JP2013198073A - 弾性波素子の製造方法及び弾性波素子 - Google Patents

Abstract

【課題】改善された放熱性を有する弾性波素子を製造し得る方法を提供する。
【解決手段】圧電基板１０ａと、圧電基板１０ａ上に配されたＩＤＴ電極１０ｂとを有する弾性波チップ１０を用意する。弾性波チップ１０を配線基板２０上にフェースダウン実装する。配線基板２０上に弾性波チップ１０を封止するように樹脂封止材３０を設ける。樹脂封止材３０の配線基板２０とは反対側の表面から、樹脂封止材３０を削り、圧電基板１０ｄの配線基板２０とは反対側の表面を樹脂封止材３１から露出させる。露出した圧電基板１０ｄの表面を覆うように、圧電基板１０ｄよりも熱伝導率が高く、かつ圧電基板１０ｄよりも大きな面積を有する絶縁層４０を配する。
【選択図】図２

Description

本発明は、弾性波素子の製造方法及び弾性波素子に関する。

従来、例えば特許文献１に記載されているような、圧電基板を有する弾性表面波チップが配線基板上にフェースダウンでフリップチップ実装された弾性表面波素子が知られている。このような弾性表面波素子では、通常、弾性表面波チップは、配線基板の上に設けられた樹脂封止材により封止されている。

特開平１１-２５１８６６号公報

弾性波チップは、作動時に発熱する。このため、封止材が設けられた弾性波素子では、動作中に温度が変化し、特性が変化する虞がある。これに対応するために、弾性波素子の放熱性を高めたいという要望がある。

本発明は、改善された放熱性を有する弾性波素子を製造し得る方法を提供することを主な目的とする。

本発明に係る弾性波素子の製造方法では、圧電基板と、圧電基板上に配されたＩＤＴ電極とを有する弾性波チップを用意する。弾性波チップを配線基板上にフェースダウン実装する。配線基板上に弾性波チップを封止するように樹脂封止材を設ける。樹脂封止材の配線基板とは反対側の表面から、樹脂封止材を削り、圧電基板の配線基板とは反対側の表面を樹脂封止材から露出させる。露出した圧電基板の表面を覆うように、圧電基板よりも熱伝導率が高く、かつ圧電基板よりも大きな面積を有する絶縁層を配する。

本発明に係る弾性波素子の製造方法のある特定の局面では、樹脂封止材を削る工程において、樹脂封止材とともに圧電基板も薄くする。

本発明に係る弾性波素子の製造方法の別の特定の局面では、絶縁層の材料として、圧電基板よりも熱膨張係数が小さな材料を用いる。

本発明に係る弾性波素子の製造方法の他の特定の局面では、絶縁層として、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化ケイ素、酸化マグネシウム及びシリコンからなる群から選ばれた少なくとも一種からなる絶縁層を用いる。

本発明に係る弾性波素子の製造方法のさらに他の特定の局面では、配線基板上に弾性波チップを複数フェースダウン実装する。絶縁層を複数の弾性波チップに跨がるように配する。

本発明に係る弾性波素子の製造方法のさらに別の特定の局面では、アルミニウムを主成分としたエピタキシャル膜をＩＤＴ電極の少なくとも一部として形成する。

本発明に係る弾性波素子は、弾性波チップと、配線基板と、樹脂封止材と、絶縁層とを備える。弾性波チップは、圧電基板と、圧電基板上に配されたＩＤＴ電極とを有する。配線基板は、弾性波チップがフェースダウン実装されている。樹脂封止材は、弾性波チップの側面を覆う一方、圧電基板の配線基板とは反対側の主面の少なくとも一部を覆わないように配線基板の上に設けられている。絶縁層は、圧電基板の配線基板とは反対側の主面を覆うように設けられている。絶縁層は、圧電基板よりも熱伝導率が高く、かつ圧電基板よりも大きな面積を有する。

本発明に係る弾性波素子のある特定の局面では、配線基板上に弾性波チップが複数フェースダウン実装されている。絶縁層が複数の弾性波チップに跨がって配されている。

本発明に係る弾性波素子の別の特定の局面では、絶縁層が、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化ケイ素、酸化マグネシウム及びシリコンからなる群から選ばれた少なくとも一種からなる。

本発明に係る弾性波素子の他の特定の局面では、ＩＤＴ電極が、アルミニウムを主成分としたエピタキシャル膜を含む。

本発明によれば、改善された放熱性を有する弾性波素子を製造し得る方法を提供することができる。

第１の実施形態における弾性表面波素子の製造方法を説明するための略図的断面図である。 第１の実施形態における弾性表面波素子の製造方法を説明するための略図的断面図である。 第１の実施形態において製造された弾性表面波素子の略図的断面図である。 第２の実施形態において製造された弾性表面波素子の略図的平面図である。

以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。

また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。

（第１の実施形態）
図３に示す弾性表面波素子１の製造方法について、図１〜図３を参照しながら詳細に説明する。

（弾性表面波チップ１０の用意）
まず、図１に示される弾性表面波チップ１０を用意する。弾性表面波チップ１０は、例えば、弾性表面波共振子チップや弾性表面波フィルタチップなどである。

弾性表面波チップ１０は、圧電基板１０ａを備える。圧電基板１０ａは、例えば、ＬｉＮｂＯ_３、ＬｉＴａＯ_３、水晶等により構成することができる。圧電基板１０ａの厚みは
、例えば、１５０μｍ〜３５０μｍ程度であることが好ましく、２００μｍ〜２５０μｍ程度であることがより好ましい。圧電基板１０ａの厚みが薄すぎると、圧電基板１０ａの機械的耐久性が低くなりすぎるため、後述する弾性波表面波チップの実装工程において圧電基板１０ａが損傷しやすくなる場合がある。一方、圧電基板１０ａの厚みが厚すぎると、研削工程に要する時間が長くなりすぎる場合がある。

圧電基板１０ａの上には、ＩＤＴ電極１０ｂと、ＩＤＴ電極１０ｂが電気的に接続された電極パッド１０ｃが配されている。ＩＤＴ電極１０ｂ及び電極パッド１０ｃは、それぞれ、適宜の導電材料により構成することができるが、アルミニウムを主成分としたエピタキシャル膜を含むことが好ましい。ＩＤＴ電極１０ｂ及び電極パッド１０ｃは、それぞれ、アルミニウムを主成分としたエピタキシャル膜のみにより構成されていてもよいし、アルミニウムを主成分としたエピタキシャル膜と他の導電膜との積層体により構成されていてもよい。アルミニウムを主成分としたエピタキシャル膜は、ストレスマイグレーション耐性が高い。このため、ＩＤＴ電極１０ｂ及び電極パッド１０ｃを、それぞれ、アルミニウムを主成分としたエピタキシャル膜を含むものとすることにより、耐電力性に優れた弾性表面波素子１を製造することができる。

アルミニウムを主成分としたエピタキシャル膜は、例えば、以下の要領で作成することができる。まず、圧電基板１０ａの上に、１００℃〜２００℃程度の温度でＴｉ膜を厚み１００ｎｍ程度に形成した後、アルミニウムを主成分とした材料を、例えば、電子ビーム蒸着やスパッタリング法やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等の薄膜形成法により形成することにより、アルミニウムを主成分としたエピタキシャル膜を得ることができる。

なお、弾性表面波チップ１０は、ＩＤＴ電極１０ｂをひとつのみ有していてもよいし、複数のＩＤＴ電極１０ｂを有していてもよい。

（フェースダウン実装）
次に、弾性表面波チップ１０を配線基板２０上にフェースダウン実装する。本実施形態では、具体的には、複数の弾性表面波チップ１０を配線基板２０の上にフェースダウン実装する。このとき、圧電基板１０ａの厚みが薄すぎると、弾性表面波チップが損傷しやすくなる場合がある。

配線基板２０は、アルミナなどの絶縁性セラミックスあるいは樹脂などの適宜の絶縁性材料により構成することができる。配線基板２０の一の主面の上には、複数の電極ランド２０ａが配されている。また、配線基板２０の他の主面の上には、複数の電極ランド２０ｂが配されている。電極ランド２０ａと電極ランド２０ｂとは、配線基板２０内に設けられた図示しないビアホールや配線電極等によって電気的に接続されている。

弾性表面波チップ１０のフェースダウン実装は、例えば、フリップチップボンディングにより行うことができる。

（樹脂封止材３０の形成）
次に、配線基板２０の上に、弾性表面波チップ１０を封止するように樹脂封止材３０を設ける。樹脂封止材３０は、例えばモールドにより形成することができる。

樹脂封止材３０は、配線基板２０の一主面の弾性表面波チップ１０が設けられていない部分、弾性表面波チップ１０の側面及び上面を覆うように設けられている。樹脂封止材３０は、弾性表面波チップ１０と配線基板２０との間の領域には実質的に設けられていない。

樹脂封止材３０は、適宜の樹脂材料により構成することができる。樹脂封止材３０は、例えば、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムや酸化シリコン等の無機フィラーを含有していてもよい。

（研削工程）
次に、図２に示されるように、樹脂封止材３０及び圧電基板１０ａの研削工程を行う。具体的には、樹脂封止材３０の配線基板２０とは反対側の表面３０ａから、樹脂封止材３０及び圧電基板１０ａを研削する。これにより、圧電基板１０ａの配線基板２０側の表面が研削されてなる圧電基板１０ｄと、ＩＤＴ電極１０ｂと、電極パッド１０ｃとを有する弾性表面波チップ１１が形成される。

圧電基板１０ｄの厚みは、例えば、３０μｍ〜１００μｍ程度であることが好ましく、３０μｍ〜５０μｍ程度であることが好ましい。すなわち、研削工程においては、圧電基板１０ａが、好ましくは１５０μｍ〜３００μｍ程度、より好ましくは３０μｍ〜１００μｍ程度薄くなるように樹脂封止材３０と圧電基板１０ａとの研削を行うことが好ましい。圧電基板１０ｄの厚みは、圧電基板１０ａの厚みの１／１０倍〜１／３倍であることが好ましく、１／１０倍〜１／５倍であることがより好ましい。

樹脂封止材３０が研削されてなる樹脂封止材３１からは、圧電基板１０ｄの配線基板２０とは反対側の表面の少なくとも一部が露出している。本実施形態では、樹脂封止材３１の表面と圧電基板１０ｄの表面とが面一である。従って、樹脂封止材３１は、圧電基板１０ｄの側面を覆っている一方、圧電基板１０ｄの上面を覆っていない。すなわち、圧電基板１０ｄの配線基板２０とは反対側の表面の実質的に全体が樹脂封止材３１から露出している。

ここで、本実施形態でいうところの「研削」は、砥石や刃物を使って削る方法や、スラリー（砥粒）を使って削る方法などが挙げられる。

（絶縁層４０の配置）
次に、図３に示されるように、露出した圧電基板１０ｄの表面を覆うように絶縁層４０を配置する。絶縁層４０は、圧電基板１０ｄよりも高い熱伝導率を有する。ここでは、絶縁層４０として、窒化アルミニウム基板を、窒化アルミニウムフィラー入りの樹脂層を介して貼りつけている。絶縁層４０の熱伝導率は、圧電基板１０ｄの熱伝導率の５倍以上であることが好ましく、２０倍以上であることがより好ましい。また、絶縁層４０の線膨張係数は、圧電基板１０ｄの線膨張係数よりも小さいことが好ましく、圧電基板１０ｄの弾性波伝搬方向の線膨張係数の１／２倍以下であることがより好ましく、１／４倍以下であることがさらに好ましい。

なお、ＬｉＴａＯ_３により構成された圧電基板１０ｄの熱伝導率は、大凡３．６Ｗ／（ｍ／Ｋ）である。ＬｉＮｂＯ_３により構成された圧電基板１０ｄの熱伝導率は、大凡６．４Ｗ／（ｍ／Ｋ）である。このため、ＬｉＴａＯ_３により構成された圧電基板１０ｄを用いた場合は、絶縁層４０の熱伝導率は、３．６Ｗ／（ｍ／Ｋ）よりも大きいことが好ましく、１８Ｗ／（ｍ／Ｋ）以上であることがより好ましく、７２Ｗ／（ｍ／Ｋ）以上であることがさらに好ましい。また、ＬｉＮｂＯ_３により構成された圧電基板１０ｄを用いた場合は、絶縁層４０の熱伝導率は、６．４Ｗ／（ｍ／Ｋ）よりも大きいことが好ましく、３２Ｗ／（ｍ／Ｋ）以上であることがより好ましく、１２８Ｗ／（ｍ／Ｋ）以上であることがさらに好ましい。

絶縁層４０として、例えば、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化
ケイ素、酸化マグネシウム及びシリコン（高抵抗シリコン）からなる群から選ばれた少なくとも一種からなる絶縁層を用いることができる。

絶縁層４０は、圧電基板１０ｄよりも大きな面積を有する。絶縁層４０の面積は、圧電基板１０ｄの面積の２倍以上であることが好ましく、５倍以上であることがより好ましい。

本実施形態では、絶縁層４０は、複数の弾性表面波チップ１０に跨がるように配される。より具体的には、複数の弾性表面波チップ１０の上面と樹脂封止材３１の上面との実質的に全体を覆うように絶縁層４０が配される。

図３に示されるように、本実施形態において製造された弾性表面波素子１は、圧電基板１０ｄと、圧電基板１０ｄの上に配されたＩＤＴ電極１０ｂとを有する弾性表面波チップ１１を備える。弾性表面波チップ１１は、配線基板２０の上にフェースダウン実装されている。樹脂封止材３１は、弾性表面波チップ１１の側面を覆う一方、圧電基板１０ｄの配線基板２０とは反対側の主面の少なくとも一部、具体的には実質的に全体を覆わないように配線基板２０の上に設けられている。絶縁層４０は、圧電基板１０ｄの配線基板２０とは反対側の主面を覆うように設けられている。

以上説明したように、本実施形態では、研削工程において、圧電基板１０ａを研削し、厚みが抑制された圧電基板１０ｄを作製する。その上で、圧電基板１０ｄよりも熱伝導率が高い絶縁層４０を圧電基板１０ｄの上に配する。このため、弾性表面波素子１の動作時に圧電基板１０ｄとＩＤＴ電極１０ｂとが接している部分において生じた熱が、薄い圧電基板１０ｄ及び高熱伝導率の絶縁層４０を経由して効率的に放熱する。さらに、絶縁層４０が圧電基板１０ｄよりも大面積に設けられているため、放熱性がさらに改善されている。従って、耐電力性に優れた弾性表面波素子１を実現することができる。

なお、例えば、研削工程を行わずに、初めから薄い圧電基板を用いて弾性表面波チップを構成することも考えられる。しかしながら、圧電基板が薄すぎると弾性表面波チップを実装する際に加わる応力により圧電基板が損傷してしまう場合がある。従って、圧電基板を十分に薄くすることは困難である。それに対して本実施形態のように樹脂封止材３０を設けた後に研削することにより圧電基板１０ａを薄くするのであれば、実装時における損傷等を抑制しつつ、薄い圧電基板１０ｄを有する弾性表面波素子１を好適に製造することができる。

また、絶縁層４０の線膨張係数を圧電基板１０ｄの線膨張係数よりも低くすることにより、弾性表面波素子１の温度が変化した際に圧電基板１０ｄの伸縮を抑制することができる。従って、周波数温度特性の優れた弾性表面波素子１を実現することができる。

絶縁層４０は、絶縁性を有するため、絶縁層４０と弾性表面波チップ１１のＩＤＴ電極１０ｂや電極パッド１０ｃとの間に寄生容量が発生し難い。このため、寄生容量に起因する弾性表面波素子１の特例劣化を抑制することもできる。

また、本実施形態では、絶縁層として窒化アルミニウム基板を貼りつけたが、これに限定されるものではなく、前述した材料からなる層を成膜等により形成してもよい。

なお、本実施形態では、樹脂封止材３０及び圧電基板１０ａを研削し、圧電基板を薄化しつつ、圧電基板１０ｄの配線基板２０とは反対側の面を露出させて、絶縁層４０を配置し、放熱性を改善しているが、弾性波素子の製造方法はこれに限るものではない。たとえば、圧電基板１０ｄの配線基板２０とは反対側の面が露出していれば、弾性波素子の放熱
性は十分に改善されうる。すなわち、樹脂封止材の研削時に、圧電基板の研削は必須ではない。

以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。

（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態において製造された弾性表面波素子２の略図的平面図である。

第１の実施形態の弾性表面波素子１では、絶縁層４０が複数の弾性表面波チップ１０の上面及び樹脂封止材３１の上面の実質的に全体を覆うように設けられている。それに対して本実施形態の弾性表面波素子２では、絶縁層４０が複数の弾性表面波チップ１０の上面及び樹脂封止材３１の上面の実質的に全体を覆うようには設けられていない。弾性表面波チップ１０Ａの圧電基板１０ｄよりも大面積な絶縁層４０が弾性表面波チップ１０Ａを覆うように設けられている。絶縁層４０には、弾性表面波チップ１０Ｂを覆うように開口４０ａが形成されている。すなわち、弾性表面波チップ１０Ｂの上面は絶縁層４０により覆われていない。

例えば、弾性表面波チップ１０Ａが発熱しやすいラダー型弾性表面波フィルタチップであり、弾性表面波チップ１０Ｂが発熱しにくい縦結合共振子型弾性表面波フィルタチップであるような場合には、弾性表面波素子２の構成が特に有効である。発熱しやすい弾性表面波チップ１０Ａの放熱性が高められていると共に、開口４０ａが形成されていることによって、絶縁層４０を経由して弾性表面波チップ１０Ａの熱が弾性表面波チップ１０Ｂに伝搬しにくくなっているためである。

なお、第１及び第２の実施形態では、弾性表面波素子１，２を例に挙げたが、本発明に係る弾性波素子は、弾性表面波素子に限定されない。本発明に係る弾性波素子は、例えば、弾性境界波素子であってもよい。

１，２…弾性表面波素子
１０，１０Ａ，１０Ｂ…弾性表面波チップ
１０ａ…圧電基板
１０ｂ…ＩＤＴ電極
１０ｃ…電極パッド
１０ｄ…圧電基板
１１…弾性表面波チップ
２０…配線基板
２０ａ、２０ｂ…電極ランド
３０…樹脂封止材
３０ａ…表面
３１…樹脂封止材
４０…絶縁層
４０ａ…開口

Claims (10)

1. 圧電基板と、前記圧電基板上に配されたＩＤＴ電極とを有する弾性波チップを用意する工程と、
   前記弾性波チップを配線基板上にフェースダウン実装する工程と、
   前記配線基板上に、前記弾性波チップを封止するように樹脂封止材を設ける工程と、
   前記樹脂封止材の前記配線基板とは反対側の表面から、前記樹脂封止材を削り、前記圧電基板の前記配線基板とは反対側の表面を前記樹脂封止材から露出させる工程と、
   前記露出した圧電基板の表面を覆うように、前記圧電基板よりも熱伝導率が高く、かつ前記圧電基板よりも大きな面積を有する絶縁層を配する工程と、
   を備える弾性波素子の製造方法。
2. 前記樹脂封止材を削る工程において、樹脂封止材とともに前記圧電基板も薄くする、請求項１に記載の弾性波素子の製造方法。
3. 前記絶縁層の材料として、前記圧電基板よりも熱膨張係数が小さな材料を用いる、請求項１または２に記載の弾性波素子の製造方法。
4. 前記絶縁層として、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化ケイ素、酸化マグネシウム及びシリコンからなる群から選ばれた少なくとも一種からなる絶縁層を用いる、請求項１から３のいずれか１項に記載の弾性波素子の製造方法。
5. 前記配線基板上に前記弾性波チップを複数フェースダウン実装し、
   前記絶縁層を前記複数の弾性波チップに跨がるように配する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の弾性波素子の製造方法。
6. アルミニウムを主成分としたエピタキシャル膜を前記ＩＤＴ電極の少なくとも一部として形成する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の弾性波素子の製造方法。
7. 圧電基板と、前記圧電基板上に配されたＩＤＴ電極とを有する弾性波チップと、
   前記弾性波チップがフェースダウン実装された配線基板と、
   前記弾性波チップの側面を覆う一方、前記圧電基板の前記配線基板とは反対側の主面の少なくとも一部を覆わないように前記配線基板の上に設けられた樹脂封止材と、
   前記圧電基板の前記配線基板とは反対側の主面を覆うように設けられており、前記圧電基板よりも熱伝導率が高く、かつ前記圧電基板よりも大きな面積を有する絶縁層と、
   を備える、弾性波素子。
8. 前記配線基板上に前記弾性波チップが複数フェースダウン実装されており、
   前記絶縁層が前記複数の弾性波チップに跨がって配されている、請求項７に記載の弾性波素子。
9. 前記絶縁層板が、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化ケイ素、酸化マグネシウム及びシリコンからなる群から選ばれた少なくとも一種からなる、請求項７または８に記載の弾性波素子。
10. 前記ＩＤＴ電極が、アルミニウムを主成分としたエピタキシャル膜を含む、請求項７〜９のいずれか一項に記載の弾性波素子。

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