JP5185666B2 - 弾性波デバイスおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、弾性波デバイスおよびその製造方法に関し、より詳細には圧電基板の下方に絶縁膜を有する弾性波デバイスおよびその製造方法に関する。

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等の弾性波デバイスが広く使用されている。特許文献１には、圧電基板の裏面に、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、樹脂等の被覆膜を設けた弾性波デバイスが開示されている。
特開２００１−２４４７８２号公報

弾性波デバイスを例えばウエハレベルパッケージ（ＷＬＰ）として製造する場合、圧電基板にレーザ捺印をすることとなる。しかしながら、圧電基板は透明または半透明なため、圧電基板に鮮明なレーザ捺印が難しいという課題がある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、鮮明なレーザ捺印が可能な弾性波デバイスおよびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、圧電基板と、前記圧電基板の上面に形成された弾性波素子と、前記圧電基板の下面または下方に形成され、可視光の透過率が前記圧電基板より小さくレーザ捺印されたＳｉ膜である絶縁膜と、前記圧電基板の上面に形成され前記弾性波素子を封止する樹脂部と、を具備することを特徴とする弾性波デバイスである。本発明によれば、圧電基板の下面または下方に可視光の透過率が前記圧電基板より小さい膜が形成されていることにより、鮮明なレーザ捺印を容易に形成することができる。また、圧電基板の下面または下方に形成された膜が絶縁膜であることにより、通過特性およびバランス特性の劣化を抑制することができる。

上記構成において、前記圧電基板の上方から前記弾性波素子に電気的に接続する端子を具備する構成とすることができる。

上記構成において、前記圧電基板と前記絶縁膜の間に設けられ、可視光の透過率が前記絶縁膜より高い絶縁層を具備する構成とすることができる。この構成によれば、圧電基板と絶縁膜の間に絶縁層が設けられている場合も、鮮明なレーザ捺印を容易に形成することができる。

本発明は、圧電基板の上面に弾性波素子を形成する工程と、前記圧電基板の下面または下方に、可視光透過率が前記圧電基板より小さいＳｉ膜である絶縁膜を形成する工程と、前記圧電基板の上面に前記弾性波素子を封止する樹脂部を形成する工程と、前記絶縁膜にレーザ捺印する工程と、前記樹脂部と前記圧電基板とを個片化する工程と、を有することを特徴とする弾性波デバイスの製造方法である。本発明によれば、鮮明なレーザ捺印を容易に形成することができる。また、通過特性およびバランス特性の劣化を抑制することができる。

上記構成において、前記絶縁膜は前記レーザ捺印を行うレーザ光の波長における透過率が前記圧電基板より小さい構成とすることができる。この構成によれば、レーザ捺印をより鮮明に形成することができる。

上記構成において、前記個片化する工程は、前記圧電基板の前記絶縁膜が形成された面をダイシングテープに貼り付け、前記圧電基板を個片化する工程と、前記個片化された圧電基板を前記ダイシングテープから剥がす工程と、を有する構成とすることができる。この構成によれば、圧電基板の下面のダイシングテープの糊残りを抑制することができる。

本発明によれば、圧電基板の下面または下方に可視光の透過率が前記圧電基板より小さい膜が形成されていることにより、鮮明なレーザ捺印を容易に形成することができる。また、圧電基板の下面または下方に形成された膜が絶縁膜であることにより、通過特性およびバランス特性の劣化を抑制することができる。

以下、図面を参照に本発明の実施例について説明する。

実施例１はＷＬＰの例である。図１（ａ）から図２（ｃ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造工程を示す図である。図１（ａ）から図１（ｃ）は断面図、図２（ａ）は、上面斜視図、図２（ｂ）は断面図、図２（ｃ）は下面斜視図である。図１（ａ）を参照に、ＬｉＮｂＯ_３またはＬｉＴａＯ_３等のウエハ状の圧電基板１０上に、Ａｌ等を含む櫛型電極１２および配線１４を形成する。これにより、圧電基板１０の上面に弾性波素子１１が形成される。図１（ｂ）を参照に、圧電基板１０の裏面（すなわち下面）に絶縁膜であるＳｉ膜２０を形成する。Ｓｉ膜２０はスパッタ法または蒸着法を用い形成される。

図１（ｃ）を参照に、圧電基板１０の上面に、エポキシ樹脂等からなる樹脂部２２を形成する。樹脂部２２は、弾性波素子１１の振動部（櫛型電極等の弾性波により振動する部分）上に空隙２８を有する。貫通電極はＣｕ等の金属からなり、樹脂部２２を貫通し配線１４に接続されている。樹脂部２２上には外部と接続するための端子２６が設けられている。端子２６は、例えば半田ボールであり、貫通電極２４および配線１４を介し弾性波素子に電気的に接続されている。これにより、端子２６と圧電基板１０上面に形成された弾性波素子１１との電気的接続を圧電基板１０の上方から行うことができる。

図２（ａ）は、圧電基板１０上に樹脂部２２が形成された状態のウエハ４０を示している。ウエハ４０には図１（ｃ）の弾性波デバイス４２が複数配列されている。図２（ｂ）は３個分の弾性波デバイス４２を抜き出した断面図である。ウエハ４０の上面と下面との位置合わせを行うアライメント装置３６を用い、ウエハ４０の下面（すなわちＳｉ膜２０の下面）にレンズ３４でＳｉ膜２０に焦点を合わせレーザ光３２を照射する。これにより、Ｓｉ膜２０にレーザ捺印を形成する。レーザ光３２としては、例えばＹＡＧレーザの２次高調波（波長が約５３２ｎｍ）を用いることができる。図２（ｃ）を参照に、ウエハ４０をダイシング法を用い個片化し、分離する。Ｓｉ膜２０にレーザ捺印３０が形成されている。

図３（ａ）は、実施例１として、ＬｉＴａＯ_３基板の下面に膜厚が３００ｎｍのＳｉ膜２０を形成し、レーザ捺印を行った場合の下面の光学顕微鏡写真である。図３（ｂ）は、比較例１として、Ｓｉ膜２０を形成せず、レーザ捺印を行った場合の下面の光学顕微鏡写真
である。

図３（ａ）および図３（ｂ）を参照に、圧電基板１０の下面にＳｉ膜２０を形成することにより、鮮明なレーザ捺印を形成することができた。

次に、ＬｉＴａＯ_３圧電基板１０の薄膜を形成しない比較例１、ＬｉＴａＯ_３圧電基板１０下面に膜厚が３００ｎｍのＴｉ膜を形成した比較例２、ＬｉＴａＯ_３圧電基板１０の下面に膜厚が３００ｎｍのＳｉ膜を形成した実施例１を用い、フィルタを作製した。

図４は作製したフィルタのパターンを示す圧電基板１０の上面図である。図４を参照に、圧電基板１０上に、共振器Ｒ１、２重モード弾性波フィルタＤＭＳ１およびＤＭＳ２が形成されている。不平衡入力である入力パッドＩｎに共振器Ｒ１を介し、ＤＭＳ１およびＤＭＳ２のそれぞれの入力ＩＤＴ１１およびＩＤＴ２１が接続されている。ＤＭＳ１およびＤＭＳ２のそれぞれの出力ＩＤＴ１２、１３およびＩＤＴ２２、２３は、それぞれ平衡出力端子である出力パッドＯｕｔ１およびＯｕｔ２に接続されている。ＩＤＴ１１〜２３の入力パッドＩｎおよび出力パッドＯｕｔ１、Ｏｕｔ２に接続されていない電極はグランド端子であるグランドパッドＧｎｄに接続されている。入力パッドＩｎからは不平衡信号が入力する。ＤＭＳ１およびＤＭＳ２は、信号をフィルタリングすると同時に、２つの信号の位相をそれぞれ反転する。出力パッドＯｕｔ１およびＯｕｔ２から互いに位相の反転した平衡信号が出力される。作製したフィルタの通過帯域の中心は、１９６０ＭＨｚである。

図５（ａ）および図５（ｂ）はそれぞれ作製したフィルタの通過特性およびバランス特性を示す図である。比較例１は点線、比較例２は破線、実施例１は実線で示している。図５（ａ）および図５（ｂ）を参照に、圧電基板１０の下面に導電膜であるＴｉ膜を形成した比較例２は、圧電基板１０の下面に膜を形成していない比較例１に比べ通過特性およびバランス特性が劣化している。一方、圧電基板１０の下面に絶縁膜であるＳｉ膜を形成した実施例１では比較例１と通過特性およびバランス特性はほぼ同じである。

実施例１によれば、圧電基板１０の下面に圧電基板１０より可視光の透過率が小さい膜を形成することにより、図３（ａ）のように鮮明なレーザ捺印を形成することができる。また、圧電基板１０の下面に形成された膜が絶縁膜であることにより、図５（ａ）および図５（ｂ）のように通過特性およびバランス特性の劣化を抑制することができる。

実施例１では、絶縁膜としてＳｉ膜２０を例に説明したが、絶縁膜でありかつ圧電基板１０より可視光の透過率が低ければＳｉ膜には限られない。

図１（ｃ）のようなＷＬＰ構造の弾性波デバイスでは、端子２６は、圧電基板１０の上方から弾性波素子１１に電気的に接続される。よって、捺印は圧電基板１０の下方に行うこととなる。このため、圧電基板１０の下方にＳｉ膜２０を形成しレーザ捺印を行うことが好ましい。

絶縁膜はレーザ捺印を行うレーザ光の波長における透過率が圧電基板１０より小さいことが好ましい。これにより、レーザ捺印をより鮮明に形成することができる。

図６は実施例２に係る弾性波デバイスの断面図である。基板厚が例えば３０μｍの圧電基板１０が基板厚が例えば２００μｍのサファイア基板等の絶縁層１８に接合している。すなわち、弾性波デバイスは、圧電基板１０とＳｉ膜２０の間に設けられ、可視光の透過率がＳｉ膜２０より大きい絶縁層１８を有している。このように、Ｓｉ膜２０は、圧電基板１０の下方に設けられていてもよい。このとき、Ｓｉ膜２０の可視光の透過率が絶縁層１８より小さいことにより、レーザ捺印を鮮明に行うことができる。

実施例３はフリップチップボンディング（ＦＣＢ）を行う例である。図７（ａ）から図８（ｂ）は、実施例３に係る弾性波デバイスの製造工程を示す図である。図７（ａ）、図７（ｂ）および図８（ａ）は，上面斜視図、図８（ｂ）は図８（ａ）の３個のチップに相当する断面図である。図７（ａ）を参照に、図１（ｂ）まで行ったウエハ５０の上面にＦＣＢ用のＡｕスタッドバンプ（不図示）を形成する。ＵＶ（紫外線）硬化型糊付きダイシングテープ５２に貼り付ける。ダイシングテープ５２は、ウエハリング５４に貼り付けられている。ここで、ウエハ５０は図１（ｂ）の圧電基板１０に相当する。図５（ｂ）を参照に、ダイシングブレード５６を用い、ウエハ５０を切断線５８でダイシングし、チップ６０に個片化する。

図８（ａ）および図８（ｂ）を参照に、チップ６０をＦＣＢツール６８を用いセラミック等の基板からなるパッケージ６２の凹部６４にＦＣＢ実装する。チップ６０の上面を下にし、スタッドバンプ６６をパッケージ６２の配線（不図示）に接合させる。このとき、ＦＣＢツール６８から超音波（ＵＳ）をかけることにより、バンプ６６と配線の接合強度を高めることができる。その後、パッケージ６２を切断し、凹部６４上に蓋を設けることにより弾性波デバイスが完成する。

次に、圧電基板１０の下面にＳｉ膜２０を形成しない場合の課題について説明する。図９（ａ）から図１０（ｂ）は、ダイシングテープ５２からチップ６０をピックアップし、パッケージ６２にＦＣＢする工程を説明する図である。まず、図７（ｂ）においてウエハ５０をチップ６０に個片化した後、ダイシングテープ５２にＵＶを照射し糊を硬化させる。図９（ａ）は、ダイシングテープ５２の一部を拡大した上面斜視図である。図９（ａ）を参照に、ダイシングテープ５２の裏面から突上げ針６９でチップ６０を突上げ、チップ６０（個片化された圧電基板）をダイシングテープ５２から剥がす。圧電基板１０の下面にＳｉ膜２０が形成されていない場合、ダイシングテープ５２の領域７２の糊が剥がれチップ６０の下面の糊残りとなる。

図９（ｂ）はチップ６０の上面斜視図、図９（ｃ）は下面斜視図である。図９（ｂ）および図９（ｃ）を参照に、圧電基板１０の下面にＳｉ膜２０が形成されていない場合、チップ６０の下面に糊残り７０が生じてしまう。

図１０（ａ）を参照に、ＦＣＢツール６８でチップ６０の下面（図では上の面）を吸着する。ＦＣＢツール６８の孔６７は、チップ６０を吸着するための吸引孔である。このとき、チップ６０とＦＣＢツール６８の間に糊残り７０が挟まれてしまう。図１０（ｂ）を参照に、パッケージ６２にチップ６０をＦＣＢする。このとき、ＦＣＢツール６８より印加したＵＳは、糊残り７０により吸収され、チップ６０に十分伝わらない。このため、バンプ６６と配線との接合の強度不足が生じてしまう。圧電基板１０の下面にＳｉ膜２０を形成しない場合、このような課題がある。

図１１は、圧電基板１０の下面に膜厚が３００ｎｍのＳｉ膜２０を形成した実施例３と、形成しない比較例３における糊残り発生率を調査した結果の図である。図９（ｂ）および図９（ｃ）のようにダイシングテープ５２からチップ６０をピックアップした後、チップ６０の下面に糊残りがあるかを検査した。用いたチップサイズは１．３５ｍｍ×０．８５ｍｍである。検査したチップ数は、比較例３および実施例３いずれも８５５個である。比較例３では、１０５個のチップに糊残りが観測された。糊残り発生率は１２％であった。一方、実施例３では、糊残りは観測されず、糊残り発生率は０％であった。

実施例３によれば、図７（ａ）のようにウエハ５０である圧電基板のＳｉ膜２０が形成された面をダイシングテープ５２に貼り付け、図７（ｂ）のように圧電基板１０を個片化しチップ６０を形成する。図９（ａ）のように、個片化された圧電基板であるチップ６０をダイシングテープ５２から剥がす。このような工程においても、圧電基板１０の下面にＳｉ膜２０を形成することにより、圧電基板１０の下面のダイシングテープ５２の糊残りを抑制することができる。なお、圧電基板１０の下面に酸化シリコン膜や窒化シリコン膜を形成することも考えられる。しかしながら、酸化シリコン膜や窒化シリコン膜はダイシングの際チッピングの原因となり好ましくない。また、圧電基板１０の下面に樹脂膜を形成することも考えられる。しかし、樹脂膜は糊との密着性が悪いため、ダイシングによる個片化のとき、固定が不安定となりチップングの原因となってしまう。また、ＦＣＢ実装時に、個片化されたチップへの超音波の伝達を阻害してしまう。

なお、実施例２のように、サファイア基板等の絶縁層１８と圧電基板１０とを接合した場合、絶縁層１８の下面にＳｉ膜２０を形成することも有効である。

実施例１から実施例３は弾性表面波デバイスを例に説明したが、弾性波デバイスは圧電基板を用いるものであればよい。特に、ＬｉＮｂＯ_３またはＬｉＴａＯ_３基板のように圧電基板が透明な場合、鮮明なレーザ捺印が難しく、本発明を用いることが好ましい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

図１（ａ）から図１（ｃ）は実施例１に係る弾性波デバイスの製造工程を示す断面図である。 図２（ａ）から図２（ｃ）は実施例１に係る弾性波デバイスの製造工程を示す図である。 図３（ａ）および図３（ｂ）はそれぞれ実施例１および比較例１のレーザ捺印の写真である。 図４は、通過特性およびバランス特性を評価したフィルタの上面図である。 図５（ａ）および図５（ｂ）は比較例1、比較例２および実施例１のそれぞれ通過帯域およびバランス特性を示す図である。 図６は実施例２に係る弾性波デバイスの断面図である。 図７（ａ）および図７（ｂ）は実施例３の製造工程を示す図（その１）である。 図８（ａ）および図８（ｂ）は実施例３の製造工程を示す図（その２）である。 図９（ａ）から図９（ｃ）は従来の課題を示す図（その１）である。 図１０（ａ）および図１０（ｂ）は従来の課題を示す図（その２）である。 図１１は比較例３および実施例３の糊残り発生率を示す図である。

符号の説明

１０ 圧電基板
１１ 弾性波素子
１２ 櫛型電極
１４ 配線
１８ 絶縁層
２０ Ｓｉ膜
２２ 樹脂部
２４ 貫通電極
２６ 端子
２８ 空隙
３０ レーザ捺印
３２ レーザ光
４０、５０ ウエハ
５２ ダイシングテープ
６０ チップ
６２ パッケージ
６６ バンプ
６８ ＦＣＢツール
７０ 糊残り

Claims (8)

1. 圧電基板と、
   前記圧電基板の上面に形成された弾性波素子と、
   前記圧電基板の下面または下方に形成され、可視光の透過率が前記圧電基板より小さくレーザ捺印されたＳｉ膜である絶縁膜と、
   前記圧電基板の上面に形成され前記弾性波素子を封止する樹脂部と、
   を具備することを特徴とする弾性波デバイス。
2. 前記圧電基板の上方から前記弾性波素子に電気的に接続する端子を具備することを特徴とする請求項１記載の弾性波デバイス。
3. 前記圧電基板の側面と前記樹脂部の側面が同一平面上にあることを特徴とする請求項１または２記載の弾性波デバイス。
4. 前記圧電基板と前記絶縁膜の間に設けられ、可視光の透過率が前記絶縁膜より高い絶縁層を具備することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
5. 圧電基板の上面に弾性波素子を形成する工程と、
   前記圧電基板の下面または下方に、可視光透過率が前記圧電基板より小さいＳｉ膜である絶縁膜を形成する工程と、
   前記圧電基板の上面に前記弾性波素子を封止する樹脂部を形成する工程と、
   前記絶縁膜にレーザ捺印する工程と、
   前記樹脂部と前記圧電基板とを個片化する工程と、
   を有することを特徴とする弾性波デバイスの製造方法。
6. 前記絶縁膜は前記レーザ捺印を行うレーザ光の波長における透過率が前記圧電基板より小さいことを特徴とする請求項５記載の弾性波デバイスの製造方法。
7. 前記個片化する工程は、
   前記圧電基板の前記絶縁膜が形成された面をダイシングテープに貼り付け、前記圧電基板を個片化する工程と、
   前記個片化された圧電基板を前記ダイシングテープから剥がす工程と、を有することを特徴とする請求項５または６記載の弾性波デバイスの製造方法。
8. 圧電基板の上面に弾性波素子を形成する工程と、
   前記圧電基板の下面または下方にＳｉ膜を形成する工程と、
   前記Ｓｉ膜が形成された面をダイシングテープに貼り付け、前記圧電基板を個片化する工程と、
   前記個片化された圧電基板を前記ダイシングテープから剥がす工程と、を有することを特徴とする弾性波デバイスの製造方法。

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