JP2003168942A - 弾性表面波デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】生産性が良く信頼性の高い弾性表面波デバイス
の製造方法を提供する。 【解決手段】樹脂封止される弾性表面波デバイス１００
において、デバイスチップ１とベース３との間に櫛歯状
電極８を含んだ中空部７が形成されるように、デバイス
チップ１とベース３とが金属バンプ２を介して電気的か
つ機械的に接続される。デバイスチップ１とベース３と
の間において、封止樹脂５が中空部７へ進入することを
防止する位置に、ダム２０配設される。このダム２０
は、バンプ２と協同して、デバイスチップ１とベース３
とを構造的に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、樹脂等で封止さ
れる表面波デバイスの製造方法に関する。特に、移動体
通信用端末の周波数フィルタなどに好適な弾性表面波デ
バイスの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】弾性表面波デバイスは、圧電体上に設け
られた薄膜金属からなる櫛歯状電極（インターデジタル
トランスデューサ：ＩＤＴ）により電気信号と弾性表面
波（ＳＡＷ）との変換を行って信号を送受信するデバイ
スであり、弾性表面波フィルタ、弾性表面波共振子、遅
延回路等に用いられる。この弾性表面波デバイスは、薄
型化・小型化が可能であるというメリットにより、近
年、特に携帯電話などの移動体通信の分野で広く用いら
れるようになっている。

【０００３】また、携帯電話の小型化に伴い、弾性表面
波デバイスへの要求も益々厳しくなってきている。携帯
電話の高周波（ＲＦ）回路部品をセットしたフロントエ
ンドモジュール（ＦＥＭ）も世の中に出回り始め、ＦＥ
Ｍ向けＳＡＷデバイスは、携帯電話メーカ向けよりもさ
らに薄型化の要求が厳しい。

【０００４】本願発明がなされる以前では、弾性表面波
デバイスは、例えば次のような方法で製造されていた。
まず、圧電体上に、ＩＤＴおよび端子電極を含む弾性表
面波素子が、アルミニウムなどの金属薄膜により形され
る。次に、感光性樹脂などにより弾性表面波素子を囲ん
だダムが形成される（フォトリソグラフィ）。次に、端
子電極上に金属バンプがボンディング形成され、この状
態で素子がダイシングなどで個片に切り離される。次
に、予め外部接続端子および素子接続端子が形成された
ベースに、弾性表面波素子が、超音波圧着などの方法
（フリップチップボンディング）で接合される。そし
て、弾性表面波素子の素子形成面と反対側の面から封止
樹脂などにより一体的に包覆固定することにより、ＩＤ
Ｔを内包する弾性表面波デバイスが密閉される。その
後、密閉されたデバイスはダイシングにより個片化さ
れ、弾性表面波デバイスとなる。

【０００５】なお、フリップチップボンディング（ある
いはフェイスダウンボンディング）工法を利用した公知
例としては、例えば特開平１１−７４７５５号公報に開
示された「弾性表面波装置」がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記本願発明がなされ
る以前の製造方法においては、ダム形成にフォトリソグ
ラフィを行っているので、生産工程数が多かった。ま
た、ダムの高さは、金属バンプより低くかつ前記封止樹
脂が流れ込むのをせき止められる高さにしなければなら
ず、ダムの高さに制約があった。また、封止樹脂の流れ
込み（進入／侵入）を確実に阻止するためには封止樹脂
として流動性の高い液状樹脂でなくシート状樹脂を使用
しなければならないことが多く、封止樹脂の材質および
／または形状に制約があった。

【０００７】この発明は上記事情に鑑みなされたもの
で、その目的は、生産性が良く（生産工程数を少なくで
き）、信頼性の高い（封止樹脂の進入を確実に防止でき
る）弾性表面波デバイスの製造方法を提供することであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の実施の形態に
係る弾性表面波デバイスの製造方法によれば、弾性表面
波素子が形成された圧電体と外部接続端子および素子接
続端子が形成されたベースとが、フリップチップボンデ
ィングおよびダム剤で接続される。この弾性表面波デバ
イスの製造においては、個々の弾性表面波素子をダイシ
ング等により個片化した後に、ダムがディスペンサで形
成される。そして、フリップチップボンディングをする
と同時に（フリップチップボンディング時の熱／押圧力
で形状変化する金属バンプの変形変化に合わせて）ダム
剤の硬化を行って、ベースと圧電体とを接続するように
している。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の一実施の形態に係る弾性表面波デバイスおよびその製
造方法を説明する。

【００１０】図１は、この発明の一実施の形態に係る弾
性表面波デバイス１００の構造を説明する図である。図
１（ａ）において、弾性表面波素子（デバイスチップ）
１は、圧電体上の所定位置に、アルミニウムや銅等の金
属膜からなる櫛歯状電極（インターデジタル変換器ＩＤ
Ｔ）８および端子電極１２を形成したものである。ま
た、セラミックス等からなる基板（ベース）３の上面所
定位置には素子接続端子１４が形成され、その下面所定
位置には外部接続端子１６が形成されている。各端子１
４は、それぞれに対応する端子１６へ、ベース３の所定
位置を貫通する導電体ビアホール１８を介して、電気的
に接続されている。デバイスチップ１上の電極１２各々
には金などの金属バンプ２が取り付けられ、各バンプ２
が対応する電極１４に当接するように構成されている。

【００１１】デバイスチップ１の外周部分には、図１
（ａ）（ｂ）に示すように、櫛歯状電極８および金属バ
ンプ２を取り囲むように、ダム２０が配設されている。
このダム２０は、適当な粘度あるいはチクソ性（thixot
ropy）を持つ熱硬化性樹脂（エポキシ系、メラミン系、
フェノール系、あるいは尿素系の樹脂）を、ディスペン
サで塗布することで形成できる。具体的には、主剤と硬
化剤との比率が１：１〜１：３程度に調合された２液混
合型エポキシ系樹脂を、ダム２０に利用できる。

【００１２】このダム２０は、デバイスチップ１をベー
ス３にフリップチップボンディングする直前は硬化して
おらず、比較的柔らかい（つまり周囲の構造状態に合わ
せて変形可能な）状態にある。しかし、デバイスチップ
１をベース３にフリップチップボンディングすると、そ
のときに発生する熱で、ダム２０は硬化する。その際、
硬化する前のダム２０は、フリップチップボンディング
による熱および加圧で変形した金属バンプ２の潰れ具合
に合わせた形状に変化し、デバイスチップ１とベース３
とを接続する形で、フリップチップボンディング終了時
までにほぼ固まる（完全に固まるのはその後でもよ
い）。

【００１３】以上のようにして、デバイスチップ１とベ
ース３とが金属バンプ２およびダム２０を介して電気的
および機械的（構造的）に接続された後は、ダム２０の
内側に、図１（ａ）（ｂ）に示すような中空部７が形成
される。この櫛歯状電極８周辺の中空部７はダム２０に
より取り囲まれている。その更に外側から、デバイスチ
ップ１を包覆するように、封止樹脂５が、印刷等により
塗布される。この封止樹脂５は、塗布時は流動性が高い
（濡れ性がよい）状態になっており、ダム２０がないと
中空部７側に進入しやすい。しかし、デバイスチップ１
およびベース３の双方に密着しているダム２０があるた
め、封止樹脂５はダム２０により完全にブロックされ、
櫛歯状電極８が配置された中空部７側へ進入できない。
このことから、電極８に異物（封止樹脂５）が付着する
ことによる製品不良の発生の恐れを払拭できる。

【００１４】別の言い方で図１の実施の形態の特徴を言
うと、次のようになる。すなわち、デバイスチップ（弾
性表面波素子）１とベース（基板）３との間において、
中空部（空間部）７への封止樹脂（封止材）５の進入を
防止する位置に配設されたダム２０が、金属バンプ２と
協同して、デバイスチップ１とベース３を構造的（機械
的）に接続するように構成されている。このように構成
すると、デバイスチップ１とベース３をバンプ２だけで
接続する場合よりも、両者間の機械的接続強度を高める
ことができる。つまり、ダム２０が、本来の樹脂進入防
止機能の他に、バンプ２を介した機械的接続を補強する
機能も持つようになっている。

【００１５】この補強機能を得るために重要なことは、
デバイスチップ１とベース３との間において、（ａ）フ
リップチップボンディング時にダム２０がバンプ２以上
の高さで先に硬化していてはならない（ダム２０が先に
硬化しているとバンプ２による電極１２〜端子１４間の
接続が不完全になる恐れがあるし、仮にこの接続が完全
であったとしても硬いダム２０が間に挟まることでデバ
イスチップ１に機械的な歪みが残り、弾性表面波素子の
特性が変化する恐れもある）ことと；（ｂ）フリップチ
ップボンディング時にダム２０がバンプ２の形状変化に
合わせて変形してから硬化し、硬化したダム２０がデバ
イスチップ１およびベース３の双方に密着することであ
る（密着していないと機械的な接続強度の補強にならな
いし、密着しない部分の隙間が大きいと封止樹脂の進入
を防止する機能も損なわれる恐れがある）。

【００１６】図２は、この発明の一実施の形態に係る弾
性表面波デバイス１００の製造方法を説明する図であ
る。ここでは、図１の構造を持つデバイス１００を、効
率よく量産する方法を述べる。

【００１７】まず、例えば数１０×数１０のデバイス１
００が縦横に並んで形成される大きさの圧電体ウエハ
（圧電性基板）１ａが用意される（図２ａ）。このウエ
ハ１ａには、例えば四ほう酸リチウムあるいはタンタル
酸リチウムを用いることができる。

【００１８】このウエハ１ａの上に、櫛歯状電極（ＩＤ
Ｔ）８および端子電極１２を含む弾性表面波素子（デバ
イスチップ）１が形成される（図２ｂ）。これらの電極
８および１２には、例えばアルミニウム合金あるいは銅
合金の薄膜を用いることができる。

【００１９】次に、各デバイスチップ１の端子電極１２
上に、金属バンプ２が、ボンディングなどにより付けら
れる（図２ｃ）。このバンプ２には、例えば金あるいは
金合金を用いることができる。

【００２０】こうして端子電極１２上にバンプ２が付け
られた各デバイスチップ１は、ダイシングなどにより、
図２ｃの破線位置で、個片に切断される（図２ｄ）。こ
のダイシングには、例えばダイヤモンドカッタを用いる
ことができる。

【００２１】次に、個片化されたデバイスチップ１上の
所定箇所に、図１（ａ）（ｂ）に示すようなダム２０が
形成される（図２ｅ）。このダム形成は、例えばエポキ
シ系の熱硬化性樹脂を、金属バンプ２０の高さより少し
高い厚みとなるように塗布することで、行うことができ
る。

【００２２】具体例を挙げると、フリップチップボンデ
ィング前の状態で電極１２の厚み＋バンプ２０の高さが
４０μｍ〜６０μｍ程度に管理されているとすれば、デ
ィスペンサで塗布されるダム２０用樹脂の厚さは、例え
ば７０μｍ〜１４０μｍ程度（あるいはそれ以上）に管
理すればよい。

【００２３】こうして金属バンプ２０およびダム２０が
形成された各デバイスチップ１は、素子接続端子１４お
よびこの端子１４にビアホール１８を介して電気的に接
続された外部接続端子１６が予め形成された平板状ベー
ス３に、フェイスダウンマウントされる（図２ｅ〜図２
ｆ）。このベース２は、例えばアルミナ等のセラミック
スで作ることができる。

【００２４】金属バンプ２および（硬化前の）ダム２０
を介して複数のデバイスチップ１が当接されたベース３
は、図示しない超音波ボンディング装置により、所定の
加熱／加圧下で、所定時間超音波加振され、フリップチ
ップボンディングが行われる（図２ｆ）。

【００２５】このフリップチップボンディングにより、
金属バンプ２と電極１２および金属バンプ２と端子１４
との接触面が部分的に溶解して溶接が行われる。その
際、金属バンプ２は多少潰れた形状に変形する。そのと
きはダム２０はまだ硬化前の状態にあり、ダム２０は、
バンプ２の変形に合わせて容易に薄くなって、デバイス
チップ１およびベース３の双方に密着する。ダム２０
は、このフリップチップボンディング時に加わえられた
熱で即座に硬化を開始し、フリップチップボンディング
終了時にはバンプ２の変形に合わせた厚さでほぼ固まる
（フリップチップボンディング終了直後では完全に固ま
っていなくても、次の工程までにダムとして機能できる
程度まで固まっておればよい）。

【００２６】次に、多数のデバイスチップ１がフリップ
チップボンディングで取り付けられたベース３の上から
（個々のデバイスチップ１側から見れば電極８形成面と
反対面側から）、所定の粘度および／または所定のチク
ソ性を持った封止樹脂５が、印刷等の手法で塗布される
（図２ｇ）。この段階では各デバイスチップ１のダム２
０は固化しており、ダムとして完全に機能できるように
なっている。そのため、封止樹脂５が各デバイスチップ
１の内部空間（中空部７）に進入する恐れはない。した
がって、封止樹脂５には、流動性の高い（濡れ性のよ
い）液状樹脂を用いることができる。ただし、封止樹脂
５を液状樹脂に限定する必要はなく、シート状樹脂を封
止樹脂５として用いてもよい。

【００２７】封止樹脂５が完全に固まってから、各デバ
イスチップ１は、封止樹脂５およびベース３ごと図２ｇ
の破線位置で個片に切断され、個々の弾性表面波デバイ
ス１００が完成する（図２ｈ）。このダイシングにも、
例えばダイヤモンドカッタを用いることができる。

【００２８】図３は、この発明の他の実施の形態に係る
弾性表面波デバイスの構造を説明する図である。図３の
構成では、金属バンプ２の配置よりも内側でで櫛歯状電
極８を取り囲む位置に、ダム２０が配置されている。金
属バンプ２に封止樹脂５が触れても弾性表面波デバイス
として特に異常は生じないので、バンプ２がダム２０の
外側にあってもよい場合の例として、図３を示してお
く。

【００２９】なお、図３の構成では、バンプ２の配置・
寸法が図１の構成と同じときは、ダムと電極８との間の
中空部７が図１の場合よりも狭くなる。中空部７が狭く
なるとデバイス１００の製造過程でダム剤の一部が電極
８に付く可能性が出てくる。そのようなときは、図３の
構成を採用せず、図１の構成を採用すればよい。

【００３０】なお、この発明は上記各実施の形態に限定
されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸
脱しない範囲で種々な変形・変更が可能である。また、
各実施の形態は可能な限り適宜組み合わせて実施されて
もよく、その場合組み合わせによる効果が得られる。

【００３１】さらに、上記実施の形態には種々な段階の
発明が含まれており、この出願で開示される複数の構成
要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出
され得る。たとえば、実施の形態に示される全構成要件
から１または複数の構成要件が削除されても、この発明
の効果あるいはこの発明の実施に伴う効果のうち少なく
とも１つが得られるときは、この構成要件が削除された
構成が発明として抽出され得るものである。

【００３２】＜実施の形態の効果＞ダム２０をディスペ
ンサで形成し、かつダム剤の硬化とフリップチップボン
ディングを同時に行うことにより、生産工程数を少なく
でき、弾性表面波デバイスの生産性を高めることができ
る。

【００３３】また、デバイスチップ１およびベース３の
双方にダム２０が構造的に接続されるようにしたことに
より、樹脂封止する際に封止樹脂５はダム２０によりブ
ロックされ、櫛歯状電極８のある位置へ流れ込むこと
（進入または侵入）がない。このことから、電極８に異
物（封止樹脂）が付着する恐れがなくなり、製品の信頼
性が高くなる。また、封止樹脂５の材質および／または
形状に関する制約も殆ど無くなる（液状樹脂でもシート
状樹脂でも、封止樹脂５として使用できる）。

【００３４】さらに、デバイスチップ１およびベース３
の双方に構造的に接続されたダム２０は、フリップチッ
プボンディング工程後は硬化して比較的強固な構造体と
なる。そのため、デバイスチップ１とベース３との間の
機械的な接続強度に関しては、金属バンプ２による接続
強度を、硬化したダム２０がさらに強化するように作用
する。つまり、封止樹脂５の進入を防止する位置に配設
されたダム２０は、金属バンプ２と協同して、デバイス
チップ１とベース３を構造的（機械的）に強固に接続す
る。

【００３５】さらに、硬化前のダム剤はフリップチップ
ボンディング時におけるバンプ２の変形に合わせて容易
に変形でき、ダム剤はその後に硬化するので、ダム２０
の存在に起因してデバイスチップ（弾性表面波素子）１
に機械的な歪み（圧電体内部への応力歪み）を与えるこ
とはない。

【００３６】

【発明の効果】封止樹脂の材質および／または形状に関
する制約が少なく、それでいて生産性が良く信頼性の高
い弾性表面波デバイスの製造方法を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態に係る弾性表面波デバ
イスの構造を説明する図。

【図２】この発明の一実施の形態に係る弾性表面波デバ
イスの製造方法（量産方法）を説明する図。

【図３】この発明の他の実施の形態に係る弾性表面波デ
バイスの構造を説明する図。

【符号の説明】

１…デバイスチップ（弾性表面波素子）；１ａ…圧電体
ウエハ；２…金属バンプ（導電性バンプ）；３…ベース
（基板）；５…封止樹脂（封止材）；７…中空部（空間
部）；８…櫛歯状電極（インターデジタル変換器ＩＤ
Ｔ）；１２…端子電極；１４…素子接続端子；１６…外
部接続端子；１８…ビアホール；２０…ダム（ダム
剤）；１００…弾性表面波デバイス。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧電体に櫛歯状電極および端子電極を形成
   してなる弾性表面波素子を複数作製する工程と、 作製された複数の前記弾性表面波素子各々の前記端子電
   極に接触する所定位置に金属バンプを取り付けるととも
   に、前記櫛歯状電極の形成位置および前記金属バンプの
   取り付け位置を避けた所定位置にディスペンサで熱硬化
   性樹脂からなるダム剤を形成する工程と、 所定の位置に素子接続端子および外部接続端子を持つベ
   ースに対して、前記取り付けられた金属バンプが前記素
   子接続端子と当接するように、複数の前記弾性表面波素
   子をマウントする工程と、 所定の温度および加圧下で超音波印加することにより前
   記金属バンプを部分的に溶融させて、前記端子電極およ
   び前記素子接続端子を前記金属バンプを介して電気的か
   つ機械的に接続するフリップチップボンディング工程
   と、 前記フリップチップボンディング工程終了後に、前記櫛
   歯状電極の形成面と反対側から、封止材により、複数の
   前記弾性表面波素子を一体的に包覆する封止工程と、 前記封止工程終了後に、複数の前記弾性表面波素子各々
   を含む部分を個片化する工程とを備えた弾性表面波デバ
   イスの製造方法。
2. 【請求項２】 前記ダム剤が、前記フリップチップボン
   ディング工程において硬化するように構成されたことを
   特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 前記ダム剤は、前記フリップチップボン
   ディング工程前では非硬化状態にあり、前記フリップチ
   ップボンディング工程時に、前記ダム剤が、前記導電性
   バンプの形状変化に合わせた形状で硬化するように構成
   されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載
   の方法。
4. 【請求項４】 前記ダム剤が、エポキシ系、メラミン
   系、フェノール系、尿素系等の熱硬化性樹脂を用いたも
   のであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のい
   ずれか１項に記載の方法。