JP2005198085A - 表面弾性波デバイスの製造方法及びその方法で製造された表面弾性波デバイス - Google Patents

表面弾性波デバイスの製造方法及びその方法で製造された表面弾性波デバイス Download PDF

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Abstract

【課題】 櫛歯電極部に空隙の必要なＳＡＷデバイスの超小型チップサイズパッケージの製造方法を提供する。
【解決手段】 ＳＡＷウエハ２１上の各櫛歯電極２２部に発泡剤８０又は剥離剤７１を載置し、その上に未硬化樹脂６１をコートし、これに光を照射して発泡又は剥離反応をさせ各櫛歯電極２２部に空隙７０を形成し、その後の加熱で未硬化樹脂６１を硬化させ封止樹脂６０とする。硬化後、各機能素子の内部接続電極２３に達するようにレーザ光で封止樹脂６０にコンタクトホール４１を形成し、コンタクトホール４１を通しめっきにより内部接続電極２３に接続し、かつ封止樹脂表面に外部接続電極４０を形成する。次にダイシング分離して超小型ＳＡＷデバイス１００を得る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、超小型の表面弾性波デバイスの製造方法及びその方法で製造された表面弾性波デバイスに係り、特に小型化パッケジング技術に関する。
携帯電話機などに搭載される表面弾性波デバイスは、その櫛歯電極部に空隙が必要であり、従来はセラミック筐体に表面弾性波素子チップをフェースアップでダイボンデイングし、ワイヤボンデイングで電気的に接続した後、金属キャップをシーム溶接やはんだ付けで封止してパッケジングしていた。最近ではデバイスの小型化を図るため、表面弾性波素子チップを配線基板にフリップチップボンデイング（フェースダウンボンデイング）し、合成樹脂等で封止した小型パッケジデバイスが紹介されている。
特許文献1で開示されている表面弾性波（以下、ＳＡＷと略記）デバイスを例にとってみると、図４に示すようなパッケージ構造をしている。ＳＡＷチップ２０の内部接続電極２３は、バンプ５０を介しフリップチップボンデイングにより外部接続電極４０の形成された配線基板３０に接続され、ＳＡＷチップ２０は封止樹脂６０にて封止されており、ＳＡＷチップ２０の櫛歯電極２２部には空隙７０が形成されＳＡＷ伝達機能が確保できるパッケージ構造となっている。
また他のパッケジング形態として特許文献２に開示されているＳＡＷデバイスがある。図５はそのＳＡＷデバイスのプロセス説明図である。ＳＡＷチップ２０はマウント板３１にダイボンデイングされ、櫛歯電極２２部上にパラフィンあるいはワックスなどの揮発性低融点物質８２あるいは単なる低融点物質が塗布され、その後、フェノール樹脂などの多孔質モールド体６２で全体がモールドされる。
次に、真空加熱し揮発性低融点物質８２あるいは低融点物質を外部に放散させるか多孔質モールド体６２に含浸させ、櫛歯電極２２部に空隙７０を形成する。なお、耐湿性を向上させる必要のあるときは更に撥水性樹脂で被覆することもできる。
再公表特許 ＷＯ９７/０２５９６号 特開昭５５―１３５４１０号公報
近年、携帯電話機などの携帯機器に搭載するＳＡＷデバイスに対する小型化要求はますます強く、更なる小型化が求められている。しかし、図４および図５に示す従来のパッケージ構造ではＳＡＷチップ２０の周縁に封止部分が必要であるとともに配線基板３０あるいはマウント板３１が必要であるため、これらが厚み、幅、奥行きとも小型化の阻害要因となっていた。
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し，ＳＡＷチップとほぼ同じサイズの超小型表面弾性波デバイスの製造方法ならびにそれによって製造された超小型表面弾性波デバイスを提供することにある。
上記した小型化の課題を解決するため本発明では、ウエハレベルによるパッケジングを行う。
すなわち、ＳＡＷ素子が多数作られたＳＡＷウエハ上の各櫛歯電極部に発泡剤あるいは剥離剤を選択載置する。選択載置はポッテイング法、印刷法またはフォトリソグラフィー法で行うことが可能であるが、小型化にはフォトリソグラフィー法が適している。
次に、ＳＡＷ素子形成面に封止樹脂となる未硬化樹脂をコートする。封止樹脂としては耐湿性に優れ、発泡剤の発泡反応あるいは剥離剤の剥離反応よりも硬化反応が遅くなるよう潜在性硬化剤を調整しておく。例えば、いずれの反応も熱で開始される材料を用いた場合、図３に示すような温度プロファイルＰに対し、発泡または剥離温度Ｔ１を封止樹脂硬化温度Ｔ２より低く調製しておくと１台の加熱装置で発泡または剥離反応と封止樹脂硬化反応を連続して行うことができ設備が簡略化できる。
あるいは、発泡剤または剥離剤として、光照射によって分子の転移が誘起されて分子構造が変化し弱加熱で反応が起る材料を用いれば、封止樹脂の硬化加熱に先立ち光照射を行うことで発泡または剥離反応を封止樹脂硬化反応より先に行うことができる。発泡剤を用いた場合、封止樹脂が硬化する前すなわち封止樹脂が柔らかい状態で発泡させることにより櫛歯電極部に空隙を形成することが可能となる。その後封止樹脂を加熱硬化させれば空隙を形成したまま封止することができる。剥離剤を用いた場合は、封止樹脂が硬化するときの硬化収縮により櫛歯電極部に空隙を形成すると同時に封止が完了する。
一方、外部への電極接続は封止樹脂硬化後、各機能素子の内部電極に達するようにレーザ光で封止樹脂にコンタクトホールを形成し、めっきにより内部電極に接続する外部接続電極を封止樹脂表面に形成する。上記した一連の処理はＳＡＷ素子が形成されているウエハ上で行い、最後の工程で個々のデバイスにするためダイシング分離する。
本発明によれば次の効果が得られる。
（1）封止樹脂はＳＡＷチップサイズと同じ大きさに形成できるため、ＳＡＷデバイスの小型化が可能となる。
（2）封止樹脂そのものに外部接続電極を形成するため、配線基板またはマウント板を省くことができ、ＳＡＷデバイスの厚さを低くできる。
（3）基本的にウエハに積み上げてゆくビルトアップ工法であるため組立コストの低減と歩留り向上が図れる。
以下に本発明の最良の実施形態について図面を用いて説明する。
図１は、本発明の実施例１に係る超小型ＳＡＷデバイスのパッケジングプロセス説明図である。
先ず図１(１)に示すように、リチウムタンタレートあるいはリチウムナイオベートなどの圧電性単結晶からなるＳＡＷウエハ２１を準備する。このＳＡＷウエハ２1上には、あらかじめＡｌスパッタ膜をパターニングして形成した櫛歯電極２２と内部接続電極２３の対が所定の間隔をおいて多数形成されている。
次に図１(２)に示すように、気体を発生するまたは気体となる発泡剤８０をポッテイングまたは印刷により、各櫛歯電極２２部上に選択的に載置する。あるいは、発泡剤８０をウエハ２１全面に塗布し、フォトリソグラフィーにてパターニングして各櫛歯電極２２部上に選択的に載置してもよい。発泡剤８０はアジド基やカルボキシル基などの分解性分子構造を持つ化合物で、光または熱転移反応する潜在的発泡機構を併せ持つ材料を用いる。
次に図１(３)に示すように、上記ウエハ２１上に熱硬化型エポキシ系未硬化樹脂６１をフィルムラミネートまたはスピンコートする。スピンコートする場合、発泡剤８０は未硬化封止樹脂６１の溶媒に溶解しない、例えばアジ化ナトリウムなどの無機アジド化合物が好適である。なお、未硬化封止樹脂６１の潜在性硬化剤の硬化開始温度は、発泡剤８０の熱転移反応温度より高く調整しておく。
次に図１(４)に示すように、光転移性潜在的発泡剤を用いた場合、光エネルギー９０を照射して発泡剤８０の光転移反応を起こさせ、弱加熱または室温で発泡させ、櫛歯電極２２部に空隙７０を形成する。
その後図１(5)に示すように、熱エネルギー９１を印加して未硬化樹脂６１を硬化させ封止樹脂６０とする。なお、熱転移潜在的発泡剤を用いた場合は、発泡温度Ｔ１を封止樹脂硬化温度Ｔ２より低く調製しておき、図３に示すような温度プロファイルＰにて加熱することにより、封止樹脂６０の硬化に先立ち発泡剤８０を発泡させ櫛歯電極２２部に空隙７０を形成できる。
以上、封止樹脂６０に熱硬化型エポキシ樹脂を用いた場合について述べたが、例えば光カチオン重合開始剤を用いた光硬化型エポキシ樹脂を使用することもできる。この場合、例えば発泡剤８０の発泡反応を熱エネルギー９１で行い、その後光を照射して封止樹脂に光カチオンを生成させ硬化させることができる。発泡剤８０と封止樹脂６０の反応トリガーとなるエネルギーを光と熱の組合せまたは併用で、任意に発泡、封止プロセスを設計することが可能である。
次に図１(６)に示すように、ＳＡＷウエハ２１上に形成された内部接続電極２３の位置にレーザ光９２を照射しコンタクトホール４１を形成する。次に図１(７)に示すように、コンタクトホール４１を通して内部接続電極２３に接続するとともに封止樹脂６０の表面を覆うようにＣｕあるいはＮｉの無電解めっきを行い、フォトエッチング法によりパターニングして外部接続電極４０を形成する。最後に図１(８)に示すように、個々のデバイスにダイシング分離してチップサイズの超小型ＳＡＷデバイス１００を得る。
図２に本発明の実施例２を示す。基本プロセスは実施例１と同じである。実施例２では空隙を形成するための発泡剤８０に代えて剥離剤８１を用いる。剥離剤８１は光照射により極性官能基を持たないあるいは僅かしか持たない状態に変化する材料を用いる。
先ず図２ (１)に示すように、リチウムタンタレートあるいはリチウムナイオベートなどの圧電性単結晶からなるＳＡＷウエハ２１を準備する。ＳＡＷウエハ２1にはあらかじめＡｌスパッタ膜をパターニングして形成した櫛歯電極２２および内部接続電極２３が形成されている。
次に図２ (２)に示すように、光照射により極性官能基が消失する剥離剤８１をポッテイングまたは印刷により、櫛歯電極２２部上に選択的に載置する。あるいは、剥離剤８１をウエハ２１全面に塗布し、フォトリソグラフィーにてパターニングしてもよい。
次に図２ (３)に示すように、上記ウエハ２１上に熱硬化型エポキシ系未硬化樹脂６１をフィルムラミネートまたはスピンコートする。次に図２ (４)に示すように、光エネルギー９０を照射して剥離剤８１とＳＡＷウエハ２１の界面を剥離させる。
その後図２（５）に示すように、熱エネルギー９１を印加して熱硬化型エポキシ系未硬化樹脂６１を硬化させ、その硬化収縮により剥離部７１に空隙７０を形成するとともに未硬化樹脂６１を硬化封止する。なお、封止樹脂６０として光硬化型エポキシ樹脂を用いた場合は、光照射により剥離剤８１の剥離を行うとともに未硬化封止樹脂６１の硬化を同時に行うこともできる。
次に図２（６）に示すように、ＳＡＷウエハ２１上に形成された内部接続電極２３の位置にレーザ光９２を照射しコンタクトホール４１を形成する。次に図２（７）に示すように、コンタクトホール４１を通して内部接続電極２３に接続するとともに封止樹脂６０の表面を覆うようにＣｕあるいはＮｉの無電解めっきを行い、フォトエッチング法によりパターニングして外部接続電極４０を形成する。最後に図２（８）に示すように、個々のデバイスにダイシング分離してチップサイズの超小型ＳＡＷデバイス１００を得る。
本発明は、主に携帯電話機に搭載される表面弾性波（ＳＡＷ）デバイスについて述べたが、圧電薄膜デバイス（ＦＢＡＲ）、超小型メカニカルスイッチ（ＲＦ―ＭＥＭＳ）など内部に空隙の必要な素子のパッケジングに広く適用できる技術である。
本発明の実施例１によるＳＡＷデバイスのパッケジングプロセス説明図である。 本発明の実施例２によるＳＡＷデバイスのパッケジングプロセス説明図である。 本発明の実施例１によるパッケジングプロセスの温度プロファイル図である。 従来技術によるＳＡＷデバイスの断面図である。 従来技術による他のＳＡＷデバイスのプロセス説明図である。
符号の説明
２０：ＳＡＷチップ、２１：ウエハ、２２：櫛歯電極、２３：内部接続電極、３０：配線基板、３１：マウント板、４０：外部接続電極、４１：コンタクトホール、４２：外部接続電極、４３：ボンディングワイヤ、５０：バンプ、６０：封止樹脂、６１：未硬化樹脂、６２：多孔質モールド体、７０：空隙、７１：剥離部、８０：発泡剤、８１：剥離剤、８２：揮発性低融点物質、８３：揮発ガス、９０：光エネルギー、６１：熱エネルギー、９２：レーザ光、１００：ＳＡＷデバイス、Ｔ１：発泡または剥離温度、Ｔ２：封止樹脂硬化温度、P：温度。

Claims (5)

  1. 櫛歯電極部に表面弾性波伝達用空隙を有する表面弾性波デバイスの製造方法において、
    前記櫛歯電極部と内部接続電極の対が所定の間隔をおいて多数形成された圧電ウエハの各櫛歯電極部上に発泡剤を載置する第１の工程と、
    前記圧電ウエハの櫛歯電極形成面全体に未硬化封止樹脂をコートする第２の工程と、
    エネルギーを印加して前記発泡剤を発泡させ、櫛歯電極部に前記表面弾性波伝達用空隙を形成する第３の工程と、
    エネルギーを印加して前記未硬化封止樹脂を硬化させて封止樹脂とする第４の工程と、
    前記圧電ウエハの前記内部接続電極に達するように封止樹脂にコンタクトホールを形成する第５の工程と、
    めっきによりコンタクトホールを通して前記内部接続電極に接続しかつ封止樹脂表面を覆う外部接続電極を形成する第６の工程と、
    前記圧電ウエハを個々のデバイスに分離する第７の工程と、
    を有することを特徴とする表面弾性波デバイスの製造方法。
  2. 請求項１記載の表面弾性波デバイスの製造方法において，前記発泡剤の発泡温度が前記未硬化封止樹脂の硬化温度より低いことを特徴とする表面弾性波デバイスの製造方法。
  3. 櫛歯電極部に表面弾性波伝達用空隙を有する表面弾性波デバイスの製造方法において、
    前記櫛歯電極部と内部接続電極の対が所定の間隔をおいて多数形成された圧電ウエハの各櫛歯電極部上に剥離剤を載置する第１の工程と、
    前記圧電ウエハの櫛歯電極形成面全体に未硬化封止樹脂をコートする第２の工程と、
    エネルギーを印加して前記剥離剤と圧電ウエハの界面を剥離する第３の工程と、
    エネルギーを印加して前記未硬化封止樹脂を硬化させて封止樹脂とするとともに、その未硬化封止樹脂の硬化収縮により櫛歯電極部に前記表面弾性波伝達用空隙を形成する第４の工程と、
    前記圧電ウエハの前記内部接続電極に達するように封止樹脂にコンタクトホールを形成する第５の工程と、
    めっきによりコンタクトホールを通して前記内部接続電極に接続しかつ封止樹脂表面を覆う外部接続電極を形成する第６の工程と、
    前記圧電ウエハを個々のデバイスに分離する第７の工程と、
    を有することを特徴とする表面弾性波デバイスの製造方法。
  4. 請求項３記載の表面弾性波デバイスの製造方法において，前記剥離剤の剥離温度が前記未硬化封止樹脂の硬化温度より低いことを特徴とする表面弾性波デバイスの製造方法。
  5. 櫛歯電極部に表面弾性波伝達用空隙を有する表面弾性波デバイスにおいて、その表面弾性波デバイスが請求項１ないし４のいずれか１項記載の表面弾性波デバイスの製造方法で製造されたことを特徴とする表面弾性波デバイス。

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