JP5340983B2

JP5340983B2 - 電子部品およびその製造方法

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Publication number: JP5340983B2
Application number: JP2010031726A
Authority: JP
Inventors: 剛横山; 和則井上; 一宏松本
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 2010-02-16
Filing date: 2010-02-16
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2030-02-16
Also published as: JP2011171852A; US8839502B2; US20120299665A1; WO2011102307A1

Description

本発明は、電子部品およびその製造方法に関し、例えば弾性波素子を樹脂層で封止した電子部品およびその製造方法に関する。

弾性波デバイスは、移動体通信端末のフィルタやデュープレクサとして用いられる。弾性波デバイスには、弾性表面波素子や圧電薄膜共振子素子等の弾性波素子が用いられる。弾性波デバイスの小型化のため、弾性波素子が形成された基板を樹脂封止することが行われる。弾性波素子を樹脂封止する際は、弾性波素子の機能領域上に空洞を設けることになる。弾性波素子の機能領域としては、弾性表面波素子では、ＩＤＴ（Interdigital Transducer）等の電極であり、圧電薄膜共振子素子では、圧電薄膜を挟みこむ上下電極の重なる領域である。

弾性波素子の機能領域を囲むように基板上にフレームを形成し、機能領域の上が空洞になるように、フレーム上に屋根となる部分を感光性樹脂と金属層とで形成することが知られている（例えば、特許文献１）。空洞となる凹部が形成された樹脂シートを弾性波素子が形成された基板に張り合わせることにより、機能領域上に空洞を形成することが知られている（例えば、特許文献２）。

特開２００８−２２７７４８号公報特開２００５−１７５３４５号公報

感光性樹脂を用い屋根となる部分を形成する方法では、樹脂から発生するガスが空洞内に溜まってしまい、弾性波素子の特性を劣化させることがある。また、凹部が形成された樹脂シートを基板と張り合わせる方法では、屋根となる部分が樹脂であるため、例えば、弾性波デバイスをモジュール化する際に加わる圧力に耐えられず樹脂が変形してしまうことがある。

本電子部品およびその製造方法は、弾性波素子の劣化を抑制し、かつ圧力に耐える空洞構造を形成することを目的とする。

例えば、樹脂層と、前記樹脂層下に形成された金属層と、を備えるシートを形成する工程と、基板上に形成された弾性波素子の機能領域上に前記金属層が配置され、前記金属層と前記基板との間に前記機能領域を囲むフレーム部が形成され、前記金属層と前記フレーム部とで、前記機能領域上に空洞が形成され、前記金属層と前記フレーム部とを前記樹脂層が覆うように、前記シートを前記基板に張り合わせる工程と、を含むことを特徴とする電子部品の製造方法を用いる。

本電子部品およびその製造方法によれば、弾性波素子の劣化を抑制し、かつ圧力に耐える空洞構造を形成することができる。

図１（ａ）から図１（ｃ）は、実施例１に係る電子部品の製造工程を示す断面図（その１）である。図２（ａ）から図２（ｅ）は、実施例１に係る電子部品の製造工程を示す断面図（その２）である。図３（ａ）から図３（ｃ）は、実施例１に係る電子部品の製造工程を示す上面図（その１）である。図４（ａ）から図４（ｃ）は、実施例１に係る電子部品の製造工程を示す上面図（その２）である。図５（ａ）および図５（ｂ）は、実施例２に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図である。図６（ａ）から図６（ｄ）は、実施例３に係る電子部品の製造工程を示す断面図である。図７（ａ）および図７（ｂ）は、実施例４に係る電子部品の製造工程を示す断面図（その１）である。図８（ａ）から図８（ｄ）は、実施例４に係る電子部品の製造工程を示す断面図（その２）である。図９（ａ）および図９（ｂ）は、実施例４に係る電子部品の製造工程を示す平面図（その１）である。図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、実施例４に係る電子部品の製造工程を示す平面図（その２）である。図１１（ａ）から図１１（ｅ）は、実施例５に係る電子部品の製造工程を示す断面図である。

以下、図面を参照し、実施例について説明する。

図１（ａ）から図２（ｅ）は、実施例１に係る電子部品の製造工程を示す断面図であり、図４（ｃ）のＡ−Ａ断面に相当する。図３（ａ）から図４（ｃ）は、実施例１に係る電子部品の製造工程を示す上面図である。図４（ｂ）および図４（ｃ）においては、機能領域１２、金属層２６およびフレーム部２８を透視して破線を用い図示している。図４（ａ）においては、シート３０は図３（ｃ）とは上下が逆となっている。

図１（ａ）および図３（ａ）を参照し、支持層２０上に仮固着層２２、樹脂層２４および金属層２６を設ける。支持層２０は、樹脂層２４および金属層２６を支持する板であり、例えばガラス等の透明なキャリアウエハである。仮固着層２２は、支持層２０と樹脂層２４とを仮接着する層であり、熱または紫外線により粘着力が小さくなる材料を用いる。仮固着層２２の膜厚は例えば１０μｍである。樹脂層２４は、例えば熱可塑性樹脂であり、例えば熱可塑性ポリイミドまたは液晶ポリマーを用いることができる。樹脂層２４の膜厚は例えば約５０μｍである。金属層２６は、例えば銅箔であり、樹脂層２４上に熱圧着される。金属層２６は、他の金属でもよい。金属層２６の膜厚は、例えば１０μｍであるが、弾性波デバイスをモジュール化する際に金属層２６に加わる圧力および大きさにより、モジュール化する際に空洞が潰れないような膜厚に設計することができる。また、金属層２６は、後述する図４（ｂ）において少なくとも空洞１３となるべき領域の上に設けられていればよい。

図１（ｂ）および図３（ｂ）を参照し、金属層２６を露光技術およびエッチング技術を用い所定の形状とする。エッチングとしてはウェットエッチングを用いる。ドライエッチングを用いてもよい。

図１（ｃ）および図３（ｃ）を参照し、金属層２６上に、フレーム部２８を形成する。フレーム部２８は空洞となるべき領域を囲むように形成されている。また、フレーム部２８は金属層２６の外周に沿って設けられている。フレーム部２８としては、例えば熱硬化性樹脂を用いる。フレーム部２８の膜厚は、例えば１０μｍである。以上により、支持層２０、仮固着層２２、樹脂層２４、金属層２６およびフレーム部２８を含むシート３０が形成される。

図４（ａ）を参照し、例えばＬｉＮｂＯ_３またはＬｉＴａＯ_３等の圧電基板１０上に、金属膜を用い弾性波素子、配線１４および電極１５を形成する。弾性波素子のＩＤＴ等を機能領域１２として図示している。

図２（ａ）および図４（ｂ）を参照し、弾性波素子の機能領域１２上に金属層２６が配置されるように、シート３０を基板１０上に配置する。支持層２０がガラス等の透明な材料の場合、容易に金属層２６と機能領域１２との位置あわせができる。

図２（ｂ）を参照し、シート３０を熱圧着により基板１０に貼り付ける。例えば、真空度が１ｋＰａの真空において、温度を３００℃とし、２Ｍｐａの圧力で熱圧着する。例えば、樹脂層２４が熱可塑性樹脂の場合、フレーム部２８が基板１０（または、配線１４）に当接した後、さらに圧力と熱が加わることにより、樹脂層２４がフレーム部２８と金属層２６を覆うように変形する。フレーム部２８と金属層２６とにより、機能領域１２上に空洞が形成される。さらに、樹脂層２４と基板１０とが圧着される。

図２（ｃ）を参照し、例えば熱を加える、または、紫外線を照射することにより、仮固着層２２から支持層２０を除去する。

図２（ｄ）および図４（ｃ）を参照し、電極１５上の樹脂層２４を除去し、電極１５上に端子部４０を形成する。端子部４０は例えば半田等の金属を含む。端子部４０は、樹脂層２４を貫通し、かつ配線１４を介し機能領域１２と電気的に接続されている。樹脂層２４の除去にはウェットエッチング等のエッチング法を用いることができる。また、レーザを用い樹脂層２４の一部を除去することもできる。端子部４０は、電極１５上に例えば半田等を印刷することにより形成することができる。

図２（ｅ）を参照し、樹脂層２４および基板１０を切断し個片化する。個片化には、ダイシング法等を用いることができる。以上により、実施例１に係る電子部品が完成する。

実施例１によれば、図１（ａ）から図１（ｃ）のように、樹脂層２４と、樹脂層２４下（図１（ａ）から図１（ｃ）では上）に形成された金属層２６と、を備えるシート３０を形成する。図２（ａ）および図４（ｂ）のように、基板１０上の機能領域１２上に金属層２６を配置する。図２（ｂ）のように、金属層２６と基板１０との間に機能領域１２を囲むフレーム部２８が形成されるように、シート３０を基板１０に張り合わせる。このとき、金属層２６とフレーム部２８とで機能領域１２上に空洞１３が形成される。

このような工程により、空洞１３の屋根となる部分は金属層２６のため、樹脂層２４を形成される際に、空洞１３内に不要なガスが溜まり弾性波素子が劣化することを抑制できる。また、空洞１３の屋根となる部分は金属層２６のため、例えば、弾性波デバイスをモジュール化する際のトランスファモールドにより印加される圧力により、空洞１３が潰れてしまうことを抑制できる。

また、樹脂層２４は、熱可塑性樹脂を含み、フレーム部２８は熱硬化性樹脂を含む。これにより、樹脂層２４を基板１０に熱圧着する際に、樹脂層２４は容易に変形し、かつフレーム部２８は硬化する。よって、図２（ｂ）のように、空洞１３を備えた中空構造を容易に形成することができる。樹脂層２４を基板１０に熱圧着する際に真空中で行うことにより、空洞１３内に不要なガスが導入されることを抑制することができる。

さらに、図２（ｄ）および図４（ｃ）のように、金属層２６およびフレーム部２８の外側に、弾性波素子と電気的に接続し、かつ樹脂層２４を貫通する端子部４０を形成する。これにより、端子部４０を介し、弾性波素子に樹脂層２４の上面から電気的に接続することができる。また、金属層２６の外側に端子部４０を形成することにより、端子部４０と金属層２６とが接触することを抑制できる。

さらに、図１（ａ）のように、支持層２０下に仮固着層２２を介し樹脂層２４を形成する。図２（ｃ）のように、シート３０を基板１０に張り合わせた後に、仮固着層２２から支持層２０を除去する。これにより、樹脂層２４を支持した状態で、樹脂層２４を基板１０に貼り付けることができる。

さらに、実施例１のように、図１（ｃ）のように、シート３０を形成する際に、金属層２６下にフレーム部２８を形成することもできる。

金属層２６としてＣｕ、樹脂層２４として液晶ポリマーを用いることにより、金属層２６と樹脂層２４との線熱膨張係数を約１６ｐｐｍ／℃とすることができる。このように、金属層２６と樹脂層２４とは同じ線熱膨張係数（異方性がある場合は、平面方向の線膨張係数）を有することが好ましい。これにより、熱圧縮による金属層２６と樹脂層との熱歪みを抑制できる。同様に、基板１０と樹脂層２４とは同じ線熱膨張係数（異方性がある場合は、平面方向の線膨張係数）を有することが好ましい。

実施例２は、フレーム部を基板側に形成する例である。図５（ａ）および図５（ｂ）は、実施例２に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図である。図５（ａ）のように、基板１０側にフレーム部２８を形成する。図５（ｂ）のように、図２（ｂ）と同様に、シート３０を基板１０に熱圧着する。その他の工程は実施例１と同じであり説明を省略する。実施例２のように、基板１０上に機能領域１２を囲むように形成されたフレーム部２８上に金属層２６を配置することもできる。

実施例３は、バンプを用いる例である。図６（ａ）から図６（ｄ）は、実施例３に係る電子部品の製造工程を示す断面図である。図６（ａ）を参照に、基板１０の電極１５上に端子部４２として、例えばバンプを形成する。

図６（ｂ）を参照し、シート３０を基板１０に貼り付ける際に、端子部４２が樹脂層２４を貫通するように、樹脂層２４が変形する。端子部４２の高さは、シート３０を基板１０に貼り付けた際に、端子部４２が樹脂層２４を貫通する程度とする。

図６（ｃ）のように、仮固着層２２から支持層２０を剥離する。図６（ｄ）のように、個片化する。その他の工程は、実施例１と同じであり説明を省略する。

実施例３のように、基板１０に形成された端子部４２を形成しておき、シート３０を基板１０に張り合わせる際に、端子部４２が樹脂層２４を貫通するようにしてもよい。これにより、実施例１のようにシート３０を基板１０に貼り付けた後に、樹脂層２４を除去し端子部４０を形成しなくともよい。また、端子部４２として、スタッドバンプ等を用いたＡｕまたはＡｕを含む合金バンプを用いることができる。

実施例４は、端子部の少なくとも一部を金属層と接続する例である。図７（ａ）から図８（ｄ）は、実施例４に係る電子部品の製造方法を示す断面図であり、図１０（ｂ）のＡ−Ａ断面に相当する。図９（ａ）から図１０（ｂ）は、実施例４に係る電子部品の製造方法を示す上面図である。図１０（ｂ）においては、機能領域１２、金属層２６およびフレーム部２８を透視して図示している。

図７（ａ）および図９（ａ）を参照し、樹脂層２４上に金属層２６を形成する。金属層２６に、後に端子部４２が貫通する開口部４４を形成する。図７（ｂ）および図９（ｂ）のように、金属層２６上にフレーム部２８を形成する。開口部４４は、フレーム部２８で囲まれた領域の外側となるようにフレーム部２８を形成する。

図１０（ａ）を参照し、電極１５上に端子部４２を形成する。図８（ａ）を参照し、金属層２６の開口部４４が端子部４２の少なくとも１つの上になるように金属層２６を機能領域１２上に配置する。図８（ｂ）のように、シート３０を基板１０に貼り付ける際に、端子部４２の少なくとも１つが金属層２６の開口部４４を貫通し、金属層２６と端子部４２とが電気的に接続するようにする。

図８（ｃ）および図１０（ｂ）のように、仮固着層２２から支持層２０を剥離する。図８（ｄ）のように、個片化する。その他の工程は、実施例３と同じであり説明を省略する。

実施例４によれば、図８（ｂ）のように、シート３０を基板１０に張り合わせる際に、金属層２６が端子部４２の少なくとも１つの上に配置され、金属層２６と端子部４２の少なくとも１つとを電気的に接続させる。これにより、金属層２６を、端子部４２と同じ電位（例えばグランド電位）とすることができる。

また、シート３０を基板１０に張り合わせる際に、金属層２６に形成された開口部４４に端子部４２の少なくとも１つの先端を貫通させることにより、金属層２６と端子部４２の少なくとも１つとを電気的に接続させる。これにより、簡単な工程で、端子部４２が樹脂層２４を貫通し、かつ端子部４２の少なくとも１つと金属層２６とを電気的に接続させることができる。

さらに、図１０（ｂ）のように、金属層２６とフレーム部２８とから形成される１つの空洞１３は、複数の弾性波素子の機能領域１２上に形成されていてもよい。

実施例５は、端子部を２回に分けて形成する例である。図１１（ａ）から図１１（ｅ）は、実施例５に係る電子部品の製造工程を示す断面図である。図１１（ａ）を参照し、実施例４と異なり、金属層２６には開口部が形成されていない。電極１５上に下部端子部４３が形成されている。下部端子部４３は例えばバンプであり、例えばＡｕバンプである。図１１（ｂ）を参照し、シート３０を基板１０に貼り付ける際に、金属層２６により下部端子部４３の少なくとも１つの先端を潰す。金属層２６により先端が潰された下部端子部４３以外の下部端子部４３は、樹脂層２４を貫通する。下部端子部４３は樹脂層２４を貫通していなくてもよい。図１１（ｃ）を参照し、支持層２０を仮固着層２２から除去する。

図１１（ｄ）を参照し、金属層２６の上面の一部、下部端子部４３の上面が露出するように樹脂層２４に開口４５を設ける。開口４５は、樹脂層２４をウェットエッチング等のエッチングまたはレーザ光照射により除去することにより形成される。図１１（ｅ）を参照し、開口４５に上部端子部４６を設ける。上部端子部４６は、例えば半田等の金属を印刷することにより形成する。これにより、下部端子部４３と上部端子部４６とから樹脂層２４を貫通する端子部４８が形成される。また、上部端子部４６の一部は金属層２６と電気的に接続する。

実施例５によれば、シート３０を基板１０に張り合わせる際に、金属層２６に下部端子部４３の少なくとも１つの先端を圧着することにより、金属層２６と端子部４８の少なくとも１つとを電気的に接続させる。これにより、実施例４のように、金属層２６に開口を設ける工程を省略することができる。

また、下部端子部４３上に上部端子部４６を形成することにより、下部端子部４３と上部端子部４６とから樹脂層２４を貫通する端子部４８を形成する。さらに、金属層２６の一部上面に接する上部端子部４６を形成することにより金属層２６と端子部４８の少なくとも１つとを電気的に接続させる。これにより、端子部４８は、上部端子部４６と下部端子部４３の２層構造とすることができる。さらに、金属層２６に上部端子部４６を介し電気的に接続することができる。

実施例１から実施例５において、弾性波素子として弾性表面波素子を例に説明したが、圧電薄膜共振子素子でもよい。この場合、機能領域は、圧電薄膜を挟みこむ上下電極の重なる領域である。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

以上、実施例１〜５を含む実施形態に関し、さらに、以下に付記を開示する。

（付記１）：樹脂層と、前記樹脂層下に形成された金属層と、を備えるシートを形成する工程と、基板上に形成された弾性波素子の機能領域上に前記金属層が配置され、前記金属層と前記基板との間に前記機能領域を囲むフレーム部が形成され、前記金属層と前記フレーム部とで、前記機能領域上に空洞が形成され、前記金属層と前記フレーム部とを前記樹脂層が覆うように、前記シートを前記基板に張り合わせる工程と、を含むことを特徴とする電子部品の製造方法。
（付記２）：前記樹脂層は、熱可塑性樹脂を含み、前記フレーム部は熱硬化性樹脂を含み、前記シートを前記基板に張り合わせる工程は、前記樹脂層を前記基板に熱圧着する工程を含むことを特徴とする付記１記載の電子部品の製造方法。
（付記３）：前記金属層および前記フレーム部の外側に、前記弾性波素子と電気的に接続し、前記樹脂層を貫通する端子部を形成する工程を含むことを特徴とする付記１または２記載の電子部品の製造方法。
（付記４）：前記シートを前記基板に張り合わせる工程は、前記基板に形成された前記端子部が、前記樹脂層を貫通するように、前記シートを前記基板に張り合わせる工程を含むことを特徴とする付記３記載の電子部品の製造方法。
（付記５）：前記シートを前記基板に張り合わせる工程は、前記金属層が前記端子部の少なくとも１つの上に配置され、前記金属層と前記端子部の少なくとも１つとを電気的に接続させる工程を含むことを特徴とする付記３または４記載の電子部品の製造方法。
（付記６）：前記シートを前記基板に張り合わせる工程は、前記金属層に形成された開口部に前記端子部の少なくとも１つの先端を貫通させることにより、前記金属層と前記端子部の少なくとも１つとを電気的に接続させることを特徴とする付記５記載の電子部品の製造方法。
（付記７）：前記シートを前記基板に張り合わせる工程は、前記金属層に前記下部端子部の少なくとも１つの先端を圧着することにより、前記金属層と前記端子部の少なくとも１つとを電気的に接続させることを特徴とする付記５記載の電子部品の製造方法。
（付記８）：下部端子部上に上部端子部を形成することにより、前記下部端子部と上部端子部とから前記樹脂層を貫通する端子部を形成する工程と、前記金属層の一部上面に接する上部端子部を形成することにより前記金属層と前記端子部の少なくとも１つとを電気的に接続させる工程と、を含むことを特徴とする付記７記載の電子部品の製造方法。
（付記９）：前記樹脂シートを形成する工程は、支持層下に仮固着層を介し前記樹脂層を形成する工程を含み、前記シートを前記基板に張り合わせる工程の後に、前記仮固着層から前記支持層を除去する工程を含むことを特徴とする付記１から８のいずれか一項記載の電子部品の製造方法。
（付記１０）：前記シートを形成する工程は、前記金属層下に前記フレーム部を形成する工程を含むことを特徴とする付記１から９のいずれか一項記載の電子部品の製造方法。
（付記１１）：前記シートを前記基板に張り合わせる工程は、前記基板上に前記機能領域を囲むように形成された前記フレーム部上に前記金属層を配置する工程を含むことを特徴とする付記１から９のいずれか一項記載の電子部品の製造方法。
（付記１２）：基板と、前記基板上に形成された弾性波素子と、前記弾性波素子の機能領域上に形成された金属層と、前記金属層と前記基板との間に前記機能領域を囲み、前記金属層と熱硬化性樹脂を含むフレーム部とで、前記機能領域上に空洞が形成されるように形成された前記フレーム部と、前記金属層と前記フレーム部とを覆う熱可塑性樹脂を含む樹脂層と、を具備することを特徴とする電子部品。
（付記１３）：前記金属層および前記フレーム部の外側に、前記弾性波素子と電気的に接続し、前記樹脂層を貫通する端子部を具備することを特徴とする付記１２記載の電子部品。
（付記１４）：前記金属層は前記端子部の少なくとも１つと電気的に接続されていることを特徴とする付記１３記載の電子部品。

１０基板
１２機能領域
１３空洞
１４配線
１５電極
２０支持層
２２仮固着層
２４樹脂層
２６金属層
２８フレーム部
３０シート
４０、４２、４８端子部
４３下部端子部
４４開口
４６上部端子部

Claims

樹脂層と、前記樹脂層下に形成された金属層と、を備えるシートを形成する工程と、
基板上に形成された弾性波素子の機能領域上に前記金属層が配置され、前記金属層と前記基板との間に前記機能領域を囲むフレーム部が形成され、前記金属層と前記フレーム部とで、前記機能領域上に空洞が形成され、前記金属層と前記フレーム部とを前記樹脂層が覆うように、前記シートを前記基板に張り合わせる工程と、
を含むことを特徴とする電子部品の製造方法。
前記樹脂層は、熱可塑性樹脂を含み、前記フレーム部は熱硬化性樹脂を含み、
前記シートを前記基板に張り合わせる工程は、前記樹脂層を前記基板に熱圧着する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の電子部品の製造方法。
前記金属層および前記フレーム部の外側に、前記弾性波素子と電気的に接続し、前記樹脂層を貫通する端子部を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１または２記載の電子部品の製造方法。
前記シートを前記基板に張り合わせる工程は、前記基板に形成された前記端子部が、前記樹脂層を貫通するように、前記シートを前記基板に張り合わせる工程を含むことを特徴とする請求項３記載の電子部品の製造方法。
前記シートを前記基板に張り合わせる工程は、前記金属層が前記端子部の少なくとも１つの上に配置され、前記金属層と前記端子部の少なくとも１つとを電気的に接続させる工程を含むことを特徴とする請求項３または４記載の電子部品の製造方法。
前記シートを前記基板に張り合わせる工程は、前記金属層に形成された開口部に前記端子部の少なくとも１つの先端を貫通させることにより、前記金属層と前記端子部の少なくとも１つとを電気的に接続させることを特徴とする請求項５記載の電子部品の製造方法。
前記樹脂シートを形成する工程は、支持層下に仮固着層を介し前記樹脂層を形成する工程を含み、
前記シートを前記基板に張り合わせる工程の後に、前記仮固着層から前記支持層を除去する工程を含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の電子部品の製造方法。