JP5046770B2 - 圧電部品 - Google Patents
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Description
本発明は、圧電部品、例えば、弾性表面波（ＳＡＷ）チップを実装基板上にバンプを用いてフェイスダウンに搭載した後、ＳＡＷチップを液状樹脂により気密空間を形成するように封止したＳＡＷデバイスにおいて、気密空間への液状樹脂の浸入による不良品の発生を防止した、圧電部品に関する。
弾性表面波デバイス（ＳＡＷデバイス）は、水晶、タンタル酸リチウム等の圧電基板上に櫛歯状電極（ＩＤＴ電極）、及び接続パッド等の電極パターンを配置した構成を備え、例えばＩＤＴ電極に高周波電界を印加することによって、弾性表面波を励起し、弾性表面波を圧電作用によって高周波電界に変換し、フィルタ特性を得る携帯電話機などに搭載される。
このＳＡＷデバイスでは、その櫛歯電極部の周囲に所定の空隙（気密空間）が必要である。そのため、従来は、セラミック基板にＳＡＷチップをフェースアップでダイ・ボンディングし、ワイヤ・ボンディングで電気接続後、金属キャップを被せてシーム溶接または半田封止してパッケージングしていた。
最近では、ＳＡＷデバイスの小型化を図るため、ＳＡＷチップをＡｕ（金）バンプまたは半田バンプで配線基板にフリップチップ・ボンディング（フェースダウン・ボンディング）し、樹脂等で封止して小型パッケージデバイスを構成している。
さらにＳＡＷデバイスの小型、低背化を図るため、集合基板に実装した櫛歯電極部の周囲に空隙（気密空間）を形成し、該空隙を保ったまま櫛歯電極側の圧電ウエハ全体を液状樹脂で封止し、外部接続電極を形成した後、実装集合基板をダイシングにより個別デバイスに分離してなる超小型のチップ・サイズ・パッケージ（Chip Size Package：略称ＣＳＰ）のＳＡＷデバイスが提案されている。
ＳＡＷデバイスに関するＣＳＰ関連技術のうち、とくに、気密空間への液状樹脂の浸入を防止したものは、例えば、特許２００４−１３５１９２号公報及び特開２００６−２１１６１２号公報に、それぞれ記載されている。
従来例１
まず、特開２００４−１３５１９２号公報（特許文献１）では、図３に示すように、配線基板２０２と、圧電基板２１８の下面に形成されたＩＤＴ電極２１７及びＩＤＴ電極２１７を包囲するように圧電基板２１８の下面に配置され、かつ各ランド２０５上に導体バンプ２１０を介してフリップチップ実装される複数の接続パッド２１６、を備えたＳＡＷチップ２１５と、ＳＡＷチップ２１５の下面と配線基板２０２の上面との間に気密空間Ｓを形成するように配線基板２０２とＳＡＷチップ２１５の裾部との間に環状に充填される封止樹脂２２０と、で表面実装型ＳＡＷデバイス２０１を構成し、さらに絶縁基板２０３の上面には、各ランド２０５を包囲する樹脂捕捉環状溝２２５が形成されている。
まず、特開２００４−１３５１９２号公報（特許文献１）では、図３に示すように、配線基板２０２と、圧電基板２１８の下面に形成されたＩＤＴ電極２１７及びＩＤＴ電極２１７を包囲するように圧電基板２１８の下面に配置され、かつ各ランド２０５上に導体バンプ２１０を介してフリップチップ実装される複数の接続パッド２１６、を備えたＳＡＷチップ２１５と、ＳＡＷチップ２１５の下面と配線基板２０２の上面との間に気密空間Ｓを形成するように配線基板２０２とＳＡＷチップ２１５の裾部との間に環状に充填される封止樹脂２２０と、で表面実装型ＳＡＷデバイス２０１を構成し、さらに絶縁基板２０３の上面には、各ランド２０５を包囲する樹脂捕捉環状溝２２５が形成されている。
従来例１の表面実装型ＳＡＷデバイス２０１によれば、ＳＡＷチップ２１５の裾部と配線基板２０２の上面との間の気密空間Ｓを封止する樹脂の一部を受け入れ、余剰の液体樹脂が気密空間Ｓ側へ流動することを防止するための樹脂捕捉環状溝２２５を絶縁基板２０３の上に形成したので、液体樹脂がＩＤＴ電極２１７に付着することを防止できる。
しかしながら、従来例１の表面実装型ＳＡＷデバイス２０１では、図３に示すように絶縁基板２０３の上面に樹脂捕捉環状溝２２５のみを形成しただけなので、余剰の液体樹脂が気密空間Ｓ内へ浸入してしまうおそれがあった。
従来例２
次に、特開２００６−２１１６１２号公報（特許文献２）では、図４に示すように、ＳＡＷデバイス３０１の圧電基板３０３の表面に、ＩＤＴ電極３０４ａと反射器電極３０４ｂを含む表面弾性波の振動部分３０４を囲むように、ポリイミド等の樹脂でできた壁３１０を設ける。このポリイミド等の樹脂でできた壁３１０は、ＳＡＷ圧電体素子３０２と配線基板３０９との間に形成された、上記表面弾性波の振動部分３０４を含む気密空間Ｓを、ＳＡＷ圧電体素子３０２の天井高さを超えないように封止して、液状の封止樹脂３１１の浸入を堰き止める、ように構成してある。
次に、特開２００６−２１１６１２号公報（特許文献２）では、図４に示すように、ＳＡＷデバイス３０１の圧電基板３０３の表面に、ＩＤＴ電極３０４ａと反射器電極３０４ｂを含む表面弾性波の振動部分３０４を囲むように、ポリイミド等の樹脂でできた壁３１０を設ける。このポリイミド等の樹脂でできた壁３１０は、ＳＡＷ圧電体素子３０２と配線基板３０９との間に形成された、上記表面弾性波の振動部分３０４を含む気密空間Ｓを、ＳＡＷ圧電体素子３０２の天井高さを超えないように封止して、液状の封止樹脂３１１の浸入を堰き止める、ように構成してある。
しかしながら、従来例２のＳＡＷ圧電体素子３０２では、圧電基板３０３の表面に、図４に示すように、樹脂で出来た壁３１０を振動部分３０４を囲むように形成しただけなので、従来例１のものと同様に、余剰の液体樹脂が気密空間Ｓ内に浸入してしまうおそれがあった。
このため振動部分（ＩＤＴ電極）に、浸入した液状樹脂が付着して、正常なＳＡＷ（表面弾性波）の伝搬を妨げる要因となっていた。
特開２００４−１３５１９２号公報
特開２００６−２１１６１２号公報
本発明が解決しようとする課題は、圧電部品を構成する圧電素子の液状樹脂による樹脂封止時における、気密空間への液状樹脂の浸入による正常なＳＡＷの伝搬の妨害である。
上記した課題を解決するため本発明は、セラミックを数枚積層して形成したセラミック基板と、該セラミック基板の上面に導体バンプを介して実装された電極パターンをもつ圧電素子と、該圧電素子を液状樹脂で気密空間を有するように樹脂封止した樹脂封止部とからなる圧電部品において、前記圧電素子の主面に設けた環状ダムと、最上層の前記セラミック基板に前記環状ダムより内側に位置するように形成した環状溝と、を有することを特徴とする。
これにより、液状樹脂による圧電素子の樹脂封止時における液状樹脂の気密空間への浸入を十分に阻止できる。
液状樹脂による樹脂封止時における気密空間への液状樹脂の浸入が有効に阻止され、正常なＳＡＷの伝搬が維持される。
以下、本発明の圧電部品を、表面実装型弾性表面波デバイス（以下、“ＳＡＷデバイス”という）の実施例について詳細に説明する。
図１は、本発明の実施例であるＳＡＷデバイスＤの縦断面図を示す。
このＳＡＷデバイス（圧電部品）Ｄは、セラミックを数枚（たとえば２枚）積層して形成したセラミック基板（絶縁基板）５ａ，５ｂ（例えば、寸法１．６ｍｍ×２．０ｍｍ）と、このセラミック基板５ｂの上面に金（Ａｕ）バンプ３を介して実装された、例えば、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）からなるＳＡＷチップ１と、このＳＡＷチップ１の主面に形成した電極パターン（ＩＤＴ電極）２と、ＳＡＷＡチップ１の主面に形成された電極パターン２と最上層のセラミック基板５ｂの上面との間に気密空間Ｓを形成するように、例えばエポキシ系液状樹脂により、封止された封止樹脂部８ａ，８ｂと、から構成されている。
とくに、本発明の実施例であるＳＡＷデバイスＤでは、図２（ａ），（ｂ）に示すように、セラミック基板５ａ，５ｂのうち最上層に位置するセラミック基板５ｂにバンプ３の外周辺を囲むように環状の開口部を形成してセラミック基板５ａと５ｂを積層した時に、セラミック基板５ｂに有底の環状溝６が形成されるようにする。
さらに、ＳＡＷチップ１の電極パターン２が形成された主面に、例えば感光性エポキシ系樹脂を用い、フォトリソグラフィにより電極パターン２を囲むようにして、凸型断面形状の巾が３５μｍ程の環状ダム４を、環状ダム４の頂面とセラミック基板５ｂとの間の隙間ｇが５μｍ以下になるように形成し、この環状ダム４の上端面にフォトマスクによりパターニングした微細加工技術により多数の直径が２０μｍ、深さが１０μｍ程度の有底の微細孔７を千鳥状に穿設する。
そして、液状樹脂による樹脂封止時には、まず、ディスペンサにより液状樹脂を充填して立設した樹脂封止部８ａを形成し、次いでスクリーン印刷等によって液状樹脂を樹脂封止部８ａの頂部に所定厚の樹脂封止部８ｂを形成して、ＳＡＷチップ１の外面の樹脂封止を完了する。量産の場合には、実装集合基板にＳＡＷチップ１を多数個並列して樹脂封止してから、ダイシングマークに沿って実装集合基板をダイシングして、個々のＳＡＷデバイスＤを得るようにする。
とくに、本発明の実施例のＳＡＷデバイスＤでは、最上層のセラミック基板５ｂに有底の環状溝６とＳＡＷチップ１の主面に多数の微細孔７をもつ環状ダム４が電極パターン２を囲むようにして形成されているので、液状樹脂により樹脂封止時にその流動性を毛細管現象等により、液状樹脂が電極パターン２が形成された気密空間Ｓ内に浸入しようとしても、まず、環状ダム４によりその浸入が阻止されるとともに、環状ダム４の端面に穿設した多数の微細孔７に吸い込まれ、また、環状ダム４の頂面とセラミック基板５ｂとの間の隙間が５μｍ以下に形成されているので、浸入がさらに阻まれる。
また、仮に、液状樹脂が環状ダム４を乗り越えて、さらに気密空間Ｓ内に浸入してきた場合でも、セラミック基板５ｂに形成した有底の環状溝６に余分な液状樹脂が溜まることになる。このような２重の浸入阻止手段により、液状樹脂の気密空間Ｓ内に浸入が十分に阻止されるようになる。
本発明の圧電部品は、ＳＡＷデバイス、ＦＢＡＲ（エフバー；Film Bulk Acoustic Resonator）、ＭＥＭＳ（メムス；Micro Electro Mechanical Systems）等に広範に利用できる。
１ ＳＡＷチップ
２ 電極パターン（ＩＤＴ電極）
３ バンプ
４ 環状ダム
５ セラミック基板
６ 環状溝
７ 微細孔
８ａ，８ｂ 封止樹脂部
２ 電極パターン（ＩＤＴ電極）
３ バンプ
４ 環状ダム
５ セラミック基板
６ 環状溝
７ 微細孔
８ａ，８ｂ 封止樹脂部
Claims (7)
- セラミックを数枚積層して形成したセラミック基板と、該セラミック基板の上面に導体バンプを介して実装された電極パターンをもつ圧電素子と、該圧電素子を液状樹脂で気密空間を有するように樹脂封止した樹脂封止部とからなる圧電部品において、前記圧電素子の主面に設けた環状ダムと、最上層の前記セラミック基板に前記環状ダムより内側に位置するように形成した環状溝と、を有することを特徴とする圧電部品。
- 前記環状ダムの先端面に前記環状ダムの巾よりも直径が小さく、かつ有底の微細孔を多数設けたことを特徴とする請求項１に記載の圧電部品。
- 前記環状ダムの頂面と最上層の前記セラミック基板の上面との間の隙間が５μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の圧電部品。
- 前記圧電部品が、ＳＡＷデバイスであることを特徴とする請求項１に記載の圧電部品。
- 前記圧電部品が、圧電薄膜フィルタであることを特徴とする請求項１に記載の圧電部品。
- 前記圧電部品が、ＭＥＭＳであることを特徴とする請求項１に記載の圧電部品。
- 前記圧電部品が、ＦＢＡＲであることを特徴とする請求項１に記載の圧電部品。
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