JP4401409B2 - 弾性表面波デバイス、及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、移動通信機器等に使用される弾性表面波デバイス及びその製造方法に関する。
従来、移動通信機器等に使用されるデュプレクサやフィルタとして弾性表面波デバイスが広く使用されている。
図１に従来技術として、特許文献１に記載された弾性表面波デバイスの構成例を示す。
図１は、個別に切り出された弾性表面波デバイスの断面の概略構成を示している。回路基板２上に弾性表面波素子チップ１が弾性表面波形成電極を上側にして配置されている。
弾性表面波素子チップ１の弾性表面波形成電極は弾性表面波を励振するインターデジタルトランスジューサ(ＩＤＴ)１０とその両側に配置される一対の反射電極１１を有している。電極はボンディングワイヤー１２によりメタルポストを通して回路基板２側の電極３に接続される。
さらに、図１の構成において、絶縁性の縁部４と蓋部５により弾性表面波素子チップ１を覆い、弾性表面波の伝搬路の上に中空部１３を形成している。
ここで、特許文献１において、絶縁性の縁部４と蓋部５により弾性表面波素子チップ１を覆う効果として「機能部の表面に中空部（９）を保ちつつ保護されているので、チップ（１）を取り扱う上で誤って機能部（１ａ）を破損するおそれもなく安定して製造することができる。また、機能部１ａは第１及び第２の絶縁性フィルム２ａ，２ｂにて簡易封止がなされているため、従来の表面弾性波装置のように必ずしも機密封止を行なう必要がなく、安価な表面弾性波装置を得ることができる。」（特許文献１,００１７欄）と記載されている。
これに対し、ＩＤＴ及び反射電極の形成材料は、アルミニウム合金であるため、長期的に湿度が高い雰囲気中に曝すとアルミニウムが腐食し電極が劣化することが知られている（例えば、特許文献２、１頁１７行〜１９行）。
すなわち、図２は、特許文献２に示される構造の弾性表面波デバイスの構造を示す図である。弾性表面波素子チップ１の接続用電極とメタルボール１４を通して回路基板２側の電極３に接続される。したがって、メタルボール１４により、弾性表面波素子チップ１と回路基板２との間に中空部１３が形成される。
さらに、弾性表面波素子チップ１の上面側及び側面側に樹脂被覆６が形成されている。この樹脂被覆６について、電極の腐食を防ぐために、塩素イオン含有量の少ない樹脂で形成されなければならない旨記載されている。
特開２０００−１１４９１８号公報 国際公開ＷＯ０２/０６１９４３号公報
上記特許文献１において、絶縁性の縁部４と蓋部５は、感光性フィルムが用いられることが示されている(特許文献１、図３参照)。そして、感光性フィルムはその特性からハロゲン化合物を含んでいることは、自明であり、弾性表面波デバイスの製造過程において、例えば、リフロー等の加熱時には、感光性フィルムからハロゲンガスの一部は中空部（９）に放出される。
したがって、上記特許文献２に示されていると同様に、中空部内の弾性表面波形成電極であるＩＤＴ及び反射電極に腐食等の悪影響を及ぼす恐れがある。しかし、特許文献１には、かかるハロゲンガスによる電極への影響も、従ってかかる電極への影響を回避することについては、開示も示唆もない。
一方、特許文献２には、上記のとおり、電極の腐食の問題について示されているが、その問題の解決方法として、所定の環境処理(加熱、加圧処理)を施して塩素イオン含有量の少ない樹脂材料として、これを被覆材料に用いることを提示している。
かかる点から本発明の目的は、特許文献２に記載されるような塩素イオン含有量の少ない樹脂材料を得るための特定の環境処理を必要としないで、電極の腐食防止を可能とする弾性表面波デバイス及び、その製造方法を提供することにある。
上記の目的を達成する本発明の第１の側面は、弾性表面波デバイスであって、圧電基板と、前記圧電基板上に形成された弾性表面波形成用電極と、前記圧電基板上において前記弾性表面波形成用電極を囲う枠状層と、前記枠状層上に接合形成され、前記弾性表面波形成用電極との間に中空部を形成する蓋体とを有し、前記枠状層及び前記蓋体は感光性樹脂を含み、前記蓋体は貫通孔を有し、前記貫通孔はハロゲンフリーの熱硬化性樹脂で塞がれていることを特徴とする。
このように、枠状層及び蓋体は感光性樹脂を含み、蓋体は貫通孔を有し、貫通孔はハロゲンフリーの熱硬化性樹脂で塞がれている。これにより、弾性表面波デバイスの製造工程に必須の加熱工程で感光性樹脂に含まれるハロゲン化合物が貫通孔を通じてハロゲンガスとして放出される。このため、ハロゲンフリーの熱硬化性樹脂で塞がれた中空部には、ハロゲンガスが残留しておらず、ハロゲンガスによるＩＤＴ電極の腐食を防止することができる。
本発明に従う弾性表面波デバイスの製造方法は、圧電基板上に弾性表面波形成用電極を形成する工程と、前記圧電基板上に形成された弾性表面波形成用電極を囲う枠状層を形成する工程と、前記枠状層上に、貫通孔を有する蓋体を接合形成して、前記弾性表面波形成用電極との間に中空部を形成する工程と、前記蓋体で密閉された状態で真空中で加熱して、前記枠状層及び蓋体から発生するハロゲンガスを、前記貫通孔を通じて除去する工程と、更に、前記ハロゲンガスを除去した後、前貫通孔をハロゲンフリーの熱硬化性樹脂で塞ぐ工程を有することを特徴とする。
このように本発明に従う製造方法によれば、ハロゲンフリーの熱硬化性樹脂で塞がれた中空部にはハロゲンガスの残留がないため、ハロゲンガスによるＩＤＴ電極の腐食を防止した信頼性の高い弾性表面波デバイスを得ることができる。
以下に図面に従い、本発明の実施例を説明する。
［第１実施例］
図３は，本発明に従う弾性表面波デバイスの第１の実施例の断面模式図を示す図である。図５は、その製造過程を説明する工程図である。
なお、図示される弾性表面波デバイスは、ウエハー上に複数同時に形成される弾性表面波デバイスから製造完了時にダイシングにより個片化される状態を想定して、一個のみの弾性表面波デバイスを示している。
図３において、ＬｉＴａＯ３等からなる圧電基板１を用意し（処理工程Ｐ１）、その上に弾性表面波形成用電極として、Ａｌ−Ｃｕからなるアルミニウム合金の弾性表面波を励振する駆動電極部となるＩＤＴ１０及び反射電極１１を形成し、更に外部との接続を行なう配線電極１５を形成する。さらに、圧電基板１，駆動電極部、及び配線電極１５上にケイ素化合物（ＳｉＯ２，ＳｉＮ）からなる保護膜１８を形成する（処理工程Ｐ２）。
この際、メタルポスト１７との接続を確実にするために、配線電極１５上にＴｉ／Ａｕからなるバリアメタル１６を形成する（処理工程Ｐ２）。
ついで、圧電基板１上に，エポキシ系感光性ネガレジストを３０μｍの厚みでスピン塗布する。そして、パターニング露光及び現像することにより，駆動電極部の領域Ａ及びメタルポスト形成部Ｂ(図５参照)のレジストを除去する（処理工程Ｐ３）。
上記処理により，駆動電極部Ａ及びメタルポスト形成部Ｂのみレジストに覆われない枠状層２０が形成される。
ついで、３０μｍ厚の蓋体２１となる感光性フィルムネガレジスト２１を，テンティング法により枠状層２０の上に貼り付ける。処理工程Ｐ３の際と同様に、パターニング露光及び現像することにより，メタルポスト形成部Ｂ、及び貫通孔部３０Ａのレジストを除去する（処理工程Ｐ４）。これにより，駆動電極部Ａは貫通孔部３０Ａを備えた中空構造となる。
その後，真空中（約１ｔｏｒｒ）において２００〜２５０℃に加熱する。これにより，感光性ネガレジストである枠状層２０及び蓋体２１から、加熱によりハロゲンガスが発生するが、発生したハロゲンガスを，貫通孔３０Ａを通じて除去することができる。
なお、枠状層２０及び蓋体２１から発生するハロゲンガスを効率良く除去するには，高湿度下（８５〜１００％ＲＨ）および高温環境下（１００〜１２０℃）において，所定の時間保持した後，真空中での加熱を行うとよい。もしくは，Ｈ２Ｏプラズマ中で，圧電基板１を加熱（１００〜２５０℃）してもよい。
つぎに、液状のハロゲンフリー熱硬化性樹脂３０により印刷法を用いて、貫通孔３０Ａを，塞ぐことができる。これにより，ハロゲンガスを含まない駆動電極部Ａの中空部１３を形成することができる（処理工程Ｐ５）。
その後、メタルポスト形成部Ｂにニッケルのメタルポスト１７をその上にＳｎＡｇＣｕ合金の半田ボール１４を形成する（処理工程Ｐ６）。
ここで、図４Ａ，図４Ｂは、効果的にハロゲンガスを排気できる中空部１３の大きさに対する貫通孔３０Ａの割合を実施例として説明する図である。
図４Ａは、半田ボール１４側から見た平面図であり、図４Ｂは、図４ＡのＡ−Ａ線に沿う断面図である。図４Ａにおいて、中空部１３の平面の面積の大きさを透視的に破線で示している。二つの弾性表面波素子領域が形成されていることが理解できる。
実施例として、貫通孔３０Ａの中空部１３の平面積に対する面積比は、約０．１である。
［第２実施例］
図６は，本発明に従う弾性表面波デバイスの第２の実施例の断面模式図を示す図である。
図７は，第２の実施例の製造過程を説明する工程図である。図７において、処理工程Ｐ１〜Ｐ４までは第１の実施例の図５に示す工程と同様である。
ついで、処理工程Ｐ４において、駆動電極部Ａ上に中空構造が形成された状態で、真空中（約１ｔｏｒｒ）において２００〜２５０℃に加熱する。これにより，加熱により発生した、枠状層２０及び蓋体２１の感光性レジストに含まれるハロゲンガスを，貫通孔３０Ａを通じて除去することができる。
よりハロゲンガスを効率良く除去するには，高湿度下（８５〜１００％ＲＨ）および高温環境下（１００〜１２０℃）において，所定の時間保持した後，真空中での加熱を行うとよい。もしくは，Ｈ２Ｏプラズマ中で，基板を加熱（１００〜２５０℃）してもよい。
その後，ハロゲンフリーの熱硬化性フィルムレジスト３１を，テンティング法により蓋体２１の上に貼り付ける（処理工程Ｐ７）。これにより，ハロゲンガスを含まない駆動電極部Ａの中空部１３を形成することができる。
メタルポスト形成部Ｂに対応する部分は、熱硬化性フィルムレジスト３１をレーザーで穴開けする（処理工程Ｐ８）。あるいは、あらかじめメタルポスト形成部Ｂに対応して穴をあらかじめ形成した熱硬化性フィルムレジストを用いてもよい。
その後、メタルポスト形成部Ｂにニッケルのメタルポスト１７をその上にＳｎＡｇＣｕ合金の半田ボール１４を形成する（処理工程Ｐ９）。
図８、図９は、本発明による効果を説明する図である。特に、上記実施例説明において、枠状層２０及び蓋体２１から発生するハロゲンガスを効率良く除去するための真空加熱処理（真空ベーク）による効果を説明する図(その１、その２)である。
図８に示す例は、第１の実施例において、蓋体２１を形成後に真空ベークを１時間実施(１torr, 200℃)した。さらに、貫通孔３０Ａをハロゲンフリー樹脂で封止後，腐食に対する効果を確認するためにサンプルを煮沸純水中(100℃)に浸漬し，駆動電極(ＩＤＴ)の腐食を確認した。
真空ベークしないものは，６０分の浸漬で，全てのＩＤＴが腐食したが，真空ベークを実施したものは，１時間浸漬しても7.5％しか腐食していないことが確認された。
さらに、図９に示す例は、蓋体形成後に，Ｈ２Ｏアッシングを実施(@250℃)した。さらに、貫通孔３０Ａをハロゲンフリー樹脂で封止後，腐食に対する効果を確認するため，サンプルをプレッシャークッカー試験(PCT)に投入した。121℃,2atm,95RH%の環境下に１２時間保持後，サンプルの特性を確認した。
この結果、図９からＨ２Ｏアッシング時間が長いほど，ＰＣＴ後の挿入損失変化が少なく，駆動電極の腐食が少ないことがわかった。
特許文献１に記載された弾性表面波デバイスの構成例を示す図である。 特許文献２に示される構造の弾性表面波デバイスの構成例を示す図である。 本発明に従う弾性表面波デバイスの第１の実施例の断面模式図を示す図である。 図３の実施例を半田ボール１４側から見た平面図である。 図４ＡのＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本発明に従う弾性表面波デバイスの第１の実施例の製造過程を説明する工程図である。 本発明に従う弾性表面波デバイスの第２の実施例の断面模式図を示す図である。 第２の実施例の製造過程を説明する工程図である。 真空ベークによるハロゲン除去の効果を示す試験データを示す図である。 Ｈ２Ｏアッシングによるハロゲン除去の効果を示す試験データを示す図である。
符号の説明
１ 圧電基板
２ 回路基板
１０、１１ 弾性表面波形成用電極
１３ 中空部
１４ メタルボール
１５ 配線電極
１６ バリアメタル
１７ メタルポスト
１８ 保護膜
２０ 枠状層
２１ 蓋体
３０Ａ 貫通孔部
３０ ハロゲンフリー熱硬化性樹脂
３１ 熱硬化性フィルムレジスト

Claims (6)

  1. 圧電基板上に弾性表面波形成用電極を形成する工程と、
    前記圧電基板上に形成された弾性表面波形成用電極を囲う枠状層を形成する工程と、
    前記枠状層上に、貫通孔を有する蓋体を接合形成して、前記弾性表面波形成用電極との間に中空部を形成する工程と、
    前記蓋体を接合した状態で真空中で加熱して、前記枠状層及び蓋体から発生するハロゲンガスを、前記貫通孔を通じて除去する工程と、更に、
    前記ハロゲンガスを除去した後、前記貫通孔をハロゲンフリーの熱硬化性樹脂で塞ぐ工程を有する、
    ことを特徴とする弾性表面波デバイスの製造方法。
  2. 請求項１において、
    前記貫通孔を通じてハロゲンガスを除去する工程は、Ｈ２Ｏプラズマ中で処理することを特徴とする弾性表面波デバイスの製造方法。
  3. 請求項１において、
    前記枠状層を形成する工程は，感光性ネガ型レジストをスピン塗布する工程を含むことを特徴とする弾性表面波デバイスの製造方法。
  4. 請求項１において、
    前記蓋体を接合形成して中空部を形成する工程は，フィルム状の感光性ネガ型レジストを前記枠状層上に形成する工程を含むことを特徴とする弾性表面波デバイスの製造方法。
  5. 請求項１において、
    前記貫通孔を塞ぐ工程は，ペースト状のハロゲンフリー熱硬化性樹脂を貫通孔中に印刷する工程を含むことを特徴とする弾性表面波デバイスの製造方法。
  6. 請求項１において、
    前記貫通孔を塞ぐ工程は，フィルム状のハロゲンフリー熱硬化性樹脂を前記蓋体上に形成する工程を含むことを特徴とする弾性表面波デバイスの製造方法。
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