JP2017153009A - Ｓａｗデバイス及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 安価な樹脂基板を用いて、はんだバンプ形成時に、はんだの横方向への広がりを無くして電極間ショートを防ぎ、小型化を図ることができるＳＡＷデバイス及びその製造方法を提供する。【解決手段】 ガラスエポキシ基板である第１の基板１ａと第２の基板１ｂが積層され、下層の第１の基板１ａと、上層の第２の基板１ｂとの間に埋め込み配線８が形成され、第２の基板１ｂにおいて、埋め込み配線８と重なる位置に、上面からのレーザ照射によって、埋め込み配線を露出させる貫通孔６が形成され、当該貫通孔６の内部にはんだバンプ５が形成されて、弾性表面波素子４と接続されているＳＡＷデバイス及びその製造方法としている。【選択図】 図１

Description

本発明は、ＳＡＷデバイス及びその製造方法に係り、特に、安価で加工が容易な樹脂基板を用いて、はんだバンプ形成時に、はんだの横方向への広がりを無くして電極間ショートを防ぎ、小型化を図ることができるＳＡＷデバイス及びその製造方法に関する。

［先行技術の説明］
樹脂で形成されたパッケージ内に弾性表面波素子を収納したＳＡＷデバイスがある。
このようなＳＡＷデバイスにおいて、パッケージの配線パターンと、弾性表面波素子の接続パッドとを、金属バンプによって電気的・機械的に接続する構成があった。
金属バンプとしては、安価なはんだが用いられることがある。

［関連技術］
尚、バンプによってパッケージ配線と素子とを接続する従来技術としては、特開２０１１−１５１４３２号公報「圧電発振器」（日本電波工業株式会社、特許文献１）、特開２００４−２５４２８７号公報「弾性表面波デバイス及びその製造方法」（富士通メディアデバイス株式会社、特許文献２）、特表２００５−５１４８４６号公報「構造高の小さいカプセル化された構成素子及びその製造方法」（エプコス アクチエンゲゼルシャフト、特許文献３）、特開２０１５−８００１５号公報「圧電デバイス」（日本電波工業株式会社、特許文献４）がある。

特許文献１には、圧電発振器において、積層される上側の基板に、予めパンチングによって孔を形成しておくことが記載されている。
特許文献２には、ＳＡＷフィルタ素子がフェイスダウン状態に搭載される基板の厚みを１０μｍ以下とし、基板の下部にキャビティを設けて、曲げに対して十分な耐久性を有する弾性表面波デバイスが記載されている。

特許文献３には、セラミック基板にレーザ処理で切り欠き部を形成し、内部にバンプを形成した構成素子が記載されている。
特許文献４には、ＩＣ部品が、圧電振動子の下の第１銅層及び第１絶縁層を貫通する貫通孔に配置され、バンプによって貫通孔下部の第２の銅層に接続された圧電デバイスが記載されている。

特開２０１１−１５１４３２号公報 特開２００４−２５４２８７号公報 特表２００５−５１４８４６号公報 特開２０１５−８００１５号公報

しかしながら、従来のＳＡＷデバイスでは、はんだバンプを形成する場合に、はんだの横方向の広がりによって、弾性表面波素子の電極間でショートが発生してしまうことがあり、小型化の妨げとなっているという問題点があった。
特に、安価な樹脂基板を用いて、はんだの横方向の広がりを防ぐことは実現できていないという問題点があった。

尚、引用文献１〜４には、安価で加工が容易な樹脂基板を用いて、はんだバンプを内部に形成するための穴をレーザ照射で形成して、はんだの横方向の広がりを防ぎ、穴を高精度で形成して小型のはんだバンプの形成を可能とし、信頼性の高いＳＡＷデバイスを低コストで提供することは記載されていない。

本発明は上記実状に鑑みて為されたもので、安価で加工が容易な樹脂基板を用いて、はんだバンプ形成時に、はんだの横方向への広がりを無くして、電極間ショートを防ぎ、小型化を図ることができるＳＡＷデバイス及びその製造方法を低コストで提供することを目的とする。

上記従来例の問題点を解決するための本発明は、弾性表面波素子を有するＳＡＷデバイスであって、樹脂で形成された第１の基板と、樹脂で形成され、第１の基板の上に積層された第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に形成された埋め込み配線と、第２の基板において、埋め込み配線と重なる位置に、レーザ照射によって、第２の基板を貫通して埋め込み配線を露出させるように形成された貫通孔と、貫通孔の内部に形成されたはんだバンプとを備え、はんだバンプと、前記弾性表面波素子の配線パターンとが接続されていることを特徴としている。

また、本発明は、上記ＳＡＷデバイスにおいて、第２の基板上に、樹脂で形成され、下面に凹部を備えた蓋基板が搭載されて、弾性表面波素子が気密封止されていることを特徴としている。

また、本発明は、ＳＡＷデバイスの製造方法であって、樹脂で形成された第１の基板と第２の基板とが積層され、下層の前記第１の基板と上層の前記第２の基板との間に埋め込み配線を備えた積層基板において、第２の基板の埋め込み配線と重なる位置に、レーザ照射によって第２の基板を貫通して埋め込み配線を露出させる貫通孔を形成する工程と、貫通孔の内部にはんだバンプを形成する工程と、弾性表面波素子を第２の基板上に搭載し、弾性表面波素子の配線パターンとはんだバンプとを接続する工程とを備えたことを特徴としている。

また、本発明は、上記ＳＡＷデバイスの製造方法において、第２の基板上に、樹脂で形成され、下面に凹部を備えた蓋基板を搭載して、弾性表面波素子を気密封止する工程を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、弾性表面波素子を有するＳＡＷデバイスであって、樹脂で形成された第１の基板と、樹脂で形成され、第１の基板の上に積層された第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に形成された埋め込み配線と、第２の基板において、埋め込み配線と重なる位置に、レーザ照射によって、第２の基板を貫通して埋め込み配線を露出させるように形成された貫通孔と、貫通孔の内部に形成されたはんだバンプとを備え、はんだバンプと、前記弾性表面波素子の配線パターンとが接続されているＳＡＷデバイスとしているので、はんだバンプ形成時に、はんだが横方向に流れないようにして、電極間ショートを防ぐと共に、レーザで精度よく貫通孔を形成して、小径のはんだバンプを形成可能とし、小型化を図ることができ、樹脂基板を用いて低コストで実現できる効果がある。

また、本発明によれば、ＳＡＷデバイスの製造方法であって、樹脂で形成された第１の基板と第２の基板とが積層され、下層の第１の基板と上層の第２の基板との間に埋め込み配線を備えた積層基板において、第２の基板の埋め込み配線と重なる位置に、レーザ照射によって第２の基板を貫通して埋め込み配線を露出させる貫通孔を形成する工程と、貫通孔の内部にはんだバンプを形成する工程と、弾性表面波素子を第２の基板上に搭載し、弾性表面波素子の配線パターンとはんだバンプとを接続する工程とを備えたことを特徴とするＳＡＷデバイスの製造方法としているので、はんだバンプ形成時に、はんだが横方向に流れないようにして、電極間ショートを防ぐと共に、レーザで精度よく貫通孔を形成して、小径のはんだバンプを形成可能とし、小型化を図ることができ、樹脂基板を用いて低コストで製造でき、量産性に優れている効果がある。

図１は、本発明の実施の形態に係るＳＡＷデバイスの断面図である。 図２は、本ＳＡＷデバイスの上面図である。 本ＳＡＷデバイスの製造方法を示すプロセス説明図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係るＳＡＷデバイス及びその製造方法は、樹脂で形成された第１の基板と第２の基板が積層され、下層の第１の基板と、上層の第２の基板との間に埋め込み配線が形成され、第２の基板において、埋め込み配線と重なる位置に、上面からのレーザ照射によって形成され、埋め込み配線を露出させる貫通孔が形成されており、当該貫通孔内部にはんだバンプが形成されて、弾性表面波素子と接続されるものであり、安価で加工容易な樹脂基板を用いて、はんだバンプ形成時に、はんだが横方向に流れるのを阻止することができ、電極間ショートを防ぎ、貫通孔を高精度で形成して、小型のはんだバンプを形成可能とし、小型化を図ることができるＳＡＷデバイスを低コストで提供するものである。

［実施の形態に係るＳＡＷデバイスの構成：図１，図２］
本発明の実施の形態に係るＳＡＷデバイス（本ＳＡＷデバイス）の構成について図１及び図２を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るＳＡＷデバイスの断面図であり、図２は、本ＳＡＷデバイスの上面図である。尚、図２では、蓋部は省略されている。
図１に示すように、本ＳＡＷデバイスは、基板１の上に弾性表面波素子４が搭載され、弾性表面波素子４を覆うように、内側にキャビティ３を備えた蓋部２が搭載された構成である。

本ＳＡＷデバイスの各部について説明する。
ベース１は、第１の基板１ａの上に第２の基板１ｂが積層された構成であり、第１の基板１ａ及び第２の基板１ｂは、共にガラスエポキシ基板等の樹脂基板である。
本ＳＡＷでは、例えばセラミック基板に比べて安価で加工容易なガラスエポキシ基板を用いることで、コストを低く抑えつつ、電極間ショートを防ぎ、信頼性の高いＳＡＷデバイスを実現するようにしている。

そして、第１の基板１ａの上面（第１の基板１ａと第２の基板１ｂとの間）に埋め込み配線８が形成され、第１の基板１ａの下面に外部接続端子９が形成され、埋め込み配線８と外部接続端子９とがビアホール７によって接続されている。

また、第２の基板１ｂには、埋め込み配線８と重なる位置に、貫通孔（はんだバンプ形成孔）６が形成されており、各貫通孔６の内部にはんだバンプ５が形成され、埋め込み配線８と接続している。
本ＳＡＷデバイスの特徴として、貫通孔６は、第１の基板１ａの上に第２の基板１ｂが積層接着された状態で、第２の基板１ｂの上面側からレーザ照射によって樹脂を蒸散させて形成されるものである。埋め込み配線８はレーザ光を反射するため加工されず、貫通孔６の底面に埋め込み配線８が露出したものとなる。
そして、貫通孔６の内部にはんだバンプ５が形成されている。はんだバンプ５の天頂部分は、貫通孔６から突出して球形に形成されている。

貫通孔６の内部にはんだバンプを形成することで、形成時にはんだが横方向に流れてしまうのを防ぎ、電極間のショートの発生を防ぐことができ、小型化を図ることができるものである。
また、後述するように、貫通孔６の径によって、はんだバンプ５の大きさが制限されるため、レーザ照射によって貫通孔６を精度よく形成することで、小径のはんだバンプ５を容易に形成することができ、この点でも小型化に有利である。

そして、図１，２に示すように、弾性表面波素子４が、接続パッドが下側を向いたフェイスダウンの状態で、接続パッドがはんだバンプ５と対向するように搭載され、電気的・機械的に接続されている。

蓋部２は、ガラスエポキシ基板で形成された側面部と上面部とが熱硬化型の接着剤１０によって接合され、キャビティ３を有するものである。
そして、蓋部２が、弾性表面波素子４が搭載されたベース１上に、キャビティ３が下側に向くように搭載されて、蓋部２の下面に塗布された接着剤１０によって接合されて、ベース１と蓋部２から成る樹脂製パッケージ内に弾性表面波素子４が封止された構成となっている。
本ＳＡＷデバイスでは、蓋部２の下面とベース１とを接着することで、蓋部２の側面とベース１とを接着する場合に比べて高い密閉性を保持できる構成としている。

［本ＳＡＷデバイスの製造方法：図３］
次に、本発明の実施の形態に係るＳＡＷデバイスの製造方法について図３及び図１を用いて説明する。図３（ａ）〜（ｄ）は、本ＳＡＷデバイスの製造方法を示すプロセス説明図である。
図３（ａ）に示すように、ここでは、ダイシングライン１３によって区切られた領域（ベース１）を２行×２列配列したベース基板１１を用いているが、配列数は任意に選択可能である。各領域において、それぞれＳＡＷデバイスが形成される。

ベース基板１１は、ガラスエポキシ樹脂から成る基板（ガラエポ基板）であり、図１に示したように、２層のガラエポ基板が積層された積層基板である。本ＳＡＷデバイスは、ガラエポ基板を用いて、低コストで製造できるものである。

まず、ベース基板１１の製造方法について、具体的に説明する。
ベース基板１１の下層に相当する第１の基板１ａ（図１参照）にビアホールを形成し、めっき又は蒸着により第１の基板１ａの両面と、ビアホール内部に金属膜を形成する。
そして、第１の基板１ａの下面に外部接続端子の形状をパターニングし、上面に埋め込み配線の形状をパターニングする。
そして、第１の基板１ａの上に、単板のガラエポ基板である第２の基板１ｂを積層して、接合する。

これにより、下層の第１の基板１ａの上面に埋め込み配線が形成され、下面に外部接続端子が形成され、埋め込み配線８と外部接続端子９とがビアホール７によって接続されており、基板１ａの上に、単層の基板１ｂが積層された積層基板が形成される。
そして、本製造方法では、このような積層基板を用いてＳＡＷデバイスを製造する。

まず、ベース基板１１の上面（第２の基板１ｂの上面）から、埋め込み配線８の上部に相当する所定の位置にレーザ照射して、バンプ形成孔である貫通孔６を形成する（図３（ａ））。
このとき、第２の基板１ｂにおいて、レーザが照射された部分の樹脂は蒸散して穴が形成されるが、第２の基板１ｂを貫通して、穴の底に埋め込み配線８が露出すると、埋め込み配線８がレーザ光を反射するため、レーザ照射による穴開け加工はこれ以上進まなくなる。
レーザ照射で加工するため、貫通孔６を精度よく形成でき、また、埋め込み配線８がストッパとなるため、プロセスの制御が容易で量産性に優れているものである。

次に、貫通孔６の中に、クリームはんだをスクリーン印刷法により塗布し、所望のリフロー処理を行って、はんだバンプ５を形成する（図３（ｂ））。
リフロー処理によって、貫通孔６の内部に塗布されたはんだは溶融し、貫通孔底部の埋め込み配線８と接合するが、ガラスエポキシ樹脂である貫通孔６の側面部とは接合しない。
そのため、リフローによって、はんだは表面張力により天頂が貫通孔から突出し、球状のはんだバンプ５が形成される。

そして、接合の前処理として、はんだバンプ５の上に、例えばディスペンス法によりフラックスを塗布した後、弾性表面波素子４を搭載する（図３（ｃ））。
弾性表面波素子４は、接続パッドが下向きとなってはんだバンプ５と重なるように搭載される。

その際、ガラエポ基板１１上に、弾性表面波素子４の位置決め用ガイド板（図示せず）を重ねた状態で弾性表面波素子４を搭載することにより、搭載位置ずれを防ぎ、弾性表面波素子４の電極間ショートを防ぐことができるものである。
そして、弾性表面波素子が搭載されたベース基板１に、再度リフロー処理を施して、はんだバンプ５と弾性表面波素子４の接続パッドとを、電気的・機械的に接合する。

その後、キャビティを備えた蓋部２が２行×２列配列されたガラエポ基板である蓋基板１２を搭載して接着し、弾性表面波素子４を封止する（図３（ｄ））。
蓋基板１２は、ダイシングラインを覆うように形成された枠状の基板と、パッケージの上面となる単板の基板とが、熱硬化性の接着剤により接合された形状である。枠状の基板は、各デバイスに切断された後、パッケージの側面となるものである。

そして、弾性表面波素子４とはんだバンプ５とが接合されたベース基板１１の上に、枠状の基板の下面に接着剤が塗布（又は含浸）された蓋基板１２を、ベース基板１１のダイシングライン上に枠状の基板が位置するように搭載し、真空雰囲気中で、加熱しつつ加圧する。
封止作業中はＮ₂等の不活性なガス雰囲気中でもよいが、接着中に発生する樹脂中の気泡を効果的に除去するためには、真空中が望ましい。

そして、接合されたベース基板１１及び蓋基板１２を、ダイシングライン１３に沿ってダイサー等の装置で切断し、ベース１と蓋部２とによって封止された個々のＳＡＷデバイスに分割する。
最後に、個々のＳＡＷデバイスに電気的特性検査を行って、製品が完成する。
このようにして、本ＳＡＷデバイスが製造されるものである。

尚、本実施の形態では、ビアホール７によってパッケージ内部の埋め込み配線８と外部接続端子９とを接続する構成を示したが、ベース基板１の側面にサイドキャスタレーションを形成して、それによって埋め込み配線８と外部接続端子９とを接続する構成としてもよい。

［実施の形態の効果］
本発明の実施の形態に係るＳＡＷデバイスによれば、ガラエポ基板である第１の基板１ａと第２の基板１ｂが積層され、下層の第１の基板１ａと、上層の第２の基板１ｂとの間に埋め込み配線８が形成され、第２の基板１ｂにおいて、埋め込み配線８と重なる位置に、上面からのレーザ照射によって、埋め込み配線を露出させる貫通孔６が形成され、当該貫通孔６の内部にはんだバンプ５が形成されて、弾性表面波素子４と接続されているＳＡＷデバイスとしているので、はんだバンプ５を形成する際に、はんだが横方向に流れるのを阻止することができ、電極間ショートを防ぎ、小型化を図ることができる効果があり、更に、安価で加工容易な樹脂基板を用いて低コストで実現できる効果がある。

また、本発明の実施の形態に係るＳＡＷデバイスの製造方法によれば、ガラエポ基板の第１の基板１ａと第２の基板１ｂが積層され、下層の第１の基板１ａと、上層の第２の基板１ｂとの間に埋め込み配線８が形成された積層基板を用いて、第２の基板１ｂにおいて、埋め込み配線８と重なる位置に、上面からのレーザ照射によって、埋め込み配線を露出させる貫通孔６を形成し、当該貫通孔６の内部にはんだバンプ５を形成し、弾性表面波素子４と接続し、蓋部２によって封止するようにしているので、はんだバンプ形成時にはんだが横方向に流れるのを防ぎ、ＳＡＷデバイスの電極間ショートを防ぎ、小型化を図ると共に、低コストで歩留まりを向上させることができる効果がある。

更に、本発明の実施の形態によれば、貫通孔６の径を調整することにより、はんだバンプ５の径を制御できるため、小径のはんだバンプを容易に形成することができ、一層小型化しやすいという効果がある。

また、本発明の実施の形態によれば、貫通孔６を形成するレーザ照射において、埋め込み配線８がストッパとして機能するため、形成プロセスを容易に制御でき、量産しやすいという効果がある。

本発明は、安価で加工容易な樹脂基板を用いて、はんだバンプ形成時に、はんだの横方向への広がりを無くして電極間ショートを防ぎ、小型化を図ることができるＳＡＷデバイス及びその製造方法に適している。

１...ベース、 ２...蓋部、 ３...キャビティ、 ４...弾性表面波素子、 ５...はんだバンプ、 ６...貫通孔、 ７...ビアホール、 ８...埋め込み配線、 ９...外部接続端子、 １０...接着剤、 １１...ベース基板、 １２...蓋基板

Claims (4)

1. 弾性表面波素子を有するＳＡＷデバイスであって、
   樹脂で形成された第１の基板と、
   樹脂で形成され、前記第１の基板の上に積層された第２の基板と、
   前記第１の基板と前記第２の基板との間に形成された埋め込み配線と、
   前記第２の基板において、前記埋め込み配線と重なる位置に、レーザ照射によって、前記第２の基板を貫通して前記埋め込み配線を露出させるように形成された貫通孔と、
   前記貫通孔の内部に形成されたはんだバンプとを備え、
   前記はんだバンプと、前記弾性表面波素子の配線パターンとが接続されていることを特徴とするＳＡＷデバイス。
2. 第２の基板の上に、樹脂で形成され、下面に凹部を備えた蓋基板が搭載されて、弾性表面波素子が気密封止されていることを特徴とする請求項１記載のＳＡＷデバイス。
3. ＳＡＷデバイスの製造方法であって、
   樹脂で形成された第１の基板と第２の基板とが積層され、下層の前記第１の基板と上層の前記第２の基板との間に埋め込み配線を備えた積層基板において、前記第２の基板の前記埋め込み配線と重なる位置に、レーザ照射によって前記第２の基板を貫通して前記埋め込み配線を露出させる貫通孔を形成する工程と、
   前記貫通孔の内部にはんだバンプを形成する工程と、
   弾性表面波素子を前記第２の基板上に搭載し、前記弾性表面波素子の配線パターンと前記はんだバンプとを接続する工程とを備えたことを特徴とするＳＡＷデバイスの製造方法。
4. 第２の基板上に、樹脂で形成され、下面に凹部を備えた蓋基板を搭載して、弾性表面波素子を気密封止する工程を備えたことを特徴とする請求項３記載のＳＡＷデバイスの製造方法。

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