JP2010147591A - 弾性波デバイス及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】弾性波素子の機能部分上に気密性に優れた空洞部を有する弾性波デバイスを提供すること。
【解決手段】本発明は、圧電基板１０に設けられた弾性表面波素子１２と、弾性表面波素子１２上に空洞部１４を有し、空洞部１４の側面及び上面を覆うように圧電基板１０上に設けられた金属キャップ１６と、金属キャップ１６を覆うように圧電基板１０上に設けられた樹脂封止部１８と、金属キャップ１６の外側において樹脂封止部１８を貫通し、弾性表面波素子１２に電気的に接続する電極２０と、を具備する弾性波デバイスである。
【選択図】図１

Description

本発明は、弾性波デバイス及びその製造方法に関し、より詳しくは、弾性波素子の上方に空洞部を有する弾性波デバイス及びその製造方法に関する。

近年、携帯電話機等で用いられている弾性波デバイスの小型化の要求が大きくなっている。弾性波デバイスに用いられる弾性波素子には、圧電基板上に櫛型電極（ＩＤＴ：Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）や反射器を形成した弾性表面波素子（ＳＡＷ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）、圧電薄膜を金属電極で挟んだ圧電薄膜共振器素子（ＦＢＡＲ：Ｆｉｌｍ Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）等がある。

圧電基板の弾性波を利用する弾性波デバイスでは、弾性波素子の特性を維持するため、弾性波素子の機能部分（振動部分）上に空洞部を形成する必要があり、これが弾性波デバイスの小型化を妨げていた。弾性波素子の機能部分とは、弾性表面波素子では櫛型電極であり、圧電薄膜共振器素子では圧電薄膜を挟み込む上下金属電極の重なる領域である。

弾性波素子の機能部分上に空洞部を形成する方法として、弾性波素子の機能部分上に空洞部を有する樹脂封止部を、基板表面に直接形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１から３）。また、優れた耐候性を得るために、空洞部の天井部分の樹脂封止部を緻密な層とする構造も提案されている（例えば、特許文献２）。また、圧力で変形し難く、熱応力等に起因したクラック等が発生し難い樹脂封止部を得るために、空洞部の天井部分の樹脂封止部に補強層を設ける構造も提案されている（例えば、特許文献３）。
特開２００２−２６１５８２号公報 特開２００３−３７４７１号公報 特開２００８−２２７７４８号公報

しかしながら、特許文献１から３に記載された弾性波デバイスでは、弾性波素子上に形成される空洞部は、少なくともその側面は樹脂により封止されている。このため、空洞部の気密性が劣り、弾性波デバイスの信頼性や品質等が低下する場合がある。

そこで、本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、弾性波素子上に気密性に優れた空洞部を有する弾性波デバイスを提供することを目的とする。

本発明は、基板に設けられた弾性波素子と、前記弾性波素子上に空洞部を有し、前記空洞部の側面及び上面を覆うように前記基板上に設けられた金属キャップと、前記金属キャップを覆うように前記基板上に設けられた樹脂封止部と、前記金属キャップの外側において前記樹脂封止部を貫通し、前記弾性波素子に電気的に接続する電極と、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、弾性波素子上に気密性に優れた空洞部を有する弾性波デバイスを得ることができる。これにより、弾性波デバイスの信頼性や品質等を向上させることができる。

上記構成において、前記金属キャップと前記弾性波素子の機能部分とは、電気的に分離している構成とすることができる。また、上記構成において、前記弾性波素子と前記電極とは、前記基板に設けられた信号配線パターンにより電気的に接続しており、前記金属キャップと前記信号配線パターンとは、前記金属キャップと前記信号配線パターンとの間に設けられた絶縁体により電気的に分離している構成とすることができる。

上記構成において、前記金属キャップは接地されている構成とすることができる。この構成によれば、ノイズの低減を図ることができる。

上記構成において、前記金属キャップは、前記樹脂封止部により前記基板上に固定されている構成とすることができる。この構成によれば、製造コストの低減を図ることができる。

上記構成において、前記樹脂封止部はエポキシ樹脂からなる構成とすることができる。この構成によれば、耐熱性に優れ、熱的に安定した樹脂封止部を得ることができる。

上記構成において、前記金属キャップはニッケル、ステンレス、及びコバールの中のいずれか１つからなる構成とすることができる。この構成によれば、金属キャップの加工が容易にできる。

本発明は、基板上に、複数の弾性波素子と前記複数の弾性波素子夫々に夫々電気的に接続する複数の電極とを形成する工程と、前記複数の弾性波素子夫々の上方に空洞部が形成されるよう、金属キャップが複数接続された金属シートを前記基板上に搭載する工程と、前記金属シートを覆い且つ前記複数の電極夫々の上面が露出するよう、前記基板上に樹脂封止部を形成する工程と、前記複数の弾性波素子を個片化するよう、前記基板を分離する工程と、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、弾性波素子上に気密性に優れた空洞部を有する弾性波デバイスを低コストで製造することができる。

本発明によれば、弾性波素子上に気密性に優れた空洞部を有する弾性波デバイスを得ることができる。これにより、弾性波デバイスの信頼性や品質等を向上させることができる。

以下、図面を用い本発明の実施例について説明する。

本実施例は、弾性表面波素子を用いた弾性波デバイスの例である。図１（ａ）は、本実施例に係る弾性波デバイス１００の模式的上面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ間に相当する箇所の模式的断面図である。なお、図１（ａ）においては、樹脂封止部の図示を省略しており、弾性波素子、配線パターン、及び絶縁体は金属キャップを透視して図示している。

図１（ａ）及び図１（ｂ）を参照に、弾性波デバイス１００は、圧電基板１０と、圧電基板１０の上面に設けられた弾性表面波素子１２と、弾性表面波素子１２上に空洞部１４を有するように、圧電基板１０上に設けられた金属キャップ１６と、金属キャップ１６を覆うように、圧電基板１０上に設けられた樹脂封止部１８と、樹脂封止部１８を貫通して圧電基板１０上に設けられた電極２０と、を有する。

圧電基板１０は、例えば、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）、水晶等の圧電材料を用いることができる。

弾性表面波素子１２は、一対の電極指からなる櫛型電極１１と櫛型電極１１の両側に設けられた反射器１３とからなる。櫛型電極１１と反射器１３とは、例えば、アルミニウムを用いて形成することができる。櫛型電極１１を構成する電極指の一方は信号配線パターン２２の一端に接続していて、信号配線パターン２２の他端は電極２０に接続している。これにより、弾性表面波素子１２の櫛型電極１１と電極２０とは、信号配線パターン２２により電気的に接続している。また、弾性表面波素子１２の反射器１３にはグランド配線パターン２３が接続している。これにより、反射器１３と櫛型電極１１を構成する電極指の他方は接地されている。

金属キャップ１６は、キャビティ形状をしていて、その側面部１７の端面が圧電基板１０や配線パターン等に接して設けられていることで、弾性表面波素子１２上に空洞部１４が形成されている。換言すると、弾性表面波素子１２上に形成された空洞部１４の側面及び上面は金属キャップ１６により覆われている。金属キャップ１６には、例えば、ニッケル、ステンレス、コバールを用いることができる。金属キャップ１６と信号配線パターン２２との間には絶縁体２４が介在していて、絶縁体２４により金属キャップ１６と信号配線パターン２２とは電気的に分離している。つまり、金属キャップ１６と弾性表面波素子１２の櫛型電極１１とは電気的に分離している。また、金属キャップ１６とグランド配線パターン２３との間には絶縁体は介在してなく、金属キャップ１６とグランド配線パターン２３とは電気的に接続している。これにより、金属キャップ１６は接地されている。

樹脂封止部１８は、例えば、熱硬化型のエポキシ樹脂を用いることができる。樹脂封止部１８は、金属キャップ１６の側面及び上面を覆うように圧電基板１０上に設けられている。このように、金属キャップ１６を覆うように樹脂封止部１８が設けられていることで、金属キャップ１６は圧電基板１０上に固定されている。即ち、金属キャップ１６の側面部１７の端面と圧電基板１０や配線パターン等との間には、接着剤は設けられていない。

電極２０は、外部との電気的接続に用いられ、例えば、金スタッドバンプを用いて形成することができる。電極２０は、金属キャップ１６の外側に設けられている。換言すると、金属キャップ１６の側面部１７に対して、弾性表面波素子１２と電極２０とは反対側に設けられている。

図１（ａ）のように、金属キャップ１６の面積は、弾性表面波素子１２の面積より大きい。つまり、弾性表面波素子１２は、金属キャップ１６により、その四方が完全に覆われている。なお、図１（ａ）中の符号２６は、後述の弾性波デバイス１００の製造方法で説明する、複数の金属キャップ１６を接続していた接続部分２６に相当する。

次に、図２（ａ）から図５（ｂ）を用いて、本実施例に係る弾性波デバイス１００の製造方法を説明する。なお、図２（ａ）から図３（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ間に相当する箇所の模式的断面図である。図４（ａ）から図５（ｂ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ間に相当する箇所の模式的断面図である。また、量産性の向上及びチップ単価の製造コストを低減させるため、多面取り構造を用いて製造を行っている。

図２（ａ）及び図４（ａ）を参照に、ウエハ状の圧電基板１０上に、櫛型電極と反射器とからなる複数の弾性表面波素子１２と、弾性表面波素子１２の櫛型電極に電気的に接続する信号配線パターン２２と、弾性表面波素子１２の反射器等をグランドに接続するグランド配線パターン２３と、を形成する。櫛型電極、反射器、信号配線パターン、及びグランド配線パターンの形成にあたっては、櫛型電極等の形成に一般的に用いられる製造方法を用いることができる。その後、信号配線パターン２２の一部上に、例えばポリイミドからなる絶縁体２４を形成する。次に、信号配線パターン２２及びグランド配線パターン２３上に金スタッドバンプを形成する。これにより、信号配線パターン２２を介して、複数の弾性表面波素子１２の櫛型電極夫々に夫々電気的に接続する複数の電極２０を形成することができる。なお、電極２０の高さを高くするために、同位置に複数回にわたって金スタッドバンプを形成することが好ましく、電極２０の高さは、例えば６０μｍ以上である場合が好ましい。

図２（ｂ）及び図４（ｂ）を参照に、複数の弾性表面波素子１２夫々の上方に空洞部１４が形成されるように、キャビティ形状をした金属キャップ１６が接続部分２６により複数接続された金属シート２８を、圧電基板１０上に搭載する。これにより、個々の弾性表面波素子１２の上方には、金属キャップ１６により空洞部１４が形成される。また、金属キャップ１６と信号配線パターン２２とが電気的に接続しないよう、信号配線パターン２２上に設けた絶縁体２４上に金属キャップ１６の側面部が配置されるように、金属シート２８を搭載する。金属シート２８を搭載する際には、金属シート２８と圧電基板１０等との間に接着剤を介在させずに搭載させる。ここで、金属キャップ１６の高さは、例えば５０μｍであり、肉厚は、例えば２５μｍであり、凹部の深さは、例えば２５μｍである。

複数の金属キャップ１６が接続された金属シート２８は次の方法により製造することができる。まず、厚さが例えば５０μｍの平坦な金属板を用意する。この金属板に一般的なフォト・エッチングプロセスを実行する。これにより、金属板に、例えば深さが２５μｍの凹部を複数形成する。形成した複数の凹部は、金属キャップ１６のキャビティ部分となる。次に再度、フォト・エッチングプロセスを実行し、金属キャップ１６と金属キャップ１６を接続する接続部分２６以外を除去する。このような方法により、キャビティ形状をした複数の金属キャップ１６が接続部分２６により接続された、網目状の金属シート２８を形成することができる。

図２（ｃ）及び図４（ｃ）を参照に、金属シート２８と電極２０とを覆うように、圧電基板１０上に例えば熱硬化型のエポキシ樹脂を形成し、１５０℃から１８０℃でベークする。これにより、圧電基板１０上に、金属シート２８と電極２０とを覆うエポキシ樹脂からなる樹脂封止部１８が形成される。樹脂封止部１８の厚さは、例えば１００μｍである。このように、圧電基板１０上に、硬化したエポキシ樹脂からなる樹脂封止部１８を形成することで、金属シート２８を、圧電基板１０上の所定位置に固定させることができる。

図３（ａ）及び図５（ａ）を参照に、樹脂封止部１８の上面に、例えばラッピング研磨を実施し、電極２０の上面を露出させる。ラッピング研磨後の樹脂封止部１８の厚さは、例えば６０μｍである。

図３（ｂ）及び図５（ｂ）を参照に、弾性表面波素子１２を夫々個片化するように、例えばダイシング法により、圧電基板１０を分離させる。これにより、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示した弾性波デバイス１００が完成する。

このように、本実施例によれば、図１（ａ）及び図１（ｂ）のように、弾性表面波素子１２上に形成される空洞部１４は、その側面及び上面が金属キャップ１６により覆われている。このため、空洞部１４の気密性を向上させることができる。これにより、空洞部１４に外部から水分等が浸入することを抑制でき、弾性波デバイス１００の信頼性や品質等の向上を図ることができる。

また、空洞部１４が金属キャップ１６で覆われていることで、圧力等により空洞部１４が潰れることを抑制することができる。

また、金属キャップ１６と信号配線パターン２２との間に絶縁体２４が設けられ、金属キャップ１６と信号配線パターン２２とが電気的に分離していることで、金属キャップ１６と弾性表面波素子１２の櫛型電極１１とは電気的に分離している。これにより、電極２０から入力された電気信号を、弾性表面波素子１２の櫛型電極１１にのみ伝搬させることができる。

本実施例の製造方法によれば、図２（ｂ）及び図４（ｂ）のように、金属シート２８を圧電基板１０上に搭載することで、複数の弾性表面波素子１２夫々の上方に空洞部１４を形成する複数の金属キャップ１６をまとめて搭載することができる。よって、各弾性表面波素子１２に金属キャップ１６を個々に搭載することを要さず、製造コストの低減を図ることができる。

また、図１（ａ）及び図１（ｂ）のように、金属キャップ１６は接地している場合が好ましい。これにより、弾性波デバイス１００の通過特性に生じるノイズの低減を図ることができる。

また、図２（ｂ）及び図４（ｂ）で説明したように、複数の金属キャップ１６が接続された金属シート２８は、平坦な金属板にフォト・エッチングプロセスを実施することで形成することができる。したがって、金属キャップ１６は、エッチング等の加工が容易に実行できる材料からなる場合が好ましい。特に、ニッケル、ステンレス、コバールのいずれかからなる場合が好ましい。

また、図２（ｂ）及び図４（ｂ）で説明したように、圧電基板１０等と金属シート２８との間に接着剤を介在させずに、金属シート２８を圧電基板１０上に搭載する。これにより、接着剤を用いた場合に比べ、製造工程等を削減でき、製造コストの低減を図ることができる。また、図１（ａ）及び図１（ｂ）で説明したように、金属キャップ１６は樹脂封止部１８により圧電基板１０上に固定されているため、樹脂封止部１８形成後に、金属キャップ１６が所定の位置から移動してしまうことはない。

また、樹脂封止部１８にエポキシ樹脂を用いることで、耐熱性に優れ、熱的に安定した樹脂封止部を得ることができる。このように、樹脂封止部１８には、エポキシ樹脂を用いることが好ましいが、その他の材料、例えばポリイミド樹脂やシリコン樹脂等を用いることもできる。

本実施例において、金属キャップ１６は、弾性表面波素子１２の反射器等を接地させるためのグランド配線パターン２３に電気的に接続することで、接地されている場合を例に示したが、これに限らず、その他の方法で接地されていてもよい。

弾性波素子として、圧電基板１０上に櫛型電極等が設けられた弾性表面波素子１２を例に説明したが、これに限らず、圧電薄膜共振器素子の場合でもよい。圧電薄膜共振器素子の場合、基板は圧電基板１０以外のシリコン基板、ガラス基板、石英基板等を用いることもできる。

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）は実施例に係る弾性波デバイスの模式的上面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ間の模式的断面図である。 図２（ａ）から図２（ｃ）は実施例に係る弾性波デバイスの製造方法を示す模式的断面図（その１）である。 図３（ａ）及び図３（ｂ）は実施例に係る弾性波デバイスの製造方法を示す模式的断面図（その２）である。 図４（ａ）から図４（ｃ）は実施例に係る弾性波デバイスの製造方法を示す模式的断面図（その３）である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は実施例に係る弾性波デバイスの製造方法を示す模式的断面図（その４）である。

符号の説明

１０ 圧電基板
１１ 櫛型電極
１２ 弾性表面波素子
１３ 反射器
１４ 空洞部
１６ 金属キャップ
１７ 側面部
１８ 樹脂封止部
２０ 電極
２２ 信号配線パターン
２３ グランド配線パターン
２４ 絶縁体
２６ 接続部分
２８ 金属シート
１００ 弾性波デバイス

Claims (8)

1. 基板に設けられた弾性波素子と、
   前記弾性波素子上に空洞部を有し、前記空洞部の側面及び上面を覆うように前記基板上に設けられた金属キャップと、
   前記金属キャップを覆うように前記基板上に設けられた樹脂封止部と、
   前記金属キャップの外側において前記樹脂封止部を貫通し、前記弾性波素子に電気的に接続する電極と、を具備することを特徴とする弾性波デバイス。
2. 前記金属キャップと前記弾性波素子の機能部分とは、電気的に分離していることを特徴とする請求項１記載の弾性波デバイス。
3. 前記弾性波素子と前記電極とは、前記基板に設けられた信号配線パターンにより電気的に接続しており、
   前記金属キャップと前記信号配線パターンとは、前記金属キャップと前記信号配線パターンとの間に設けられた絶縁体により電気的に分離してい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. 前記金属キャップは接地されてい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. 前記金属キャップは、前記樹脂封止部により前記基板上に固定されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
6. 前記樹脂封止部はエポキシ樹脂からなることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
7. 前記金属キャップはニッケル、ステンレス、及びコバールの中のいずれか１つからなることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
8. 基板に、複数の弾性波素子と前記複数の弾性波素子夫々に夫々電気的に接続する複数の電極とを形成する工程と、
   前記複数の弾性波素子夫々の上方に金属キャップにより空洞部が形成されるよう、前記金属キャップが複数接続された金属シートを前記基板上に搭載する工程と、
   前記金属シートを覆い且つ前記複数の電極夫々の上面が露出するよう、前記基板上に樹脂封止部を形成する工程と、
   前記複数の弾性波素子を個片化するよう、前記基板を分離する工程と、を有することを特徴とする弾性波デバイスの製造方法。

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