JP2005286917A - 弾性表面波デバイスとその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高湿の環境下では気密空間内に進入した水分により、IDT等の腐食が発生しSAWデバイスとしての性能が著しく低下すると言う問題を解消する。
【解決手段】弾性表面波チップと、上面に前記弾性表面波チップをフリップチップ実装した実装基板と、前記弾性表面波チップに形成されたIDTと前記実装基板との間に気密空間を形成しつつ前記弾性表面波チップの外面と前記実装基板の上面とを覆う封止樹脂とを備えた弾性表面波チップであって、
前記実装基板の上面には前記弾性表面波チップの周縁部と重複する枠体が形成されており、該枠体は前記弾性表面波チップと前記実装基板との間隙よりも薄い厚みを有すると共に、該枠体の前記封止樹脂と接する面が酸化物形成標準自由エネルギーの変化が負の大きな値である金属元素を主成分とする材料にて形成されている。
【選択図】 図1
【解決手段】弾性表面波チップと、上面に前記弾性表面波チップをフリップチップ実装した実装基板と、前記弾性表面波チップに形成されたIDTと前記実装基板との間に気密空間を形成しつつ前記弾性表面波チップの外面と前記実装基板の上面とを覆う封止樹脂とを備えた弾性表面波チップであって、
前記実装基板の上面には前記弾性表面波チップの周縁部と重複する枠体が形成されており、該枠体は前記弾性表面波チップと前記実装基板との間隙よりも薄い厚みを有すると共に、該枠体の前記封止樹脂と接する面が酸化物形成標準自由エネルギーの変化が負の大きな値である金属元素を主成分とする材料にて形成されている。
【選択図】 図1
Description
本発明は、弾性表面波デバイスに関し、特にパッケージサイズを小型化にした弾性表面波デバイスとその製造方法に関する。
近年、弾性表面波(Surface Acoustic Wave:以下、SAW)デバイスは移動体通信分野で幅広く用いられ、高性能、小型、量産性等の点で優れた特徴を有することから特に携帯電話等に多く用いられている。 また、半導体部品においてCSP(Chip Size Package)と呼ばれる小型パッケージングが一般化するのに伴って、SAWデバイスにおいてのフィルタの小型化の容易化とバッチ式の製造方法による生産性の向上という観点から、CSP技術を用いた生産方法が導入されるようになっている。
前述したCSP技術を用いた生産方法において、本願出願人は特願2002−293110号にてラミネート工程、プレス成形工程、後硬化工程の3つの工程からなるSAWデバイスの樹脂封止工程を提案している。以下、図5から図9に基づいて前記樹脂封止工程を詳細に説明する。
図5は、実装基板母材140上にSAWチップ115をフリップチップ実装する工程を示す断面図である。実装基板母材140は、絶縁基板103の底部に外部電極104を上部に配線パターン105を備え、内部に外部電極104と配線パターン105とを導通する内部導体106を備え、SAWチップ115は圧電基板118の主面上にSAWを励振する為のIDT117と該IDT117に導通した接続パッド116を備えている。そして、実装基板母材140の配線パターン105上にSAWチップ115の接続パッド116を、導体バンプ110を用いて接続することによりフリップチップ実装が行われる。
図5は、実装基板母材140上にSAWチップ115をフリップチップ実装する工程を示す断面図である。実装基板母材140は、絶縁基板103の底部に外部電極104を上部に配線パターン105を備え、内部に外部電極104と配線パターン105とを導通する内部導体106を備え、SAWチップ115は圧電基板118の主面上にSAWを励振する為のIDT117と該IDT117に導通した接続パッド116を備えている。そして、実装基板母材140の配線パターン105上にSAWチップ115の接続パッド116を、導体バンプ110を用いて接続することによりフリップチップ実装が行われる。
次に、図6に示すように、図5の実装基板母材140上に実装した複数のSAWチップ115の圧電基板118の上面に跨るように、樹脂シート130を載置する。この樹脂シート130は、樹脂シート本体131の一方の面に離型性を有する保護フィルム132を剥離可能に貼付している。
次に、図7は各SAWチップ115上に載置された樹脂シート130を、ラミネート装置150によりSAWチップ115に対してラミネートする熱ローララミネート工程を示した断面図である。熱ローララミネート工程を実施するためのラミネート装置150は、SAWチップ115を搭載した実装基板母材140を矢印で示す方向へ所定のラミネート速度で移動させる移動手段と、SAWチップ115上の樹脂シート130の上面に圧接して矢印方向へ回転駆動される熱ローラとしての押圧ローラ151と、実装基板母材140の下面を支持して押圧ローラ151との間で加圧力を発生するガイド部材としての支持ローラ152とを備えている。押圧ローラ151は、ヒータにより所要温度に加熱制御されると共に、駆動源により実装基板母材140をラミネート方向へ送るように回転駆動される。そして、支持ローラ152は、矢印方向へ連れ回り、或いは回転駆動される。この熱ローララミネート工程では、以下の条件を満たすことが求められる。
(a)押圧ローラ151の加熱温度を樹脂シート130の軟化(又は溶融)温度以上、且つ硬化温度未満に設定すること。
(b)押圧ローラ151によって樹脂シート130を押圧ローラ151にて加熱しながら加圧することにより軟化(又は溶融)させること。
(c)軟化(又は溶融)した樹脂シート130を押圧ローラ151にて加熱しながら加圧することによって、樹脂シート本体131をSAWチップの谷間に充填、浸透させて、気密空間Sを保持しながらSAWチップ115を樹脂にて被覆すること。
複数のSAWチップ115上に跨って載置された樹脂シート130を、図7に示した熱ローララミネート工程により、その樹脂シート130が、SAWチップ115外面から実装基板母材140上面にかけて充填されることによりラミネートする。なお、熱ローララミネート法においては、SAWチップ115と実装基板母材140との間の気密空間Sが必要以上に拡張されないよう、樹脂シート130の一端側から他端側へ向けて順次加圧してエアーを抜きながらラミネートできる利点がある。
(a)押圧ローラ151の加熱温度を樹脂シート130の軟化(又は溶融)温度以上、且つ硬化温度未満に設定すること。
(b)押圧ローラ151によって樹脂シート130を押圧ローラ151にて加熱しながら加圧することにより軟化(又は溶融)させること。
(c)軟化(又は溶融)した樹脂シート130を押圧ローラ151にて加熱しながら加圧することによって、樹脂シート本体131をSAWチップの谷間に充填、浸透させて、気密空間Sを保持しながらSAWチップ115を樹脂にて被覆すること。
複数のSAWチップ115上に跨って載置された樹脂シート130を、図7に示した熱ローララミネート工程により、その樹脂シート130が、SAWチップ115外面から実装基板母材140上面にかけて充填されることによりラミネートする。なお、熱ローララミネート法においては、SAWチップ115と実装基板母材140との間の気密空間Sが必要以上に拡張されないよう、樹脂シート130の一端側から他端側へ向けて順次加圧してエアーを抜きながらラミネートできる利点がある。
ラミネート工程だけでは樹脂シート130の硬化は完了しないので、樹脂にて外面をラミネートしたSAWチップを加圧しながら加熱することにより、気密空間S内の気体の膨張を抑制しながら樹脂を硬化させるプレス成形工程を行い、更に樹脂を完全に硬化させる為に雰囲気温度を樹脂硬化温度に設定した恒温槽中に実装基板母材を配置し加熱する後硬化工程を行う。以上の工程が完了した状態が図8である。そして、保護フィルム132を剥離し図8に示されているダイシング切り代に沿って実装基板母材140をダイシングブレードにてダイシングすることにより図9のような個片のSAWデバイス100が完成する。
ところが、前述したようなラミネート工程、プレス成形工程、後硬化工程の3つの工程からなるSAWデバイスの樹脂封止工程において、ラミネート工程でのエアーの膨張(ボイド)の発生や気密空間Sへの樹脂侵入が問題となっている。この問題は、樹脂シートの厚さを実装基板母材の中央部のSAWチップにて最適となるように設定すると、実装基板母材の最外周部に配置されているSAWチップにおいて、図10のSAWデバイス101に示すようなダイシング切り代に到達してしまう程の著しいボイドが発生してしまい、逆に樹脂シートの厚さを実装基板母材の最外周部に配置されているSAWチップにて最適となるように設定すると、実装基板母材の中央部のSAWチップにて気密空間Sへの樹脂侵入が発生してしまう。即ち、実装基板母材の中央部と最外周部とで封止樹脂の侵入状態にばらつきが生じてしまうという問題が発生する。
そこで、上記問題を解決する為に、特開平11−214955号公報や特開2002−261177号公報(以下、これらを先行技術1と称す)にて開示されているキャビティー型実装基板の適用を検討した。図11は、先行技術1にて開示されているキャビティー型実装基板を用いたSAWデバイスの断面図を示したものである。圧電基板202の主面上にIDT203と該IDT203に導通した接続パッド204を設けたSAWチップ201と、ガラスセラミックスやアルミナからなる基体205a、及び基体205aと同様な部材で構成されSAWチップ201の周縁外周部を載置する環状の積層部材205b、及び基体205aと同様な部材で積層部材205bより広い空間を形成する環状の枠体205cから構成され、基体205aの上面に実装用パッド207を設けた実装基板205を備えており、SAWチップ201上に設けた接続パッド204と実装基板205の基体205aに設けた実装用パッド207とを金属バンプ210を介して導通固着し、圧電基板202の上面及び側面を完全に封止樹脂211で覆った構造である。
前記先行技術1に記載されているキャビティー型実装基板においては、溶融して液化した樹脂をキャビティ内に充填し硬化して封止樹脂としているが、このキャビティ型実装基板に上述したラミネート方式を採用した場合を検討する。図11から明らかなように、SAWチップ201外周部に配置されている枠体205cがSAWチップ201の上面よりも高くなっている為、樹脂211をラミネートした際にエアーの逃げ場がなくなりボイドが発生しやすいという欠点を有する。従来技術で説明したように、ラミネート工程においてボイド発生を防止する為に余分なエアーを抜きながらラミネートする必要があり、先行技術1に記載のキャビティ型実装基板を用いてラミネート工程を行うと余分なエアーを抜きながらのラミネートが困難となる。
次に特開平10−22763号公報(以下、先行技術2と称す)にて開示されている微小エアギャップ構造へのラミネート工程の適用を検討した。図12は先行技術2に記載されている微小エアギャップ構造のSAWデバイスの縦断面図を示したものである。圧電基板302の主面上にIDT303及び該IDT303に導通された接続パッド304を配置したSAWチップ301と、表面に実装用パッド306及び該実装用パッド306の部分にホールを設けた絶縁層307を形成した実装基板305を備えており、SAWチップ301に設けた接続パッド304と、実装基板305に設けた実装用パッド306とを金属バンプ310にてフリップチップ実装した後、封止剤311で封止しエアギャップ320を設けた構造である。先行技術2の特徴としては、実装基板305とSAWチップ301との間に絶縁層307を設けることによって、SAWチップ301と実装基板305との間隙を限りなく零に近づけ、封止剤311がエアギャップ320へ流れ込まないようにしたことである。
前記先行技術2は、SAWチップと実装基板との間の気密空間を微小ギャップとすることで封止樹脂が気密空間に浸入しにくくなるという効果が期待できる。しかしながら、先行技術2記載のSAWデバイスの構造は、実装基板305上に絶縁層307を形成した上で、実装用パッド306の部分にホールを形成する工程が必要となるが、デバイスの小型化に伴ない、実装用パッド306の面積も微小となるので実装用パッド306とホールとの位置合わせには精度の高い厳密な作業が必要となり煩雑であった。更に、絶縁層307上に設けたホールが極めて微小であるため、実装基板305に金属バンプ310を形成する際にも煩雑な作業が要求されるといった製造上の問題がある。
本願出願人は以上の問題を解決するために特願2003−136822号にて、SAWチップを実装基板母材にフリップチップ実装し表面を樹脂で封止したSAWデバイスにおいて、容易に気密空間を形成し、且つ、樹脂をラミネートする際にボイド発生や気密空間への樹脂浸入を防いだSAWデバイス及びその製造方法を提案している。
特開平11−214955号公報
特開2002−261177号公報
特開平10−22763号公報
しかしながら、特願2003−136822号にて提案した製造方法により得られるSAWデバイスに於いては、気密空間が確実に形成できるものの、外部環境が高湿状態にあると水分が侵入して気密空間内に達する場合がある。
すると、高湿の環境下では気密空間内に進入した水分により、IDT等の腐食が発生しSAWデバイスとしての性能が著しく低下すると言う問題を生じていた。
すると、高湿の環境下では気密空間内に進入した水分により、IDT等の腐食が発生しSAWデバイスとしての性能が著しく低下すると言う問題を生じていた。
上記目的を達成するために本発明に係る請求項1記載の発明は、弾性表面波チップと、上面に前記弾性表面波チップをフリップチップ実装した実装基板と、前記弾性表面波チップに形成されたIDTと前記実装基板との間に気密空間を形成しつつ前記弾性表面波チップの外面と前記実装基板の上面とを覆う封止樹脂とを備えた弾性表面波チップであって、
前記実装基板の上面には前記弾性表面波チップの周縁部と重複する枠体が形成されており、該枠体は前記弾性表面波チップと前記実装基板との間隙よりも薄い厚みを有すると共に、該枠体の前記封止樹脂と接する面が酸化物形成標準自由エネルギーの変化が負の大きな値である金属元素を主成分とする材料にて形成されていることを特徴とする弾性表面波デバイスである。
前記実装基板の上面には前記弾性表面波チップの周縁部と重複する枠体が形成されており、該枠体は前記弾性表面波チップと前記実装基板との間隙よりも薄い厚みを有すると共に、該枠体の前記封止樹脂と接する面が酸化物形成標準自由エネルギーの変化が負の大きな値である金属元素を主成分とする材料にて形成されていることを特徴とする弾性表面波デバイスである。
請求項2記載の発明は、弾性表面波チップと、上面に前記弾性表面波チップをフリップチップ実装した実装基板と、前記弾性表面波チップに形成されたIDTと前記実装基板との間に気密空間を形成しつつ前記弾性表面波チップの外面と前記実装基板の上面とを覆う封止樹脂とを備えた弾性表面波チップであって、
前記実装基板の上面には前記弾性表面波チップの周縁部と重複する枠体が形成されており、該枠体は前記弾性表面波チップと前記実装基板との間隙よりも薄い厚みを有すると共に、該枠体の前記封止樹脂と接する面がアルミニウム、アルミニウムを主成分とする合金若しくはアルミニウムの酸化物のいずれかの材料にて形成されていることを特徴とする弾性表面波デバイスである。
前記実装基板の上面には前記弾性表面波チップの周縁部と重複する枠体が形成されており、該枠体は前記弾性表面波チップと前記実装基板との間隙よりも薄い厚みを有すると共に、該枠体の前記封止樹脂と接する面がアルミニウム、アルミニウムを主成分とする合金若しくはアルミニウムの酸化物のいずれかの材料にて形成されていることを特徴とする弾性表面波デバイスである。
請求項3記載の発明は、前記枠体と前記封止樹脂との接触部分の幅が0.15mm以上であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の弾性表面波デバイスである。
請求項4記載の発明は、前記封止樹脂がエポキシ系の樹脂であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の弾性表面波デバイスである。
請求項5記載の発明は、前記封止樹脂は加圧しつつ加熱硬化したものであることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の弾性表面波デバイスである。
請求項6記載の発明は、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の弾性表面波デバイスの製造方法であって、
複数の実装基板を複数個シート状に連結した実装基板母材のダイシング切り代に沿って該ダイシング切り代を覆うように枠体を形成する枠形成工程と、弾性表面波チップを前記実装基板母材に導体バンプを用いてフリップチップ実装する工程と、前記実装基板母材に実装した弾性表面波チップの上面に樹脂シートを載置する工程と、実装基板の一端から他端に向けて前記樹脂シートを軟化又は溶融させながら加圧することにより前記弾性表面波チップの外面を樹脂にて覆うラミネート工程と、ラミネートした前記樹脂を加圧しながら加熱硬化させるプレス成形工程と、前記ダイシング切り代に沿って前記弾性表面波チップを個片に切り分ける切断工程とを備えていることを特徴とする弾性表面波デバイスの製造方法である。
複数の実装基板を複数個シート状に連結した実装基板母材のダイシング切り代に沿って該ダイシング切り代を覆うように枠体を形成する枠形成工程と、弾性表面波チップを前記実装基板母材に導体バンプを用いてフリップチップ実装する工程と、前記実装基板母材に実装した弾性表面波チップの上面に樹脂シートを載置する工程と、実装基板の一端から他端に向けて前記樹脂シートを軟化又は溶融させながら加圧することにより前記弾性表面波チップの外面を樹脂にて覆うラミネート工程と、ラミネートした前記樹脂を加圧しながら加熱硬化させるプレス成形工程と、前記ダイシング切り代に沿って前記弾性表面波チップを個片に切り分ける切断工程とを備えていることを特徴とする弾性表面波デバイスの製造方法である。
本発明によれば、実装基板母材上にSAWチップをフリップチップ実装して、樹脂をラミネートしたSAWデバイス及びその製造方法において、気密空間の外周に沿って枠体を設けたので、実装基板母材上に実装されたSAWチップの箇所に関わらず、ラミネート工程時におけるボイド発生を防止でき、また、気密空間内に樹脂が入り込むのを防止できるので、確実に気密空間を形成することができると共に、前記枠体の表面にアルミニウム、アルミニウムを主成分とする合金若しくはアルミニウムの酸化物を配置したことにより、高湿環境下でも気密空間に水分が侵入しなくなるので、高品質なSAWデバイスを提供することができる。
以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
先ず、本発明の理解を容易にするために、本願出願人が先に出願した特願2003−136822号に記載した発明(先願発明)について説明する。
図13から図17は先願発明の第一の実施例に係るSAWデバイスの製造方法について示したものである。
まず、図13(a)及び(b)は実装基板2をシート状に連結した構造の複数個の実装基板母材40にSAWチップ15をフリップチップ実装する工程を示す平面図、及び断面図である。実装基板2は、絶縁基板3の底部に表面実装用の外部電極4を、上部にSAWチップ15と導通をとる為の配線パターン5を備え、内部に外部電極4と配線パターン5を導通する内部導体6を備えている。また、SAWチップ15は圧電基板18の主面上にSAWを励振するためのIDT17と該IDT17と導通した接続パッド16を備えている。そして、実装基板2上の配線パターン5とSAWチップ15上の接続パッド16とを導体バンプ10を用いて接続することによりフリップチップ実装を行う。先願発明の特徴としては、図13に示すように実装基板母材40の各個片SAWチップの周囲に枠体20を設けたことである。
ここで前記枠体20は以下の全ての条件を満たすように設置されている。
(a)枠体20は、SAWチップ15と実装基板母材40との間の空間Sの外周に設けられ、実装基板母材40上面から圧電基板18底面までの間隙よりも小さい厚みであること。
(b)枠体20の各辺の幅は、ダイシング切り代Dより大きいこと。
(c)枠体20は、ダイシング切り代Dを覆うように実装基板母材40上に設けられていること。
(d)枠体20の少なくとも一部が圧電基板18と実装基板母材40上との間に挟まれていること。即ち、SAWチップ15の周縁部と重複するように枠体20を設定すること。
先ず、本発明の理解を容易にするために、本願出願人が先に出願した特願2003−136822号に記載した発明(先願発明)について説明する。
図13から図17は先願発明の第一の実施例に係るSAWデバイスの製造方法について示したものである。
まず、図13(a)及び(b)は実装基板2をシート状に連結した構造の複数個の実装基板母材40にSAWチップ15をフリップチップ実装する工程を示す平面図、及び断面図である。実装基板2は、絶縁基板3の底部に表面実装用の外部電極4を、上部にSAWチップ15と導通をとる為の配線パターン5を備え、内部に外部電極4と配線パターン5を導通する内部導体6を備えている。また、SAWチップ15は圧電基板18の主面上にSAWを励振するためのIDT17と該IDT17と導通した接続パッド16を備えている。そして、実装基板2上の配線パターン5とSAWチップ15上の接続パッド16とを導体バンプ10を用いて接続することによりフリップチップ実装を行う。先願発明の特徴としては、図13に示すように実装基板母材40の各個片SAWチップの周囲に枠体20を設けたことである。
ここで前記枠体20は以下の全ての条件を満たすように設置されている。
(a)枠体20は、SAWチップ15と実装基板母材40との間の空間Sの外周に設けられ、実装基板母材40上面から圧電基板18底面までの間隙よりも小さい厚みであること。
(b)枠体20の各辺の幅は、ダイシング切り代Dより大きいこと。
(c)枠体20は、ダイシング切り代Dを覆うように実装基板母材40上に設けられていること。
(d)枠体20の少なくとも一部が圧電基板18と実装基板母材40上との間に挟まれていること。即ち、SAWチップ15の周縁部と重複するように枠体20を設定すること。
次に、図14に示すように、図13の実装基板母材40上に実装した複数のSAWチップ15の上面を跨るように樹脂シート30を載置する。この樹脂シート30は、樹脂シート本体31の一方の面に離型性を有する保護フィルム32を剥離可能に貼付している。
ここで、樹脂シート本体31の厚みをtrとすると、trを以下の条件で設定する。
L/{(X+Gx)(Y+Gy)}≦tr
但し、L=(X+Gx)(Y+Gy)(H+T+A)−XYT−XYA−{XVyA+YVxA+(4VxVyA)/3}
(L:一つのSAWチップ外面を封止するのに必要な樹脂シートの体積、X:SAWチップの一辺の長さ、Y:SAWチップの他辺の長さ、Gx:X方向に隣接し合うSAWチップの間隔、Vx:Y方向へ延びるダイシング切り代から直近のSAWチップ側面までの距離、Gy:Y方向に隣接し合うSAWチップ間の間隔、Vy:X方向へ延びるダイシング切り代から直近のSAWチップ側面までの距離、H:一つのSAWチップ外面を樹脂シートにて被覆完了した後のSAWチップ上面に位置する樹脂の厚さ、T:圧電基板の厚さ、A:実装基板母材上面から圧電基板底面までの間隔)
以上のように、樹脂シート本体31の厚みを設定することで、後にSAWデバイスに樹脂をラミネートした際に、樹脂の厚みが不足し気密空間Sに穴が空いてSAWデバイスの防塵・防湿性を低下させてしまう虞がなくなる。
ここで、樹脂シート本体31の厚みをtrとすると、trを以下の条件で設定する。
L/{(X+Gx)(Y+Gy)}≦tr
但し、L=(X+Gx)(Y+Gy)(H+T+A)−XYT−XYA−{XVyA+YVxA+(4VxVyA)/3}
(L:一つのSAWチップ外面を封止するのに必要な樹脂シートの体積、X:SAWチップの一辺の長さ、Y:SAWチップの他辺の長さ、Gx:X方向に隣接し合うSAWチップの間隔、Vx:Y方向へ延びるダイシング切り代から直近のSAWチップ側面までの距離、Gy:Y方向に隣接し合うSAWチップ間の間隔、Vy:X方向へ延びるダイシング切り代から直近のSAWチップ側面までの距離、H:一つのSAWチップ外面を樹脂シートにて被覆完了した後のSAWチップ上面に位置する樹脂の厚さ、T:圧電基板の厚さ、A:実装基板母材上面から圧電基板底面までの間隔)
以上のように、樹脂シート本体31の厚みを設定することで、後にSAWデバイスに樹脂をラミネートした際に、樹脂の厚みが不足し気密空間Sに穴が空いてSAWデバイスの防塵・防湿性を低下させてしまう虞がなくなる。
樹脂シート30をSAWチップ15上に載置後、図15に示すようにラミネート工程を行う。なお、本実施例においては従来技術と同様に熱ローララミネート方法を用いた例について説明する。熱ローララミネート工程を実施するためのラミネート装置50は、SAWチップ15を搭載した実装基板母材40を矢印で示す方向へ所定のラミネート速度で移動させる移動手段と、SAWチップ15上の樹脂シート30の上面に圧接して矢印方向へ回転駆動される熱ローラとしての押圧ローラ51と、実装基板母材40の下面を支持して押圧ローラ51との間で加圧力を発生するガイド部材としての支持ローラ52とを備えている。押圧ローラ51は、ヒータにより所要温度に加熱制御されると共に、駆動源により実装基板母材40をラミネート方向へ送るように回転駆動される。そして、支持ローラ52は、矢印方向へ連れ回り、或いは回転駆動される。この熱ローララミネート工程では、以下の条件を満たすことが求められる。
(a)押圧ローラ51の加熱温度を樹脂シート30の軟化(又は溶融)温度以上、且つ硬化温度未満に設定すること。
(b)押圧ローラ51によって樹脂シート30を押圧ローラ51にて加熱しながら加圧することにより軟化(又は溶融)させること。
(c)軟化(又は溶融)した樹脂シート30を押圧ローラ51にて加熱しながら加圧することによって、樹脂シート本体31をSAWチップの谷間に充填、浸透させて、気密空間Sを保持しながらSAWチップ15を樹脂にて被覆すること。
複数のSAWチップ15上に跨って載置された樹脂シート30を、SAWチップ15外面から実装基板40上面にかけて充填されることによりラミネートが行われる。なお、熱ローララミネート法では、SAWチップ15と実装基板母材40との間の気密空間Sが必要以上に拡張されないよう、樹脂シートの一端側から他端側へ向けて順次加圧してエアーを抜きながらラミネートすることができる。
(a)押圧ローラ51の加熱温度を樹脂シート30の軟化(又は溶融)温度以上、且つ硬化温度未満に設定すること。
(b)押圧ローラ51によって樹脂シート30を押圧ローラ51にて加熱しながら加圧することにより軟化(又は溶融)させること。
(c)軟化(又は溶融)した樹脂シート30を押圧ローラ51にて加熱しながら加圧することによって、樹脂シート本体31をSAWチップの谷間に充填、浸透させて、気密空間Sを保持しながらSAWチップ15を樹脂にて被覆すること。
複数のSAWチップ15上に跨って載置された樹脂シート30を、SAWチップ15外面から実装基板40上面にかけて充填されることによりラミネートが行われる。なお、熱ローララミネート法では、SAWチップ15と実装基板母材40との間の気密空間Sが必要以上に拡張されないよう、樹脂シートの一端側から他端側へ向けて順次加圧してエアーを抜きながらラミネートすることができる。
ラミネート工程後のSAWデバイスの断面図を図15(b)に示す。先願発明においては気密空間Sの外周に沿って枠体20を設けたので、ラミネート工程時に樹脂シート30がSAWチップ15の外面から実装基板母材40の上面にかけて充填される際に、樹脂が気密空間Sに入り込むのを防止でき、また、枠体20の厚みは実装基板母材40上面から圧電基板18底面までの間隙よりも小さいので、各SAWチップ15を個片毎にエアーを抜きながら容易にラミネートすることができるのでボイドの発生を抑圧することができる。
ラミネート工程後、図16に示すようにプレス成形工程を行う。このプレス成形工程は、プレス成形装置60によって実施される。前記プレス成形装置60は、実装基板母材40の底面を支持する金属型61と、金属型61上に支持された実装基板母材40の外径方向に位置するスペーサ62と、実装基板母材40上にラミネートされた樹脂シート30の上面外縁に沿って添設される押えフレーム63と、該押えフレーム63の上面を加圧する金属板(加圧部材)64と、プレス機70とを備えている。まず、ラミネート工程を終えた樹脂ラミネート済み実装基板母材(ラミネート済みユニットUと称す)を、図16(a)のように金属型61の上面に載置し、ラミネート済みユニットUに過剰な圧力がかからぬように、ラミネート済みユニットUの外径方向に離間してスペーサ62を設ける。このスペーサ62は、金属型61の上面に固定する。そして、ラミネート済みユニットUの樹脂シート30上に、SAWチップ15が実装されている領域よりも大きく開口した環状の押えフレーム63を載せ、その上に金属板64を載置する。ラミネート済みユニットUを図16(a)のようにセットした後、プレス機70を用いて図16(b)に示すようにプレス成形を行う。このプレス機70は、上型(加圧部材)71と下型72とからなり、上型71と下型72はそれぞれ樹脂の硬化温度に設定されている。下型72上に金属型61を載置すると共に、金属板64の上面に上型71を当接させてプレスを行う。プレスによって気密空間S内のエアーの膨張を強制的に抑えながら、樹脂を硬化させるのでエアーの膨張による気密空間Sの不要な拡大は発生しない。また、押えフレーム63の下部に位置する樹脂を潰した状態でプレス成形することにより、実装基板母材40上に搭載されたSAWチップ群の外周縁に位置するSAWチップの裾部(図16(b)中のB部)に特に発生しやすいボイドが抑圧される。
プレス成形工程後、後硬化工程に入る。後硬化工程では、雰囲気温度を樹脂硬化温度に設定した恒温槽(後硬化装置)中にラミネート済みユニットUを図17(a)のような状態で配置し加熱する。加熱時間は選択した樹脂シートの材質等の条件の違いによって適宜硬化条件を選択する必要がある。そして、樹脂が完全に硬化した後、図17(a)に示されているダイシング切り代に沿って幅Dのダイシングブレードにてダイシングし、図17(b)のような個片のSAWデバイス1が完成する。
以上説明したように、先願発明においては、気密空間Sの外周に沿って枠体を設けたので、実装基板母材上に実装されたSAWチップの箇所に関わらず、ラミネート工程時において樹脂が気密空間に入りこむのを防ぎ、また、ラミネートする際にエアーが抜きやすいように枠体の厚みを実装基板母材の上面とSAWチップの下面との間隙より小さくしたので、ボイド発生を防止できるという効果を奏する。
なお、本実施例では、ラミネート工程は熱ローララミネート法を例に説明してきたが、先願発明はこれのみに限るものではなく、順次エアーを抜きながらラミネートできる方法であれば熱ローラ以外の手段でもよく、図18に示すように所要温度に加熱されたブレード55を用いて、ブレード55のエッジ部を樹脂シート30に圧接させながら矢印方向へ移動させることによって加熱と同時に加圧を行う方式も有効である。この場合には、ガイド部材としてステージ53を使用する。なお、ラミネート工程を真空オーブンなどの減圧雰囲気中で行えば、更に効率よくエアーを抜くことができ、樹脂の密着性を高め、且つ適切な気密空間Sを形成することができる。また、ラミネート工程を窒素等の不活性ガス雰囲気中にて行えば、SAWデバイスの経年変化を防止し、特性を経時的に向上することができる。
次に、先願発明に係る第二の実施例について説明する。図19は第二の実施例に係るSAWデバイスのSAWチップ15を実装基板母材40にフリップチップ実装し、樹脂をラミネート、プレス成形、後硬化した後の断面図である。本実施例の特徴は、第一の実施例で説明したSAWチップ15と実装基板母材40との間の気密空間Sの外周に設けた枠体20上に、積層するように第二の枠体21を形成したことである。ここで、前記第二の枠体21は以下の全ての条件を満たすように設置する。
(a)第一の枠体20と第二の枠体21の高さの和をSAWチップ15の上面の高さよりも低く設定すること。
(b)第二の枠体21の各辺の幅はダイシング切り代Dの幅よりも大きくすること。
(c)第二の枠体21はダイシング切り代Dを覆うように実装基板母材40上面に設けること。
(d)第二の枠体21の各辺の幅は第一の枠体20の各辺の幅よりも小さくすること。
このように、第一の枠体上に第二の枠体を設けることにより、第一の実施例と比較して、ラミネート工程時にボイドが発生してもダイシング切り代に到達しにくくなり、また、樹脂も気密空間Sに浸入しにくくなるので、より確実に気密空間を保持した高品質なSAWデバイスを提供できる。
(a)第一の枠体20と第二の枠体21の高さの和をSAWチップ15の上面の高さよりも低く設定すること。
(b)第二の枠体21の各辺の幅はダイシング切り代Dの幅よりも大きくすること。
(c)第二の枠体21はダイシング切り代Dを覆うように実装基板母材40上面に設けること。
(d)第二の枠体21の各辺の幅は第一の枠体20の各辺の幅よりも小さくすること。
このように、第一の枠体上に第二の枠体を設けることにより、第一の実施例と比較して、ラミネート工程時にボイドが発生してもダイシング切り代に到達しにくくなり、また、樹脂も気密空間Sに浸入しにくくなるので、より確実に気密空間を保持した高品質なSAWデバイスを提供できる。
ここで、枠体を実装基板上面に形成した配線パターンを構成する際に同じ材質で構成することも考えられる。この枠体をアースと接続してもよく、これにより枠体がその内側領域を電磁シールドするシールドリングとして機能するという付加的な効果をもたらす。(特開2003−249840号公報参照)
図20は、先願発明に基づき構成したCSP構造のSAWデバイスの断面を示す図である。同図に示すように、枠体20は実装基板2の上面に配置された配線パターン(接続電極)と同一のプロセスにて形成したものとなっている。
即ち、実装基板2の上面にタングステン等を材料とするメタライズパターンを形成し、該メタライズパターンの表面に他の配線パターンと同様に金メッキが施されて枠体20が形成されるのである。
しかし、このように枠体20の上面が金メッキで覆われることにより、封止樹脂30と枠体20の界面が金メッキとなるわけであるが、両者間の密着強度は高いとは言い難く、高湿の環境下では封止樹脂30と枠体20との界面より水分が侵入して、IDT等の腐食が発生しSAWデバイスとしての性能が著しく低下するという問題が生ずる。
即ち、実装基板2の上面にタングステン等を材料とするメタライズパターンを形成し、該メタライズパターンの表面に他の配線パターンと同様に金メッキが施されて枠体20が形成されるのである。
しかし、このように枠体20の上面が金メッキで覆われることにより、封止樹脂30と枠体20の界面が金メッキとなるわけであるが、両者間の密着強度は高いとは言い難く、高湿の環境下では封止樹脂30と枠体20との界面より水分が侵入して、IDT等の腐食が発生しSAWデバイスとしての性能が著しく低下するという問題が生ずる。
ここで、本願発明者らは、金属元素の“酸化物形成標準自由エネルギー”に着目し、封止樹脂30との界面を、例えばアルミニウム、アルミニウムを主成分とする合金若しくはアルミニウムの酸化物のいずれかの材料とすればよいことを見出したのである。
尚、金属元素の酸化物形成標準自由エネルギーについては、「銀薄膜の耐食性に及ぼす合金元素添加効果」神戸製鋼技報/Vol.52 No2 Sep. 2002 大西隆他、「セラミックスと金属の接合〜基礎から新しい技術まで〜」セラミックス材料学 平成12年2月2日 菅沼克明(大阪大)等の文献に詳しいので本明細書においては結論のみを述べることとする。
尚、金属元素の酸化物形成標準自由エネルギーについては、「銀薄膜の耐食性に及ぼす合金元素添加効果」神戸製鋼技報/Vol.52 No2 Sep. 2002 大西隆他、「セラミックスと金属の接合〜基礎から新しい技術まで〜」セラミックス材料学 平成12年2月2日 菅沼克明(大阪大)等の文献に詳しいので本明細書においては結論のみを述べることとする。
金属元素の酸化物形成標準自由エネルギーの変化を一般にΔG0と表現し、金や銀(Ag)や銅(Cu)といった金属ではΔG0がほぼ0に等しい値となる。
本願発明者らはΔG0の値がほぼ0に等しいとき、封止樹脂との密着性に乏しく、ΔG0が負であって大きな値となる金属元素を多く含む材料ほど封止樹脂との密着性に優れていることを発見した。
ΔG0が負であって大きな値となる金属元素として、例えばアルミニウムが挙げられる。
アルミニウムはSAWのIDT電極材料として用いられるなど工業的に広く用いられている入手容易な材料であり、比較的安価であることから本発明を実現するに当たっては最も適した素材と言えよう。
種々の実験を行ったところアルミニウム単体は勿論のこと、アルミニウムを主成分とする合金やアルミニウムの酸化物(Al2O3)のいずれについても、封止樹脂との優れた密着性が得られることを確認できた。
枠体は、その全体がアルミニウム、アルミニウムを主成分とする合金若しくはアルミニウムの酸化物であっても良いが、封止樹脂と接する部分がアルミニウム、アルミニウムを主成分とする合金若しくはアルミニウムの酸化物であれば充分である。
本願発明者らはΔG0の値がほぼ0に等しいとき、封止樹脂との密着性に乏しく、ΔG0が負であって大きな値となる金属元素を多く含む材料ほど封止樹脂との密着性に優れていることを発見した。
ΔG0が負であって大きな値となる金属元素として、例えばアルミニウムが挙げられる。
アルミニウムはSAWのIDT電極材料として用いられるなど工業的に広く用いられている入手容易な材料であり、比較的安価であることから本発明を実現するに当たっては最も適した素材と言えよう。
種々の実験を行ったところアルミニウム単体は勿論のこと、アルミニウムを主成分とする合金やアルミニウムの酸化物(Al2O3)のいずれについても、封止樹脂との優れた密着性が得られることを確認できた。
枠体は、その全体がアルミニウム、アルミニウムを主成分とする合金若しくはアルミニウムの酸化物であっても良いが、封止樹脂と接する部分がアルミニウム、アルミニウムを主成分とする合金若しくはアルミニウムの酸化物であれば充分である。
図1は、本発明に係るSAWデバイスの一実施例の断面図を示すものである。
同図に示すように、枠体20は、メタライズパターンの上面をアルミナコート(アルミナを主成分とするコーティング材)にて覆ったものである。
実装基板2としてアルミナセラミツク基板を用いる場合は、アルミナセラミツク基板の焼成工程の前にSAWチップ実装面へアルミナコートの印刷を行い、アルミナセラミツク基板の焼成時に同時に焼成することでAl2O3からなる枠体を構成することができる。
実際には、図2に示すように実装基板を複数個連結した実装基板母材40に枠体20を形成することになるが、アルミナコートの場合は印刷による塗布が可能であるから量産性に適している。
また、このような製造過程を採用することにより実装基板母材40をトレー等に載せて工程間を移動する場合に、トレーと枠体20が接するだけで枠体20に囲まれた開口部が中空に浮いた状態となるため、配線パターン等がトレーに擦れて傷つくといったことを防止することができる。
アルミナコートの場合は作業の簡易さから印刷技法が最適であるが、アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする合金を用いる場合は、蒸着法やスパッタ法といった手法により成膜し枠体を形成するのが適切である。
同図に示すように、枠体20は、メタライズパターンの上面をアルミナコート(アルミナを主成分とするコーティング材)にて覆ったものである。
実装基板2としてアルミナセラミツク基板を用いる場合は、アルミナセラミツク基板の焼成工程の前にSAWチップ実装面へアルミナコートの印刷を行い、アルミナセラミツク基板の焼成時に同時に焼成することでAl2O3からなる枠体を構成することができる。
実際には、図2に示すように実装基板を複数個連結した実装基板母材40に枠体20を形成することになるが、アルミナコートの場合は印刷による塗布が可能であるから量産性に適している。
また、このような製造過程を採用することにより実装基板母材40をトレー等に載せて工程間を移動する場合に、トレーと枠体20が接するだけで枠体20に囲まれた開口部が中空に浮いた状態となるため、配線パターン等がトレーに擦れて傷つくといったことを防止することができる。
アルミナコートの場合は作業の簡易さから印刷技法が最適であるが、アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする合金を用いる場合は、蒸着法やスパッタ法といった手法により成膜し枠体を形成するのが適切である。
実験に於いては、比較的耐湿性に優れ、硬化に際して揮発物質を副生しないという特徴を有することからエポキシ系のものを封止樹脂として用いた。実用的な面からも封止樹脂としてエポキシ系のものを用いることが望ましい。
更に、封止樹脂と枠体との密着強度を上げるため、樹脂封止工程で樹脂を硬化する際、単に加熱するだけで樹脂を硬化するのではなく、先行出願に記載したように樹脂を実装基板側に加圧しながら加熱を行なうことで、より確実な密封が可能となるのである。これにより、単に液状樹脂を塗布して加熱硬化する場合よりも、樹脂と実装基板との接合強度が強くなり、SAWデバイスの耐湿性が向上する。
また、図3に示すように、封止樹脂30と枠体20との接触幅Fを0.15mm以上とすれば、SAWデバイスの耐湿性がほぼ確実なものとなることを実験的に確認した。
尚、図4に示すように、封止樹脂30と枠体20との接触幅Fが0.15mm以上となっていれば、封止樹脂30がSAWチップ15と枠体20との間にまで広がっていなくても十分な耐湿性を得ることができることも確認した。
尚、図4に示すように、封止樹脂30と枠体20との接触幅Fが0.15mm以上となっていれば、封止樹脂30がSAWチップ15と枠体20との間にまで広がっていなくても十分な耐湿性を得ることができることも確認した。
以上の説明では、メタライズパターンにて構成した枠体の上面を覆うようにアルミニウム等を配置したが、シールドリングを必要としない場合には実装基板に直接にアルミニウム等を用いた枠体を構成しても良い。
また、実施例では枠体の材料としてアルミニウムを例示したが、酸化物形成標準自由エネルギーの変化ΔG0が負であって大きな値となる他の金属を用いても構わない。例えばチタン(Ti)やマグネシウム(Mg)などの金属がこれに該当するが、加工性や価格などの面を考慮すると現時点に於いてはアルミニウムが最適といえよう。
また、実施例では枠体の材料としてアルミニウムを例示したが、酸化物形成標準自由エネルギーの変化ΔG0が負であって大きな値となる他の金属を用いても構わない。例えばチタン(Ti)やマグネシウム(Mg)などの金属がこれに該当するが、加工性や価格などの面を考慮すると現時点に於いてはアルミニウムが最適といえよう。
1:SAWデバイス、2:実装基板、3:絶縁基板、4:外部電極、5:配線パターン、6:内部導体、10:導体バンプ、15:SAWチップ、16:接続パッド、17:IDT、18:圧電基板、20:枠体(第一の枠体)、21、第二の枠体、30:樹脂シート、31:樹脂シート本体、32:保護フィルム、40:実装基板母材、51:押圧ローラ、52:支持ローラ、55:ブレード、60:プレス成形装置、61:金属型、62:スペーサ、63:押えフレーム、64:金属板(加圧部材)、70:プレス機、71:上型、72:下型、
Claims (6)
- 弾性表面波チップと、上面に前記弾性表面波チップをフリップチップ実装した実装基板と、前記弾性表面波チップに形成されたIDTと前記実装基板との間に気密空間を形成しつつ前記弾性表面波チップの外面と前記実装基板の上面とを覆う封止樹脂とを備えた弾性表面波デバイスであって、
前記実装基板の上面には前記弾性表面波チップの周縁部と重複する枠体が形成されており、該枠体は前記弾性表面波チップと前記実装基板との間隙よりも薄い厚みを有すると共に、該枠体の前記封止樹脂と接する面が酸化物形成標準自由エネルギーの変化が負の大きな値である金属元素を主成分とする材料にて形成されていることを特徴とする弾性表面波デバイス。 - 弾性表面波チップと、上面に前記弾性表面波チップをフリップチップ実装した実装基板と、前記弾性表面波チップに形成されたIDTと前記実装基板との間に気密空間を形成しつつ前記弾性表面波チップの外面と前記実装基板の上面とを覆う封止樹脂とを備えた弾性表面波デバイスであって、
前記実装基板の上面には前記弾性表面波チップの周縁部と重複する枠体が形成されており、該枠体は前記弾性表面波チップと前記実装基板との間隙よりも薄い厚みを有すると共に、該枠体の前記封止樹脂と接する面がアルミニウム、アルミニウムを主成分とする合金若しくはアルミニウムの酸化物のいずれかの材料にて形成されていることを特徴とする弾性表面波デバイス。 - 前記枠体と前記封止樹脂との接触部分の幅が0.15mm以上であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の弾性表面波デバイス。
- 前記封止樹脂がエポキシ系の樹脂であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の弾性表面波デバイス。
- 前記封止樹脂は加圧しつつ加熱硬化したものであることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の弾性表面波デバイス。
- 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の弾性表面波デバイスの製造方法であって、
複数の実装基板を複数個シート状に連結した実装基板母材のダイシング切り代に沿って該ダイシング切り代を覆うように枠体を形成する枠形成工程と、
弾性表面波チップを前記実装基板母材に導体バンプを用いてフリップチップ実装する工程と、
前記実装基板母材に実装した弾性表面波チップの上面に樹脂シートを載置する工程と、
実装基板の一端から他端に向けて前記樹脂シートを軟化又は溶融させながら加圧することにより前記弾性表面波チップの外面を樹脂にて覆うラミネート工程と、
ラミネートした前記樹脂を加圧しながら加熱硬化させるプレス成形工程と、
前記ダイシング切り代に沿って前記弾性表面波チップを個片に切り分ける切断工程とを備えていることを特徴とする弾性表面波デバイスの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004101383A JP2005286917A (ja) | 2004-03-30 | 2004-03-30 | 弾性表面波デバイスとその製造方法 |
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JP2004101383A Pending JP2005286917A (ja) | 2004-03-30 | 2004-03-30 | 弾性表面波デバイスとその製造方法 |
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JP (1) | JP2005286917A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8004160B2 (en) | 2007-12-25 | 2011-08-23 | Taiyo Yuden Co., Ltd | Acoustic wave device with adhesive layer and method of manufacturing the same |
CN109964406A (zh) * | 2016-11-17 | 2019-07-02 | 天津威盛电子有限公司 | 表面声波元件封装及其制造方法 |
JP2021052128A (ja) * | 2019-09-26 | 2021-04-01 | 京セラ株式会社 | 電子デバイス |
WO2022059558A1 (ja) * | 2020-09-18 | 2022-03-24 | 株式会社村田製作所 | 電子デバイス |
JP7466723B2 (ja) | 2019-09-26 | 2024-04-12 | 京セラ株式会社 | 電子デバイス |
-
2004
- 2004-03-30 JP JP2004101383A patent/JP2005286917A/ja active Pending
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