JP2006345075A - 表面弾性波デバイスおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 耐湿性に優れたＳＡＷデバイスを提供する。
【解決手段】 圧電基板100と、その圧電基板100上に形成された櫛歯電極110と、その櫛歯電極100上に空隙310を形成する空隙形成層220と、前記櫛歯電極110を封止する封止層250と、前記空隙形成層220と封止層250とを接着する接着層240とを備えた表面弾性波デバイスにおいて、
前記封止層250が電気絶縁性の無機材料で構成され、前記空隙形成層220、封止層250および接着層240の側面を覆う側面めっき層460を形成し、前記櫛歯電極110と外部回路との電気接続をとるため、前記空隙形成層220、封止層250および接着層240を貫通して、前記櫛歯電極110に接続する導電ビア420を形成したことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば携帯電話機の如き移動通信機器などに使用する表面弾性波（以下、SAWと略記）デバイスの小型化パッケージング技術に関する。

携帯電話機などに搭載されるＳＡＷデバイスは、その櫛歯電極部に空隙が必要である。従来は、セラミック筐体にＳＡＷ素子チップをフェースアップでダイボンデイングし、ワイヤボンデイングで電気接続後、金属キャップを被せてシーム溶接またははんだ封止してパッケージングしていた。最近では、デバイスの小型化を図るため、ＳＡＷ素子チップをAuバンプまたははんだバンプにて配線基板にフリップチップボンデイング（フェースダウンボンデイング）し、樹脂等で封止して小型パッケージデバイスを構成している。

さらに小型、低背化を図るため、櫛歯電極部に空隙を形成し、空隙を保ったまま櫛歯電極側の圧電ウエハ全体を樹脂で封止し、外部接続電極を形成した後、ダイシングにより個別デバイスに分離してなる超小型のチップサイズパッケージデバイスが提案されている。

特許文献１で開示されているSAWデバイスは、図６に示すようなパッケージ構造をしている。すなわち、櫛歯電極１１０が形成されているSAWチップ１００の表面に感光性樹脂からなる空隙形成層２２０が形成され、その上にプリント基板７００を接着層２４０で接着し、櫛歯電極１１０の上に空隙３１０を形成するとともに封止する。櫛歯電極１１０へは導電ビア４２０を通して外部接続電極４３０に電気的に接続されている。気密性を向上させるため、金属膜または樹脂膜からなる密封層８０１により側面および下面を覆う構造についても提案されている。図中の１２０は、櫛歯電極１１０と導電ビア４２０を電気的に接続する配線・パッド電極である。

また、特許文献２で開示されているSAWデバイスは、図７に示すようなパッケージ構造をしている。すなわち、櫛歯電極１１０が形成されているSAWチップ１００の表面に感光性樹脂からなる空隙形成層２２０が形成され、その上に感光性樹脂からなる封止層２３０で櫛歯電極１１０の上に空隙３１０を形成するとともに封止する。櫛歯電極１１０へはバンプ４３１を通して外部に電気的接続できるよう構成されている。

さらに同図（ｂ）に示すように、同図（ａ）のパッケージ構造にセラミックまたはガラスエポキシ基板からなる実装基板７０１を接続し、さらに封止樹脂８０２によりＳＡＷチップ外面全体を被覆した構造についても提案されている。同図（ｂ）に示すように、櫛歯電極１１０は配線・パッド電極１２０、バンプ４３１、基板電極４３２、基板内配線４３３を通して外部接続電極４３０に接続されている。
特公表2002-532934号公報 特開2004-147220号公報

上記した図６および図７に示す従来のパッケージ構造には、次のような問題点がある。

すなわち、パッケージ外部から櫛歯電極に至る経路のうち、図６においてはプリント基板７００、図７においては感光性樹脂からなる封止層２３０あるいは封止樹脂８０２など有機材料のみで構成された水分浸入経路２０００が存在するため完全な気密封止構造になっておらず、耐湿性に問題がある。このように耐湿性が優れていないと櫛歯電極１１０が変質してＳＡＷの損失が大きくなり、ＳＡＷデバイスの性能劣化を生じる。

本発明の目的は、上記した問題点を解決し、耐湿信頼性の優れたＳＡＷデバイスならびにその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明の第1の手段は、圧電基板と、その圧電基板上に形成された櫛歯電極と、その櫛歯電極上に空隙を形成する空隙形成層と、前記櫛歯電極を封止する封止層と、前記空隙形成層と封止層とを接着する接着層とを備えた表面弾性波デバイスにおいて、
前記封止層が電気絶縁性の無機材料で構成され、前記空隙形成層、封止層および接着層の側面を覆う側面めっき層を形成し、前記櫛歯電極と外部回路との電気接続をとるため、前記空隙形成層、封止層および接着層を貫通して、前記櫛歯電極に接続する導電ビア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、前記封止層がセラミックまたはガラスで構成されていることを特徴とするものである。

本発明の第３の手段は前記第１の手段または第２の手段において、前記空隙形成層が感光性アクリル・エポキシ系樹脂または感光性ポリイミド系樹脂からなる感光性樹脂で構成されていることを特徴とするものである。

本発明の第４の手段は前記第1の手段において、前記接着層が両面接着シートで構成されていることを特徴とするものである。

本発明の第５の手段は、圧電基板上に櫛歯電極と配線・パッド電極を形成する工程と、
その櫛歯電極と配線・パッド電極を形成した圧電基板上に空隙形成層となる感光性樹脂フィルムをラミネートし、前記櫛歯電極部、前記配線・パッド電極と対応する位置の導電ビアホール部およびダイシングエリア部に相当する箇所をフォトリソグラフィー工法にてパターニング除去して空隙形成層を形成する工程と、
電気絶縁性の無機材料で構成されて前記導電ビアホール部と対応する位置にビアホールを形成した封止層を前記空隙形成層上に接着層を介して固定する工程と、
めっき工法により前記導電ビアホール部ならびにビアホール内に導電ビアを形成するとともに前記空隙形成層、封止層および接着層の側面に側面めっき層を形成する工程と、
前記ダイシングエリアをダイシングして個別のデバイスに分離する工程と
を含むことを特徴とするものである。

本発明の第６の手段は前記第４の手段において、前記封止層がセラミックまたはガラスで構成されていることを特徴とするものである。

本発明の第７の手段は前記第５または第６の手段において、前記空隙形成層が感光性アクリル・エポキシ系樹脂または感光性ポリイミド系樹脂からなる感光性樹脂で構成されていることを特徴とするものである。

本発明の第８の手段は前記第５の手段において、前記封止層の前記空隙形成層と対向する面に両面接着シートが貼着され、その両面接着シートを介して前記封止層が前記空隙形成層上に固定されることを特徴とするものである。

本発明は前述のような構成になっており、内部への水分の浸入を有効に阻止して、耐湿信頼性の優れたＳＡＷデバイスを提供することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１，２は、本発明の実施形態に係るＳＡＷデバイスの断面図である。

図１は、第１実施形態に係る本発明の基本的なＳＡＷデバイス１００１の断面図である。ＳＡＷデバイス１００１は、ＬｉＴａＯ_３やＮｉＮｂＯ_３などの無機材料からなる圧電基板１００と、その圧電基板１００の上に形成された櫛歯電極１１０と、その櫛歯電極１１０の上に空隙３１０を形成する空隙形成層２２０と、櫛歯電極１１０を封止するためにセラミックスやガラス等の電気絶縁体である無機材料で構成された無機封止層２５０とを備えている。その無機封止層２５０は、接着層２４０で空隙形成層２２０の上に接着されている。

前記ＬｉＴａＯ_３やＮｉＮｂＯ_３などの無機材料は水分を浸透しないから、前述の無機材料からなる圧電基板１００は、水分浸入経路にはなり得ない。

前記無機封止層２５０を構成するセラミックスには、例えばアルミナ、ジルコニア、ムライト、チタニア、ベリリアなどがある。

これら空隙形成層２２０、接着層２４０、無機封止層２５０の側面には、側面めっき４６０が形成されている。櫛歯電極１１０と配線・パッド電極１２０とは同一プロセスで成膜されたAl膜あるいはAl合金膜で繋がっている。前記空隙形成層２２０、接着層２４０、無機封止層２５０を貫通する導電ビア４２０が形成され、これに連続するよう外部接続電極４３０が形成されており、櫛歯電極１１０は配線・パッド電極１２０、導電ビア４２０を介し外部に電気接続できる構造になっている。

外部接続電極４３０およびその上にコートされたはんだレジスト４４０のパターニング形状を任意に設計することで、例えば携帯電話機の主基板などの製品基板（図示せず）の接続位置にＳＡＷデバイス１００１の外部接続電極４３０を整合させることが可能となる。

図２は、第２実施形態に係るＳＡＷデバイス１００２の断面図である。この実施形態の場合、図１に示したＳＡＷデバイス１００１の外部接続電極４３０の上にはんだバンプ４５０を形成したもので、そのまま製品基板（図示せず）にはんだ接続できるＳＡＷデバイス１００２となる。

次に図３を用いて、前記ＳＡＷデバイス１００１、１００２の製造方法を説明する。図中縦の破線はダイシング位置１０を示し、その破線間がSAWデバイス1個分の領域であり、製造工程の最後にダイシングにより個々のSAWデバイスに分離される。

（工程１） ＬｉＴａＯ_３やＬｉＮｂＯ_３などからなる圧電基板ウエハ１０１を準備して、その上に櫛歯電極１１０およびこれに繋がる配線・パッド電極１２０を、ＡｌまたはＡｌ−０．５％ＣｕなどのAl合金をスパッタで成膜し、フォトリソグラフィー工法にてパターンニングする。

（工程２） 上記櫛歯電極１１０および配線・パッド電極１２０が形成された圧電基板ウエハ１０１上に、空隙形成層となる感光性樹脂フィルム２２１をラミネートする。感光性樹脂フィルム２２１としては、感光性アクリル・エポキシ系樹脂または感光性ポリイミド系樹脂からなる感光性樹脂材料が好適である。

（工程３） 上記感光性樹脂フィルム２２１の櫛歯電極１１０、前記配線・パッド電極１２０と対応する位置の導電ビアホール部３２１およびダイシングエリア３３０に相当する箇所をフォトリソグラフィー工法にてパターニング除去して、空隙形成層２２０を形成する。

（工程４） 上記空隙形成層２２０の上に無機封止層２５０を接着するための接着層２４０を転写塗布する。この接着層２４０としては、例えばホットメルト系接着剤やエポキシ系接着剤が用いられる。

（工程５） 上記接着層２４０の上に無機封止層２５０を個々に搭載する。図４は無機封止層２５０の斜視図で、この無機封止層２５０には前記空隙形成層２２０に形成された導電ビアホール部３２１と対応する位置にビアホール３２０が形成されている。この無機封止層２５０の接着固定で、櫛歯電極１１０の上に空隙３１０が形成されるとともに、櫛歯電極１１０が封止される。

（工程６） めっき工法により導電ビアホール部３２１ならびにビアホール３２０内に導電ビア４２０を形成し、必要であればその導電ビア４２０に連続する外部接続電極４３０を形成する。

それと同時に無機封止層２５０、接着層２４０および空隙形成層２２０の側面、さらにそれと連続する圧電基板１００の上面にかけて連続した側面めっき層４６０を形成する。

このめっき生成は以下の工法で形成可能である。
（ａ） めっき給電膜をスパッタ工法により、Cr/CuあるいはTiやWでウエハ上面側の全面に積層成膜する。

（ｂ） 給電膜の上にドライフィルム状のめっきレジストをラミネートする。

（ｃ） そのめっきレジストをフォトリソグラフィー工法により所定の形状にパターニング除去する。

（ｄ） めっきレジストのパターニング除去された部分にめっき給電膜を通して電気めっき工法によりめっきを形成する。電気めっきはCuまたはNiあるいはそのCu/Niの積層材料とし、必要に応じて最上面にAuめっきを施す。

（ｅ） めっきレジストおよびめっき給電膜を除去する。めっきレジストは有機溶剤にて溶解除去し、めっき給電膜除去部のCuは過硫酸アンモニウム/硫酸を主成分とするエッチング液を用い、Crは過マンガン酸カリウム/メタケイ酸を主成分とするエッチング液を用いて除去する。

（工程７） 上記めっき給電膜を除去した後、必要であればはんだレジスト４４０となるレジストフィルムをラミネートあるいはレジストワニスをスピンコートする。

（工程８） 上記はんだレジスト440をコートした後、はんだ接続部６０とダイシングエリア３３０のはんだレジスト４４０をフォトリソグラフィー工法により除去する。はんだレジスト４４０は有機溶剤にて溶解除去する。

（工程９） 上記はんだレジスト４４０を除去した後のはんだ接続部６０に対し、必要であればはんだバンプ４５０を形成する。はんだバンプ４５０は、はんだ接続部６０が開口したマスクを用いてはんだペーストを印刷供給して、リフローすることで行う。あるいは個々のはんだボールをはんだボール搭載機で供給して、リフローすることで行う。

（工程１０） 必要に応じて裏面コート８００を形成する。この裏面コート８００の目的として耐機械的衝撃の場合は弾性力をもった有機材が適しており、（工程７）で同時に形成することも可能である。また、（工程１）にて予めウエハ裏面にもAl蒸着を施し、（工程6）でめっきを生成する工法がある。

その後、この裏面コート８００をアースと接続することにより、電磁シールドとしての機能をもたせることもできる。さらに裏面コート８００を形成することにより、SAWデバイス１００１、１００２の裏面にレーザーマーキングを実施する場合に有用である。

（工程１１） 最後に、ダイシングエリア３３０のダイシング位置１０でダイシングし、図２に示した個別ＳＡＷデバイス１００２を得る。また、はんだバンプ４５０を形成せずダイシングすれば、図1に示すＳＡＷデバイス１００１が得られる。

前記（工程２）において、感光性樹脂フィルム２２１として感光性アクリル・エポキシ系樹脂または感光性ポリイミド系樹脂からなる感光性樹脂材料以外の感光性樹脂材料を使用すると、（工程３）でフォトリソグラフィー工法にてパターニング除去する際に溶剤が一部残り、そのために櫛歯電極１１０が汚れ、ＳＡＷの損失が大きくなる。

そのため前記実施形態のように、感光性樹脂フィルム２２１として感光性アクリル・エポキシ系樹脂または感光性ポリイミド系樹脂からなる感光性樹脂材料を使用すると、前述のような櫛歯電極１１０の汚れが無く、性能的に安定している。

前記感光性アクリル・エポキシ系樹脂としては、例えば新日鐵化学株式会社製 商品名PDF３００や商品名PDF１００などのPDFシリーズのものが好適である。

図５は、本発明の第３実施形態に係る無機封止層２５０の拡大断面図である。前記第１実施形態では図３に示すように（工程４）で空隙形成層２２０の上に接着層２４０を塗布形成し、（工程５）で接着層２４０の上に無機封止層２５０を載置することにより、無機封止層２５０を接着固定した。この第３実施形態では、図５に示すように無機封止層２５０の下面に両面接着シート２６０を貼着し、その両面接着シート２６０を介して空隙形成層２２０の上に無機封止層２５０を接着固定する。図５に示すように、無機封止層２５０に設けられたビアホール３２０と対向する両面接着シート２６０の部分には透孔２６１が形成されている。

これ以外の構成ならびに製造方法は前記第１実施形態と同様であるので、それらの説明は省略する。

前述の例では携帯電話機に搭載されるＳＡＷデバイスについて述べたが、その構造上の特徴より、機能素子上に空隙が必要でかつ耐湿信頼性の確保が必要なマイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）デバイスにも適用可能である。

本発明の第１実施形態に係るＳＡＷデバイスの断面図である。 本発明の第２実施形態に係るＳＡＷデバイスの断面図である。 本発明の実施形態に係るＳＡＷデバイスの製造方法を説明するためのプロセス工程図である。 本発明の実施形態で使用される封止層の斜視図である。 本発明の第３実施形態に係るＳＡＷデバイスに用いる無機封止層の拡大断面図である。 従来技術によるSAWデバイスの断面図である。 従来技術によるSAWデバイスの断面図である。

符号の説明

１０：ダイシング位置、１００： SAWチップ、１０１：圧電基板ウエハ、１１０：櫛歯電極、１２０：配線・パッド電極、２２０：空隙形成層、２２１：感光性樹脂フィルム、２３０：封止層、２４０：接着層、２５０：無機封止層、２６０：両面接着シート、２６１：透孔、３１０：空隙、３２０：ビアホール、３２１：導電ビアホール部、３３０：ダイシングエリア、４２０：導電ビア、４３０：外部接続電極、４４０：はんだレジスト、４５０：はんだバンプ、４６０：側面めっき部、８００：裏面コート、１００１,１００２：表面弾性波（ＳＡＷ）デバイス。

Claims (8)

1. 圧電基板と、その圧電基板上に形成された櫛歯電極と、その櫛歯電極上に空隙を形成する空隙形成層と、前記櫛歯電極を封止する封止層と、前記空隙形成層と封止層とを接着する接着層とを備えた表面弾性波デバイスにおいて、
   前記封止層が電気絶縁性の無機材料で構成され、前記空隙形成層、封止層および接着層の側面を覆う側面めっき層を形成し、前記櫛歯電極と外部回路との電気接続をとるため、前記空隙形成層、封止層および接着層を貫通して、前記櫛歯電極に接続する導電ビアを形成したことを特徴とする表面弾性波デバイス。
2. 請求項１記載の表面弾性波デバイスにおいて、前記封止層がセラミックまたはガラス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。
3. 請求項１または２記載の表面弾性波デバイスにおいて、前記空隙形成層が感光性アクリル・エポキシ系樹脂または感光性ポリイミド系樹脂からなる感光性樹脂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。
4. 請求項１記載の表面弾性波デバイスにおいて、前記接着層が両面接着シート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。
5. 圧電基板上に櫛歯電極と配線・パッド電極を形成する工程と、
   その櫛歯電極と配線・パッド電極を形成した圧電基板上に空隙形成層となる感光性樹脂フィルムをラミネートし、前記櫛歯電極部、前記配線・パッド電極と対応する位置の導電ビアホール部およびダイシングエリア部に相当する箇所をフォトリソグラフィー工法にてパターニング除去して空隙形成層を形成する工程と、
   電気絶縁性の無機材料で構成されて前記導電ビアホール部と対応する位置にビアホールを形成した封止層を前記空隙形成層上に接着層を介して固定する工程と、
   めっき工法により前記導電ビアホール部ならびにビアホール内に導電ビアを形成するとともに前記空隙形成層、封止層および接着層の側面に側面めっき層を形成する工程と、
   前記ダイシングエリアをダイシングして個別のデバイスに分離する工程と
   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。
6. 請求項５記載の表面弾性波デバイスの製造方法において、前記封止層がセラミックまたはガラス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の製造方法。
7. 請求項５または６記載の表面弾性波デバイスの製造方法において、前記空隙形成層が感光性アクリル・エポキシ系樹脂または感光性ポリイミド系樹脂からなる感光性樹脂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の製造方法。
8. 請求項５記載の表面弾性波デバイスの製造方法において、前記封止層の前記空隙形成層と対向する面に両面接着シートが貼着され、その両面接着シートを介して前記封止層が前記空隙形成層上に固定される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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