JP4000045B2 - 弾性表面波装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
インターデジタルトランスデューサー電極（以下、単にＩＤＴ電極と記す）及び接続電極、外周封止電極が形成された弾性表面波素子を、ハンダバンプ部材及びハンダ接合部材を介して接合してなる弾性表面波装置及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、弾性表面波装置は、図５に示すように、弾性表面波素子５１、ベース基板５２、ハンダバンプ部材５３、ハンダ接合部材５４、外装樹脂層５５とから構成されている。
【０００３】
弾性表面波素子５１は、弾性表面波共振子、弾性表面波フィルタなどが例示でき、圧電基板５６の一主面上にインターデジタルトランスデューサー電極（櫛歯状電極及び反射器電極を含み、以下、単にＩＤＴ電極という）５７、このＩＤＴ電極５７と接続をする接続電極５８、さらに、圧電基板５６の外周に外周封止電極５９が形成されている。
【０００４】
ベース基板５２は、セラミック、ガラス−セラミック材料からなり、ベース基板５２を構成する基板６０の表面には、素子接続用電極６１、外周封止導体膜６２及び外部端子電極６３が形成されている。さらに、素子接続用電極６１と外部端子電極６３とを接続するビアホール導体を含む内部配線パターン６４が形成されている。
【０００５】
このようなベース基板５２上に弾性表面波素子５１を接合するにあたり、ベース基板５２の主面と弾性表面波素子５１の一主面（ＩＤＴ電極１１が形成された面）との間に所定間隙、例えば２０μｍが形成されるように、弾性表面波素子５１の接続電極５８とベース基板５２の主面の素子接続用電極６１とをハンダバンプ部材５３により接続して、弾性表面波素子５１の外周封止電極５９とベース基板５２の外周封止導体膜６２とをハンダ接合部材５４によって接合する。
【０００６】
ハンダバンプ部材５３、ハンダ接合部材５４は、Ｐｂ−Ｓｎ系、Ｓｎ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ａｇ系のハンダ材料を用いる。なお、この接合時にあたり、ベース基板５２と弾性表面波素子５１との間隙が所定雰囲気、例えば窒素雰囲気になるように、接合は窒素雰囲気中で処理する。
【０００７】
また、ベース基板５２に接合された弾性表面波素子５１は、他方主面側及び側面にわたり、外装樹脂層５５を被着形成されている。この外装樹脂層５は、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂などが例示できる。
【０００８】
このような弾性表面波装置は、ベース基板５２は、弾性表面波素子１の素子サイズよりも若干大きく成形されており、ベース基板５２の一方主面には素子接続用電極６１、外周封止導体膜６２が形成され、他方主面には外部端子電極６３が形成され、その内部には、内部配線パターン６４が形成されている。
【０００９】
また、弾性表面波素子５１は、タンタル酸リチウム圧電ウェハーの各素子領域に、ＩＤＴ電極５７、接続電極５８、外周封止電極５９が形成されている。そして、この接続電極５８上に、ハンダパンブ部材５３となるハンダペーストが、外周封止電極５９上には、ハンダ接合部材５４となるハンダペ―ストが印刷により形成される。
【００１０】
大型ベース基板の各素子領域内に存在する素子接続用電極６１と外周封止導体膜６２の上にクリームハンダを印刷塗布し、リフロー炉を通して溶融することによりそれぞれハンダバンプ部材５３、ハンダ接合部材５４となるリフローハンダとを形成する。尚、ここでリフローハンダとは、ベース基板５２側に形成された状態をいい、厳密にいえば、弾性表面波素子５１と接合させて再溶融させ、ベース基板５２と弾性表面波素子５１とを接合している状態をバンプ部材５３、ハンダ接合部材５４というが、便宜上、ハンダ接合部材５４となるリフローハンダもハンダ接合部材５４といい、ハンダバンプ部材５３となるリフローハンダもハンダバンプ部材５３という。
【００１１】
その後、ハンダバンプ部材５３、ハンダ接合部材５４に対してハンダフラックス洗浄を行い、弾性表面波素子５１の接続電極５８が、ベース基板５２上のハンダバンプ部材５３に当接するように、同時に、弾性表面波素子５１の外周封止電極５９がベース基板５２上のハンダ接合部材５４に当接するように、多数個の弾性表面波素子５１にそれぞれの素子領域に位置決め載置して、各弾性表面波素子５１に適当な荷重を印加しながらリフロー炉に通してリフロー処理を行う。これによりハンダバンプ部材５３、ハンダ接合部材５４が再溶融されて、ハンダパンプ部材５３によってベース基板５２側の素子接続電極６１と弾性表面波素子５１側の接続電極５８との間の電気的な接続が達成され、同時にハンダ接合部材５４によってベース基板５２側の外周封止導体膜６２と弾性表面波素子５１側の外周封止電極５９との間の封止接合が達成される。これにより、弾性表面波素子５１のＩＤＴ電極５７の形成領域には、ベース基板５２との間に空洞が形成された状態で接合される。
【００１２】
なお、弾性表面波素子５１のＩＤＴ電極５７はＡｌ電極からなるが、接続電極５８と外周封止電極５９はＡｌ電極の表面に、Ｎｉ層とＡｕ層からなる薄膜電極が形成されており、ベース基板５２側のリフローハンダ（ハンダバンプ部材５３、ハンダ接合部材５４）と良好な接続が可能となっている。
【００１３】
次に、多数個の大型ベース基板上に実装された複数の弾性表面波素子５１に、すくなくとも弾性表面波素子５１が覆われるように、外装樹脂を流し込んで加熱硬化して外装樹脂層５５となる樹脂を形成する。
【００１４】
最後に、大型ベース基板上に樹脂によって被覆された弾性表面波素子５１を、各素子領域毎に切断する。具体的には、ダイシングソーなどで切断して、弾性表面波装置を得ることができる。特開２０００−７７９７０（特許文献１参照）。
【００１５】
しかし、従来の弾性表面波装置では、大型ベース基板上に、多数個の弾性表面波素子を位置決めした状態で各素子に荷重を印加しながらリフロー炉に通さなければならないが、大型ベース基板に載置した弾性表面波素子５１を位置ずれしないように各工程を施す必要があった。
【００１６】
この対策として弾性表面波素子を１つ１つベース基板に超音波熱圧着することで大型ベース基板の上に仮固定したあとリフロー炉に通することが提案されている（特願２００２−２２２５８３（特許文献２参照））。これにより、汎用搭載機を用いて高速かつ安価に実装できる。
【特許文献１】
特開２０００−７７９７０
【特許文献２】
特願２００２−２２２５８３
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような超音波熱圧着により仮固定を施したのち、リフローハンダを溶融させて接合された場合、量産ベースでハンダ接合部材５４部分を評価すると、このハンダ接合部材５９で封止不良が発生する場合がある。
【００１８】
不具合部の詳細を観察してみると、弾性表面波素子５１の外周封止電極５９の表面（Ｎｉ下地、表面金）と、ベース基板５２上の外周封止導体膜６２上に形成したハンダ接合部材５４（リフローハンダ）中のＳｎが、超音波圧着時に合金化し、ＳｎＮｉ、ＳｎＡｕなどのハンダ密着性の悪い粒状物質（合金層）が、外周封止電極５９との当接部分の表面を中心に形成される。この密着性の悪い合金層ははんだと一体化せず、結果して、外周封止接合部分での耐湿信頼性不良を引き起こしてしまう。
【００１９】
特に、この密着性の悪い合金層は、上述したように、リフローハンダの頂点、すなわち断面半円形状となった頂点部分に集中する。しかも、従来の弾性表面波素子５１の外周封止電極５９とベース基板５２側の外周封止導体膜６２とは、その形状が同一となっており、且つ外周封止導体膜６２の全幅によってリフローハンダが形成されているため、密着性の悪い合金層が、弾性表面波素子５１側の外周封止電極５９の中央部分に位置することになる。この密着性の悪い合金層が外周封止を行う中央部分に位置することによって、安定した接合をおこなう領域を大きく減少させ、耐湿信頼性不良を引き起こしてしまうものである。
【００２０】
また、外周接合部分で耐湿信頼性の低下は、外周封止導体膜６２の形状にも起因する。すなわち、外周封止導体膜６２は、弾性表面波素子５１の形状に対応して、全体が矩形状となった環状で形成されている。この場合、そのコーナー部分に形成されるリフローハンダは表面張力の関係で、コーナー部分以外の他の辺に比べて盛り上がった形になりやすい。このため、ハンダ接合部材５４と弾性表面波素子５１の外周封止電極５９との接触状態が、コーナー部分とそれ以外の部分で変化してしまい、これによって、全外周を安定して接合することが困難となる。特に、超音波熱圧着で仮固定する際に、このコーナー部分で接触度合いが増加して、上述の合金層の影響を受け易く、封止不良を引き起こしてしまう。
【００２１】
本発明は上述の課題に鑑みて案出したものであり、その目的は、弾性表面波素子を大型ベース基板に超音波熱圧着法を用いて仮固定することを容易にし、信頼性の高い弾性表面波装置を提供するとともに、製造効率が高い製造方法を提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、圧電基板の一主面上にインターデジタルトランスデューサー電極、該インターデジタルトランスデューサー電極と接続する接続電極及び環状の外周封止電極を形成した弾性表面波素子と、
前記接続電極と接続する素子接続用電極、前記外周封止電極と接合する環状の外周封止導体膜及び外部端子電極を形成したベース基板とを、
前記ベース基板と前記弾性表面波素子との間に、所定間隙を形成するようにして前記接続電極と素子接続用電極とをハンダバンプ部を介して接続するとともに、前記外周封止電極と前記外周封止導体膜とをハンダ接合部材を介して接合してなる弾性表面波装置において、
前記環状の外周封止導体膜はその表面に金層を有するとともに、該外周封止導体膜の導体幅は、前記環状の外周封止電極の電極幅よりも広く、且つ前記外周封止導体膜の内周形状と前記外周封止電極の内周形状とが略一致している弾性表面波装置である。
【００２３】
また、前記環状の外周封止導体膜は、その全周にわたり実質的に同一の導体幅で形成されており、該外周封止導体膜上に接合されるハンダ接合部材の幅は、該外周封止導体膜の導体幅と同一幅であることを特徴とする請求項１記載の弾性表面波装置である。
【００２４】
さらに、このような弾性表面波装置の製造方法であって、
前記ハンダバンプ部材を前記素子接続用電極上に、前記ハンダ接合部材を前記外周封止導体膜上にそれぞれリフローハンダにより形成し、次に、前記接続電極と素子接続用電極、あるいは外周封止電極と外周封止導体膜の少なくとも一方を、前記素子接続用電極または前記外周封止導体膜上に形成したリフローハンダを用いて超音波熱圧着により仮固定し、しかる後、前記両リフローハンダを溶融させて前記接続電極と前記素子接続用電極とを接続させるとともに、前記外周封止電極と前記外周封止導体膜とを接合させる弾性表面波装置の製造方法である。
【００２５】
このリフローハンダを溶融させて接続電極と前記素子接続用電極とを接続させるとともに前記外周封止電極と前記外周封止導体膜とを接合させる時、前記弾性表面波素子に荷重が印加されており、且つ溶融がリフロー処理により行われている。
【００２６】
さらにリフローハンダを溶融させて接続電極と前記素子接続用電極とを接続させるとともに前記外周封止電極と前記外周封止導体膜とを接合させた後、前記荷重を解除した状態で溶融温度から常温まで徐冷する。
【作用】
本発明である弾性表面波装置は、ハンダバンプ部材及びハンダ接合部材を介して、ベース基板に弾性表面波素子がハンダ接合されている。即ち、弾性表面波素子の接続電極とベース基板の素子接続用電極がハンダバンプ部材により電気的に接続されている。また、弾性表面波素子の外周封止電極とベース基板の外周封止導体膜とがハンダ接合部材によって気密封止接合されている。
【００２７】
本発明においては、弾性表面波素子をベース基板が複数抽出できる大型ベース基板に超音波熱圧着によりハンダバンプ部材ないしハンダ接合部材を介して、弾性表面波素子が1個ずつ位置決めされながらベース基板に仮固定される。なお、ハンダバンプ部材で仮固定が行われるが、超音波熱圧着条件によってはハンダ接合部材と外周封止電極との間でも超音波熱圧着による仮固定される場合がある。
【００２８】
本発明では、外周封止導体導の導体幅Ｗは、前記環状の外周封止電極の電極幅ｗよりも広く、且つ外周封止導体膜の内周形状と外周封止電極の内周形状とが略一致している。すなわち、外周封止導体導の導体幅Ｗの中央部分は、外周封止電極の中央部分よりも外側に偏在している。すなわち、外周封止導体導の導体幅に形成された接合前のハンダ接合部材（断面半円形状）の頂点は、外周封止電極の外側に当接することにより、この部分で仮固定されることになる。このため当接部分で発生しやすいハンダ濡れ性の悪い合金層は、外周封止電極の外寄り部分に偏在し、その後のリフローハンダを溶融させて接合する時に、弾性表面波素子の外周封止電極の電極幅中央から内側にかけては、ハンダ濡れ性の悪い合金層が存在しない領域で安定且つ確実な溶融接合ができ、気密的に封止することができる。これにより、超音波熱圧着で生成されたハンダ濡れ性の悪い合金層の影響を受けることなく、耐湿信頼性の高い封止接合が可能な弾性表面波装置となる。
【００２９】
ここでベース基板の外周封止導体膜の導体幅Ｗが全周にわたり均一に形成されているため、ハンダ接合部材をこの外周封止導体膜に形成してもハンダ接合部材の盛り上がりを均一にすることができ、これにより外周封止電極に超音波熱圧着で仮固定されるときは、全周にわたって均等な仮固定が達成でき、従来のように部分的に超音波熱圧着が集中してハンダ封止が困難な合金層による封止不良を引き起こすことがない。
【００３０】
また、上述の弾性表面波装置では、製造方法においてベース基板に弾性表面波素子を超音波熱圧着による仮固定ができるため、弾性表面波素子の位置ずれなどを抑えることができ、弾性表面波素子とベース基板との安定した接続が維持でき、しかも、製造工程中の搬送などの取り扱いが非常に容易となる製造方法となる。
【００３１】
特に、仮固定されたハンダバンプ部材とハンダ接合部材を所定加圧条件（荷重）下で加熱処理により溶融するが、その状態で荷重を解除して溶融温度から常温に徐冷すると、溶融ハンダによるセルフアラインメント効果で、ベース基板上の弾性表面波素子が若干位置ずれしていても本来の位置に修正することができる。特に加圧条件が強かった場合は溶融ハンダが押しつぶされた形になり、電極間の距離が狭まり、最悪ショートする可能性が考えられるが、上記のような加圧の解放により適切な接続・封止状態が達成できる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の弾性表面波装置及びその製造方法を図面に基づいて詳説する。図１は、本発明の弾性表面波装置の断面図であり、図２（ａ）は、本発明の弾性表面波装置の仮固定前の状態を示す部分側面図であり、図２（ｂ）は、仮固定した後の部分側面図であり、図２（ｃ）は、ハンダバンプ部材及びハンダ接合部材で接合した後の部分側面図である。また、図３は、本発明の弾性表面波装置に用いるベース基板の概略平面図であり、図４は、本発明の弾性表面波装置の製造方法の主要工程における断面図である。
【００３３】
図1において、本発明の弾性表面波装置は、弾性表面波素子１、ベース基板２、ハンダバンプ部材３、ハンダ接合部材４、外装樹脂層５とから構成されている。
【００３４】
弾性表面波素子１は、弾性表面波共振子、弾性表面波フィルタなどが例示でき、例えば、タンタル酸リチウム圧電基板１０の一主面上にインターデジタルトランスデューサー電極（本発明では、櫛歯状電極及び反射器電極を含み、以下、単にＩＤＴ電極という）１１が形成され、さらにこのＩＤＴ電極１１と接続をする接続電極１２が形成されている。例えば、ＩＤＴ電極１１は、タンタル酸リチウム圧電基板１０の中央領域に形成され、接続電極１２は所定ＩＤＴ電極１１から延びて、ＩＤＴ電極１１の周囲に形成される。また、圧電基板１０の一方主面（ＩＤＴ電極１１、接続電極１２を形成した面）の外周には、外周封止電極１３が形成されている。この外周封止電極１３は、弾性表面波素子１とベース基板２との間に形成される間隙を気密封止するものである。なお、各電極１１〜１３は、例えば、アルミニウム、銅などをフォトリソグラフィ技術に基づいて形成される。また、接続電極１２及び外周封止電極１３に関しては、さらにその表面に、クロム、ニッケルなどの下地金属層が形成され、その表面に金からなる表面層が形成される。
【００３５】
ベース基板２は、たとえば、ガラス−セラミック材料、アルミナ基板などが例示できる。ベース基板２を構成する基板２０の表面には、素子接続用電極２１、外周封止導体膜２２及び外部端子電極２３が形成されている。さらに、基板１０の内部には、素子接続用電極２１と外部端子電極２３とを接続するビアホール導体を含む内部配線パターン２４が形成されている。この素子接続用電極２１、外周封止導体膜２２及び外部端子電極２３は、銀の導体膜上にメッキ処理などを施して、少なくともハンダ濡れ性が良好な金属表面を形成する。
【００３６】
このようなベース基板２上に弾性表面波素子１を接合するにあたり、ベース基板２の主面と弾性表面波素子１の一主面（ＩＤＴ電極１１が形成された面）との間に所定間隙を形成するように、弾性表面波素子１の接続電極１２とベース基板２の主面の素子接続用電極２１とをハンダバンプ部材３により電気的に接続して、弾性表面波素子１の外周封止電極１３とベース基板２の外周封止導体膜２３とをハンダ接合部材４によって気密封止接合する。なお、ハンダバンプ部材３、ハンダ接合部材４は、環境問題を考慮して、無鉛はんだ材料であるＳｎ−Ｓｂ系またはＳｎ−Ａｇ系のハンダを用いることが望ましい。
【００３７】
なお、弾性表面波素子１とベース基板２との間の間隙は、所定雰囲気、たとえば窒素雰囲気になるように、気密封止接合処理を窒素雰囲気でおこなう。
【００３８】
また、ベース基板２に接合された弾性表面波素子１は、他方主面側及び側面にわたり、外装樹脂層５を被着形成する。この外装樹脂層５は、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂などが例示できる。
【００３９】
本発明で特徴的なことは、環状の外周封止導体膜２２の導体幅Ｗは、これに対応する環状の外周封止電極１３の電極幅ｗよりも広く設定されており、外周封止導体膜２２の内周形状と前記外周封止電極１３の内周形状とが略一致している。すなわち、平面視すると外周封止導体膜２２の外周が、外周封止電極１３の外周よりも突出した形状を有している。また、環状の外周封止導体膜２２は、その全周にわたり、すなわち、コーナー部分及び他の辺部分においても、実質的に同一の導体幅Wで構成され、さらに、外周封止導体膜２２上に形成されるハンダ接合部材４となるリフローハンダは、この外周封止導体膜２２の導体幅Wいっぱいに形成されている。
【００４０】
そして、このようなベース基板２と弾性表面波素子１との接合は、まず、例えばベース基板２側の素子接続用電極２１上及びベース基板２側の外周封止導体膜２２側にハンダバンプ部材３及びハンダ接合部材４となるリフローハンダ（図２で符号３ａ、４ａと付す）を形成する。具体的には、素子接続用電極２１上及び外周封止導体膜２２にクリームハンダを用いてリフロー処理により形成する。
【００４１】
次いで、前記弾性表面波素子１とベース基板２とを溶融接合（再溶融：クリームハンダの溶融後に再度溶融）を行う。
【００４２】
このよう接合工程は、素子接続用電極２１に形成したリフローハンダ３ａと弾性表面波素子１の接続電極１２とを、同時に外周封止導体膜２２に形成したリフローハンダ４ａと弾性表面波素子１の外周封止電極１３とをそれぞれ位置合わせして、少なくともその一方を超音波熱圧着により仮固定する工程と、仮固定された状態でリフローハンダ３ａ、４ａを溶融させて接合する工程からなる。
【００４３】
尚、溶融接合する工程は、弾性表面波素子１に荷重を印加しながらリフロー処理（再溶融）により行われるものであり、さらに、その後、この荷重を解除した状態で溶融温度から常温まで徐冷する処理を含むものである。
【００４４】
それらの工程を図２に示す。
【００４５】
図２（ａ）に示すように、ベース基板２側の素子接続用電極２１上にハンダバンプ部材３となるリフローハンダ３ａ、また、ベース基板２側の外周封止導体膜２２上にハンダ接合部材４となるリフローハンダ４ａを形成する。次に、仮固定をおこなうため、リフローハンダ３ａが弾性表面波素子１の接続電極１２に、リフローハンダ４ａが弾性表面波素子１の外周封止電極１３にそれぞれ位置合わせしてベース基板２に弾性表面波素子１を載置する。
【００４６】
次に、図２（ｂ）に示すように、ベース基板２に超音波熱圧着を確実にするための熱(例えば１００〜１５０°)をあたえ、弾性表面波素子１側から超音波振動をあたえ、同時に圧着して仮固定する。例えば、ハンダバンプ部材３となるリフローハンダ３ａの突出量が、ハンダ接合部材４となるリフローハンダ４ａの突出量よりも大きい場合、超音波融着は先行してハンダパンプ部材３（３ｂ）側で行われ、このハンダパンプ部材３ｂの突出量が低くなると、超音波融着は外周封止導体膜２２上のハンダ接合部材４（４ａ）でも行われる。すなわち、これにより仮固定は達成される。
【００４７】
次に、図２（ｃ）に示すように、弾性表面波素子１側から荷重をかけながら、ハンダ溶融温度以上の温度でリフロー炉に通して、ハンダバンプ部材３（３ｂ）、ハンダ接合部材４（４ｂ）を溶融させて、弾性表面波素子１とベース基板２の電気的接続及び外周部分で気密封止を達成する。
【００４８】
尚、弾性表面波素子１とベース基板２のとの間の間隙を所定雰囲気とするために、これらの接合工程を所定雰囲気で行う。
【００４９】
この溶融させて接合する時に、弾性表面波素子１側から荷重をあたえているため、外周封止導体膜２２と外周封止電極１３との間のハンダ接合部材４（４ｂ）が充分につぶれた状態で溶融接合され、封止が確実に行われることになる。
【００５０】
その後、この荷重を解除した状態で、溶融温度から常温まで徐冷する。これにより、接合工程が完了する。すなわち、荷重のかからない状態で常温にまで徐冷される間に、ハンダのセルフアライメント効果が動作して、特に、接続電極１２と素子接続用電極２１との間での位置ずれが補正され、確実な電気的な接続が達成される。
【００５１】
本発明では、ベース基板２側の外周封止導体膜２２上に形成したハンダ接合部材４となるリフローハンダ４ａが仮固定され際、このリフローハンダ４ａの頂点部分が、表面が金層の外周封止電極１３に接触して超音波熱圧着され、その結果、ハンダ濡れ性の悪い合金層が発生してしまう。しかし、このハンダ濡れ性の悪い合金層は、図２（ｂ）で示すハンダ接合部材４ｂの頂点部（三角印で示す）で主に発生する。しかし、上述したように、外周封止導体膜２２の外周が外周封止電極１３の外周よりも突出した形状であるため、ハンダ接合部材４ｂの頂点部は、外周封止電極１３の幅ｗ方向の外寄りに位置することになる。すなわち、図２（ｃ）のようにリフロー炉を通して溶融接合する場合には、外周封止電極１３の幅ｗの中央から内寄り、すなわち、ハンダ濡れ性の悪い合金層が形成されない領域で、溶融したハンダ安定して濡れて、確実なハンダ接合が達成でき、良好な封止が達成される。
【００５２】
したがって、従来でははんだ濡れ性が悪い領域が外周封止電極５９の中央に位置していたのに対して、本発明では、濡れ性の悪い領域が外寄りに偏在し、その結果、確実なはんだ接合に寄与する領域が増大することにより、上述の作用が得られる。
【００５３】
このような状況を安定して作り出すためには、図３に示すようにベース基板２の上の外周封止導体膜２２の導体幅Ｗを同一の幅に形成することが効果的である。すなわち、外周封止導体膜２２の導体パターンは、コーナー部の外周は１／４円状の形状を有し、コーナー部の内周と外周のいずれもが円弧状のパターンを有している。このような形状により外周封止導体膜２２の上にハンダ接合部材４となるリフローハンダ４ａの高さを、コーナー部分及び他の辺部分でも略均一な高さとなることができる。尚、図３で点線領域は弾性表面波素子１の接続電極１２とハンダバンプ部材３を介して接合する素子接続用電極２１が適宜形成される領域を示す。
【００５４】
本発明において、外周封止導体膜２２の幅Ｗと外周封止電極１３の電極幅ｗとの関係は、ハンダ接合部材４となるリフローハンダ４ａの頂点が、外周封止電極１３の中央よりも外よりに位置すればよい。
【００５５】
また、溶融したハンダが気密封止接合に大きく寄与できるため、外周封止導体膜２２及び外周封止電極１３の内周側に流れるハンダ量を減少されることが重要となる。このため、好ましくは、外周封止導体膜２２の内周部分と、外周封止電極１３の内周部分と一致させることが好ましい。
【００５６】
以上の２点を考慮して、外周封止導体膜２２の導体幅の全体にリフローハンダ４ａが形成されることを前提とすれば、幅Ｗと電極幅ｗとを、ｗ＜Wであり、且つw＞Ｗ／２とすればよい。
【００５７】
次に、本発明の弾性表面波装置の概略的な製造方法を図4に従って説明する。なお、ベース基板２は最終工程で切断処理される大型ベース基板６を用いて製造する。
【００５８】
まず、大型ベース基板６は、複数のベース基板領域（便宜上、符号２を付す）を有している。この基板領域２の一方主面には、素子接続用電極２１、外周封止導体膜２２が形成され、他方主面には、外部端子電極２３が形成され、さらに、各基板領域２には、内部配線パターン２４が形成されている（図４（ａ）参照）。なお、各基板領域の平面形状は、弾性表面波素子１の平面形状よりも１周り、たとえば、０．5mm程度大きくしておく。
【００５９】
次に、弾性表面波素子１とベース基板領域２とを電気的に接続するハンダバンプ部材３となるリフローハンダ３ａ、及び弾性表面波素子１とベース基板領域２とを気密封止接合するハンダ接合部材４となるリフローハンダ４ａを形成する（図４（ｂ）参照）。
【００６０】
リフローハンダ３ａ及びリフローハンダ４ａは、例えば、ベース基板領域２の素子接続用電極２１及び外周封止導体膜２２上に、ハンダペーストを所定回数塗布し、この塗布したクリームハンダを加熱溶融して形成する。これにより、溶融したハンダは、表面張力により、素子接続用電極２１上で断面概略半円形状となる。さらに、洗浄処理を行うことにより、クリームハンダに含有し、かつ溶融によりリフローハンダの表面に浮き上がったフラックス成分を除去することができる。
【００６１】
尚、ハンダ接合部材４となるリフローハンダバンプ４ａの突出量（突出高さ）よりもハンダバンプ部材３となるリフローハンダ３ａの突出量（突出高さ）が高くするようにすることが望ましい。このため、ハンダバンプ部材３となるクリームハンダの印刷処理を多くする。またハンダバンプ部材３となるクリームハンダを印刷するスクリーン製版の開口面積を広くして、塗布量を多くする。例えば、リフローハンダ３ａの突出量（突出高さ）を約４２μｍとし、リフローハンダ４ａの突出量（突出高さ）を３８μｍとする。
【００６２】
次に、タンタル酸リチウムなどの圧電基板１０が複数抽出できるタンタル酸リチウムの大型圧電基板を用意する。この大型圧電基板の一方主面の各素子領域には、ＩＤＴ電極１１、接続電極１２、外周封止電極１３を被着形成する。そして、各大型圧電基板は、各弾性表面波素子１毎に切断処理して、その後、例えば整列パレットなどに整列する。このタンタル酸リチウムの圧電基板１０の一方主面に、図１に示すように、ＩＤＴ電極１１が形成され、さらにこのＩＤＴ電極１１と接続をする接続電極１２が形成され、さらＩＤＴ電極１１及び接続電極１２を取り囲むように、基板１０の周辺には外周封止電極１３が形成されている。このような弾性表面波素子１は、パレットに整列される。そして、大型ベース基板６の各基板領域に弾性表面波素子１を実装するにあたり、この整列パレットより各弾性表面波素子１が取り出されることになる（図４（ｃ）参照）。
【００６３】
その後、大型ベース基板６の各ベース基板領域２に弾性表面波素子１を載置する。このとき、弾性表面波素子１側の接続電極１２と、基板領域２の素子接続用電極２１とを位置合わせを行い、同時に、弾性表面波素子１側の外周封止電極１２と基板領域２側の外周封止導体膜２２とを位置合わせする。このとき、リフローハンダバンプ３ａとリフローハンダバンプ４ａとの突出量の差により、ベース基板領域２においては、弾性表面波素子１は、ハンダバンプ部材３となるリフローハンダ３aのみで支持されることになる。
【００６４】
次に、弾性表面波素子１を大型ベース基板６に仮固定を行い、次いで、リフローハンダ３ａ、４ａで溶融接合を行う。（図４（ｄ）参照）。
【００６５】
なお、図４（ｄ）の仮固定及び溶融接合は、図２を用いて説明したとおりである。この仮固定では、例えば、金属製ヒータブロック（リフローハンダ３ａ、４ａｓが溶融しない程度の熱（１００〜１５０℃））上に、大型ベース基板６を載置して、弾性表面波素子１を加圧しながら、超音波振動をあたえて、主にリフローハンダ３ａを超音波融着させる。このように仮固定工程で、先行してリフローハンダ３ａ側で超音波融着することで、弾性表面波素子１のＩＴＤ電極１１をベース基板６の内部配線パターン２４、金属製ブロックを介して互いに導通されるため、焦電破壊に対しても有効である。
【００６６】
また、仮固定された複数の弾性表面波素子１を大型ベース基板６に、完全に気密封止の接合を行う。具体的にはこの大型ベース基板６を１対の金属製ヒータブロックで挟持した状態で、チャンバー内に投入し、チャンバー内を減圧処理して、例えば、ハンダ接合が確実に行える酸素濃度（１０ｐｐｍ以下）として、次いでチャンバー内に窒素ガスを導入する。この窒素を導入時においては、弾性表面波素子１が大型ベース基板６上に仮固定されており、弾性表面波素子１と大型ベース基板６との間の間隙は、ハンダ接合部材となるリフローハンダの突出量以上の間隙が形成されており、窒素ガスがこの間隙内に安定的に周り込むことができる。
【００６７】
その後、金属製ヒータブロックを加熱するとともに、弾性表面波素子1の上面側から荷重を加え、リフローハンダ３ａ（３ｂ）４ａ（４ｂ）を溶融接合して気密封止を行う。尚、この荷重により、大型ベース基板６と弾性表面波素子１との間の間隙を例えば２０μｍ程度となる。
【００６８】
この気密封止接合工程において、弾性表面波素子１が大型ベース基板６に仮固定されているため、このチャンバー内での加熱処理時に位置ずれを起こすことがないため、安定した気密封止接合が可能となる。
【００６９】
とくにハンダバンプ部材３とハンダ接合部材４が加熱処理により溶融した状態で荷重を解除しハンダ溶融温度から常温まで徐冷すると、溶融ハンダによるセルフアラインメント効果で、ベース基板２の上の弾性表面波素子１が若干位置ずれしたところに仮固定されたとしても本来の位置に修正することができる。
【００７０】
尚、上述のようにこの接合工程においても、弾性表面波素子１のＩＤＴ電極１１が焦電破壊しないため、リフローハンダ３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂの溶融接合（再溶融）の加熱時間，昇温スピードをあげることができ、大型ベース基板６を用いて一括的に処理することとあいまって、非常に効率の高い弾性表面波装置の製造が可能となる（図４（ｄ）参照）。
【００７１】
次に、必要に応じて、大型ベース基板６の各ベース基板領域２に、電気的な接続及び気密封止接合された弾性表面波素子１に、素子１の他方主面（露出している表面）側から、外装樹脂層５となる例えばエポキシ樹脂ペーストを塗布して、硬化処理する。この時、弾性表面波素子１よりも大型ベース基板の各素子領域の平面形状が大きいため、隣接しあう弾性表面波素子１の間隙にもエポキシ樹脂が塗布される。即ち、弾性表面波素子１は、他方主面側及びその側面に外装樹脂層５が塗布されることになる（図４（ｅ）参照）。
【００７２】
次に、複数の弾性表面波素子１が実装され、且つ外装樹脂層５が被着された大型ベース基板６を、基板領域２毎に外装樹脂層５が被着された状態でダイシング処理により切断処理する（図４（ｆ）参照）。この工程により、図１に示す弾性表面波装置が得られることになる。
【００７３】
【発明の効果】
以上のように、弾性表面波素子が大型ベース基板の上で、ハンダの溶融接合により接続されるとともに封止を完了する方法として、超音波熱圧着で弾性表面波素子を仮固定したあと、荷重をかけながら溶融させる方法を提供している。これにより大量の弾性表面波装置を一括して形成することができ、安価に量産することができる。
【００７４】
また、上述の製造方法でおこなっても、外周封止導体膜の外周が、外周封止電極の外周から延出するように形成されているため、ハンダ接合部材に超音波熱圧着により封止性の悪い合金層が発生しても、その影響を抑制し、信頼性の高いた弾性表面波装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の弾性表面波装置の断面構造図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の弾性表面波装置の製造方法にかかるハンダバンプ部材とハンダ接合部材の仮固定工程から溶融工程を示す部分側面図である。
【図３】本発明の弾性表面波装置に用いるベース基板の平面図である。
【図４】（ａ）〜（ｇ）は、本発明の弾性表面波装置の製造方法の各工程を説明する断面図である。
【図５】従来の弾性表面波装置の断面図である。
【符号の説明】
１ 弾性表面波素子
２ ベース基板
１０ 圧電基板
１１ ＩＤＴ電極
１２ 接続電極
１３ 外周封止電極
２０ 基板
２１ 素子接続用電極
２２ 外周封止導体膜
２３ 外部端子電極
２４ 内部配線パターン
３ ハンダバンプ部材
４ ハンダ接合部材
５ 外装樹脂層
【発明の属する技術分野】
インターデジタルトランスデューサー電極（以下、単にＩＤＴ電極と記す）及び接続電極、外周封止電極が形成された弾性表面波素子を、ハンダバンプ部材及びハンダ接合部材を介して接合してなる弾性表面波装置及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、弾性表面波装置は、図５に示すように、弾性表面波素子５１、ベース基板５２、ハンダバンプ部材５３、ハンダ接合部材５４、外装樹脂層５５とから構成されている。
【０００３】
弾性表面波素子５１は、弾性表面波共振子、弾性表面波フィルタなどが例示でき、圧電基板５６の一主面上にインターデジタルトランスデューサー電極（櫛歯状電極及び反射器電極を含み、以下、単にＩＤＴ電極という）５７、このＩＤＴ電極５７と接続をする接続電極５８、さらに、圧電基板５６の外周に外周封止電極５９が形成されている。
【０００４】
ベース基板５２は、セラミック、ガラス−セラミック材料からなり、ベース基板５２を構成する基板６０の表面には、素子接続用電極６１、外周封止導体膜６２及び外部端子電極６３が形成されている。さらに、素子接続用電極６１と外部端子電極６３とを接続するビアホール導体を含む内部配線パターン６４が形成されている。
【０００５】
このようなベース基板５２上に弾性表面波素子５１を接合するにあたり、ベース基板５２の主面と弾性表面波素子５１の一主面（ＩＤＴ電極１１が形成された面）との間に所定間隙、例えば２０μｍが形成されるように、弾性表面波素子５１の接続電極５８とベース基板５２の主面の素子接続用電極６１とをハンダバンプ部材５３により接続して、弾性表面波素子５１の外周封止電極５９とベース基板５２の外周封止導体膜６２とをハンダ接合部材５４によって接合する。
【０００６】
ハンダバンプ部材５３、ハンダ接合部材５４は、Ｐｂ−Ｓｎ系、Ｓｎ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ａｇ系のハンダ材料を用いる。なお、この接合時にあたり、ベース基板５２と弾性表面波素子５１との間隙が所定雰囲気、例えば窒素雰囲気になるように、接合は窒素雰囲気中で処理する。
【０００７】
また、ベース基板５２に接合された弾性表面波素子５１は、他方主面側及び側面にわたり、外装樹脂層５５を被着形成されている。この外装樹脂層５は、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂などが例示できる。
【０００８】
このような弾性表面波装置は、ベース基板５２は、弾性表面波素子１の素子サイズよりも若干大きく成形されており、ベース基板５２の一方主面には素子接続用電極６１、外周封止導体膜６２が形成され、他方主面には外部端子電極６３が形成され、その内部には、内部配線パターン６４が形成されている。
【０００９】
また、弾性表面波素子５１は、タンタル酸リチウム圧電ウェハーの各素子領域に、ＩＤＴ電極５７、接続電極５８、外周封止電極５９が形成されている。そして、この接続電極５８上に、ハンダパンブ部材５３となるハンダペーストが、外周封止電極５９上には、ハンダ接合部材５４となるハンダペ―ストが印刷により形成される。
【００１０】
大型ベース基板の各素子領域内に存在する素子接続用電極６１と外周封止導体膜６２の上にクリームハンダを印刷塗布し、リフロー炉を通して溶融することによりそれぞれハンダバンプ部材５３、ハンダ接合部材５４となるリフローハンダとを形成する。尚、ここでリフローハンダとは、ベース基板５２側に形成された状態をいい、厳密にいえば、弾性表面波素子５１と接合させて再溶融させ、ベース基板５２と弾性表面波素子５１とを接合している状態をバンプ部材５３、ハンダ接合部材５４というが、便宜上、ハンダ接合部材５４となるリフローハンダもハンダ接合部材５４といい、ハンダバンプ部材５３となるリフローハンダもハンダバンプ部材５３という。
【００１１】
その後、ハンダバンプ部材５３、ハンダ接合部材５４に対してハンダフラックス洗浄を行い、弾性表面波素子５１の接続電極５８が、ベース基板５２上のハンダバンプ部材５３に当接するように、同時に、弾性表面波素子５１の外周封止電極５９がベース基板５２上のハンダ接合部材５４に当接するように、多数個の弾性表面波素子５１にそれぞれの素子領域に位置決め載置して、各弾性表面波素子５１に適当な荷重を印加しながらリフロー炉に通してリフロー処理を行う。これによりハンダバンプ部材５３、ハンダ接合部材５４が再溶融されて、ハンダパンプ部材５３によってベース基板５２側の素子接続電極６１と弾性表面波素子５１側の接続電極５８との間の電気的な接続が達成され、同時にハンダ接合部材５４によってベース基板５２側の外周封止導体膜６２と弾性表面波素子５１側の外周封止電極５９との間の封止接合が達成される。これにより、弾性表面波素子５１のＩＤＴ電極５７の形成領域には、ベース基板５２との間に空洞が形成された状態で接合される。
【００１２】
なお、弾性表面波素子５１のＩＤＴ電極５７はＡｌ電極からなるが、接続電極５８と外周封止電極５９はＡｌ電極の表面に、Ｎｉ層とＡｕ層からなる薄膜電極が形成されており、ベース基板５２側のリフローハンダ（ハンダバンプ部材５３、ハンダ接合部材５４）と良好な接続が可能となっている。
【００１３】
次に、多数個の大型ベース基板上に実装された複数の弾性表面波素子５１に、すくなくとも弾性表面波素子５１が覆われるように、外装樹脂を流し込んで加熱硬化して外装樹脂層５５となる樹脂を形成する。
【００１４】
最後に、大型ベース基板上に樹脂によって被覆された弾性表面波素子５１を、各素子領域毎に切断する。具体的には、ダイシングソーなどで切断して、弾性表面波装置を得ることができる。特開２０００−７７９７０（特許文献１参照）。
【００１５】
しかし、従来の弾性表面波装置では、大型ベース基板上に、多数個の弾性表面波素子を位置決めした状態で各素子に荷重を印加しながらリフロー炉に通さなければならないが、大型ベース基板に載置した弾性表面波素子５１を位置ずれしないように各工程を施す必要があった。
【００１６】
この対策として弾性表面波素子を１つ１つベース基板に超音波熱圧着することで大型ベース基板の上に仮固定したあとリフロー炉に通することが提案されている（特願２００２−２２２５８３（特許文献２参照））。これにより、汎用搭載機を用いて高速かつ安価に実装できる。
【特許文献１】
特開２０００−７７９７０
【特許文献２】
特願２００２−２２２５８３
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような超音波熱圧着により仮固定を施したのち、リフローハンダを溶融させて接合された場合、量産ベースでハンダ接合部材５４部分を評価すると、このハンダ接合部材５９で封止不良が発生する場合がある。
【００１８】
不具合部の詳細を観察してみると、弾性表面波素子５１の外周封止電極５９の表面（Ｎｉ下地、表面金）と、ベース基板５２上の外周封止導体膜６２上に形成したハンダ接合部材５４（リフローハンダ）中のＳｎが、超音波圧着時に合金化し、ＳｎＮｉ、ＳｎＡｕなどのハンダ密着性の悪い粒状物質（合金層）が、外周封止電極５９との当接部分の表面を中心に形成される。この密着性の悪い合金層ははんだと一体化せず、結果して、外周封止接合部分での耐湿信頼性不良を引き起こしてしまう。
【００１９】
特に、この密着性の悪い合金層は、上述したように、リフローハンダの頂点、すなわち断面半円形状となった頂点部分に集中する。しかも、従来の弾性表面波素子５１の外周封止電極５９とベース基板５２側の外周封止導体膜６２とは、その形状が同一となっており、且つ外周封止導体膜６２の全幅によってリフローハンダが形成されているため、密着性の悪い合金層が、弾性表面波素子５１側の外周封止電極５９の中央部分に位置することになる。この密着性の悪い合金層が外周封止を行う中央部分に位置することによって、安定した接合をおこなう領域を大きく減少させ、耐湿信頼性不良を引き起こしてしまうものである。
【００２０】
また、外周接合部分で耐湿信頼性の低下は、外周封止導体膜６２の形状にも起因する。すなわち、外周封止導体膜６２は、弾性表面波素子５１の形状に対応して、全体が矩形状となった環状で形成されている。この場合、そのコーナー部分に形成されるリフローハンダは表面張力の関係で、コーナー部分以外の他の辺に比べて盛り上がった形になりやすい。このため、ハンダ接合部材５４と弾性表面波素子５１の外周封止電極５９との接触状態が、コーナー部分とそれ以外の部分で変化してしまい、これによって、全外周を安定して接合することが困難となる。特に、超音波熱圧着で仮固定する際に、このコーナー部分で接触度合いが増加して、上述の合金層の影響を受け易く、封止不良を引き起こしてしまう。
【００２１】
本発明は上述の課題に鑑みて案出したものであり、その目的は、弾性表面波素子を大型ベース基板に超音波熱圧着法を用いて仮固定することを容易にし、信頼性の高い弾性表面波装置を提供するとともに、製造効率が高い製造方法を提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、圧電基板の一主面上にインターデジタルトランスデューサー電極、該インターデジタルトランスデューサー電極と接続する接続電極及び環状の外周封止電極を形成した弾性表面波素子と、
前記接続電極と接続する素子接続用電極、前記外周封止電極と接合する環状の外周封止導体膜及び外部端子電極を形成したベース基板とを、
前記ベース基板と前記弾性表面波素子との間に、所定間隙を形成するようにして前記接続電極と素子接続用電極とをハンダバンプ部を介して接続するとともに、前記外周封止電極と前記外周封止導体膜とをハンダ接合部材を介して接合してなる弾性表面波装置において、
前記環状の外周封止導体膜はその表面に金層を有するとともに、該外周封止導体膜の導体幅は、前記環状の外周封止電極の電極幅よりも広く、且つ前記外周封止導体膜の内周形状と前記外周封止電極の内周形状とが略一致している弾性表面波装置である。
【００２３】
また、前記環状の外周封止導体膜は、その全周にわたり実質的に同一の導体幅で形成されており、該外周封止導体膜上に接合されるハンダ接合部材の幅は、該外周封止導体膜の導体幅と同一幅であることを特徴とする請求項１記載の弾性表面波装置である。
【００２４】
さらに、このような弾性表面波装置の製造方法であって、
前記ハンダバンプ部材を前記素子接続用電極上に、前記ハンダ接合部材を前記外周封止導体膜上にそれぞれリフローハンダにより形成し、次に、前記接続電極と素子接続用電極、あるいは外周封止電極と外周封止導体膜の少なくとも一方を、前記素子接続用電極または前記外周封止導体膜上に形成したリフローハンダを用いて超音波熱圧着により仮固定し、しかる後、前記両リフローハンダを溶融させて前記接続電極と前記素子接続用電極とを接続させるとともに、前記外周封止電極と前記外周封止導体膜とを接合させる弾性表面波装置の製造方法である。
【００２５】
このリフローハンダを溶融させて接続電極と前記素子接続用電極とを接続させるとともに前記外周封止電極と前記外周封止導体膜とを接合させる時、前記弾性表面波素子に荷重が印加されており、且つ溶融がリフロー処理により行われている。
【００２６】
さらにリフローハンダを溶融させて接続電極と前記素子接続用電極とを接続させるとともに前記外周封止電極と前記外周封止導体膜とを接合させた後、前記荷重を解除した状態で溶融温度から常温まで徐冷する。
【作用】
本発明である弾性表面波装置は、ハンダバンプ部材及びハンダ接合部材を介して、ベース基板に弾性表面波素子がハンダ接合されている。即ち、弾性表面波素子の接続電極とベース基板の素子接続用電極がハンダバンプ部材により電気的に接続されている。また、弾性表面波素子の外周封止電極とベース基板の外周封止導体膜とがハンダ接合部材によって気密封止接合されている。
【００２７】
本発明においては、弾性表面波素子をベース基板が複数抽出できる大型ベース基板に超音波熱圧着によりハンダバンプ部材ないしハンダ接合部材を介して、弾性表面波素子が1個ずつ位置決めされながらベース基板に仮固定される。なお、ハンダバンプ部材で仮固定が行われるが、超音波熱圧着条件によってはハンダ接合部材と外周封止電極との間でも超音波熱圧着による仮固定される場合がある。
【００２８】
本発明では、外周封止導体導の導体幅Ｗは、前記環状の外周封止電極の電極幅ｗよりも広く、且つ外周封止導体膜の内周形状と外周封止電極の内周形状とが略一致している。すなわち、外周封止導体導の導体幅Ｗの中央部分は、外周封止電極の中央部分よりも外側に偏在している。すなわち、外周封止導体導の導体幅に形成された接合前のハンダ接合部材（断面半円形状）の頂点は、外周封止電極の外側に当接することにより、この部分で仮固定されることになる。このため当接部分で発生しやすいハンダ濡れ性の悪い合金層は、外周封止電極の外寄り部分に偏在し、その後のリフローハンダを溶融させて接合する時に、弾性表面波素子の外周封止電極の電極幅中央から内側にかけては、ハンダ濡れ性の悪い合金層が存在しない領域で安定且つ確実な溶融接合ができ、気密的に封止することができる。これにより、超音波熱圧着で生成されたハンダ濡れ性の悪い合金層の影響を受けることなく、耐湿信頼性の高い封止接合が可能な弾性表面波装置となる。
【００２９】
ここでベース基板の外周封止導体膜の導体幅Ｗが全周にわたり均一に形成されているため、ハンダ接合部材をこの外周封止導体膜に形成してもハンダ接合部材の盛り上がりを均一にすることができ、これにより外周封止電極に超音波熱圧着で仮固定されるときは、全周にわたって均等な仮固定が達成でき、従来のように部分的に超音波熱圧着が集中してハンダ封止が困難な合金層による封止不良を引き起こすことがない。
【００３０】
また、上述の弾性表面波装置では、製造方法においてベース基板に弾性表面波素子を超音波熱圧着による仮固定ができるため、弾性表面波素子の位置ずれなどを抑えることができ、弾性表面波素子とベース基板との安定した接続が維持でき、しかも、製造工程中の搬送などの取り扱いが非常に容易となる製造方法となる。
【００３１】
特に、仮固定されたハンダバンプ部材とハンダ接合部材を所定加圧条件（荷重）下で加熱処理により溶融するが、その状態で荷重を解除して溶融温度から常温に徐冷すると、溶融ハンダによるセルフアラインメント効果で、ベース基板上の弾性表面波素子が若干位置ずれしていても本来の位置に修正することができる。特に加圧条件が強かった場合は溶融ハンダが押しつぶされた形になり、電極間の距離が狭まり、最悪ショートする可能性が考えられるが、上記のような加圧の解放により適切な接続・封止状態が達成できる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の弾性表面波装置及びその製造方法を図面に基づいて詳説する。図１は、本発明の弾性表面波装置の断面図であり、図２（ａ）は、本発明の弾性表面波装置の仮固定前の状態を示す部分側面図であり、図２（ｂ）は、仮固定した後の部分側面図であり、図２（ｃ）は、ハンダバンプ部材及びハンダ接合部材で接合した後の部分側面図である。また、図３は、本発明の弾性表面波装置に用いるベース基板の概略平面図であり、図４は、本発明の弾性表面波装置の製造方法の主要工程における断面図である。
【００３３】
図1において、本発明の弾性表面波装置は、弾性表面波素子１、ベース基板２、ハンダバンプ部材３、ハンダ接合部材４、外装樹脂層５とから構成されている。
【００３４】
弾性表面波素子１は、弾性表面波共振子、弾性表面波フィルタなどが例示でき、例えば、タンタル酸リチウム圧電基板１０の一主面上にインターデジタルトランスデューサー電極（本発明では、櫛歯状電極及び反射器電極を含み、以下、単にＩＤＴ電極という）１１が形成され、さらにこのＩＤＴ電極１１と接続をする接続電極１２が形成されている。例えば、ＩＤＴ電極１１は、タンタル酸リチウム圧電基板１０の中央領域に形成され、接続電極１２は所定ＩＤＴ電極１１から延びて、ＩＤＴ電極１１の周囲に形成される。また、圧電基板１０の一方主面（ＩＤＴ電極１１、接続電極１２を形成した面）の外周には、外周封止電極１３が形成されている。この外周封止電極１３は、弾性表面波素子１とベース基板２との間に形成される間隙を気密封止するものである。なお、各電極１１〜１３は、例えば、アルミニウム、銅などをフォトリソグラフィ技術に基づいて形成される。また、接続電極１２及び外周封止電極１３に関しては、さらにその表面に、クロム、ニッケルなどの下地金属層が形成され、その表面に金からなる表面層が形成される。
【００３５】
ベース基板２は、たとえば、ガラス−セラミック材料、アルミナ基板などが例示できる。ベース基板２を構成する基板２０の表面には、素子接続用電極２１、外周封止導体膜２２及び外部端子電極２３が形成されている。さらに、基板１０の内部には、素子接続用電極２１と外部端子電極２３とを接続するビアホール導体を含む内部配線パターン２４が形成されている。この素子接続用電極２１、外周封止導体膜２２及び外部端子電極２３は、銀の導体膜上にメッキ処理などを施して、少なくともハンダ濡れ性が良好な金属表面を形成する。
【００３６】
このようなベース基板２上に弾性表面波素子１を接合するにあたり、ベース基板２の主面と弾性表面波素子１の一主面（ＩＤＴ電極１１が形成された面）との間に所定間隙を形成するように、弾性表面波素子１の接続電極１２とベース基板２の主面の素子接続用電極２１とをハンダバンプ部材３により電気的に接続して、弾性表面波素子１の外周封止電極１３とベース基板２の外周封止導体膜２３とをハンダ接合部材４によって気密封止接合する。なお、ハンダバンプ部材３、ハンダ接合部材４は、環境問題を考慮して、無鉛はんだ材料であるＳｎ−Ｓｂ系またはＳｎ−Ａｇ系のハンダを用いることが望ましい。
【００３７】
なお、弾性表面波素子１とベース基板２との間の間隙は、所定雰囲気、たとえば窒素雰囲気になるように、気密封止接合処理を窒素雰囲気でおこなう。
【００３８】
また、ベース基板２に接合された弾性表面波素子１は、他方主面側及び側面にわたり、外装樹脂層５を被着形成する。この外装樹脂層５は、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂などが例示できる。
【００３９】
本発明で特徴的なことは、環状の外周封止導体膜２２の導体幅Ｗは、これに対応する環状の外周封止電極１３の電極幅ｗよりも広く設定されており、外周封止導体膜２２の内周形状と前記外周封止電極１３の内周形状とが略一致している。すなわち、平面視すると外周封止導体膜２２の外周が、外周封止電極１３の外周よりも突出した形状を有している。また、環状の外周封止導体膜２２は、その全周にわたり、すなわち、コーナー部分及び他の辺部分においても、実質的に同一の導体幅Wで構成され、さらに、外周封止導体膜２２上に形成されるハンダ接合部材４となるリフローハンダは、この外周封止導体膜２２の導体幅Wいっぱいに形成されている。
【００４０】
そして、このようなベース基板２と弾性表面波素子１との接合は、まず、例えばベース基板２側の素子接続用電極２１上及びベース基板２側の外周封止導体膜２２側にハンダバンプ部材３及びハンダ接合部材４となるリフローハンダ（図２で符号３ａ、４ａと付す）を形成する。具体的には、素子接続用電極２１上及び外周封止導体膜２２にクリームハンダを用いてリフロー処理により形成する。
【００４１】
次いで、前記弾性表面波素子１とベース基板２とを溶融接合（再溶融：クリームハンダの溶融後に再度溶融）を行う。
【００４２】
このよう接合工程は、素子接続用電極２１に形成したリフローハンダ３ａと弾性表面波素子１の接続電極１２とを、同時に外周封止導体膜２２に形成したリフローハンダ４ａと弾性表面波素子１の外周封止電極１３とをそれぞれ位置合わせして、少なくともその一方を超音波熱圧着により仮固定する工程と、仮固定された状態でリフローハンダ３ａ、４ａを溶融させて接合する工程からなる。
【００４３】
尚、溶融接合する工程は、弾性表面波素子１に荷重を印加しながらリフロー処理（再溶融）により行われるものであり、さらに、その後、この荷重を解除した状態で溶融温度から常温まで徐冷する処理を含むものである。
【００４４】
それらの工程を図２に示す。
【００４５】
図２（ａ）に示すように、ベース基板２側の素子接続用電極２１上にハンダバンプ部材３となるリフローハンダ３ａ、また、ベース基板２側の外周封止導体膜２２上にハンダ接合部材４となるリフローハンダ４ａを形成する。次に、仮固定をおこなうため、リフローハンダ３ａが弾性表面波素子１の接続電極１２に、リフローハンダ４ａが弾性表面波素子１の外周封止電極１３にそれぞれ位置合わせしてベース基板２に弾性表面波素子１を載置する。
【００４６】
次に、図２（ｂ）に示すように、ベース基板２に超音波熱圧着を確実にするための熱(例えば１００〜１５０°)をあたえ、弾性表面波素子１側から超音波振動をあたえ、同時に圧着して仮固定する。例えば、ハンダバンプ部材３となるリフローハンダ３ａの突出量が、ハンダ接合部材４となるリフローハンダ４ａの突出量よりも大きい場合、超音波融着は先行してハンダパンプ部材３（３ｂ）側で行われ、このハンダパンプ部材３ｂの突出量が低くなると、超音波融着は外周封止導体膜２２上のハンダ接合部材４（４ａ）でも行われる。すなわち、これにより仮固定は達成される。
【００４７】
次に、図２（ｃ）に示すように、弾性表面波素子１側から荷重をかけながら、ハンダ溶融温度以上の温度でリフロー炉に通して、ハンダバンプ部材３（３ｂ）、ハンダ接合部材４（４ｂ）を溶融させて、弾性表面波素子１とベース基板２の電気的接続及び外周部分で気密封止を達成する。
【００４８】
尚、弾性表面波素子１とベース基板２のとの間の間隙を所定雰囲気とするために、これらの接合工程を所定雰囲気で行う。
【００４９】
この溶融させて接合する時に、弾性表面波素子１側から荷重をあたえているため、外周封止導体膜２２と外周封止電極１３との間のハンダ接合部材４（４ｂ）が充分につぶれた状態で溶融接合され、封止が確実に行われることになる。
【００５０】
その後、この荷重を解除した状態で、溶融温度から常温まで徐冷する。これにより、接合工程が完了する。すなわち、荷重のかからない状態で常温にまで徐冷される間に、ハンダのセルフアライメント効果が動作して、特に、接続電極１２と素子接続用電極２１との間での位置ずれが補正され、確実な電気的な接続が達成される。
【００５１】
本発明では、ベース基板２側の外周封止導体膜２２上に形成したハンダ接合部材４となるリフローハンダ４ａが仮固定され際、このリフローハンダ４ａの頂点部分が、表面が金層の外周封止電極１３に接触して超音波熱圧着され、その結果、ハンダ濡れ性の悪い合金層が発生してしまう。しかし、このハンダ濡れ性の悪い合金層は、図２（ｂ）で示すハンダ接合部材４ｂの頂点部（三角印で示す）で主に発生する。しかし、上述したように、外周封止導体膜２２の外周が外周封止電極１３の外周よりも突出した形状であるため、ハンダ接合部材４ｂの頂点部は、外周封止電極１３の幅ｗ方向の外寄りに位置することになる。すなわち、図２（ｃ）のようにリフロー炉を通して溶融接合する場合には、外周封止電極１３の幅ｗの中央から内寄り、すなわち、ハンダ濡れ性の悪い合金層が形成されない領域で、溶融したハンダ安定して濡れて、確実なハンダ接合が達成でき、良好な封止が達成される。
【００５２】
したがって、従来でははんだ濡れ性が悪い領域が外周封止電極５９の中央に位置していたのに対して、本発明では、濡れ性の悪い領域が外寄りに偏在し、その結果、確実なはんだ接合に寄与する領域が増大することにより、上述の作用が得られる。
【００５３】
このような状況を安定して作り出すためには、図３に示すようにベース基板２の上の外周封止導体膜２２の導体幅Ｗを同一の幅に形成することが効果的である。すなわち、外周封止導体膜２２の導体パターンは、コーナー部の外周は１／４円状の形状を有し、コーナー部の内周と外周のいずれもが円弧状のパターンを有している。このような形状により外周封止導体膜２２の上にハンダ接合部材４となるリフローハンダ４ａの高さを、コーナー部分及び他の辺部分でも略均一な高さとなることができる。尚、図３で点線領域は弾性表面波素子１の接続電極１２とハンダバンプ部材３を介して接合する素子接続用電極２１が適宜形成される領域を示す。
【００５４】
本発明において、外周封止導体膜２２の幅Ｗと外周封止電極１３の電極幅ｗとの関係は、ハンダ接合部材４となるリフローハンダ４ａの頂点が、外周封止電極１３の中央よりも外よりに位置すればよい。
【００５５】
また、溶融したハンダが気密封止接合に大きく寄与できるため、外周封止導体膜２２及び外周封止電極１３の内周側に流れるハンダ量を減少されることが重要となる。このため、好ましくは、外周封止導体膜２２の内周部分と、外周封止電極１３の内周部分と一致させることが好ましい。
【００５６】
以上の２点を考慮して、外周封止導体膜２２の導体幅の全体にリフローハンダ４ａが形成されることを前提とすれば、幅Ｗと電極幅ｗとを、ｗ＜Wであり、且つw＞Ｗ／２とすればよい。
【００５７】
次に、本発明の弾性表面波装置の概略的な製造方法を図4に従って説明する。なお、ベース基板２は最終工程で切断処理される大型ベース基板６を用いて製造する。
【００５８】
まず、大型ベース基板６は、複数のベース基板領域（便宜上、符号２を付す）を有している。この基板領域２の一方主面には、素子接続用電極２１、外周封止導体膜２２が形成され、他方主面には、外部端子電極２３が形成され、さらに、各基板領域２には、内部配線パターン２４が形成されている（図４（ａ）参照）。なお、各基板領域の平面形状は、弾性表面波素子１の平面形状よりも１周り、たとえば、０．5mm程度大きくしておく。
【００５９】
次に、弾性表面波素子１とベース基板領域２とを電気的に接続するハンダバンプ部材３となるリフローハンダ３ａ、及び弾性表面波素子１とベース基板領域２とを気密封止接合するハンダ接合部材４となるリフローハンダ４ａを形成する（図４（ｂ）参照）。
【００６０】
リフローハンダ３ａ及びリフローハンダ４ａは、例えば、ベース基板領域２の素子接続用電極２１及び外周封止導体膜２２上に、ハンダペーストを所定回数塗布し、この塗布したクリームハンダを加熱溶融して形成する。これにより、溶融したハンダは、表面張力により、素子接続用電極２１上で断面概略半円形状となる。さらに、洗浄処理を行うことにより、クリームハンダに含有し、かつ溶融によりリフローハンダの表面に浮き上がったフラックス成分を除去することができる。
【００６１】
尚、ハンダ接合部材４となるリフローハンダバンプ４ａの突出量（突出高さ）よりもハンダバンプ部材３となるリフローハンダ３ａの突出量（突出高さ）が高くするようにすることが望ましい。このため、ハンダバンプ部材３となるクリームハンダの印刷処理を多くする。またハンダバンプ部材３となるクリームハンダを印刷するスクリーン製版の開口面積を広くして、塗布量を多くする。例えば、リフローハンダ３ａの突出量（突出高さ）を約４２μｍとし、リフローハンダ４ａの突出量（突出高さ）を３８μｍとする。
【００６２】
次に、タンタル酸リチウムなどの圧電基板１０が複数抽出できるタンタル酸リチウムの大型圧電基板を用意する。この大型圧電基板の一方主面の各素子領域には、ＩＤＴ電極１１、接続電極１２、外周封止電極１３を被着形成する。そして、各大型圧電基板は、各弾性表面波素子１毎に切断処理して、その後、例えば整列パレットなどに整列する。このタンタル酸リチウムの圧電基板１０の一方主面に、図１に示すように、ＩＤＴ電極１１が形成され、さらにこのＩＤＴ電極１１と接続をする接続電極１２が形成され、さらＩＤＴ電極１１及び接続電極１２を取り囲むように、基板１０の周辺には外周封止電極１３が形成されている。このような弾性表面波素子１は、パレットに整列される。そして、大型ベース基板６の各基板領域に弾性表面波素子１を実装するにあたり、この整列パレットより各弾性表面波素子１が取り出されることになる（図４（ｃ）参照）。
【００６３】
その後、大型ベース基板６の各ベース基板領域２に弾性表面波素子１を載置する。このとき、弾性表面波素子１側の接続電極１２と、基板領域２の素子接続用電極２１とを位置合わせを行い、同時に、弾性表面波素子１側の外周封止電極１２と基板領域２側の外周封止導体膜２２とを位置合わせする。このとき、リフローハンダバンプ３ａとリフローハンダバンプ４ａとの突出量の差により、ベース基板領域２においては、弾性表面波素子１は、ハンダバンプ部材３となるリフローハンダ３aのみで支持されることになる。
【００６４】
次に、弾性表面波素子１を大型ベース基板６に仮固定を行い、次いで、リフローハンダ３ａ、４ａで溶融接合を行う。（図４（ｄ）参照）。
【００６５】
なお、図４（ｄ）の仮固定及び溶融接合は、図２を用いて説明したとおりである。この仮固定では、例えば、金属製ヒータブロック（リフローハンダ３ａ、４ａｓが溶融しない程度の熱（１００〜１５０℃））上に、大型ベース基板６を載置して、弾性表面波素子１を加圧しながら、超音波振動をあたえて、主にリフローハンダ３ａを超音波融着させる。このように仮固定工程で、先行してリフローハンダ３ａ側で超音波融着することで、弾性表面波素子１のＩＴＤ電極１１をベース基板６の内部配線パターン２４、金属製ブロックを介して互いに導通されるため、焦電破壊に対しても有効である。
【００６６】
また、仮固定された複数の弾性表面波素子１を大型ベース基板６に、完全に気密封止の接合を行う。具体的にはこの大型ベース基板６を１対の金属製ヒータブロックで挟持した状態で、チャンバー内に投入し、チャンバー内を減圧処理して、例えば、ハンダ接合が確実に行える酸素濃度（１０ｐｐｍ以下）として、次いでチャンバー内に窒素ガスを導入する。この窒素を導入時においては、弾性表面波素子１が大型ベース基板６上に仮固定されており、弾性表面波素子１と大型ベース基板６との間の間隙は、ハンダ接合部材となるリフローハンダの突出量以上の間隙が形成されており、窒素ガスがこの間隙内に安定的に周り込むことができる。
【００６７】
その後、金属製ヒータブロックを加熱するとともに、弾性表面波素子1の上面側から荷重を加え、リフローハンダ３ａ（３ｂ）４ａ（４ｂ）を溶融接合して気密封止を行う。尚、この荷重により、大型ベース基板６と弾性表面波素子１との間の間隙を例えば２０μｍ程度となる。
【００６８】
この気密封止接合工程において、弾性表面波素子１が大型ベース基板６に仮固定されているため、このチャンバー内での加熱処理時に位置ずれを起こすことがないため、安定した気密封止接合が可能となる。
【００６９】
とくにハンダバンプ部材３とハンダ接合部材４が加熱処理により溶融した状態で荷重を解除しハンダ溶融温度から常温まで徐冷すると、溶融ハンダによるセルフアラインメント効果で、ベース基板２の上の弾性表面波素子１が若干位置ずれしたところに仮固定されたとしても本来の位置に修正することができる。
【００７０】
尚、上述のようにこの接合工程においても、弾性表面波素子１のＩＤＴ電極１１が焦電破壊しないため、リフローハンダ３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂの溶融接合（再溶融）の加熱時間，昇温スピードをあげることができ、大型ベース基板６を用いて一括的に処理することとあいまって、非常に効率の高い弾性表面波装置の製造が可能となる（図４（ｄ）参照）。
【００７１】
次に、必要に応じて、大型ベース基板６の各ベース基板領域２に、電気的な接続及び気密封止接合された弾性表面波素子１に、素子１の他方主面（露出している表面）側から、外装樹脂層５となる例えばエポキシ樹脂ペーストを塗布して、硬化処理する。この時、弾性表面波素子１よりも大型ベース基板の各素子領域の平面形状が大きいため、隣接しあう弾性表面波素子１の間隙にもエポキシ樹脂が塗布される。即ち、弾性表面波素子１は、他方主面側及びその側面に外装樹脂層５が塗布されることになる（図４（ｅ）参照）。
【００７２】
次に、複数の弾性表面波素子１が実装され、且つ外装樹脂層５が被着された大型ベース基板６を、基板領域２毎に外装樹脂層５が被着された状態でダイシング処理により切断処理する（図４（ｆ）参照）。この工程により、図１に示す弾性表面波装置が得られることになる。
【００７３】
【発明の効果】
以上のように、弾性表面波素子が大型ベース基板の上で、ハンダの溶融接合により接続されるとともに封止を完了する方法として、超音波熱圧着で弾性表面波素子を仮固定したあと、荷重をかけながら溶融させる方法を提供している。これにより大量の弾性表面波装置を一括して形成することができ、安価に量産することができる。
【００７４】
また、上述の製造方法でおこなっても、外周封止導体膜の外周が、外周封止電極の外周から延出するように形成されているため、ハンダ接合部材に超音波熱圧着により封止性の悪い合金層が発生しても、その影響を抑制し、信頼性の高いた弾性表面波装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の弾性表面波装置の断面構造図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の弾性表面波装置の製造方法にかかるハンダバンプ部材とハンダ接合部材の仮固定工程から溶融工程を示す部分側面図である。
【図３】本発明の弾性表面波装置に用いるベース基板の平面図である。
【図４】（ａ）〜（ｇ）は、本発明の弾性表面波装置の製造方法の各工程を説明する断面図である。
【図５】従来の弾性表面波装置の断面図である。
【符号の説明】
１ 弾性表面波素子
２ ベース基板
１０ 圧電基板
１１ ＩＤＴ電極
１２ 接続電極
１３ 外周封止電極
２０ 基板
２１ 素子接続用電極
２２ 外周封止導体膜
２３ 外部端子電極
２４ 内部配線パターン
３ ハンダバンプ部材
４ ハンダ接合部材
５ 外装樹脂層
Claims (5)
- 圧電基板の一主面上にインターデジタルトランスデューサー電極、該インターデジタルトランスデューサー電極と接続する接続電極及び環状の外周封止電極を形成した弾性表面波素子と、
前記接続電極と接続する素子接続用電極、前記外周封止電極と接合する環状の外周封止導体膜及び外部端子電極を形成したベース基板とを、
前記ベース基板と前記弾性表面波素子との間に、所定間隙を形成するようにして前記接続電極と素子接続用電極とをハンダバンプ部を介して接続するとともに、前記外周封止電極と前記外周封止導体膜とをハンダ接合部材を介して接合してなる弾性表面波装置において、
前記環状の外周封止導体膜はその表面に金層を有するとともに、該外周封止導体膜の導体幅は、前記環状の外周封止電極の電極幅よりも広く、且つ前記外周封止導体膜の内周形状と前記外周封止電極の内周形状とが略一致していることを特徴とする弾性表面波装置。 - 前記環状の外周封止導体膜は、その全周にわたり実質的に同一の導体幅で形成されており、該外周封止導体膜上に接合されるハンダ接合部材の幅は、該外周封止導体膜の導体幅と同一幅であることを特徴とする請求項１記載の弾性表面波装置。
- 前記請求項１記載の弾性表面波装置の製造方法であって、
前記ハンダバンプ部材を前記素子接続用電極上に、前記ハンダ接合部材を前記外周封止導体膜上にそれぞれリフローハンダにより形成し、次に、前記接続電極と素子接続用電極、あるいは外周封止電極と外周封止導体膜の少なくとも一方を、前記素子接続用電極または前記外周封止導体膜上に形成したリフローハンダを用いて超音波熱圧着により仮固定し、しかる後、前記両リフローハンダを溶融させて前記接続電極と前記素子接続用電極とを接続させるとともに、前記外周封止電極と前記外周封止導体膜とを接合させることを特徴とする弾性表面波装置の製造方法。 - 前記リフローハンダを溶融させて接続電極と前記素子接続用電極とを接続させるとともに前記外周封止電極と前記外周封止導体膜とを接合させる時、前記弾性表面波素子に荷重が印加させており、且つ溶融がリフロー処理により行われていることを特徴とする請求項３記載の弾性表面波装置の製造方法。
- 前記リフローハンダを溶融させて接続電極と前記素子接続用電極とを接続させるとともに前記外周封止電極と前記外周封止導体膜とを接合させた後、前記荷重を解除した状態で溶融温度から常温まで徐冷することを特徴とする請求項４記載の弾性表面波装置の製造方法。
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