JP2006246112A - 弾性表面波デバイスおよびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】従来のＣＳＰタイプの弾性表面波デバイスでは、異なる材質の基板を貼りあせているため、熱に対して弱いという問題があった。
【解決手段】圧電基板１１と、この圧電基板上に設けられた櫛型電極１２と、圧電基板と同じ材質よりなる蓋体１４と、を備えたものであり、小型化、低背化しても、同じ材質の基板を使うことにより、異方性の強い結晶であっても、熱によって接合界面が破壊しにくい温度変化等に強い弾性表面波デバイスを得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に携帯電話等に用いられる、弾性表面波デバイスおよびその製造方法に関するものである。
以下、従来の弾性表面波デバイスについて説明する。
近年、弾性表面波デバイスは、各種移動体通信端末機器等の電子機器に多く使用されているが、機器の小型化に対応して、弾性表面波デバイスの更なる小型化、低背化への要望が強くなってきている。これに対して、櫛型電極を設けた圧電基板とベース基板とを接合して、ウェハレベルのチップサイズパッケージ弾性表面波デバイスを得ることが提案されている。
しかしながら、特に圧電基板に異方性の強いタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の単結晶を用いる場合、ベース基板との線膨張率の差により、ハンダリフロー等の熱がかかったときに、接合部に大きなストレスが加わり、時には破壊に至るという課題があった。
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００４−３０４６２２号公報
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、小型化、低背化しても、温度変化等に強い弾性表面波デバイスを提供することを目的とするものである。
前記目的を達成するために本発明は、圧電基板と、この圧電基板上に設けられた櫛型電極と、圧電基板と同じ材質より蓋体と、を備えたものである。
本発明によれば、同じ材質の基板を使うことにより、異方性の強い結晶であっても、熱によって接合界面が破壊しにくい弾性表面波デバイスを得ることができる。
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明について説明する。
図１は、本発明の実施の形態１における弾性表面波デバイスの断面図である。
図１においては、３９°ＹカットＸ伝播タンタル酸リチウム（以下３９°ＹＬＴと記す）よりなる厚さ約０．２ｍｍの圧電基板１１に櫛形電極１２およびパッド１３を設け、同じく３９°ＹＬＴよりなる厚さ約０．２５ｍｍの蓋体１４を、櫛形電極１２およびパッド１３を囲む、金よりなる厚さ約０．０１ｍｍの金属層１５を介して接合し、スルーホール１６により、パッド１３から外部端子１７に電気的接続を行ったものである。金属層１５により櫛形電極１２の上方に振動空間を確保するとともに、気密封止している。
このようにすることにより、圧電基板１１と蓋体１４の線膨張率が等しいため、熱が加わっても接合部に大きなストレスが加わらず、信頼性が向上する。また、低背化の要望に対して、圧電基板１１あるいは蓋体１４の厚さを薄くすると、機械的強度が劣化する。特に圧電基板１１と蓋体１４が異なる材質のものであれば、薄い方がより破壊しやすくなる。本発明では、同じ材質のものを用いているため、厚さの比率を変えてもその強度はあまり変わらない。
また弾性表面波デバイスのプリント基板への実装時、あるいは実装後のモールド時には、弾性表面波デバイスの天面（ハンダ付け面とは反対側の面）に大きな力が加わりやすい。そこで本発明のように、天面側（即ちスルーホールを設けたものと反対側）の基板の厚さを、スルーホールを設けた基板側より厚くすることにより、低背化しながら機械的強度の劣化を抑えることができる。
図１では、櫛形電極１２を設けた圧電基板１１側にスルーホール１６を設けたが、蓋体側にスルーホールを設けてもよく、この場合、蓋体側の方を薄くするのが望ましい。
次に本発明の弾性表面波デバイスの製造方法について説明する。
まず図２（ａ）のように、厚さ約０．２５ｍｍの３９°ＹＬＴウェハからなる第１の基板２１上に、櫛形電極２２およびパッド２３を設け、さらにこれらを囲むように厚さ約０．００５ｍｍの第１の金属層２５ａを設ける。第１の金属層２５ａは、表面が金で覆われていることが望ましい。また好ましくは、パッド２３の上にも第１の金属層と同じもので、ダミーパターン２８ａを設け、高さも同じにしておくことが望ましい。一方、厚さ約０．２５ｍｍの３９°ＹＬＴウェハからなる第２の基板２４上にも第１の金属層２５ａと対向するように厚さ約０．００５ｍｍの第２の金属層２５ｂを設ける。第２の金属層２５ｂは、表面が金で覆われていることが望ましい。パッド２３の上に第１の金属層と同じものを設けている場合は、第２の基板２４にも、パッド２３を対向するように第１の金属層と同じもので、ダミーパターン２８ｂを設け、高さも同じにしておく。ダミーパターン２８ａ、２８ｂは、第１の金属層２５ａおよび第２の金属層２５ｂと同時に形成できるので、特に工程が増えることはない。
ここで、空間が十分に確保できる場合は、第２の金属層２５ｂは、第２の基板２４全体に設けたものでもかまわない。この方が、工程が簡略化される。但しこの場合は、パッド２３の上には、ダミーパターン２８ａを設けない。
次に、真空チャンバー内で、第１の金属層２５ａおよび第２の金属層２５ｂを設けている面に、アルゴンプラズマ等を照射することにより、第１の金属層２５ａおよび第２の金属層２５ｂの表面を活性化させ、第１の金属層２５ａと第２の金属層２５ｂを対向させて圧力を加えることにより、接合する。このような方法をとることにより、基板を加熱することなく強固な接合が得られるため、タンタル酸リチウムのような焦電性の大きな基板を用いる場合には特に望ましい。また、ダミーパターン２８ａ、２８ｂを設けている場合は、これらも同時に接合することができる。以上にようにして、図２（ｂ）のようになる。
次に、第１の基板２１の厚さが約０．１５ｍｍになるように研磨して、図２（ｃ）が得られる。
次に、第１の基板２１の研磨した面に所定のレジストパターンを形成し、Ｃ2Ｆ6を用いたドライエッチングにより、スルーホール２６を形成し、図２（ｄ）が得られる。研磨により第１の基板２１の厚さを薄くしているため、エッチングのための時間を短縮することができる。この場合、パッド２３がエッチングのストッパーとなり、スルーホールからパッドの裏面が露出している状態となる。また、ドライエッチング時に、パッドを突き破らないようにするためには、ダミーパターン２８ａ、２８ｂが形成されていることが望ましい。
次に、スルーホール２６が形成されている面に、スパッタにより、ＴｉおよびＮｉを蒸着し、パターニングおよびＮｉメッキを施すことにより、スルーホール２６を金属で埋め、外部端子２７を形成して、図２（ｅ）が得られる。これを所定の寸法に切断して、個々の弾性表面波デバイスを得る。
なお、本実施の形態１では、櫛形電極を設けた基板側にスルーホールを設けるものについて説明したが、櫛形電極を設けていない蓋体の基板側にスルーホールを設けるものについても、研磨する方をかえるだけで、あとは同じ工程で行うことができる。この場合は、パッドからの電気的接続は、パッド上にバンプを設けることによって行うが、本実施の形態１のダミーパターン２８ａ、２８ｂと同様にして、形成および接合することができる。
本発明は、小型化、低背化しても、温度変化等に強い弾性表面波デバイスを実現するものであり、産業上有用である。
本発明の実施の形態１における弾性表面波デバイスの断面図 本発明の実施の形態１における弾性表面波デバイスの製造方法を説明する図
符号の説明
１１ 圧電基板
１２ 櫛形電極
１３ パッド
１４ 蓋体
１５ 金属層
１６ スルーホール
１７ 外部端子
２１ 第１の基板
２２ 櫛形電極
２３ パッド
２４ 第２の基板
２５ａ 第１の金属層
２５ｂ 第２の金属層
２６ スルーホール
２７ 外部端子
２８ａ、２８ｂ ダミーパターン

Claims (7)

  1. 圧電基板と、この圧電基板上に設けられた櫛型電極と、前記圧電基板と同じ材質よりなる蓋体と、を備えた弾性表面波デバイス。
  2. 圧電基板および蓋体は、異方性単結晶よりなる請求項１記載の弾性表面波デバイス。
  3. 圧電基板と蓋体とは、金属層を介して接合されている請求項１記載の弾性表面波デバイス。
  4. 金属層は少なくとも櫛型電極を囲むものである請求項３記載の弾性表面波デバイス。
  5. 圧電基板または蓋体にスルーホールを設け、このスルーホールを通して外部との電気的接続を行ったものであり、前記スルーホールを設けた側の厚さを他方の厚さよりも薄くした請求項１記載の弾性表面波デバイス。
  6. 第１の基板に櫛型電極およびパッド、およびこれらを囲む封止用の第１の金属層を形成する工程と、前記第１の基板と同じ材質よりなる第２の基板に、前記第１の基板の前記第１の金属層に対応する第２の金属層を形成する工程と、前記第１の金属層と前記第２の金属層とを接合する工程と、前記第１の基板を研磨する工程と、前記第１の基板にスルーホールを形成する工程と、前記スルーホールを金属で埋めることにより、前記パッドと前記第１の基板を研磨した面に設けられた外部端子とを電気的に接続する工程、とを備えた弾性表面波デバイスの製造方法。
  7. 第１の基板に櫛型電極およびパッド、およびこれらを囲む封止用の第１の金属層を形成する工程と、前記第１の基板と同じ材質よりなる第２の基板に、前記第１の基板の前記第１の金属層に対応する第２の金属層を形成する工程と、前記第１の金属層と前記第２の金属層とを接合する工程と、前記第２の基板を研磨する工程と、前記第２の基板にスルーホールを形成する工程と、前記スルーホールを金属で埋めることにより、前記パッドと前記第２の基板を研磨した面に設けられた外部端子とを電気的に接続する工程と、を備えた弾性表面波デバイスの製造方法。
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