KR100680511B1

KR100680511B1 - 압전 디바이스

Info

Publication number: KR100680511B1
Application number: KR20067005118A
Authority: KR
Inventors: 다카시 이와모토; 요시히로 코시도
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2004-07-14
Filing date: 2005-06-17
Publication date: 2007-02-08
Also published as: CN1839543A; EP1768256B1; WO2006006343A1; EP1768256A1; EP1768256A4; KR20060095958A; CN100550618C; US7259500B2; US20060192462A1; JPWO2006006343A1; JP4210958B2

Abstract

소형화하면서 내습성을 향상시킬 수 있고, 회로기판에 실장한 후에 봉지할 필요가 없는 압전 디바이스 및 그 압전 디바이스의 제조방법을 제공한다.

압전 디바이스(10)는, a) 주면(14)에 압전소자(22)와 압전소자(22)에 접속된 도전패턴(24)이 형성된 압전기판과, b) 압전기판(12)의 주면(14)에 있어서 압전소자(22)의 주위에 배치된 지지층(30)과, c) 지지층(30)에 배치된 후, 압전기판(12)의 주면(14)의 법선방향에서 봤을 때, 압전기판의 외주로부터 내측이 제거되어, 압전기판(12)의 외주로부터 내측에 압전기판(12)의 외주(外周)와 전주(全周)에 걸쳐서 간격을 형성해 연장하는 커버(50)와, d) 압전기판(12)으로부터 커버(50)측을, 커버로부터 압전기판(12)의 주면(14)의 둘레부까지 전체적으로 피복하는 절연성의 보강재료(70)와, e) 도전패턴(24)에 전기적으로 접속되고, 커버(50) 및 상기 보강재료(70)를 관통하는 도전부재를 구비한다.

압전 디바이스, 압전소자, 압전기판, 보강재료, 도전패턴, 커버, 도전부재

Description

압전 디바이스{PIEZOELECTRIC DEVICE}

본 발명은 압전 디바이스에 관한 것이며, 상세하게는 압전기판이나 압전박막을 이용한 공진자나 필터 등의 압전소자를 구비한 압전 디바이스에 관한 것이다.

최근 압전기판을 이용한 탄성표면파 필터(SAW 필터)나 압전박막을 이용한 벌크 탄성파 필터(BAW 필터) 등의 압전 디바이스에 대해서, 소자칩 사이즈까지 패키지를 소형화하는 칩사이즈 패키지(CSP)의 개발이 진행되고 있다.

예를 들면 도 5에 나타내는 압전 디바이스(2)는, IDT(Inter Digital Transducer;빗형 전극)(4a)를 포함하는 압전소자와 패드(4b) 등의 도전패턴이 형성된 압전기판(3)의 한쪽의 주면(3a)에, 지지층(5)을 통해 커버(6)를 형성하고 커버(6)로부터 외부전극(7)이 노출하도록 되어 있어, 회로기판(1)의 배선패턴(1a)에 대해 소정위치에 페이스다운(face down) 실장한다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

특허문헌 1: 일본국 특허공개 평11-251866호 공보(도 1)

[발명이 해결하고자 하는 과제]

특허문헌 1에 개시된 압전 디바이스(2)는, 커버(6)에 구멍을 가공하고 이 구멍에 외부전극(7)을 전해도금이나 증착으로 메움으로써, 외부전극(7)을 패드(4b)와 전기적으로 접속한다. 그 때문에 IDT(4a)의 주위의 진동공간을 충분히 밀봉시킬 수 없기 때문에, 회로기판(1)에 압전 디바이스(2)를 실장한 후에, 버퍼수지(8)를 통해 보강수지(9)로 피복함으로써 봉지(封止)할 필요가 있었다.

본 발명은 이러한 실정에 비추어 소형화하면서 내습성을 향상할 수 있고, 회로기판에 실장한 후에 봉지할 필요가 없는 압전 디바이스 및 그 압전 디바이스의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

[발명을 해결하기 위한 수단]

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서, 이하와 같이 구성한 압전 디바이스를 제공한다.

압전 디바이스는, a) 주면(主面)에 압전소자와 그 압전소자에 접속된 도전패턴이 형성된 소자기판과, b) 상기 소자기판의 상기 주면에 있어서 상기 압전소자의 주위에 배치된 지지층과, c) 상기 지지층에 배치된 후, 상기 소자기판의 상기 주면의 법선방향에서 봤을 때, 상기 소자기판의 외주(外周)로부터 내측이 제거되어, 상기 소자기판의 상기 외주로부터 내측에 상기 소자기판의 상기 외주와 전주(全周)에 걸쳐서 간격을 형성해 연장하는 커버와, d) 상기 소자기판으로부터 상기 커버측을, 상기 커버로부터 상기 소자기판의 상기 주면의 둘레부까지 전체적으로 피복하는 절연성의 보강재료와, e) 상기 도전패턴에 전기적으로 접속되고, 상기 커버 및 상기 보강재료를 관통하는 도전부재를 구비하고 있다.

상기 구성에 있어서, 압전소자는 지지층에 의해 간격을 형성해 커버와 대향하고, 압전소자의 주위에는 공간이 형성되기 때문에 압전소자는 자유로이 동작한다. 보강재료에 의해 압전소자를 밀봉할 수 있기 때문에, 압전 디바이스는 충분한 내습성을 얻을 수 있고, 회로기판에 실장한 후에 수지로 피복할 필요가 없다.

바람직하게는, 상기 커버는 상기 소자기판의 상기 주면의 법선방향에서 봤을 때, 상기 지지층의 둘레면보다도 외측까지 연장한다.

상기 구성에 따르면, 지지층보다도 큰 커버재를 지지층의 위에 배치하고, 지지층의 외측을 제거함으로써, 지지층을 제거하지 않고 커버재만을 제거해, 제거한 커버재에 의해 커버를 형성할 수 있다. 이에 따라, 제거작업량을 될 수 있는 한 적게 할 수 있고, 가공속도를 높일 수 있다. 또한 커버와 보강재료의 접촉면적을 크게 할 수 있어 봉지성을 향상할 수 있다.

바람직하게는, 상기 커버 또는 상기 지지층이 폴리이미드 수지, 벤조시클로부텐(benzocyclobutene) 수지 또는 실리콘 수지이다. 상기 보강재료가 에폭시 수지 또는 실리콘 수지이다.

수지가 경화할 때에 할로겐 가스가 발생하면, 압전소자, 소자기판의 부식이나 압전소자 표면에의 부착에 의해 특성 열화의 원인이 된다. 상기 구성에 따르면, 할로겐 가스가 발생하지 않는 수지를 이용하기 때문에, 이러한 문제를 방지할 수 있다.

또한 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서, 이하와 같이 구성한 압전 디바이스의 제조방법을 제공한다.

압전 디바이스의 제조방법은 복수의 압전 디바이스를 동시에 제조하는 제조방법이다. 압전 디바이스의 제조방법은, a) 주면에 압전소자와 그 압전소자에 접속된 도전패턴이 형성되고, 상기 압전소자의 주위에 지지층이 형성된 소자기판에 대해서, 상기 지지층의 위에 커버를 배치하는 동시에, 그 커버를 관통하여 상기 도전패턴에 전기적으로 접속된 제1의 도전부재를 형성하는 제1의 공정과, b) 상기 소자기판의 법선방향에서 봤을 때, 한 개의 압전 디바이스가 되는 상기 소자기판의 외주로부터 내측에 상기 소자기판의 상기 외주와 전주에 걸쳐 간격을 형성해 연장하도록, 상기 커버측으로부터 상기 소자기판까지 적어도 상기 커버의 상기 소자기판의 상기 외주로부터 내측을 레이저광으로 제거하는 제2의 공정과, c) 상기 소자기판으로부터 상기 커버측을 상기 커버측으로부터 상기 소자기판까지 전체적으로 피복하도록, 상기 소자기판 및 상기 커버에 절연성의 보강재료를 배치하는 동시에, 그 보강재료를 관통하여 상기 제1의 도전부재에 전기적으로 접속된 제2의 도전부재를 형성하는 제3의 공정을 포함한다.

압전소자는 지지층에 의해 간격을 형성해 커버와 대향하고, 압전소자의 주위에는 공간이 형성되기 때문에 압전소자는 자유로이 동작한다. 압전소자는 보강재료에 의해 밀봉되기 때문에, 압전 디바이스는 충분한 내습성을 얻을 수 있고, 회로기판에 실장한 후에 수지로 피복할 필요가 없다.

커버를 레이저로 제거할 때, 한 개의 압전 디바이스가 되는 경계선을 따라 지지층이 없으면 커버만을, 있으면 지지층도 제거한다.

보강재료측에 외부전극을 형성하는 경우, 소자기판의 도전패턴과 외부전극을 전기적으로 접속하는 배선을 통과시키기 때문에, 커버에 관통공을 형성한다. 이 관통공을 형성하기 때문에, 이용하는 레이저로 커버의 제거도 행할 수 있다.

바람직하게는, 상기 레이저광은 파장이 355nm 이하이다.

상기 파장의 레이저광은 수지를 제거하나, 금속은 제거하지 않는다. 그 때문에, 소자기판상에 한 개의 압전 디바이스가 되는 경계선을 따라 금속의 급전라인 등의 도전패턴을 형성한 경우에, 커버를 제거하고 금속의 급전라인 등을 남겨 두어, 커버의 제거 후에 전해도금시의 급전이나, 소자기판의 초전(焦電)의 어스 등에 이용할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2의 공정과 상기 제3의 공정과의 사이에 한 개의 압전 디바이스가 되는 경계선을 따라 상기 소자기판의 상기 주면에 형성된 상기 도전패턴을 제거하는 공정을 구비한다.

이 경우, 소자기판과 보강재료의 사이에 도전패턴이 없기 때문에, 내습성을 향상할 수 있다.

압전 디바이스의 경계선을 따라 형성된 도전패턴은, 전해도금의 급전라인으로서 이용할 수 있으나, 제거한 후는 이용할 수 없기 때문에, 외부전극을 전해도금에 의해 형성하는 것은 곤란해진다. 이 경우에는, 무전해도금에 의해 형성한다. 또는 보강재료를 배치하기 전에 제2의 도전부재로서 제1의 도전부재에 전기적으로 접속된 금속기둥을 커버상에 형성해 두고, 이 금속기둥이 보강재료를 배치한 후에 보강재료로부터 노출하도록 하면 된다.

바람직하게는 상기 제3의 공정에 있어서, 상기 소자기판 및 상기 커버에 배치한 상기 보강재료를 감압 분위기 중에서 경화시킨다.

보강재료가 경화할 때에 발생하는 경화가스 중에, 할로겐 가스와 같은 특성 열화의 원인이 되는 악영향 성분이 포함되어 있어도, 압전소자를 밀봉한 공간 내에 들어가는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 경화가스 중의 악영향 성분에 따른 특성 열화를 방지할 수 있다.

[발명의 효과]

본 발명의 압전 디바이스는 소형화하면서 내습성을 향상할 수 있고, 회로기판에 실장한 후에 봉지할 필요가 없다. 또한 본 발명의 압전 디바이스의 제조방법에 따르면, 소형화하면서 내습성을 향상할 수 있고, 회로기판에 실장한 후에 봉지할 필요가 없는 압전 디바이스를 제조할 수 있다.

도 1은 탄성표면파 필터의 단면도이다.(실시예 1)

도 2는 탄성표면파 필터의 평면도이다.(실시예 1)

도 3은 탄성표면파 필터의 제조공정의 설명도이다.(실시예 1)

도 4는 탄성표면파 필터의 제조공정의 설명도이다.(실시예 2)

도 5는 탄성표면파 필터의 단면도이다.(종래예)

[부호의 설명]

10, 10a 탄성표면파 필터(압전 디바이스)

12 압전기판(소자기판)

14 상면(주면)

15 이면

20 금속막

22 IDT(압전 디바이스)

24 패드(도전패턴)

30 지지층

34 둘레면

50 커버

70 보강재료

80 외부전극

[발명의 실시형태]

이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해 실시예를 도 1∼도 4를 참조하면서 설명한다.

도 1의 단면도에 나타내는 바와 같이, 탄성표면파 필터(10)는 압전기판(12)의 한쪽의 주면인 상면(14)에, IDT(22)를 포함하는 압전소자와 패드(24)를 포함하는 도전패턴이 금속막(20)에 의해 형성되어 있다. 상면(14)에는, 지지층(30)에 의해 간격을 형성하고 커버(50)를 배치하여 IDT(22)의 주위에 진동공간(26)을 형성한다. 지지층(30)은 IDT(24)의 주위에 형성되며, 압전기판(12)의 진동공간(26)에 인접하는 부분에 있어서 탄성표면파가 자유로이 전파하도록 되어 있다. 더욱이 절연성의 보강재료(70)에 의해 커버(50)로부터 상면(14)의 둘레부까지 전체적으로 피복하고 있다. 보강재료(70)로부터는 외부전극(80)이 노출하고 있어, 탄성표면파 필터(10)를 전기기기 등의 회로기판에 실장할 수 있도록 되어 있다. 압전기판(12)의 다 른쪽의 주면(15)(도에 있어서 하면)에는 보호수지(16)가 배치되어 있다.

커버(50)는 지지층(30)을 피복하고, 지지층(30)의 둘레면(34)까지 연장하고 있다. 커버(50)는 둘레면(34)보다도 외측까지 연장해도 된다. 상세하게는 후술하겠지만, 커버(50) 및 보강재료(70)에는 관통공이 형성되고, 패드(24)와 외부전극(80)을 접속하는 전기배선이 통과하도록 되어 있다.

보강재료(70)는 탄성표면파 필터(10)의 압전기판(12)의 상면(14)의 외연(外緣)을 따라 전주에 걸쳐서 연장하고, 압전기판(12)의 상면(14)측을 봉지한다. 이에 따라, 진동공간(26)이 밀봉되어 외계(外界)로부터 차단된다.

탄성표면파 필터(10)는 복수개를 동시에 제조할 수 있으며, 도 2에서는 2개의 탄성표면파 필터(10)를 제조시의 경계선과 함께 도시하고 있다.

도 2의 평면도에 나타내는 바와 같이, 외부전극(80)으로서 4개의 외부전극(80a, 80b, 80c, 80d)이 설치되어 있다. 외부전극 80a, 80d는 어스단자, 외부전극 80b는 입력단자, 외부전극 80c는 출력단자이다.

압전기판(12)의 웨이퍼의 상면에는, 도 2에 있어서 1점쇄선으로 모식적으로 나타낸 금속막패턴이 형성되어 있다. 또한 도 2에 있어서 우측의 탄성표면파 필터(10)에 대해서는, 금속막패턴의 도시를 생략하고 있다.

즉, 탄성표면파 필터(10) 내에는, IDT(22)로서 4개의 IDT(22a, 22b, 22c, 22d)가 형성되며, 패드(24)로서 5개의 패드(24a 24b, 24c, 24d, 24x)가 형성되어 있다. 또한 IDT(22a, 22b, 22c, 22d)의 각 전극단자와 패드(24a 24b, 24c, 24d, 24x)를 접속하는 배선이 형성되어 있다. 한편, 인접하는 탄성표면파 필터(10)간의 경계에 도전라인(21)이 형성되어 있다. 더욱이 도전라인(21)과 탄성표면파 필터(10) 내의 배선과 접속하는 쇼트라인(short lines)(25a, 25b, 25c, 25d)이 형성되어 있다. IDT 22a의 양측과 IDT 22b의 IDT 22c에 대한 반대측과 IDT 22d의 IDT 22c에 대한 반대측에 반사기가 있어도 된다. IDT 또는 반사기 이외의 금속막패턴은 반드시 지지층에 둘러싸여 있지 않아도 된다. 예를 들면 패드(24a, 24b, 24c, 24d)와 IDT를 접속하는 배선의 일부가 지지층(30)의 밖으로 나와도 된다.

지지층(30) 위에 배치된 커버(50)에는, 패드(23a, 24b, 24c, 24d, 24x)에 대응하는 위치에 후술하는 관통공(비어홀)이 형성되어 있다. 커버(50)의 상면에는, 도 2에 있어서 우측의 탄성표면파 필터(10)에 대해 2점쇄선으로 나타낸 어스배선(60)이 형성되어 있다. 또한 도 2에 있어서 좌측의 탄성표면파 필터(10)에 대해서는, 어스배선(60)의 도시를 생략하고 있다. 어스배선(60)의 양단(60a, 60b)은 커버(50)와 지지층(30)을 관통하는 비어홀을 통해 패드(24a, 24d)와 전기적으로 접속된다. 어스배선(60)의 중간점(60x)은 커버(50)와 지지층(30)을 관통하는 비어홀을 통해 IDT(24x)에 접속된 패드(24x)와 전기적으로 접속된다. 어스배선(60)은 IDT 22a와 IDT 22b 및 22d를 접속하는 핫(hot)배선과, 절연체인 지지층(30) 및 커버(50)를 끼고 입체교차하고 있다.

도 2에 있어서 우측의 탄성표면파 필터(10)에 대해 점선으로 나타내는 바와 같이, 보강재료(70)에는 장방형의 구멍(72a, 72b, 72c, 72d)이 형성되고, 이 구멍(72a, 72b, 72c, 72d)을 통해 외부전극(80a, 80b, 80c, 80d)과 패드(24a, 24b, 24c, 24d)가 전기적으로 접속된다. 또한 도 2에 있어서 좌측의 탄성표면파 필터 (10)에 대해서는, 보강재료(70)의 장방형의 구멍의 도시를 생략하고 있다.

다음으로 탄성표면파 필터(10)의 제조방법에 대해 도 3을 참조하면서 설명한다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 압전기판(12)의 웨이퍼의 상면(14)에 금속막(20)을 형성한다. 예를 들면 두께 0.3mm, 직경 100mm의 LiTaO₃ 기판상에, IDT(22), 패드(24), 도전라인(21)(도 2 참조) 등의 부분에 두께 100nm의 Al막을 증착 리프트오프(lift-off)로 형성한다. 도전라인(21)의 선 폭은 20㎛이다. 또한 나중의 도금시에 급전막으로 하기 위해서, 패드(24)와 도전라인(21)(도 2 참조)의 부분에 대해 두께 10nm의 Ti 및 두께 1㎛의 Al을 리프트오프법으로 성막한다.

다음으로, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 압전기판(12)의 웨이퍼의 상면(14)에 지지층(30)을 형성한다. 지지층은 IDT(22)나 패드(24)의 부분에 개구(開口)를 형성한다. 또한 인접하는 탄성표면파 필터(10)와의 사이에 간격을 형성하고, 도전라인(21)(도 2 참조) 상에도 개구를 형성한다. 예를 들면, 압전기판(12)의 웨이퍼의 상면(14)에, 네가티브형(negative-type)의 감광성 폴리이미드를 20㎛의 두께로 도포하고, 건조·노광·PEB·현상을 행하여 IDT(22), 패드(24), 및 인접하는 탄성표면파 필터(10)와의 사이의 부분이 개구한 패턴의 지지층(30)을 형성한다. 이때, 그레이톤 포토마스크(gray tone photo mask)를 이용함으로써 패드(24)의 개구부에 순 테이퍼(forward tapered)의 경사면(32)을 형성하여 다음 공정에서 배선(40)을 형성하기 쉽게 한다.

다음으로, 도 3(c)에 나타내는 바와 같이, 패드(24)로부터 지지층(30)의 상면의 패드부분(선 폭 30㎛)까지 연장하는 배선(40)을 형성한다. 배선(40)은 나중의 도금처리를 고려하여 두께 10nm의 Ti막 위에 두께 3㎛의 Cu막을 성막한다. 이때 동시에, 지지층(30)의 상면의 패드부분과 도전라인(21)(도 2 참조)을 접속하는 쇼트라인(25a∼25d)(도 2 참조)을 지지층(30)의 상면에도 형성하여, 도금라인(선 폭 30㎛, 막두께는 3㎛)으로서 이용한다. 또한 Cu 대신에 Al을 채용하면 나중의 레이저 가공시의 손상이 적은 점에서는 좋으나, 도금 전처리로서 신디케이트(syndicate) 처리가 필요하여 제조비용이 증대한다.

다음으로, 도 3(d)에 나타내는 바와 같이, 커버(50)를 형성한다. 예를 들면, 두께 15㎛∼35㎛의 폴리이미드 필름에 폴리이미드계 접착제를 도포한 시트를 롤 라미네이트법(roll laminating)으로 웨이퍼 전면에 부착하고, 200℃에서 경화시킨다.

다음으로, 도 3(e)에 나타내는 바와 같이, 커버(50)에 관통공(비어홀)(52)을 형성하는 동시에, 커버(50)가 지지층(30)의 둘레면(34)보다도 외측으로 비어져 나온 부분을 제거하고, 인접하는 탄성표면파 필터(10)의 경계에 홈(54)을 가공한다. 예를 들면, THG 레이저를 이용해 커버(50)에 직경 10㎛의 비어홀(52)과 홈(54)을 가공한 후, O₂ 애싱(ashing)으로 레이저 가공잔사를 제거한다.

THG 레이저(파장 355nm)의 경우, 커버(50)의 폴리이미드 필름의 레이저 광흡수율은 99%, 도전라인(21)이나 쇼트라인(25a∼25d)의 Al의 레이저 흡수수율은 10% 정도이기 때문에, 커버(50)의 비어져 나온 부분을 레이저로 제거하여 홈(54)을 형 성할 때에, 그 아래의 상면(14)에 형성된 도전라인(21) 등을 레이저로 제거할 일은 없다. SHG 레이저(파장 532nm), CO₂ 레이저(파장 10.6㎛)를 이용하는 경우라도, 상면(14)에 형성된 도전라인(21) 등을 두껍게 형성하는 등, 레이저 가공조건을 적의로 선택하면, 1회의 절단으로 인접하는 탄성표면파 필터(10)간에 홈(54)을 형성할 수 있다.

인접하는 탄성표면파 필터(10)의 지지층(30)은 둘레면(34)에 의해 간격이 형성되어 있기 때문에, 커버(50)만을 레이저에 의해 단시간에 제거할 수 있다. 이때, 레이저빔의 직경이 넓어지면, 같은 에너지밀도(동등한 가공속도, 가공형상을 얻음)로 하기 위해서는 큰 출력이 필요하기 때문에 가공 폭은 될 수 있는 한 작게 하고, 에너지밀도를 높게 하여 가공속도를 빠르게 하는, 즉, 제거 후의 커버(50)가 지지층(30)의 둘레면(34)보다도 외측까지 연장하는 것이 바람직하다. 또한 커버와 보강재료의 접촉면적을 크게 할 수 있어 봉지성을 향상할 수 있다.

다음으로, 도 3(f)에 나타내는 바와 같이, 비어홀(52)을 도전재료로 메운다. 예를 들면, 도전라인(21)을 급전막으로 하여, Cu 전해도금으로 비어홀(52)을 매워 넣는다.

다음으로, 도 3(g)에 나타내는 바와 같이, 커버(50) 위에 비어홀(52)과 외부전극(80)을 접속하기 위한 어스배선(60)과 핫배선(65)을 형성한다. 예를 들면, 리프트오프에 의해 어스배선(60)과 핫배선(65)을 형성한다. 이때, 나중의 도금성을 고려하여 두께 100nm의 Ti, 두께 1㎛의 Al, 두께 100nm의 Cu의 순으로 형성한다.

다음으로, 도 3(h)에 나타내는 바와 같이, 보강재료(70)를 압전기판(12)의 웨이퍼의 상면(14)측에 도포하고, 지지층(30)이나 커버(50) 등을 보강재료(70)로 피복한 후, 도 3(i)에 나타내는 바와 같이, 경화한 보강재료(70)에 관통공(72)을 형성하여, 어스배선(60)과 핫배선(65)을 노출시킨다. 예를 들면, 보강재료(70)로서 에폭시 수지, 실리콘 수지, 저온 글라스 프리터(low-temperature glass fritter), 폴리이미드 수지 또는 아크릴산 에스테르 수지를 도포하고, 커버(50)상의 두께가 30㎛가 되도록 하여 직경 100㎛의 관통공(72)을 형성한다. 관통공(72)은 보강재료(70)에 감광성 수지를 이용하는 경우에는 리소그래피(lithography)로, 비감광성 수지를 이용하는 경우에는 레이저로 형성한다.

보강재료(70)가 경화할 때에 할로겐 가스가 발생하면, IDT(22), 압전기판(12)의 부식이나, 소자 표면에의 부착에 의해 특성 열화의 원인이 된다. 커버(50)나 지지층(30)에 폴리이미드 수지, 벤조시클로부텐 수지 또는 실리콘 수지, 보강재료(70)에 에폭시 수지 또는 실리콘 수지를 이용하면, 할로겐 가스가 발생하지 않기 때문에 바람직하다. 할로겐 가스가 발생하는 수지여도 감압 분위기 중에서 보강재료(70)를 경화시키면, IDT(22)를 밀봉한 진동공간(26) 내에 할로겐 가스가 들어가는 것을 방지할 수 있어 특성 열화를 방지할 수 있다.

다음으로, 도 3(j)에 나타내는 바와 같이, 관통공(72)을 통해 어스배선(60)과 핫배선(65)에 접속된 외부전극(80)을 형성하는 동시에, 압전기판(12)의 이면(15)에 보호수지(16)를 형성한다.

구체적으로는, 외부전극(80)의 하지막으로서, 어스배선(60)과 핫배선(65)의 관통공(72)으로부터 노출한 부분에, 두께 300nm의 Ni, 두께 100nm의 Au를 순서대로 전해도금으로 형성한다. 하지막을 형성하는 대신에, Cu 전해도금으로 관통공(72)을 메워 Ni, Au를 전해도금한 외부전극(80) 자체를 형성해도 된다. 이어서 압전기판(12)의 웨이퍼의 이면에 에폭시 수지를 두께 10㎛로 전면에 도포한 후, 관통공(72)의 부분에 외부전극용의 솔더(solder)를 인쇄하여 리플로우(reflow)함으로써, 구슬모양의 외부단자를 형성한다.

마지막으로, 압전기판(12)의 웨이퍼를 인접하는 탄성표면파 필터(10)간의 경계에서 다이싱함으로써, 탄성표면파 필터(10)의 개개의 조각으로 분할한다. 이때, 보강재료(70)를 절단하여, 지지층(30)이나 커버(50)가 다이싱에 의해 노출하지 않도록 한다. 단, 절단한 탄성표면파 필터(10)의 측면에는 쇼트라인(25a∼25d)(도 2 참조)의 절단면이 노출한다.

상기와 같이 해서 탄성표면파 필터(10)를 제조하는 경우, 얼라인먼트(alignment) 접합 프로세스가 없고, 커버(50)는 저가의 롤 라미네이트이기 때문에 제조비용을 저감할 수 있다. THG 레이저를 이용함으로써, 커버(50)에 직경이 10㎛인 비어홀(52)을 형성할 수 있어 소자를 소형화할 수 있다. 감광성 수지를 이용하지 않기 때문에, 커버(50)와 보강재료(70)의 재료선택 자유도가 커진다. 커버(50)나 배선이 보강재료(70)로 피복되어 노출하지 않기 때문에 신뢰성을 확보할 수 있다. 도금으로 배선을 형성하기 때문에, 비어 도통 양품율이 뛰어나다. 도금과 솔더를 병용함으로써 외부전극(80)의 강도가 높아진다. 보강재료(70)나 보호수지(16)에 의해 실장충격 등에 대한 강도를 확보할 수 있다. 지지층(30), 커버(50), 보강재료 (70)가 수지이기 때문에, 그 완충효과에 의해 실장충격이나 열충격으로 인한 단선 등의 문제가 일어나기 어렵다.

다음으로, 제2 실시예의 탄성표면파 필터(10a)에 대해 도 4를 참조하면서 설명한다.

제2 실시예에서는, 제1 실시예와 제조공정의 일부가 다르기 때문에, 탄성표면파 필터(10a)의 측면에서는 쇼트라인(25a∼25d)(도 2 참조)의 절단면이 노출하지 않는다. 이하에서는, 제1 실시예와의 상이점을 중심으로 설명한다.

도 4(a)∼(d)에 나타내는 바와 같이, 제1 실시예와 마찬가지로, 압전기판(12)의 웨이퍼의 상면(14)에 금속막(20)을 형성한 후, 지지층(30)을 형성한다. 그리고 패드(24)로부터 지지층(30)의 상면까지 연장하는 배선(40)을 형성한 후, 커버(50)로 피복한다.

다음으로, 도 4(e)에 나타내는 바와 같이, 커버(50)에 관통공(비어홀)(52)을 형성하고, 비어홀(52)을 도전재료로 메운다. 예를 들면, THG 레이저를 이용해 커버(50)에 직경 10㎛의 비어홀(52)을 가공한 후, O₂ 애싱으로 레이저 가공잔사를 제거한다. 그리고 도전라인(21)(도 2 참조)을 급전막으로 하여, Cu 전해도금으로 비어홀(52)을 메워 넣는다.

다음으로, 도 4(f)에 나타내는 바와 같이, 커버 위에 비어홀(52)과 외부전극(80)을 접속하기 위한 어스배선(60)과 핫배선(65)을 형성한다. 예를 들면, 리프트오프에 의해 어스배선(60)과 핫배선(65)을 형성한다. 이때, 나중의 도금성을 고려 하여 두께 100nm의 Ti, 두께 1㎛의 Al, 두께 100nm의 Cu의 순으로 형성한다.

다음으로, 도 4(g)에 나타내는 바와 같이, 커버(50)에 홈(54)을 형성한다. 그때, 도전라인(21)과 패드(24a∼24d)를 접속하고 있는 쇼트라인(25a∼25d)도 제거한다(도 2 참조). 예를 들면, THG 레이저를 이용해 가공한 후, O₂ 애싱으로 레이저 가공잔사를 제거한다.

다음으로, 도 4(h)에 나타내는 바와 같이, 보강재료(70)를 웨이퍼의 상면(14)측에 도포하고, 지지층(30)이나 커버(50) 등을 보강재료(70)로 피복한 후, 도 4(i)에 나타내는 바와 같이, 경화한 보강재료(70)에 관통공(72)을 형성하여 어스배선(60)과 핫배선(65)을 노출시킨다. 예를 들면, 보강재료(70)로서 에폭시 수지, 실리콘 수지, 폴리이미드 수지 또는 아크릴산 에스테르 수지를 도포해 커버(50)상의 두께가 30㎛가 되도록 하여, 직경 100㎛의 관통공(72)을 형성한다. 관통공(72)은 보강재료(70)에 감광성 수지를 이용하는 경우에는 리소그래피로, 비감광성 수지를 이용하는 경우에는 레이저로 형성한다.

다음으로, 도 4(j)에 나타내는 바와 같이, 관통공(72)을 통해 어스배선(60)과 핫배선(65)에 접속된 외부전극(80)을 형성하는 동시에, 압전기판(12)의 이면(15)에 보호수지(16)를 형성한다.

구체적으로는, 외부전극의 하지막으로서 어스배선(60)과 핫배선(65)의 관통공(72)으로부터 노출한 부분에, 두께 300nm의 Ni, 두께 100nm의 Au를 순서대로 무전해도금으로 형성한다. 하지막을 형성하는 대신에, Cu 전해도금으로 관통공(72)을 메워 Ni, Au를 무전해도금한 외부전극 자체를 형성해도 된다. 이어서, 압전기판(12)의 웨이퍼의 이면(15)에 에폭시 수지를 두께 10㎛로 전면에 도포한 후, 관통공(72)의 부분에 외부전극용의 솔더를 인쇄하여 리플로우함으로써, 구슬모양의 외부단자를 형성한다.

마지막으로, 압전기판(12)의 웨이퍼를 인접하는 탄성표면파 필터(10a)간의 경계에서 다이싱함으로써, 탄성표면파 필터(10a)를 개개의 조각으로 분할한다. 이때, 요소간의 보강재료(70)를 절단하여, 지지층(30)이나 커버(50)가 다이싱에 의해 노출하지 않도록 한다.

커버(50)에 홈(54)을 형성할 때에, 쇼트라인(25a∼25d)(도 2 참조)이 제거되어 쇼트라인(25a∼25d)의 배선이 보강재료(70)의 밖으로 노출하지 않기 때문에, 탄성표면파 필터(10a)의 신뢰성이 높아진다.

또한 제2 실시예의 탄성표면파 필터(10a)는, 제1 실시예의 탄성표면파 필터(10)와 동일한 효과도 있다.

이상으로 설명한 바와 같이, 탄성표면파 필터(10, 10a)는 보강재료(70)로 IDT(22)의 주위의 진동공간(26)을 밀봉함으로써 소형화하면서 내습성을 향상시킬 수 있고, 회로기판에 실장한 후에 봉지할 필요가 없다.

또한 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 다양한 변경을 더하여 실시하는 것이 가능하다.

본 발명은 탄성표면파 필터에 한정되지 않고, 탄성표면파를 이용하는 소자를 구비한 압전 디바이스나, 압전박막을 이용한 압전소자가 기판에 형성된 벌크 탄성 파 필터 등의 압전 디바이스에도 적용가능하다.

Claims

주면(主面)에 압전소자와 상기 압전소자에 접속된 도전패턴이 형성된 소자기판과,

상기 소자기판의 상기 주면에 있어서 상기 압전소자의 주위에 배치된 지지층과,

상기 지지층에 배치된 후, 상기 소자기판의 상기 주면의 법선방향에서 봤을 때, 상기 소자기판의 외주(外周)로부터 내측이 제거되어, 상기 소자기판의 상기 외주로부터 내측에 상기 소자기판의 상기 외주와 전주(全周)에 걸쳐 간격을 형성해 연장하는 커버와,

상기 소자기판으로부터 상기 커버측을, 상기 커버로부터 상기 소자기판의 상기 주면의 둘레부까지 전체적으로 피복하는 절연성의 보강재료와,

상기 도전패턴에 전기적으로 접속되고, 상기 커버 및 상기 보강재료를 관통하는 도전부재를 구비한 것을 특징으로 하는 압전 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 커버는, 상기 소자기판의 상기 주면의 법선방향에서 봤을 때, 상기 지지층의 둘레면보다도 외측까지 연장하는 것을 특징으로 하는 압전 디바이스.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 커버 또는 상기 지지층이, 폴리이미드 수 지, 벤조시클로부텐(benzocyclobutene) 수지 또는 실리콘 수지이고,

상기 보강재료가, 에폭시 수지 또는 실리콘 수지인 것을 특징으로 하는 압전 디바이스.
복수의 압전 디바이스를 동시에 제조하는 압전 디바이스의 제조방법으로서,

주면에 압전소자와 상기 압전소자에 접속된 도전패턴이 형성되고, 상기 압전소자의 주위에 지지층이 형성된 소자기판에 대해서, 상기 지지층 위에 커버를 배치하는 동시에, 상기 커버를 관통하여 상기 도전패턴에 전기적으로 접속된 제1의 도전부재를 형성하는 제1의 공정과,

상기 소자기판의 법선방향에서 봤을 때, 한 개의 압전 디바이스가 되는 상기 소자기판의 외주로부터 내측에 상기 소자기판의 상기 외주와 전주에 걸쳐 간격을 형성해 연장하도록, 상기 커버측으로부터 상기 소자기판까지 적어도 상기 커버의 상기 소자기판의 상기 외주로부터 내측을 레이저광으로 제거하는 제2의 공정과,

상기 소자기판으로부터 상기 커버측을, 상기 커버측으로부터 상기 소자기판까지 전체적으로 피복하도록, 상기 소자기판 및 상기 커버에 절연성의 보강재료를 배치하는 동시에, 상기 보강재료를 관통하여 상기 제1의 도전부재에 전기적으로 접속된 제2의 도전부재를 형성하는 제3의 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 디바이스의 제조방법.
제4항에 있어서, 상기 레이저광은, 파장이 355nm 이하인 것을 특징으로 하는 압전 디바이스의 제조방법.
제4항에 있어서, 상기 제2의 공정과 상기 제3의 공정의 사이에,

한 개의 압전 디바이스가 되는 경계선을 따라 상기 소자기판의 상기 주면에 형성된 상기 도전패턴을 제거하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 압전 디바이스의 제조방법.
제4항, 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 제3의 공정에 있어서, 상기 소자기판 및 상기 커버에 배치한 상기 보강재료를, 감압 분위기 중에서 경화시키는 것을 특징으로 하는 압전 디바이스의 제조방법.