JP5713224B1 - 弾性表面波デバイス及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

ダイシング時に給電ラインが圧電基板から剥がれることを抑制し、密閉空間の密閉性低下を抑制することができる弾性表面波デバイス及びその製造方法を提供する。圧電基板の主面11aに、弾性表面波素子パターンと、パッドと、パッドに電気的に接続され主面11aの外周縁11xまで延在する給電ライン18jとを含む導電パターンが形成されている。主面11aの外周縁11xに沿って、外周縁11xとの間に間隔を設けて枠状に形成された枠部32と、パッド上に形成されたパッド隣接部とを含む支持層を介して、圧電基板とカバーとが接合され、圧電基板、カバー及び枠部32で囲まれた密閉空間が形成される。支持層は、枠部32のうちパッド隣接部から離れている独立部分が給電ライン18jと交差する交差部分32xの近傍において、給電ライン18jと交差する補強部36を、さらに含む。

Description

本発明は、弾性表面波デバイス及びその製造方法に関し、詳しくは、密閉空間を有する弾性表面波デバイス及びその製造方法に関する。
従来、密閉空間を有する弾性表面波デバイスが種々提供されている。
例えば図15に断面図を示す弾性表面波デバイス101は、圧電基板103とカバー137とが枠状の支持層135を介して結合され、圧電基板103とカバー137の間に密閉空間110Aが形成されている。圧電基板103のカバー137に対向する主面には、弾性表面波素子のIDT電極や反射器、パッド、配線を含む導電パターン111Aが形成されている。支持層135及びカバー137の孔部105hの底面、内周面及び、カバー137の上面の孔部105hの周囲に成膜された下地層139と、その内側に充填された中実部141とによって、支持層135及びカバー137を貫通し、パッド113Aに電気的に接続された貫通導体107Aが形成されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2011−172190号公報
弾性表面波デバイスは、ウェハ状の圧電基板(集合基板)に複数個分をまとめて加工した後、個片に分割することによって、効率よく作製することができる。集合基板の状態で、貫通導体を電解めっきによって形成する場合、めっき工程でパッドに電流が流れるようにする給電ラインを集合基板に予め形成しおく。給電ラインは、集合基板を個基板に分割するときに切断される。そのため、集合基板から分割された個片において、給電ラインは圧電基板の主面の外周縁まで延在している。
ダイシングによって集合基板を切断し、個片に分割する場合、ダイシング時に給電ラインが圧電基板の主面のから剥がれ、密閉空間を形成している支持層と圧電基板の密着性が低下し、密閉空間の密閉性が低下することがある。
本発明は、かかる実情に鑑み、ダイシング時に給電ラインが圧電基板から剥がれることを抑制し、密閉空間の密閉性低下を抑制することができる弾性表面波デバイス及びその製造方法を提供しようとするものである。
本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成した弾性表面波デバイスを提供する。
弾性表面波デバイスは、(a)主面を有する圧電基板と、(b)前記主面に形成され、弾性表面波素子パターンと、パッドと、前記パッドに電気的に接続され前記主面の外周縁まで延在する給電ラインとを含む導電パターンと、(c)前記主面の前記外周縁に沿って、前記外周縁との間に間隔を設けて枠状に前記主面に形成された枠部と、前記パッド上に形成されたパッド隣接部とを含む支持層と、(d)前記支持層に接合され、前記主面に対向するカバーと、(e)前記パッドに電気的に接続され、前記主面を平面視する方向に前記支持層のパッド隣接部の内部を貫通する貫通孔の内部に形成される貫通導体とを備え、前記圧電基板、前記カバー及び前記支持層によって囲まれた密閉空間が形成される。前記給電ラインは、前記パッド隣接部から離れている前記枠部の独立部分と交差する独立給電ラインを含む。前記支持層は、前記独立部分の近傍において、前記独立給電ラインと交差する前記主面に形成された補強部をさらに含む。
上記構成において、支持層の枠部の外側に支持層の補強部が形成された場合、ダイシング時に独立給電ラインが圧電基板の主面から剥がれても、補強部によって、独立給電ラインの剥がれを枠部の独立部分の手前で止めることができる。支持層の枠部の内側に枠部と一体に支持層の補強部が形成された場合、ダイシング時に独立給電ラインが圧電基板の主面から剥がれ、支持層の枠部の独立部分と独立給電ラインとの交差部分で密着性が低下しても、補強部によって、密閉空間の気密を維持することができる。
上記構成によれば、支持層の補強部によって、密閉空間の密閉性低下を抑制することができる。
好ましい一態様において、前記補強部は、前記枠部の外側に形成される。前記補強部が前記独立給電ラインに交差する方向の寸法である前記補強部の幅は、前記枠部に接近するにつれて連続的に大きくなる。
この場合、ダイシング時に給電ラインが延在する方向に作用する応力を、補強部によって、給電ラインが延在する方向と異なる方向に逃がすことができ、より確実に、密閉空間の気密を維持することができる。
好ましい他の態様において、前記補強部は、前記枠部の外側に形成される。前記補強部が前記独立給電ラインに交差する方向の寸法である前記補強部の幅は、前記枠部に接近するにつれて階段状に大きくなる。
この場合、ダイシング時に給電ラインの方向に作用する応力を、補強部によって、給電ラインが延在する方向と異なる方向に逃がすことができ、より確実に、密閉空間の気密を維持することができる。
好ましい他の態様において、前記補強部は、前記枠部の外側に形成され、かつ前記枠部から離れて形成されている。
この場合、補強部によって、独立給電ラインの剥がれを枠部の手前で止め、密閉空間の密閉性低下を抑制することができる。
また、本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成した弾性表面波デバイスの製造方法を提供する。
弾性表面波デバイスの製造方法は、第1乃至第4の工程を備える。前記第1の工程において、圧電基板の主面に、弾性表面波素子パターンと、パッドと、前記パッドに電気的に接続され前記主面の外周縁まで延在する給電ラインとを含む導電パターンを形成する。前記第2の工程において、前記導電パターンが形成された前記圧電基板の前記主面に、前記圧電基板の前記主面の前記外周縁に沿って、前記外周縁との間に間隔を設けて枠状に形成された枠部と、前記パッド上に形成されたパッド隣接部とを含む支持層を形成する。前記第3の工程において、前記圧電基板の前記主面に対向するカバーを、前記支持層に接合して、前記圧電基板、前記カバー及び前記支持層によって囲まれた密閉空間を形成する。前記第4の工程において、前記パッドに電気的に接続され、前記主面を平面視する方向に前記支持層のパッド隣接部を貫通する貫通孔の内部に形成される貫通導体を形成する。前記第1の工程において形成する前記給電ラインは、前記第2の工程において前記枠部のうち前記パッド隣接部から離れている独立部分と交差する独立給電ラインを含む。前記第2の工程において形成する前記支持層は、前記独立部分の近傍において、前記独立給電ラインと交差する前記主面に形成された補強部をさらに含む。
上記方法によれば、支持層の補強部によって、密閉空間の密閉性低下を抑制することができる。
好ましい一態様において、前記第2の工程において、前記補強部は、前記枠部の外側に、前記枠部に接近するにつれて、前記補強部が前記独立給電ラインに交差する方向の寸法である前記補強部の幅が連続的に大きくなるように形成する。
この場合、ダイシング加工時に給電ラインが延在する方向に作用する応力を、補強部によって、給電ラインが延在する方向と異なる方向に逃がすことができ、より確実に、密閉空間の気密を維持することができる。
好ましい他の態様において、前記第2の工程において、前記補強部は、前記補強部は、前記枠部の外側に、前記枠部に接近するにつれて、前記補強部が前記独立給電ラインに交差する方向の寸法である前記補強部の幅が階段状に大きくなるように形成する。
この場合、ダイシング加工時に給電ラインが延在する方向に作用する応力を、補強部によって、給電ラインが延在する方向と異なる方向に逃がすことができ、より確実に、密閉空間の気密を維持することができる。
好ましい他の態様において、前記第4の工程は、前記第3の工程の前に、前記支持層と前記カバーとが接合されたとき前記主面を平面視して前記パッド隣接部の前記貫通孔と重なるように前記カバーに貫通孔を形成する工程を含む。
好ましい他の態様において、前記第4の工程は、前記第3の工程の後に、前記支持層と前記カバーとが接合されたとき前記主面を平面視して前記パッド隣接部の前記貫通孔と重なるように前記カバーに貫通孔を形成する工程を含む。
本発明によれば、弾性表面波デバイスの密閉空間の密閉性低下を抑制することができる。
弾性表面波デバイスの断面図である(実施例1) 弾性表面波デバイスの断面図である(実施例1) 弾性表面波デバイスの製造工程を示す平面図である(実施例1) 弾性表面波デバイスの製造工程を示す平面図である(実施例1) 弾性表面波デバイスの製造工程を示す断面図である(実施例1) 弾性表面波デバイスの製造工程を示す断面図である(実施例1) 弾性表面波デバイスの製造工程を示す断面図である(実施例1) 弾性表面波デバイスの製造工程を示す断面図である(実施例1) 弾性表面波デバイスの要部拡大断面図である(実施例1) 弾性表面波デバイスの要部拡大断面図である(変形例1) 弾性表面波デバイスの要部拡大断面図である(変形例1) 弾性表面波デバイスの要部拡大断面図である(変形例2) 弾性表面波デバイスの要部拡大断面図である(変形例3) 弾性表面波デバイスの製造工程の変形例を示す平面図である。 弾性表面波デバイスの断面図である(従来例1)
以下、本発明の実施の形態について、図1〜図14を参照しながら説明する。
<実施例1> 実施例1の弾性表面波デバイス10について、図1〜図8を参照しながら説明する。
図1は、弾性表面波デバイス10の断面図である。図2は、図1の線A−Aに沿って切断した断面図である。なお、図1は、図2の線B−Bに沿って切断した断面図である。図1及び図2に示すように、弾性表面波デバイス10は、大略、圧電基板11の主面11aに支持層30が形成され、支持層30にカバー40が接合されている。詳しくは後述するが、圧電基板11の主面11aには、金属膜13a,13bによって導電パターンが形成され、支持層30及びカバー40を貫通する貫通導体50が形成され、カバー40の上に、外部端子として、はんだバンプ54が形成されている。
図2に示すように、支持層30は、圧電基板11の主面11aの外周縁11xに沿って、外周縁11xとの間に間隔を設けて枠状に形成された枠部32と、貫通導体50のまわりを取り囲むパッド隣接部34と、補強部36とを含む。枠部32は、パッド隣接部34から離れている独立部分32aと、パッド隣接部34と一体に形成された一体部分32bとを含む。圧電基板11とカバー40の間に、支持層30によって囲まれた密閉空間10xが形成される。
弾性表面波デバイス10は、ウェハ状の圧電基板11を用いて、図3〜図8に示す工程で作製することができる。図3(a)及び図4(a)は、圧電基板11の平面図であり、個片1個分に相当する領域(個基板領域)の境界線19を、鎖線で示している。図3(b)及び図4(b)は、図3(a)及び図4(a)の線X−Xに沿って切断した断面図である。図5〜図8は、図3(b)及び図4(b)と同様の断面図である。
(a)導電パターン形成工程
図3に示すように、ウェハ状の圧電基板の主面11aに、IDT電極や反射器を含む弾性表面波素子パターン12a〜12dと、パッド14a〜14jと、パッド14a〜14jに電気的に接続された給電ライン18a〜18jと、弾性表面波素子パターン12a〜12dのIDT電極間や弾性表面波素子パターン12a〜12dのIDT電極とパッド14a〜14jとの間などを電気的に接続する配線を含む導電パターンを形成する。給電ライン18a〜18jは、境界線19と交差し、隣接する個基板領域のパッド間を電気的に接続している。
例えば、タンタル酸リチウム(LiTaO)基板やニオブ酸リチウム(LiNbO)基板などの圧電基板11の主面11aに、金属膜13a,13bや絶縁膜13cを形成し、フォトリソグラフィー技術やエッチング技術を用いて、パターニングする。立体的に配線するため、金属膜13a,13bの間に絶縁膜13cを介在させている。
(b)支持層形成工程
次いで、図4の平面図に示すように、圧電基板の主面11aに、支持層30を形成する。支持層30は、境界線19に沿って、境界線19との間に間隔を設けて形成される枠部32と、パッド14a〜14j上に形成され、パッド14a〜14jが露出する貫通孔34a〜34jが形成されたパッド隣接部34と、詳しくは後述する補強部36とを含む。
支持層30は、例えば感光性ポリイミド系樹脂を圧電基板11の主面11a全体に塗布した後、フォトリソグラフィー技術により不要部分を除去して、所定の形状に形成する。
(b)カバー形成工程
次いで、図5の断面図に示すように、支持層30の上に、カバー40を接合する。例えば、支持層30の上にラミネート等により、低温硬化プロセスが可能となる非感光性エポキシ系フィルム樹脂などのシート状の樹脂を貼り付ける。
(d)貫通孔形成工程
次いで、図6の断面図に示すように、例えばレーザ加工により、カバー40に、支持層30の貫通孔34a〜34jに連通する貫通孔42を形成し、パッド14a〜14jを露出させる。
なお、カバー40に貫通孔42を形成した後、カバー形成工程で、貫通孔42が形成されたカバー40を、支持層30の上に接合しても構わない。
また、支持層30の貫通孔34a〜34jは、支持層形成工程で必ずしも形成されなくともよい。すなわち、カバー40と支持層30とを接合した後に、例えばレーザ加工により、カバー40と支持層30とに、互いに連通する貫通孔42及び貫通孔34a〜34jを同時に形成してもよい。
(d)貫通導体形成工程
次いで、図7の断面図に示すように、貫通孔42;34a〜34jに電解メッキにて金属(Cu、Ni等)を充填して貫通導体50を形成し、貫通導体50の表面に、アンダーバンプメタル52として、厚さ0.05〜0.1μm程度のAu膜を形成する。
(e)外部端子形成工程
次いで、図8の断面図に示すように、アンダーバンプメタル52の直上に、メタルマスクを介して、Sn−Ag−Cu等のはんだペーストを印刷し、はんだペーストが溶解する温度、例えば260℃くらいで加熱することで、はんだをAu膜と固着させ、フラックス洗浄剤によりフラックスを除去し、球状のはんだバンプ54を形成する。
(e)基板分割工程
次いで、境界線19に沿ってダイシング刃で圧電基板11を切断するダイシング加工を行なう。ダイシング加工によって圧電基板11を個片に分割し、図1に示す弾性表面波デバイス10が完成する。
以上の工程によって作製された弾性表面波デバイス10において、給電ライン18a〜18jは、ダイシング加工時に切断されたため、圧電基板11の主面11aの外周縁11xまで延在している。
図3及び図4に示した給電ライン18a〜18jのうち、圧電基板11の主面11aの中央に配置されたパッド14jに電気的に接続された給電ライン18jは、支持層30の枠部32のうち、パッド隣接部34から離れている独立部分32aと交差する独立給電ラインである。以下、給電ライン18jを、独立給電ライン18jとも言う。
図9は、図2の要部拡大断面図である。図2及び図9に示すように、支持層30の補強部36は、支持層30の枠部32のうち、パッド隣接部34から離れている独立部分32aと独立給電ライン18jとが交差する交差部分32xに隣接して、枠部32の外側に、枠部32と一体に形成されている。
補強部36によって、密閉空間10xの密閉性の低下を防ぐことができる。すなわち、独立給電ライン18jは、集合基板がダイシング加工によって切断されるときに、圧電基板11の主面11aから剥がれることがある、この場合、主面11aから剥がれた独立給電ライン18jから支持層30の独立部分32aに主面11aから剥離とるように応力が作用することがある。その影響で、独立給電ライン18jと支持層30の枠部32と圧電基板11の主面11aとの間の密着性が低下し、密閉空間10xの気密状態が低下することがある。そこで、補強部36を追加すると、独立給電ライン18jの剥がれを、補強部36によって、枠部32の手前で止め、密閉空間10xの密閉性低下を抑制することができる。
支持層30の枠部32は、ダイシング刃の目詰まりを避け、ダイシング加工を効率よく行なうため、境界線19との間に間隔を設けて形成される。一方、支持層30の補強部36は、部分的に形成されているため、ダイシング刃の目詰まりが起こりにくくなる。そのため、補強部36は、境界線19に達するように形成されても構わない。
支持層30の補強部は、独立給電ライン18jがダイシング加工によって切断されるときに独立給電ライン18jに作用する応力を逃がすことができる形状であれば、密閉空間10xの密閉性低下を抑制することができるので、例えば以下の図10〜図13のような形状にすることができる。図10〜図13は、図9と同様の要部拡大断面図である。
<変形例1> 図10及び図11に示すように、変形例1の補強部36a,36bは、独立給電ライン18jに交差する方向の寸法である補強部36a,36bの幅(図10及び図11において上下方向の寸法)が、枠部32に接近するにつれて連続的に大きくなるように、枠部32の外側に、枠部32と一体に形成されている。この場合、ダイシング加工時に作用する、独立給電ライン18jが延在する方向(図10及び図11において左右方向)の応力を、補強部36a,36bによって、独立給電ライン18jが延在する方向と異なる方向に逃がすことができる。補強部36a,36bは、独立給電ライン18jの両側の断面36p,36qが凸状又は凹状であるが、直線状であっても構わない。
<変形例2> 図12に示すように、変形例2の補強部36cは、補強部36cが独立給電ライン18jに交差する方向の寸法である補強部36cの幅(図12において上下方向の寸法)が、枠部32に接近するにつれて階段状に大きくなるように、枠部32の外側に、枠部32と一体に形成されている。この場合、ダイシング加工時に作用する、独立給電ライン18jが延在する方向(図12において左右方向)の応力を、補強部36cによって、独立給電ライン18jが延在する方向と異なる方向に逃がすことができる。
<変形例3> 図13に示すように、変形例3の補強部36dは、枠部32から離れて、枠部32の外側に形成されている。この場合、補強部36dによって、独立給電ライン18jの剥がれを枠部32の手前で止め、密閉空間10xの密閉性低下を抑制することができる。なお、図13に示した、枠部32から離れた補強部36dは、変形例1あるいは変形例2と組み合わせることができる。具体的には、枠部32から離れた補強部36dが、枠部32に接近するにつれて階段状に大きくなるように形成されてもよい。
<まとめ> 以上に説明したように、独立給電ライン上に、独立給電ラインが剥がれる方向の応力を分散させる形状の補強部を形成すると、ダイシング加工時に給電ラインが圧電基板から剥がれることを抑制し、密閉空間の密閉性低下を抑制することができる。
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施することが可能である。具体的には、独立給電ライン18jを図3(a)及び(b)に示すように、給電ライン18iに独立給電ライン18jを積層して2層に形成する必要はない。すなわち、図14(a)及び(b)に示すように1層の給電ラインから独立給電ライン18jを引き出して形成してもよい。
10 弾性表面波デバイス
10x 密閉空間
11 圧電基板
11a 主面
11x 外周縁
12a-12d 弾性表面波素子パターン
13a,13b 金属膜
13c 絶縁膜
14a-14j パッド
18a-18i 給電ライン
18j 給電ライン(独立給電ライン)
19 境界線
30 支持層
32 枠部
32a 独立部分
32b 一体部分
32x 交差部分
34 パッド隣接部
34a-34j 貫通孔
36,36a,36b,36c,36d 補強部
36p,36q,36r 断面
40 カバー
42 貫通孔
50 貫通導体
52 アンダーバンプメタル
54 はんだバンプ

Claims (9)

  1. 主面を有する圧電基板と、
    前記主面に形成され、弾性表面波素子パターンと、パッドと、前記パッドに電気的に接続され前記主面の外周縁まで延在する給電ラインとを含む導電パターンと、
    前記主面の前記外周縁に沿って、前記外周縁との間に間隔を設けて枠状に前記主面に形成された枠部と、前記パッド上に形成されたパッド隣接部とを含む支持層と、
    前記支持層に接合され、前記主面に対向するカバーと、
    前記パッドに電気的に接続され、前記主面を平面視する方向に前記支持層のパッド隣接部を貫通する貫通孔の内部に形成される貫通導体と、
    を備え、
    前記圧電基板、前記カバー及び前記支持層によって囲まれた密閉空間が形成される弾性表面波デバイスにおいて、
    前記給電ラインは、前記パッド隣接部から離れている前記枠部の独立部分に交差する独立給電ラインを含み、
    前記支持層は、前記独立部分の近傍において、前記独立給電ラインと交差する前記主面に形成された補強部をさらに含むことを特徴とする、弾性表面波デバイス。
  2. 前記補強部は、前記枠部の外側に形成され、
    前記補強部が前記独立給電ラインに交差する方向の寸法である前記補強部の幅は、前記枠部に接近するにつれて連続的に大きくなることを特徴とする、請求項1に記載の弾性表面波デバイス。
  3. 前記補強部は、前記枠部の外側に形成され、
    前記補強部が前記独立給電ラインに交差する方向の寸法である前記補強部の幅は、前記枠部に接近するにつれて階段状に大きくなることを特徴とする、請求項1に記載の弾性表面波デバイス。
  4. 前記補強部は、前記枠部の外側に形成され、かつ前記枠部から離れて形成されていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の弾性表面波デバイス。
  5. 圧電基板の主面に、弾性表面波素子パターンと、パッドと、前記パッドに電気的に接続され前記主面の外周縁まで延在する給電ラインとを含む導電パターンを形成する第1の工程と、
    前記導電パターンが形成された前記圧電基板の前記主面に、前記圧電基板の前記主面の前記外周縁に沿って、前記外周縁との間に間隔を設けて枠状に形成された枠部と、前記パッド上に形成されたパッド隣接部とを含む支持層を形成する第2の工程と、
    前記圧電基板の前記主面に対向するカバーを、前記支持層に接合して、前記圧電基板、前記カバー及び前記支持層によって囲まれた密閉空間を形成する第3の工程と、
    前記パッドに電気的に接続され、前記支持層のパッド隣接部を貫通する貫通導体を形成する第4の工程と、
    を備え、
    前記第1の工程において形成する前記給電ラインは、前記第2の工程において前記支持層の前記枠部のうち前記パッド隣接部から離れている独立部分と交差する独立給電ラインを含み、
    前記第2の工程において形成する前記支持層は、前記枠部の前記独立部分の近傍において、前記独立給電ラインと交差する補強部をさらに含むことを特徴とする、弾性表面波デバイスの製造方法。
  6. 前記第2の工程において、前記補強部は、前記枠部の外側に、前記枠部に接近するにつれて、前記補強部が前記独立給電ラインに交差する方向の寸法である前記補強部の幅が連続的に大きくなるように形成することを特徴とする、請求項5に記載の弾性表面波デバイスの製造方法。
  7. 前記第2の工程において、前記補強部は、前記補強部は、前記枠部の外側に、前記枠部に接近するにつれて、前記補強部が前記独立給電ラインに交差する方向の寸法である前記補強部の幅が階段状に大きくなるように形成することを特徴とする、請求項5に記載の弾性表面波デバイスの製造方法。
  8. 前記第4の工程は、前記第3の工程の前に、前記支持層と前記カバーとが接合されたとき前記主面を平面視して前記パッド隣接部の前記貫通孔と重なるように前記カバーに貫通孔を形成する工程を含むことを特徴とする、請求項5〜7のいずれか1項に記載の弾性表面波デバイスの製造方法。
  9. 前記第4の工程は、前記第3の工程の後に、前記支持層と前記カバーとが接合されたとき前記主面を平面視して前記パッド隣接部の前記貫通孔と重なるように前記カバーに貫通孔を形成する工程を含むことを特徴とする、請求項5〜7のいずれか1項に記載の弾性表面波デバイスの製造方法。
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