JPH11330896A - Ｓａｗフィルタ素子及び電極形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＳＡＷフィルタを構成する圧電素板上のパッ
ド上に金バンプを形成する際に過大な荷重等を用いるこ
とにより金バンプを潰し過ぎたり、逆に接合時の荷重等
が過小であるためにパッドに対する接合力が低下するな
どの不具合をもたらすことなく、理想的な条件によって
金バンプとのボンダビリティの高いパッドを形成するこ
とができるバンプ形成方法を提供すること。 【解決手段】 少なくともＩＤＴ電極指と、電極パッド
とを備えた圧電素板から成るＳＡＷフィルタ素子におい
て、圧電素板２０、４０上に直接、或はパッド下地４１
を介して、アルミニウムから成る厚肉パッド２１、４４
を形成した。少なくともＩＤＴ電極指と、電極パッドと
を備えた圧電素板から成るＳＡＷフィルタ素子におい
て、圧電素板上に直接アルミニウムから成る厚肉パッド
を形成するとともに、該厚肉パッド表面にその上面の一
部を除きアルミニウム−銅合金層を付着した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＳＡＷフィルタを構
成する圧電素板上に電極を形成する方法の改良に関し、
詳細にはパッケージ内にＳＡＷフィルタ素子を組み込む
に際して、パッケージ内底面に形成したランド上にフリ
ップチップ方式によりＳＡＷフィルタ素子を実装する場
合において、ＳＡＷフィルタ素子上の電極パッドに対し
て無理なくバンプを形成することができる方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図３(a) はＳＡＷフィルタ素子をフリッ
プチップ方式によりパッケージ内に実装したＳＡＷフィ
ルタの構成を示す断面図であり、このＳＡＷフィルタ１
はセラミック等の絶縁材料から成るパッケージ本体２上
の凹所３の内底面にＳＡＷフィルタ素子４を実装した構
成を備えており、パッケージ本体２の上面を蓋５により
閉止することにより、ＳＡＷフィルタ素子４を気密封止
した構成を有する。パッケージ本体２の凹所３の内底面
には外部電極７と接続されたランド８が露出しており、
このランド８に対してＳＡＷフィルタ素子４に固定した
バンプ１０が一対一で固着される。図３(b) はＳＡＷフ
ィルタ素子４の電極形成面の斜視図であり、圧電素板１
１上にはＩＤＴ１２等の他に、電極パッド１３が形成さ
れ、電極パッド１３上には夫々金バンプ１０がボンディ
ングにより固着されている。ＩＤＴ１２及び電極パッド
１３は通常アルミニウム−銅合金にて構成され、０．２
μｍ程度の薄膜である。金バンプ１０の高さは３０〜５
０μｍ程度である。ＩＤＴ１２をアルミニウム−銅合金
にて形成する理由は、ＩＤＴ１２にあっては電極指間ギ
ャップが微小であるため純粋のアルミニウムを使用する
と通電時に電極指間に放電が発生する一方で、銅合金を
用いる限りはこのような不具合を避けることができるか
らである。また、電極パッド１３をアルミニウム−銅合
金にて形成する理由は、製造工程において電極パッドと
ＩＤＴを構成する金属層を圧電素板上に同時に形成する
手順を経る為に、電極パッドの材料としてＩＤＴの材料
をそのまま使用せざるを得なかったのである。このよう
な構成を有したＳＡＷフィルタ素子４を製造する際に、
圧電素板１１のパッド１３上に金バンプ１０をボンディ
ングする場合には、超音波を併用した熱圧着法が用いら
れ、１５０℃以下の加熱温度で超音波を加えながら圧着
することにより金バンプ１０をパッド上に固着してい
る。しかし、そもそもアルミニウム−銅合金から成るパ
ッド１３と金から成るバンプとのボンダビリティが悪い
ため、従来の熱圧着法により確実なボンディングを行お
うとすると、超音波、荷重、及び温度の条件を高く設定
する必要があり、０．２μｍ程度の肉厚しかない電極パ
ッド１３が破壊したり溶けるという不具合や、０．３５
ｍｍ程度の肉厚の圧電素板が割れたり、クラックを生じ
る等の不具合が発生する。特に、圧電素板は焦電性を有
する為、加熱温度には限界がある。

【０００３】また、金バンプを過大な荷重、熱、及び超
音波により接合することにより潰し過ぎると、凹所３の
内底面上にＳＡＷフィルタ素子４を実装した時に、凹所
内底面とＳＡＷフィルタ素子面との間の間隙が過小とな
る。つまり、バンプの高さが十分に高く、細くて変形し
易い場合には、パッケージ本体２を構成する材料と圧電
素板１１との熱膨張係数の差に起因した歪みがバンプを
介して圧電素板に加わる際に、バンプが変形し易い為に
歪みを十分に吸収緩和する結果、圧電素板には歪みが伝
わりにくくなりＳＡＷフィルタ素子４の周波数を安定さ
せることができるが、バンプが押し潰された結果、バン
プが変形しにくい形状になると、上記熱膨張差に起因し
た機械的歪みをバンプが吸収緩和できずに、圧電素板に
ストレスが加わってその発振周波数に偏差をもたらすと
いう不具合がある。また、上記と逆に、金バンプを過小
な荷重、加熱、及び超音波によって接合すると、バンプ
の潰れは発生しないものの電極パッド上に対する接合力
が弱くなって剥離が発生し、ＳＡＷ発振器の信頼性を低
下させる虞れが高くなる。なお、荷重、熱、超音波を加
える作業は、バンプのボンディング時のみならず、バン
プを形成したＳＡＷフィルタ素子をパッケージ内のラン
ド上に実装する際にも行われるので、上記作業の度にパ
ッドや圧電素板がダメージを受けることを回避したいと
いう要求が強かった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、ＳＡＷフィルタを構成する圧電素板上のパ
ッド上に金バンプを形成する際に過大な荷重等を用いる
ことにより金バンプを潰し過ぎたり、逆に接合時の荷重
等が過小であるためにパッドに対する接合力が低下する
などの不具合をもたらすことなく、理想的な条件によっ
て金バンプとのボンダビリティの高いパッドを形成する
ことができるバンプ形成方法を提供することにある。具
体的には、比較的簡単な工程によってアルミニウムから
成る電極パッドを圧電素板上に形成する一方で、アルミ
ニウム−銅合金を用いてＩＤＴを形成することにより、
金バンプを理想的な接合条件で電極パッド上に形成する
と共に、ＩＤＴを構成する電極指間の放電を防止するこ
とが可能となる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、請求項１の発明は、少なくともＩＤＴ電極指と、電
極パッドとを備えた圧電素板から成るＳＡＷフィルタ素
子において、圧電素板上に直接、或はパッド下地を介し
て、アルミニウムから成る厚肉パッドを形成したことを
特徴とする。請求項２の発明は、少なくともＩＤＴ電極
指と、電極パッドとを備えた圧電素板から成るＳＡＷフ
ィルタ素子において、圧電素板上に直接アルミニウムか
ら成る厚肉パッドを形成するとともに、該厚肉パッド表
面にその上面の一部を除きアルミニウム−銅合金層を付
着したことを特徴とする。請求項３の発明は、少なくと
もＩＤＴ電極指と、電極パッドとを備えた圧電素板から
成るＳＡＷフィルタ素子において、圧電素板上にアルミ
ニウムから成る厚肉パッドを形成する工程と、該厚肉パ
ッドを含む圧電素板面にアルミニウム−銅合金層を被覆
する工程と、該アルミニウム−銅合金層上にフォトレジ
ストを被覆し、マスクを用いて露光、現像することによ
り残留したフォトレジスト部分の間から該アルミニウム
−銅合金層の所要部分のみを露出させる工程と、該フォ
トレジスト部分から露出した該アルミニウム−銅合金層
部分のみをエッチングにより除去することにより、ＩＤ
Ｔに相当するアルミニウム−銅合金層部分を残留させる
とともに、アルミニウムの厚肉パッドの表面の少なくと
も一部を露出させる工程と、上記アルミニウム−銅合金
層部分上に残留したフォトレジストを除去する工程と、
から成ることを特徴とする。請求項４の発明は、少なく
ともＩＤＴ電極指と、電極パッドとを備えた圧電素板か
ら成るＳＡＷフィルタ素子において、圧電素板上にアル
ミニウムから成る厚肉パッドを形成する工程と、該パッ
ドを含む圧電素板面にアルミニウム−銅合金層を被覆す
る工程と、該アルミニウム−銅合金層上にフォトレジス
トを被覆し、マスクを用いて露光現像することにより残
留したフォトレジスト部分の間から該アルミニウム−銅
合金層の所要部分のみを露出させる工程と、該フォトレ
ジスト部分から露出した該アルミニウム−銅合金層部分
のみをエッチングにより除去することにより、ＩＤＴに
相当するアルミニウム−銅合金層部分を残留させるとと
もに、アルミニウムの厚肉パッドの表面全体をアルミニ
ウム−銅合金層部分により被覆したままにする工程と、
上記アルミニウム−銅合金層部分上に残留したフォトレ
ジストを除去する工程と、から成ることを特徴とする。
請求項５の発明は、少なくともＩＤＴ電極指と、電極パ
ッドとを同一面に備えた圧電素板から成るＳＡＷフィル
タ素子において、圧電素板上にアルミニウム−銅合金か
ら成る電極パッド下地と、ＩＤＴを形成する工程と、該
電極パッド下地の表面の一部と、圧電素板面をフォトレ
ジストにて被覆し、該フォトレジストをマスクとして電
極パッド下地表面の露出面上にアルミニウムの厚肉パッ
ドを積層形成する工程と、上記フォトレジストを除去す
る工程と、から成ることを特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示した形態
例により詳細に説明する。本発明においては、パッケー
ジ内にフリップチップ実装されるＳＡＷフィルタ素子を
製造するに際して必要とされるバンプのボンディングに
おいて、バンプをボンディングする対象となる圧電素板
上の電極パッドとして、十分な肉厚を備えたアルミニウ
ムから成る電極パッドを用いるので、理想的な条件によ
って理想的な高さを有したバンプを形成し、ＳＡＷフィ
ルタの信頼性を高めることが可能となる。このような電
極パッドを形成するための第１の形態例のバンプ形成方
法についてまず説明する。 ［第１の形態例］図１(a) 乃至(f) は本発明のバンプ形
成方法の一例を示す工程図であり、(a)においてはＬ
Ｎ、ＬＴ、Ｓ_i Ｏ₂ 等の圧電材料から成る圧電素板２０
上に１μｍ程度の十分な厚みを有したアルミニウムの突
起２１を形成する。この突起２１は電極パッドとして利
用される部分であり、蒸着等により形成される。次に、
(b) の工程では、アルミニウムの突起２１を含む圧電素
板２０上面にアルミニウム−銅合金の層２２を均一な肉
厚で形成する。(c) の工程では、アルミニウム−銅合金
層２２上にフォトレジスト２３を均一に積層する。(d)
の工程では、アルミニウム−銅合金層２２上に図示しな
い所定形状のマスクを用いて露光、現像を行い、ＩＤＴ
となるアルミニウム−銅合金層の部分と、アルミニウム
の突起２１の上面中央を除いた部分に、夫々フォトレジ
スト２３を残留させる。(e) の工程では、エッチングに
よって、フォトレジスト２３によって被覆されていない
アルミニウム−銅合金層２２を除去し、ＩＤＴとなるア
ルミニウム−銅合金部分２４と、アルミニウムの突起２
１の上面中央を除いた周辺部分のアルミニウム−銅合金
部分２５を残留させる。このとき、アルミニウムの突起
２１の上面中央部が露出状態になるとともに、アルミニ
ウム−銅合金部分２４により被覆されていない圧電素板
表面が露出状態となる。(f) では、フォトレジスト２３
を除去した後で、アルミニウム突起２１の上面中央に図
示しないボンディング装置によって金バンプ３０をボン
ディングする。この際、超音波と熱を併用しつつ、荷重
を加えることによって金バンプ３０がボンディングされ
るが、アルミニウム突起、即ち電極パッド２１は十分な
肉厚を有するために潰れたり、溶ける虞れがない。ま
た、アルミニウムは金とのボンダビリティが良い為、荷
重、熱、超音波を強く加えなくても、十分にボンディン
グを行うことができ、従ってバンプが潰れたり、素板が
割れる虞れが少なくなる。尚、図１(f) に示した電極構
造、即ち、圧電素板２０上に厚肉のアルミニウムの突起
２１を形成した構造のＳＡＷフィルタは、請求項１に対
応しており、本発明の範囲に含まれるものである。

【０００７】［第２の形態例］上記形態例では、アルミ
ニウムの突起２１の上面中央部を露出させてからバンプ
をボンディングしたが、アルミニウムの突起２１の上面
を露出させない状態、即ち(d) 工程においてアルミニウ
ム突起２１上面に対応するアルミニウム−銅合金部分を
フォトレジスト２３により被覆したまま、次のエッチン
グ工程においてフォトレジスト２３によって被覆されて
いないアルミニウム−銅合金層２２をエッチング除去す
ることにより、アルミニウム突起２１上にアルミニウム
−銅合金層が被覆された状態の電極パッドを形成し、こ
の電極パッド上にバンプ３０をボンディングするように
してもよい。この場合には、アルミニウム−銅合金層２
２上に金バンプ３０がボンディングされるので、ボンダ
ビリティが低下することは前述の通りであるが、アルミ
ニウム−銅合金層２２の直下にアルミニウムから成る厚
肉の電極パッド２１が位置しているので、仮にアルミニ
ウム−銅合金部分が溶けたとしてもバンプ３０は電極パ
ッド２１と固着されるので支障はない。また、強い荷重
等を用いてバンプをボンディングする必要が生じる結
果、バンプが潰れたとしても、電極パッド２１の肉厚に
バンプの高さを加えた合計高さを大きくかせぐことがで
きるので、このＳＡＷフィルタ素子をパッケージ内に実
装したときに、パッケージと圧電素板との熱膨張率差に
起因したストレスがＳＡＷフィルタ素子に加わる虞れが
なくなる。尚、図１(d) に示した電極構造、即ち、厚肉
のアルミニウム突起２１上にアルミニウム−銅合金層２
２を形成した構造のＳＡＷフィルタは、請求項２に対応
しており、本発明の範囲に含まれるものである。

【０００８】［第３の形態例］次に、図２(a) 乃至(d)
は本発明の他の形態例のバンプ形成方法（リフトオフ
法）を示す図であり、(a) 工程では圧電素板４０上の所
要箇所に、パッド下地４１と、ＩＤＴ４２となるアルミ
ニウム−銅合金膜を形成する。 (b) 工程ではパッド下地４１の上面の中央を除いた圧電
素板面及びＩＤＴ４２上を被覆するようにフォトレジス
ト４３を厚肉に形成する。 (c) 工程では、フォトレジスト４３により被覆されてい
ないパッド下地４１の中央部とフォトレジスト４３上に
アルミニウム膜４４、４５を形成する。 (d) 工程では、パッド下地４１上のアルミニウム膜４４
を除いた全てのアルミニウム膜と、フォトレジスト４３
を順次除去する結果、圧電素板４０上にアルミニウム−
銅合金から成るＩＤＴ４２と、アルミニウム−銅合金か
ら成るパッド下地４１上に固着したアルミニウム製電極
パッド４４を形成する。 (e) 工程では、アルミニウム製電極パッド４４上に、図
示しないボンディング装置によって金バンプ５０を形成
する。このようにして得られた金バンプ５０は、金との
ボンダビリティが良好なアルミニウム製電極パッド４４
と接合されるので、必要最低限の荷重、加熱、超音波を
加えるだけで、つぶれの少ないバンプをボンディングす
ることができ、製品の信頼性を高めることができる。ま
た、従来、ボンディング時に発生し易かった圧電素板の
割れ、クラックを防止することができる。尚、図２(e)
に示した電極構造、即ち、圧電素板２０上に下地４１を
介して厚肉のアルミニウムの突起２１を形成した構造の
ＳＡＷフィルタは、請求項１に対応しており、本発明の
範囲に含まれるものである。

【０００９】

【発明の効果】以上のように本発明では、ＳＡＷフィル
タを構成する圧電素板上のパッド上に金バンプを形成す
る際に過大な荷重、加熱、超音波を加えることにより金
バンプを潰し過ぎたり、電極パッドが溶けたり、圧電素
板が割れたり、逆に接合時の荷重等が過小であるために
パッドに対する接合力が低下するなどの不具合をもたら
すことなく、理想的な条件によって金バンプとのボンダ
ビリティの高いパッドを形成することができる。具体的
には、比較的簡単な工程によってアルミニウムから成る
電極パッドを圧電素板上に形成する一方で、アルミニウ
ム−銅合金を用いてＩＤＴを形成することにより、金バ
ンプを理想的な接合条件で電極パッド上に形成すると共
に、ＩＤＴを構成する電極指間の放電を防止することが
可能となる。また、荷重、熱、超音波を加える作業は、
バンプのボンディング時のみならず、バンプを形成した
ＳＡＷフィルタ素子をパッケージ内のランド上に実装す
る際にも行われるので、上記作業の度にパッドや圧電素
板（特に、ＬＴは割れ易い）がダメージを受けることを
従来は避けることができなかったが、本発明ではこのよ
うな不具合を解消することができる。請求項１又は２に
記載のＳＡＷフィルタにあっては、圧電素板上に直接、
又は下地を介して厚肉のアルミニウム突起（パッド）を
形成しているので、金バンプとのボンダビリティを高く
確保することができる。請求項３の発明では、厚肉のア
ルミニウムパッドを圧電素板上に形成してから、圧電素
板上面の他の部位にＩＤＴとなるアルミニウム−銅合金
を形成し、最終的にアルミニウムパッドの上面の露出部
分に金バンプをボンディングするようにしたので、金バ
ンプとのあいだのボンダビリティが良好なアルミニウム
パッド上にバンプを形成することが可能となる。このた
め、ボンディング時に加えられる荷重、熱、超音波を低
減することができ、バンプの潰れ、圧電素板の割れ等の
不具合を防止できる。バンプの潰れが防止される結果、
ＳＡＷフィルタ素子をパッケージ内のランド上に実装す
る際に、パッケージと圧電素板との間の熱膨張係数差に
起因して圧電素板側にストレスが加わろうとしても、こ
のストレスをバンプの変形により吸収緩和することがで
き、ＳＡＷフィルタ素子の発振周波数に変動が起きるこ
とを防止できる。また、請求項４の発明では、厚肉のア
ルミニウムパッドを圧電素板上に形成してから、アルミ
ニウムパッド上面と、圧電素板上面のＩＤＴを形成する
箇所に、アルミニウム−銅合金を夫々形成し、最終的に
アルミニウムパッドの上面に被覆されたアルミニウム−
銅合金上に金バンプをボンディングするようにしたの
で、請求項１の工程よりも工程数を減じることができ
る。請求項５の発明では、圧電素板上にＩＤＴ及び下地
パッドとなるアルミニウム−銅合金層を形成し、その後
下地パッド上にアルミニウムから成る厚肉パッドを形成
してから、厚肉パッド上に金バンプをボンディングした
ので、請求項２の場合と同等の効果を発揮することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) 乃至(f) は本発明の第１の形態例のバンプ
形成方法を説明する為の工程図。

【図２】(a) 乃至(e) は本発明の第２の形態例のバンプ
形成方法を説明する為の工程図。

【図３】(a) はＳＡＷフィルタ素子をフリップチップ方
式によりパッケージ内に実装したＳＡＷフィルタの構成
を示す断面図、(b) はＳＡＷフィルタ素子の電極形成面
の斜視図。

【符号の説明】

２０ 圧電素板、２１ アルミニウムの突起（電極パッ
ド）、２２ アルミニウム−銅合金層、２３ フォトレ
ジスト、２４、２５ アルミニウム−銅合金部分、３０
金バンプ、４０ 圧電素板、４１ パッド下地、４２
ＩＤＴ、４３フォトレジスト、４４、４５ アルミニ
ウム膜、５０ 金バンプ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくともＩＤＴ電極指と、電極パッド
   とを備えた圧電素板から成るＳＡＷフィルタ素子におい
   て、 圧電素板上に直接、或はパッド下地を介して、アルミニ
   ウムから成る厚肉パッドを形成したことを特徴とするＳ
   ＡＷフィルタ素子。
2. 【請求項２】 少なくともＩＤＴ電極指と、電極パッド
   とを備えた圧電素板から成るＳＡＷフィルタ素子におい
   て、 圧電素板上に直接アルミニウムから成る厚肉パッドを形
   成するとともに、該厚肉パッド表面にその上面の一部を
   除きアルミニウム−銅合金層を付着したことを特徴とす
   るＳＡＷフィルタ素子。
3. 【請求項３】 少なくともＩＤＴ電極指と、電極パッド
   とを備えた圧電素板から成るＳＡＷフィルタ素子におい
   て、 圧電素板上にアルミニウムから成る厚肉パッドを形成す
   る工程と、 該厚肉パッドを含む圧電素板面にアルミニウム−銅合金
   層を被覆する工程と、 該アルミニウム−銅合金層上にフォトレジストを被覆
   し、マスクを用いて露光、現像することにより残留した
   フォトレジスト部分の間から該アルミニウム−銅合金層
   の所要部分のみを露出させる工程と、 該フォトレジスト部分から露出した該アルミニウム−銅
   合金層部分のみをエッチングにより除去することによ
   り、ＩＤＴに相当するアルミニウム−銅合金層部分を残
   留させるとともに、アルミニウムの厚肉パッドの表面の
   少なくとも一部を露出させる工程と、 上記アルミニウム−銅合金層部分上に残留したフォトレ
   ジストを除去する工程と、から成ることを特徴とするＳ
   ＡＷフィルタ素子の電極形成方法。
4. 【請求項４】 少なくともＩＤＴ電極指と、電極パッド
   とを備えた圧電素板から成るＳＡＷフィルタ素子におい
   て、 圧電素板上にアルミニウムから成る厚肉パッドを形成す
   る工程と、 該パッドを含む圧電素板面にアルミニウム−銅合金層を
   被覆する工程と、 該アルミニウム−銅合金層上にフォトレジストを被覆
   し、マスクを用いて露光現像することにより残留したフ
   ォトレジスト部分の間から該アルミニウム−銅合金層の
   所要部分のみを露出させる工程と、 該フォトレジスト部分から露出した該アルミニウム−銅
   合金層部分のみをエッチングにより除去することによ
   り、ＩＤＴに相当するアルミニウム−銅合金層部分を残
   留させるとともに、アルミニウムの厚肉パッドの表面全
   体をアルミニウム−銅合金層部分により被覆したままに
   する工程と、 上記アルミニウム−銅合金層部分上に残留したフォトレ
   ジストを除去する工程と、から成ることを特徴とするＳ
   ＡＷフィルタ素子の電極形成方法。
5. 【請求項５】 少なくともＩＤＴ電極指と、電極パッド
   とを同一面に備えた圧電素板から成るＳＡＷフィルタ素
   子において、 圧電素板上にアルミニウム−銅合金から成る電極パッド
   下地と、ＩＤＴを形成する工程と、 該電極パッド下地の表面の一部と、圧電素板面をフォト
   レジストにて被覆し、該フォトレジストをマスクとして
   電極パッド下地表面の露出面上にアルミニウムの厚肉パ
   ッドを積層形成する工程と、 上記フォトレジストを除去する工程と、から成ることを
   特徴とするＳＡＷフィルタ素子の電極形成方法。