(57)【要約】      （修正有）【課題】製造を容易とすること。【解決手段】弾性波デバイスは、第１面１１と、前記第１面と反対の第２面１３と、前記第１面と前記第２面とを接続する第３面と、を有する第１基板１０と、第１基板の少なくとも一部のビッカース硬さより小さいビッカース硬さを有し、第１面との間に空隙２５を挟み対向し平面視において第１面が内側に位置する第４面を有する第２基板２０と、平面視において第１面を囲む第４面内の領域に接合し、第３面に対向し、空隙を封止する封止部３０と、第１面および第４面の少なくとも一方に設けられ空隙に封止された弾性波素子１２、２２と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面と、前記第１面と反対の第２面と、前記第１面と前記第２面とを接続する第３面と、を有する第１基板と、
前記第１基板の少なくとも一部のビッカース硬さより小さいビッカース硬さを有し、前記第１面との間に空隙を挟み対向し平面視において前記第１面が内側に位置する第４面を有する第２基板と、
平面視において前記第１面を囲む前記第４面内の領域に接合し、前記第３面に対向し、前記空隙を封止する封止部と、
前記第１面および前記第４面の少なくとも一方に設けられ前記空隙に封止された弾性波素子と、
を備える弾性波デバイス。
【請求項２】
前記第２面に設けられた端子と、
前記第１基板を貫通し前記端子と前記弾性波素子とを電気的に接続する貫通電極と、
を備える請求項１に記載の弾性波デバイス。
【請求項３】
前記第２基板のビッカース硬さは前記第１基板のうち前記第２面を有する基板のビッカース硬さより小さい請求項２に記載の弾性波デバイス。
【請求項４】
前記第１基板は、前記第２基板のビッカース硬さより大きなビッカース硬さを有する支持基板と、前記支持基板の第２基板側に接合された圧電基板と、を有する請求項１または２に記載の弾性波デバイス。
【請求項５】
前記封止部の前記第２基板と接する面とは反対側の面と前記第２面とは略平坦である請求項１から４のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
【請求項６】
前記封止部は半田である請求項１から５のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
【請求項７】
前記第２面の周縁と前記封止部の前記第２基板と接する面とは反対側の面とに接する環状金属層を備える請求項５に記載の弾性波デバイス。
【請求項８】
前記封止部は樹脂である請求項１から５のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
【請求項９】
前記第１面と前記第４面とを接続するバンプを備える請求項１から８のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
【請求項１０】
複数の第１基板の各々の少なくとも一部よりビッカース硬さの小さいビッカース硬さを有する第２基板の第２面上に空隙を介し前記複数の第１基板が各々有する第１面が対向するように、前記複数の第１基板を搭載する工程と、
前記複数の第１基板の間に埋め込まれ前記複数の第１基板の間の前記第２面に接合するように封止部を形成することで、前記第１面および前記第２面の少なくとも一方に設けられた弾性波素子を前記空隙に封止する工程と、
前記複数の第１基板の間において、前記封止部および前記第２基板を切断することで、前記封止部および前記第２基板を個片化する工程と、
を含む弾性波デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性波デバイスおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
弾性波デバイスのパッケージング方法として、回路基板または弾性波素子が形成された圧電基板上にチップをフェースダウン実装し、チップの周りを封止部で覆う方法が知られている。（例えば特許文献１および２）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１５７９２２号公報
【特許文献２】特開２０１７−１５２８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１、２では、回路基板または圧電基板をチップが実装された状態で切断する。回路基板または圧電基板が硬い場合、回路基板または圧電基板の切断が難しい。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、製造を容易とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第１面と、前記第１面と反対の第２面と、前記第１面と前記第２面とを接続する第３面と、を有する第１基板と、前記第１基板の少なくとも一部のビッカース硬さより小さいビッカース硬さを有し、前記第１面との間に空隙を挟み対向し平面視において前記第１面が内側に位置する第４面を有する第２基板と、平面視において前記第１面を囲む前記第４面内の領域に接合し、前記第３面に対向し、前記空隙を封止する封止部と、前記第１面および前記第４面の少なくとも一方に設けられ前記空隙に封止された弾性波素子と、を備える弾性波デバイスである。
【０００７】
上記構成において、前記第２面に設けられた端子と、前記第１基板を貫通し前記端子と前記弾性波素子とを電気的に接続する貫通電極と、を備える構成とすることができる。
【０００８】
上記構成において、前記第２基板のビッカース硬さは前記第１基板のうち前記第２面を有する基板のビッカース硬さより小さい構成とすることができる。
【０００９】
上記構成において、前記第１基板は、前記第２基板のビッカース硬さより大きなビッカース硬さを有する支持基板と、前記支持基板の第２基板側に接合された圧電基板と、を有する構成とすることができる。
【００１０】
上記構成において、前記封止部の前記第２基板と接する面とは反対側の面と前記第２面とは略平坦である構成とすることができる。
【００１１】
上記構成において、前記封止部は半田である構成とすることができる。
【００１２】
上記構成において、前記第２面の周縁と前記封止部の前記第２基板と接する面とは反対側の面とに接する環状金属層を備える構成とすることができる。
【００１３】
上記構成において、前記封止部は樹脂である構成とすることができる。
【００１４】
上記構成において、前記第１面と前記第４面とを接続するバンプを備える構成とすることができる。
【００１５】
本発明は、複数の第１基板の各々の少なくとも一部よりビッカース硬さの小さいビッカース硬さを有する第２基板の第２面上に空隙を介し前記複数の第１基板が各々有する第１面が対向するように、前記複数の第１基板を搭載する工程と、前記複数の第１基板の間に埋め込まれ前記複数の第１基板の間の前記第２面に接合するように封止部を形成することで、前記第１面および前記第２面の少なくとも一方に設けられた弾性波素子を前記空隙に封止する工程と、前記複数の第１基板の間において、前記封止部および前記第２基板を切断することで、前記封止部および前記第２基板を個片化する工程と、を含む弾性波デバイスの製造方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、製造を容易とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１（ａ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの断面図、図１（ｂ）は、平面図である。
【図２】図２（ａ）は、弾性波素子１２の平面図、図２（ｂ）は弾性波素子２２の断面図である。
【図３】図３は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す平面図である。
【図４】図４（ａ）および図４（ｂ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図（その１）である。
【図５】図５（ａ）から図５（ｃ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図（その２）である。
【図６】図６（ａ）から図６（ｃ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図（その３）である。
【図７】図７（ａ）および図７（ｂ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの上方斜視図および下方斜視図である。
【図８】図８は、比較例１に係る弾性波デバイスの断面図である。
【図９】図９は、実施例２に係る弾性波デバイスの断面図である。
【図１０】図１０（ａ）および図１０（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（その１）である。
【図１１】図１１（ａ）から図１１（ｃ）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（その２）である。
【図１２】図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、実施例２に係る弾性波デバイスの上方斜視図および下方斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照し本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１（ａ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの断面図、図１（ｂ）は、平面図である。図１（ｂ）は、基板１０および面１１、基板２０および面２１並びに封止部３０を図示している。図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、基板１０上に基板２０が搭載されている。基板１０は支持基板１０ｂと支持基板１０ｂ上に接合された圧電基板１０ａを有する。基板１０の面１１に弾性波素子１２および配線１７が設けられている。基板１０の面１３に端子１４が設けられている。端子１４は、弾性波素子１２および２２を外部と接続するためのフットパッドである。面１３の周縁に端子１４を囲むように環状金属層１８が設けられている。基板１０を貫通するビア配線１６が設けられている。ビア配線１６は、圧電基板１０ａを貫通するビア配線１６ａと支持基板１０ｂを貫通するビア配線１６ｂを有する。ビア配線１６は配線１７と端子１４とを電気的に接続する。端子１４、ビア配線１６、配線１７および環状金属層１８は、例えば銅層、金層またはアルミニウム層等の金属層である。
【００２０】
基板２０の面２１に弾性波素子２２、配線２７および環状電極２８が設けられている。環状電極２８は、面２１の周縁に弾性波素子２２および配線２７を囲むように設けられている。配線２７および環状電極２８は例えば銅層、金層またはアルミニウム層等の金属層である。基板１０と２０との間にはバンプ２６が設けられている。基板１０はバンプ２６を介し基板２０にフリップチップ実装（フェースダウン実装）されている。バンプ２６は配線１７と２７とを電気的に接続する。バンプは、例えば金バンプ、半田バンプまたは銅バンプである。
【００２１】
基板１０の面１１と基板２０の面２１とは空隙２５を介し対向している。平面視において、基板２０は基板１０より大きく、面１１は面２１の内側に位置している。封止部３０は、平面視において基板１０を側方から囲み、環状電極２８と接合されている。封止部３０の下面は基板１０の面１３とほぼ同一平面に位置している。環状金属層１８は、面１３の周縁と封止部３０の下面を覆うように設けられている。封止部３０は弾性波素子１２および２２を空隙２５内に封止する。封止部３０は、例えば半田等の金属または樹脂である。封止部３０の外側には保護膜３２が設けられている。
【００２２】
図２（ａ）は、弾性波素子１２の平面図、図２（ｂ）は弾性波素子２２の断面図である。図２（ａ）に示すように、弾性波素子１２は弾性表面波共振器である。基板１０は、サファイア基板、スピネル基板、アルミナ基板または水晶基板等の支持基板１０ｂの上面にタンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板等の圧電基板１０ａが接合されている。基板１０上にＩＤＴ（Interdigital Transducer）４０と反射器４２が形成されている。ＩＤＴ４０は、互いに対向する一対の櫛型電極４０ａを有する。櫛型電極４０ａは、複数の電極指４０ｂと複数の電極指４０ｂを接続するバスバー４０ｃとを有する。反射器４２は、ＩＤＴ４０の両側に設けられている。ＩＤＴ４０は基板１０に弾性表面波を励振する。ＩＤＴ４０および反射器４２はアルミニウム層または銅層等の金属層により形成される。ＩＤＴ４０および反射器４２上に絶縁体からなる保護膜または温度補償膜を設けてもよい。
【００２３】
図２（ｂ）に示すように、弾性波素子２２は圧電薄膜共振器である。基板２０上に圧電膜４６が設けられている。基板２０は、例えばシリコン基板である。圧電膜４６を挟むように下部電極４４および上部電極４８が設けられている。下部電極４４と基板２０との間に空隙４５が形成されている。下部電極４４および上部電極４８は圧電膜４６内に、厚み縦振動モードの弾性波を励振する。下部電極４４および上部電極４８は例えばルテニウム膜等の金属膜である。圧電膜４６は例えば窒化アルミニウム膜である。弾性波素子１２および２２は、弾性波を励振する電極を含む。このため、弾性波の振動を妨げないように、弾性波素子１２および２２は空隙２５に覆われている。
【００２４】
図３は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す平面図である。図４（ａ）から図６（ｃ）は、実施例１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４（ａ）から図６（ｃ）は、図３のＡ−Ａ断面に相当する。図３に示すように、シリコンウエハである基板２０の面２１上に複数の基板１０を搭載する。
【００２５】
図４（ａ）に示すように、シリコンウエハである基板２０の面２１に弾性波素子２２（不図示）、配線２７および環状電極２８が形成されている。基板１０はサファイア基板である支持基板１０ｂにタンタル酸リチウム基板である圧電基板１０ａが接合されている。基板１０の面１１に弾性波素子１２（不図示）、配線１７が形成されている。配線１７下にはバンプ２６が形成されている。バンプ２６は金スタッドバンプである。面１１から基板１０内にビア配線１６が形成されている。ビア配線１６は支持基板１０ｂを貫通していない。矢印５０のように上方から基板１０を基板２０にフリップチップ実装する。
【００２６】
図４（ｂ）に示すように、基板１０の間隔Ｌ１は例えば２００μｍから４００μｍである。基板１０と２０との間の高さＨ１は例えば１０μｍから３０μｍである。基板１０および２０を加熱し、上方から板状の封止部材３１を押圧する（矢印５２）。封止部材３１は銀錫等の半田である。
【００２７】
図５（ａ）に示すように、溶融した封止部材３１は基板１０間に埋め込まれる。環状電極２８の表面は封止部材３１の濡れ性がよいため、封止部材３１は環状電極２８に接合する。基板１０の側面は封止部材３１の濡れ性がよくないため、封止部材３１は基板１０の側面には接合しない。これにより半田からなる封止部３０が形成される。封止部３０は基板１０の側面のうち少なくとも面１１側の面と空隙２５を介し対向している。封止部３０は基板１０の側面と接合しないが接触していてもよい。
【００２８】
図５（ｂ）に示すように、基板１０の上面および基板２０の下面を研削または研磨することにより基板１０および２０を薄膜化する。これにより、基板１０の面１３と封止部３０の上面とは平坦な平面となる。基板１０の面１３からビア配線１６が露出する。例えば支持基板１０ｂおよび圧電基板１０ａの厚さは２０μｍであり、基板２０の厚さは７５μｍである。
【００２９】
図５（ｃ）に示すように、基板１０の面１３に端子１４および環状金属層１８を形成する。端子１４はビア配線１６と接続する。環状金属層１８は面１３の周縁および封止部３０の上面に接して形成される。環状金属層１８は、例えば封止部３０の上面を完全に覆う。
【００３０】
図６（ａ）に示すように、基板１０と基板２０の上下を逆にする。基板１０の面１３に保護層５６を形成する。保護層５６は例えばフォトレジストである。基板１０の間において、基板２０、封止部３０および環状金属層１８を例えばダイシングブレード５４を用い切断する。
【００３１】
図６（ｂ）に示すように、基板２０、封止部３０および環状金属層１８に幅Ｌ２が５０μｍから２００μｍ程度の溝５８が形成される。これにより、基板２０および封止部３０が個片化される。矢印６０のように、保護層５６を切断する。保護層５６は柔らかいため、矢印６０のようにブレードを押し当てることで、切断領域６２のように保護層５６を容易に切断できる。その後、保護層５６を除去する。
【００３２】
図６（ｃ）に示すように、封止部３０の側面に保護膜３２を形成する。保護膜３２は例えばニッケル膜でありバレルめっき法を用い形成する。
【００３３】
図７（ａ）および図７（ｂ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの上方斜視図および下方斜視図である。図７（ａ）に示すように、弾性波デバイスの上面は基板２０であり、上面に識別記号６４が印字されている。基板２０の側面は露出している。封止部３０の側面は保護膜３２に覆われている。これにより、封止部３０は露出していない。
【００３４】
図７（ｂ）に示すように、弾性波デバイスの下面には基板１０の面１３が露出している。面１３には端子１４が設けられている。封止部３０の下面は環状金属層１８が覆っており封止部３０は露出していない。
【００３５】
封止部３０を封止部３０より融点の高い保護膜３２および環状金属層１８が覆っている。このため、弾性波デバイスを実装するときに熱により封止部３０が変形することを抑制できる。また、環状金属層１８を接地することで封止部３０を接地できる。
【００３６】
［比較例１］
図８は、比較例１に係る弾性波デバイスの断面図である。図８に示すように、平面視において基板２０は基板１０より小さい。基板１０の周縁に圧電基板１０ａは設けられていない。支持基板１０ｂの周縁に環状電極３６および３８が設けられている。環状電極３６に封止部３０が接合している。基板２０の上面および封止部３０の上面にリッド３４が設けられている。リッド３４および封止部３０を覆うように保護膜３２が設けられている。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。
【００３７】
比較例１では、ウエハ状態の基板１０上に複数の基板２０を実装し、封止部３０および支持基板１０ｂを切断する。しかし、支持基板１０ｂが硬い場合、複数の基板２０を実装した状態で支持基板１０ｂを切断するのは難しい。比較例１において、基板１０と２０を逆にすることも考えられる。しかし、端子１４を設けた面は実装基板に実装される面である。このため、端子１４は硬い基板に設けられることが好ましい。
【００３８】
実施例１では、図１（ａ）および図１（ｂ）のように、基板１０は面１１（第１面）と、面１１の反対の面１３（第２面）と、面１１と１３とを接続する側面（第３面）と、を有する。基板２０（第２基板）は、基板１０（第１基板）の面１１（第１面）との間に空隙２５を挟み対向し平面視において面１１が内側に位置する面２１（第４面）を有する。封止部３０は、平面視において面１１を囲む面２１内の領域に接合し、基板１０の側面に対向し、空隙２５を封止する。弾性波素子１２および２２は、面１１および面２１に設けられ空隙に封止されている。基板２０は基板１０の少なくとも一部のビッカース硬さより小さいビッカース硬さを有する。
【００３９】
この弾性波デバイスは、図４（ａ）のように、基板２０の面２１上に空隙２５を介し面１１が対向するように複数の基板１０を搭載する。図４（ｂ）および図５（ａ）のように、複数の基板１０の間に埋め込まれ複数の基板１０の間の面２１（第２面）に接合するように封止部３０を形成することで、面１１および面２１に設けられた弾性波素子１２および２２を空隙２５に封止する。図６（ａ）および図６（ｂ）のように、複数の基板１０の間において、封止部３０および基板２０を切断することで、封止部３０および基板２０を個片化することにより製造する。
【００４０】
これにより、硬い基板１０を基板２０に実装する前に切断できる。図６（ａ）のように、基板１０を実装した状態で切断するのはビッカース硬さの小さい基板２０である。よって、容易に基板２０を切断できる。例えばサファイア基板およびシリコン基板のビッカース硬さはそれぞれ２２．５ＧＰａおよび１０．６ＧＰａである。基板２０のビッカース硬さは基板１０の少なくとも一部の基板のビッカース硬さの０．８倍以下が好ましく、０．６倍以下がより好ましい。
【００４１】
弾性波素子１２および２２は、面１１および面２１の少なくとも一方に設けられていればよい。基板１０は１つの基板であり、基板２０のビッカース硬さは基板１０のビッカース硬さより小さくてもよい。基板１０は複数の基板が接合された複合基板であり、基板２０のビッカース硬さは基板１０の少なくとも一部の基板のビッカース硬さより小さければよい。
【００４２】
実施例１では、比較例１のようなリッド３４を設けないため弾性波デバイスの低背化が可能となる。封止部３０は基板１０の側面の少なくとも一部に接していることが好ましい。
【００４３】
端子１４は基板１０の面１１と反対の面１３に設けられている。ビア配線１６（貫通電極）は、基板１０を貫通し端子１４と弾性波素子１２および２２とを電気的に接続する。これにより、端子１４を硬い基板１０に設けることができる。
【００４４】
基板２０のビッカース硬さは支持基板１０ｂ（面１３を有する基板）のビッカース硬さより小さいことが好ましい。これにより、実装される面１３を硬い材料で形成できる。
【００４５】
基板１０は、基板２０のビッカース硬さより大きなビッカース硬さを有する支持基板１０ｂと、支持基板１０ｂの基板２０側に接合された圧電基板１０ａと、を有する。これにより、面１３を硬くできる。
【００４６】
封止部３０は半田である。これにより、封止部３０を金属で形成することができ、空隙２５の気密性が向上する。
【００４７】
封止部３０の基板２０と接する面とは反対側の下面と面１３とは略平坦であり、環状金属層１８は、面１３の周縁と封止部３０の下面とに接する。これにより、半田である封止部３０の変形を抑制できる。また、封止部３０が基板１０の側面と接していなくても、環状金属層１８により、空隙２５の気密性を保つことができる。さらに、環状金属層１８を接地することで封止部３０を接地できる。
【００４８】
また、面１１と面２１とを接続するバンプ２６を備える。これにより、面１１と面２１とを空隙２５を挟み対向させることができる。
【実施例２】
【００４９】
図９は、実施例２に係る弾性波デバイスの断面図である。図９に示すように、樹脂からなる封止部３０ａが基板１０の側面および基板２０の面２１の周縁に接合されている。封止部３０ａは弾性波デバイスの実装時に変形しにくいため保護膜３２および環状金属層１８は設けられていない。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。
【００５０】
図１０（ａ）から図１１（ｃ）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１０（ａ）に示すように、実施例１の図４（ａ）の後、基板１０および２０を加熱し、矢印５２のように板状の熱硬化型樹脂である封止部材３１ａを上方から押圧する。
【００５１】
図１０（ｂ）に示すように、封止部材３１ａが溶融し基板１０の間に埋め込まれ、硬化することで封止部３０ａとなる。封止部３０ａは基板１０の側面および基板１０間の面２１に接合する。
【００５２】
図１１（ａ）に示すように、図５（ｂ）と同様に基板１０および２０を薄膜化する。図１１（ｂ）に示すように、基板１０の面１３に端子１４を形成する。環状金属層１８は形成しない。図１１（ｃ）に示すように、図６（ａ）と同様にダイシングブレード５４を用い基板２０および封止部３０ａを切断する。これにより、基板２０および封止部３０ａが個片化される。
【００５３】
図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、実施例２に係る弾性波デバイスの上方斜視図および下方斜視図である。図１２（ａ）に示すように、弾性波デバイスの側面は封止部３０ａである。図１２（ｂ）に示すように、弾性波デバイスの下面の周縁は封止部３０ａである。その他の構成は実施例１の図７（ａ）および図７（ｂ）と同じであり説明を省略する。実施例２のように、封止部３０ａは樹脂でもよい。
【００５４】
実施例１および２において、弾性波素子１２および２２は、フィルタでもよい。弾性波素子１２は共通端子と受信端子との間に接続された受信フィルタであり、弾性波素子２２は共通端子と送信端子との間に接続された送信フィルタでもよい。この場合、共通端子、受信端子および送信端子は端子１４である。このように、弾性波デバイスは、デュプレクサ等のマルチプレクサでもよい。
【００５５】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかか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。
【符号の説明】
【００５６】
１０、２０  基板
１１  第１面
１２、２２  弾性波素子
１３  第２面
１４  端子
１６  ビア配線
１７、２７  配線
１８  環状金属層
２５  空隙
２８  環状電極
３０、３０ａ  封止部
【図１】
2019134370.tif 000003
【図２】
2019134370.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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