(57)【要約】【課題】本発明は、封止部材、封止補助部材、封止方法および封止補助方法に関し、弾性波デバイスの特性の劣化を許容限度内に抑えて基板上の所望の部位を封止できることを目的とする。【解決手段】弾性表面波またはバルク波の伝搬路の伝搬特性を応答に反映する弾性波デバイスに備えられ、かつ前記伝搬路に介在する基板の表面の部位に、フォトレジストとして周設された囲体と、前記表面の内、前記部位の内側に、前記囲体と共に前記フォトレジストとして形成された支持体と、前記囲体および前記支持体と共に、前記フォトレジストとして形成され、かつ前記囲体の頂部の全てに被装されて接触する蓋体とを備え、前記囲体、前記支持体および前記蓋体は、前記フォトレジストの硬化処理により一体化される。【選択図】図１
2014192782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性表面波またはバルク波の伝搬路の伝搬特性を応答に反映する弾性波デバイスに備えられ、かつ前記伝搬路に介在する基板の表面の部位に、フォトレジストとして周設された囲体と、
前記表面の内、前記部位の内側に、前記囲体と共に前記フォトレジストとして形成された支持体と、
前記囲体および前記支持体と共に、前記フォトレジストとして形成され、かつ前記囲体の頂部の全てに被装されて接触する蓋体とを備え、
前記囲体、前記支持体および前記蓋体は、
前記フォトレジストの硬化処理により一体化された
ことを特徴とする封止部材。
【請求項２】
弾性表面波またはバルク波の伝搬路の伝搬特性を応答に反映する弾性波デバイスに備えられ、かつ前記伝搬路に介在する基板の表面の部位に、フォトレジストとして周設された囲体と、
前記表面の内、前記部位の内側に、前記囲体と共に前記フォトレジストとして形成された支持体と
を備えたことを特徴とする封止補助部材。
【請求項３】
弾性表面波またはバルク波が伝搬する基板の表面の内、特定の部位の外周と内部とに、それぞれ囲体と、突起状の支持体とをフォトレジストとして形成し、
前記囲体の頂部の全てに接触する蓋体を前記フォトレジストとして形成し、
前記フォトレジストの硬化処理により前記囲体、前記支持体および前記蓋体を一体化する
ことを特徴とする封止方法。
【請求項４】
弾性表面波またはバルク波が伝搬する基板の表面の内、特定の部位の外周と内部とに、それぞれ囲体と、突起状の支持体とをフォトレジストとして形成する
ことを特徴とする封止補助方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトレジストとして形成され、かつ弾性波デバイスにおいて弾性表面波またはバルク波の伝搬路に介在する基板の表面上の部位の封止に供される封止部材と、フォトレジストとして形成され、かつその封止部材と一体となって封止を実現する封止補助部材と、これらの封止部材と封止補助部材とのそれぞれの製法である封止方法と封止補助方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
SAW(Surface Acoustic Waves：表面弾性波)デバイスの基板上には、送波電極と受波電極とが形成され、これらの送波電極と受波電極との間には伝搬路が形成される。
このような伝搬路上では、伝搬する弾性波のエネルギーの大半が表面または表面下の極めて浅い部分に集中する。
【０００３】
したがって、ＳＡＷデバイスは、このような伝搬路の表面の弾性係数の変化に応じた伝搬速度や位相としてその表面に接する溶液等の量や成分を計測するセンサとして適用され、特に、生体センサとしても活用されつつある。
【０００４】
図６は、従来のＳＡＷセンサの構成例を示す図である。
従来のＳＡＷセンサは、図６に示すように、以下の工程を経て製造される。
【０００５】
(1) 基板４０の表面の内、特定の部位（送波電極４１Ｓと受波電極４１Ｒとがそれぞれ形成される。）の回りには、フォトレジスト（ＳＵ８）による囲いとしてダム４２Ｓ（４２Ｒ）が形成される。ここに、基板４０の表面の内、送波電極４１Ｓと受波電極４１Ｒとで挟まれた領域には、上記表面弾性波の伝搬路４３となる。
【０００６】
(2) これらのダム４２Ｓ（４２Ｒ）が加熱されることによって、硬化が図られる。
(3) ダム４２Ｓ（４２Ｒ）の頂部には、その頂部の形状およびサイズに適合したガラス製のキャップ４４Ｓ（４４Ｒ）が載架され、かつ接着剤によりダム４２Ｓ（４２Ｒ）との一体化が図られる。
【０００７】
すなわち、送波電極４１Ｓは、一体化されたダム４２Ｓとキャップ４４Ｓとの対によって封止され、かつ送波電極４１Ｒは、同様に一体化されたダム４２Ｒとキャップ４４Ｒとの対によって封止される。
【０００８】
また、送波電極４１Ｓと受波電極４１Ｒとは、伝搬路４３とは物理的に隔離される。
したがって、送波電極４１Ｓや受波電極４１Ｒに溶液等が直接接触して生じる短絡、あるいは特性の劣化や精度の低下が回避される。
【０００９】
なお、上記工程(1)〜(3)は、ウェハ上に格子状に配置された複数のＳＡＷセンサについて並行して進められ、そのウェハが最終的にダイシングされることによって、これらのＳＡＷセンサが個別にチップ化される。
【００１０】
なお、本発明に関連性がある先行技術としては、後述する特許文献１に開示されるように、「主面に圧電素子と該圧電素子に接続された導電パターンとが形成された素子基板と、前記素子基板の前記主面において前記圧電素子の周囲に配置された支持層と、前記支持層に配置された後、前記素子基板の前記主面の法線方向から見たとき、前記素子基板の外周より内側が除去されて、前記素子基板の前記外周より内側に前記素子基板の前記外周と全周に渡って間隔を設けて延在するカバーと、前記素子基板より前記カバー側を、前記カバーから前記素子基板の前記主面の周部まで全体的に覆う絶縁性の補強材料と、前記導電パターンに電気的に接続され、前記カバー及び前記補強材料を貫通する導電部材とを備える」ことにより、「小型化しつつ耐湿性を向上することができ、回路基板に実装した後に封止する必要がない」点に特徴がある圧電デバイスがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許４２１０９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、上述した従来のＳＡＷセンサでは、以下のような要因により、コスト高であり、かつ信頼性や性能に偏差が生じる可能性があった。
【００１３】
(1) ダム４２Ｓ（４２Ｒ）の頂部に対するキャップ４４Ｓ（４４Ｒ）の載架と、両者間の接着との何れも、１つずつ行われなければならない。
(2) キャップ４４Ｓ（４４Ｒ）は、何れも、ガラス板が別途個片化されて形成されるために高価であり、かつ製造工程が複雑となってコスト高となりやすかった。
【００１４】
(3) キャップ４４Ｓ（４４Ｒ）が接着されるべきダム４２Ｓ（４２Ｒ）の頂部が微細あるため、そのダム４２Ｓ（４２Ｒ）にチッピングが生じている場合には、送波電極４１Ｓや受波電極４１Ｒの封止が不完全となる可能性が高かった。
(4) このようなチッピングの排除には別途工数を要する。
【００１５】
本発明は、弾性波デバイスの特性の劣化を許容限度内に抑えつつ、基板上の所望の部位を封止できる封止部材、封止補助部材、封止方法および封止補助方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１に記載の封止部材では、囲体は、弾性表面波またはバルク波の伝搬路の伝搬特性を応答に反映する弾性波デバイスに備えられ、かつ前記伝搬路に介在する基板の表面の部位に、フォトレジストとして周設される。支持体は、前記表面の内、前記部位の内側に、前記囲体と共に前記フォトレジストとして形成される。蓋体は、前記囲体および前記支持体と共に、前記フォトレジストとして形成され、かつ前記囲体の頂部の全てに被装されて接触する。前記囲体、前記支持体および前記蓋体は、前記フォトレジストの硬化処理により一体化される。
【００１７】
すなわち、本発明が適用された弾性波デバイスは、囲体および支持体だけではなく、蓋体もフォトレジストとして基板上に形成される。また、蓋体は、囲体の頂部の開口部のサイズとその囲体の高さとの比が大きい場合には、弛むことはあっても、支持体によって基板に接触することがない。
【００１８】
請求項２に記載の封止補助部材では、囲体は、弾性表面波またはバルク波の伝搬路の伝搬特性を応答に反映する弾性波デバイスに備えられ、かつ前記伝搬路に介在する基板の表面の部位に、フォトレジストとして周設される。支持体は、前記表面の内、前記部位の内側に、前記囲体と共に前記フォトレジストとして形成される。
【００１９】
すなわち、本発明に係る封止補助部材は、内部の封止のために囲体の頂部に載架されるべき蓋体がフォトレジストとして形成される場合であっても、その囲体および既述の支持体を共にフォトレジストとして基板上に形成する工程の成果物として、後続する工程に対する引き渡しの対象となる。
【００２０】
請求項３に記載の封止方法では、弾性表面波またはバルク波が伝搬する基板の表面の内、特定の部位の外周と内部とに、それぞれ囲体と、突起状の支持体とがフォトレジストとして形成される。前記囲体の頂部の全てに接触する蓋体を前記フォトレジストとして形成され、前記フォトレジストの硬化処理により前記囲体、前記支持体および前記蓋体が一体化される。
【００２１】
すなわち、本発明が適用された弾性波デバイスは、囲体および支持体だけではなく、蓋体もフォトレジストとして基板上に形成される。また、蓋体は、囲体の頂部の開口部のサイズとその囲体の高さとの比が大きい場合には、弛むことはあっても、支持体によって基板に接触することがない。
【００２２】
請求項４に記載の封止補助方法では、弾性表面波またはバルク波が伝搬する基板の表面の内、特定の部位の外周と内部とに、それぞれ囲体と、突起状の支持体とがフォトレジストとして形成される。
【００２３】
すなわち、本発明に係る封止補助部材は、内部の封止のために囲体の頂部に載架されるべき蓋体がフォトレジストとして形成される場合であっても、その囲体および既述の支持体を共にフォトレジストとして基板上に形成する工程の成果物として、後続する工程に対する引き渡しの対象となる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明が適用された弾性波デバイスは、柔軟な工程の下で、基板上の所望の部位が安価に確度高く封止され、かつ蓋体がたわんで基板に接触することによる特性や性能の低下が確実に回避される。
【００２５】
また、本発明が適用された弾性波デバイスは、基板上の所望の部位が安価に確度高く封止され、特性や性能が低い偏差で高く安定に維持される。
【００２６】
したがって、本発明が適用された装置では、弾性波デバイスの性能や特性の劣化に起因する総合的な信頼性の低下を伴うことなく、その弾性波デバイスの活用による価格性能比や負荷価値の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態を示す図である。
【図２】本実施形態における送波電極および受波電極の封止工程のフローチャート図である。
【図３】本実施形態における支柱の配置例を示す図である。
【図４】本実施形態の作用を説明する図である。
【図５】本発明が適用可能な電極の他の構成を示す図である。
【図６】従来のＳＡＷセンサの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す図である。
図において、図６に示すものと同じものについては、同じ符号を付与し、ここでは、その説明を省略する。
【００２９】
本実施形態と図６に示す従来例との構成の相違点は、以下の点にある。
(1) キャップ４４Ｓ（４４Ｒ）に代えて頂板１１Ｓ（１１Ｒ）が備えられる。
(2) 送波電極４１Ｓの上に支柱１２Ｓ-1〜１２Ｓ-5が配置される。
(3) 受波電極４１Ｒの上に支柱１２Ｒ-1〜１２Ｒ-5が配置される。
【００３０】
図２は、本実施形態における送波電極および受波電極の封止工程のフローチャートである。
以下、図１および図２を参照して、本実施形態の作用および効果を説明する。
本発明の特徴は、本実施形態では、送波電極４１Ｓおよび受波電極４１Ｒの封止が以下の工程に基づいて実現される点にある。
【００３１】
(1) 送波電極４１Ｓの上に、支柱１２Ｓ-1〜１２Ｓ-5がダム４２Ｓと共にフォトレジスト（ＳＵ８）として形成され（図２ステップＳ１）、これらの支柱１２Ｓ-1〜１２Ｓ-5の基板４０の表面に対する高さがダム４２Ｓの高さと同じに設定される。
【００３２】
(2) 送波電極４１Ｒの上に、支柱１２Ｒ-1〜１２Ｒ-5がダム４２Ｒと共にフォトレジスト（ＳＵ８）として形成され（図２ステップＳ２）、これらの支柱１２Ｒ-1〜１２Ｒ-5の基板４０の表面に対する高さがダム４２Ｒの高さと同じに設定される。
【００３３】
(3) ダム４２Ｓ、４２Ｒの頂部にＳＵ８製の薄板がラミネート加工により平坦に載架される（図２ステップＳ３）。
【００３４】
(4) この薄板にフォトエッチングが施されることにより、ダム４２Ｓ、４２Ｒの頂部に頂板１１Ｓ、１１Ｒがそれぞれフォトレジスト（ＳＵ８）として形成される（図２ステップＳ４）。
【００３５】
(5) 支柱１２Ｓ-1〜１２Ｓ-5がダム４２Ｓおよび頂板１１Ｓと共に加熱されることにより、硬化および一体化が図られる（図２ステップＳ５）。
【００３６】
(6) 支柱１２Ｒ-1〜１２Ｒ-5がダム４２Ｒおよび頂板１１Ｒと共に加熱されることにより、硬化および一体化が図られる（図２ステップＳ６）。
なお、上記工程(1)、(2)については、並行して行われてもよく、また、如何なる順序で個別に行われてもよい。
【００３７】
このような構成のＳＡＷセンサでは、従来例においてダム４２Ｓ（４２Ｒ）の頂部に載架されていたガラス製のキャップ４４Ｓ（４４Ｒ）に代えて、ＳＵ８製の頂板１１Ｓ（１１Ｒ）が備えられる。
【００３８】
さらに、これらの頂板１１Ｓ（１１Ｒ）は、既述の加熱により、ダム４２Ｓ（４２Ｒ）と一体化され、これらのダム４２Ｓ（４２Ｒ）および支柱１２Ｓ-1〜１２Ｓ-5（１２Ｒ-1〜１２Ｒ-5）と共に硬化が図られる。
【００３９】
ところで、上述したラミネート加工および加熱の過程では、ダム４２Ｓ（４２Ｒ）の高さ（例えば、５０〜２００μｍ）と内壁間の最長の距離（例えば、１０００〜２０００μｍ）との比（＝「５」〜「４０」）が小さいほど、図４に破線で示すように、頂板１１Ｓ（１１Ｒ）がそのダム４２Ｓ（４２Ｒ）の内側に垂れ下がる可能性が高くなる。
【００４０】
しかし、本実施形態では、頂板１１Ｓ（１１Ｒ）は、支柱１２Ｓ-1〜１２Ｓ-5（１２Ｒ-1〜１２Ｒ-5）の頂部によって、基板４０や送波電極４１Ｓ（受波電極４１Ｒ）に接触することなく支えられる。
【００４１】
すなわち、送波電極４１Ｓ（受波電極４１Ｒ）は、何れも、共通の素材ＳＵ８で構成されて熱処理により一体化や硬化が図られた支柱１２Ｓ-1〜１２Ｓ-5（１２Ｒ-1〜１２Ｒ-5）によって、封止に併せて、伝搬路４３との物理的な隔離が図られる。
【００４２】
また、本実施形態では、素材の共通化と、フォトエッチング（フォトリソグラフィ）による簡便かつ高い精度の製法の採用とにより、従来例に比べて大幅に安価に、性能や特性の偏差の圧縮が図られる。
【００４３】
なお、本実施形態では、図２ステップＳ１，Ｓ２に記載の工程は、１つの工程として並行して行われてもよい。
【００４４】
また、本実施形態では、支柱１２Ｓ-1〜１２Ｓ-5（１２Ｒ-1〜１２Ｒ-5）は、ダム４２Ｓ（４２Ｒ）が形成される工程と異なる工程で形成されてもよい。
【００４５】
さらに、本実施形態では、図２ステップＳ３〜Ｓ６に記載の工程の全てまたは一部が行われるサイトは、先行する工程（図２ステップＳ１，Ｓ２）が行われるサイトと必ずしも同じでなくてもよく、これらのサイトで中間生成物の運搬あるいは引き渡しが適宜行われてもよい。
【００４６】
また、本実施形態では、図２３ステップＳ５，Ｓ６に記載の工程は、１つの工程として並行して行われてもよい。
【００４７】
さらに、本実施形態では、頂板１１Ｓ、１１Ｒの載架が所望の確度で実現されるならば、これらの頂板１１Ｓ、１１Ｒが載架されるべきダム４２Ｓ、４２Ｒの頂部の高さは、異なってもよい。
【００４８】
また、本実施形態では、頂板１１Ｓ、１１Ｒは、ＳＵ８製の薄板がラミネート加工されることによってダム４２Ｓ、４２Ｒの頂部に載架されている。
しかし、このような頂板１１Ｓ、１１Ｒの載架は、例えば、何らかの装置によって個別に行われてもよい。
【００４９】
さらに、本実施形態では、支柱１２Ｓ-1〜１２Ｓ-5（１２Ｒ-1〜１２Ｒ-5）は、損失や特性の劣化が許容されるならば、例えば、図３(ａ)，(ｂ)に例示するように、送波電極４１Ｓ（受波電極４１Ｒ）に対してどのように配置されてもよく、かつ形状、寸法、材質の何れもがどのように設定されてもよい。
【００５０】
また、本実施形態では、支柱１２Ｓ-1〜１２Ｓ-5（１２Ｒ-1〜１２Ｒ-5）は、送波電極４１Ｓ（受波電極４１Ｒ）または、これらの送波電極４１Ｓ（受波電極４１Ｒ）の表面に施されたメッキ（例えば、金メッキ）との適合性が高い素材で形成されてもよい。
【００５１】
さらに、本発明は、送波電極４１Ｓや受波電極４１Ｒが不平衡型の電極である場合に限定されず、例えば、図５に示すように、これらの送波電極４１Ｓや受波電極４１Ｒが平衡型の電極である場合にも、同様に適用可能である。
【００５２】
また、このような場合には、支柱１２Ｓ-1〜１２Ｓ-5（１２Ｒ-1〜１２Ｒ-5）は、例えば、図５に示すように、外部で接地されるべき電極の上のみに配置されてもよい。
【００５３】
さらに、本実施形態では、ＳＵ８は、フォトレジストであって所望の厚みによるスピンコートや塗布が可能であり、かつ適度の粘性を有するならば、露光に適用されるべき光の波長、硬化する温度、硬化後における剥離の困難性や物理的な強度の如何にかかわらず、多様な光感光性のレジスト材で代替可能である。
【００５４】
また、本実施形態では、封止の対象は、送波電極４１Ｓや受波電極４１Ｒの周辺に限定されず、例えば、基板４０の表面または伝搬路４３の全域や一部であってもよい。
【００５５】
さらに、本発明は、ＳＡＷセンサ（ＳＡＷ溶液センサを含む）やＳＡＷフィルタ等のＳＡＷデバイスだけではなく、ＦＢＡＲ(Film Bulk Acoustic Resonator)フィルタや多様なＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical System)デバイス等にも同様に適用可能である。
【００５６】
また、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の範囲において多様な実施形態の構成が可能であり、構成要素の全てまたは一部に如何なる改良が施されてもよい。
【００５７】
以下、本願に開示された発明の内、「特許請求の範囲」に記載しなかった発明の、構成、作用および効果を「特許請求の範囲」、「課題を解決するための手段」、「発明の効果」の各欄の記載に順じた様式で列記する。
〔請求項５〕
請求項１に記載の封止部材において、
前記弾性波デバイスは、
弾性表面波フィルタまたは弾性表面波生体センサであり、
前記部位は、
前記表面の内、弾性表面波フィルタまたは弾性表面波生体センサを構成する電極が形成された部位である
ことを特徴とする封止部材。
【００５８】
請求項５に記載の封止部材では、請求項１に記載の封止部材において、前記弾性波デバイスは、弾性表面波フィルタまたは弾性表面波生体センサである。前記部位は、前記表面の内、弾性表面波フィルタまたは弾性表面波生体センサを構成する電極が形成された部位である。
【００５９】
すなわち、本発明に係る弾性表面波フィルタまたは弾性表面波センサは、電極が封止され、その電極が他の部位と物理的に隔離される。
【００６０】
したがって、このような電極の封止の不完全性と、その封止に伴う特性や性能の劣化との何れもが安価に確度高く回避される。
〔請求項６〕
請求項１または請求項５に記載の封止部材において、
前記支持体の形状、サイズ、配置、個数の全てまたは一部は、
前記弾性波デバイスの特性の劣化が許容される形態に設定された
ことを特徴とする封止部材。
【００６１】
請求項６に記載の封止部材では、請求項１または請求項５に記載の封止部材において、前記支持体の形状、サイズ、配置、個数の全てまたは一部は、前記弾性波デバイスの特性の劣化が許容される形態に設定される。
【００６２】
すなわち、本発明に係る封止部材によれば、囲体の頂部の開口部のサイズと、その囲体の高さとの如何にかかわらず、この頂部に載架された蓋体がたわんで基板に接触することと、本発明が適用された弾性波デバイスの特性が許容限度を超えて劣化することとの何れもが確度高く回避される。
【００６３】
したがって、本発明は、多様な構成およびサイズの弾性波デバイスに柔軟に適用可能となり、価格性能比および総合的な信頼性に向上に寄与する。
〔請求項７〕
請求項２に記載の封止部材において、
前記弾性波デバイスは、
弾性表面波フィルタまたは弾性表面波生体センサであり、
前記部位は、
前記表面の内、弾性表面波フィルタまたは弾性表面波生体センサを構成する電極が形成された部位である
ことを特徴とする封止補助部材。
【００６４】
請求項７に記載の封止補助部材では、請求項２に記載の封止部材において、前記弾性波デバイスは、弾性表面波フィルタまたは弾性表面波生体センサである。前記部位は、前記表面の内、弾性表面波フィルタまたは弾性表面波生体センサを構成する電極が形成された部位である。
【００６５】
すなわち、本発明に係る弾性表面波フィルタまたは弾性表面波センサは、製造の工程にかかわる制約が緩和されるにもかかわらず、電極の封止と、その電極と他の部位と物理的な隔離とが柔軟に可能となる。
【００６６】
したがって、このような電極の封止の不完全性と、その封止に伴う特性や性能の劣化との何れもが安価に確度高く回避される。
〔請求項８〕
請求項２または請求項７に記載の封止補助部材において、
前記支持体の形状、サイズ、配置、個数の全てまたは一部は、
前記弾性波デバイスの特性の劣化が許容される形態に設定された
ことを特徴とする封止補助部材。
【００６７】
請求項８に記載の封止補助部材では、請求項２または請求項７に記載の封止補助部材において、前記支持体の形状、サイズ、配置、個数の全てまたは一部は、前記弾性波デバイスの特性の劣化が許容される形態に設定される。
【００６８】
すなわち、本発明に係る弾性波デバイスは、囲体の頂部の開口部のサイズと、その囲体の高さとの如何にかかわらず、製造の工程にかかわる制約が緩和され、この頂部に載架された蓋体がたわんで基板に接触することと、特性が許容限度を超えて劣化することとの何れもが確度高く回避される。
【００６９】
したがって、本発明は、多様な構成およびサイズの弾性波デバイスに柔軟に適用可能となり、価格性能比および総合的な信頼性に向上に寄与する。
【符号の説明】
【００７０】
１１Ｒ，１１Ｓ  頂板
１２Ｒ，１２Ｓ  支柱
４０  基板
４１Ｒ  受波電極
４１Ｓ  送波電極
４２Ｒ，４２Ｓ  ダム
４３  伝搬路
４４Ｒ，４４Ｓ  キャップ
【図１】
2014192782.tif 000003
【図２】
2014192782.tif 000004
【図３】
2014192782.tif 000005
【図４】
2014192782.tif 000006
【図５】
2014192782.tif 000007
【図６】
2014192782.tif 000008