JP2010034782A - Elastic boundary wave device, manufacturing method thereof, and manufacturing method of duplexer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、弾性境界波デバイスおよびその製造方法に関する。また、弾性境界波デバイスを備えたデュープレクサの製造方法に関する。 The present invention relates to a boundary acoustic wave device and a manufacturing method thereof. The present invention also relates to a method of manufacturing a duplexer including a boundary acoustic wave device.
弾性波を応用した装置の一つとして、弾性表面波(SAW:Surface Acoustic Wave)デバイスが以前より良く知られている。このSAWデバイスは、例えば携帯電話に代表される45MHz〜2GHzの周波数帯における無線信号を処理する各種回路、例えば送信バンドパスフィルタ、受信バンドパスフィルタ、局発フィルタ、アンテナ共用器、IFフィルタ、FM変調器等に用いられている。 A surface acoustic wave (SAW) device has been well known as one of devices using an elastic wave. This SAW device is, for example, various circuits for processing a radio signal in a frequency band of 45 MHz to 2 GHz typified by a cellular phone, such as a transmission band pass filter, a reception band pass filter, a local oscillation filter, an antenna duplexer, an IF filter, an FM Used for modulators and the like.
弾性波デバイスの課題として、温度によって特性が変動する温度特性がある。温度特性を向上させるため、特許文献1においては、圧電基板上に圧電基板と温度特性の符号が異なる酸化シリコン膜を成膜した弾性表面波デバイスが開示されている。
A problem with an acoustic wave device is temperature characteristics that vary with temperature. In order to improve temperature characteristics,
温度特性の改善および素子の小型化を実現させるため、ラブ波を利用する弾性波デバイスや、異なる媒質の境界を伝搬する境界波を用いる弾性境界波デバイスが、特許文献2、特許文献3、非特許文献1に開示されている。
In order to realize improvement in temperature characteristics and miniaturization of elements, an elastic wave device using a Love wave and an elastic boundary wave device using a boundary wave propagating through a boundary between different media are disclosed in Patent Document 2,
図2Aは、特許文献2に開示されたラブ波を利用した弾性波デバイスの平面図である。図2Bは、図2AにおけるZ−Z部の断面図である。図2A及び図2Bに示すように、従来の弾性波デバイスは、圧電基板301上に、電極で構成された直列共振器302と並列共振器303が形成されている。直列共振器302及び並列共振器303は、例えばSiO2で形成された誘電体膜310で覆われている。電極は、弾性波を励振する櫛歯型電極302a及び303aと、弾性波を反射する反射器302b及び303bと、櫛歯型電極302aと接続されAuバンプが形成される端子部(入出力電極304,305、接地電極306,307、ダミー電極308)から構成されている。櫛歯型電極302a及び303aと、反射器302b及び303bは誘電体膜310で覆われているが、端子部は誘電体膜310で覆われていない。また、誘電体膜310の厚さは、電極よりも厚く、弾性表面波の波長をλとしたときに、おおよそ(0.3×λ)程度である。
FIG. 2A is a plan view of an elastic wave device using a Love wave disclosed in Patent Document 2. FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line ZZ in FIG. 2A. As shown in FIGS. 2A and 2B, in the conventional acoustic wave device, a
図3A〜図3Eは、図2A及び図2Bに示す弾性波デバイスの製造プロセスを示す平面図である。図2A及び図2Bに示す弾性波デバイスを製造する際は、まず、図3Aに示すように、圧電基板301上に直列共振器302及び並列共振器303を形成する。次に、図3Bに示すように、直列共振器302及び並列共振器303を電気的に接続する接続電極309を形成する。図3Aおよび図3Bの工程は,同時に行う場合もある。次に、図3Cに示すように、接続電極309の端部に入出力電極304及び305、接地電極306及び307を形成する。また、ダミー電極308も形成する。次に、図3Dに示すように、直列共振器302及び並列共振器303を、誘電体膜310で覆う。次に、図3Eに示すように、圧電基板301をアルミナ膜311で覆う。この時、入出力電極304及び305、接地電極306及び307、ダミー電極308を露出させるように、アルミナ膜311をフォトリソグラフィ法などでパターニングして形成する。しかしながら、一般には、特許文献4及び5などに開示されているように、境界波デバイスでは、異なる2つの媒質の境界で境界波以外の不要応答として励振される波が存在するため、この不要応答を低減させるために、さらに、表層に不要応答を散乱させる散乱層や、不要応答に基づく音声を吸収する吸音層を形成する必要がある。なお、図3A〜図3Eに示す圧電基板301は、図示では個片化されているが、実際はウェハの一部である。よって、図示は省略しているが、図3Eに示す工程の後に圧電基板を個片化する工程がある。
3A to 3E are plan views showing a manufacturing process of the acoustic wave device shown in FIGS. 2A and 2B. When manufacturing the acoustic wave device shown in FIGS. 2A and 2B, first, as shown in FIG. 3A, the
図4Aは、特許文献3に記載の弾性境界波デバイスの平面図である。図4Bは、図4AにおけるY−Y部の断面図である。図4A及び図4Bに示す弾性境界波デバイスは、圧電基板104に電極102が形成され、電極102上に誘電体膜である第2の媒質106及び第3の媒質107が形成されている例である。電極102は、弾性波を励振する櫛歯型電極102aと、弾性波を反射する反射器102bと、櫛歯型電極102aと接続しAuバンプが形成される端子部102cとから構成されている。櫛歯型電極102aおよび反射器102bは、第2の媒質106および第3の媒質107で覆われているが、Auバンプが形成される端子部102cは、第2の媒質106および第3の媒質107で覆われていない。
4A is a plan view of the boundary acoustic wave device described in
なお、図4A及び図4Bに示す構成では、誘電体層(第2の媒質106および第3の媒質107)は二層で構成されているが、図5A及び図5Bに示すラブ波構造の弾性境界波デバイスにおけるSiO2部を厚くしたようなものも報告されている(非特許文献2)。
In the configuration shown in FIGS. 4A and 4B, the dielectric layer (
特許文献1〜3,非特許文献1及び2に開示されているデバイスは、電極表面が厚い膜で覆われているので、信頼性が高いことも期待される。
従来の弾性境界波デバイスは、SAWデバイスと比較すると、温度特性が良好、信頼性が高い、中空空間を形成する必要がない、などのメリットを有する。しかしながら、弾性境界波デバイスは、SAWデバイスと比べると層数が多いため製造工程が多くなり、製造コストアップにつながってしまう。 Conventional boundary acoustic wave devices have advantages such as good temperature characteristics, high reliability, and no need to form a hollow space, as compared to SAW devices. However, the boundary acoustic wave device has more layers than the SAW device, which increases the number of manufacturing steps, leading to an increase in manufacturing cost.
さらに、弾性境界波デバイスでデュープレクサや、モジュールを構成する場合、中空空間を形成する必要がないことがあまりメリットとならない。例えば、デュープレクサを構成する場合、送信フィルタおよび受信フィルタの2つのフィルタと、位相整合回路とが必要となる。そのため、位相整合回路を形成した基板に、上記フィルタを接続する。その際、昨今の小型化されたデュープレクサでは、フィルタをフリップチップボンディングで基板に接続する。その結果、電極接続部が中空空間として、自然に形成されてしまうため、中空空間が要らないということがメリットとならない。 Further, when a duplexer or a module is configured with a boundary acoustic wave device, it is not very advantageous that a hollow space need not be formed. For example, when configuring a duplexer, two filters, a transmission filter and a reception filter, and a phase matching circuit are required. Therefore, the filter is connected to the substrate on which the phase matching circuit is formed. At that time, in the recent downsized duplexer, the filter is connected to the substrate by flip chip bonding. As a result, since the electrode connection portion is naturally formed as a hollow space, it is not advantageous that the hollow space is not required.
よって、弾性境界波フィルタは、単体フィルタ以外の用途では、SAWデバイスと比べるとコストが高くなってしまう。 Therefore, the boundary acoustic wave filter is more expensive than the SAW device in applications other than the single filter.
本発明の目的は、デュープレクサやモジュール用途の弾性境界波デバイスの製造工程数を削減することで、コストダウンを図ることである。 An object of the present invention is to reduce costs by reducing the number of manufacturing steps of boundary acoustic wave devices for duplexers and modules.
本発明の弾性境界波デバイスの製造方法は、第1の媒質層であるウェハ表面に電極および第1の絶縁層を形成する工程と、前記電極の端子部にバンプを形成する工程と、前記第1の媒質層を個片化し、チップにする工程と、配線基板に前記チップをフリップチップで接続する工程と、前記チップを接続した前記配線基板上に、絶縁材料を塗布することで前記第1の絶縁層を覆うように第2の絶縁層を形成する工程とを含むものである。 The method for manufacturing a boundary acoustic wave device according to the present invention includes a step of forming an electrode and a first insulating layer on a wafer surface which is a first medium layer, a step of forming a bump on a terminal portion of the electrode, Separating the first medium layer into chips, connecting the chip to a wiring board with a flip chip, and applying an insulating material on the wiring board to which the chip is connected. Forming a second insulating layer so as to cover the insulating layer.
本発明のデュープレクサの製造方法は、第1の媒質層であるウェハ表面に電極および第1の絶縁層を形成する工程と、前記電極の端子部に金バンプを形成する工程と、前記第1の媒質層を個片化し、チップにする工程と、位相整合回路を形成した配線基板に、少なくとも2つの前記チップをフリップチップで接続する工程と、前記チップを接続した前記配線基板上に、絶縁材料を塗布及び焼成することで前記第1の絶縁層の上に第2の絶縁層を形成する工程と、前記チップを接続した前記配線基板を樹脂でモールドし、前記チップと前記配線基板の間隙に樹脂を充填する工程と、前記配線基板を個片化する工程とを含むものである。 The duplexer manufacturing method of the present invention includes a step of forming an electrode and a first insulating layer on a wafer surface which is a first medium layer, a step of forming a gold bump on a terminal portion of the electrode, A step of dividing the medium layer into chips, a step of connecting at least two of the chips to the wiring substrate on which the phase matching circuit is formed, and an insulating material on the wiring substrate to which the chips are connected And a step of forming a second insulating layer on the first insulating layer by applying and baking, and molding the wiring substrate to which the chip is connected with a resin, in the gap between the chip and the wiring substrate. The method includes a step of filling a resin and a step of dividing the wiring board into individual pieces.
本発明の弾性境界波デバイスは、第1の媒質層と、前記第1の媒質層上に形成された電極および第1の絶縁層と、前記電極の端子部に形成されたバンプとを有するチップと、前記チップがフリップチップ実装により接続された配線基板と、前記配線基板および前記チップの表面に、前記第1の絶縁層を覆うように形成された、無機材料を主成分とする第2の絶縁層とを備えたものである。 A boundary acoustic wave device according to the present invention includes a chip having a first medium layer, an electrode and a first insulating layer formed on the first medium layer, and a bump formed on a terminal portion of the electrode. And a wiring substrate to which the chip is connected by flip-chip mounting, and a second substrate mainly composed of an inorganic material formed on the surface of the wiring substrate and the chip so as to cover the first insulating layer. And an insulating layer.
本発明によれば、デュープレクサやモジュール用途の弾性境界波デバイスの製造工程数を削減することができるので、弾性境界波デバイスおよびそれを備えたデュープレクサやモジュールなどの製造コストを削減することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the number of manufacturing steps of boundary acoustic wave devices for duplexers and modules. Therefore, it is possible to reduce the manufacturing costs of boundary acoustic wave devices and duplexers and modules including the boundary acoustic wave devices.
本発明の弾性境界波デバイスの製造方法は、上記方法を基本として、以下のような態様をとることができる。 The boundary acoustic wave device manufacturing method of the present invention can take the following aspects based on the above method.
すなわち、本発明の弾性境界波デバイスの製造方法は、前記チップを接続した前記配線基板を樹脂でモールドし、前記チップと前記配線基板の間隙に樹脂を充填する工程をさらに含む方法とすることができる。 That is, the boundary acoustic wave device manufacturing method of the present invention may further include a step of molding the wiring substrate to which the chip is connected with a resin, and filling the gap between the chip and the wiring substrate with the resin. it can.
また、本発明の弾性境界波デバイスの製造方法は、前記チップを接続した前記配線基板を個片化する工程をさらに含む方法とすることができる。 The boundary acoustic wave device manufacturing method of the present invention may further include a step of separating the wiring substrate to which the chip is connected.
また、本発明の弾性境界波デバイスの製造方法は、前記チップを接続した前記配線基板を液状の絶縁材料中へ浸漬する工程をさらに含む方法とすることができる。 The method for manufacturing a boundary acoustic wave device according to the present invention may further include a step of immersing the wiring board to which the chip is connected in a liquid insulating material.
また、本発明の弾性境界波デバイスの製造方法において、前記絶縁材料は、アルミナを含有する液状の無機材料からなる構成とすることができる。 In the boundary acoustic wave device manufacturing method of the present invention, the insulating material may be composed of a liquid inorganic material containing alumina.
また、本発明の弾性境界波デバイスの製造方法において、前記絶縁材料は、アルミを含有する金属アルコキシドを主成分とするゾルからなる構成とすることができる。 In the method for manufacturing a boundary acoustic wave device of the present invention, the insulating material may be composed of a sol whose main component is a metal alkoxide containing aluminum.
(実施の形態)
図1A〜図1Hは、本実施の形態の弾性境界波デバイスの製造方法を示す平面図である。なお、図1A〜図1Dに示す圧電基板1は、図示では個片化しているが、実際はウェハに図示の圧電基板が複数配された構成になっている。
(Embodiment)
1A to 1H are plan views showing a method for manufacturing a boundary acoustic wave device according to the present embodiment. The
まず、図1Aに示すように、圧電基板1(第1の媒質層)上に直列共振器2a及び並列共振器2bを形成する。
First, as shown in FIG. 1A, a
次に、図1Bに示すように、直列共振器2a及び並列共振器2bを電気的に接続する接続電極3を形成する。なお、図1Aおよび図1Bは同時行ってもよい。
Next, as shown in FIG. 1B, a
次に、図1Cに示すように、接続電極3の端部に入出力電極4a及び4b、接地電極4c及び4dを形成する。また、ダミー電極4eも形成する。次に、図1Dに示すように、直列共振器2a及び並列共振器2bを、誘電体膜5で覆う。
Next, as shown in FIG. 1C, input /
次に、図1Dに示すように、入出力電極4a及び4b、接地電極4c及び4d、ダミー電極4e(いずれも図1C参照)にAuバンプを形成する。
Next, as shown in FIG. 1D, Au bumps are formed on the input /
次に、図1Eに示すように、ダイシング処理によりウェハを個片化し、チップを作製する。具体的には、ウェハリング21に配された基板22を、図中の破線部分で裁断する。裁断後の基板22には、図1Dに示すように電極などが形成された圧電基板10が複数配され、各圧電基板1の境界部分が破線に相当する。
Next, as shown in FIG. 1E, the wafer is separated into pieces by a dicing process to produce a chip. Specifically, the
次に、図1Fに示すように、配線基板11に、個片化した圧電基板10をフリップチップ実装する。具体的には、圧電基板10の裏面に配されたAuバンプ12を、配線基板11における所定のパターンに電気的に接続する。なお、図1F(a)は、チップが実装された配線基板11の平面図である。図1F(b)は、図1F(a)におけるZ−Z部の断面図である。また、配線基板11は、例えば、図6に示すデュープレクサの配線基板である。予め位相整合回路53を形成した配線基板11にチップを実装することにより、送信フィルタ53や受信フィルタ54などを形成することができる。これにより、図6に示すデュープレクサが配線基板11上に形成される。
Next, as shown in FIG. 1F, the separated
次に、図1Gに示すように、チップが実装された配線基板11に、液状の絶縁材料を塗布する。塗布方法は、本実施の形態では配線基板11の端子部をテープなどで保護後、液状の絶縁材料中へ浸漬する方法を採用した。なお、本実施の形態では、絶縁材料中への浸漬により絶縁材料を配線基板11に塗布する方法としたが、配線基板11を回転させて絶縁材料を滴下してコーティングするスピンコート法などの、他の方法で塗布してもよい。本実施の形態では、絶縁材料は、微小なアルミナを含有するアロンセラミックDを使用したが、液状の無機材料を用いることができる。また、絶縁材料は、本実施の形態の材料以外に、焼成によりアルミナを形成する材料であれば何でもよく、例えば、アルミナを含有する金属アルコキシドのゾルなどを用いることができる。
Next, as shown in FIG. 1G, a liquid insulating material is applied to the
次に、図1Hに示すように、チップが実装された配線基板11に絶縁材料の塗布後、常温で24時間放置し、90℃で1時間加熱する。さらに、150℃で1時間以上加熱して絶縁材料を硬化させ、クラッド層14を形成する。さらに、表面保護のために、クラッド層14の表面に樹脂を滴下して充填し、150℃で加熱し、硬化させる。クラッド層14の表面を保護するための樹脂としては、封止材料として一般的に用いられるエポキシ樹脂を使用した。
Next, as shown in FIG. 1H, after applying an insulating material to the
次に、配線基板11をダイシング処理して個片化する。これにより、弾性境界波デバイスが実装されたデュープレクサが完成する。
Next, the
上記の製造方法により製造した弾性境界波デバイスを評価したところ、境界波に由来する共振特性を得ることができた。 When the boundary acoustic wave device manufactured by the above manufacturing method was evaluated, resonance characteristics derived from the boundary wave could be obtained.
なお、本実施の形態は、配線基板に共振器一つを実装した例であるが、複数のフィルタ(チップ)を実装し、かつ、回路基板に位相整合回路を実装すれば、デュープレクサを形成することができる。 Although this embodiment is an example in which one resonator is mounted on a wiring board, a duplexer is formed by mounting a plurality of filters (chips) and mounting a phase matching circuit on the circuit board. be able to.
本実施の形態によれば、フィルタを形成したウェハを個片化(図1Eの工程)し、位相整合回路を有する回路基板に実装(図1Fの工程)し、クラッド層14を形成する(図1Hの工程)ので、クラッド層14のパターニング工程を削減することができる。すなわち、図3A〜図3Eに示す従来の弾性境界波デバイスの製造方法では、図3Eに示すように第3の媒質311でクラッド層を形成する際、入出力電極304及び305、接地電極306及び307、ダミー電極308を第3の媒質311で覆わないようにパターニングする必要があったが、本実施の形態ではこのようなクラッド層のパターニングが必要でないため、製造時の工程を削減することができ、製造コストを削減することができる。よって、より低コストで弾性境界波デバイスを製造することができる。
According to the present embodiment, the wafer on which the filter is formed is singulated (step of FIG. 1E) and mounted on a circuit board having a phase matching circuit (step of FIG. 1F) to form the clad layer 14 (FIG. 1). 1H), the patterning process of the
なお、本実施の形態では、デュープレクサに弾性境界波デバイスを実装する方法について説明したが、通信モジュールなどへの弾性境界波デバイスの実装方法にも適用できる。 In the present embodiment, the method of mounting the boundary acoustic wave device on the duplexer has been described. However, the present invention can also be applied to a method of mounting the boundary acoustic wave device on a communication module or the like.
1 圧電基板
2a 直列共振器
2b 並列共振器
3 接続電極
4a,4b 入出力電極
4c,4d 接地電極
5 誘電体膜
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記電極の端子部にバンプを形成する工程と、
前記第1の媒質層を個片化し、チップにする工程と、
配線基板に前記チップをフリップチップで接続する工程と、
前記チップを接続した前記配線基板上に、絶縁材料を塗布することで前記第1の絶縁層を覆うように第2の絶縁層を形成する工程とを含む、弾性境界波デバイスの製造方法。 Forming an electrode and a first insulating layer on a wafer surface that is a first medium layer;
Forming bumps on the terminal portions of the electrodes;
Separating the first medium layer into chips, and
Connecting the chip to the wiring board by flip chip;
Forming a second insulating layer so as to cover the first insulating layer by applying an insulating material on the wiring substrate to which the chip is connected.
前記電極の端子部に金バンプを形成する工程と、
前記第1の媒質層を個片化し、チップにする工程と、
位相整合回路を形成した配線基板に、少なくとも2つの前記チップをフリップチップで接続する工程と、
前記チップを接続した前記配線基板上に、絶縁材料を塗布及び焼成することで前記第1の絶縁層の上に第2の絶縁層を形成する工程と、
前記チップを接続した前記配線基板を樹脂でモールドし、前記チップと前記配線基板の間隙に樹脂を充填する工程と、
前記配線基板を個片化する工程とを備えた、デュープレクサの製造方法。 Forming an electrode and a first insulating layer on a wafer surface that is a first medium layer;
Forming gold bumps on the terminal portions of the electrodes;
Separating the first medium layer into chips, and
Connecting at least two chips by flip chip to a wiring board on which a phase matching circuit is formed;
Forming a second insulating layer on the first insulating layer by applying and baking an insulating material on the wiring substrate to which the chip is connected; and
Molding the wiring board to which the chip is connected with a resin, and filling the resin between the chip and the wiring board;
A duplexer manufacturing method comprising: a step of separating the wiring board into pieces.
前記チップがフリップチップ実装により接続された配線基板と、
前記配線基板および前記チップの表面に、前記第1の絶縁層を覆うように形成された、無機材料を主成分とする第2の絶縁層とを備える、弾性境界波デバイス。 A chip having a first medium layer, an electrode and a first insulating layer formed on the first medium layer, and a bump formed on a terminal portion of the electrode;
A wiring board to which the chip is connected by flip chip mounting;
A boundary acoustic wave device comprising: a second insulating layer mainly composed of an inorganic material, which is formed so as to cover the first insulating layer on a surface of the wiring board and the chip.
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