JP5214627B2

JP5214627B2 - 弾性波装置

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Publication number: JP5214627B2
Application number: JP2009539107A
Authority: JP
Inventors: 徹深野; 佳洋大久保; 潤弥西井
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2007-10-30
Filing date: 2008-10-30
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2028-10-30
Also published as: JPWO2009057699A1; US8436514B2; JP5587490B2; CN101803189B; US20100225202A1; JP2014064329A; WO2009057699A1; JP2016036182A; CN101803189A; JP5849130B2; JP2013048489A; JP2014099928A; JP6290850B2; JP2014239516A; JP2018098816A

Description

本発明は、移動体通信機器等の無線通信回路に主に用いられる弾性波装置に関するものである。

近年、移動体通信に用いられる携帯端末装置は小型化、軽量化が進むとともに、複数の通信システムに対応するマルチバンド化及び携帯端末装置の多機能化、高機能化のため、内蔵する回路が増加してきている。そのため、使用される電子部品はその実装密度向上のため表面実装可能な小型部品とされることが強く要望されている。

携帯端末装置のキーパーツとして弾性波装置がある。弾性波装置としては、圧電基板上に励振電極を形成した弾性表面波装置、また、圧電薄膜を金属電極で挟み込んだ圧電薄膜共振器がある。

弾性表面波装置は、弾性波が振動する部分に中空部を設け、振動空間を確保するとともに、この振動空間を気密封止する必要がある。このような弾性表面波装置においても、低損失かつ通過帯域外の遮断特性とともに、表面実装可能な小型の弾性表面波装置とされることが要求されている。

小型化の要求に対して、図４に示す弾性表面波装置が提案されている。図４に示す弾性表面波装置は、圧電基板上に形成された弾性表面波を励振するＩＤＴ（Inter Digital Transducer）電極を囲むように保護カバー４６を形成することによって弾性表面波の振動空間を確保するようにしたものである（例えば、特許文献１を参照）。

ところで携帯端末装置に搭載される電子部品として、弾性表面波装置やＩＣなどの複数の素子を同一基板に実装したもの、すなわちモジュール化された電子部品を採用するケースが増えている。これはモジュール化することにより、回路設計効率を向上させることができる上、実装回路設計を容易化し、開発工数を削減して設計期間を短縮することができるためである。モジュール化された電子部品は、同一基板に実装された各素子を保護するために、通常、トランスファーモールド法により各素子を樹脂封止している。なお、携帯端末装置に搭載されるモジュール化された電子部品としては、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）モジュール、送受信信号を処理するフロントエンドモジュールなどがある。

ところでトランスファーモールド法により基板上に実装された素子を樹脂封止する際、素子には高温の雰囲気下で高い圧力が加わる。図４に示すような従来の弾性表面波装置では、トランスファーモールド時の高い圧力によって保護カバー４６が大きく変形してしまうことがあった。保護カバー４６が大きく変形すると、保護カバー４６のＩＤＴ電極への接触や振動空間の大きな歪み等が生じ、それによって弾性表面波装置の電気特性が大きく劣化してしまうという問題があった。
特開平９−２４６９０５号公報

本発明は上述の問題を解決するために案出されたものであり、保護カバーの変形に起因した電気特性の劣化を抑制することができる信頼性に優れた弾性波装置を提供するものである。

本発明の実施形態にかかる弾性波装置は、弾性波を伝搬させる基板と、前記基板の第１の主面上に形成された励振電極と、前記励振電極と電気的に接続される柱状の外部接続用電極と、を備える。さらに前記第１の主面上と間隔を設けた状態で前記励振電極の形成領域を覆うことによって前記第１の主面とともに中空の収容空間を形成する保護カバーと、前記保護カバー上に配置され、前記外部接続用電極と接続されている導体層と、を備えている。

上記の弾性波装置によれば、保護カバー上に形成された導体層が、外部接続用電極と連続的に形成されているので、外部接続用電極を支柱として導体層が支持され、中空構造を形成する保護カバーが変形するのを抑制することができ、振動空間の変形に起因する電気特性の劣化が起こりにくい長期信頼性に優れた弾性波装置を実現することができる。

また、保護カバーを圧電基板上に設けることより、弾性波装置を収容するセラミックパッケージが不要となり、表面実装構造が可能なウェハレベルで弾性波装置を一体形成することができるＷＬＰ（Wafer Level Package）タイプの小型の弾性波装置を提供することができる。

また、導体層が電磁シールドの役割を果たすことによって、外部の電磁波の影響を受けにくくなり電気特性に変化が生じることが少ない弾性波装置を提供することができる。さらに、保護カバー上の導体層により、弾性波装置の耐湿性を向上させることができるという利点もある。

（ａ）は、本発明にかかる弾性表面波装置の一実施形態を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線の断面図である。（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ、本発明にかかる弾性表面波装置の製造方法の一実施形態を示す工程毎の断面図である。（ａ）〜（ｉ）はそれぞれ、本発明にかかる弾性表面波装置の製造方法の一実施形態を示す工程毎の断面図である。従来の弾性表面波装置の１例を示す断面図である。図１のＶ−Ｖ線における断面図である。図１に示す弾性表面波装置を回路基板に実装した状態の一例を示す断面図である。本発明にかかる弾性表面波装置の変形例を示す断面図である。本発明にかかる圧電薄膜共振器の一実施形態を示す断面図である。

符号の説明

１：圧電基板
２：ＩＤＴ電極
３：接続線
５：保護膜
６：枠体
７：蓋体
８：中空の収容空間
１０：外部接続用電極
１１：絶縁層
１２：保護層
１７：保護カバー
１８：導体層

以下、本発明の弾性波装置にかかる実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。

なお、本発明の弾性波装置は、複数の電極指からなる櫛歯状電極を少なくとも１つ備えるＩＤＴ電極を有する弾性表面波装置を中心に説明する。

本実施形態の弾性表面波装置は、図１（ａ）、図１（ｂ）及び図５に示すように、弾性表面波を伝搬させる圧電基板１と、圧電基板１の第１の主面上に形成された励振電極としてのＩＤＴ電極２と、第１の主面上に形成され、ＩＤＴ電極２と外部回路とを電気的に接続するための接続線３と、接続線３の端部の上に形成された柱状の外部接続用電極１０と、ＩＤＴ電極２が収容される中空の収容空間８を有し、第１主面上に配置される保護カバー１７と、保護カバー１７上に形成され、外部接続用電極１０と接続されている導体層１８とから主に構成されている。

図６は、本実施形態の弾性表面波装置を回路基板１０１に実装した状態の一例を示す断面図である。

弾性表面波装置は、外部接続用電極１０上に形成された外部接続端子１３を回路基板１０１に当接させた状態で、樹脂１０３によって封止されることにより、回路基板１０１に実装されている。樹脂封止は、例えば、トランスファーモールド法によって行われ、弾性表面波装置には、高温の雰囲気下で高い圧力が加えられる。

本実施形態の弾性表面波装置では、図１（ａ）及び図５に示すように、保護カバー上に形成された導体層１８が、外部接続用電極１０と連続的に形成されて外部接続用電極１０に接続されているので、導体層１８が外部接続用電極１０を支柱として支持された状態となり、例えば、トランスファーモールド法によって弾性表面波装置に高い圧力が加わった場合においても中空構造を形成する保護カバー１７の変形を抑制することができる。これによって振動空間の変形が起こりにくくなり、電気特性が安定した弾性波装置を実現することができる。

外部接続用電極１０は複数個設けられていることが好ましく、本実施形態においては３個の外部接続用電極１０が設けられている。このように外部接続用電極１０を複数個設けることによって導体層１８が支持される部分が増えるため保護カバー１７の変形抑制効果を高めることができる。また導体層１８を外部接続用電極１０によってより確実に支持するためには、平面視したときに２個の外部接続用電極１０の間に収容空間８が位置していることが好ましい。なお２個の外部接続用電極１０の間に収容空間８が位置しているとは、平面視したときに２個の外部接続用電極１０の中心間を結ぶ直線が、収容空間８と交差する位置関係にあることをいう。外部接続用電極１０と収容空間とのより好ましい位置関係は、平面視したときに２個の外部接続用電極１０の中心間を結ぶ直線が、収容空間８の中心を通ることである。本実施形態の弾性表面波装置では、図１（ａ）に示すように、左下に位置する外部接続用電極１０と上中央に位置する外部接続用電極１０との間および右下に位置する外部接続用電極１０と上中央に位置する外部接続用電極１０との間に収容空間８が位置するようにしている。

また外部接続用電極１０と導体層１８とをより強固に接続しておくために、導体層１８は外部接続用電極１０の上部の外周面に全体に亘って接続されていることが好ましい。特に導体層１８と外部接続用電極１０とを同一材料により同一工程で作製する場合にはこのような接続状態にしておくとよい。あるいは、導体層１８を外部接続用電極１０の上面全体を覆うようにして外部接続用電極１０と接続するようにしてもよいし、外部接続用電極１０の外周面と上面との両方に接続するようにしてもよい。

また、保護カバー１７を圧電基板１上に設けることより、弾性表面波装置を収容するセラミックパッケージが不要となり、表面実装構造が可能なウェハレベルで弾性表面波装置を一体形成することができるＷＬＰタイプの小型の弾性表面波装置を得ることができる。

また、導体層１８が電磁シールドの役割を果たすため、弾性表面波装置は外部の電磁波の影響を受けにくくなり、電気特性が安定した弾性表面波装置を得ることができる。弾性表面波装置が外部の電磁波の影響をより受けにくくするためには、導体層１８をＩＤＴ電極２の直上領域に配置することが好ましい。さらに、保護カバー１７上の導体層１８により、弾性表面波装置の耐湿性を向上させることができるという利点もある。

導体層１８は、各種金属材料により形成することができるが、なかでもＣｕまたはＮｉを用いて形成することが好ましい。導体層１８がＣｕまたはＮｉを含んでいることにより、導体層１８を接地電位導体等の基準電位用導体として用いた場合に基準電位の安定性が向上する。

また、導体層１８の厚みは１〜５０μｍ程度がよい。導体層１８の厚みを１〜５０μｍとすることで、トランスファーモールド時における保護カバー１７の変形防止効果を高めることができるとともに、低背化に対応した弾性表面波装置を実現することができる。導体層１８の厚みのより好ましい範囲は１０〜２５μｍである。導体層１８の厚みをこの範囲に設定することでトランスファーモールド時における保護カバー１７の変形防止効果を十分に維持しつつ、低背化に対応した弾性表面波装置を実現することができる。

本実施形態における導体層１８は、保護カバー１７の上面に配される第１導体層１８ａと、第１導体層１８ａの上面に配される第２導体層１８ｂとから構成されている。第１導体層１８ａは、保護カバー１７のヤング率よりも大きいヤング率を有している。例えば、保護カバー１７のヤング率は０．５〜１．０ＧＰａ、第１導体層１８ａのヤング率は１００〜２５０ＧＰａである。これにより保護カバー１７がより変形しにくくなる。第１導体層１８ａの材料としては、Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉなど保護カバー１７との密着性が良い金属が好ましく、このような材料からなる第１導体層１８ａの上に１０〜５０μｍ程度の厚みを有する第２導体層１８ｂを形成することによって第２導体層１８ｂが保護カバー１７上に強固に接合された状態になり保護カバー１７の変形防止効果を高めることができる。第２導体層１８ｂは、例えばＣｕなどから成る。なお、導体層１８は、１層からなる構造でもよいし、３層以上の多層構造でもよい。多層構造にする場合は、保護カバー１７側から順次硬度が低くなるように導体層１８を形成するとよい。

また、導体層１８の表面は凹凸構造を成すように粗面化されていてもよい。この場合、導体層１８を覆って絶縁層１１を設ける際に、導体層１８と絶縁層１１との密着性が向上し、また、導体層１８から絶縁層１１への熱伝導性が高まる。このような導体層１８の表面の好ましい算術平均粗さは１〜３μｍ程度である。

導体層１８は、平面視したときに収容空間全体を覆うようにして設けられていることが好ましい。換言すれば、平面視したときに収容空間が導体層１８の内側に位置している。図１（ａ）には収容空間８と導体層１８との位置関係が把握できるように収容空間８を点線で示している。このように導体層１８を形成することによって、収容空間８に変形が生じるのをより確実に抑えることができる。さらに、導体層１８の面積が保護カバー１７の上面の面積の５０％以上であることがより好ましい。これにより保護カバー１７の強度が高まり、トランスファーモールド時に保護カバー１７の変形がより生じにくくなる。また、導体層１８が接地電極を兼ねる場合には、その接地電位が安定化し、弾性表面波装置の電気特性が安定化する。なおより好ましくは、導体層１８の面積が保護カバー１７の上面の面積の７０％以上である。

また本実施形態の弾性表面波装置は、導体層１８が外部接続用電極１０のうち、基準電位端子と電気的に接続されている外部接続用電極１０と連続的に形成されている。

このように導体層１８が基準電位端子と電気的に接続された外部接続用電極１０に接続されていることにより、外部接続用電極１０に導体層１８によるインダクタンス成分を付加することができ、弾性表面波装置の帯域外減衰量を向上させることができる。なお基準電位端子とは、グランドに導通される端子のことであるが必ずしもゼロボルトであるとは限らない。

一方、図１（ａ）に示すように、圧電基板１の主面には導体層１８と接続されないように導体層１８と所定の間隔を設けた状態で形成された柱状の入出力用電極２０も設けられている。なお、入出力用電極２０は、外部接続用電極１０の一種として捉えられてよく、本願では入出力電極２０と外部接続用電極１０とを区別せずに説明することがある。この入出力用電極２０は、外部からＩＤＴ電極２に電気信号を入力するためのもの、あるいはＩＤＴ電極２の電気信号を外部に出力するためのものであり、ＩＤＴ電極２と電気的に接続されている。

また導体層１８は、外部接続用電極１０と同じ材料で形成することが好ましい。これにより導体層１８と外部接続用電極１０との接続強度が向上し収容空間８の変形防止効果を高めることができる。また導体層１８と外部接続用電極１０とを一体形成することができ、弾性表面波装置の製造工程を簡略化して生産性を向上させることができる。

また接続線３は、外部接続用電極１０を介して導体層１８と電気的に接続されていることが好ましい。

これにより、圧電基板１の表面における接続線３間で発生する寄生容量を低減することができるので、挿入損失が小さく電気特性が優れた弾性表面波装置を得ることができる。

パターン形成された導体層１８を設ける場合、図１（ａ）に示すように、パターンは、強度を保持できるとともに基準電位を安定化できるように大面積の中央部を有することが好ましい。また、パターンは、インダクタンス成分を付加できるように中央部から突出した小面積の突出部を有することが好ましい。図１（ａ）においては、導体層１８の小面積の突出部において、導体層１８が外部接続用電極１０と連続しているとともに接続されている。

また、図１に示すように、本実施形態の弾性表面波装置は、保護カバー１７が、枠体６と、枠体６の上に載置されたフィルム状の蓋体７とを接合することによって形成されている。保護カバー１７が、ＩＤＴ電極２を囲む枠体６と、枠体６の上に配置されるフィルム状の蓋体７とから構成されていることにより、フィルム状の蓋体７をフォトリソグラフィ法による簡易な工程によって作製することができ、ＩＤＴ電極２の振動空間を容易に確保することができる。

保護カバー１７を構成する枠体６及び蓋体７の材料としては、アクリル基やメタクリル基などのラジカル重合により硬化する樹脂、より具体的には、ウレタンアクリレート系、ポリエステルアクリレート系、エポキシアクリレート系の樹脂を用いることが好ましい。ラジカル重合により硬化する樹脂は、光硬化した後の状態において、ＩＤＴ電極２や接続線３にダメージを与える酸や塩基が材料中にほとんど存在しない。このためＩＤＴ電極２や接続線３へのダメージが低減され電気特性に優れた弾性表面波装置となすことができる。

また、本実施形態の弾性表面波装置は、保護カバー１７と外部接続用電極１０とが絶縁層１１で覆われている。これにより柱状の外部接続用電極１０によって表面実装することができるようになり、取り扱いが容易となる。絶縁層１１は、導体層１８と、基準電位端子とは接続されていない外部接続用電極１０との導通を抑制することにも寄与する。なお絶縁層１１は、例えば、ソルダーレジストなどフォトリソグラフィ法でパターニング可能な絶縁材料からなる。

また、図１に示す本実施形態の弾性表面波装置では、保護カバー１７の上面にのみ導体層１８を設けるようにしているが、保護カバー１７の側面及び絶縁層１１の側面に導体層を形成しても良い。

図７は、保護カバー１７及び絶縁層１１から成る封止体の側面に導体層１９が形成された変形例の弾性表面波装置を示す、図１（ｂ）に対応する断面図である。

このように、弾性波表面波装置の保護カバー１７及び外部接続用電極１０から成る封止体の側面にも導体層１９が形成されている場合、外部の電磁波の影響を受けることが殆どなく、弾性波表面波装置の電気特性が安定化するとともに、耐湿性を向上させることができる。

側面の導体層１９の厚さ、面積、パターンは適宜に設定されてよい。外部の電磁波の影響を遮断する効果の観点からは、図７に示すように、導体層１９は、圧電基板１から導体層１８（絶縁層１１）に亘って設けられていることが好ましい。なお、側面の導体層１９は、更に、後述する裏面電極４に亘って設けられていてもよい。また、導体層１９は、封止体の四方を囲むように設けられていることが好ましい。側面の導体層１９は、導体層１８の一部が封止体の側面まで延びることなどにより、基準電位端子に接続される。

次に、本発明にかかる弾性表面波装置の製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図２および図３は、本実施形態の弾性表面波装置の製造方法を示す工程毎の断面図である。

本実施形態の弾性表面波装置の製造方法は、圧電基板１の第１の主面上に、弾性表面波の励振電極としてのＩＤＴ電極２と、ＩＤＴ電極２と接続される接続線３とを形成する工程ａと、保護カバー１７を、第１の主面上においてＩＤＴ電極２の形成領域を覆うように設けることによって、第１の主面と保護カバー１７とにより中空の収容空間８を形成する工程ｂと、接続線３の端部の上に柱状の外部接続用電極１０を形成するとともに、保護カバー１７上に外部接続用電極１０と連続的につながっている導体層１８を形成する工程ｃと、を備えるものである。

以下、本実施形態の弾性表面波装置の製造方法を工程毎に説明する。

（工程ａ）
図２（ａ）に示すように、まず、所定の圧電基板１の第１の主面の上に、圧電基板１における弾性表面波の伝搬方向と直交する方向に長手方向を有する複数の電極指からなる櫛歯状電極を少なくとも１つ備えるＩＤＴ電極２と、ＩＤＴ電極２に接続されＩＤＴ電極２と外部回路とを電気的に接続するための接続線３とを形成する。

具体的には、例えばタンタル酸リチウム単結晶，ニオブ酸リチウム単結晶等の圧電性を有する単結晶から成る圧電基板１の第１の主面上に、弾性表面波を発生させるための励振電極であるＩＤＴ電極２と、ＩＤＴ電極２に接続された接続線３とを形成する。ＩＤＴ電極２、接続線３は、例えばＡｌ−Ｃｕ合金等のＡｌ合金から成る。ＩＤＴ電極２、接続線３は、スパッタリング法、蒸着法またはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等の薄膜形成法により形成され、縮小投影露光機（ステッパー）とＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置とを用いたフォトリソグラフィ法等によりパターニングされて所望の形状を得る。

ＩＤＴ電極２の形状は、互いに噛み合うように形成された少なくとも一対の櫛歯状である。またＩＤＴ電極２は、所望の特性を得るために、複数のＩＤＴ電極２を直列接続や並列接続等の方式で接続して構成してもよい。このように複数のＩＤＴ電極２を接続することにより、例えばラダー型弾性表面波フィルタや２重モード弾性表面波共振器フィルタ等を構成する。また、弾性表面波を閉じ込めるために、ＩＤＴ電極２の弾性表面波の伝搬方向の両端に反射器電極を設けてもよい。反射器電極はＩＤＴ電極２と同一材料、同一工程で形成することができる。

このように、圧電基板１上にＩＤＴ電極２、接続線３が形成された領域を弾性表面波素子領域とする。

また、圧電基板１の第２の主面（裏面）には裏面電極４が形成されている。裏面電極４は、例えばＡｌ−Ｃｕ合金等のＡｌ合金から成る。裏面電極４は、スパッタリング法、蒸着法またはＣＶＤ法等の薄膜形成法により形成される。裏面電極４は圧電基板１の裏面全面に形成され、これにより、温度変化により圧電基板１表面にチャージした電荷を接地する事が可能となり、スパーク等による圧電基板１の割れや電極間のスパーク等の問題を防ぐ事ができる。

次に図２（ｂ）に示すように、ＩＤＴ電極２等の酸化等を防ぐために、ＩＤＴ電極２及び接続線３を酸化珪素，窒化珪素，シリコン等から成る保護膜５で覆う。保護膜５は、ＣＶＤ法または蒸着法等の薄膜形成法により形成される。また、外部回路と接続するために、フォトリソグラフィ法により接続線３の少なくとも一部が露出するように保護膜５の一部を除去する。

（工程ｂ）
次に、図２（ｃ）に示すように、所定の光硬化性材料からなる第１のレジストでＩＤＴ電極２を囲む枠体６を形成する。第１のレジストとしては、例えばエポキシ系樹脂，ポリイミド，ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン），アクリル系樹脂等を用いる事ができる。なかでもアクリル基やメタクリル基などのラジカル重合により硬化する樹脂、より具体的には、ウレタンアクリレート系、ポリエステルアクリレート系、エポキシアクリレート系の樹脂を用いることが好ましい。ラジカル重合により硬化する樹脂は、光硬化した後の状態において、ＩＤＴ電極２や接続線３にダメージを与える酸や塩基が材料中にほとんど存在しない。このためＩＤＴ電極２や接続線３へのダメージが低減され電気特性に優れた弾性表面波装置を作製することができる。第１のレジストを、圧電基板１の弾性表面波素子領域上に、例えばスピンコート法、印刷法等で形成する。次に、露光工程、現像工程を経て、第１のレジストをＩＤＴ電極２が形成された領域を取り囲む枠体６とする。

なお、枠体６の形成方法はこれに限らず、例えば、あらかじめ枠状の形状に加工したフィルム状の第１のレジストを圧電基板１の第１の主面に載置させるようにしてもよい。この場合、フィルムを載置するだけで均一な厚みの枠体６を形成することができる。

次に、図２（ｄ）に示すように、枠部６の上面にフィルム状の第２のレジスト１５を載置させ収容空間８を形成する。第２レジスト１５としては、第１のレジストと同じ材料を用いることが好ましく、例えば、エポキシ系樹脂，ポリイミド，ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン），アクリル系樹脂等を用いる事ができる。なかでも第１のレジストと同様の理由によりアクリル基やメタクリル基などのラジカル重合により硬化する樹脂、より具体的には、ウレタンアクリレート系、ポリエステルアクリレート系、エポキシアクリレート系の樹脂を用いることが好ましい。この第２レジスト１５はフィルム状であり、枠部６の上面に第２レジスト１５を載置するだけで圧電基板１との間に空間８を形成することができる。第２レジスト１５を載置するには、貼り付け機を用いて枠部６の上面に貼り付ければよい。

なお、第１のレジストとして枠形状にしたフィルム状のものを用いた場合、第１のレジストと第２のレジスト１５と同一材料とすれば、枠体６と蓋体７とを加熱して接合した場合に両者を一体化することができ、その接合界面も殆どなくなるので密着強度、気密性を向上させることができ、高信頼性の弾性表面波装置を製造することができる。特に、第１及び第２のレジストの材料としてエポキシ系樹脂を用いて、１００℃から２００℃の範囲で加熱した場合には、より重合が促進されるため、密着強度、気密性を向上させることができる。

次に、図２（ｅ）に示すように、図２（ｄ）の状態から露光工程、現像工程を経て、第２レジスト１５を弾性表面波素子領域を覆う蓋体７とする。その後、枠体６と蓋体７を加熱により接合させて保護カバー１７とする。接合するための加熱温度は、例えば枠部６としてエポキシ樹脂を用い、蓋体７としてエポキシ系樹脂を用いた場合であれば、１００℃程度とすればよい。この保護カバー１７により、振動空間を確保することができるとともに、ＩＤＴ電極２を封止することができるのでＩＤＴ電極２の酸化等を防ぐことができる。

このような工程ａ、工程ｂにより弾性表面波装置を製造することにより、ＩＤＴ電極上に犠牲層を形成する必要がないため、犠牲層を除去する際にエッチャントやエッチングによる残留生成物が、中空構造の内部（振動空間）に残ることがなく、弾性表面波装置の電気特性の特性劣化が発生することを防止することができる。その結果、弾性表面波装置の信頼性を向上させることができる。また、犠牲層を用いることなく、振動空間を形成することができるので、犠牲層の形成、除去のために必要だった工程が不要となり、振動空間を形成するための工数を少なくすることができ、生産性の高いものとすることができる。

（工程ｃ）
図３（ａ）〜（ｈ）は図２（ｅ）に続く工程の工程毎の断面図である。なお、図３（ａ）は、図２（ｅ）の状態に相当する。

工程ｃでは、まず図３（ｂ）に示すように、図２（ｅ）に示す状態から、保護カバー１７が形成された弾性表面波素子領域を覆うメッキ用下地層２３を形成する。

メッキ用下地層２３は、柱状の外部接続用電極１０を電気的に析出させたり、化学的に析出させて形成するためのものである。また保護カバー１７の上面に形成されたメッキ用下地層２３は導体層１８の一部（第１導体層１８ａ）となる。なお、メッキ用下地層２３の材料として、一般的にはＣｕが利用されるが、ＣｕとＡｌ−Ｃｕ配線の密着性を考慮するとＣｒやＴｉの密着層を介在させる事が好ましい。なお、メッキの厚さはメッキ処理時間で決定されるが、３０μｍを超える場合は成長速度が速い電気メッキ処理が好ましい。

メッキ用下地層２３は、柱状の外部接続用電極１０を形成する領域を含めた圧電基板１の全面に、例えばＴｉ−Ｃｕ等を用いて形成する。メッキ用下地層２３を介して、電気メッキ法にて銅等の金属を厚く形成することができる。

特に、フラッシュメッキ法によりメッキ用下地層２３を形成する場合には、メッキ形成部位のみに電流を流すための配線パターンを形成する必要がない為、チップの小型化が可能となる。

次に、図３（ｃ）に示すように、保護カバー１７の外側に位置する接続線３上のメッキ用下地層２３上に、開口部１６を有するメッキ用レジスト２４を形成する。メッキ用レジスト２４は、例えば、スピンコート等の手法で基板に形成される。なお、使用するレジストの粘度やスピンコートによる塗布回数により、レジストの厚さを数μｍから数百μｍまでコントロールする事が可能となる。また、メッキ用レジスト２４の開口部１６は、一般的なフォトリソグラフィの工程によって形成する事が好ましい。

さらに、図３（ｃ）の工程において、メッキ用レジスト２４は、レジスト材料を複数回塗布、硬化を繰り返して形成することが好ましい。このように、複数回に分けてメッキ用レジスト２４を形成することにより、被覆性、取り扱い性等に考慮して適宜調製したレジスト材料を用いて、所望の厚みのメッキ用レジスト２４を形成することができるので、生産性を高くすることができる。また、メッキ用レジスト２４を所望の厚さに形成することができるので、その結果、所望の高さの柱状の外部接続用電極１０を形成することが可能となる。

次に、図３（ｄ）に示すように、開口部１６内に露出するメッキ用下地層２３上に、メッキ法により柱状の外部接続用電極１０及び導体層１８を形成する。このとき、所定の外部接続用電極１０と蓋体７の上面に形成された第１、第２導体層１８ａ、１８ｂとが連続的につながった状態となっている。

柱状の外部接続用電極１０は、電気メッキ法、無電解メッキ法、スタッドバンプ法等により形成することができるが、なかでも電気メッキ法が好適である。電気メッキ法は、柱状の外部接続用電極１０の高さの自由度を高くして形成でき、メッキ用下地層２３との密着性が良好なためである。外部接続用電極１０の材料としては、はんだ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｎｉ等を用いることができる。特にＣｕ，はんだを用いた場合、形成工程が安価となり好ましい。

次に、図３（ｅ）に示すように、柱状の外部接続用電極１０、導体層１８が残るように、メッキ用レジスト２４とメッキ用下地層２３の所定部分を除去する。メッキ用レジストはアセトンやＩＰＡ等の有機溶剤やジメチルスルフォキシド等のアルカリ性有機溶剤により除去が可能である。さらに、メッキ用下地層２３のＣｕは塩化第２鉄や燐酸と過酸化水素水の混合液により除去が可能である。また、メッキ用下地層２３のＴｉは希フッ酸やアンモニアと過酸化水素水の混合液で除去が可能である。中でも、メッキ用下地層２３の下層に形成されているＳｉＯ₂膜やＡｌ−Ｃｕ配線へのダメージが少ないものとして、Ｔ
ｉの剥離にはアンモニアと過酸化水素水の混合液の使用が好ましい。

次に、図３（ｆ）に示すように、第２導体層１８ｂおよび外部接続用電極１０の上面を研削して、外部接続用電極１０と導体層１８の高さをそろえる。具体的には、第２導体層１８ｂおよび外部接続用電極１０の上面を、グラインダーにより研磨刃を用いて研磨する。導体バンプ等から成る外部接続端子１３と柱状の外部接続用電極１０とを良好に接続するために、バフ研磨等により仕上げ加工を加えても良い。

次に、図３（ｇ）に示すように、保護カバー１７、導体層１８、および柱状の外部接続用電極１０を覆う絶縁層１１を形成する。

絶縁層１１の材料としては、ポリイミド樹脂、エポキシ系樹脂が好適である。特に線膨張係数が圧電基板１に近いものを使用したり、また、弾性率が低いものを使用したりするなど、圧電基板１に加わる応力が少ないものを使用するのが良い。また、絶縁層１１内に気泡が混入すると水蒸気爆発の原因ともなる為、真空印刷法により印刷することも好適である。なお、絶縁層１１の厚さは、柱状の外部接続用電極１０が覆われる程度に形成される事が好ましい。

次に、図３（ｈ）に示すように、圧電基板１の第２の主面（下面）に、絶縁層１１と熱膨張係数が略同一の材料から成る保護層１２を形成する。

保護層１２を形成することにより、ＩＤＴ電極２が形成されていない圧電基板１の下面部が、保護層１２で保護された構造となり、製造時及び製造後における弾性表面波装置の耐衝撃性を向上させることができる。そのため、弾性表面波装置の割れ、カケ等の不良の発生が少なくなり、歩留まりを向上させることができる。また、圧電基板１の底面部が保護部材で保護された構造を採用しているので、圧電基板１と封止樹脂の界面から水分が浸入してくるのを抑制でき、弾性表面波装置の気密性、耐湿性を向上させることができる。

また、絶縁層１１と熱膨張係数が略同一の材料を圧電基板の下面の保護層１２として用いるため、製造工程における封止樹脂の応力を緩和することができ、圧電基板１に反りが殆ど発生することなく、弾性表面波装置の信頼性を向上させることができる。

なお、図３（ｈ）に示すような工程は、上述の工程ａから工程ｃの間に適宜追加すればよいが、圧電基板１の第１の主面に絶縁層１１を形成する図３（ｅ）の工程以降に設ければよい。この場合、圧電基板１の上面と下面とで、圧電基板１と絶縁層１１との間の熱膨張係数の違いにより圧電基板１に加わる応力を打ち消すことができるので好ましい。

このような保護層１２は、絶縁層１１と熱膨張係数が略同一であれば材料は限定されないが、特にエポキシ系樹脂を用いれば、ＳｉＯ₂等から成るフィラーを添加させる事により熱膨張係数をコントロールでき、透湿性が低く、且つ吸水性が高いため好適である。

次に、図３（ｉ）に示すように、柱状の外部接続用電極１０の上端面に外部接続端子１３を形成する。外部接続端子１３は、Ｐｂ−Ｓｎ合金半田，鉛フリー半田，Ａｕ−Ｓｎ合金半田，Ａｕ−Ｇｅ合金半田等の半田を用いて、導体バンプとして形成してもよいし、導電性を有する材料で薄膜を形成しフラットなパッドを形成してもよい。例えば、クリーム半田を略柱状の外部接続用電極１０の上部にスクリーン印刷しリフローすることにより、外部接続端子１３を形成することができる。

このような工程ｃを経ることにより、絶縁層１１の上面に露出する柱状の外部接続用電極１０の上端面に外部接続端子１３を形成することによって、表面実装可能な弾性表面波装置を得ることができる。また、このような弾性表面波装置をウェハレベルで形成することできるので、複雑な工程を経ることなく弾性表面波装置を得ることができる。さらに、弾性表面波装置を実装する実装基板に応じて外部接続端子１３を形成する材料を選択することができるので、実装基板との接合信頼性を向上させることができる。

また、本実施形態の弾性表面波装置を分波器に適用した場合、柱状の外部接続用電極１０を放熱用電極としても用いることができ、ＩＤＴ電極２における発熱箇所の近傍に柱状の外部接続用電極１０を配置することにより、放熱性に優れた分波器を得ることができる。また、この柱状の外部接続用電極１０の配置、本数、径を工夫することで放熱性を向上させることができる。

以上のようにして、弾性波の振動空間として機能する中空構造の変形を抑制することができる弾性表面波装置を作製することができる。

さらに、ウェハレベルで弾性表面波装置を形成することができるので、チップ化された弾性表面装置を個別に組み立てる必要がなくなる。このため、処理能力の小さいダイボンダー、シーム溶接機等の組立装置が不要となり、大幅な製造工程の簡略化を達成することができ、量産性を高めることができる。

なお、導体層１８は、外部接続用電極１０の形成工程と同一工程において、外部接続用電極１０と同一材料により、一体的に形成されるものに限定されない。例えば、実施形態の工程ｃの図３（ｂ）〜図３（ｆ）では導体層１８を形成せず、その代わりに、図３（ｆ）と図３（ｇ）との間において、板金を外部接続用電極１０上に載置し、又は、外部接続用電極１０とは異なる材料を成膜することにより、導体層１８を形成してもよい。

以上の実施の形態では、弾性表面波装置を例に説明したが、本発明の弾性波装置は、圧電薄膜を励振電極で挟み込んだ圧電薄膜共振器にも適用可能である。図８は、本発明の弾性装置を圧電薄膜共振器に適用した一例を示す圧電薄膜共振器の断面図である。

同図に示す圧電薄膜共振器は、上述した弾性表面波装置と比較して主に共振を発生させる部分の構造が異なっている。図８に示す圧電薄膜共振器は、共振を発生させる部分が、基板３０との間に空隙を有するように基板３０の主面上に形成される下部電極２ａと、下部電極２ａ上に形成される圧電薄膜３１と、下部電極２ａと対向する部分を有するように圧電薄膜３１上に形成される上部電極２ｂを含んで構成される。このような圧電薄膜共振器は、圧電薄膜３１が厚み縦振動を起こし、その振動が圧電薄膜３１の厚さ方向において共振を起こすようになっている。

このような圧電初膜共振器においても、保護カバー上に形成された導体層１８が、外部接続用電極１０と連続的に形成されているので、外部接続用電極１０を支柱として導体層１８が支持され、中空構造を形成する保護カバー１７が変形するのを抑制することができる。それにより収容空間８の変形に起因する電気特性の劣化が起こりにくい長期信頼性に優れた圧電薄膜共振器を実現することができる。

Claims

弾性波を伝搬させる基板と、
前記基板の第１の主面上に配置された励振電極と、
前記第１の主面上に配置され、前記励振電極に接続された接続線と、
前記励振電極が収容される中空の収容空間を有し、前記第１の主面上に配置される保護カバーと、
前記接続線の上面に配置され、前記保護カバーを貫通する、柱状の２以上の外部接続用電極と、
前記保護カバー上に配置され、前記外部接続用電極と接続されている導体層と、
前記保護カバーおよび前記外部接続用電極を覆う絶縁層と、
を備え、
前記導体層は、前記収容空間がその間に位置する２以上の前記外部接続用電極に接続され、平面透視したときに前記収容空間全体を覆っているとともに、表面が粗面化されており、前記表面の算術平均粗さが１〜３μｍである弾性波装置。
前記外部接続用電極が基準電位端子と電気的に接続されている請求項１に記載の弾性波装置。
前記導体層は、前記保護カバーの上面に配置された第１導体層と、前記第１導体層の上面に配置された第２導体層と、を含み、
前記第１導体層は、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉのいずれかからなり、前記第２導体層は、Ｃｕからなる請求項１に記載の弾性波装置。
前記保護カバーは、前記励振電極を囲む枠体と、前記枠体の上に配置される蓋体とを含んでなる請求項１に記載の弾性波装置。
前記絶縁層の側面及び前記保護カバーの側面が、前記導体層で被覆されている請求項１記載の弾性波装置。
前記導体層は、前記外部接続用電極と同一材料からなる請求項１に記載の弾性波装置。
前記導体層は、前記保護カバーのヤング率より大きいヤング率を有する請求項１に記載の弾性波装置。
前記励振電極と電気的に接続され、且つ前記導体層と間隔を設けて配置される柱状の入出力信号用電極をさらに含む請求項１に記載の弾性波装置。
前記導体層は、前記外部接続用電極の外周に接続されている請求項１に記載の弾性波装置。
前記導体層は、前記外部接続用電極の上面全体を覆うようにして該外部接続用電極と接続されている請求項１に記載の弾性波装置。
弾性波を伝搬させる基板と、
前記基板の第１の主面上に配置された励振電極と、
前記第１の主面上に配置され、前記励振電極に接続された接続線と、
前記励振電極が収容される中空の収容空間を有し、前記第１の主面上に配置される保護カバーと、
前記接続線の上面に配置され、前記保護カバーを貫通する、柱状の２以上の外部接続用電極と、
前記保護カバー上に配置され、前記外部接続用電極と接続されている導体層と、
前記保護カバーおよび前記外部接続用電極を覆う絶縁層と、
を備え、
前記導体層は、前記収容空間がその間に位置する２以上の前記外部接続用電極に接続され、平面透視したときに前記収容空間を覆い、且つ、前記保護カバーの上面の５０％以上を覆っているとともに、表面が粗面化されており、前記表面の算術平均粗さが１〜３μｍである弾性波装置。