JP2007165949A - 表面弾性波デバイス、表面弾性波デバイスの製造方法、表面弾性波デバイスを搭載した通信端末。 - Google Patents

Abstract

【課題】
従来の樹脂封止SAWデバイスパッケージでは外部から櫛歯電極に至る経路のうち、有機材料のみで構成された水分浸入経路が存在するため完全な気密封止構造になっておらず、耐湿性に問題があった。
【解決手段】
本発明に係る表面弾性波デバイスは、圧電基板と、圧電基板上に形成された櫛型電極と、櫛型電極を封止する空隙を前記圧電基板上に形成するための空隙形成層と、櫛型電極、空隙および空隙形成層を封止する封止層と、を備える。また、空隙形成層および封止層を貫通して櫛型電極を外部と電気接続する導電部を備える。封止層は耐湿性の絶縁材料から成る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、表面弾性波デバイス、表面弾性波デバイスの製造方法、表面弾性波デバイスを搭載した通信端末に関する。

従来、表面弾性波デバイス（以下「ＳＡＷデバイス」）に関して以下のような技術が開示されている。

特許文献１には、ＳＡＷデバイスの「櫛型電極と基板との間の空間を気密化」するために「樹脂層」により櫛型電極と基板との空間を覆う技術が開示されている。

特許文献２には、ＳＡＷデバイスの「圧電基板の表面」を「プリント基板」で覆いながら「空洞」を形成する技術が開示されている。

特表2002-532934号公報 特開2004-147220号公報

しかしながら、上記の特許文献には以下のような課題がある。

即ち、特許文献1で開示されているSAWデバイスは、図３に示すようなパッケージ構造をしている。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部に空隙310を形成するとともに封止し、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。このような構成を採る場合、パッケージ外部から櫛歯電極に至る経路のうち、プリント基板700が水分浸入経路2000となるおそれがあるため完全な気密封止構造になっておらず、ＳＡＷデバイスの耐湿性を十分に確保することができないおそれがある。

また、特許文献２で開示されているSAWデバイスは、図４（ａ）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部に空隙310を形成するとともに封止し、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。さらに図４（ｂ）に示すように、図４（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、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。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。このような構成を採る場合、パッケージ外部から櫛歯電極に至る経路のうち、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、特許文献１の場合と同様に、ＳＡＷデバイスの耐湿性を十分に確保することができないおそれがある。

本発明は、上記の課題を解決し、信頼性に優れたＳＡＷデバイスおよびＳＡＷデバイスの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る表面弾性波デバイスは、圧電基板と、圧電基板上に形成された櫛型電極と、櫛型電極を封止する空隙を前記圧電基板上に形成するための空隙形成層と、櫛型電極、空隙および空隙形成層を封止する封止層と、を備える。また、空隙形成層および封止層を貫通して櫛型電極を外部と電気接続する導電部を備える。封止層は耐湿性の絶縁材料から成る。

本発明によれば、信頼性に優れたＳＡＷデバイスおよびＳＡＷデバイスの製造方法を提供することが可能になる。

以下に本発明の最良の実施形態について図面を用いて説明する。

図1は、本発明の実施例にかかるＳＡＷデバイスの断面図である。

図１において、100は圧電基板、110は櫛型電極、120は配線・パッド電極、220は空隙形成層、230は封止層、240は接着層、310は空隙、420は導電ビア、430は外部接続電極、440はレジスト、450ははんだバンプ、460は側面めっきである。

図１（１）は本実施例の基本的なＳＡＷデバイス1001の断面図であり、圧電基板100、圧電基板上に形成された櫛歯電極110と、その櫛歯電極110上に空隙を形成する空隙形成層220および櫛歯電極110を封止するためにガラス等の電気的に絶縁体である無機材料でできた封止層230を接着層240で接着した構造とし、これら空隙形成層220、接着層240、封止層230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膜でつながっており、SAWデバイス1001には空隙形成層220、接着層240、封止層230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を形成する。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。ここで、圧電基板はＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３などの無機材料を使用するため圧電基板が水分浸入経路にならないように工夫されている。

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１（２）は図１（１）に示したＳＡＷデバイス1001の外部接続電極430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。

以上のように、本実施例では、図３に示した従来のＳＡＷデバイスにおけるプリント基板700や図４に示した従来のＳＡＷデバイスにおける感光性樹脂からなる封止層230の代わりに感光性でかつ電気的に絶縁体である無機材料（感光性ガラス）でできた封止層230を使用することにより耐湿性を高めている。

ここで、本実施例における耐湿性は、水分・酸素の出入りが表面電極アルミを腐食させないレベルで、耐久試験において腐食が起こらないことをいう。耐久試験とは、例えば温度85℃、湿度85％の環境下で1000時間以上放置して劣化が発生するか否か確認する試験であり、これに加えて０．１Ｍｐａの圧力を加えた環境下で試験を行う場合もある。なお、温度、湿度、圧力、時間の条件は一般的な耐久試験の数値を例に説明したが、これに限られず、条件を緩和或いは厳格化しても構わない。条件を緩和した場合としては、例えば温度70℃、湿度70％とする場合や、温度100℃、湿度85％とする場合も含まれる。また、時間をこれより短く500時間程度としても良い。

以上のような条件を満たす必要があるのは、高温、高湿によりＳＡＷデバイスの電極が腐食してデバイスの特性が劣化することを防ぐ必要があるからである。

デバイスの特性とは主として周波数特性である。例えば、ＳＡＷデバイスによるロスレベルは通常１ｄＢ程度であれば許容範囲内であるが、劣化によりこれが２ｄＢ以上、或いは３ｄＢ以上になると事実上許容範囲から逸脱することになる。また、劣化により集荷数帯域がシフトする場合もあり、例えば９００ＭＨｚ帯域或いは１８００ＭＨｚ帯域の携帯電話において０．５ＭＨｚ或いは１ＭＨｚずれると許容範囲から逸脱することになる。

また、SAWチップ100上に形成された、空隙形成層220、接着層240、封止層230の側面に側面めっき460を形成する。さらに、側面めっきの下端はSAWチップ100の上面に連続して形成する。このような構成によりさらに耐湿性を高めることが可能になる。

さらに、外部接続電極430、側面めっき460をそのまま耐湿性を高めるための封止層として利用することができるため、これらの外部接続電極と側面めっきを、外部との導電部材および封止剤として兼用することが可能になる。

なお、封止層にはLCR（コイル、キャパシタ、抵抗）などのチップ部品を含んだ回路を印刷した層を内層しているものとする。また、封止層は感光性ガラスを積層化することでさらに耐湿性を向上させることも可能である。

次に、図２を用いて、本実施例によるＳＡＷデバイス1001、1002の製造方法について説明する。図中縦の破線はダイシング位置10を示す。破線間がSAWデバイス1個分の領域であり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。

（1）ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３などからなる圧電基板ウエハ101上に櫛歯電極110およびこれに繋がる配線・パッド電極120をフォトリソグラフィー工法にてパターンニングする。

（2）上記櫛歯電極110およびこれに繋がる配線・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。

（3）上記感光性樹脂フィルム221の櫛歯電極110、ビアホール320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。

（4）上記空隙形成層220上に接着層240を塗布した封止層230を搭載し、封止層230搭載後に接着層240の硬化を実施し接着する。この接着層240としてはホットメルト系接着剤やエポキシ系接着剤が考えられる。封止層230としては感光性ガラスが好適である。

（5）この封止層230、接着層240に、ダイシングエリア330と、および導電ビア420を形成するためのビアホール320を形成する為、フォトリソグラフィー工法にてパターニング除去を行う。

（6）導電ビア420部および必要であれば導電ビア420部に連続する外部接続電極430部にめっきを形成する。同時に、封止層230、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SAWチップ100面に側面めっき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。（１）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。（２）給電膜が成膜された上面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。（３）レジストは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。（４）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。（５）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について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について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した。

（7）上記めっき給電膜除去後、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。

（8）上記はんだレジスト440コート後、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した。

（9）上記はんだレジスト440除去後のはんだ接続部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はんだペーストを印刷供給、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、リフローすることで行う。

（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、（７）の工程で同時に形成することも可能である。また、（１）工程にてあらかじめウエハ裏面にもAl蒸着を施し、（6）にてめっきを生成する工法も考えられる。その後、この裏面めっき面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も期待できる。さらに当該裏面コート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。

（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１（２）の個別ＳＡＷデバイス1002を形成する。また、はんだバンプ450を形成せずダイシングすれば、図１（１）のＳＡＷデバイス1001が形成できる。

以上のように、本発明の実施例では前述した図１の構造および図２の製造方法を例に説明したが本発明がこれに限定されないことは言うまでもない。

以上説明した実施例によれば、パッケージ外部から櫛歯電極空隙部への水分の浸入は、感光性ガラス等の電気的に絶縁体である無機材料でできた封止層と空隙形成層、接着層、封止層の側面に形成された金属膜にて遮断される。また、空隙形成層、接着層および封止層を貫通する導電ビアも金属膜で構成されるため水分の浸入経路にはなり得ず良好な気密封止構造になるため耐湿信頼性の優れたＳＡＷデバイスが提供可能となる。また、感光性ガラスを用いることによりウエハ上で一括封止することが可能であり、チップ個々にカバー搭載する方式と比較すると格段に生産性が向上する。なお、圧電基板はＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３などの無機材料を使用するため圧電基板が水分浸入経路にはなり得ない。

なお、本実施例で説明したＳＡＷデバイスは、例えば携帯電話機のような移動通信端末に搭載される。このような移動通信端末は、信号を受信する受信部と、受信部で受信した信号を濾波する上記実施例で説明したＳＡＷデバイスと、ＳＡＷデバイスで濾波された信号を復調する復調部と、復調部で復調された信号を出力する出力部とを備える。なお、本実施例では主に携帯電話機に搭載されるＳＡＷデバイスを想定して述べたが、これに限られず、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他のデバイスにも適用可能であり、例えば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。

本発明の実施例によるＳＡＷデバイス断面図。 本発明の実施例によるＳＡＷデバイス製造プロセス図。 従来技術によるSAWデバイス断面図。 従来技術によるSAWデバイス断面図。

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、102…Ａｌ膜、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（感光性ガラス）、240…接着層、310…空隙、320…ビアホール、330…ダイシングエリア、420…導電ビア、430…外部接続電極、431…バンプ、432…基板電極、433…基板内配線、440…はんだレジスト、450…はんだバンプ、460…側面めっき、700…プリント基板、701…実装基板、800…裏面コート、801…密封層、802…封止樹脂、1001,1002…表面弾性波（ＳＡＷ）デバイス、2000…水分浸入経路。

Claims (12)

1. 圧電基板と、
   前記圧電基板上に形成された櫛型電極と、
   前記櫛型電極を封止する空隙を前記圧電基板上に形成するための空隙形成層と、
   前記櫛型電極、前記空隙および前記空隙形成層を封止する封止層と、を備え、
   前記空隙形成層および前記封止層を貫通して前記櫛型電極を外部と電気接続する導電部を備え、前記封止層は耐湿性の絶縁材料から成る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、
   前記導電部は、前記空隙形成層および前記封止層の上面および側面を覆うことで前記櫛型電極、前記空隙および前記空隙形成層を封止することを特徴とする表面弾性波デバイス。
3. 請求項２記載の表面弾性波デバイスにおいて、
   前記空隙形成層および前記封止層の側面を覆う導電部は、めっきにより形成されることを特徴とする表面弾性波デバイス。
4. 請求項１又は２記載の表面弾性波デバイスにおいて、
   前記封止層は、電気的に絶縁性をもつ無機材料から成ることを特徴とする表面弾性波デバイス。
5. 請求項１又は２記載の表面弾性波デバイスにおいて、
   前記封止層は、感光性ガラスから成ることを特徴とする表面弾性波デバイス。
6. 請求項１又は２記載の表面弾性波デバイスにおいて、
   前記導電部は、導通ビアであることを特徴とする表面弾性波デバイス。
7. 請求項１又は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で構成されたことを特徴とする表面弾性波デバイス。
8. 請求項５記載の表面弾性波デバイスにおいて、
   前記封止層は感光性ガラスを積層化することで構成されたことを特徴とする表面弾性波デバイス。
9. 請求項５記載の表面弾性波デバイスにおいて、
   前記封止層は、チップ部品を含んだ回路を印刷した層を内層されたことを特徴とする表面弾性波デバイス。
10. 請求項１から９の何れか記載の表面弾性波デバイスにおいて、
    前記封止層の耐湿性は、温度85度、湿度85％の環境下に1000時間置いた場合の表面弾性波デバイスのロスレベルが１ｄＢ以下であることを特徴とする表面弾性波デバイス。
11. 信号を受信する受信部と、
    受信部で受信した信号を濾波する請求項１から９の何れか記載の表面弾性波デバイスと、
    前記表面波デバイスで濾波された信号を復調する復調部と、
    前記復調部で復調された信号を出力する出力部と、
    を備えることを特徴とする通信端末。
12. 圧電基板上に櫛歯電極を形成する工程と、
    前記櫛歯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、前記櫛歯電極部をパターニング除去して空隙形成層を形成する工程と、
    前記空隙形成層上に接着層を介して封止層を搭載、接着し、導電部に相当する箇所をパターニング除去して導電部を形成する工程と、
    前記空隙形成層および封止層の側面にめっきを形成する工程と、を備え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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