JP5113627B2 - 電子部品及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品例えば弾性表面波（ＳＡＷ）チップを実装基板上にバンプを用いてフェースダウン・ボンディングによりに搭載した後、ＳＡＷチップを樹脂により封止したＳＡＷデバイスを製造する方法において、簡単な方法により、リーク不良、樹脂浸入不良等による不良品の発生を防止しつつ、多数の圧電デバイスをまとめて製造できる、圧電部品及びその製造方法に関する。

弾性表面波デバイス（ＳＡＷデバイス）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）、接続パッド等のパターンを配置した構成を備え、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することによってフィルタ特性を得る、携帯電話機などに搭載される。このＳＡＷデバイスでは、その櫛歯電極部周囲に所定の空隙（中空部）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バンプまたは半田バンプにて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。

さらにＳＡＷデバイスの小型化及び低背化を図るため、櫛歯電極部に空隙（中空部）を形成し、この空隙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）デバイスが提案されている。

ＳＡＷデバイスに関するＣＳＰ関連技術は、例えば、特許第３７０２９６１号公報、特開２００１−１７６９９５号公報及び特開２００３−１７９７９号公報に、それぞれ記載されている。

従来例１
まず、特許第３７０２９６１号公報（特許文献１）では、図４（ａ）に示すように、絶縁基板１０３、該絶縁基板１０３の底部に配置した表面実装用の外部電極１０４、及び該絶縁基板１０３の上部に配置され、かつ前記外部電極１０４と導通した配線パターン１０５を備えた実装基板１０２と、圧電基板１１８、該圧電基板１１８の一面に形成したＩＤＴ電極１１７、及び前記配線パターン１０５と導体バンプ１１０を介して接続される接続パッド１１６と、でＳＡＷチップ１１５を構成する。そして、前記ＳＡＷチップ１１５をフェースダウン状態で実装基板１０２にフリップチップ実装し、ＳＡＷチップ１１５外面から実装基板１０２上面にかけて封止樹脂１３１Ａで被覆形成することにより、ＩＤＴ電極１１７と実装基板１０２との間に中空部Ｓを形成して表面実装型ＳＡＷデバイスを構成する。

そして、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、従来例１のＳＡＷデバイスの製造方法は、
配線パターン１０５と接続パッド１１６を導体バンプ１１０を介して接続することにより実装基板１０２上にＳＡＷチップ１１５をフリップチップ実装するフリップチップ実装工程と、
ＳＡＷチップ１１５上面にＳＡＷチップ１１５上面よりも面積が大きい樹脂シート１３０を載置して実装基板１０２の一端から他端へ向けて樹脂シートを軟化させながら樹脂シート１３０を押圧ロール１５１と下側ロール１５２によって加圧することにより、中空部Ｓを確保しながらＳＡＷチップ１１５外面を樹脂で覆うラミネート工程と、
樹脂シート１３０で外面をラミネートしたＳＡＷチップ１１５を加圧しながら加熱することにより、中空部Ｓ内の気体の膨張を抑制しつつ樹脂シート１３０を硬化させるプレス成形工程と、
プレス成形工程を経たＳＡＷデバイス１０１を、樹脂が完全に硬化する温度・時間にて加熱する後硬化工程と、を備える。

従来例２
また、特開２００１−１７６９９５号公報（特許文献２）のＳＡＷデバイスの製造方法では、図５（ａ），（ｂ）に示すように、ＳＡＷチップ２１０がバッチ方式で基板２２０の上に取付けられる第１の行程を有する。この基板２２０は、接続パッド２１１及び２１２を基板２２０の１つの面上に有し、接続パッド２０１及び２０２を、この面の反対側の面上に有する。パッド２０１及び２０２は、ＳＡＷチップ２１０の電気接点２０３及び２０４の外側を、第１の導電ビアホール２１３、２１４及びバンプ２０５、２０６を用いてフリップ・チップ型取付けにより接続するために使用される。

そして、第２の行程において、変形フィルム２４０が図５（ｂ）に示すように、ＳＡＷチップ２１０全体上に付着される。基板２２０に作られる一連の孔２５０を通じての吸気により、このフィルム２４０はＳＡＷチップ２１０に適合し、それらを封止する。

従来例３
さらに、特開２００３−１７９７９号公報（特許文献３）のＳＡＷデバイスの製造方法では、図６（ａ），（ｂ）に示すように、ＳＡＷチップ３０２の電極面と反対側の面から基板３０３の表面にかけてゲル状硬化性シート３０１で覆った後、ヒートプレスすることにより、ＳＡＷ電極面と配線パターンが形成された面とがバンプ３０４の高さの分隔てられた部分が中空部Ｓを保つように、また、保護層３０５の表面がフラットになるように形成される。

しかしながら、上述した従来例１から従来例３に示すＳＡＷデバイスの製造方法では、ＳＡＷチップを樹脂シート等により封止する際、一対の加工ロールを用いてラミネートし、また、基板に形成した孔を通して吸気し、あるいは、ヒートプレスにより封止する等複雑な装置構成をし、さらには、集合基板を１個づつ、樹脂封止する必要があった。
特許第３７０２９６１号公報 特開２００１−１７６９９５号公報 特開２００３−１７９７９号公報

本発明が解決しようとする問題点は、リーク不良、樹脂侵入不良等の不良品のない電子部品を樹脂封止により製造する際、多数個の実装済み集合基板をまとめて処理できず、また、新規かつ高価な製造設備を要する点である。

上記した課題を解決するため、本発明は、集合基板の主面に形成された配線電極上に、フェースダウン・ボンディングにより、電子素子を実装し、前記電子素子実装済みの集合基板の主面に樹脂シートを載置し、柔軟性をもつ密閉袋内に前記実装済み集合基板を収納した後、前記密閉袋を密閉し、前記収納袋を液体を満たした加圧容器内に投入した後、前記加圧容器を密閉し、前記加圧容器内に加圧流体を供給し、前記加圧容器内の圧力を上昇させつつ、前記樹脂シートを硬化させ、前記電子素子と前記実装済み集合基板の主面側に密着・貼付させて樹脂封止し、前記加圧容器から前記密閉袋を取り出し、前記密閉袋から樹脂封止済みの前記実装済み集合基板を取り出して、取り出した樹脂封止済みの集合基板を個片に切断し、電子部品を製造する。

また、本発明では、前記樹脂シートが、加熱硬化型樹脂からなり、当該加熱硬化が前記加圧容器あるいは前記加圧容器内に収容された流体を加熱することにより、前記実装済み集合基板に前記樹脂シートが、前記加圧容器内で前記密閉袋が押圧されて前記実装済み集合基板に密着した状態に保持されたまま、加熱硬化する。

さらに、本発明では、前記樹脂シートが、光硬化型樹脂からなり、前記密閉袋及び前記加圧容器内に収容された流体が前記光硬化型樹脂材料が硬化するに十分な光波長を透過する材料からなっていて、前記光波長の光を当てることにより前記樹脂シートを硬化させる。

電子部品の樹脂封止の際に生じるリーク不良、樹脂侵入不良等による不良品の発生を防止できるとともに、多数の電子部品をまとめて簡単に樹脂封止できる。

以下、本発明の電子部品の製造方法を、実装型弾性表面波デバイス（以下、“ＳＡＷデバイス”という）の実施例の製造方法について詳細に説明する。

図１は、本発明の電子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より製造するＳＡＷデバイス１ａの縦断面図を示す。

このＳＡＷデバイス１ａ（圧電部品）は、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）３ａと、このセラミック基板３ａの上面に金バンプ５を介して実装された、例えばタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃）等からなるＳＡＷチップ２と、このＳＡＷチップ２を樹脂封止するエポキシ樹脂（樹脂封止部）６と、セラミック基板３の底面に実装された外部電極４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７とセラミック基板３の上面との間に中空部Ｓを形成するよう例えばエポキシ樹脂により封止する。

ここで、ＳＡＷチップ２に形成したＩＤＴ電極７は、給電側のリード端子から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。

次に、図２から図３に基づいて本発明の実施例のＳＡＷデバイスの製造方法を説明する。

製造方法（組立工程）
図２は、本発明の実施例のＳＡＷデバイスのフリップチップ実装工程、樹脂封止工程及びダイシング工程を含む製造方法（組立工程）を示す。

まず、図１に示したＳＡＷデバイス１を製造するために、図２に示すように、セラミック基板（集合基板）３の主面に形成された配線電極上にＳＡＷウエハＷから切断した金バンプ５付のＳＡＷチップ（電子素子）２をフェースダウン・ボンディングで、金・金超音波熱圧着によりフリップチップ実装して実装（集合）基板を作製する（(i)フリップチップ実装工程）。

次に、フリップチップ実装した実装基板に後述する封止工程で樹脂封止を行った後、樹脂を硬化させる（(ii)樹脂封止工程）。

さらに、樹脂面にＣＯ₂ガスレーザーを照射して、製品番号、ロット番号等を刻設して、捺印する（(iii)レーザー捺印工程）。

次いで、ダイシング・ソーを用いて実装基板の裏面に形成した認識パターンに基づいて後述するダイシング工程で実装基板を個々のＳＡＷデバイスに分割する（(iv)ダイシング工程）。

さらに(v)加熱処理工程（１５０℃で３時間）、(vi)リーク試験工程（沸点の高いフロリナートに漬ける）、(vii)測定（規格通りの周波数を出力できるか否か）・テーピング（エンボステープを用いて分割したＳＡＷデバイスを集約する）工程を経て、ＳＡＷデバイスを(viii)梱包・出荷する。

とくに、本発明の実施例であるＳＡＷデバイスの製造方法の特徴的構成（要旨）は、以下に詳述する樹脂封止工程、にある。

樹脂封止工程
まず、樹脂封止工程について、図３を参照しつつ説明する。

この樹脂封止工程には、図３に示すように、加圧容器Ｔを用いる。この加圧容器Ｔは、容器本体１０と加圧流体供給孔１２を設けた蓋体１１とからなり、容器本体１０内には、所定の空間Ｃを形成するようにして所定の液体（気体であってもよい）Ｌが収容され、その中に密閉袋に収納された樹脂封止する集合基板３が投入されるようになっている。

図３（ａ）は、加圧容器Ｔを加圧する前の、図３（ｂ）は、加圧容器Ｔを加圧して集合基板３を樹脂シート（樹脂フィルムを含む）６で樹脂封止した状態をそれぞれ示している。

ここで、本発明に用いる樹脂シートとしては、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、軟化した樹脂シートは、７，０００〜２０，０００Ｐａ・ｓの粘度を有する。この状態では、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狭ギャップ部への樹脂の混入は発生しない。したがって、押圧を停止すると樹脂シートのそれ以上の変形はなくなる。ここで、樹脂シートの加熱軟化温度は、３０℃〜１５０℃、好ましくは、８０℃〜１００℃、である。

まず、本樹脂封止工程で集合基板３を樹脂封止するためには、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製の厚みが５０μｍ程度で所定の大きさのチャック付ポリエチレン袋（密閉袋）７（例えば、市販品のパコールチャック袋）内にＳＡＷＡチップ２、バンプ５を実装した集合基板３に所定の厚み（例えば、０．２５ｍｍ）の樹脂シート６をＳＡＷチップ上面に適当に仮り止めして載置して封入・密閉する。密閉袋Ｐ内に実装済み集合基板３を収納する際、密閉袋Ｐ内を減圧・脱気後に密閉してもよい。ここで、平坦な樹脂封止を行うために樹脂シート６上にこれよりも硬い材料（例えば、アルミニューム）からなる平板８を載置してもよい。また、集合基板３を封入・密閉する密閉袋Ｐの数は、加圧容器Ｔ内の容積に収納可能な数量とする。

このようにして、集合基板３を多数個まとめて封入した密閉袋Ｐを、加圧容器Ｔに収納した液体Ｌ中に投入する。

投入後、加圧容器Ｔの容器本体１０に蓋体１１を覆って加圧容器Ｔ内を密閉し、蓋体１１に設けた孔１２から加圧気体（最大５気圧）を圧力を制御しつつ供給して、加圧容器Ｔあるいはその中の液体Ｌを８０℃〜１００℃の温度範囲で５分間加熱する。この加圧・加熱処理により、集合基板３は、密閉袋Ｐを介して押圧され変形した樹脂シート６により樹脂封止される。すなわち、加圧容器Ｔ内に加圧流体（圧縮空気）を加圧流体供給孔１２から供給し、加圧容器Ｔ内の圧力を上昇させつつ、加熱して、樹脂シート６を加熱・仮硬化（仮硬化温度：約８０℃）させ、ＳＡＷチップ２と実装済み集合基板３の主面側に密着・貼付させて樹脂封止する。

また、樹脂シート６を、光硬化型樹脂から構成し、密閉袋Ｐ及び加圧容器Ｔ内に収容された液体Ｌが光硬化型樹脂材料が硬化するに十分な光波長（例えば、紫外線）を透過する材料からなるようにして、この光波長の光を当てることにより樹脂シート６を加熱・硬化させてもよい。

ここで、加圧容器Ｔ内に収容して樹脂封止に用いる液体としては、フロリナートが適当であるが、上記した圧力及び温度範囲で液状を保てるものであれば、水等の液体であってもよい。また、加圧前に加圧容器Ｔ内を真空引きして、樹脂封止状態を正常に保つようにしてもよい。

樹脂シート６を実装済みの集合基板３上に載置した後、密閉袋Ｐ内に収納する際、加圧容器Ｔ内に導入する加圧気体あるいは液体の圧力を、ＳＡＷチップ２（電子素子）の能動面に中空部Ｓを形成するよう、調整する。

上述した温度範囲で樹脂封止され仮硬化した封止済の集合基板３を密閉袋Ｐごと蓋体１１を容器本体１０から外してから、まとめて取り出し、本硬化（１５０℃程度）させ、密閉袋Ｐから樹脂封止済みの集合基板３を取り出してから、次の処理工程へ搬送するようにする。

本発明の電子部品の製造方法は、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及びＳＡＷ素子、ＦＢＡＲ、ＭＥＭＳ等の圧電素子の製造に広く利用できる。

本発明の電子部品の製造方法の実施例であるＳＡＷデバイスの製造方法で製造する個々に分割したＳＡＷデバイスの縦断面図である。 本発明の実施例のＳＡＷデバイスの製造方法の概念図である。 図２に示した実施例のＳＡＷデバイスの製造方法の一部を構成する樹脂封止工程に用いる加圧容器の縦断面図であって、図３（ａ）は、加圧容器内を加圧する前の密閉袋が全開状態を、また、図３（ｂ）は、加圧容器内を圧力媒体で加圧して密閉袋が収縮して集合基板を樹脂封止した後の状態をそれぞれ示す。 従来例１のＳＡＷデバイスの縦断面図（図４（ａ））製造方法における熱ローラ・ラミネート工程を説明する縦断面図（図４（ｂ））及び横断面図（図４（ｃ））である。 従来例２のＳＡＷデバイスの製造方法を示す図であって、図５（ａ）は、樹脂封止前の、また、図５（ｂ）は、樹脂封止後の集合基板の縦断面図を、それぞれ示す。 従来例３のＳＡＷデバイスの製造方法を示す図であって、図６（ａ）は、樹脂封止前の、また、図６（ｂ）は、樹脂封止後の集合基板の縦断面図を、それぞれ示す。

符号の説明

１ ＳＡＷデバイス
２ ＳＡＷチップ
３ 集合基板
４ 外部電極
５ 金バンプ
６ 樹脂シート（フィルム）
７ ＩＤＴ電極（櫛歯電極）
Ｓ 中空部
Ｔ 加圧容器
１０ 容器本体
１１ 密閉蓋
１２ 加圧流体供給孔
Ｐ 密閉袋

Claims (9)

1. 集合基板の主面に形成された配線電極上に、フェースダウン・ボンディングにより、電子素子を実装した電子部品の製造方法において、
   前記電子素子実装済みの集合基板の主面に樹脂シートを載置する工程と、ここで、前記樹脂シートが、光硬化型樹脂からなり、
   柔軟性をもつ密閉袋内に前記実装済み集合基板を収納した後、前記密閉袋を密閉する工程と、
   前記密閉袋を流体を満たした加圧容器内に投入した後、前記加圧容器を密閉する工程と、
   前記加圧容器内に加圧流体を供給し、前記加圧容器内の圧力を上昇させつつ、所定の波長の光を当てることにより前記樹脂シートを硬化させ、前記電子素子と前記実装済み集合基板の主面側に密着・貼付させて樹脂封止する工程と、ここで前記密閉袋及び前記加圧容器内に収容された流体が前記光硬化型樹脂が硬化するに十分な前記所定の波長の光を透過する材料からなり、
   前記加圧容器から前記密閉袋を取り出す工程と、
   前記密閉袋から樹脂封止済みの前記実装済み集合基板を取り出す工程と、
   からなる電子部品の製造方法。
2. 前記樹脂シートの硬化を加熱硬化を併用して行うことを特徴とする請求項１に記載の電子部品の製造方法。
3. 前記硬化が、前記実装済み集合基板に前記樹脂シートが密着した状態で保持されるよう仮硬化し、さらに前記密閉袋から樹脂封止済みの当該実装済み集合基板を取り出してから硬化することを特徴とする、請求項１に記載の電子部品の製造方法。
4. 前記密閉袋内に前記実装済み集合基板を収納する際、前記密閉袋内を減圧・脱気後に密閉することを特徴とする請求項１に記載の電子部品の製造方法。
5. 前記樹脂シートと前記密閉袋の内面との間に平板を配置したことを特徴とする請求項１に記載の電子部品の製造方法。
6. 前記平板が、前記樹脂シートよりも硬い材料からなることを特徴とする請求項８に記載の電子部品の製造方法。
7. 前記取り出した樹脂封止済みの集合基板を個片に切断する工程と、
   からなることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の製造方法。
8. 前記密閉袋中に、２つ以上の前記実装済み集合基板を封入し、同時に封止することを特徴とする請求項１記載の電子部品の製造方法。
9. 前記密閉袋に前記実装済み集合基板を収納した後密閉し、複数の前記密閉袋を同時に前記加圧容器内に収めて一括して処理することを特徴とする、請求項１記載の電子部品の製造方法。
   
   

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