JP5827845B2

JP5827845B2 - 弾性表面波装置およびその製造方法

Info

Publication number: JP5827845B2
Application number: JP2011202647A
Authority: JP
Inventors: 信広多田; 敦鷹野
Original assignee: スカイワークス・パナソニックフィルターソリューションズジャパン株式会社
Priority date: 2011-09-16
Filing date: 2011-09-16
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2031-09-16
Also published as: JP2013065997A

Description

本発明は、弾性表面波装置とその製造方法に関するものである。

図６に、従来の弾性表面波装置１の断面を模式的に示す。

図６において、弾性表面波装置１は、圧電基板２の上に櫛形電極３と、配線４と、櫛形電極３を包囲する側壁５と、側壁５に囲まれた櫛形電極３が励振する空間６と、側壁５の上面に設けられ、空間６を上方から覆う蓋体７と、蓋体７の上から封止する封止樹脂８と、封止樹脂８を貫通する接続電極９と、接続電極９の上面に設けられた端子電極１０とを有する。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００１−１８５９７６号公報

しかしながら、上記した従来の弾性表面波装置１は、構造が複雑であるため複雑な製造工程を必要とし、製造が容易ではないという課題を有していた。

本発明は、極めて小型でかつ容易に製造することのできる弾性表面波装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は、圧電基板と、この圧電基板の表面に設けられた複数の櫛形電極と、前記複数の櫛形電極に接続された配線と、前記圧電基板の上に設けられ、かつ空間を介して前記櫛形電極を覆う素子カバーと、前記配線の上から前記素子カバーの側面を経由して前記素子カバーの上面に至る第１の接続電極と、前記圧電基板と前記素子カバーと前記第１の接続電極とを覆う封止樹脂と、この封止樹脂の表面に設けられた外部端子と、前記封止樹脂を貫通して前記第１の接続電極と前記外部端子とを接続する第２の接続電極とを備えたものである。

また、本発明は、圧電基板の上面に複数の櫛形電極とこの櫛形電極に接続された配線を形成する工程と、ベースフィルムと感光性樹脂とを積層してなる積層フィルムの前記感光性樹脂の面に金型を押圧して凹部を形成する工程と、前記圧電基板の上面の櫛形電極上に前記凹部が空間を形成するように、前記感光性樹脂を前記圧電基板の表面に貼合せて、前記圧電基板と前記積層フィルムとの積層体を得る工程と、前記感光性樹脂を露光する工程と、前記積層体から前記ベースフィルムを剥離して前記感光性樹脂を現像することにより素子カバーを形成する工程とを備えたものである。

上記の構成を有することにより、本発明の弾性表面波装置は、極めて小型でかつ容易に製造することのできるという効果を有する。

本発明の一実施の形態における弾性表面波装置を模式的に示す断面図同弾性表面波装置を模式的に示す要部断面図（ａ）〜（ｃ）同弾性表面波装置の製造方法を模式的に示した製造工程図（ａ）〜（ｃ）同弾性表面波装置の製造方法を模式的に示した製造工程図（ａ）〜（ｃ）同弾性表面波装置の製造方法を模式的に示した製造工程図従来の弾性表面波装置を模式的に示す断面図

以下、本発明の一実施の形態における弾性表面波装置について、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施の形態における弾性表面波装置を模式的に示した断面図、図２はその要部拡大図である。

図１において、弾性表面波装置１１は、圧電基板１２と、櫛形電極１３と、配線１４と、空間１５と、素子カバー１６と、第１の接続電極１７と、第２の接続電極１８と、封止樹脂１９と、外部端子２０とを備えたものである。

圧電基板１２は、回転ＹカットＸ伝播の単結晶タンタル酸リチウムからなり、その板厚は１００〜３５０μｍ程度である。

櫛形電極１３は圧電基板１２の表面に形成されたアルミニウムを主成分とする金属よりなり、櫛形電極１３に電圧を印加することにより圧電基板１２の表面に弾性表面波を励振するものである。櫛形電極１３の表面には、必要に応じて酸化ケイ素などの誘電体からなる保護膜を形成する。

配線１４は、圧電基板１２の表面に形成された導体よりなり、櫛形電極１３に電気的に接続されたものである。

空間１５は、弾性表面波が励振するために櫛形電極１３の上方に設けられた密封された空洞である。

素子カバー１６は、空間１５を介して櫛形電極１３を密封して覆うものであり、感光性エポキシ樹脂または感光性ポリイミド樹脂を硬化した一体物からなる。

素子カバー１６と圧電基板１２の界面および素子カバー１６と配線１４の界面には、酸化ケイ素などの誘電体からなる保護膜や他の接合部材を設けてもよいが、他の接合部材を使用せずに直接に素子カバー１６を接合しても良い。

素子カバー１６の外周の側面は外側面２１であり、素子カバー１６の空間１５に面する側面は内側面２２である。素子カバー１６において、空間１５の水平方向の周囲を囲む部分が側壁部２３であり、空間１５の上方を覆う部分とその水平方向に広がる部分が天板部２４である。

そして、図２に示すように、素子カバー１６の外側面２１と圧電基板１２とのなす角をＡ度とし、素子カバー１６の内側面２２と圧電基板１２とのなす角をＢ度としたときに、Ａ＜９０°＜Ｂ、Ａ＜１８０°−Ｂとしたものである。また、図２に示すように、素子カバー１６の側壁部２３の厚みをＣ、天板部２４における素子カバー１６の厚みをＤとしたときに、Ｃ＜Ｄとしたものである。また、側壁部２３と天板部２４の境界の水平方向の厚みをＥとしたときに、Ｄ＜Ｅとしたものである。

第１の接続電極１７は、配線１４の上面から素子カバー１６の外側面２１を経由して素子カバー１６の上面に至る導体であり、電解銅めっきにより形成したものである。

第２の接続電極１８は、封止樹脂１９を貫通して第１の接続電極１７と外部端子２０とを接続する導体であり、電解銅めっきまたは無電解銅めっきまたは導電ペーストの充填により形成されたものである。第２の接続電極１８は、素子カバー１６の側壁部２３の上方において封止樹脂１９を貫通させることにより、弾性表面波装置１１の強度を向上できる。

封止樹脂１９は、圧電基板１２の上において、素子カバー１６と第１の接続電極１７を封止する熱硬化性のエポキシ系の樹脂を硬化させたものであり、シリカ等のフィラーを含有させたものである。

外部端子２０は第２の接続電極１８の上面とその周囲の封止樹脂１９の上面に設けられた導体であり、弾性表面波装置１１を外部のプリント基板（図示せず）に電気的に接続する端子電極である。

以上のように構成された弾性表面波装置１１は、ウエハレベルＣＳＰと呼ばれ、弾性表面波素子が形成された圧電基板１２と同等レベルの占有面積を有する極めて小型の寸法を実現できるものである。

そして、上記本発明の弾性表面波装置１１は、素子カバー１６の外側面２１と圧電基板１２とのなす角をＡ度とし、素子カバー１６の内側面２２と圧電基板１２とのなす角をＢ度としたときに、Ａ＜９０°＜Ｂ、Ａ＜１８０°−Ｂとしたものである。このように、外側面２１の傾斜角度を内側面２２の傾斜角度よりも小さくすることによって、外側面２１に沿って形成される第１の接続電極１７の断線を防止し、接続を確かなものにすることができるとともに、内側面２２の傾斜角度をより垂直に近いものにすることができ、内側面２２の傾斜部の占有面積を小さくすることができ、弾性表面波装置１１を小型化することができる。

また、本発明の弾性表面波装置１１は、外側面２１の傾斜を順傾斜（０°＜Ａ＜９０°）とし、内側面２２の傾斜を逆傾斜（９０°＜Ｂ＜１８０°）したことによって、外側面２１の傾斜角度を維持しつつ、外側面２１と内側面２２との間の距離を確保することができ、小さな占有面積で素子カバー１６の強度を維持することができるものである。すなわち、外側面２１と内側面２２がともに順傾斜であったならば、外側面２１と内側面２２との間の側壁部２３は底面において大きな面積を確保しないことには、上部において十分な断面積を確保できない。本発明の一実施の形態においては、外側面２１の傾斜を順傾斜（０°＜Ａ＜９０°）とし、内側面２２の傾斜を逆傾斜（９０°＜Ｂ＜１８０°）したことによって、外側面２１と内側面２２との間の側壁部２３は、底面において大きな断面積を必要とすることなく、上部において十分な断面積を確保することができ、機械的強度を維持することができるものである。

また、本発明の弾性表面波装置１１は、素子カバー１６の側壁部２３の厚みＣよりも、素子カバー１６の天板部２４の厚みＤを厚くしたことにより、天板部２４の強度を確保することができ、天板部２４がたわむことによる櫛形電極１３との接触を防止することができるため、弾性表面波装置１１の特性を安定化することができるものである。

さらに、本発明の弾性表面波装置１１は、空間１５の上方の天板部２４のみならず、側壁部２３の上方における天板部２４の厚みＤを側壁部２３の厚みＣよりも厚くしたことにより、素子カバー１６の機械的強度をより強固なものにすることができ、弾性表面波装置１１の特性を安定化することができるものである。

また、本発明の弾性表面波装置１１は、素子カバー１６の側壁部２３と天板部２４の境界の水平方向の厚みＥを、素子カバー１６の天板部２４の厚みＤよりも厚くしたことにより、素子カバー１６の機械的強度をより強固なものにすることができ、弾性表面波装置１１の特性を安定化することができるものである。

特に、弾性表面波装置１１をプリント基板に実装した後にトランスファーモールド等の封止をする場合には、弾性表面波装置１１の上面にトランスファーモールドの樹脂注入圧力がかかり、天板部２４がたわむことによって櫛形電極１３と接触するおそれがあるが、側壁部２３の厚みＣよりも天板部２４の厚みＤを厚くすることによって、天板部２４のたわみを抑制することができ、弾性表面波装置１１の不具合を抑制することができる。

また、弾性表面波装置１１をプリント基板に実装した後にトランスファーモールド等を樹脂封止する場合に、側壁部２３の上方における天板部２４の厚みＤを側壁部２３の厚みＣよりも厚くすることにより、樹脂封止によって生ずる第１の接続電極１７と素子カバー１６とを剥離する方向に働く応力を緩和することができ、弾性表面波装置１１の信頼性を向上することができる。

また、弾性表面波装置１１をプリント基板に実装した後にトランスファーモールド等を樹脂封止する場合に、側壁部２３と天板部２４境界の水平方向の厚みＥを天板部２４の厚みＤより厚くすることにより、樹脂封止によって生ずる第１の接続電極１７と素子カバー１６とを剥離する方向に働く応力を緩和することができ、弾性表面波装置１１の信頼性を向上することができる。

さらに、本発明の弾性表面波装置１１は、外周に傾斜角Ａを有する素子カバー１６の外側面２１と上面と素子カバー１６の周囲の配線１４上に電解銅めっきからなる第１の接続電極１７を形成したことにより、素子カバー１６の機械的強度を確保することができ、弾性表面波装置１１の特性を安定化することができる。

また、本発明の弾性表面波装置１１は、素子カバー１６を側壁部と天板部の間に接合部を有さない一体物から構成したことにより、空間１５の気密性を容易に確保することができる。

また、本発明の弾性表面波装置１１は、素子カバー１６の側壁部２３の上部において第２の接続電極１８が封止樹脂１９を貫通したことにより、弾性表面波装置１１の信頼性を向上することができる。すなわち、弾性表面波装置１１をプリント基板上に実装した後に、ヒートサイクル等の信頼性試験を実施すると、プリント基板と弾性表面波装置１１の線膨張係数の差により外部端子２０に引っ張り方向の応力がかかる。その際に圧電基板１２上の配線１４と外部端子２０とが垂直な柱状の接続電極で接続されていると応力が外部端子２０を通じて圧電基板１２に達し、外部端子２０の抜けや圧電基板１２上の配線１４と接続電極との断線が起きる。これに対して樹脂製の素子カバー１６の側壁部２３の上に第２の接続電極１８を形成する場合は側壁部２３を構成する樹脂の変形及び外側面２１を経由した第１の接続電極１７の変形により応力を吸収することが可能となるため安定した信頼性を確保することができる。また、素子カバー１６の側壁部２３の上部に第２の接続電極１８を設けたことにより、外部端子２０および第２の接続電極１８を介して素子カバー１６の側壁部２３をプリント基板に固定することができ、素子カバー１６の形状変化を抑制することができるため、弾性表面波装置１１の信頼性を向上することができるものである。

次に、本発明の一実施の形態における弾性表面波装置１１の製造方法について、図面を参照しながら説明する。

図３（ａ）〜（ｃ）、図４（ａ）〜（ｃ）および図５（ａ）〜（ｃ）は本発明の一実施の形態における弾性表面波装置１１の製造工程を模式的に示した製造工程図である。

まず、図３（ａ）に示すように、透明な樹脂製のベースフィルム２５に未硬化のポリイミド系の感光性樹脂２６を積層した積層フィルム２７を作成する。

次に、図３（ｂ）に示すように、積層フィルム２７の感光性樹脂２６の側に金型２８に押し当て凹部２９を形成し、感光性樹脂２６を一次硬化する。

次に、圧電基板１２の表面に、金属薄膜を形成し、これをフォトリソグラフィ技術を用いて、図３（ｃ）に示すように、複数の櫛形電極１３と配線１４をパターン形成する。

次に、積層フィルム２７の凹部２９を圧電基板１２に対面させ、背面から押圧することにより積層フィルム２７を圧電基板１２の上面に接合し、図４（ａ）に示すように、積層フィルム２７と圧電基板１２の積層体を得る。ここで、櫛形電極１３が励振するための密閉された空間１５が凹部２９により形成される。

次に、積層フィルム２７の上から露光マスクを用いて感光性樹脂２６を露光し、次いで、積層フィルム２７と圧電基板１２の積層体からベースフィルム２５を剥離し、感光性樹脂２６を現像し、次いで二次硬化することによって、図４（ｂ）に示すように、圧電基板１２の上面に素子カバー１６を形成する。この工程によって、フォトリソグラフにより素子カバー１６の外側面２１が形成される。

次に、図４（ｃ）に示すように、圧電基板１２の上面の配線１４から素子カバー１６の外側面２１を経由して素子カバー１６の上面に至る第１の接続電極１７を電気銅めっきにより形成する。

次に、図５（ａ）に示すように、圧電基板１２の上から熱硬化性の封止樹脂１９により封止する。

次に、図５（ｂ）に示すように、封止樹脂１９の上面から素子カバー１６の上の第１の接続電極１７に至る貫通穴３０を形成する。

次に、図５（ｃ）に示すように、貫通穴３０の内部を充填する第２の接続電極１８と、第２の接続電極１８の上面とその周囲の封止樹脂１９の上面を覆う外部端子２０を形成する。

以上のように本発明の弾性表面波装置１１は、素子カバー１６を、感光性樹脂の硬化物の一体物から構成し、その凹部２９を金型２８により形成したことにより、１回のフォトリソグラフ工程により素子カバー１６を形成することができ、従来素子カバーを形成するために２回以上のフォトリソグラフ工程を必要としたのに対して、大幅に製造工数を削減し、容易に弾性表面波装置１１を製造することを可能にしたものである。

また、本発明の弾性表面波装置１１は、二次硬化前の感光性樹脂２６を背面から押圧することにより圧電基板１２の上面に接合するため、圧電基板１２の上の配線１４の有無などによる凹凸を吸収することができるものである。

また、本発明の弾性表面波装置１１は、二次硬化前の感光性樹脂２６を背面から押圧することにより圧電基板１２の上面に接合するため、素子カバー１６の上面が平坦になり、外周部においても十分な厚みを有する素子カバー１６を形成することができるため、素子カバー１６の外周部における機械的強度を確保することができ、信頼性の高い弾性表面波装置１１を得ることができる。

また、本発明の弾性表面波装置１１は、二次硬化前の感光性樹脂２６を押圧して圧電基板１２の上面に直接に接着し、後の工程において二次硬化することにより十分な接合力を確保することができるため、別途他の接着部材を用いる工程が必要なく、工数と部材を削減することができるものである。

本発明に係る弾性表面波装置は、主として移動体通信機器に用いられる高周波フィルタや分波器、共用器等において有用となる。

１１弾性表面波装置
１２圧電基板
１３櫛形電極
１４配線
１５空間
１６素子カバー
１７第１の接続電極
１８第２の接続電極
１９封止樹脂
２０外部端子
２１外側面
２２内側面
２３側壁部
２４天板部
２５ベースフィルム
２６感光性樹脂
２７積層フィルム
２８金型
２９凹部

Claims

圧電基板と、
この圧電基板の表面に設けられた複数の櫛形電極と、
前記複数の櫛形電極に接続された配線と、
前記圧電基板の上に設けられて前記複数の櫛形電極を覆う素子カバーと、
前記配線の上から前記素子カバーの側面を経由して前記素子カバーの上面に至る第１の接続電極と、
前記圧電基板と前記素子カバーと前記第１の接続電極とを覆う封止樹脂と、
この封止樹脂の表面に設けられた外部端子と、
前記封止樹脂を貫通して前記第１の接続電極と前記外部端子とを接続する第２の接続電極と
を含み、
前記素子カバーは複数の凹部を含み、
前記複数の凹部はそれぞれが、前記複数の櫛形電極それぞれの上方に設けられる弾性表面波装置。
前記素子カバーは、
空間を介して前記圧電基板に対向する天板部と、
前記空間に面する内側面と前記第１の接続電極が形成された外側面とを含む側壁部と
を含む請求項１に記載の弾性表面波装置。
前記第２の接続電極は、前記素子カバーの前記側壁部の上方において前記封止樹脂を貫通する請求項２に記載の弾性表面波装置。
前記素子カバーの前記外側面が前記圧電基板の表面に対して傾斜する請求項２又は３に記載の弾性表面波装置。
前記素子カバーの前記内側面が前記圧電基板の表面に対して傾斜する請求項４に記載の弾性表面波装置。
前記素子カバーの前記外側面が前記圧電基板の表面となす角をＡ度とし、前記素子カバーの前記内側面が前記圧電基板の表面となす角をＢ度としたときに、
Ａ＜９０°＜Ｂ、Ａ＜１８０°−Ｂ
を満足する請求項５に記載の弾性表面波装置。
前記圧電基板の表面に垂直な方向において、前記素子カバーの前記側壁部の厚みが、前記素子カバーの前記天板部の厚みよりも大きい請求項２から６のいずれかに記載の弾性表面波装置。
前記素子カバーの前記側壁部と前記天板部との境界から前記圧電基板の表面に平行な方向に延びる前記側壁部の厚みが、前記素子カバーの前記天板部の、前記圧電基板の表面に垂直な方向における厚みよりも大きい請求項２から７のいずれかに記載の弾性表面波装置。
前記素子カバーは、前記側壁部と前記天板部との間に接合部を有しない請求項２から８のいずれかに記載の弾性表面波装置。
前記素子カバーは、感光性樹脂硬化物の一体物からなる請求項９記載の弾性表面波装置。
前記素子カバーは前記圧電基板及び前記配線に直接接合される請求項１から１０のいずれかに記載の弾性表面波装置。
前記素子カバーは前記圧電基板及び前記配線に保護膜を介して接合される請求項１１に記載の弾性表面波装置。
前記保護膜は誘電体から形成される請求項１２に記載の弾性表面波装置。
弾性表面波装置を製造する方法であって、
圧電基板の上面に複数の櫛形電極とこの櫛形電極に接続された配線を形成する工程と、
ベースフィルムと感光性樹脂とを積層してなる積層フィルムの前記感光性樹脂の面に金型を押圧して複数の凹部を形成する工程と、
前記圧電基板の上面の前記複数の櫛形電極それぞれの上に前記複数の凹部それぞれが空間を形成するように、前記感光性樹脂を前記圧電基板及び前記配線の表面に貼り合わせて、前記圧電基板と前記積層フィルムとの積層体を得る工程と、
前記感光性樹脂を露光する工程と、
前記積層体から前記ベースフィルムを剥離して前記感光性樹脂を現像することにより素子カバーを形成する工程と
を含む方法。
前記配線の上から前記素子カバーの側面を経由して前記素子カバーの上面に至る第１の接続電極を形成する工程をさらに含む請求項１４に記載の方法。
前記圧電基板の上面と前記素子カバーと前記第１の接続電極とを封止樹脂で覆う工程をさらに含む請求項１５に記載の方法。
前記封止樹脂を貫通し、前記封止樹脂の上面から前記第１の接続電極に至る穴を形成する工程をさらに含む請求項１６に記載の方法。
前記穴を経由して前記第１の接続電極から前記封止樹脂の上面に至る第２の接続電極を形成する工程をさらに含む請求項１７に記載の方法。
前記封止樹脂の上面に前記第２の接続電極に接続された外部端子を形成する工程をさらに含む請求項１８に記載の方法。
前記第１の接続電極を形成する工程は、前記配線並びに前記素子カバーの外側面及び上面に電気銅めっきを適用することを含む請求項１５から１９のいずれかに記載の方法。