JP4077679B2

JP4077679B2 - Manufacturing method of surface acoustic wave device

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Publication number: JP4077679B2
Application number: JP2002222583A
Authority: JP
Inventors: 彰及川
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2002-07-31
Publication date: 2008-04-16
Anticipated expiration: 2022-07-31
Also published as: JP2004064599A

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ＩＴＤ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、セラミックやガラス−セラミック材料からなり、ベース基板２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の間隙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５５は、エポキシ樹脂、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、まず、ベース基板５２を用意する。このベース基板５２は、弾性表面波素子５１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、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上には、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―ストが印刷される。
【００１０】
次に、弾性表面波素子５１とベース基板５２とを電気的に接続するハンダバンプ部材５３及び弾性表面波素子５１とベース基板５２とを気密封止接合するハンダ接合部材５４をリフロー処理により溶融接合していた。
【００１１】
上述の工程で、弾性表面波素子５１とベース基板５２との間には、上述した間隙を形成し、且つその内部を例えば窒素雰囲気にしなくてはならない。このため、ハンダ接合のためのリフロー処理は、大気を減圧して、窒素ガスを供給できるチャンバー内で行わなくてはならなかった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の弾性表面波装置では、弾性表面波素子５１の接続電極５８とベース基板５２の素子接続用電極６１との間のハンダバンプ部材５３と、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との間のハンダ接合部材５４とで同時に接続及び気密封止していたため、ハンダバンプ部材５３となるハンダバンプと、ハンダ接合部材５４となるハンダバンプとの突出量（高さ）を同一になるようにしていた。
【００１３】
このため、リフロー処理時に、ハンダバンプ部材５３と、ハンダ接合部材５４とが、加熱処理の略同一時点で接続及び接合されてしまう。しかし、厳密にみて、ハンダバンプ部材５３側の接続が、ハンダ接合部材５４の接合よりも時間的に遅れた場合、接続電極５８に電気的に接続するＩＤＴ電極５７の互いにかみ合う櫛歯電極指間にスパークが発生して、ＩＤＴ電極５７の焦電破壊が発生する。この焦電破壊は、リフロー処理の昇温スピードを上げると、その発生が顕著となるため、昇温スピードを遅くして、焦電破壊の発生を抑えていた。これでは、リフロー処理に要する時間がかかり、効率の高い製造が困難であった。
【００１４】
また、上述したように、リフロー処理時には、窒素雰囲気のチャンバー内でリフロー処理しなくてはならない。即ち、ベース基板５２上に弾性表面波素子５１を載置した状態で、安定的に保持しなければならない。これは、チャンバー内にベース基板５２及び弾性表面波素子５１を投入した後においては、位置ずれの修正ができないためである。このため、ハンダバンプ部材５３やハンダ接合部材５４となるハンダバンプには、フラックスを含有させておき、ハンダバンプのフラックスの粘性を利用して、弾性表面波素子５１をベース基板５２に仮保持していた。
【００１５】
このような状態でリフロー処理を施すと、ハンダ接合部材５４に囲まれた間隙内にフラックス成分が飛散して、弾性表面波素子５１に付着してしまい、その結果、特性の劣化が発生してしまう。
【００１６】
また、弾性表面波素子５１をベース基板５２に安定的に仮保持させるため、フラックスを含有または供給したハンダバンプ部材を用いると、逆に弾性表面波素子５１の外周封止電極、ベース基板５２の外周封止導体膜６２及びハンダ接合部材５４となるハンダバンプによって間隙領域を形成してしまうため、チャンバー内を減圧して、窒素雰囲気に置換しても、弾性表面波素子５１とベース基板５２との間に形成される間隙領域内を確実に窒素雰囲気とすることが困難であった。また、逆にチャンバー内の酸素濃度を低下させて、強制的に窒素雰囲気に置換させようとすると、酸素濃度が低下してしまい、ハンダの接合信頼性が低下してしまう。
【００１７】
以上のことから、従来では、１つの弾性表面波素子５１は１つのベース基板５２に仮保持して、焦電スパークを発生しないように昇温スピードを落として製造していたが、製造効率が悪く、また、フラックスの残存及び間隙領域内の雰囲気について、充分な解決手段がなかった。
【００１８】
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、弾性表面波素子が破壊されることなく、かつ間隙内の雰囲気を確実に、かつ簡単に窒素雰囲気とすることができ、さらに、製造効率が高い弾性表面波装置の製造方法を提供することにある。
【００１９】
【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をする接続電極及び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前記接続電極と素子接続用電極とをハンダバンプ部材及び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、前記ベース基板上に前記弾性表面波素子を接合してなる弾性表面波装置の製造方法において、
前記素子接続用電極および前記外周封止導体膜が形成された複数のベース基板領域を有する大型ベース基板を用意して、
前記ベース基板領域の前記素子接続用電極または前記弾性表面波素子の前記接続電極のいずれかに前記ハンダバンプ部材となる断面が半円状の第１のハンダバンプを形成するとともに、前記ベース基板領域の前記外周封止導体膜または前記弾性表面波素子の前記外周封止電極のいずれかに、前記第１のハンダバンプよりも低い断面が半円状の第２のハンダバンプを形成し、
次に、前記大型ベース基板の前記ベース基板領域に前記弾性表面波素子を載置し、加熱して前記第１のハンダバンプの突出した先端を溶融させるとともに加圧して、前記ベース基板領域の前記素子接続用電極と前記弾性表面波素子の前記接続電極との電気的な接続及び仮接合を行い、
しかる後、所定雰囲気中で加熱して前記第１のハンダバンプ及び前記第２のハンダバンプを溶融させるとともに加圧して、前記第２のハンダバンプの胴体膨らみに比較して前記第１のハンダバンプの胴体膨らみが大きくなるように、前記素子接続用電極と前記接続電極との接合とともに、前記ベース基板領域の前記外周封止導体膜と前記弾性表面波素子の前記外周封止電極との気密封止接合を行い、
次に、各弾性表面波素子が接合された前記ベース基板領域ごとに切断処理することを特徴とする弾性表面波装置の製造方法である。
なお、上記構成において、前記素子接続用電極または前記接続電極上に形成した前記第１のハンダバンプ及び前記外周封止導体膜または前記外周封止電極上に形成した前記第２のハンダバンプを、ハンダペーストを印刷し、加熱処理・洗浄処理により形成するとよい。
【００２０】
そして、本発明の製造方法のように、まず突出量の高い第１のハンダバンプで、ベース基板の素子接続用電極と弾性表面波素子の接続電極との仮接続を行い、その後、窒素雰囲気チャンバー内でベース基板領域の外周封止導体膜と弾性表面波素子の外周封止電極とを第２のハンダバンプを用いて気密封止接合を行う。この気密封止接合においては、仮接合されたハンダバンプ部材も再度溶融して、結果として、ハンダバンプ部材とハンダ封止部材の高さは同一となり、その弾性表面波素子とベース基板領域との間に所定厚みの間隙が形成されることになり、その結果、弾性表面波装置のハンダバンプ部材及びハンダ接合部材の関係は、単位接合幅に対するハンダの存在が、ハンダバンプ部材側で大きくなる。
【００２１】
本発明においては、ハンダバンプ部材によって、弾性表面波素子がベース基板に仮接合される。即ち、仮保持された状態では、ベース基板と弾性表面波素子との間は、第２のハンダバンプを越えて外部気体と連通した状態である。即ち、弾性表面波素子とベース基板との間隙の雰囲気を考慮する必要がないため、例えば大気雰囲気中で仮保持作業が行える。このため、ベース基板領域上に載置した弾性表面波素子にその作業中に位置ずれが発生しても、直ちに修正することができるし、本発明のように、ベース基板が複数抽出できる大型ベース基板を用いて、各ベース基板領域に弾性表面波素子を一括的に仮保持することかできる。同時に、この大気中で仮保持作業ができることは、従来、保持を目的にハンダに供給していたフラックス成分を大幅に削減または実質的になくすこともできるため、弾性表面波素子とベース基板との間の間隙内にフラックス成分を閉じ込めてしまうようなことはなく、安定した特性が得られる弾性表面波装置となる。
【００２２】
また、ベース基板領域に弾性表面波素子が仮保持された状態では、弾性表面波素子の外周部である気密封止領域には、第２のハンダバンプの突出量が低いため、隙間が形成されることになる。
【００２３】
したがって、窒素雰囲気などのチャンバー内で、第２のハンダバンプを加熱溶融して気密封止するにあたっては、弾性表面波素子とベース基板領域との間隙内を非常に簡単に窒素雰囲気にすることができため、チャンバー内の減圧を緩和することができるため、気密封止のタクトタイムが短く、安定した接合が可能となる。
【００２４】
また、この気密封止時には、金属ブロック上にベース基板を載置して加熱処理するが、この状態では、既に、弾性表面波素子の接続電極とベース基板領域の素子接続用電極とがハンダバンプ部材によって接続されているため、電位の異なるＩＤＴ電極が金属ブロックを介して互いに短絡することになるため、隣接しあうＩＤＴ電極間に発生する焦電破壊を完全に防止できる。
【００２５】
なお、ハンダバンプは、ベース基板または弾性表面波素子側の所定電極または導体膜にハンダペーストを塗布し、塗布したハンダを加熱溶融させることにより、表面張力を利用して断面を半円形状とすることができる。したがって、第１のハンダバンプ側のハンダペーストの印刷回数を多くして形成し、単位面積あたりの塗布量を第２のハンダバンプよりも多くする。または、ハンダペーストのスクリーン製版の厚みや開口を制御して第１のハンダバンプ側の印刷塗布量を、第２のハンダバンプ側に比較して多くする。なお、このように、バンプ形成するにあたり、加熱溶融し、その後、洗浄工程を施す。これにより、従来のように、保持のために必要であったフラックスを洗浄することができ、これにより、弾性表面波素子とベース基板領域との間隙に取り込まれるフラックス成分を、弾性表面波素子とベース基板領域との電気的な接続及び気密封止接合する以前に、より除去することができる。
【００２６】
また、ベース基板は、製造方法の少なくとも気密封止接合工程以降に切断される大型ベース基板を用いて製造されるため、実質的に複数の弾性表面波装置を一括処理にて製造できることになるため、製造効率を飛躍的に向上させることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の弾性表面波装置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３（ａ）は、ハンダバンプ部材で電気的に接続した部分の縦断面図であり、図３（ｂ）は、ハンダ封止部材で気密封止した部分の縦断面図である。図３（ｃ）は、ハンダバンプ部材となる第１のハンダバンプの縦断面図であり、図３（ｄ）は、ハンダ封止部材となる第２のハンダバンプの縦断面図である。図４は、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。
【００２８】
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から構成されている。
【００２９】
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、銅などを用いてフォトリソグラフィ技術によって形成され、その表面に、クロム、ニッケル、金などのメッキ層が形成される。
【００３０】
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２０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。
【００３１】
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２２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。
【００３２】
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行う。
【００３３】
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、エポキシ樹脂、ポリイミド系樹脂などが例示できる。
【００３４】
本発明で特徴的なことは、図３（ａ）に示すようにハンダバンプ部材３のハンダ縦断面積をＳ１、ハンダ接合部材４の縦断面積をＳ２、弾性表面波素子１に形成された接続電極１２の縦断面のハンダ接合幅をＬ１、弾性表面波素子１の外周封止電極１３の縦断面のハンダ接合幅をＬ２としたとき、（Ｓ１／Ｌ１）＞（Ｓ２／Ｌ２）となっている。なお、ハンダ接合幅の基準として、弾性表面波素子１側の電極を基準としているが、ベース基板２の素子接続用電極２１及び外周封止導体膜２２の縦断面接合幅を基準としてもよい。要は、ハンダ接合部材４、ハンダバンプ部材３が接合される前の状態においては、図３（ｃ）、図３（ｄ）に示すように、ハンダ接合部材４となる第２のハンダバンプ４０の突出量（突出高さ）Ｈ２よりも、ハンダバンプ部材３となる第１のハンダバンプ３０の突出量（突出高さ）Ｈ１が高くなっている。例えば、ハンダ接合部材４となる第２のハンダバンプ４０の突出量（突出高さ）Ｈ２は、３８μｍであり、ハンダバンプ部材３となる第１のハンダバンプ３０の突出量（突出高さ）Ｈ１は、４２μｍなどが例示できる。このため、気密封止接合した後のハンダバンプ部材３とハンダ接合部材４の高さは、同一（弾性表面波素子１とベース基板２との間の間隙、例えば、２０μｍ）となることから、図３（ａ）に示すように、ハンダバンプ部材３の縦断面における導体部分の胴体膨らみが大きく、図３（ｂ）に示すようにハンダ接合部材４の導体部分の胴体膨らみは、ハンダバンプ部材３に比較して小さくなっている。
【００３５】
次に、本発明の弾性表面波装置の製造方法を説明する。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。
【００３６】
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。このベース基板領域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、各ベース基板領域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、各ベース基板領域の平面形状は、弾性表面波素子１の平面形状よりも一周り、たとえば、０．５ｍｍ程度大きくしておく。
【００３７】
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となる第１のハンダバンプ３０及び第２のハンダバンプ４０を形成する（図４（ｂ）参照）。
【００３８】
第１のハンダバンプ３０、第２のハンダバンプ４０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、この塗布したハンダペーストを加熱溶融して形成する。これにより、溶融したハンダペーストは、表面張力により、素子接続用電極２１上で断面が半円状の第１のハンダバンプ３０となり、外周封止導体膜２２上で断面が半円状の第２のハンダバンプ４０となる。さらに、洗浄処理を行うことにより、ハンダペーストに含有され、かつ溶融により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。この第１のハンダバンプ３０及び第２のハンダバンプ４０は、ベース基板領域２側に形成している。これは、弾性表面波素子１側に形成する場合、非常に狭い間隔のＩＤＴ電極１１にハンダやその他の不要な成分が付着して、弾性表面波素子１の特性が劣化するのをを避けるためである。
【００３９】
ここで、本発明では、ハンダ接合部材４となる第２のハンダバンプ４０の突出量（突出高さ）Ｈ２よりもハンダバンプ部材３となる第１のハンダバンプ３０の突出量（突出高さ）Ｈ１を高くする。このため、第２のハンダバンプ４０となるハンダペーストを外周封止導体膜２２上に例えば１回の印刷処理で、第１のハンダバンプ３０となるハンダペーストを素子接続用電極２１上に例えば２回の印刷処理で印刷を行う。または、ハンダペーストを印刷するスクリーン製版の開口厚みを変えて、例えば、第１のハンダバンプ３０を形成する素子接続用電極２１上には、製版厚みを厚くして、塗布量を多くする。これにより、加熱溶融後の第１のハンダバンプ３０の突出量（突出高さ）Ｈ１を約４２μｍとし、第２のハンダバンプ４０の突出量（突出高さ）Ｈ２を３８μｍとすることができる。
【００４０】
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、この大型圧電基板は、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される。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、さらにＩＤＴ電極１１及び接続電極１２を取り囲むように、圧電基板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、整列パレットに整列される。そして、大型ベース基板６の各ベース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）。
【００４１】
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、ベース基板領域２の素子接続用電極２１との位置合わせを行い、同時に、弾性表面波素子１側の外周封止電極１２とベース基板領域２側の外周封止導体膜２２とを位置合わせする。このとき、第１のハンダバンプ３０と第２のハンダバンプ４０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、第１のハンダバンプ３０のみに支持されることになる。
【００４２】
次に、弾性表面波素子１の大型ベース基板６への仮保持を行う。この仮保持は、各ベース基板領域２内において、素子接続用電極２１上に形成された第１のハンダバンプ３０のみを用いて、弾性表面波素子１の接続電極１２に接合するものである（図４（ｄ）参照）。なお、図４（ｄ）においては、接続電極１２が素子接続用電極２１に加熱溶融により既に電気的に接続されているため、第１のハンダバンプ３０を符号３であるハンダバンプ部材として表記している。
【００４３】
この仮保持は、例えば、金属製ヒータブロックをハンダバンプ部材３となる第１のハンダパンプ３０が溶融しない程度に加熱（１５０℃）して、このヒータブロック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、超音波振動を与えて、第１のハンダパンプ３０のみを超音波融着させることにより行える。また、例えば、一対の金属製ヒータブロックを加熱した状態で、大型ベース基板６の下面側及び弾性表面波素子１の上面側から挟持する。このとき、加熱と同時に加圧することにより接合できる。これらの仮保持工程において、重要なことは突出量の高い第１のハンダバンプ３０が溶融し、突出量が低くなっても、第２のハンダバンプ４０と弾性表面波素子１の外周封止電極１３とが接触しないようにすることが重要である。なお、この仮保持は、大気雰囲気中で行うことができるため、上述のように、ハンダ接合が安定して行え、また、この仮保持時に位置ずれが発生しても、目視で確認でき、しかも、その修正を容易に行うことができる。
【００４４】
また、弾性表面波素子１の焦電破壊に対しても有効である。即ち、第１のハンダバンプ３０は第２のハンダバンプ４０より突出量が明らかに高いため、必ず、弾性表面波素子１の外周封止電極１３側に比較して、ＩＤＴ電極１１と接続する接続電極１２側が先にハンダ接合される。そして、この時、大型ベース基板６の下面に形成された外部端子電極２３、金属製ヒータブロックを通して、弾性表面波素子１の隣接してかみ合うＩＤＴ電極１１が同電位となるため、電極指間の間隔が狭いＩＤＴ電極１１であっても、焦電破壊の原因であるスパークは一切発生しない。
【００４５】
次に、仮保持された複数の弾性表面波素子１を有する大型ベース基板６に、完全に気密封止の接合を行う（図４（ｅ）参照）。具体的には、この大型ベース基板６を、一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。
【００４６】
この窒素の導入時においては、弾性表面波素子１が大型ベース基板６上に仮保持されており、弾性表面波素子１と大型ベース基板６との間の間隙は、第２のハンダバンプ４０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。
【００４７】
その後、金属製ヒータブロックを加熱するとともに、加圧して、仮保持されている第１のハンダバンプ３０及び気密封止を行う第２のハンダバンプ４０を溶融させて、電気的な接続及び気密封止接合を行う。これにより、大型ベース基板６と弾性表面波素子１との間の間隙が、第２のハンダバンプ４０の突出量よりも低い、例えば２０μｍ程度となる。即ち、第１のハンダバンプ３０の初期の突出量、例えば４２μｍが、ハンダバンプ部材３の高さ約２０μｍとなり、第２のハンダバンプ４０の突出量、例えば３８μｍがハンダ接合部材４の高さ２０μｍとなる。これにより、ハンダバンプ部材３の縦断面における導体部分の胴体膨らみが大きく、ハンダ接合部材４の導体部分の胴体膨らみは、ハンダバンプ部材３に比較して小さくなる。
【００４８】
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に仮保持されているため、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。
【００４９】
また、弾性表面波素子１のＩＤＴ電極１１と接続する接続電極１２が、上述の仮保持工程により、すでに接続が達成されているため、気密封止接合の金属製ヒータブロックを介して、弾性表面波素子１の隣接するＩＤＴ電極１１同士が短絡していることになるため、仮保持工程と同様に、弾性表面波素子１の焦電破壊は発生しない。このため、加熱処理時の昇温スピード、冷却スピードを上げることができ、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。
【００５０】
さらに、この気密封止接合の初期においては、弾性表面波素子１と大型ベース基板６との間の間隙を、チャンバー内の雰囲気と直ちに同一にすることができるので、その間隙の雰囲気の管理が極めて容易になる。即ち、チャンバー内を極端に減圧する必要がないため、チャンバー内の酸素濃度を安定したハンダ接合が可能な酸素濃度にでき、その結果、気密封止の信頼性が向上する。
【００５１】
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、弾性表面波素子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６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ペーストが塗布される。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（ｆ）参照）。
【００５２】
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、ベース基板領域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（ｇ）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。
【００５３】
なお、上述の製造方法では，ハンダバンプ部材３となる第１のハンダバンプ３０及びハンダ接合部材４となる第２のハンダバンプ４０のいずれも、ベース基板領域２側（大型ベース基板６）に形成しているが、第１のハンダバンプ３０、第２のハンダバンプ４０の両方を、弾性表面波素子１側に形成してもよいし、ハンダバンプを異なる側、即ち、一方のハンダバンプを弾性表面波素子１側に、もう一方のハンダバンプをベース基板領域２側に形成してもかまわない。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように、弾性表面波素子に製造工程中の焦電破壊が発生することがなく、弾性表面波素子とベース基板との間の間隙内の雰囲気を確実に、かつ簡単に窒素雰囲気とすることができ、しかも、フラックス成分を排除でき、同時に、製造効率が高い弾性表面波装置の製造方法となる。
【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】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３】（ａ）は、ハンダバンプ部材の縦断面図であり、（ｂ）はハンダ接合部材の縦断面図であり、（ｃ）は、ハンダバンプ部材となる第１のハンダバンプの縦断面図であり、（ｄ）はハンダ接合部材となる第２のハンダバンプの縦断面図である。
【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（ベース基板領域）
１０圧電基板
１１ＩＤＴ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
３０第１のハンダバンプ
４ハンダ接合部材
４０第２のハンダバンプ
５外装樹脂層
６大型ベース基板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
A surface acoustic wave device in which an interdigital transducer electrode (hereinafter simply referred to as an ITD electrode), a connection electrode, and a surface acoustic wave element on which a peripheral sealing electrode is formed are joined via a solder bump member and a solder joint member; It relates to the manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as shown in FIG. 5, the surface acoustic wave device includes a surface acoustic wave element 51, a base substrate 52, a solder bump member 53, a solder bonding member 54, and an exterior resin layer 55.
[0003]
The surface acoustic wave element 51 can be exemplified by a surface acoustic wave resonator, a surface acoustic wave filter, and the like, and includes an interdigital transducer electrode (including a comb-like electrode and a reflector electrode) on one main surface of the piezoelectric substrate 56. 57, a connection electrode 58 connected to the IDT electrode 57, and an outer peripheral sealing electrode 59 formed on the outer periphery of the piezoelectric substrate 56.
[0004]
The base substrate 52 is made of ceramic or glass-ceramic material, and an element connection electrode 61, an outer peripheral sealing conductor film 62, and an external terminal electrode 63 are formed on the surface of the substrate 60 constituting the base substrate 2. Further, an internal wiring pattern 64 including a via-hole conductor that connects the element connection electrode 61 and the external terminal electrode 63 is formed.
[0005]
In joining the surface acoustic wave element 51 on the base substrate 52, a predetermined gap is provided between the main surface of the base substrate 52 and one main surface of the surface acoustic wave element 51 (surface on which the IDT electrode 11 is formed). For example, the connection electrode 58 of the surface acoustic wave element 51 and the element connection electrode 61 on the main surface of the base substrate 52 are connected by the solder bump member 53 so that a gap of 20 μm is formed. The outer peripheral sealing electrode 59 and the outer peripheral sealing conductor film 62 of the base substrate 52 are bonded by the solder bonding member 54.
[0006]
The solder bump member 53 and the solder bonding member 54 are made of Pb—Sn, Sn—Sb, or Sn—Ag solder materials. In this bonding, the bonding is performed in a nitrogen atmosphere so that the gap between the base substrate 52 and the surface acoustic wave element 51 is in a predetermined atmosphere, for example, a nitrogen atmosphere.
[0007]
The surface acoustic wave element 51 bonded to the base substrate 52 has an exterior resin layer 55 deposited on the other main surface side and side surfaces. Examples of the exterior resin layer 55 include an epoxy resin and a polyimide resin.
[0008]
In such a surface acoustic wave device, first, a base substrate 52 is prepared. The base substrate 52 is formed to be slightly larger than the element size of the surface acoustic wave element 51, and an element connection electrode 61 and an outer peripheral sealing conductor film 62 are formed on one main surface of the base substrate 52, An external terminal electrode 63 is formed on the other main surface, and an internal wiring pattern 64 is formed therein.
[0009]
In the surface acoustic wave element 51, an IDT electrode 57, a connection electrode 58, and an outer peripheral sealing electrode 59 are formed in each element region of the lithium tantalate piezoelectric wafer. A solder paste that becomes the solder bump member 53 is printed on the connection electrode 58, and a solder paste that becomes the solder bonding member 54 is printed on the outer peripheral sealing electrode 59.
[0010]
Next, a solder bump member 53 that electrically connects the surface acoustic wave element 51 and the base substrate 52 and a solder joint member 54 that hermetically seals and joins the surface acoustic wave element 51 and the base substrate 52 are melt-bonded by reflow processing. It was.
[0011]
In the above-described process, the above-described gap must be formed between the surface acoustic wave element 51 and the base substrate 52, and the inside thereof must be in a nitrogen atmosphere, for example. For this reason, the reflow process for solder bonding has to be performed in a chamber in which the atmospheric pressure can be reduced and nitrogen gas can be supplied.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional surface acoustic wave device, the solder bump member 53 between the connection electrode 58 of the surface acoustic wave element 51 and the element connection electrode 61 of the base substrate 52, the outer peripheral sealing electrode 59 of the surface acoustic wave element 51, Since the solder bonding member 54 between the base substrate 52 and the outer peripheral sealing conductor film 62 is connected and hermetically sealed at the same time, the amount of protrusion between the solder bump that becomes the solder bump member 53 and the solder bump that becomes the solder bonding member 54 ( Height) was made to be the same.
[0013]
For this reason, at the time of the reflow process, the solder bump member 53 and the solder joint member 54 are connected and joined at substantially the same time of the heat treatment. However, strictly speaking, when the connection on the solder bump member 53 side is delayed in time from the bonding of the solder bonding member 54, the IDT electrode 57 electrically connected to the connection electrode 58 is interdigitated between the interdigital fingers. A spark occurs, and pyroelectric breakdown of the IDT electrode 57 occurs. This pyroelectric breakdown occurs more significantly when the temperature rise speed of the reflow process is increased. Therefore, the temperature rise speed is slowed to suppress the occurrence of pyroelectric breakdown. In this case, it takes time for the reflow process, and high-efficiency production is difficult.
[0014]
Further, as described above, during the reflow process, the reflow process must be performed in a nitrogen atmosphere chamber. That is, the surface acoustic wave element 51 must be stably held in a state where the surface acoustic wave element 51 is placed on the base substrate 52. This is because the positional deviation cannot be corrected after the base substrate 52 and the surface acoustic wave element 51 are introduced into the chamber. For this reason, the solder bump serving as the solder bump member 53 or the solder bonding member 54 contains flux, and the surface acoustic wave element 51 is temporarily held on the base substrate 52 by utilizing the viscosity of the solder bump flux.
[0015]
When the reflow process is performed in such a state, the flux component scatters in the gap surrounded by the solder bonding member 54 and adheres to the surface acoustic wave element 51, resulting in deterioration of characteristics. End up.
[0016]
On the other hand, if a solder bump member containing or supplying a flux is used to stably temporarily hold the surface acoustic wave element 51 on the base substrate 52, the outer peripheral sealing electrode of the surface acoustic wave element 51 and the outer periphery of the base substrate 52 are reversed. Since the gap region is formed by the solder bumps serving as the sealing conductor film 62 and the solder bonding member 54, the space between the surface acoustic wave element 51 and the base substrate 52 can be reduced even if the inside of the chamber is decompressed and replaced with a nitrogen atmosphere. It was difficult to ensure a nitrogen atmosphere in the gap region formed in On the other hand, if the oxygen concentration in the chamber is lowered and forced to be replaced with a nitrogen atmosphere, the oxygen concentration is lowered and the solder joint reliability is lowered.
[0017]
From the above, conventionally, one surface acoustic wave element 51 is temporarily held on one base substrate 52 and manufactured at a low temperature rise speed so as not to generate pyroelectric sparks. Unfortunately, there was no sufficient solution for residual flux and atmosphere in the gap region.
[0018]
The present invention has been devised in view of the above-described problems, and the object of the present invention is to make the atmosphere in the gap surely and easily a nitrogen atmosphere without destroying the surface acoustic wave device. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a surface acoustic wave device with high manufacturing efficiency.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes a surface acoustic wave device in which an interdigital transducer electrode, a connection electrode connected to the interdigital transducer electrode, and an outer peripheral sealing electrode are formed on one main surface of a piezoelectric substrate;
An element connection electrode connected to the connection electrode, an outer peripheral sealing conductor film bonded to the outer peripheral sealing electrode, and a base substrate on which external terminal electrodes are formed,
The connection electrode and the element connection electrode are solder-bonded to a solder bump member and the outer peripheral sealing electrode and the outer peripheral sealing conductor film so as to form a predetermined gap between the base substrate and the surface acoustic wave element. In a method for manufacturing a surface acoustic wave device formed by joining the surface acoustic wave element on the base substrate via a member,
Prepare a large base substrate having a plurality of base substrate regions in which the element connecting electrode and the outer peripheral sealing conductor film are formed,
A first solder bump having a semicircular cross-section serving as the solder bump member is formed on either the element connection electrode in the base substrate region or the connection electrode of the surface acoustic wave device, and the base substrate region A second solder bump having a semicircular cross section lower than the first solder bump is formed on either the outer peripheral sealing conductor film or the outer peripheral sealing electrode of the surface acoustic wave element,
Next, the surface acoustic wave element is placed on the base substrate region of the large base substrate and heated to form the first solder bump. Protruding tip of Melting and pressurizing, and performing electrical connection and temporary bonding between the element connection electrode in the base substrate region and the connection electrode of the surface acoustic wave element,
After that, heating in a predetermined atmosphere to melt and pressurize the first solder bump and the second solder bump, The fuselage bulge of the first solder bump is larger than the fuselage bulge of the second solder bump. Along with bonding between the element connection electrode and the connection electrode, airtight sealing bonding between the outer peripheral sealing conductor film in the base substrate region and the outer peripheral sealing electrode of the surface acoustic wave element is performed,
Next, the surface acoustic wave device manufacturing method is characterized in that a cutting process is performed for each base substrate region to which each surface acoustic wave element is bonded.
In the above configuration, the first solder bump formed on the element connection electrode or the connection electrode, and the second solder bump formed on the outer peripheral sealing conductor film or the outer peripheral sealing electrode are solder paste. Is preferably formed by printing and heat treatment / cleaning treatment.
[0020]
Then, as in the manufacturing method of the present invention, first, the first solder bump having a high protrusion amount is used to temporarily connect the element connection electrode of the base substrate and the connection electrode of the surface acoustic wave element, and then in the nitrogen atmosphere chamber Then, the outer peripheral sealing conductor film in the base substrate region and the outer peripheral sealing electrode of the surface acoustic wave element are hermetically sealed using the second solder bump. In this hermetic sealing bonding, the temporarily bonded solder bump member is also melted again, and as a result, the height of the solder bump member and the solder sealing member becomes the same, and the surface acoustic wave element and the base substrate region are between them. As a result, a gap having a predetermined thickness is formed. As a result, in the relationship between the solder bump member and the solder joint member of the surface acoustic wave device, the presence of solder with respect to the unit joint width is increased on the solder bump member side.
[0021]
In the present invention, the surface acoustic wave element is temporarily bonded to the base substrate by the solder bump member. That is, in the temporarily held state, the base substrate and the surface acoustic wave element are in communication with the external gas beyond the second solder bump. That is, since it is not necessary to consider the atmosphere in the gap between the surface acoustic wave element and the base substrate, for example, temporary holding work can be performed in the air atmosphere. For this reason, even if the surface acoustic wave element placed on the base substrate region is misaligned during the operation, it can be corrected immediately, and a large base from which a plurality of base substrates can be extracted as in the present invention. Using a substrate, the surface acoustic wave elements can be temporarily held in each base substrate region. At the same time, the temporary holding work in the atmosphere can greatly reduce or substantially eliminate the flux component conventionally supplied to the solder for the purpose of holding, so the surface acoustic wave element and the base substrate A surface acoustic wave device is obtained in which stable characteristics are obtained without confining the flux component in the gap.
[0022]
Further, in the state where the surface acoustic wave element is temporarily held in the base substrate region, a gap is formed in the hermetic sealing region which is the outer peripheral portion of the surface acoustic wave element because the protrusion amount of the second solder bump is low. It will be.
[0023]
Therefore, when the second solder bump is heated and melted and hermetically sealed in a chamber such as a nitrogen atmosphere, the inside of the gap between the surface acoustic wave element and the base substrate region can be very easily changed to a nitrogen atmosphere. Therefore, the reduced pressure in the chamber can be relaxed, so that the tact time for hermetic sealing is short and stable bonding is possible.
[0024]
In this hermetic sealing, the base substrate is placed on the metal block and heat treatment is performed. In this state, the connection electrode of the surface acoustic wave element and the element connection electrode in the base substrate region are already solder bump members. Since the IDT electrodes having different potentials are short-circuited with each other through the metal block, pyroelectric breakdown that occurs between adjacent IDT electrodes can be completely prevented.
[0025]
Solder bumps have a semicircular cross section utilizing surface tension by applying solder paste to a predetermined electrode or conductor film on the base substrate or surface acoustic wave element side and heating and melting the applied solder. Can do. Therefore, the number of times of printing the solder paste on the first solder bump side is increased and the coating amount per unit area is made larger than that of the second solder bump. Alternatively, the printing amount of the first solder bump side is increased as compared with the second solder bump side by controlling the thickness and opening of the screen making of the solder paste. In this way, in forming the bump, it is melted by heating, and then a cleaning process is performed. As a result, it is possible to clean the flux required for holding as in the prior art, and thereby the flux component taken into the gap between the surface acoustic wave element and the base substrate region is changed to the surface acoustic wave element. It can be further removed before electrical connection with the base substrate region and hermetic sealing.
[0026]
In addition, since the base substrate is manufactured using a large base substrate that is cut at least after the hermetic sealing joining step of the manufacturing method, a plurality of surface acoustic wave devices can be manufactured substantially by a batch process. Manufacturing efficiency can be improved dramatically.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a method for manufacturing a surface acoustic wave device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a surface acoustic wave device according to the present invention, FIG. 2 is a schematic plan view of a base substrate used in the surface acoustic wave device according to the present invention, and FIG. FIG. 3B is a longitudinal sectional view of a portion that is hermetically sealed with a solder sealing member. FIG. 3C is a longitudinal sectional view of a first solder bump that becomes a solder bump member, and FIG. 3D is a longitudinal sectional view of a second solder bump that becomes a solder sealing member. FIG. 4 is a cross-sectional view in the main process of the method for manufacturing the surface acoustic wave device.
[0028]
The surface acoustic wave device of the present invention includes a surface acoustic wave element 1, a base substrate 2, a solder bump member 3, a solder bonding member 4, and an exterior resin layer 5.
[0029]
The surface acoustic wave element 1 can be exemplified by a surface acoustic wave resonator, a surface acoustic wave filter and the like. For example, an interdigital transducer electrode (in the present invention, a comb-like electrode) is formed on one main surface of the lithium tantalate piezoelectric substrate 10. And a reflector electrode (hereinafter, simply referred to as an IDT electrode) 11 and a connection electrode 12 connected to the IDT electrode 11 is further formed. For example, the IDT electrode 11 is formed in the central region of the lithium tantalate piezoelectric substrate 10, and the connection electrode 12 extends from the predetermined IDT electrode 11 and is formed around the IDT electrode 11. An outer peripheral sealing electrode 13 is formed on the outer periphery of one main surface of the piezoelectric substrate 10 (the surface on which the IDT electrode 11 and the connection electrode 12 are formed). The outer peripheral sealing electrode 13 hermetically seals a gap formed between the surface acoustic wave element 1 and the base substrate 2. Each of the electrodes 11 to 13 is formed by photolithography using, for example, aluminum or copper, and a plating layer such as chromium, nickel, or gold is formed on the surface thereof.
[0030]
Examples of the base substrate 2 include a glass-ceramic material and an alumina substrate. On the surface of the substrate 20 constituting the base substrate 2, an element connection electrode 21, an outer peripheral sealing conductor film 22 and an external terminal electrode 23 are formed. Furthermore, an internal wiring pattern 24 including a via-hole conductor that connects the element connection electrode 21 and the external terminal electrode 23 is formed inside the substrate 20. The element connection electrode 21, the outer peripheral sealing conductor film 22 and the external terminal electrode 23 are plated on a silver conductor film to form a metal surface having at least good solder wettability.
[0031]
In joining the surface acoustic wave element 1 on the base substrate 2, a predetermined gap is provided between the main surface of the base substrate 2 and one main surface of the surface acoustic wave element 1 (surface on which the IDT electrode 11 is formed). So that the connection electrode 12 of the surface acoustic wave element 1 and the element connection electrode 21 on the main surface of the base substrate 2 are electrically connected by the solder bump member 3 to seal the outer periphery of the surface acoustic wave element 1. The electrode 13 and the outer peripheral sealing conductor film 22 of the base substrate 2 are hermetically sealed and bonded by the solder bonding member 4. The solder bump member 3 and the solder joint member 4 are preferably made of Sn-Sb or Sn-Ag solder, which is a lead-free solder material, in consideration of environmental problems.
[0032]
Note that the hermetic sealing and bonding process is performed in a nitrogen atmosphere so that the gap between the surface acoustic wave element 1 and the base substrate 2 has a predetermined atmosphere, for example, a nitrogen atmosphere.
[0033]
In addition, the surface acoustic wave element 1 bonded to the base substrate 2 has the exterior resin layer 5 deposited on the other main surface side and side surfaces. Examples of the exterior resin layer 5 include an epoxy resin and a polyimide resin.
[0034]
As shown in FIG. 3A, the present invention is characterized in that the solder bump member 3 has a solder longitudinal cross-sectional area S1, the solder joint member 4 has a vertical cross-sectional area S2, and the connection electrode 12 formed on the surface acoustic wave element 1. (S1 / L1)> (S2 / L2) where L1 is the solder joint width of the vertical cross section and L2 is the solder joint width of the peripheral sealing electrode 13 of the surface acoustic wave element 1. Note that, although the electrode on the surface acoustic wave element 1 side is used as a reference for the solder bonding width, the vertical cross-sectional bonding width of the element connecting electrode 21 and the outer peripheral sealing conductor film 22 on the base substrate 2 may be used as a reference. In short, in a state before the solder bonding member 4 and the solder bump member 3 are bonded, as shown in FIGS. 3C and 3D, the second solder bump 40 that becomes the solder bonding member 4 protrudes. The protrusion amount (protrusion height) H1 of the first solder bump 30 serving as the solder bump member 3 is higher than the amount (protrusion height) H2. For example, the protrusion amount (protrusion height) H2 of the second solder bump 40 that becomes the solder bonding member 4 is 38 μm, and the protrusion amount (protrusion height) H1 of the first solder bump 30 that becomes the solder bump member 3 is 42 μm. Etc. can be exemplified. For this reason, the height of the solder bump member 3 and the solder bonding member 4 after the hermetic sealing bonding is the same (a gap between the surface acoustic wave element 1 and the base substrate 2, for example, 20 μm). As shown in FIG. 3A, the fuselage bulge of the conductor portion in the longitudinal section of the solder bump member 3 is large, and as shown in FIG. 3B, the bulge of the conductor portion of the solder joint member 4 is compared with the solder bump member 3. And it is getting smaller.
[0035]
Next, a method for manufacturing the surface acoustic wave device of the present invention will be described. The base substrate 2 is manufactured using a large base substrate 6 that is cut in the final process.
[0036]
First, the large base substrate 6 has a plurality of base substrate regions (reference numeral 2 is given for convenience). An element connection electrode 21 and an outer peripheral sealing conductor film 22 are formed on one main surface of the base substrate region 2, and an external terminal electrode 23 is formed on the other main surface. Has an internal wiring pattern 24 (see FIG. 4A). Note that the planar shape of each base substrate region is set to be larger than the planar shape of the surface acoustic wave element 1 by, for example, about 0.5 mm.
[0037]
Next, a solder bump member 3 that electrically connects the surface acoustic wave element 1 and the base substrate region 2 and a solder joint member 4 that hermetically seals and joins the surface acoustic wave element 1 and the base substrate region 2 are formed. Solder bumps 30 and second solder bumps 40 are formed (see FIG. 4B).
[0038]
The first solder bump 30 and the second solder bump 40 are applied, for example, on the element connection electrode 21 and the outer peripheral sealing conductor film 22 in the base substrate region 2 by a predetermined number of times, and the applied solder paste is heated. It forms by melting. As a result, the molten solder paste becomes a first solder bump 30 having a semicircular cross section on the element connection electrode 21 due to surface tension, and a second semicircular cross section on the outer peripheral sealing conductor film 22. This becomes a solder bump 40. Further, by performing the cleaning treatment, it is possible to remove the flux component contained in the solder paste and floating on the surface of the solder by melting. The first solder bump 30 and the second solder bump 40 are formed on the base substrate region 2 side. This is to avoid deterioration of the characteristics of the surface acoustic wave element 1 due to adhesion of solder and other unnecessary components to the IDT electrodes 11 with a very narrow interval when formed on the surface acoustic wave element 1 side. It is.
[0039]
Here, in the present invention, the protrusion amount (protrusion height) H1 of the first solder bump 30 serving as the solder bump member 3 is set higher than the protrusion amount (protrusion height) H2 of the second solder bump 40 serving as the solder bonding member 4. To do. For this reason, the solder paste to be the second solder bump 40 is applied to the outer peripheral sealing conductor film 22 by, for example, one printing process, and the solder paste to be the first solder bump 30 is applied to the element connection electrode 21 by, for example, two times. Printing is performed in the printing process. Alternatively, by changing the opening thickness of the screen plate for printing the solder paste, for example, on the element connection electrode 21 on which the first solder bump 30 is formed, the plate making thickness is increased to increase the coating amount. Thereby, the protrusion amount (protrusion height) H1 of the first solder bump 30 after heating and melting can be about 42 μm, and the protrusion amount (protrusion height) H2 of the second solder bump 40 can be 38 μm.
[0040]
Next, a large piezoelectric substrate of lithium tantalate from which a plurality of piezoelectric substrates 10 such as lithium tantalate can be extracted is prepared. An IDT electrode 11, a connection electrode 12, and an outer peripheral sealing electrode 13 are deposited on each element region on one main surface of the large piezoelectric substrate. The large piezoelectric substrate is cut for each surface acoustic wave element 1 and then aligned on, for example, an alignment pallet. As shown in FIG. 1, an IDT electrode 11 is formed on one main surface of the lithium tantalate piezoelectric substrate 10, and a connection electrode 12 connected to the IDT electrode 11 is further formed. An outer peripheral sealing electrode 13 is formed around the piezoelectric substrate 10 so as to surround the electrode 12. Such a surface acoustic wave element 1 is aligned on an alignment pallet. When the surface acoustic wave element 1 is mounted on each base substrate region of the large base substrate 6, each surface acoustic wave element 1 is taken out from the alignment pallet (see FIG. 4C).
[0041]
Thereafter, the surface acoustic wave element 1 is placed on each base substrate region 2 of the large base substrate 6. At this time, the connection electrode 12 on the surface acoustic wave element 1 side and the element connection electrode 21 on the base substrate region 2 are aligned, and at the same time, the outer peripheral sealing electrode 12 on the surface acoustic wave element 1 side and the base substrate region The outer peripheral sealing conductor film 22 on the second side is aligned. At this time, the surface acoustic wave element 1 is supported only by the first solder bump 30 in the base substrate region 2 due to the difference in protrusion amount between the first solder bump 30 and the second solder bump 40.
[0042]
Next, the surface acoustic wave element 1 is temporarily held on the large base substrate 6. This temporary holding is to join to the connection electrode 12 of the surface acoustic wave element 1 using only the first solder bump 30 formed on the element connection electrode 21 in each base substrate region 2 (FIG. 4 (d)). In FIG. 4D, since the connection electrode 12 is already electrically connected to the element connection electrode 21 by heating and melting, the first solder bump 30 is represented as a solder bump member denoted by reference numeral 3. .
[0043]
In this temporary holding, for example, the metal heater block is heated (150 ° C.) to such an extent that the first solder pump 30 serving as the solder bump member 3 is not melted, and the large base substrate 6 is placed on the heater block. While applying pressure to the surface acoustic wave element 1, ultrasonic vibration is applied and only the first solder pump 30 is ultrasonically fused. Further, for example, the pair of metal heater blocks are heated and sandwiched from the lower surface side of the large base substrate 6 and the upper surface side of the surface acoustic wave element 1. At this time, it can join by pressurizing simultaneously with heating. In these temporary holding steps, it is important that the first solder bump 30 having a high protruding amount is melted and the second solder bump 40 and the outer peripheral sealing electrode 13 of the surface acoustic wave element 1 are It is important to avoid contact. In addition, since this temporary holding can be performed in an air atmosphere, as described above, solder bonding can be performed stably, and even if misalignment occurs during this temporary holding, it can be visually confirmed. The correction can be easily performed.
[0044]
Further, it is also effective against pyroelectric breakdown of the surface acoustic wave element 1. That is, since the first solder bump 30 has a clearly higher protrusion amount than the second solder bump 40, the connection electrode 12 is always connected to the IDT electrode 11 as compared with the outer peripheral sealing electrode 13 side of the surface acoustic wave element 1. The side is soldered first. At this time, since the IDT electrode 11 that meshes adjacent to the surface acoustic wave element 1 has the same potential through the external terminal electrode 23 formed on the lower surface of the large base substrate 6 and the metal heater block, Even the IDT electrodes 11 having a narrow interval do not generate any spark that causes pyroelectric breakdown.
[0045]
Next, the large base substrate 6 having the plurality of temporarily held surface acoustic wave elements 1 is completely hermetically sealed (see FIG. 4E). Specifically, the large base substrate 6 is inserted into a chamber while being sandwiched between a pair of metal heater blocks, and the inside of the chamber is subjected to a decompression process, for example, an oxygen concentration (10 ppm that can ensure solder bonding). As below, nitrogen gas is then introduced into the chamber.
[0046]
At the time of introducing nitrogen, the surface acoustic wave element 1 is temporarily held on the large base substrate 6, and the gap between the surface acoustic wave element 1 and the large base substrate 6 protrudes from the second solder bump 40. More than the amount of gaps are formed, and nitrogen gas can stably enter the gaps.
[0047]
Thereafter, the metal heater block is heated and pressurized to melt the temporarily held first solder bumps 30 and the second solder bumps 40 for hermetic sealing so as to be electrically connected and hermetically sealed. I do. As a result, the gap between the large base substrate 6 and the surface acoustic wave element 1 is lower than the protruding amount of the second solder bump 40, for example, about 20 μm. That is, the initial protrusion amount of the first solder bump 30, for example 42 μm, is about 20 μm in height of the solder bump member 3, and the protrusion amount of the second solder bump 40, for example 38 μm, is the height of the solder bonding member 4 in 20 μm. Thereby, the body bulge of the conductor part in the longitudinal section of the solder bump member 3 is large, and the body bulge of the conductor part of the solder bonding member 4 is smaller than that of the solder bump member 3.
[0048]
In this hermetic sealing joining process, since the surface acoustic wave element 1 is temporarily held on the large base substrate 6, there is no positional shift during the heat treatment in this chamber, so that stable hermetic sealing joining is achieved. It becomes possible.
[0049]
In addition, since the connection electrode 12 connected to the IDT electrode 11 of the surface acoustic wave element 1 has already been connected by the above-described temporary holding process, the elastic surface is connected via a metal heater block of hermetically sealed joint. Since the adjacent IDT electrodes 11 of the wave element 1 are short-circuited, pyroelectric breakdown of the surface acoustic wave element 1 does not occur as in the temporary holding step. For this reason, it is possible to increase the temperature raising speed and the cooling speed at the time of the heat treatment, and it is possible to manufacture a surface acoustic wave device with very high efficiency in combination with the batch treatment using the large base substrate 6. Become.
[0050]
Further, in the initial stage of the hermetic sealing, the gap between the surface acoustic wave element 1 and the large base substrate 6 can be immediately made the same as the atmosphere in the chamber. It becomes extremely easy. That is, since it is not necessary to extremely reduce the pressure in the chamber, the oxygen concentration in the chamber can be set to an oxygen concentration that enables stable solder bonding, and as a result, the reliability of hermetic sealing is improved.
[0051]
Next, if necessary, the other main surface (exposed) of the surface acoustic wave element 1 is connected to the surface acoustic wave element 1 that is electrically connected and hermetically sealed to each base substrate region 2 of the large base substrate 6. For example, an epoxy resin paste to be the exterior resin layer 5 is applied and cured from the surface) side. At this time, since the planar shape of each element region of the large base substrate 6 is larger than that of the surface acoustic wave element 1, the epoxy resin paste is applied also to the gap between the adjacent surface acoustic wave elements 1. That is, in the surface acoustic wave element 1, the exterior resin layer 5 is applied to the other main surface side and the side surface thereof (see FIG. 4F).
[0052]
Next, the large-sized base substrate 6 on which the plurality of surface acoustic wave elements 1 are mounted and the exterior resin layer 5 is adhered is subjected to a dicing process in a state where the exterior resin layer 5 is adhered for each base substrate region 2. The cutting process is performed (see FIG. 4G). By this step, the surface acoustic wave device shown in FIG. 1 is obtained.
[0053]
In the manufacturing method described above, both the first solder bump 30 serving as the solder bump member 3 and the second solder bump 40 serving as the solder bonding member 4 are formed on the base substrate region 2 side (large base substrate 6). However, both the first solder bump 30 and the second solder bump 40 may be formed on the surface acoustic wave element 1 side, or the solder bumps may be formed on different sides, that is, one solder bump may be formed on the surface acoustic wave element 1 side. The other solder bump may be formed on the base substrate region 2 side.
[0054]
【The invention's effect】
As described above, the surface acoustic wave element is not subject to pyroelectric breakdown during the manufacturing process, and the atmosphere in the gap between the surface acoustic wave element and the base substrate is reliably and easily changed to a nitrogen atmosphere. In addition, the flux component can be eliminated, and at the same time, the manufacturing method of the surface acoustic wave device with high manufacturing efficiency is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional structural view of a surface acoustic wave device according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a base substrate used in the surface acoustic wave device of the present invention.
3A is a longitudinal sectional view of a solder bump member, FIG. 3B is a longitudinal sectional view of a solder bonding member, and FIG. 3C is a longitudinal sectional view of a first solder bump that becomes a solder bump member. FIG. 6D is a longitudinal sectional view of a second solder bump serving as a solder joint member.
FIGS. 4A to 4G are cross-sectional views illustrating each process of a method for manufacturing a surface acoustic wave device according to the present invention. FIGS.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional surface acoustic wave device.
[Explanation of symbols]
1 Surface acoustic wave device
2 Base substrate (base substrate area)
10 Piezoelectric substrate
11 IDT electrode
12 Connection electrodes
13 Peripheral sealing electrode
20 substrates
21 Electrode for element connection
22 Peripheral sealing conductor film
23 External terminal electrode
24 Internal wiring pattern
3 Solder bump material
30 First solder bump
4 Solder joint members
40 Second solder bump
5 Exterior resin layer
6 Large base substrate

Claims

A surface acoustic wave device in which an interdigital transducer electrode, a connection electrode connected to the interdigital transducer electrode, and an outer peripheral sealing electrode are formed on one main surface of a piezoelectric substrate;
An element connection electrode connected to the connection electrode, an outer peripheral sealing conductor film bonded to the outer peripheral sealing electrode, and a base substrate on which external terminal electrodes are formed,
The connection electrode and the element connection electrode are solder-bonded to a solder bump member and the outer peripheral sealing electrode and the outer peripheral sealing conductor film so as to form a predetermined gap between the base substrate and the surface acoustic wave element. In a method for manufacturing a surface acoustic wave device formed by joining the surface acoustic wave element on the base substrate via a member,
Prepare a large base substrate having a plurality of base substrate regions in which the element connecting electrode and the outer peripheral sealing conductor film are formed,
A first solder bump having a semicircular cross-section serving as the solder bump member is formed on either the element connection electrode in the base substrate region or the connection electrode of the surface acoustic wave device, and the base substrate region A second solder bump having a semicircular cross section lower than the first solder bump is formed on either the outer peripheral sealing conductor film or the outer peripheral sealing electrode of the surface acoustic wave element,
Next, the surface acoustic wave element is placed on the base substrate region of the large base substrate, and the protruding tip of the first solder bump is melted and pressurized by heating to press the element in the base substrate region. Perform electrical connection and temporary bonding between the connection electrode and the connection electrode of the surface acoustic wave element,
Thereafter, the first solder bump and the second solder bump are melted and pressurized by heating in a predetermined atmosphere, so that the fuselage bulge of the first solder bump is larger than the fuselage bulge of the second solder bump. In addition to bonding the element connection electrode and the connection electrode, airtight sealing bonding between the outer peripheral sealing conductor film in the base substrate region and the outer peripheral sealing electrode of the surface acoustic wave element is performed so as to increase ,
Next, a method for manufacturing a surface acoustic wave device is characterized in that a cutting process is performed for each base substrate region to which each surface acoustic wave element is bonded.

The first solder bump formed on the element connection electrode or the connection electrode and the second solder bump formed on the outer peripheral sealing conductor film or the outer peripheral sealing electrode are printed with a solder paste and subjected to heat treatment. 2. The method for manufacturing a surface acoustic wave device according to claim 1, wherein the surface acoustic wave device is formed by a cleaning process.