JP2017073630A - 弾性波装置の製造方法及び弾性波装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電基板の割れが生じ難く、かつ外部接続端子との接合性に優れる、弾性波装置の製造方法を提供する。【解決手段】圧電基板２上に、ＩＤＴ電極３を形成する工程と、堆積法を用いて密着層及び電極層をこの順に連続して成膜することにより、ＩＤＴ電極３に接続される接続電極５と、接続電極５に連なる電極ランド６とを有する配線電極４を形成する工程と、を備え、配線電極４を形成するに際し、圧電基板２上に、密着層より圧電基板２に拡散しにくい材料によって構成されている拡散防止層７を形成し、平面視において、配線電極４の外周縁４ａの少なくとも一部が、拡散防止層７に重なるように、配線電極４を形成する、弾性波装置１の製造方法。【選択図】図１

Description

本発明は、共振子や帯域フィルタなどに用いられる弾性波装置の製造方法及び弾性波装置に関する。

従来、共振子や帯域フィルタとして弾性波装置が広く用いられている。

下記の特許文献１には、圧電基板上に、ＩＤＴ電極が設けられた弾性波装置が開示されている。特許文献１では、上記ＩＤＴ電極に、配線部が接続されている。上記配線部は、上記ＩＤＴ電極と同層の下層配線部と、該下層配線部の上部に配された上層配線部とを備えている。上記上層配線部は、上記下層配線部の電極幅よりも大きな電極幅を有している。

特開２０１１−７１９１２号公報

弾性波装置では、外部との接続のため、配線電極にバンプ電極などの外部接続端子が接合される。しかしながら、特許文献１の弾性波装置では、この外部接続端子の接合工程において、圧電基板に応力が加わり、圧電基板の割れが生じることがあった。また、外部接続端子の接合後、外部接続端子と配線電極との接合強度が不足し、外部接続端子の剥がれが生じる場合があった。

本発明の目的は、圧電基板の割れが生じ難く、かつ外部接続端子との接合性に優れる、弾性波装置の製造方法及び弾性波装置を提供することにある。

本発明に係る弾性波装置の製造方法は、圧電基板上に、ＩＤＴ電極を形成する工程と、堆積法を用いて密着層及び電極層をこの順に連続して成膜することにより、前記ＩＤＴ電極に接続される接続電極と、該接続電極に連なる電極ランドとを有する配線電極を形成する工程と、を備え、前記配線電極を形成するに際し、前記圧電基板上に、前記密着層より前記圧電基板に拡散しにくい材料によって構成されている拡散防止層を形成し、平面視において、前記配線電極の外周縁の少なくとも一部が、前記拡散防止層に重なるように、前記配線電極を形成する。

本発明に係る弾性波装置の製造方法のある特定の局面では、堆積法を用いて前記密着層及び前記電極層を一括して成膜する。この場合、外部接続端子との接合性をより一層高めることができる。

本発明に係る弾性波装置の製造方法のある特定の局面では、平面視において、前記電極ランド同士が対向する少なくとも１つの対向部が、前記拡散防止層に重なるように、複数の前記電極ランドを形成する。この場合、圧電基板の割れがより一層生じ難い。

本発明に係る弾性波装置の製造方法の別の特定の局面では、平面視において、前記接続電極と前記電極ランドとの接続部が、前記拡散防止層に重なるように、前記配線電極を形成する。この場合、圧電基板の割れがより一層生じ難い。

本発明に係る弾性波装置の製造方法の他の特定の局面では、平面視において、外周縁の少なくとも一部が前記拡散防止層と重なっている前記電極ランドを、前記圧電基板の角部に形成する。この場合、圧電基板の割れがより一層生じ難い。

本発明に係る弾性波装置の製造方法のさらに他の特定の局面では、前記圧電基板が、ＬｉＮｂＯ_３により構成されている。

本発明に係る弾性波装置の製造方法のさらに他の特定の局面では、前記密着層が、Ｔｉ又はＮｉＣｒにより構成されている。

本発明に係る弾性波装置の製造方法のさらに他の特定の局面では、前記電極層が、Ａｌ又はＡｌと他の金属との合金により構成されている金属膜を主体とする。

本発明に係る弾性波装置の製造方法のさらに他の特定の局面では、前記配線電極の前記電極層に、外部接続端子を接合する工程をさらに備える。前記外部接続端子は、超音波接合により接合することが好ましい。

本発明に係る弾性波装置は、圧電基板と、前記圧電基板上に設けられたＩＤＴ電極と、前記圧電基板上に設けられた拡散防止層と、前記ＩＤＴ電極に接続されている接続電極と、該接続電極に連なっている電極ランドとを有する配線電極と、を備え、前記配線電極が、密着層と、該密着層上に設けられた電極層とにより構成されており、平面視において、前記電極層が、前記密着層と重なっているか、又は、前記密着層に含まれるように設けられており、前記拡散防止層が、前記密着層より前記圧電基板に拡散しにくい材料によって構成されており、平面視において、前記配線電極の外周縁の少なくとも一部が、前記拡散防止層に重なっている。

本発明に係る弾性波装置のある特定の局面では、平面視において、前記電極層が、前記密着層と重なっている。この場合、外部接続端子との接合性をより一層高めることができる。

本発明に係る弾性波装置の製造方法によれば、圧電基板の割れが生じ難く、かつ外部接続端子との接合性に優れる、弾性波装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る弾性波装置を略図的に示す部分切欠き平面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う部分の部分切欠き拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係る弾性波装置の変形例の要部を示す部分切欠き拡大断面図である。 平面視において、密着層が電極層に含まれるように形成される場合の部分切欠き拡大断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

なお、本明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。

以下、本発明の弾性波装置について先に説明し、続いて本発明の弾性波装置の製造方法について説明する。

（弾性波装置）
図１は、本発明の一実施形態に係る弾性波装置を略図的に示す部分切欠き平面図である。

弾性波装置１は、圧電基板２を有する。圧電基板２は、主面２ａを有する。圧電基板２の主面２ａ上に、ＩＤＴ電極３、配線電極４及び拡散防止層７が設けられている。

配線電極４は、接続電極５と、電極ランド６とを有する。接続電極５は、ＩＤＴ電極３に接続されている。電極ランド６は、接続電極５に連なっている。電極ランド６上には、バンプ電極８が設けられている。

拡散防止層７は、平面視において、電極ランド６の外周縁６ａと重なるように設けられている。電極ランド６の外周縁６ａは、平面視において、拡散防止層７の外側端縁７ａと、内側端縁７ｂとの間に位置している。また、拡散防止層７は、平面視において、接続電極５の外周縁５ａの一部と重なるように設けられている。従って、拡散防止層７は、平面視において、配線電極４の外周縁４ａの一部と重なるように設けられている。詳細には、拡散防止層７が、矩形状の配線電極４を囲むように配線電極４の四辺の内側に所定の幅と、外側に所定の幅とを有して設けられている。配線電極４の中央部が圧電基板２の主面２ａと直接接触するように設けられており、配線電極４の中央部の矩形状の領域には拡散防止層７が設けられていない。また、平面視において、拡散防止層７は、バンプ電極８と配線電極４との接合領域と重なっていない。

圧電基板２は、ＬｉＮｂＯ_３からなる基板である。もっとも、圧電基板２としては、ＬｉＴａＯ_３などの他の圧電単結晶からなる基板を用いてもよいし、圧電セラミックスからなる基板を用いてもよい。

ＩＤＴ電極３は、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、ＡｌＣｕ合金、ＮｉＣｒ、Ｎｉなどの適宜の金属もしくは合金により構成することができる。ＩＤＴ電極３は、単層の金属膜であってもよいし、複数の金属膜を積層してなる積層金属膜であってもよい。

図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う部分の部分切欠き拡大断面図である。

図２に示すように、配線電極４は、密着層４Ａ及び電極層４Ｂにより構成されている。密着層４Ａは、圧電基板２の主面２ａ上から拡散防止層７上に至るように設けられている。電極層４Ｂは、密着層４Ａ上に設けられている。電極層４Ｂは、平面視において、密着層４Ａと重なるように設けられている。電極層４Ｂ上には、バンプ電極８が設けられている。

密着層４Ａは、Ｔｉにより構成されている。密着層４Ａは、ＮｉＣｒにより構成されていてもよい。

電極層４Ｂは、ＡｌＣｕ合金、Ｔｉ及びＡｌをこの順に積層してなる積層金属膜により構成されている。電極層４Ｂは、このように、複数の金属を積層してなる積層金属膜であってもよいし、単層の金属膜であってもよい。電極層４Ｂは、Ａｌ若しくはＡｌと他の金属との合金により構成されている単層の金属膜又は該金属膜を主体とする積層金属膜であることが好ましい。

拡散防止層７は、密着層４Ａより圧電基板２に拡散しにくい材料によって構成されている。このような材料としては、ＳｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５若しくはＳｉＮなどの適宜の酸化膜又は窒化膜や、Ａｌ、ＮｉＣｒ若しくはＭｏなどの適宜の金属が挙げられる。

バンプ電極８は、外部と接続するための外部接続端子である。バンプ電極８は、Ａｕにより構成されている。バンプ電極８は、他の適宜の金属若しくは合金により構成されていてもよい。なお、本実施形態では、バンプ電極８と電極層４Ｂとの界面において、バンプ電極８を構成しているＡｕと電極層４Ｂを構成しているＡｌとによりＡｕＡｌ合金が形成されている。

弾性波装置１では、平面視において、電極層４Ｂが、密着層４Ａと重なるように設けられている。すなわち、電極層４Ｂの直下にのみ密着層４Ａが設けられている。そのため、後述の製造方法の欄で説明するように、電極層４Ｂの結晶化度及び配向度が高められている。電極層４Ｂの結晶化度及び配向度が高められているため、弾性波装置１では、電極層４Ｂとバンプ電極８との接合強度に優れている。よって、弾性波装置１では、バンプ電極８の剥がれが生じ難い。

なお、図３に変形例で示すように、電極層４Ｂは、平面視において、密着層４Ａに含まれるように設けられていてもよい。すなわち、密着層４Ａは、平面視において、電極層４Ｂの直下を含む領域に形成されていてもよい。この場合においても、電極層４Ｂの結晶化度及び配向度が高められているため、電極層４Ｂとバンプ電極８との接合強度を高めることができる。

また、弾性波装置１では、拡散防止層７が、平面視において、配線電極４の外周縁４ａの少なくとも一部と重なるように設けられている。図２に示すように、平面視において、拡散防止層７と配線電極４とが重なっている部分においては、圧電基板２の主面２ａ上から拡散防止層７上に至るように配線電極４が設けられている。そのため、弾性波装置１では、圧電基板２の割れが生じ難い。この点については、以下のように説明される。

配線電極４を構成する密着層４Ａは、Ｔｉなど圧電基板２に拡散しやすい材料により構成されている。密着層４Ａを構成する材料が圧電基板２に拡散すると、バンプ電極８を接合する際などに加わる応力により、圧電基板２が割れやすくなる。特に、圧電基板２においては、配線電極４の外周縁４ａと接触する箇所に応力が集中しやすく割れやすい。弾性波装置１では、この配線電極４の外周縁４ａの少なくとも一部と圧電基板２とが接触する箇所に拡散防止層７が挟まれるように設けられている。そのため、弾性波装置１では、圧電基板２の割れが生じ難い。

図１に戻り、弾性波装置１では、平面視において、圧電基板２の角部２ｂに位置している電極ランド６の外周縁６ａに重なるように、拡散防止層７が設けられている。圧電基板２の角部２ｂに位置している電極ランド６には、バンプ電極８を接合する際などに応力が集中しやすい。よって、本実施形態のように、平面視において、圧電基板２の角部２ｂに位置している電極ランド６の外周縁６ａに重なるように拡散防止層７を設けることで、圧電基板２の割れをより一層確実に防止することができる。

弾性波装置１では、平面視において、電極ランド６同士が対向する対向部６ｂに重なるように拡散防止層７が設けられている。この電極ランド６同士が対向する対向部６ｂには、バンプ電極８を接合する際などに加わる応力が集中しやすい。よって、本実施形態のように、平面視において、対向部６ｂに重なるように拡散防止層７を設けることで、圧電基板２の割れをより一層確実に防止することができる。

また、弾性波装置１では、平面視において、電極ランド６と、接続電極５との接続部６ｃに重なるように、拡散防止層７が設けられている。この接続部６ｃにおいては、バンプ電極８を接合する際などに加わる応力により、圧電基板２の割れが生じやすい。従って、本実施形態のように、平面視において、接続部６ｃに重なるように拡散防止層７を設けることで、圧電基板２の割れをより一層確実に防止することができる。

（弾性波装置の製造方法）
弾性波装置１の製造方法は、特に限定されないが、例えば以下に示す方法により製造することができる。

まず、圧電基板２としてのＬｉＮｂＯ_３基板を用意する。次に、圧電基板２上に、ＩＤＴ電極３を形成する。ＩＤＴ電極３は、例えば、蒸着リフトオフ法により形成することができる。ＩＤＴ電極３は、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、ＡｌＣｕ合金、ＮｉＣｒ、Ｎｉなどの適宜の金属もしくは合金により構成することができる。続いて、圧電基板２上に、拡散防止層７を形成する。拡散防止層７は、例えば、スパッタリング法により形成することができる。本実施形態では、拡散防止層７は、ＳｉＯ_２膜により形成されている。なお、拡散防止層７は、密着層４Ａより圧電基板２に拡散しにくい材料であれば、特に限定されない。このような材料としては、ＳｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５若しくはＳｉＮなどの適宜の酸化膜又は窒化膜や、Ａｌ、ＮｉＣｒ若しくはＭｏなどの適宜の金属が挙げられる。

次に、堆積法を用いて密着層４Ａ及び電極層４Ｂをこの順に連続して成膜する。より具体的に、本実施形態では、蒸着法により、密着層４Ａ及び電極層４Ｂを一括して成膜する。なお、堆積法であれば、蒸着法でなくとも、スパッタリング法などの他の方法により成膜してもよい。密着層４Ａは、Ｔｉにより形成されている。また、電極層４Ｂは、ＡｌＣｕ合金、Ｔｉ及びＡｌがこの順に積層された積層金属膜により形成されている。

本実施形態では、蒸着法により、密着層４Ａ及び電極層４Ｂを一括して成膜することで、ＩＤＴ電極３に接続される接続電極５と、接続電極５に連なる電極ランド６とを同時に形成する。それによって、配線電極４を形成する。

なお、配線電極４を形成するに際しては、平面視において、外周縁４ａの少なくとも一部が、拡散防止層７に重なるように、配線電極４を形成する。具体的には、図２に示すように、配線電極４の外周縁４ａの少なくとも一部と圧電基板２とが接触する箇所に挟まれるように拡散防止層７を形成する。配線電極４の外周縁４ａと圧電基板２とが接触する箇所は、バンプ電極８を接合する際などに応力が生じやすい。そのため、配線電極４の外周縁４ａと圧電基板２とが接触する箇所に挟まれるように拡散防止層７を設けることで、圧電基板２の割れを防止することができる。

圧電基板２の角部２ｂに位置している電極ランド６には、バンプ電極８を接合する際などに応力が集中しやすい。そのため、図１に示すように、圧電基板２の角部２ｂに位置している電極ランド６の外周縁６ａに重なるように拡散防止層７を形成することが望ましい。

また、電極ランド６同士が対向する対向部６ｂには、バンプ電極８を接合する際などに加わる応力が集中しやすい。よって、本実施形態のように、平面視において、対向部６ｂに重なるように拡散防止層７を形成することが望ましい。

さらに、電極ランド６と、接続電極５との接続部６ｃにおいては、バンプ電極８を接合する際などに加わる応力により、圧電基板２の割れが生じやすい。従って、本実施形態のように、平面視において、接続部６ｃに重なるように拡散防止層７を設けることが望ましい。

次に、配線電極４に外部接続端子としてのバンプ電極８を接合する。本実施形態では、超音波接合、すなわち金属拡散接合により、バンプ電極８を接合する。バンプ電極８は、Ａｕによって形成されている。

本実施形態では、上記のように、密着層４Ａ及び電極層４Ｂを堆積法により連続して成膜するため、密着層４Ａ上に成膜される電極層４Ｂの結晶化度及び配向度を高めることができる。そのため、電極層４Ｂとバンプ電極８との接合強度を高めることができる。

特に、本実施形態では一括成膜により成膜しているため、平面視において、電極層４Ｂが、密着層４Ａと重なるように形成される。具体的には、図２に示すように、電極層４Ｂの直下に密着層４Ａが形成される。そのため、電極層４Ｂの結晶化度及び配向度を確実に高めることができ、電極層４Ｂとバンプ電極８の接合強度を確実に高めることができる。よって、本製造方法により得られた弾性波装置１は、バンプ電極８の剥がれが生じ難い。これを、以下、具体的な実験例を用いて説明する。

実験例においては、上記製造方法に従って弾性波装置１を作製した。なお、比較のため、密着層４Ａを設けないこと以外は、上記製造方法に従って弾性波装置を作製した。結果を下記の表１に示す。

表１に示すように、密着層４Ａを設けることにより、合金内破断率が低くなっており、金属拡散界面が安定していることを示している。合金内破断率の評価方法は、圧電基板２の主面２ａに垂直な方向で接合部に力を加え、接合部を破断させる試験を繰り返す。破断した接合部の全数に対する破断面におけるＡｕ残りなし状態の数の比を合金内破断率（Ａｕ残りなし率）とした。破断面におけるＡｕ残りなし状態の判定は、破断面を１０００倍の顕微鏡で観察して金色のＡｕを目視で確認できなかったとき、Ａｕ残りなし状態と判定する。また、圧電基板２とバンプ電極８を介して接合される実装基板との接合安定性を評価方法として、弾性波装置１のバンプ電極８の全数に対する、接合されなかったバンプ電極８の数の比であるバンプ電極の不着発生率も低められていることがわかる。このことから、密着層４Ａを設けることにより、電極層４Ｂとバンプ電極８の接合強度が高められ、さらに、電極層４Ｂとバンプ電極８とが接合されやすくなりバンプ電極８の不着発生率が低められていることがわかる。

従って、図４に示すように、平面視において、密着層１０４Ａが電極層１０４Ｂに含まれるように形成される場合、密着層１０４Ａ上に設けられない電極層１０４Ｂ部分は、結晶化度及び配向度が高められないこととなる。そのため、バンプ電極１０８を接合すると、配線電極１０４から剥がれ落ちる場合がある。

従って、本発明においては、図２及び図３に示すように、平面視において、電極層４Ｂが、密着層４Ａと重なっているか、又は、密着層４Ａに含まれるように配線電極４を形成する。

なお、一括成膜により成膜する場合、密着層４Ａ及び電極層４Ｂの層間剥がれを抑制することができる。従って、熱負荷が加わった際の熱収縮による層間剥がれも生じ難い。また、配線抵抗のばらつきを小さくすることや、別々に成膜した場合に比べてコストを安くすることもできる。さらに、本実施形態では、配線電極４をＩＤＴ電極３とは、別工程で成膜するため、配線電極４の厚みや材料を自由に設計することもできる。

１…弾性波装置
２…圧電基板
２ａ…主面
２ｂ…角部
３…ＩＤＴ電極
４…配線電極
４Ａ…密着層
４Ｂ…電極層
４ａ，５ａ，６ａ…外周縁
５…接続電極
６…電極ランド
６ｂ…対向部
６ｃ…接続部
７…拡散防止層
７ａ…外側端縁
７ｂ…内側端縁
８…バンプ電極

Claims (12)

1. 圧電基板上に、ＩＤＴ電極を形成する工程と、
   堆積法を用いて密着層及び電極層をこの順に連続して成膜することにより、前記ＩＤＴ電極に接続される接続電極と、該接続電極に連なる電極ランドとを有する配線電極を形成する工程と、
   を備え、
   前記配線電極を形成するに際し、
   前記圧電基板上に、前記密着層より前記圧電基板に拡散しにくい材料によって構成されている拡散防止層を形成し、
   平面視において、前記配線電極の外周縁の少なくとも一部が、前記拡散防止層に重なるように、前記配線電極を形成する、弾性波装置の製造方法。
2. 堆積法を用いて前記密着層及び前記電極層を一括して成膜する、請求項１に記載の弾性波装置の製造方法。
3. 平面視において、前記電極ランド同士が対向する少なくとも１つの対向部が、前記拡散防止層に重なるように、複数の前記電極ランドを形成する、請求項１又は２に記載の弾性波装置の製造方法。
4. 平面視において、前記接続電極と前記電極ランドとの接続部が、前記拡散防止層に重なるように、前記配線電極を形成する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性波装置の製造方法。
5. 平面視において、外周縁の少なくとも一部が前記拡散防止層と重なっている前記電極ランドを、前記圧電基板の角部に形成する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性波装置の製造方法。
6. 前記圧電基板が、ＬｉＮｂＯ_３により構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の弾性波装置の製造方法。
7. 前記密着層が、Ｔｉ又はＮｉＣｒにより構成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の弾性波装置の製造方法。
8. 前記電極層が、Ａｌ又はＡｌと他の金属との合金により構成されている金属膜を主体とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の弾性波装置の製造方法。
9. 前記配線電極の前記電極層に、外部接続端子を接合する工程をさらに備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載の弾性波装置の製造方法。
10. 前記外部接続端子を超音波接合により接合する、請求項９に記載の弾性波装置の製造方法。
11. 圧電基板と、
    前記圧電基板上に設けられたＩＤＴ電極と、
    前記圧電基板上に設けられた拡散防止層と、
    前記ＩＤＴ電極に接続されている接続電極と、該接続電極に連なっている電極ランドとを有する配線電極と、
    を備え、
    前記配線電極が、密着層と、該密着層上に設けられた電極層とにより構成されており、
    平面視において、前記電極層が、前記密着層と重なっているか、又は、前記密着層に含まれるように設けられており、
    前記拡散防止層が、前記密着層より前記圧電基板に拡散しにくい材料によって構成されており、
    平面視において、前記配線電極の外周縁の少なくとも一部が、前記拡散防止層に重なっている、弾性波装置。
12. 平面視において、前記電極層が、前記密着層と重なっている、請求項１１に記載の弾性波装置。

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