JP4370615B2 - 圧電デバイスとその製造方法 - Google Patents
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Description
従来の弾性表面波装置(SAWデバイス)には、例えばWO97/02596公報で開示されたようなものがあり、図6(a)は従来の弾性表面波装置の絶縁性樹脂を省略した状態の上面図、図6(b)はその縦断面図である。
図6において、配線基板101はその両主面に配線パターン102が形成されている。弾性表面波素子103はその一方主面(下面)には櫛歯型電極パターンからなるトランスデューサ部104と該トランスデューサ部104に電気的に接続する配線パターン105とが形成すると共にその他方主面(上面)のほぼ全面にわたって導電性膜131が配設されている。前記導電性膜131は、例えば蒸着またはスパッタ等により成膜したAl薄膜であって、外来の電気的ノイズ等に対する、所謂電磁遮蔽効果(シールド効果)を有する。
前記弾性表面波素子103は複数の導電性バンプ106を介して前記配線パターン102に実装(フェースダウンボンディング)されており、対向配置する前記配線パターン102及び105を電気的に接続し前記弾性表面波素子103の下面と前記配線基板101の上面(実装面)との間に空隙部110を形成している。さらに、前記導電性膜131と(前記配線基板101の上面に形成する)前記配線パターン102の一部、例えば接地パターンとは弾性表面波素子103の一方の対向する一対の辺部に配設する導電性物質132を介して電気的に接続されている。そして、前記導電性バンプ106による前記弾性表面波素子103と前記配線基板101との接続箇所である弾性表面波素子103、前記導電性物質132及び配線基板101の上面の露出するスペースを滴下により絶縁性樹脂111で被っている。
第1の実施形態の弾性表面波装置(SAWデバイス)は、圧電基板1、例えばLiTaO3(タンタル酸リチウム)と該圧電基板1の一方の主面(下面)上に励振電極(櫛形電極)2aと該励振電極2aから延出するボンディングパッド2bとからなる圧電振動素子(以下「SAWチップ」と示す)3と、上面に前記SAWチップ3実装用のパッド電極5を配設すると共に下面に外部電極7を備えた平板状のプリント配線基板4、例えばセラミック基板と、を備えている。前記SAWチップ3の下面と前記プリント配線基板4の上面との間隙に所定のギャップ8を隔てて機械的に固定(フリップチップ実装)する共に、前記ボンディングパッド2bに固定した金属バンプ11を介して前記パッド電極5と電気的導通している。前記SAWチップ3を実装した前記プリント配線基板4の上面、即ち前記SAWチップ3の上面及び四側面と前記プリント配線基板4の上面の前記SAWチップ3と重複しないスペースとにかけて金属膜9a及び9bをドライプロセス(真空蒸着、スパッタリング及びCVD)によって形成する。さらに、前記金属膜9a及び9bの上面及び前記ギャップ8の開口部、即ち前記SAWチップ3の下面周縁部と該周縁部に対向する前記プリント配線基板4の上面との間隙を絶縁材料から成る樹脂部材10で封止する。
なお、樹脂部材10の上面に弾性表面波装置の外部電極方向、定格等をマーキングしても構わない。
また、前記金属膜9aは前記SAWチップ3の下面以外の全ての面を被っていることから、該金属膜9aは接地してはいないが、SAWデバイスとしては十分なシールド効果が得られる。
第2の実施形態の弾性表面波装置が第1の実施形態と異なる点は、前記プリント配線基板の上面に配設する配線パターンに絶縁層を形成しその表面に前記金属膜を被着した点にある。図2に示すように、SAWデバイス41はその前記プリント配線基板4の上面の前記SAWチップ3と重複しないスペースに配線パターン6a及び6bが配設されており、例えば配線パターン6aが前記金属膜9bと電気的導通してはならないものであれば該配線パターン6aの全面を絶縁層29(例えばアルミナコーティング)で被い、また配線パターン6bが前記金属膜9bと電気的導通しても構わないもの、例えば接地パターンであれば該配線パターン6bのほぼ全面、換言すればその一部を露出するように前記絶縁層29で被い該絶縁層29の表面に前記金属膜9bを配設する。前記絶縁層29から露出する前記配線パターン6bの一部と前記金属膜9bとを電気的導通させることで、金属膜9a及び9bを介して(樹脂部材10に蓄積した)静電気をアースにより強制的に減衰させる、即ち除電されることが期待できる。また第1の実施形態と比較して大きなシールド効果が得られる。
また前記絶縁層29は、前記SAWチップ3の下面周縁部と該周縁部に対向する前記プリント配線基板4の上面との間隙28を囲繞する、望ましくは前記絶縁層29が前記SAWチップ3の周縁部と重複する位置まで拡幅するように配設することで該間隙28の開口(幅)が狭小化し、間隙28(及び前記ギャップ8)に前記樹脂部材10が浸入するのを抑止する役割をも有する。
本発明、特に第2の実施形態の弾性表面波装置の製造方法は、前記プリント配線基板4に前記SAWチップ3を実装する工程と、前記金属膜9a及び9bを形成する工程と、前記プリント配線基板4の上面に前記樹脂部材10を形成する工程と、を少なくとも備えており、これらの工程をバッチ処理にて実施することが可能である。
まず図3(a)に示すように、大面積のプリント配線基板母材34の上面(実装面)に区画形成されたパッド電極群に対して各パッド電極にそれぞれSAWチップ3をフリップチップ実装する(SAWチップ実装工程)。
次に図3(b)に示すように、前記プリント配線基板母材34の上面、即ち複数の前記SAWチップ3の上面及び四側面とプリント配線基板母材34の上面の各SAWチップ3と重複しないスペースとに一括でドライプロセス(真空蒸着、スパッタリング及びCVD)によって前記金属膜39を形成する(金属膜形成工程)。ただし、前記プリント配線基板母材34の上方からの蒸着等により前記SAWチップ3の四側面への前記金属膜の形成が不可能、不安定である場合には斜蒸着等を実施する工程を追加、即ち金属膜形成工程を分割(第1及び第2の金属膜形成工程)しても構わない。分割、即ち別工程となった前記第1及び第2の金属膜形成工程によって、前記各SAWチップ3の前記金属膜9aと前記金属膜9bとが互いに異なる膜厚になったとしても、各SAWチップ3の上面、四側面及び稜(上面と四側面との、及び隣接する側面同士間の交わりの線分)が少なくとも露出しなければ構わない。
さらに図3(c)に示すように、前記プリント配線基板母材34の上面に一括して樹脂部材30を形成する(樹脂部材形成工程)、例えばシート状の樹脂部材をプリント配線基板母材34の上面全体に被い該樹脂部材を加熱しプレスすることで溶融または軟化させて成形することで前記各SAWチップ3が樹脂封止され、複数の表面弾性波装置がシート状に連設する弾性表面波装置群40が完成する。そして該弾性表面波装置群40を、図3(c)に示すダイシング切り代D、即ち隣接する前記SAWチップ同士の間隙の略中央に沿ってダイシングする(切断工程)。
以上の工程を少なくとも実施することで、例えば図2に示すような前記SAWデバイス41が複数個製造することができる。
そこで、前記切断作業(ダイシング)において前記バリや屑が発生しない金属膜39の膜厚、即ち少なくとも前記ダイシング切り代Dに相当する部分に有する前記金属膜39の最適な膜厚を導出するための実験を行なった。前記金属膜39の膜厚のみが異なる、具体的には膜厚1、5、10及び20μmの前記弾性表面波装置群(実験用サンプル)を作製し同一の切断条件(ダイシングブレード厚、ダイシング速度等)下で前記各サンプルを切断した結果、膜厚1μmのサンプルのみ前記バリや屑が発生しないことが確認できた。
少なくとも前記ダイシング切り代Dに相当する部分に形成する前記金属膜39の膜厚を1μmにするために、前記金属膜形成工程を前記各SAWチップ3の(下面を除く)表面に前記金属膜を形成する前記第1(及び第2)の金属膜形成工程と少なくとも前記プリント配線基板母材34の前記ダイシング切り代Dに相当する部分に相当する上面に前記金属膜を形成する第3の金属膜形成工程とに分けても構わない。
なお、その他の構造およびそれに係わる製造方法については、第1乃至第2の実施形態に準ずる。
ここで、図2を参照しつつ本発明に基づいて作製したSAWデバイス(縦続縦結合DMSフィルタ装置)について説明する。該SAWデバイスはその中心周波数が約2140MHzでW−CDMA端末の受信用RFフィルタとして設計されたものであって、図2に示すような構造を有しその大きさは約2.0×1.6×高さ0.72mmである。特徴としては、前記SAWチップ3は、図4に示すように、前記圧電基板1に38.7度回転YカットX伝搬のLiTaO3を用いており、前記励振電極2aは1次−3次DMSフィルタに通過域高域側減衰特性改善用の一端子対SAW共振子を直列接続したものであって、前記ボンディングパッド2b、特にボンディングパッド42bは50Ωの不平衡入力端子に接続されボンディングパッド44b及び47bは100Ωの平衡出力端子に接続される。前記金属膜9a及び9b(及び39)には膜厚0.3μmのAl蒸着膜を採用し、前記プリント配線基板4(前記プリント配線基板母材34)には絶縁材がアルミナセラミックの配線基板を採用し、前記金属バンプ11にはAu(金)バンプを用いている。
本発明の前記SAWデバイス(縦続縦結合DMSフィルタ装置)の伝送特性は、W−CDMA端末の受信用RFフィルタであるので受信帯域である2110MHz〜2170MHzでの低挿入損失化及び送信帯域である1920MHz〜1980MHzでの高減衰特性が必要であるが、、図5から明らかなように、(従来のSAWデバイスと比較して)受信帯域での挿入損失の劣化がほとんど見られず(図5中A部)、且つ送信帯域の減衰量を約7dB改善できている(図5中B部)のが確認できる。
3・・圧電振動素子 4・・プリント配線基板 5・・パッド電極
6a、6b・・配線パターン 7・・外部電極 8・・ギャップ
9a、9b・・金属膜 10・・樹脂部材 11・・金属バンプ
28・・間隙 29・・絶縁層
30・・樹脂部材 34・・プリント配線基板母材 39・・金属膜
40・・弾性表面波装置群 41・・弾性表面波装置
101・・配線基板 102・・配線パターン 103・・弾性表面波素子
104・・トランスデューサ部 105・・配線パターン 106・・導電性バンプ
110・・空隙部 111・・絶縁性樹脂 131・・導電性膜
132・・導電性物質
Claims (8)
- 一方の主面上に励振電極と該励振電極から延出するボンディングパッドとを備える圧電振動素子と、上面に前記圧電振動素子実装用のパッド電極と接地用パッドを配設すると共に下面に外部電極を備えた平板状のプリント配線基板と、を備えており、前記ボンディングパッドに固定した金属バンプを介して前記プリント配線基板の上面に所定のギャップを隔てて前記圧電振動子を固定し該圧電振動子を樹脂封止した圧電デバイスであって、
前記圧電振動素子の上面及び四側面と前記プリント配線基板の上面の前記圧電振動素子と重複しない位置に金属膜を形成するとともに、
前記圧電振動素子に形成した前記金属膜と、前記プリント配線基板の上面に形成した前記金属膜と、が空間的に互いに分離して形成され、
前記プリント配線基板の上面に形成した前記金属膜が接地していることを特徴とする圧電デバイス。 - 前記プリント配線基板は該プリント配線基板の上面に実装した前記圧電振動素子と重複しない位置に少なくとも接地用の配線パターンを配設し、該配線パターンを含む前記位置を絶縁層にて被い、該絶縁層の上面に前記金属膜を形成したものであって、前記接地用の配線パターンの一部が露出するように前記絶縁層に開口を設けることにより前記金属膜を接地していることを特徴とする請求項1に記載の圧電デバイス。
- 前記絶縁層が前記圧電振動素子の周縁部と重複する位置まで拡幅したものであることを特徴とする請求項2に記載の圧電デバイス。
- 前記プリント配線基板の上面に形成した前記金属膜の厚みが1μmであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の圧電デバイス。
- 前記プリント配線基板の上面に形成した前記金属膜がアルミを主成分とする金属材料であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の圧電デバイス。
- 前記金属膜の厚みが0.3μmであることを特徴とする請求項5に記載の圧電デバイス。
- プリント配線基板母材の上面に区画形成されたパッド電極群及び接地用パッド群に対して各パッド電極夫々に一方の主面上に励振電極と該励振電極から延出するボンディングパッドとを備える圧電振動素子を実装する工程と、複数の前記圧電振動素子の上面及び四側面と前記プリント配線基板母材の上面の前記各圧電振動素子と重複しない位置とに金属膜を形成する工程と、複数の前記圧電振動素子を樹脂封止する工程と、前記プリント配線基板母材を切断し分割する工程と、を少なくとも備え、
前記圧電振動素子に形成する前記金属膜と、前記プリント配線基板の上面に形成する前記金属膜と、を空間的に互いに分離して形成し、
前記プリント配線基板の上面に形成した前記金属膜を接地することを特徴とする圧電デバイスの製造方法。 - 前記各圧電振動素子の上面及び四側面に前記金属膜を形成する工程が、蒸着によって前記金属膜を形成する工程であって、前記圧電振動素子の上面に前記金属膜を形成する工程と、前記圧電振動素子の四側面に斜蒸着により前記金属膜を形成する工程と、に分割されていることを特徴とする請求項7に記載の圧電デバイスの製造方法。
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