JP5264281B2

JP5264281B2 - 圧電部品の製造方法

Info

Publication number: JP5264281B2
Application number: JP2008122966A
Authority: JP
Inventors: 田正男下
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2008-05-09
Filing date: 2008-05-09
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2028-05-09
Also published as: JP2009272975A

Description

本発明は、圧電部品、例えば、弾性表面波チップ（以下、“ＳＡＷチップ”という）を絶縁実装基板上にバンプを用いてフェィスダウンに搭載した後、ＳＡＷチップをシート状樹脂により封止する方法において、樹脂浸入不良による不良品発生を防止した、圧電部品の製造方法に関する。

弾性表面波デバイス（以下、“ＳＡＷデバイス”という）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。この種のＳＡＷデバイスでは、その櫛歯電極部の周囲に所定の空間が必要である。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。

また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間を形成し、この空間を保ったまま櫛歯電極側の圧電ウエハ全体を樹脂で封止し、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ＣＳＰ関連技術に関し、シート状樹脂を用いたＳＡＷチップの樹脂封止方法として、従来、例えば、特開２００４−３６３７７０号公報（特許文献１）に記載のものがある。

この従来例のシート状樹脂を用いた樹脂封止方法では、図４に示すような、ＳＡＷデバイスを製造する。

このＳＡＷデバイスＤ（圧電部品）は、図４に示すように、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）１と、このセラミック基板１の上面に金（Ａｕ）バンプ２ｂ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を樹脂封止するシート状樹脂（樹脂封止部）４と、セラミック基板１の底面に実装された外部端子電極１ａ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２ａとセラミック基板１の上面との間に空間Ｓを形成するよう樹脂封止する。

ここで、ＳＡＷチップ２に形成したＩＤＴ電極２ａは、給電側のリード端子から高周波電極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。

そして、このようなＳＡＷデバイスの従来のシート状樹脂による樹脂封止方法は（特許文献１参照）、図３（ａ）に示すように、各ＳＡＷチップ１５上に仮接着された樹脂シート３０を、密閉装置５０内に配置し、真空状態にする。密閉装置５０は、チャンバー５１内に底部熱源５２及び上部熱源５３、底部排気口５４及び上部排気口５５とを備えている。また、底部熱源５２と上部熱源５３の間に、ＳＡＷデバイスを搬送するための搬送用フィルム５６を設置し、搬送用フィルム５６と底部熱源５２との隙間に弾性体のダイヤフラム５７が張られた構造になっている。この真空工程においては、まず、搬送用フィルム５６内にＳＡＷチップ１５上に樹脂シート３０を載置した実装基板母材４０を配置し、底部熱源５２及び上部熱源５３によりチャンバー５１内を加熱し、底部排気口５４及び上部排気口５５より排気することにより、チャンバー５１内を真空状態にする。そして、チャンバー５１内が真空状態になったら、そのままの状態で保持する。

次に、図３（ｂ）に示すように、樹脂シート３０をＳＡＷチップ１５の外面にラミネートする。まず、樹脂シート３０がゲル化するまで上部熱源５３により温度８０〜１５０℃、時間１−１０分で加熱することにより樹脂シート３０を最適な軟化状態とした後、加熱しながら底部排気口５４より大気圧に開放する。この時、上部排気口５５側は真空状態を保持したままである。チャンバー５１内を大気圧開放することによって、ダイヤフラム５７が膨張し、軟化した樹脂シート３０を実装基板母材４０側に加圧する。そして、樹脂シート３０が、加圧によりＳＡＷチップ１５外面と実装基板母材４０上面に充填される。

しかしながら、特許文献１に示すような従来のＳＡＷデバイスの製造方法では、密閉装置５０内にＳＡＷデバイスを搬送するための搬送用フィルム５６と樹脂シート３０を実装基板母材４０側に加圧するダイヤフラム５７を必要とするため、樹脂封止のための装置構成が複雑になるとともに、ＳＡＷデバイスのＩＤＴ電極の周囲に適切な空間を確保することが困難である等の問題点を生じていた。
特開２００４−３６３７７０号公報

本発明が解決しようとする課題は、ＳＡＷデバイスのチップパターン面（ＩＤＴ電極）に適切な空間が確保するとともに、チップパターン面の空間に樹脂が回り込むのを防止することである。

前記した問題を解決するための本発明は、フリップチップ実装済ＳＡＷチップを搭載した集合絶縁基板を密封容器内のヒーター付下治具上に載置する工程と、前記ＳＡＷチップの外面に接する部分の裏側に保護フィルムを貼り、かつ、前記集合絶縁基板の表面積よりも大きいシート状樹脂を前記ＳＡＷチップの上面を覆い被せるように載置する工程と、シート状樹脂の前記保護フィルム上面にヒーター付上治具を載置し、前記密封容器内を減圧して真空状態にしてから、前記上治具及び前記下治具のヒーターによりシート状樹脂を所定の温度まで加熱し、シート状樹脂が樹脂封止に最適な軟化状態になった時点で、加圧プレスにより押圧し、軟化した樹脂が仮硬化あるいは本硬化するまで保持する工程と、軟化した樹脂が仮硬化あるいは本硬化した時点で、前記密封容器内の真空状態を解除し、前記上治具を上昇させ押圧を解除し、ＳＡＷチップを樹脂封止した前記集合絶縁基板を前記密封容器から取り出す工程と、からなることを特徴とする。

これにより、ＳＡＷデバイスのチップパターン面（ＩＤＴ電極）に適切な空間が確保するとともに、チップパターン面の空間に樹脂が回り込むのを防止することができる。

ＳＡＷチップの樹脂封止時におけるチップパターン面の空間への樹脂の回り込み（浸入）を有効に阻止できる。

以下、本発明の圧電部品の製造方法を、ＳＡＷデバイスの実施例の製造方法について詳細に説明する。

ＳＡＷデバイスの製造装置
まず、本発明の実施例のＳＡＷデバイスの製造方法に用いる製造装置の概要について説明する。

図１（ａ）に示すように、当該製造装置は、下治具セット台１０と、この下治具セット台１０の上面に配置された７０℃まで加熱できるヒーター付下治具３と、この下治具３の上面に載置された開口部８ａを有する環状のストッパー８と、このストッパー８の上方に配置され、加圧プレス９のラム９ａに固着され、その降下により上記ストッパー８の上面にその下面が当接するまで下降し、かつ中央部に上記開口部８ａに嵌入される突出部７ａをもつ（図１（ｂ）参照）９０℃まで加熱できるヒーター付上治具７と、これらのヒーター付上治具７、ヒーター付下治具３、及びストッパー８を密封して収容する密封容器６と、から構成されている。

ヒーター付下治具３には、集合絶縁基板１を収容する凹所３ａが設けられている。また、密封容器６には、その内部空間Ｃの容積を排気して真空状態にし、また真空状態を解除して大気開放させるために真空ポンプ等に接続された排気口６ａが、例えば２個設けられている。また、下治具セット台１０の上面の密封容器６の下端面に対応する位置にゴム等からなる環状のシール部材１０ａが設けられ、密封容器６からの気体の洩れを防止している。

また、密封容器６の中央上壁をシール部材９ｂを介して貫通して押圧ラム９ａが設けられていて、加圧プレス９の作動により押圧ラム９ａを昇降させ所定の押圧力（例えば、２００〜３００ｋｇ）でヒーター付上治具７をその上方から押圧し、あるいは押圧を解除するように構成されている。

ＳＡＷデバイスの製造方法
次に、本発明の実施例のＳＡＷデバイスの製造方法を図１（ａ），（ｂ）及び図２に基づいて説明する。

まず、密封容器６を集合絶縁基板の載置に支障がないように、上昇させてから、複数のフリップチップ実装済ＳＡＷチップ２を搭載した集合絶縁基板１をＳＡＷチップ２が下面にくるようにして、密封容器６内に配置したヒーター付下治具３の上面に設けられた凹所３ａ内に載置する（ステップ１）。

次いで、ＳＡＷチップ２の上面と接する部分の裏側に樹脂封止後の上治具７からの離型を容易にする保護フィルム５が貼り付けられた集合絶縁基板に、その表面積よりも大きい面積のシート状樹脂４をＳＡＷチップ２の上面を覆い被すように載置する（ステップ２）。

ここで、本発明に用いるシート状樹脂としては、例えばエポキシ樹脂を用いることができる。このエポキシ樹脂は、液状樹脂に比べて、はるかに高い粘度を有し、例えば、その加熱軟化温度は、３０°〜１５０℃であって、軟化した樹脂シートは、７，０００〜２０，０００Ｐａ・ｓの粘度を有する。この軟化状態では、樹脂シートはゲル状で流動性が無いため、通常、液状樹脂で発生する毛細管現象によるＩＤＴ電極の狭ギャップ部への樹脂の混入は発生しない。

さらに、ヒーター付下治具３に載置されたＳＡＷチップ２の上面に被せられたシート状樹脂４の保護フィルム５の上面に押圧ラム９ａの先端に固着されたヒーター付上治具７を載置し、密封容器６を下降させて、その下面を下治具セット台１０に当接させて、下治具３、集合絶縁基板１、シート状樹脂４及び上治具７を密閉状に被い、別途設けた真空ポンプにより密封容器６の上壁に設けた排気口６ａから排気して密封容器６内を真空状態とする（真空圧は７０〜９０ＫＰａＧ）。そして、下治具３及び上治具７にそれぞれ内蔵されたヒーターによりシート状樹脂４を所定温度（例えば、７０℃〜９０℃、加熱時間は数十秒〜数分）に軟化状態になるまで加熱し、シート状樹脂４がヒーターにより加熱されて最適な軟化状態になった時点で、加圧プレス９の加圧ラム９ａを下降させて、ストッパー８の上面に上治具７の下面が当接するまで所定圧（例えば２００〜３００ｋｇ）で押圧し、その状態で、軟化したシート状樹脂４が仮軟化あるいは本軟化するまで、例えば、１２０秒保持し、軟化した樹脂の厚みを揃えながら貼り付けて封止する（ステップ３）。この時、上治具７の突出部７ａは、ストッパー８の開口部８ａに嵌入される。このストッパー８によって、樹脂封止したＳＡＷデバイスの厚みを一定寸法に保つことができるとともに、ＩＤＴ電極の周囲に所定の空間Ｓが確保できるようになる。

次いで、軟化した樹脂が、仮硬化あるいは本硬化し変形しなくなった時点で、密封容器６内の真空を解除して、大気開放し、上治具７を加圧ラム９ａとともに上昇させて加圧を解除し、ＳＡＷチップ２を樹脂封止した集合絶縁基板１を、密封容器６を上昇させてから、取り出す（ステップ４）。取り出し後、保護フィルム５を集合絶縁基板１から剥離する。

最後に、ダイシングソー等を用いてＳＡＷチップ２を樹脂封止した集合絶縁基板を個々のＳＡＷデバイスに分割して個別のＳＡＷデバイスを得る（ステップ５）。

本発明の実施例のＳＡＷデバイスの製造方法によれば、密封容器６内に樹脂封止するＳＡＷチップ２を収容して減圧、真空状態での加熱及び押圧を同時に行うことが可能となるので、真空状態でシート状樹脂４の加熱軟化から硬化・封止までの工程を同時に行うことができる。その結果、ＳＡＷチップ２の周辺に樹脂が良好に回り込み、ボイドの発生が軽減できるとともに、ＩＤＴ電極の周囲に所定の空間が確保できるようになる。また、樹脂封止品が、これ以上変形しない仮硬化状態で、集合絶縁基板を密封容器から取り出して、次のバッチ処理ができるので、大巾に生産性が向上する。

本発明の製造方法は、正確な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の製造に利用できる。

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に用いる製造装置の概略図であって、図１（ａ）は、樹脂封止する集合絶縁基板をヒーター付下治具に載置した状態を、また、図１（ｂ）は、真空状態で、加圧プレスの加圧ラムを下降させて加熱・押圧し、集合絶縁基板をシート状樹脂により樹脂封止した状態を示す。本発明の実施例であるＳＡＷデバイスを図１に示した製造装置により製造する工程を示すフローチャートである。従来のＳＡＷデバイスのシート状樹脂による樹脂封止に用いる製造装置の概略図である。シート状樹脂により樹脂封止されたＳＡＷデバイスの縦断面図である。

符号の説明

１集合絶縁基板
２ＳＡＷチップ
３ヒーター付下治具
４シート状樹脂
５保護フィルム
６密封容器
７ヒーター付上治具
８ストッパー
９加圧プレス
９ａ加圧ラム
１０下治具セット台

Claims

フリップチップ実装済ＳＡＷチップを搭載した集合絶縁基板を密封容器内に配置したヒーター付下治具上に載置する工程と、
前記集合絶縁基板の外周部における前記ヒーター付下治具と対向する面の反対面に、環状のストッパーを当接させて載置する工程と、
前記集合絶縁基板の表面積よりも大きく、一方の主面に保護フィルムが貼られたシート状樹脂を用意し、前記シート状樹脂の他方の主面を前記ＳＡＷチップの上面に対向させて前記シート状樹脂を前記ＳＡＷチップの上面を覆い被せるように載置する工程と、
前記シート状樹脂の前記保護フィルム上面にヒーター付上治具を載置し、前記密封容器内を減圧して真空状態にしてから、前記上治具及び前記下治具のヒーターにより前記シート状樹脂を所定の温度まで加熱し、前記シート状樹脂が樹脂封止に最適な軟化状態になった時点で、加圧プレスにより押圧し、前記ヒーター付上治具の下面を前記環状のストッパーの上面に当接させて、軟化した樹脂が仮硬化あるいは本硬化するまで保持する工程と、
軟化した樹脂が仮硬化あるいは本硬化した時点で、前記密封容器内の真空状態を解除し、前記上治具を上昇させて前記加圧プレスによる押圧を解除し、前記ＳＡＷチップを樹脂封止した前記集合絶縁基板を前記密封容器から取り出す工程と、
からなる圧電部品の製造方法。
樹脂封止した前記集合絶縁基板を前記密封容器から取り出した後、ダイシングソーにより個々のＳＡＷデバイスに分割する工程と、からな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。
減圧して真空状態にした前記密封容器内の圧力が、７０〜９０ＫＰａＧ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。
前記シート状樹脂の軟化加熱温度が、３０℃〜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。
軟化した前記シート状樹脂が、７，０００〜２０，０００Ｐａ・ｓ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。
前記加圧プレスで前記シート状樹脂を押圧する押圧力が、２００〜３００ｋｇ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。
前記シート状樹脂が、エポキシ樹脂からな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に記載の圧電部品の製造方法