JP3339450B2 - 表面波装置の製造方法 - Google Patents

表面波装置の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ベース部材にバン
プ接合により接続・固定した表面波素子をベース部材と
キャップ部材とを接合したパッケージ内に気密封止した
表面波装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、表面波素子を金属バンプ接合
してベース部材に接続・固定し、表面波素子をベース部
材とキャップ部材とを接合したパーッケージ内に気密封
止した構造の表面波装置が知られている。従来、このよ
うな表面波装置において、ベース部材とキャップ部材の
気密封止にはその接合にコバール等を用いたシーム溶接
工法が一般的に採用されている。
【０００３】また、シーム溶接工法以外の気密封止の方
法として、ベース部材またはキャップ部材のいずれかの
接合部にロウ材を設け、例えばキャップ部材に小型のヒ
ータブロックを直接接触させて、キャップ部材を加熱し
てロウ材を溶融し、その後冷却してベース部材とキャッ
プ部材とを接合するロウ材封止工法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記シ
ーム溶接工法によりベース部材とキャップ部材とを接合
した場合、シーム溶接時にキャップ部材やベース部材の
接合部の一部のみが高温となり、他の部分との間に大き
な温度差が生じた状態でベース部材とキャップ部材とが
接合される。その後の表面波装置の冷却に伴い、ベース
部材とキャップ部材との間に大きな残留応力が生じて、
図３に示すようにベース部材１０やキャップ部材３０等
が大きく変形する。そして、この変形により、表面波素
子２０とベース部材１０とを接続・固定する金属バンプ
５１や金属バンプ５１と接合した電極１２，２５等に応
力が集中し、金属バンプ５１や電極１２，２５の破損、
はがれ等の接続不具合が発生し、特性不良になるという
問題があった。
【０００５】また、ロウ材封止工法によりベース部材と
キャップ部材とを接合した場合にも、その接合部領域の
みを局部的に加熱した場合には、接合部と他の部位との
温度差が大きくなり、接合後にベース部材が変形して、
シーム溶接工法と同様の接続不具合が発生するという問
題があった。
【０００６】表面波装置においては、表面波素子の表面
（表面波伝播面）に電極が振動する空間を必要とし、半
導体装置のように素子とベース部材の間に樹脂等を充填
し金属バンプへの応力の集中を緩和させて接合強度を向
上することができないので、表面波装置の信頼性を向上
させるためには、金属バンプに加わる応力を低減するこ
とが非常に重要である。
【０００７】そこで、本発明の目的は、ベース部材とキ
ャップ部材との接合時に金属バンプ接合部に加わる応力
を低減して、金属バンプ接合部での接続不具合が生じが
たい、信頼性に優れた表面波装置の製造方法を提供する
ことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ベース部材と、ベース部材にバンプ接合
された表面波素子と、表面波素子を気密封止するように
ベース部材に接合されたキャップ部材とを備えた表面波
装置の製造方法において、表面波素子とベース部材とを
融点が４５０℃以上の金属バンプによりバンプ接合し、
ベース部材とキャップ部材との接合に金属バンプよりも
低い融点のロウ材を用い、構成部材の全体をロウ材の融
点よりも高い温度となるように均一に加熱してロウ材を
溶融させてベース部材とキャップ部材とを接合すること
を特徴とする。
【０００９】上記の製造方法によれば、ベース部材とキ
ャップ部材との接合時に部材間に温度差が生じないの
で、冷却後に表面波装置にかかる残留応力を小さくする
ことができ、金属バンプ接合部に加わる応力を大幅に低
減することができる。したがって、金属バンプやバンプ
接合部の電極の破損、はがれ等の接続不具合が発生しな
くなる。なお、表面波素子は、予め融点が４５０℃以上
の金属バンプによりバンプ接合されて、ベース部材に強
固に支持固定されるとともに電気的に接続される。
【００１０】ロウ材として、半田、Ａｕ−Ｓｎ合金また
は低融点ガラスが用いられる。
【００１１】なお、本発明における表面波装置は、表面
波共振子、表面波フィルタ、表面波遅延線等の表面波を
利用した装置一般を含むものであり、装置の種類や用途
に応じて、１つ以上の任意の数のインターデジタルトラ
ンスデューサ（ＩＤＴ）が圧電基板上に設けられる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態に係る表面波
装置の構成を図１及び図２を参照して説明する。図１は
表面波装置の断面図、図２は表面波素子の平面図であ
る。本実施形態の表面波装置は、表面波素子２０の複数
の電極パッド２５とベース部材１０の凹部内上面の複数
の電極ランド１２とが金属バンプ５１でバンプ接合され
て、表面波素子２０がベース部材１０に支持固定される
とともに電気的に接続されている。また、表面波素子２
０を覆うようにキャップ部材３０がベース部材１０に高
融点半田からなるロウ材５２により接合されて、表面波
素子２０がベース部材１０とキャップ部材３０とで形成
されたパッケージ内（空間内）に気密封止されている。
表面波装置においては、表面波素子２０の表面波伝播面
とベース部材１０との間には、図示のように表面波を効
率よく伝播するためにギャップ（空間）が設けられてい
る。
【００１３】表面波素子２０は、図２に示すように圧電
基板２１を備え、圧電基板２１の上面にはＩＤＴ電極２
２、反射器電極２３、各ＩＤＴ電極２２から引き出され
た引出電極２４、各引出電極２４に接続した電極パッド
２５からなる電極パターンが形成されている。電極パタ
ーンはＡｌまたはＡｌを含む合金からなり周知の薄膜形
成法により形成される。圧電基板２１としては、タンタ
ル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶等の圧電性の材
料が用いられる。
【００１４】ベース部材１０は複数のセラミックを積層
することにより凹部形状に形成され、下面、凹部の内面
及び内部に複数の電極ランド１２を含む入出力用、アー
ス用の電極パターンが形成されている。なお、図示省略
しているが、ベース部材１０の下面には入出力用の端子
電極が形成されており、この表面波装置は、ベース部材
１０の下面を実装面として、実装基板（回路基板）に実
装されて用いられる。
【００１５】キャップ部材３０はＦｅ−Ｎｉ合金やＦｅ
等を含む合金からなる金属板であり、必要に応じてメッ
キ処理される。
【００１６】この表面波装置は以下のように製造され
る。まず、表面波素子２０の各電極パッド２５上にＡｕ
またはＡｕを主成分とした金属バンプ５１をボールボン
ディング法により形成する。次に表面波素子２０をフェ
イスダウン方式、すなわちＩＤＴ電極等が形成された表
面波伝播面をベース部材１０に対向させて、例えば超音
波と熱を同時に印加することにより、各電極パッド２５
とこれに対応するベース部材１０の各電極ランド１２と
を金属バンプ５１で接合して、表面波素子２０をベース
部材１０に接続・固定する。
【００１７】金属バンプ５１としては、Ａｕに限るもの
ではなく、後工程のベース部材１０とキャップ部材３０
との接合時に溶融や軟化の起こりにくい、融点が４５０
℃以上の金属材料が用いられる。
【００１８】上記バンプ接合では超音波と熱を同時に印
加した工法で説明したが、超音波のみあるいは熱のみを
印加してバンプ接合を行う工法であってもよい。また、
金属バンプ形成の方法はボールボンディング工法に限る
ものではなく、例えば、メッキによるバンプ形成法等の
他の金属バンプ形成法を採用してもよい。
【００１９】次に、ベース部材１０に予めロウ材５２と
なる高融点はんだを圧着したキャップ部材３０を重ね合
わせ、リフロー炉に投入して、ベース部材１０、表面波
素子２０及びキャップ部材３０の全ての構成部材をロウ
材５２の融点よりも高温となるように均一に加熱してロ
ウ材５２を溶融し、その後冷却してベース部材１０とキ
ャップ部材３０とを接合する。
【００２０】以上のように、本実施形態の表面波装置の
製造方法では、表面波装置全体を均一に加熱してベース
部材とキャップ部材との接合を行っているので、この接
合時に部材間に温度差が生じないので、冷却後に表面波
装置にかかる残留応力は極めて小さなものとなり、金属
バンプ接合部に加わる応力は大幅に低減されている。し
たがって、金属バンプやバンプ接合部の電極の破損、は
がれ等の接続不具合の発生を大幅に低減することがで
き、歩留まりの向上、故障率の低減、信頼性の向上を図
ることができる。
【００２１】ロウ材としては、半田以外にＡｕ−Ｓｎ合
金、低融点ガラスを用いることができる。また、上記実
施形態例では、キャップ部材にロウ材を圧着したもので
説明したが、ベース部材にロウ材を予備形成するように
してもよく、また印刷により形成するようにしてもよ
い。
【００２２】また、上記実施形態では、ベース部材とキ
ャップ部材との接合にリフロー炉を用いたもので説明し
たが、これに限るものではなく、表面波装置全体を均一
に加熱できる加熱炉やオーブンを用いてもよい。
【００２３】また、キャップ部材の材料はＦｅ−Ｎｉ合
金またはＦｅを含む合金に限定されるものではなく、ロ
ウ材との間で良好な気密性を得ることができる材料であ
ればよい。また金属に限るものでもなく、キャップ部材
にセラミックを用いてもよく、この場合、ロウ材として
低融点ガラスを用いることもできる。また、金属製のベ
ース部材を用いてもよい。
【００２４】また、ベース部材及びキャップ部材の形状
は上記実施形態に限るものではなく、例えば平板状のベ
ース部材と凹部状のキャップ部材とでパッケージを構成
してもよい。また、表面波素子の電極パターンも上記実
施形態に限定されるものではない。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
表面波素子は融点が４５０℃以上の金属バンプによりベ
ース部材に強固に接続・固定し、かつ、表面波装置全体
を均一に加熱してベース部材とキャップ部材との接合を
行って、金属バンプ接合部に加わる応力を大幅に低減し
ているので、金属バンプやバンプ接合部での接続不具合
の発生を大幅に低減することができ、信頼性の高い表面
波装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態に係る表面波装置の断面図である。
【図２】一実施形態に係る表面波素子の平面図である。
【図３】従来の表面波装置のベース部材とキャップ部材
の接合時の変形を説明するための簡易断面図である。
【符号の説明】
１０ ベース部材 １２ 電極ランド ２０ 表面波素子 ２５ 電極パッド ３０ キャップ部材 ５１ 金属バンプ ５２ ロウ材

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ベース部材と、ベース部材にバンプ接合
    された表面波素子と、表面波素子を気密封止するように
    ベース部材に接合されたキャップ部材とを備えた表面波
    装置の製造方法において、 表面波素子とベース部材とを融点が４５０℃以上の金属
    バンプによりバンプ接合し、ベース部材とキャップ部材
    との接合に金属バンプよりも低い融点のロウ材を用い、
    構成部材の全体をロウ材の融点よりも高い温度となるよ
    うに均一に加熱してロウ材を溶融させてベース部材とキ
    ャップ部材とを接合することを特徴とする表面波素子の
    製造方法。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の表面波装置の製造方法
    において、ロウ材として、半田、Ａｕ−Ｓｎ合金または
    低融点ガラスを用いることを特徴とする表面波装置の製
    造方法。
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