JP2010268382A

JP2010268382A - Method of manufacturing piezoelectric component and piezoelectric component manufactured by the same

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Publication number: JP2010268382A
Application number: JP2009120047A
Authority: JP
Inventors: Toshimasa Tsuda; 田稔正津
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2009-05-18
Filing date: 2009-05-18
Publication date: 2010-11-25

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a piezoelectric component, wherein the method makes a mask and positioning thereof unnecessary in forming solder ball electrodes, and the piezoelectric component manufactured by the same. <P>SOLUTION: The piezoelectric component includes: a piezoelectric element having an aggregate piezoelectric substrate, a vibration section formed on a principal surface of the aggregate piezoelectric substrate, and wiring electrodes connected to the vibration section; an insulating layer formed on the surface of the piezoelectric element; an insulating protection layer formed on the principal surface of the aggregate piezoelectric substrate, exclusive of electrode regions of the piezoelectric element; a hollow structure formed surrounding the upper surface of the piezoelectric element; terminal electrodes connected to the wiring electrodes; and solder ball electrodes formed on the terminal electrodes. The method of manufacturing the piezoelectric component includes steps of: forming concaved partitions at optional positions of the hollow structure in forming the hollow structure; applying solder paste to the partitioned portions; flattening the solder paste surfaces by squeegeeing; forming solder balls on the terminal electrodes by heating to melt the solder paste; and removing the partitions when the aggregate substrate is cut into individual piezoelectric components. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば携帯電話機等の移動通信機器に使用される、ＳＡＷデュプレクサ、ＳＡＷフィルタに用いられる弾性表面波（ＳＡＷ）デバイス及び圧電薄膜フィルタ等の圧電部品に関し、とくにウェハ（圧電基板）レベルでウェハに圧電素子をフリップチップ搭載し、チップサイズにパッケージングされた圧電部品の製造方法これにより製造した圧電部品に関する。 The present invention relates to a piezoelectric component such as a SAW duplexer, a surface acoustic wave (SAW) device used for a SAW filter, and a piezoelectric thin film filter, which are used in mobile communication devices such as mobile phones, and more particularly at the wafer (piezoelectric substrate) level. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric component manufactured by flip-chip mounting a piezoelectric element on a wafer and packaged in a chip size.

携帯電話機に搭載される圧電部品（ＳＡＷデバイス）では、その櫛歯電極部（ＩＤＴ電極部）の周囲に所定の中空部が必要である。 In a piezoelectric component (SAW device) mounted on a mobile phone, a predetermined hollow portion is required around the comb electrode portion (IDT electrode portion).

従来ＳＡＷデバイスの小型化を図るため、ＳＡＷ素子チップを金（Ａｕ）バンプあるいは半田バンプを用いて、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ＳＡＷ素子チップ全体を樹脂封止して、ＳＡＷデバイスの小型パッケージ・デバイスを構成している。 In order to reduce the size of a conventional SAW device, the SAW element chip is flip-chip bonded (face-down bonding) to the wiring board using gold (Au) bumps or solder bumps, and the entire SAW element chip is resin-reinforced with resin or the like. The small package device of the SAW device is configured by sealing.

さらに、ＳＡＷデバイスの小型化・低背化を図るため、櫛歯電極部（ＩＤＴ電極部）の周囲に所定の中空部を形成し、この中空部を保持したまま、櫛歯電極側の集合圧電基板（ウェハ）全体を樹脂で封止し、外部接続電極を形成した後、所定のマーキングに沿ってダイシングにより個々のＳＡＷデバイスに分割してなる超小型化されたチップサイズ・パッケージＳＡＷデバイスが提案されている。 Furthermore, in order to reduce the size and height of the SAW device, a predetermined hollow portion is formed around the comb-tooth electrode portion (IDT electrode portion), and the collective piezoelectric material on the comb-tooth electrode side is held while the hollow portion is held. Proposal of ultra-miniaturized chip size / package SAW device in which the entire substrate (wafer) is sealed with resin, external connection electrodes are formed, and then divided into individual SAW devices by dicing along a predetermined marking Has been.

例えば、特許文献１に記載されているＳＡＷデバイスでは、櫛歯電極が形成されているＳＡＷチップの表面に感光性樹脂からなる空隙（中空部）形成層を形成し、この空隙形成層の上にプリント基板を接着層を介して接着し、櫛歯電極の周囲に空隙を形成するとともに、封止を行う。ここで、櫛歯電極は、導電ビアホールを介して外部接続電極に電気的に接続され、また、ＳＡＷデバイスの気密性を向上させるために、金属膜または樹脂膜からなる密封層により、ＳＡＷデバイスの側面及び下面を覆うように構成されている。 For example, in the SAW device described in Patent Document 1, a void (hollow portion) forming layer made of a photosensitive resin is formed on the surface of the SAW chip on which the comb electrode is formed, and on the void forming layer. The printed circuit board is bonded through an adhesive layer to form a gap around the comb electrode, and sealing is performed. Here, the comb electrode is electrically connected to the external connection electrode through the conductive via hole, and in order to improve the hermeticity of the SAW device, the SAW device has a sealing layer made of a metal film or a resin film. It is comprised so that a side surface and a lower surface may be covered.

また、特許文献２に記載されているＳＡＷデバイスでは、櫛歯電極が形成されているＳＡＷチップの表面に感光性樹脂からなる空隙形成層を形成し、この空隙形成層の上に感光性樹脂からなる封止層を形成し、櫛歯電極の周囲に空隙を形成するとともに、封止を行う。ここで、櫛歯電極は、バンプを介して外部接続電極に電気的に接続されている。さらに、このようにして構成されたパッケージ構造体に、セラミックまたはガラスエポキシ基板からなる実装基板を接続し、さらに封止樹脂によりＳＡＷチップの外面全体を被覆した構成となっている。 Further, in the SAW device described in Patent Document 2, a void forming layer made of a photosensitive resin is formed on the surface of the SAW chip on which the comb electrode is formed, and the photosensitive resin is formed on the void forming layer. A sealing layer is formed, a gap is formed around the comb electrode, and sealing is performed. Here, the comb electrode is electrically connected to the external connection electrode via the bump. Further, a mounting substrate made of a ceramic or glass epoxy substrate is connected to the package structure thus configured, and the entire outer surface of the SAW chip is covered with a sealing resin.

特表２００２−５３２９３４号公報Special Table 2002-532934 特開２００４−１４７２２０号公報JP 2004-147220 A

従来の圧電部品（ＳＡＷデバイス）では、ウェハ・レベル・パッケージで、端子電極及び外部電極と接続する、はんだボール電極をＳＡＷチップの四隅あるいは任意の位置に形成する方法として、
（ｉ）ＳＡＷチップに感光性レジストを用いてメッキ処理を行った後、レジストを除去して、リフロー加熱によりはんだボール電極を形成する、
（ii）端子電極の上にフラックスを転写、あるいはディスペンス等の方法で塗布し、その上にはんだボールを形成し、または機械的な手段により、はんだボールを端子電極上に載置し、リフロー加熱等により、はんだボール電極を形成する、
（iii）はんだスクリーンマスク上に、はんだペーストを載置し、マスク開口部を端子電極と位置合せをした後、スキージングによりマスク上のはんだペーストをマスク開口部に埋め込み、はんだマスクを取り外して、ペーストを端子電極上に印刷し、リフロー等の加熱手段により加熱して、はんだボール電極を端子電極上に形成する。 In a conventional piezoelectric component (SAW device), as a method of forming solder ball electrodes at the four corners of the SAW chip or at arbitrary positions to be connected to terminal electrodes and external electrodes in a wafer level package,
(I) After performing a plating process using a photosensitive resist on the SAW chip, the resist is removed, and a solder ball electrode is formed by reflow heating.
(Ii) Flux is transferred onto the terminal electrode or applied by a method such as dispensing, and a solder ball is formed thereon, or the solder ball is placed on the terminal electrode by mechanical means, and reflow heating is performed. Etc. to form solder ball electrodes
(Iii) Place solder paste on the solder screen mask, align the mask opening with the terminal electrode, squeeze the solder paste on the mask into the mask opening, remove the solder mask, The paste is printed on the terminal electrode and heated by a heating means such as reflow to form a solder ball electrode on the terminal electrode.

しかしながら、従来のＳＡＷデバイスの製造においては、上述した（ｉ）のはんだボール電極の形成方法では、ＳＡＷチップ上に櫛歯電極を覆う間隙（中空）部分を形成した後には、はんだボール電極の形成が物理的に出来なかった。また、メッキ処理速度を速くするために、電解メッキ等のメッキ手段が不可欠であるとともに、各はんだボール電極の高さを同じに保つためには、電流が均等にＳＡＷチップを形成するウェハ上を流れるようにパターン形成をする必要があった。 However, in the manufacture of the conventional SAW device, in the above-described method (i) of forming the solder ball electrode, after forming the gap (hollow) portion covering the comb electrode on the SAW chip, the solder ball electrode is formed. Could not be physically done. In addition, in order to increase the plating processing speed, plating means such as electrolytic plating is indispensable, and in order to keep the height of each solder ball electrode the same, the current is uniformly applied on the wafer on which the SAW chip is formed. It was necessary to form a pattern so that it would flow.

また、上述した（ii）のはんだボール電極の形成方法では、はんだボールの寸法が小さいと、はんだボール電極の製作作業が極めて困難であった。 Further, in the above-described method (ii) of forming a solder ball electrode, if the size of the solder ball is small, it is very difficult to manufacture the solder ball electrode.

さらに、上述した（iii）のはんだボール電極の形成方法では、ＳＡＷデバイスの機種毎に、異なったはんだマスクが必要であり、かつ、マスクの位置合せが必要であるとともに、はんだボール形成のために、ペーストをはんだマスクからきれいに抜き取る必要があった。そのため、ＳＡＷデバイスの微細化に限界があった。 Furthermore, in the method of forming a solder ball electrode of (iii) described above, a different solder mask is required for each model of the SAW device, and mask alignment is required. It was necessary to cleanly remove the paste from the solder mask. For this reason, there is a limit to miniaturization of SAW devices.

前記した課題を解決するため、本発明の圧電部品の製造方法は、集合圧電基板と、該集合圧電基板の主面に形成された少なくとも１個の振動部と、該振動部に接続される配線電極とを有する圧電素子と、該圧電素子の表面に形成された絶縁層と、前記圧電素子の電極部を除く前記圧電基板の主面上に形成された絶縁保護層と、前記圧電素子の上面を囲むように設けた中空構造部を有し、かつ、前記配線電極に接続する端子電極、及び該端子電極上に形成したはんだボール電極を有する圧電部品の製造方法において、前記中空構造部の形成の際に前記構造部の任意の位置に凹状の仕切り部を形成して該仕切り部にはんだペーストを塗布した後、スキージングにより平坦化し、次いで加熱溶解することにより前記端子電極上にはんだボール電極を形成し、個々の圧電部品への切断時に前記仕切り部を圧電部品から除去することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a method of manufacturing a piezoelectric component according to the present invention includes a collective piezoelectric substrate, at least one vibration part formed on a main surface of the collective piezoelectric substrate, and wiring connected to the vibration part. A piezoelectric element having electrodes; an insulating layer formed on a surface of the piezoelectric element; an insulating protective layer formed on a main surface of the piezoelectric substrate excluding an electrode portion of the piezoelectric element; and an upper surface of the piezoelectric element In the method of manufacturing a piezoelectric component having a hollow structure portion provided so as to surround the terminal electrode and having a terminal electrode connected to the wiring electrode and a solder ball electrode formed on the terminal electrode, the formation of the hollow structure portion In this case, a concave partition portion is formed at an arbitrary position of the structure portion, a solder paste is applied to the partition portion, and then flattened by squeegeeing, and then heated and dissolved to form a solder ball electrode on the terminal electrode. The Form, and removing the partition portion at the time of cutting into individual piezoelectric components from the piezoelectric component.

また、本発明では、前記はんだボール電極を形成する前記端子電極の上面に、はんだと共晶を形成する厚さが５μｍ以下の金属膜を形成したことを特徴とする。 In the present invention, a metal film having a thickness of 5 μm or less for forming a eutectic with solder is formed on the upper surface of the terminal electrode forming the solder ball electrode.

同様に、前記中空構造部が、ベンゾサイクロブテン、熱硬化型フッ化ポリマー、感光性エポキシ樹脂またはポリイミドからなる有機材料、あるいはそれらの組み合せからなることを特徴とする。 Similarly, the hollow structure part is made of an organic material made of benzocyclobutene, a thermosetting fluorinated polymer, a photosensitive epoxy resin or polyimide, or a combination thereof.

また、前記絶縁層が、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｓｉ₃Ｎ₄またはダイヤモンドからなることを特徴とする。 The insulating layer is made of SiO ₂ , Al ₂ O ₃ , Si ₃ N ₄ or diamond.

さらに、前記集合圧電基板が、ＬｉＴａＯ₃、ＬｉＮｂＯ₃、または水晶からなることを特徴とする。 Furthermore, the collective piezoelectric substrate is made of LiTaO ₃ , LiNbO ₃ , or quartz.

またさらに、前記圧電素子が、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｖ、Ｔａ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｉｎ、またはＳｎのうちのいずれかを主成分とする材料、あるいはこれらの材料を混合または多層化した配線からなることを特徴とする。 Still further, the piezoelectric element is a material mainly containing any one of Al, Cu, Au, Cr, Ni, Ti, W, V, Ta, Mo, Ag, In, or Sn, or these materials. It is characterized by comprising a mixed or multilayered wiring.

同様に、前記中空構造部に、１個あるいは２個以上の前記圧電素子を格納したことを特徴とする。 Similarly, one or more of the piezoelectric elements are stored in the hollow structure portion.

また、前記集合圧電基板の両面、主面または裏面あるいは前記絶縁層に、前記集合圧電基板と前記振動部とを組み合せて分布定数を用いて共振回路を形成し、インピーダンスのマッチングまたは位相のシフトを行うようにしたことを特徴とする。 In addition, a resonance circuit is formed using a distributed constant by combining the collective piezoelectric substrate and the vibrating portion on both surfaces, the main surface or the back surface of the collective piezoelectric substrate or the insulating layer, and impedance matching or phase shift is performed. It is characterized by having done.

さらに、前記集合圧電基板の裏面に、導電性材料からなる層を形成したことを特徴とする。 Furthermore, a layer made of a conductive material is formed on the back surface of the collective piezoelectric substrate.

前記集合基板の裏面に、非導電性材料からなる層を形成したことを特徴とする。 A layer made of a non-conductive material is formed on the back surface of the aggregate substrate.

前記素子配線部が、前記集合圧電基板上に複数個形成され、かつ、すべての前記素子配線部が同一電位になるように配線されて、前記はんだボール電極を電解メッキにより形成したことを特徴とする。 A plurality of the element wiring portions are formed on the collective piezoelectric substrate, all the element wiring portions are wired so as to have the same potential, and the solder ball electrode is formed by electrolytic plating. To do.

前記中空構造部が、感光性樹脂フィルムにより形成されることを特徴とする。 The hollow structure portion is formed of a photosensitive resin film.

前記絶縁保護層が、スパッタリング、プラズマＣＶＤ、または液状ガラス（ＳＯＧ）塗布により形成されるＳｉＯ₂等の無機膜または感光性樹脂層であることを特徴とする。 The insulating protective layer is an inorganic film such as SiO ₂ or a photosensitive resin layer formed by sputtering, plasma CVD, or liquid glass (SOG) coating.

前記絶縁層が、低温ＣＶＤにより形成されたダイヤモンド薄膜からなることを特徴とする。 The insulating layer is made of a diamond thin film formed by low-temperature CVD.

さらに、前記絶縁層の厚さが、１０００オングストローム以上であることを特徴とする。 Furthermore, the thickness of the insulating layer is 1000 angstroms or more.

また、本発明の圧電部品の製造方法により製造される前記圧電部品が、ＳＡＷデバイス、ＦＢＡＲ、ＭＥＭＳであることを特徴とする。 Further, the piezoelectric component manufactured by the method for manufacturing a piezoelectric component of the present invention is a SAW device, FBAR, or MEMS.

集合圧電基板（ウェハ）レベルで、マスク及びその位置決めなしに、はんだボール電極を形成して、耐湿性の優れた圧電部品を安価で製造できる。 A solder ball electrode can be formed at a collective piezoelectric substrate (wafer) level without a mask and its positioning, and a piezoelectric component having excellent moisture resistance can be manufactured at low cost.

本発明の電子部品の実施例であるＳＡＷデバイスの図２に示すＩ−Ｉ矢視縦断面を示す。FIG. 3 shows a longitudinal section taken along the line II of FIG. 2 of a SAW device that is an embodiment of the electronic component of the present invention. 図１に示したＳＡＷデバイスの底面を示す。2 shows the bottom surface of the SAW device shown in FIG. 本発明の電子部品の製造方法の工程を示す。The process of the manufacturing method of the electronic component of this invention is shown.

以下、本発明の圧電部品及びその製造方法の実施の形態について、詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the piezoelectric component and the manufacturing method thereof according to the present invention will be described in detail.

圧電部品（ＳＡＷデバイス）
図１は、本発明の圧電部品の実施例であるＳＡＷデバイスの、図２に示すＩ−Ｉ矢視縦断面図である。 Piezoelectric parts (SAW devices)
FIG. 1 is a longitudinal sectional view taken along the line II of FIG. 2 of a SAW device that is an embodiment of the piezoelectric component of the present invention.

このＳＡＷデバイス１は、図１に示すように、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）、あるいは水晶からなる圧電基板２と、この圧電基板２の主面に形成された櫛歯電極（振動部）３と、この櫛歯電極３の周囲に空隙（中空部）Ｃを形成する外囲壁４となる空隙形成層と、櫛歯電極３を封止する感光性樹脂シート材料からなり外囲壁４を覆う蓋状の天井部５を構成する封止層と、空隙形成層及び封止層を含む圧電基板の主面全面に形成された無機絶縁材料からなる絶縁層とからなる。ここで、中空部を構成する外囲壁４と天井部５とを構造部という。 As shown in FIG. 1, the SAW device 1 includes a piezoelectric substrate 2 made of lithium tantalate (LiTaO ₃ ), lithium niobate (LiNbO ₃ ), or quartz, and a comb formed on the main surface of the piezoelectric substrate 2. From the tooth electrode (vibrating part) 3, the gap forming layer that becomes the outer wall 4 that forms the gap (hollow part) C around the comb electrode 3, and the photosensitive resin sheet material that seals the comb electrode 3 It consists of a sealing layer that forms a lid-like ceiling portion 5 that covers the surrounding wall 4 and an insulating layer made of an inorganic insulating material that is formed on the entire main surface of the piezoelectric substrate including the gap forming layer and the sealing layer. Here, the outer surrounding wall 4 and the ceiling part 5 constituting the hollow part are referred to as a structure part.

さらに、空隙形成層と封止層とからなる外囲壁４と天井部５の平面視任意の位置、例えば四隅４ａに対応する圧電基板２上には、端子電極６がそれぞれ形成され、これらの端子電極６上には、４個のはんだボール電極７が形成され、実装基板の外部配線電極（図示なし）にそれぞれ接続されている。 Further, terminal electrodes 6 are respectively formed on the piezoelectric substrate 2 corresponding to arbitrary positions in plan view of the surrounding wall 4 and the ceiling portion 5 including the gap forming layer and the sealing layer, for example, the four corners 4a. Four solder ball electrodes 7 are formed on the electrodes 6 and are connected to external wiring electrodes (not shown) of the mounting board, respectively.

そして、櫛歯電極３は、配線電極（素子配線部）３ａ及び端子電極６を介してはんだボール電極７に電気的に接続されている。ここで、櫛歯電極３と配線電極３ａが圧電素子を構成する。 The comb electrode 3 is electrically connected to the solder ball electrode 7 via the wiring electrode (element wiring portion) 3 a and the terminal electrode 6. Here, the comb electrode 3 and the wiring electrode 3a constitute a piezoelectric element.

本発明では、圧電基板２は、ＬｉＴａＯ₃あるいはＬｉＮｂＯ₃等の無機材料から形成されており、かつ、水分を浸透しないから、圧電基板２それ自体は、ＳＡＷデバイス１外部からの水分浸入経路になり得ず、十分な耐湿性が確保できる。 In the present invention, since the piezoelectric substrate 2 is formed of an inorganic material such as LiTaO ₃ or LiNbO ₃ and does not penetrate moisture, the piezoelectric substrate 2 itself becomes a moisture intrusion path from the outside of the SAW device 1. And sufficient moisture resistance can be secured.

また、空隙形成層は、ベンゾサイクロブテン、熱硬化型ポリマー、感光性アクリルエポキシ系樹脂または感光性ポリイミド系樹脂等の感光性樹脂、あるいはそれらの組み合せからなる。また、外囲壁４を構成する空隙形成層全面を覆う絶縁層は、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｓｉ₃Ｎ₄あるいはダイヤモンドから構成されている。 The void forming layer is made of a photosensitive resin such as benzocyclobutene, a thermosetting polymer, a photosensitive acrylic epoxy resin, or a photosensitive polyimide resin, or a combination thereof. The insulating layer covering the entire surface of the void forming layer constituting the outer wall 4 is made of SiO ₂ , Al ₂ O ₃ , Si ₃ N ₄ or diamond.

さらに、配線電極等の素子配線は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｖ、Ｔａ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎのうちのいずれかを主成分とする材料からなり、また、これらの材料を混合、多層した配線から構成されている。さらに素子配線を、圧電基板の主面または裏面、あるいは保護絶縁層に形成して、分布定数（浮遊容量、配線長）を用いて回路を形成し、インピーダンスのマッチングまたは位相のシフトを、あるいは圧電基板の櫛歯電極と組み合せて共振回路を形成する。 Furthermore, the element wiring such as the wiring electrode is made of a material mainly containing any one of Al, Cu, Au, Cr, Ni, Ti, W, V, Ta, Mo, Ag, In, and Sn. These materials are mixed to form a multilayer wiring. Furthermore, element wiring is formed on the main surface or back surface of the piezoelectric substrate, or a protective insulating layer, and a circuit is formed using distributed constants (floating capacitance, wiring length), impedance matching or phase shift, or piezoelectricity. A resonant circuit is formed in combination with comb-shaped electrodes of the substrate.

また、さらに、配線電極３ａを圧電基板２の主面２上に複数形成し、かつ、すべての素子配線が同一電位になるように配線して、はんだボール電極７を形成する際、電解メッキに用いる。 Further, when the solder ball electrode 7 is formed by forming a plurality of wiring electrodes 3a on the main surface 2 of the piezoelectric substrate 2 and wiring all the element wirings at the same potential, electrolytic plating is performed. Use.

また、外囲壁４と天井部５とから構成される中空部Ｃの数は、櫛歯電極３及びこれに接続された配線電極３ａからなる圧電素子を１個ずつ格納しても（例えば、圧電素子が２個の場合には、中空部分を圧電基板２の主面２ａ上に２個形成する）、あるいは２個ずつ圧電素子をまとめて中空部Ｃに格納してもよい。 Further, the number of the hollow portions C constituted by the outer wall 4 and the ceiling portion 5 can be stored even if one piezoelectric element including the comb electrode 3 and the wiring electrode 3a connected thereto is stored one by one (for example, piezoelectric When there are two elements, two hollow portions are formed on the main surface 2a of the piezoelectric substrate 2), or two piezoelectric elements may be stored together in the hollow portion C.

また、圧電基板２の裏面２ｂに、圧電部品（ＳＡＷデバイス）１の保護のために、導電性材料あるいは非導電性材料（例えば、ＳｉＯ₂）からなる保護層（例えば、厚みが５００オングストローム前後）を形成する。 Further, a protective layer (for example, having a thickness of about 500 angstroms) made of a conductive material or a non-conductive material (for example, SiO ₂ ) is provided on the back surface 2 b of the piezoelectric substrate 2 to protect the piezoelectric component (SAW device) 1. Form.

圧電部品の製造方法
次に図１及び図２に示した圧電部品の製造方法を、その実施例であるＳＡＷデバイスの製造方法を、図３に基づいて説明する。 Piezoelectric Component Manufacturing Method Next, the piezoelectric component manufacturing method shown in FIGS. 1 and 2 will be described with reference to FIG.

まず、図３に示すように、工程（１）で、ＬｉＴａＯ₃、ＬｉＮｂＯ₃、あるいは水晶からなる集合圧電基板（ウェハ）を準備し、工程（２）で集合圧電基板の主面に、櫛歯（ＩＤＴ）電極及びこれに接続される配線・パット電極（以下、配線電極という）を、ＡｌまたはＡｌ−０．５％Ｃｕ等のＡｌ合金からなる金属膜をスパッタリングまたは蒸着により、所定の厚み（例えば、２０００〜４０００オングストローム）で成膜し、フォトリソグラフィー工法により、パターニングし、ドライエッチングにより不要な金属膜を除去して、櫛歯電極３及び配線電極３ａを形成する。 First, as shown in FIG. 3, an aggregate piezoelectric substrate (wafer) made of LiTaO ₃ , LiNbO ₃ or quartz is prepared in step (1), and comb teeth are formed on the main surface of the aggregate piezoelectric substrate in step (2). (IDT) electrodes and wiring / pad electrodes (hereinafter referred to as wiring electrodes) connected thereto are sputtered or vapor-deposited with a metal film made of Al or an Al alloy such as Al-0.5% Cu to a predetermined thickness ( (E.g., 2000 to 4000 angstroms), patterning is performed by a photolithography method, and unnecessary metal films are removed by dry etching to form comb electrodes 3 and wiring electrodes 3a.

次いで、配線電極のうち再配線により第一層の配線と第二層の配線とが交差する部分に、ＳｉＯ₂等の無機膜あるいはＢＣＢ樹脂等の感光性樹脂からなる厚さが１０００オングストローム以上の絶縁層を形成し、さらに、工程（４）で、その上にリフトオフにより再配線層を形成した後、Ｃｒ／Ａｌのメッキ下地の電極とメッキ配線を形成し、工程（５）で、圧電基板の主面に後工程で端子電極（４個）が形成される場所を除いて、絶縁層形成用のマスクを用いて厚さ２００オングストローム以下の絶縁保護層を形成する。 Next, at the portion of the wiring electrode where the first layer wiring and the second layer wiring intersect by rewiring, the thickness made of an inorganic film such as SiO ₂ or a photosensitive resin such as BCB resin is 1000 angstroms or more. In step (4), an insulating layer is formed, and a rewiring layer is formed thereon by lift-off. Then, a Cr / Al plating base electrode and plating wiring are formed, and in step (5), a piezoelectric substrate is formed. An insulating protective layer having a thickness of 200 angstroms or less is formed on the main surface using a mask for forming an insulating layer except for a place where terminal electrodes (four pieces) are formed in a later step.

ここで、絶縁保護層は、スパッタリング、プラズマＣＶＤ、または液状ガラス（ＳＯＧ）塗布により形成されるＳｉＯ₂層あるいは低温ＣＶＤにより形成されたダイヤモンド薄膜からなる。 Here, the insulating protective layer is composed of a SiO ₂ layer formed by sputtering, plasma CVD, or liquid glass (SOG) coating, or a diamond thin film formed by low-temperature CVD.

さらに、工程（６）で、ＩＤＴ電極及び配線電極が形成され、かつ、絶縁層が形成された集合圧電基板上に、感光性樹脂フィルムをラミネート（積層）して外囲壁を構成する空隙形成層を形成する。この感光性樹脂フィルムとしては、感光性アクリルエポキシ系樹脂または感光性ポリイミド系樹脂からなる感光性樹脂材料を用いる。 Further, in step (6), a gap forming layer is formed by laminating (laminating) a photosensitive resin film on the aggregate piezoelectric substrate on which the IDT electrode and the wiring electrode are formed and the insulating layer is formed. Form. As the photosensitive resin film, a photosensitive resin material made of photosensitive acrylic epoxy resin or photosensitive polyimide resin is used.

そして、ラミネートした感光性樹脂フィルムから、フォトリソグラフィー工法により、マスクを用いて、ＩＤＴ電極、配線電極に対応する位置にある端子電極が形成される部分（例えば４個所、図２の凹み部分４ａ）をパターニング除去して空隙形成層に外囲壁に相当する部分に形成する。 And from the laminated photosensitive resin film, a portion where terminal electrodes at positions corresponding to the IDT electrode and the wiring electrode are formed by a photolithography method using a mask (for example, four locations, the recessed portion 4a in FIG. 2). Is removed by patterning to form a void-forming layer in a portion corresponding to the outer wall.

ここで、空隙成形膜と集合圧電基板との間に両者の接着を良好にするために密着層を形成してもよい。併せて、フォトリソグラフィー工法とドライエッチングにより、配線電極上に形成された絶縁膜（ＳｉＯ₂）を除去する。 Here, an adhesion layer may be formed between the gap forming film and the aggregate piezoelectric substrate in order to improve the adhesion between them. At the same time, the insulating film (SiO ₂ ) formed on the wiring electrode is removed by photolithography and dry etching.

次いで、工程（７）で、前工程（６）で形成した外囲壁を含む主面全面に相当する部分に感光性樹脂を塗布し、フォトリソグラフィー工程により、マスクを用いて天井部を構成する封止層を形成し、図１に示す中空部Ｃを圧電基板の主面２ａ上にＩＤＴ電極３及び配線電極３ａを覆うように形成する。 Next, in the step (7), a photosensitive resin is applied to a portion corresponding to the entire main surface including the outer wall formed in the previous step (6), and the ceiling portion is formed using a mask by a photolithography step. A stop layer is formed, and the hollow portion C shown in FIG. 1 is formed on the main surface 2a of the piezoelectric substrate so as to cover the IDT electrode 3 and the wiring electrode 3a.

さらに、工程（８）で、図２に示す、例えば凹み部分４ａの４個所に、端子電極７を電解メッキにより形成する。この端子電極形成工程では、絶縁膜を除去した個々の圧電部品を構成する圧電基板上の電極にZincate処理した後、無電解Ｎｉ−Ｐメッキ、無電解Ｐｄメッキ、あるいは無電解Ａｕメッキにより端子電極６を形成する。 Further, in step (8), terminal electrodes 7 are formed by electrolytic plating at, for example, four locations of the recessed portion 4a shown in FIG. In this terminal electrode forming step, after the Zincate treatment is performed on the electrodes on the piezoelectric substrate constituting the individual piezoelectric parts from which the insulating film has been removed, the terminal electrodes are formed by electroless Ni-P plating, electroless Pd plating, or electroless Au plating. 6 is formed.

次のはんだボール電極形成工程では、前工程の外囲壁形成工程（工程（６））及び天井部形成工程（工程（７））で集合圧電基板に多数個並べられて形成され、かつ、後の切断工程（工程（１０））で個片（ＳＡＷデバイス）に切断される仕切り片（図１及び図２の仕切片８を参照）で端子電極６を囲んで仕切り部１０を形成し、この仕切り部１０内に粒状のはんだ材料７０％（容量％）とフラックス３０％（容量％）とからなる、はんだ材料（例えば、鉛フリーはんだペーストＳｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ）を均一に投入し、スキージングにより、はんだペーストが塗布される。そして、リフローによる加熱と、端子電極の上面に形成された十字状スリットにより、隣接する他の端子電極６にはんだペーストが取られることなく、溶解されたはんだペーストが表面張力により球状のはんだボール電極（図１及び図２に示すはんだボール電極７）となり、このはんだボール電極７が端子電極６上のＮｉピラー上に形成される。 In the next solder ball electrode forming step, a large number are formed on the aggregate piezoelectric substrate in the outer wall forming step (step (6)) and the ceiling portion forming step (step (7)) in the previous step, and A partition portion 10 is formed by surrounding the terminal electrode 6 with a partition piece (see the partition piece 8 in FIGS. 1 and 2) that is cut into pieces (SAW devices) in the cutting step (step (10)). The solder material (for example, lead-free solder paste Sn-3.0Ag-0.5Cu) composed of 70% (capacity%) and 30% flux (capacity%) of the granular solder material is uniformly introduced into the portion 10. The solder paste is applied by squeezing. Then, due to the heating by the reflow and the cross-shaped slit formed on the upper surface of the terminal electrode, the solder paste is spherically formed by the surface tension without the solder paste being taken to the other adjacent terminal electrode 6 by the surface tension. (Solder ball electrode 7 shown in FIGS. 1 and 2), and this solder ball electrode 7 is formed on the Ni pillar on the terminal electrode 6.

また、はんだボール電極７を形成する端子電極６の上面に、はんだと共晶を形成する厚さが５μｍ以下の金属膜を形成してもよい。 Further, a metal film having a thickness of 5 μm or less for forming a eutectic with solder may be formed on the upper surface of the terminal electrode 6 forming the solder ball electrode 7.

この仕切り部１０の利用により、仕切り部１０内に均一な量のはんだ材料が供給されるとともに、はんだボール電極形成用のマスクを用いて位置決めをすることなく、容易に端子電極６上に、はんだボール電極７を形成できるようになる。なお、仕切り片８は、後工程（１０）で集合圧電基板を圧電部品（ＳＡＷデバイス）の個片に切断するときに、切断されて圧電部品から除去される。 By using the partition portion 10, a uniform amount of solder material is supplied into the partition portion 10, and solder is easily formed on the terminal electrode 6 without positioning using a solder ball electrode forming mask. The ball electrode 7 can be formed. The partition piece 8 is cut and removed from the piezoelectric component when the collective piezoelectric substrate is cut into individual pieces of the piezoelectric component (SAW device) in the subsequent step (10).

また、はんだボール電極形成後、必要に応じて、はんだボール電極７をアルコール等で洗浄してフラックスを除去する。 In addition, after forming the solder ball electrode, the solder ball electrode 7 is washed with alcohol or the like as necessary to remove the flux.

最後に、工程（１０）で、はんだボール電極７を形成した集合圧電基板をダイシングソー等により個片（圧電部品）に切断する。 Finally, in step (10), the aggregate piezoelectric substrate on which the solder ball electrodes 7 are formed is cut into individual pieces (piezoelectric parts) using a dicing saw or the like.

本発明の圧電部品の製造方法これから製造される圧電部品は、極めて高い信頼性及び高性能、とくに高度の耐湿性が要求される、ＳＡＷデバイス、ＦＢＡＲ、ＭＥＭＳ等の圧電部品の製造方法これから製造される圧電部品に広く利用できる。 Piezoelectric component manufacturing method of the present invention Piezoelectric components to be manufactured in the future are manufactured from the manufacturing method of piezoelectric components such as SAW devices, FBARs, and MEMS, which require extremely high reliability and high performance, particularly high moisture resistance. It can be widely used for piezoelectric parts.

１圧電部品（ＳＡＷデバイス）
２集合圧電基板（ウェハ）
３櫛歯（ＩＤＴ）電極
４外囲壁
５天井部
６端子電極
７はんだボール電極 1 Piezoelectric parts (SAW devices)
2 Collective piezoelectric substrate (wafer)
3 Comb tooth (IDT) electrode 4 Outer wall 5 Ceiling part 6 Terminal electrode 7 Solder ball electrode

Claims

集合圧電基板と、該集合圧電基板の主面に形成された少なくとも１個の振動部と、該振動部に接続される配線電極とを有する圧電素子と、該圧電素子の表面に形成された絶縁層と、前記圧電素子の電極部を除く前記圧電基板の主面上に形成された絶縁保護層と、前記圧電素子の上面を囲むように設けた中空構造部を有し、かつ、前記配線電極に接続する端子電極、及び該端子電極上に形成したはんだボール電極を有する圧電部品の製造方法において、前記中空構造部の形成の際に前記構造部の任意の位置に凹状の仕切り部を形成して、該仕切り部に、はんだペーストを塗布した後、スキージングにより平坦化し、次いで加熱溶解することにより前記端子電極上にはんだボール電極を形成し、個々の圧電部品への切断時に前記仕切り部を圧電部品から除去することを特徴とする圧電部品の製造方法。 A piezoelectric element having a collective piezoelectric substrate, at least one vibration part formed on the main surface of the collective piezoelectric substrate, and a wiring electrode connected to the vibration part, and an insulation formed on the surface of the piezoelectric element A wiring layer electrode, an insulating protective layer formed on a main surface of the piezoelectric substrate excluding the electrode portion of the piezoelectric element, a hollow structure portion provided so as to surround the upper surface of the piezoelectric element, and the wiring electrode In the manufacturing method of a piezoelectric component having a terminal electrode connected to the terminal electrode and a solder ball electrode formed on the terminal electrode, a concave partition portion is formed at an arbitrary position of the structure portion when the hollow structure portion is formed. Then, after applying a solder paste to the partition, it is flattened by squeezing and then heated and melted to form a solder ball electrode on the terminal electrode, and the partition is cut when cutting into individual piezoelectric components. Piezoelectric part Method for producing a piezoelectric component, and removing from.

前記はんだボール電極を形成する前記端子電極の上面に、はんだと共晶を形成する厚さが５μｍ以下の金属膜を形成したことを特徴とする請求項１に記載の圧電部品の製造方法。 2. The method of manufacturing a piezoelectric component according to claim 1, wherein a metal film having a thickness of 5 μm or less for forming a eutectic with solder is formed on an upper surface of the terminal electrode forming the solder ball electrode.

前記中空構造部が、ベンゾサイクロブテン、熱硬化型フッ化ポリマー、感光性エポキシ樹脂またはポリイミドからなる有機材料、あるいはそれらの組み合せからなることを特徴とする請求項１に記載の圧電部品の製造方法。 2. The method of manufacturing a piezoelectric component according to claim 1, wherein the hollow structure portion is made of an organic material made of benzocyclobutene, a thermosetting fluorinated polymer, a photosensitive epoxy resin or polyimide, or a combination thereof. .

前記絶縁層が、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｓｉ₃Ｎ₄またはダイヤモンドからなることを特徴とする請求項１に記載の圧電部品の製造方法。 The insulating _{_{_{layer, SiO 2, Al 2 O 3}}} , Si 3 N 4 or the method of manufacturing a piezoelectric component according to claim 1, characterized in that it consists of diamond.

前記絶縁層の厚さが、１０００オングストローム以上であることを特徴とする請求項１に記載の圧電部品の製造方法。 2. The method of manufacturing a piezoelectric component according to claim 1, wherein the insulating layer has a thickness of 1000 angstroms or more.

前記集合圧電基板が、ＬｉＴａＯ₃、ＬｉＮｂＯ₃、または水晶からなることを特徴とする請求項１に記載の圧電部品の製造方法。 The set piezoelectric substrate, LiTaO _3, LiNbO ₃ or the method of manufacturing a piezoelectric component according to claim 1, characterized in that it consists of quartz.

前記圧電素子が、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｗ、Ｖ、Ｔａ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｉｎ、またはＳｎのうちのいずれかを主成分とする材料、あるいはこれらの材料を混合または多層化した配線からなることを特徴とする請求項１に記載の圧電部品の製造方法。 The piezoelectric element is a material mainly containing any one of Al, Cu, Au, Cr, Ni, Ti, W, V, Ta, Mo, Ag, In, or Sn, or a mixture of these materials. 2. The method of manufacturing a piezoelectric component according to claim 1, wherein the piezoelectric component is formed of multi-layered wiring.

前記中空構造部に、１個あるいは２個以上の前記圧電素子を格納したことを特徴とする請求項１に記載の圧電部品の製造方法。 The method for manufacturing a piezoelectric component according to claim 1, wherein one or more of the piezoelectric elements are stored in the hollow structure portion.

前記中空構造部が、感光性樹脂フィルムにより形成されることを特徴とする請求項１に記載の圧電部品の製造方法。 The method for manufacturing a piezoelectric component according to claim 1, wherein the hollow structure portion is formed of a photosensitive resin film.

前記集合圧電基板の両面、主面または裏面あるいは前記絶縁層に、前記集合圧電基板と前記振動部とを組み合せて分布定数を用いて共振回路を形成し、インピーダンスのマッチングまたは位相のシフトを行うようにしたことを特徴とする請求項１に記載の圧電部品の製造方法。 A resonant circuit is formed using a distributed constant by combining the collective piezoelectric substrate and the vibrating portion on both surfaces, the main surface or the back surface of the collective piezoelectric substrate, or the insulating layer, and impedance matching or phase shifting is performed. The method for manufacturing a piezoelectric component according to claim 1, wherein:

前記集合圧電基板の裏面に、導電性材料からなる層を形成したことを特徴とする請求項１に記載の圧電部品の製造方法。 2. The method of manufacturing a piezoelectric component according to claim 1, wherein a layer made of a conductive material is formed on the back surface of the collective piezoelectric substrate.

前記集合基板の裏面に、非導電性材料からなる層を形成したことを特徴とする請求項１に記載の圧電部品の製造方法。 The method for manufacturing a piezoelectric component according to claim 1, wherein a layer made of a non-conductive material is formed on the back surface of the collective substrate.

前記素子配線部が、前記集合圧電基板上に複数個形成され、かつ、すべての前記素子配線部が同一電位になるように配線されて、前記はんだボール電極を電解メッキにより形成したことを特徴とする請求項１に記載の圧電部品の製造方法。 A plurality of the element wiring portions are formed on the collective piezoelectric substrate, all the element wiring portions are wired so as to have the same potential, and the solder ball electrode is formed by electrolytic plating. The method for manufacturing a piezoelectric component according to claim 1.

前記絶縁保護層が、スパッタリング、プラズマＣＶＤ、または液状ガラス塗布により形成されるＳｉＯ₂層であることを特徴とする請求項１に記載の圧電部品の製造方法。 _{2. The} method of manufacturing a piezoelectric component according to claim 1, wherein the insulating protective layer is a SiO2 layer formed by sputtering, plasma CVD, or liquid glass coating.

前記絶縁保護層が、低温ＣＶＤにより形成されたダイヤモンド薄膜からなることを特徴とする請求項１に記載の圧電部品の製造方法。 The method for manufacturing a piezoelectric component according to claim 1, wherein the insulating protective layer is a diamond thin film formed by low-temperature CVD.

請求項１から１５のいずれか一項の圧電部品の製造方法により製造された圧電部品。 A piezoelectric component manufactured by the method for manufacturing a piezoelectric component according to claim 1.

前記圧電部品が、ＳＡＷデバイスであることを特徴とする請求項１６に記載の圧電部品。 The piezoelectric component according to claim 16, wherein the piezoelectric component is a SAW device.

前記圧電部品が、ＦＢＡＲであることを特徴とする請求項１６に記載の圧電部品。 The piezoelectric component according to claim 16, wherein the piezoelectric component is an FBAR.

前記圧電部品が、ＭＥＭＳであることを特徴とする請求項１６に記載の圧電部品。 The piezoelectric component according to claim 16, wherein the piezoelectric component is a MEMS.