(57)【要約】      （修正有）【課題】はんだボール電極の形成の際、マスク及びその位置決めを不要にする圧電部品の製造方法及びこれにより製造される圧電部品を提供する。【解決手段】集合圧電基板と、該集合圧電基板の主面に形成された振動部と、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された、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、該中空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、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除去する。【選択図】図３
2010268382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【請求項１５】
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。
【請求項１６】
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。
【請求項１７】
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。
【請求項１８】
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。
【請求項１９】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００２−５３２９３４号公報
【特許文献２】特開２００４−１４７２２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【発明の効果】
【００２８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】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。
【図２】図１に示したＳＡＷデバイスの底面を示す。
【図３】本発明の電子部品の製造方法の工程を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
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。
【実施例】
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【符号の説明】
【００５６】
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
【図１】
2010268382.tif 000003
【図２】
2010268382.tif 000004
【図３】
2010268382.tif 000005