(57)【要約】【課題】機能素子チップとほぼ同じサイズの超小型高周波デバイスを提供する。【解決手段】デバイスチップ３０と、デバイスチップ３０上に設けられた機能素子部２２と内部接続電極２３と、機能素子部２２の周辺に形成された空隙７０と、空隙７０を囲むように設けられた封止樹脂層６０と、内部接続電極２３と接続する外部接続電極４０を備えた高周波デバイスにおいて、封止樹脂層６０がデバイスチップ３０上の機能素子部形成面側に設けられて、内部接続電極２３ならびに空隙７０を埋設して、封止樹脂層６０の外表面に外部接続電極４０が担持されている。【選択図】    図１  
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
デバイスチップと、そのデバイスチップ上に設けられた機能素子部ならびに内部接続電極と、前記機能素子部の周辺に形成された空隙と、その空隙を囲むように設けられた封止樹脂層と、前記内部接続電極と接続する外部接続電極とを備えた高周波デバイスにおいて、
前記封止樹脂層がデバイスチップ上の機能素子部形成面側に設けられて、前記内部接続電極ならびに空隙を埋設して、その封止樹脂層の外表面に前記外部接続電極が担持されていることを特徴とする高周波デバイス。
【請求項２】
請求項１記載の高周波デバイスにおいて、前記内部接続電極と外部接続電極がバンプで電気的に接続され、そのバンプが前記封止樹脂層に埋設されていることを特徴とする高周波デバイス。
【請求項３】
請求項１記載の高周波デバイスにおいて、前記内部接続電極と外部接続電極が内面に金属膜を有するコンタクトホールで電気的に接続され、そのコンタクトホールが前記封止樹脂層に埋設されていることを特徴とする高周波デバイス。
【請求項４】
デバイスチップと、そのデバイスチップ上に設けられた機能素子部と、その機能素子部の周辺に形成された空隙と、その空隙を囲むように設けられた封止樹脂層とを備えた高周波デバイスの製造方法において、
前記機能素子部上に発泡剤を載置する工程と、
前記デバイスチップの全体に未硬化樹脂をコートする工程と、
その未硬化樹脂の上からエネルギーを付与して、前記発泡剤を発泡させて前記機能素子部の周辺に空隙を形成する工程と、
エネルギーを付与することにより前記未硬化樹脂を硬化させて封止樹脂層を形成する工程と
を含んだことを特徴とする高周波デバイスの製造方法。
【請求項５】
デバイスチップと、そのデバイスチップ上に設けられた機能素子部ならびに内部接続電極と、前記機能素子部の周辺に形成された空隙と、その空隙を囲むように設けられた封止樹脂層と、前記内部接続電極と接続する外部接続電極とを備えた高周波デバイスの製造方法において、
デバイスウエハ上に前記機能素子部と内部接続電極のセットを繰り返して形成する工程と、
前記各機能素子部上に発泡剤を載置する工程と、
前記各内部接続電極の上にバンプを形成する工程と、
前記デバイスウエハの全体に未硬化樹脂をコートする工程と、
前記発泡剤を発泡させて前記機能素子部の周辺に空隙を形成する工程と、
前記未硬化樹脂を硬化させて封止樹脂層を形成する工程と、
前記封止樹脂層の表面を研磨して前記バンプの上部を封止樹脂層の表面から露出する工程と、
前記封止樹脂層の表面に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜をパターンニングして前記外部接続電極を形成する工程と、
前記デバイスウエハを個々のデバイスに切断分離する工程と
を含むことを特徴とする高周波デバイスの製造方法。
【請求項６】
デバイスチップと、そのデバイスチップ上に設けられた機能素子部ならびに内部接続電極と、前記機能素子部の周辺に形成された空隙と、その空隙を囲むように設けられた封止樹脂層と、前記内部接続電極と接続する外部接続電極とを備えた高周波デバイスの製造方法において、
デバイスウエハ上に前記機能素子部と内部接続電極のセットを繰り返して形成する工程と、
前記各機能素子部上に発泡剤を載置する工程と、
前記デバイスウエハの全体に未硬化樹脂をコートする工程と、
前記発泡剤を発泡させて前記機能素子部の周辺に空隙を形成する工程と、
前記未硬化樹脂を硬化させて封止樹脂層を形成する工程と、
前記各内部接続電極に到達するコンタクトホールを封止樹脂層に形成する工程と、
前記コンタクトホールの内面から封止樹脂層の表面にかけて金属膜を形成する工程と、
前記封止樹脂層の表面に形成された金属膜をパターンニングして前記外部接続電極を形成する工程と、
前記デバイスウエハを個々のデバイスに切断分離する工程と
を含むことを特徴とする高周波デバイスの製造方法。
【請求項７】
請求項４ないし６記載のいずれか１項記載の高周波デバイスの製造方法において、前記発泡剤がアジド化合物またはナフタレンであることを特徴とする高周波デバイスの製造方法。
【請求項８】
請求項４ないし６記載のいずれか１項記載の高周波デバイスの製造方法において、前記未硬化樹脂の硬化速度が前記発泡剤の発泡速度より遅いことを特徴とする高周波デバイスの製造方法。
【請求項９】
請求項４ないし６記載のいずれか１項記載の高周波デバイスの製造方法において、前記発泡剤の発泡を紫外線の照射で行い、前記未硬化樹脂の硬化を加熱によって行うことを特徴とする高周波デバイスの製造方法。
【請求項１０】
請求項１ないし３記載のいずれか１項記載の高周波デバイスにおいて、その高周波デバイスが表面弾性波デバイス，圧電薄膜デバイス，超小型メカニカルスイッチのいずれかであることを特徴とする高周波デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば表面弾性波デバイス，圧電薄膜デバイス，超小型メカニカルスイッチ等の機能素子部に空隙が必要な高周波デバイスおよびその製造方法に係り、特に小型化パッケージング技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機などに搭載される超小型高周波デバイスのうち表面弾性波デバイス，圧電薄膜デバイス，超小型メカニカルスイッチ等は、その機能素子部に空隙が必要である。従来はセラミック筐体に機能素子チップをフェースアップでボンディングし、ワイヤーボンディングで内部電極を接続した後、金属製キャップを用いてシーム溶接や半田付けで封止して実装していた。
【０００３】
最近はデバイスの小型化を図るために、機能素子チップを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、樹脂等で封止した小型パッケージデバイスが開示されている。
【０００４】
特許文献１で開示されている表面弾性波(ＳＡＷ)デバイスを例にとってみると、図５に示すようなパッケージ構造をしている。表面弾性波チップ２０の内部接続電極２３は、配線パターン４１ならびに外部接続電極４０を形成した配線基板３０にバンプ５０を介してフリップチップボンディングにより接続されている。
【０００５】
表面弾性波チップ２０の外周部は封止樹脂層６０で封止され、表面弾性波チップ２０の櫛歯電極２２と配線基板３０の間には空隙７０が形成され、表面弾性波伝達機能が確保できる構造となっている。
【特許文献１】再公表特許  ＷＯ９７／０２５９６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、携帯電話機などの携帯機器に搭載される高周波デバイスに対する小型化要求はますます強く、さらなる小型化が求められている。しかし、図５に示す従来のパッケージ構造では、表面弾性波チツプ２０の外表面からそれの周辺部にかけて所定厚の封止樹脂層６０が必要であるとともに、表面弾性波チツプ２０と対向するように配線基板３０が設けられて、表面弾性波チツプ２０と配線基板３０の間に空隙７０が形成されているため、これらが高周波デバイスの厚み、幅、奥行きとも小型化の阻害要因となっていた。
【０００７】
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、機能素子チップとほぼ同じサイズの超小型の高周波デバイスおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明の第１の手段は、デバイスチップと、そのデバイスチップ上に設けられた例えば櫛歯電極などの機能素子部ならびに内部接続電極と、前記機能素子部の周辺に形成された空隙と、その空隙を囲むように設けられた例えばエポキシ樹脂などからなる封止樹脂層と、前記内部接続電極と接続する外部接続電極とを備えた高周波デバイスにおいて、
前記封止樹脂層がデバイスチップ上の機能素子部形成面側に設けられて、前記内部接続電極ならびに空隙を埋設して、その封止樹脂層の外表面に前記外部接続電極が担持されていることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記内部接続電極と外部接続電極がバンプで電気的に接続され、そのバンプが前記封止樹脂層に埋設されていることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の第３の手段は前記第１の手段において、前記内部接続電極と外部接続電極が内面に金属膜を有するコンタクトホールで電気的に接続され、そのコンタクトホールが前記封止樹脂層に埋設されていることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の第４の手段は、デバイスチップと、そのデバイスチップ上に設けられた機能素子部と、その機能素子部の周辺に形成された空隙と、その空隙を囲むように設けられた封止樹脂層とを備えた高周波デバイスの製造方法において、
前記機能素子部上に発泡剤を載置する工程と、
前記デバイスチップの全体に未硬化樹脂をコートする工程と、
その未硬化樹脂の上からエネルギーを付与して、前記発泡剤を発泡させて前記機能素子部の周辺に空隙を形成する工程と、
エネルギーを付与することにより前記未硬化樹脂を硬化させて封止樹脂層を形成する工程と
を含んだことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の第５の手段は、デバイスチップと、そのデバイスチップ上に設けられた機能素子部ならびに内部接続電極と、前記機能素子部の周辺に形成された空隙と、その空隙を囲むように設けられた封止樹脂層と、前記内部接続電極と接続する外部接続電極とを備えた高周波デバイスの製造方法において、
デバイスウエハ上に前記機能素子部と内部接続電極のセットを繰り返して形成する工程と、
前記各機能素子部上に発泡剤を載置する工程と、
前記各内部接続電極の上にバンプを形成する工程と、
前記デバイスウエハの全体に未硬化樹脂をコートする工程と、
前記発泡剤を発泡させて前記機能素子部の周辺に空隙を形成する工程と、
前記未硬化樹脂を硬化させて封止樹脂層を形成する工程と、
前記封止樹脂層の表面を研磨して前記バンプの上部を封止樹脂層の表面から露出する工程と、
前記封止樹脂層の表面に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜をパターンニングして前記外部接続電極を形成する工程と、
前記デバイスウエハを個々のデバイスに切断分離する工程と
を含むことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の第６の手段は、デバイスチップと、そのデバイスチップ上に設けられた機能素子部ならびに内部接続電極と、前記機能素子部の周辺に形成された空隙と、その空隙を囲むように設けられた封止樹脂層と、前記内部接続電極と接続する外部接続電極とを備えた高周波デバイスの製造方法において、
デバイスウエハ上に前記機能素子部と内部接続電極のセットを繰り返して形成する工程と、
前記各機能素子部上に発泡剤を載置する工程と、
前記デバイスウエハの全体に未硬化樹脂をコートする工程と、
前記発泡剤を発泡させて前記機能素子部の周辺に空隙を形成する工程と、
前記未硬化樹脂を硬化させて封止樹脂層を形成する工程と、
前記各内部接続電極に到達するコンタクトホールを封止樹脂層に形成する工程と、
前記コンタクトホールの内面から封止樹脂層の表面にかけて金属膜を形成する工程と、
前記封止樹脂層の表面に形成された金属膜をパターンニングして前記外部接続電極を形成する工程と、
前記デバイスウエハを個々のデバイスに切断分離する工程と
を含むことを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の第7の手段は前記第４の手段ないし第６の手段において、前記発泡剤がアジド化合物またはナフタレンであることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の第８の手段は前記第４の手段ないし第６の手段において、前記未硬化樹脂の硬化速度が前記発泡剤の発泡速度より遅いことを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の第９の手段は前記第４の手段ないし第６の手段において、前記発泡剤の発泡を紫外線の照射で行い、前記未硬化樹脂の硬化を加熱によって行うことを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の第１０の手段は前記第１の手段ないし第３の手段において、その高周波デバイスが表面弾性波デバイス，圧電薄膜デバイス，超小型メカニカルスイッチのいずれかであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば以下の効果を奏する。  
（１）封止樹脂層そのものに外部接続電極を形成するため、配線基板を省くことができ、デバイスの厚さを薄くすることができる。
【００１９】
（２）封止樹脂層は機能素子チップサイズとほぼ同じ大きさに形成できるため、小型化が可能となる。
【００２０】
（３）基本的に機能素子ウエハに積み上げていくビルトアップ工法であるため組み立てコストの低減と歩留まり向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の各実施形態について、特に表面弾性波デバイスを中心に図面と共に説明する。図１は、第１実施形態に係る表面弾性波デバイスのパッケージングプロセスの説明図である。このパッケージングプロセスを順に説明する。
【００２２】
まず同図（1）に示すように、リチウムタンタレートあるいはリチウムナイオベートなどの圧電性単結晶からなる表面弾性波ウエハ２１を準備する。ウエハ２１上には、予めＡｌスパッタ膜をパターニングして形成した櫛歯電極２２および内部接続電極２３がセットになって、ウエハ２１の長手方向に沿って繰り返して形成されている。
【００２３】
次に同図（２）に示すように、後述のエネルギーを与えることによって気体を発生するかまたはそれ自体が気体となるアジド化合物またはナフタレン等の発泡剤８０を印刷またはポッティングにより櫛歯電極２２上に選択的に載置して、櫛歯電極２２を覆う。
【００２４】
次に同図（３）に示すように、内部接続電極２３上にワイヤバンプボンディング法によりＡｕバンプ５０を所定の高さ形成する。
【００２５】
次に同図（４）に示すように、発泡剤８０およびバンプ５０が付加されたウエハ２１上の全体にエポキシ系未硬化樹脂６１を所定の厚さスピンコートまたはラミネートして、発泡剤８０およびバンプ５０の上を覆う。
【００２６】
次に同図（５）に示すように、未硬化樹脂６１の上から紫外線照射または加熱の単独または併用によりエネルギー１００を照射して発泡剤８０を発泡させ、櫛歯電極２２の周辺に空隙７０を形成する。空隙７０を形成する際には、未硬化樹脂６１は殆ど硬化していないため、発泡剤８０の発泡は支障なく行われる。
【００２７】
引き続き紫外線照射または加熱の単独または併用によりエネルギー１００を照射し、未硬化樹脂６１を硬化させて封止樹脂層６０とする。この樹脂硬化により空隙７０が確実に確保される。
【００２８】
なお、未硬化樹脂６１の硬化速度は発泡剤８０の発泡速度より遅くなるように調整しておくか、発泡剤８０の発泡は紫外線の照射のみで行い、その後に加熱して熱硬化性未硬化樹脂６１を硬化させてもよい。
【００２９】
この樹脂の硬化後同図（６）に示すように、封止樹脂層６０の表面を研磨１１０してバンプ５０の上部を封止樹脂層６０の表面から露出させるとともに、封止樹脂層６０の表面を平坦化し、空隙７０上の封止樹脂層６０は所定の厚さ残されている。
【００３０】
次に同図（7）に示すように、バンプ５０の露出部および封止樹脂層６０の表面をＣｕあるいはＮｉの無電解メッキ膜（金属膜）で覆い、フォトエッチング法によりパターニングして外部接続電極４０を形成する。従って封止樹脂層６０は外部接続電極４０の担持体としても機能し、外部接続電極４０はバンプ５０を介して内部接続電極２３と電気的に接続されることになる。
【００３１】
最後に同図（７）の一点鎖線で示す位置でダイシング分離９０して、同図（８）に示す表面弾性波デバイス１２０を得る。同図（８）に示されているように、機能素子部である櫛歯電極２２の周囲に空隙７０が形成され、その空隙７０を囲むように表面弾性波チツプ３０上に形成された封止樹脂層６０は、内部接続電極２３ならびにバンプ５０を埋設し、封止樹脂層６０の外表面に外部接続電極４０が形成されている。
【００３２】
図２は、第２実施形態に係る表面弾性波デバイスのパッケージングプロセスの説明図である。
【００３３】
まず同図（１）に示すように、リチウムタンタレートあるいはリチウムナイオベートなどの圧電性単結晶からなる表面弾性波ウエハ２１を準備する。ウエハ２１上には、予めＡｌスパッタ膜をパターニングして形成した櫛歯電極２２および内部接続電極２３がセットになって、ウエハ２１の長手方向に沿って繰り返して形成されている。
【００３４】
次に同図（２）に示すように、エネルギーを与えることによって気体を発生するかまたはそれ自体が気体となるアジド化合物またはナフタレン等の発泡剤８０を印刷またはポッティングにより櫛歯電極２２上に選択的に載置して、櫛歯電極２２を覆う。
【００３５】
次に同図（３）に示すように、ウエハ２１上の全面にエポキシ系樹脂の未硬化樹脂６１をスピンコートまたはラミネートする。
【００３６】
次に同図（４）に示すように、未硬化樹脂６１の上から紫外線の照射または加熱の単独または併用によりエネルギー１００を照射して発泡剤８０を発泡させ、各櫛歯電極２２の周辺に空隙７０を形成する。引き続き紫外線の照射または加熱の単独または併用によりエネルギー１００を照射して未硬化樹脂６１を硬化させ、封止樹脂層６０とする。
【００３７】
なお、未硬化樹脂６１の硬化速度は発泡剤８０の発泡速度より遅くなるように調整しておくか、発泡剤８０の発泡は紫外線の照射のみで行い、その後に加熱して熱硬化性未硬化樹脂６１を硬化させてもよい。
【００３８】
次に同図（５）に示すように、各機能素子の内部接続電極２３に達するようにレーザ光１３０の照射により封止樹脂層６０にコンタクトホール１４０を形成する。
【００３９】
次に同図（６）に示すように、めっき金属により内部接続電極２３とコンタクトホール１４０を接続し、かつ封止樹脂層６０の表面をめっきにより金属膜で覆い、金属膜を選択エッチングして外部接続電極４０を形成する。
【００４０】
最後に同図（６）の一点鎖線で示す位置でダイシング分離９０して、同図（７）に示す表面弾性波デバイス１２０を得る。同図（７）に示されているように、機能素子部である櫛歯電極２２の周囲に空隙７０が形成され、その空隙７０を囲むように表面弾性波チツプ３０上に形成された封止樹脂層６０は、内部接続電極２３ならびにコンタクトホール１４０内の金属層を埋設し、封止樹脂層６０の外表面に外部接続電極４０が形成されている。
【００４１】
図３は第３実施形態に係る超小型メカニカルスイッチ（ＲＦ−ＭＥＭＳ）の構成図、図４は第４実施形態に係る圧電薄膜デバイス（ＦＢＡＲ）の構成図である。これらの図において、符号１５０はデバイスチップ、１６０ａと１６０ｂはスイッチ電極、１７０は圧電フィルムである。
【００４２】
これらのデバイスにおいても機能素子部の周囲に空隙７０が形成され、その空隙７０を囲むようにデバイスチツプ1５０上に形成された封止樹脂層６０は、内部接続電極２３ならびにバンプ５０を埋設し、封止樹脂層６０の外表面に外部接続電極４０が形成されている。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、表面弾性波デバイス，圧電薄膜デバイス，超小型メカニカルスイッチ等の機能素子部に空隙が必要な高周波デバイス以外にも、内部に空隙の必要なマイクロロボット、マイクロセンサ等に応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る表面弾性波デバイスのパッケージングプロセス説明図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る表面弾性波デバイスのパッケージングプロセス説明図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る超小型メカニカルスイッチの構成図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る圧電薄膜デバイスの構成図である。
【図５】従来の表面弾性波デバイスの構成図である。
【符号の説明】
【００４５】
２１：表面弾性波ウエハ、２２：櫛歯電極、２３：内部接続電極、３０：表面弾性波チップ、４０：外部電極、５０：バンプ、６０：封止樹脂層、６１：未硬化樹脂、７０：空隙、８０：発泡剤、９０：ダイシング分離、１００：エネルギー、１１０：研磨、１２０：表面弾性波デバイス、１３０：レーザ光、１４０：コンタクトホール、１５０：デバイスチップ、１６０ａ，１６０ｂ：スイッチ電極、１７０：圧電フィルム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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