JP5049676B2

JP5049676B2 - 圧電部品及びその製造方法

Info

Publication number: JP5049676B2
Application number: JP2007179720A
Authority: JP
Inventors: 精司小田
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2007-07-09
Filing date: 2007-07-09
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2027-07-09
Also published as: JP2009017458A

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チップを樹脂により封止したＳＡＷデバイスを製造する方法において、封止樹脂に液状樹脂を用いて低コスト化を図るとともに、リーク不良、樹脂浸入不良等による不良品の発生を防止した、圧電部品及びその製造方法に関する。

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（中空部、気密空間）を形成することが必要である。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、櫛歯電極部の周囲に空隙を形成し、空隙を保ったまま櫛歯電極側の圧電ウエハ全体をシート樹脂で封止し、外部接続電極を形成した後、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デバイスに関するシート樹脂を用いたＣＳＰ関連技術は、例えば、特開２００４−３６３７７０号公報（特許文献１）に記載されている。

特開２００４−３６３７７０号公報（特許文献１）に示すＳＡＷデバイスの製造方法では、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、ＳＡＷチップ１０２をセラミック実装基板１０３上にフリップチップ実装して該ＳＡＷチップ１０２の外面を樹脂で封止することにより気密空間Ｓを形成したＳＡＷデバイスの製造に際し、前記ＳＡＷチップ１０２上に設けた電極パッド１０４ａと前記実装基板１０３上に設けた接続パッド１０４ｂとを導体バンプ１０４を用いてフリップチッブ実装する工程と、前記実装基板１０３に実装したＳＡＷチップ１０２の上面にシート樹脂Ｐを載置する工程と、周囲の環境を減圧または真空雰囲気にし、前記シート樹脂Ｐを加熱しながら加圧することにより、前記気密空間Ｓを確保しつつＳＡＷチップ１０２の外面を樹脂で覆うラミネート工程と、前記ラミネート工程の加圧・加熱状態を保持することにより、前記気密空間Ｓを保持しながら樹脂を硬化させるプレス成形工程と、前記樹脂が完全に硬化する温度・時間にて加熱する後硬化工程と、によりＳＡＷデバイスを製造する。

しかしながら、このように樹脂封止にシート樹脂を用いるものでは、シート樹脂自体が液状樹脂に比べて高価であるとともに、シート樹脂は、粘着性を有したシート樹脂本体の上面に離型性を有する保護フィルム（ＰＥＴフィルム）を設けた構造であるから、該シート樹脂の本体下面を前記ＳＡＷチップ上面に載置した状態で各工程を行い、該保護フィルムは前記後硬化工程前、もしくは前記後硬化工程後に剥離する手間が必要であった。

そこで、このシート樹脂よりも廉価な液状樹脂を樹脂封止に用いる製造方法が提案されている。

図５（ａ）に示すように、この従来の液状樹脂を用いた樹脂封止方法では、セラミック基板２０３上にフェースダウンでフリップチップ実装された圧電素子２０１（バンプ２０４付きのＳＡＷチップ２０２）を樹脂封止する場合、ポッティング２１０等から液状樹脂Ｐを、例えば、マスクで囲まれた圧電素子群に滴下して、図５（ｂ）に示すような樹脂封止され中空構造Ｓが形成された圧電素子２０１を得るようにする。

しかしながら、このような液状樹脂Ｐの滴下による樹脂封止では、封止の際、中空構造を得るために本来空間となるべき配線が施された圧電素子の面とセラミック基板の間に、液状の樹脂成分が入り込みやすい。また、樹脂成分が入り込まないように、滴下後すぐに樹脂を硬化させる方法も考えられるが、封止樹脂中にボイドが発生しやすくなる問題点もあった。
特開２００４−３６７７０号公報

本発明が解決しようとする問題点は、圧電部品を構成するＳＡＷデバイスの樹脂封止時における、気密空間への樹脂の浸入と、シート樹脂を用いた樹脂封止コストが高いことである。

本発明は、凹所を有する治具を用意し、該凹所に離型剤をコーティングする工程と、前記凹所内に液状樹脂を樹脂塗布する工程と、樹脂塗布した前記液状樹脂をレベリングする工程と、前記治具を所定の温度範囲で、かつ液状樹脂の粘度が目的値に達するまで加熱して液状樹脂を仮硬化させる工程と、圧電素子をフェースダウンでフリップチップ実装したセラミック実装基板を仮硬化した液状樹脂と貼り合せる工程と、液状樹脂と貼り合せた前記セラミック実装基板を加圧しつつ、液状樹脂が所定の粘度に達するまで加熱して液状樹脂を本硬化させる工程と、本硬化し、樹脂封止が完了した前記セラミック実装基板を前記治具から取り出す工程と、からなることを特徴とする圧電部品の製造方法及びこの製造方法により製造した圧電部品に関する。

液状樹脂封止時におけるＩＤＴ電極周辺の気密空間への樹脂成分の浸入を阻止できるとともに、低コストで樹脂封止ができる。

以下、本発明の圧電部品及びその製造方法を、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。

圧電部品
図１は、本発明の圧電部品の製造方法の実施例であるＳＡＷデバイスの製造方法により製造するＳＡＷデバイス１の縦断面図を示す。

このＳＡＷデバイス１（圧電部品）は、セラミックを数枚積層して形成したセラミック基板（絶縁基板）３と、このセラミック基板３の上面に金（Ａｕ）バンプ４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２と、このＳＡＷチップ２を樹脂封止するエポキシ樹脂（樹脂封止部）５と、セラミック基板３の底面に実装された外部端子電極６とから構成されている。そして、ＳＡＷチップ２に形成されたＩＤＴ電極７とセラミック基板３の上面との間に気密空間Ｓを形成するよう液状のエポキシ樹脂により樹脂封止する。

ここで、ＳＡＷチップ２に形成したＩＤＴ電極７は、給電側のリード端子から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することによって、フィルタ特性を得ることができるようになっている。

次に、図２及び図３に基づいて本発明の実施例のＳＡＷデバイスの製造方法を説明する。

製造方法
図２は、本発明の実施例のＳＡＷデバイスの製造方法（樹脂封止工法）を説明。

まず、図３に示すような中央部に圧電素子（ＳＡＷチップ）を例えば２００個間隔を置いて収容できる凹所１１を有する治具１０を用意する（ａ）。この治具は、金型あるいは合成樹脂製の型であってもよい。そして、この治具１０の凹所１１に予めテフロン（登録商標）（ポリテトラフルオロエチレン）もしくは適当なシリコーン系離型剤をコーティングして樹脂封止後の製品の型離れを良くする。

そして、この離型剤をコーティングした治具１０の凹所１１内に液状樹脂Ｐを樹脂塗布（ポッティング）する（ｂ）。本発明の樹脂塗布に用いる液状樹脂としては、熱硬化性エポキシ樹脂（例えば、サンユレック（株）ＥＦ−２２８）が適当である。このエポキシ樹脂は、最初の液状での粘度が、常温（２５℃）で、３００〜５００Ｐａｓ．ｓｅｃ、加熱（仮硬化）時（６０〜９０℃）で、本発明が目的とする粘度５０，０００〜８０，０００Ｐａｓ．ｓｅｃ、となる。

次いで、スキージー１２を用いて凹所１１内に滴下塗布した液状樹脂をスクレープしてレベリングする（ｃ）。

さらに、治具１０を６０〜９０℃の範囲で粘度が目的の値５０，０００〜８０，０００Ｐａｓ．ｓｅｃに達するまで加熱して液状樹脂Ｐを仮硬化させる（ｄ）。

次いで、セラミック基板３にフェースダウンでフリップチップ実装した複数のバンプ４付ＳＡＷチップ２をＳＡＷチップ２が下向きになるよう、かつ、治具１０に対して、ＸＹ方向の位置決めをしつつ、仮硬化した液状樹脂Ｐとセラミック基板３とを貼り合せる（ｅ）。

さらに、液状樹脂と貼り合わせたセラミック実装基板３を加圧しつつ、加熱して本硬化させる（ｆ）。この本硬化時の加圧条件は、３〜５ｋｇ／ｃｍ²、本硬化温度は、１００〜１５０℃とする。

最後に、本硬化し、樹脂封止が完了したセラミック実装基板３を、離型剤の助けを借りて、治具１０より取り出す（離型）（ｇ）。

その後、樹脂封止した実装基板をダイシングソー等により分割して、個々の圧電部品を得る。

本発明の圧電部品の製造方法の要旨は、液状樹脂を予め所望の厚み・形状に形成しておき、さらにこれを加熱して気密空間となるべき部分に液状樹脂が入り込まない粘度とした後に、圧電素子が搭載されたセラミック基板をこの液状樹脂と貼り合せることで、液状樹脂で中空構造を得ることができる。ここでポイントとなるのは、樹脂の粘度であり、その条件は、（ｉ）圧電素子とセラミック基板の隙間に、液状樹脂等が流れ込まないこと、（ii）圧電素子が実装されたセラミック基板を貼り合せた時に、液状樹脂が変形してセラミック基板を押し付けることができること、である。液状樹脂とセラミック基板を貼り合せた後に、両者の間にボイドが発生するようであれば、貼り合わせ時に凹所内の減圧を行うことで、ボイドを回避することができる。

本発明の圧電部品及びその製造方法は、正確かつ低コストの樹脂封止が不可欠なＳＡＷデバイス、圧電薄膜フィルタ等の圧電部品及びその製造に広く利用できる。

本発明の圧電部品の製造方法の実施例であるＳＡＷデバイスの製造方法で製造し、その後、個々に分割したＳＡＷデバイス（圧電部品）の縦断面図である。本発明の液状樹脂で樹脂封止するＳＡＷデバイスの製造方法の概念図である。本発明の液状樹脂による樹脂封止に用いる治具の斜視図である。従来のシート樹脂を用いたＳＡＷデバイスの樹脂封止方法を示し、図４（ａ）は、樹脂封止前の、また、図４（ｂ）は、樹脂封止後のＳＡＷデバイスの縦断面図を示す。従来の液状樹脂を用いたＳＡＷデバイスの樹脂封止方法を示し、図５（ａ）は、液状樹脂をポッティング中の、また、図５（ｂ）は、本硬化して樹脂封止が完了したＳＡＷデバイスの縦断面図を示す。

符号の説明

１ＳＡＷデバイス
２ＳＡＷチップ
３セラミック基板
４バンプ
５樹脂封止部
６外部電極
７ＩＤＴ電極
１０治具
１１凹所
１２スキージー
Ｐ液状樹脂
Ｓ空間

Claims

凹所を有する治具を用意し、該凹所に離型剤をコーティングする工程と、
前記凹所内に液状樹脂を樹脂塗布する工程と、
樹脂塗布した前記液状樹脂をレベリングする工程と、
前記治具を所定の温度範囲で、かつ液状樹脂の粘度が目的値に達するまで加熱して液状樹脂を仮硬化させる工程と、
圧電素子をフェースダウンでフリップチップ実装したセラミック実装基板を前記仮硬化した液状樹脂と貼り合せる工程と、
液状樹脂と貼り合せた前記セラミック実装基板を所定圧力で加圧しつつ、液状樹脂が所定の粘度に達するまで加熱して液状樹脂を本硬化させる工程と、
本硬化し、樹脂封止が完了した前記セラミック実装基板を前記治具から取り出す工程と、
からなることを特徴とする圧電部品の製造方法。
前記離型剤が、ポリテトラフルオロエチレンあるいはシリコーン系離型剤であることを特徴とする請求項１に記載の圧電部品の製造方法。
前記液状樹脂が、熱硬化性エポキシ樹脂であって、常温で３００〜５００ＰａＳ．ｓｅｃ、かつ、６０〜９０℃の加熱温度で５０，０００〜８０，０００Ｐａｓ．ｓｅｃの粘度を有することを特徴とする請求項１に記載の圧電部品の製造方法。
液状樹脂を仮硬化させる前記所定の温度範囲が、６０〜９０℃であることを特徴とする請求項１に記載の圧電部品の製造方法。
液状樹脂を本硬化させる前記所定の温度範囲が、１００〜１５０℃であることを特徴とする請求項１に記載の圧電部品の製造方法。
前記セラミック実装基板を加圧する所定圧力が、３〜５ｋｇ／ｃｍ²であることを特徴とする請求項１に記載の圧電部品の製造方法。
請求項１の製造方法により製造した圧電部品。