図6は、バンプ20と後述の外部接続端子42を電気的接続するために、フィルム接着材(上層)32の表面にバンプ20の頭部を露出させる工程を示す図で、図6(b)に示すように回転砥石51でフィルム接着材(上層)32の上部を研磨して、フィルム接着材(上層)32の表面にバンプ20の頭部を露出させる[図6(a)参照]。この際に開口部36の気密性を確保することが重要である。
図7は、予めフィルム接着材(上層)32面より高く形成されたバンプ20をプレス型52で潰す方法を示している。この場合図示していないが、フィルム接着材(上層)32にも各バンプ20と対応する部分に貫通した穴が形成されている。また、フィルム接着材(上層)32を用いないで、フィルム封止材38だけをSAWウエハー10に載置して、バンプ20の頭部をフィルム封止材38から突出させることもできる。
次に図8に示すようにフィルム接着材(上層)32の表面全面に無電解めっき層41を形成し、ついで図9に示すようにエッチング法によってめっき層41から外部接続端子42を形成する。
外部接続端子42の形成法としては、前記以外に導電ペーストの塗布や印刷およびその硬化にて形成する方法もある。また必要に応じて、半田付け性向上のために外部接続端子42上に金めっきを施すこともある。
次に図10に示すようにプリント基板などに当該素子を半田付けする際に、半田が付着してほしくない部分をレジスト材43で被う。この工程は、レジスト材43の印刷法やエッチング法を用いる。
ついで図11(b)に示すように回転ブレードダイサー53でSAWチップ間の中心線に沿って切断分離して、図11(a)に示すように小形表面弾性波デバイス100を得る。また、図8のめっき時にSAWウエハー10の裏面にもめっきを施し、図11(b)のダイシング後にウエハー裏面のめっき層と外部接続端子42のアース電極を電気的に接続することにより、小形表面弾性波デバイス100の内部を電気的にシールドできる。
図12は、このようにして得られた小形表面弾性波デバイス100の断面図で、前記フィルム接着材(下層)31,フィルム接着材(上層)32あるいはフィルム封止材38によって櫛歯電極11の周囲が封止されるとともに、フィルム接着材(下層)31に設けられた開口部36あるいはフィルム封止材38に設けられた窪み39により、櫛歯電極11の表面側に空隙35が形成され、表面弾性波の伝播が確保される。
本発明の目的は、デバイスの小型化、薄型化にあり、そのためには封止層の厚さも50μm程度が望ましい。理想的には図5に示したようなフィルム封止材38の方が、全加工工数が低減できるが、図5に示したような窪み39を有する形状のフィルム封止材38を製作することは、かなり困難でしかもコスト高を招く。
これに対してフィルム接着材(下層)31は穴を空けるだけの加工であるため、比較的簡単な加工でフィルム接着材(下層)31が製作可能であり、フィルム接着材(下層)31と何も加工を施す必要のないフィルム接着材(上層)32の2層構造の方が実用的である。
本発明は、水晶デバイスやMEMSデバイスなどの中空構造を必要とするデバイスに応用可能である。また、基板を必要としない外部接続端子構造および製造方法は、水晶デバイスやMEMSデバイスのみならず、一般的な半導体デバイスにも応用可能である。
10:SAWウエハー,11:櫛歯状電極,12:外部接続電極,13:SAWチップ,20:バンプ,31:フィルム接着材(下層),32:フィルム接着材(上層),35:空隙,36:開口部,37:穴.38:フィルム封止材,39:窪み,41:無電界めっき層,42:外部接続端子,43:レジスト材,51:回転砥石,52:プレス型,53:回転ブレードダイサー,100:小形表面弾性波デバイス。
Claims (7)
- 表面弾性波チップと、その表面弾性波チップの表面に形成された櫛歯状電極とを有する表面弾性波デバイスにおいて、前記表面弾性波チップの櫛歯状電極の周囲をフィルム状の封止材で封止するとともに、その封止材に設けられている空隙形成部によって前記櫛歯状電極の表面側に表面弾性波伝播用の空隙を形成したことを特徴とする表面弾性波デバイス。
- 請求項1記載の表面弾性波デバイスにおいて、前記封止材が複数層の積層体で構成されていることを特徴とする表面弾性波デバイス。
- 表面弾性波チップと、その表面弾性波チップの表面に形成された櫛歯状電極とを有する表面弾性波デバイスの製造方法において、
前記表面弾性波チップを形成する表面弾性波ウエハーの上に所定の間隔をおいて多数の櫛歯状電極を形成する工程と、
前記各櫛歯状電極と対応する位置に空隙形成部をそれぞれ形成したフィルム状の封止材を表面弾性波ウエハーの櫛歯状電極形成面に接着する工程と、
前記表面弾性波ウエハーならびに封止材を、前記表面弾性波チップと表面弾性波チップの間で切断分離する工程とを含むことを特徴とする表面弾性波デバイスの製造方法。 - 表面弾性波チップと、その表面弾性波チップの表面に形成された櫛歯状電極と外部接続電極とを有する表面弾性波デバイスにおいて、前記外部接続電極の上にバンプを形成し、そのバンプの周囲ならびに櫛歯状電極の周囲を封止材で封止し、その封止材の表面にバンプの一部を露出させて、封止材の表面に外部接続端子を直接形成して、その外部接続端子をバンプを介して前記外部接続電極と電気的に接続したことを特徴とする表面弾性波デバイス。
- 請求項4記載の表面弾性波デバイスにおいて、前記封止材がフィルム状をしており、その封止材の前記櫛歯状電極と対応する位置に空隙形成部が設けられ、櫛歯状電極の周囲を封止材で封止することによリ櫛歯状電極の表面側に表面弾性波伝播用の空隙を形成したことを特徴とする表面弾性波デバイス。
- 表面弾性波チップと、その表面弾性波チップの表面に形成された櫛歯状電極と外部接続電極とを有する表面弾性波デバイスの製造方法において、
前記表面弾性波チップの表面に櫛歯状電極と外部接続電極を形成する工程と、
その外部接続電極の上にバンプを形成する工程と、
そのバンプの周囲ならびに櫛歯状電極の周囲を封止材で封止する工程と、
その封止材の表面にバンプの一部を露出させる工程と、
その封止材の表面に外部接続端子を直接形成する工程とを含むことを特徴とする表面弾性波デバイスの製造方法 - 表面弾性波チップと、その表面弾性波チップの表面に形成された櫛歯状電極と外部接続電極とを有する表面弾性波デバイスの製造方法において、
前記表面弾性波チップを形成する表面弾性波ウエハーの上に所定の間隔をおいて櫛歯状電極と外部接続電極の組を多数形成する工程と、
各外部接続電極の上にバンプを形成する工程と、
前記各櫛歯状電極と対応する位置に空隙形成部をそれぞれ形成したフィルム状の封止材を表面弾性波ウエハーの櫛歯状電極と外部接続電極の形成面に接着する工程と、
その封止材の表面にバンプの一部を露出させる工程と、
その封止材の表面に外部接続端子を直接形成する工程と、
前記表面弾性波ウエハーならびに封止材を、前記表面弾性波チップと表面弾性波チップの間で切断分離する工程とを含むことを特徴とする表面弾性波デバイスの製造方法。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113452336A (zh) * | 2020-03-25 | 2021-09-28 | 三安日本科技株式会社 | 弹性波器件封装与包含弹性波器件的模块 |
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2004
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