(57)【要約】【課題】            良好な周波数特性が得られ、信頼性の高い薄膜圧電共振子デバイスおよびその製造方法を提供する。【解決手段】        本発明の薄膜圧電共振子デバイスは、所定の配線を有する基板と、前記基板上に金バンプを介して、フリップチップボンディング法によって実装された薄膜圧電共振子と、前記薄膜圧電共振子の振動部を露出させるように前記基板と前記薄膜圧電共振子との間に充填され前記薄膜圧電共振子の側面の少なくとも一部を被覆する紫外線・熱併用硬化性樹脂層と、前記薄膜圧電共振子および前記樹脂層上を覆うモールド樹脂層と、を有する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の配線を有する基板と、前記基板上に金バンプを介して、フリップチップボンディング法によって実装された薄膜圧電共振子と、前記薄膜圧電共振子の振動部を露出させるように前記基板と前記薄膜圧電共振子との間に充填され前記薄膜圧電共振子の側面の少なくとも一部を被覆する紫外線・熱併用硬化性樹脂層と、前記薄膜圧電共振子および前記樹脂層上を覆うモールド樹脂層と、を有する薄膜圧電共振子デバイス。
【請求項２】
前記紫外線・熱併用硬化性樹脂層がポリイミド樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１記載の薄膜圧電共振器子デバイス。
【請求項３】
前記紫外線・熱併用硬化性樹脂層がガラスフリットにより形成されていることを特徴とする請求項１記載の薄膜圧電共振器子デバイス。
【請求項４】
前記基板は、前記薄膜圧電共振子の振動部に対向する部分に、窪みを有することを特徴とする請求項１記載の薄膜圧電共振器子デバイス。
【請求項５】
前記基板は、前記薄膜圧電共振子の振動部に対向しない領域でかつ導体を形成する領域に凸部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の薄膜圧電共振器子デバイス。
【請求項６】
薄膜圧電共振子の端子電極上に金バンプを形成する工程と、前記金バンプが前記基板の配線と接続されるように、フリップチップボンディング法により前記薄膜圧電共振子を前記基板上に実装する工程と、前記薄膜圧電共振子の振動部を露出させ、かつ、露出されている空間が密封空間となるように、前記薄膜圧電共振子の周辺に紫外線・熱併用硬化性樹脂を塗布する工程と、加熱するとともに紫外線を照射することにより前記紫外線・熱併用硬化性樹脂を硬化させる工程と、前記薄膜圧電共振子と硬化させた前記紫外線・熱併用硬化性樹脂を覆うモールド樹脂層を形成する工程と、を有する薄膜圧電共振子デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記実装する工程は、基板の電極部分と前記バンプの接合を加熱融着することを特徴とする請求項６記載の薄膜圧電共振子デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記実装する工程は、接合を促進するために前記バンプに超音波を印加することを特徴とする請求項６記載の薄膜圧電共振子デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記封止樹脂層を形成する工程は、トランスファモールド法により封止樹脂層を形成することを特徴とする請求項６記載の薄膜圧電共振子デバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記紫外線・熱併用硬化性樹脂層は、ポリイミド樹脂により形成されることを特徴とする請求項６記載の薄膜圧電共振子デバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記紫外線・熱併用硬化性樹脂層は、ガラスフリットにより形成されることを特徴とする請求項６記載の薄膜圧電共振子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、薄膜圧電共振子（Ｆｉｌｍ  Ｂｕｌｋ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ、ＦＢＡＲと略記される）を含むＦＢＡＲフィルタおよびＦＢＡＲデュプレクサなどの薄膜圧電共振子デバイスおよびその製造方法に関し、フリップチップ実装法にて基板上に薄膜圧電共振子を実装する場合に、特定の樹脂を用いてＦＢＡＲの機能面を被覆することなく中空状態で薄膜圧電共振子を樹脂封止することを特徴とした、薄膜圧電共振子デバイスおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、表面弾性波（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ、ＳＡＷと略記される）素子や、薄膜圧電共振子などのＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ、ＭＥＭＳと略記される）素子は機能面に他の物質の接触による性能の低下を避けるため、図１０に示すキャビティ形状のセラミック基板やパッケージに実装され、それらに蓋を被せ封止を行うことにより、機能面の中空状態を保つ製造方法が行われている。
【０００３】
しかしながら、この実装方法では金属キャップを使用して機密性を確保しているために、実装基板の厚さ方向の寸法と、金属キャップシール部確保のため実装基板の縦・横の寸法が大きくなり、フィルタ素子が搭載される携帯電話の小型化に伴う、素子側への小型化要求に応えることが困難になっている。さらに、金属キャップや固定するためのシール材（コバール、金−Ｓｎ等）が必要であるために、製造コストが高くなる。
【０００４】
また、半導体素子を小型化するための実装方法として、フリップチップ実装法の、アンダーフィルによるチップの下面封止方法が従来から用いられている。図１１は、従来のアンダーフィルによる封止状態を示す基板実装された半導体素子の側面断面図である。しかしながら、この方法を用いてＭＥＭＳ素子の実装を行った場合、小型化、軽量化が図れるが、ＭＥＭＳ素子の機能部分を樹脂が覆ってしまうため高周波特性が劣化してしまう現象が生じるという問題がある。
【０００５】
ＭＥＭＳ素子としてＳＡＷ素子を用いた場合のこの問題を解決する手段として、特許文献１に、ＳＡＷ素子の機能面を除いて、光硬化性樹脂を用いてＳＡＷ素子を封止することが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２９７９８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＳＡＷ素子とは異なる薄膜圧電共振子デバイスについて、記特許文献１の方法で、薄膜圧電共振子を基板上に実装し、光硬化性樹脂で封止すると、デバイスの周波数特性が劣化し、十分な特性が得られない。本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、本発明の目的は、良好な周波数特性が得られ、信頼性の高い薄膜圧電共振子デバイスおよびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記問題点を解決するために、鋭意検討した結果、薄膜圧電共振子デバイスにした場合に、良好な特性が得られない原因が、薄膜圧電共振子を埋める樹脂層の歪または応力にあることを突き止め、本発明を完成した。即ち、本発明は、所定の配線を有する基板と、前記基板上に金バンプを介して、フリップチップボンディング法によって実装された薄膜圧電共振子と、前記薄膜圧電共振子の振動部を露出させるように前記基板と前記薄膜圧電共振子との間に充填され前記薄膜圧電共振子の側面の少なくとも一部を被覆する紫外線・熱併用硬化性樹脂層と、前記薄膜圧電共振子および前記樹脂層上を覆うモールド樹脂層と、を有する薄膜圧電共振子デバイスに関する。
【０００９】
本発明の薄膜圧電共振器子デバイスの一実施形態としては、前記紫外線・熱併用硬化性樹脂層がポリイミド樹脂、またはガラスフリットにより形成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の薄膜圧電共振器子デバイスの一実施形態として、前記基板は、前記薄膜圧電共振子の振動部に対向する部分に、窪みを有することを特徴とする。また、他の一実施形態として、前記基板は、前記薄膜圧電共振子の振動部に対向しない領域でかつ導体を形成する領域に凸部が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、薄膜圧電共振子の端子電極上に金バンプを形成する工程と、前記金バンプが前記基板の配線と接続されるように、フリップチップボンディング法により前記薄膜圧電共振子を前記基板上に実装する工程と、前記薄膜圧電共振子の振動部を露出させ、かつ、露出されている空間が密封空間となるように、前記薄膜圧電共振子の周辺に紫外線・熱併用硬化性樹脂を塗布する工程と、加熱するとともに紫外線を照射することにより前記紫外線・熱併用硬化性樹脂を硬化させる工程と、前記薄膜圧電共振子と硬化させた前記紫外線・熱併用硬化性樹脂を覆うモールド樹脂層を形成する工程と、を有する薄膜圧電共振子デバイスの製造方法に関する。
【００１２】
本発明の薄膜圧電共振子デバイスの製造方法において、前記実装する工程は、基板の電極部分と前記バンプの接合を加熱融着することが好ましい。また、前記実装する工程は、接合を促進するために前記バンプに超音波を印加することが好ましい。
【００１３】
また、前記封止樹脂層は、トランスファモールド法により形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、金バンプを形成した薄膜圧電共振子の機能面を樹脂で覆うことなく密封された空間を保ったまま、フリップチップ接続された実装基板をトランスファモールド法により封止する際に、紫外線硬化・熱硬化併用型樹脂を中空封止に用いることで、樹脂硬化時の薄膜圧電共振子へのダメージを小さくすることにより、素子のフィルタ特性を向上させることが可能になる。これにより、低製造コストで信頼性の高い小型化・薄型化されたＦＢＡＲフィルタ、デュプレクサなどの薄膜圧電共振子デバイスを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の薄膜圧電共振子デバイスについて図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の薄膜圧電共振子デバイスの一実施形態である、フリップチップ実装したＦＢＡＲフィルタを側面から描いた断面図である。本発明の薄膜圧電共振子デバイスは、所定の配線を有する基板１と、前記基板上に金バンプ３を介して、フリップチップボンディング法によって実装された薄膜圧電共振子２と、前記薄膜圧電共振子２の振動部５を露出させるように前記基板１と前記薄膜圧電共振子２との間に充填され前記薄膜圧電共振子の側面の少なくとも一部を被覆する紫外線・熱併用硬化性樹脂層７と、前記薄膜圧電共振子２および前記樹脂層７上を覆うモールド樹脂層９とからなっている。即ち、前記薄膜圧電共振子２の金パッド４と基板１の電極６部分がフリップチップボンディングで接合され、その接合部分が薄膜圧電共振子２の機能部分を除き、紫外線・熱併用硬化性樹脂７で覆われた状態を示している。さらに、薄膜圧電共振子はトランスファモールド法により形成されたモールド樹脂９により、その中空封止された素子の上部を覆っている。
【００１６】
薄膜圧電共振子（ＦＢＡＲ）は、表面弾性波素子（ＳＡＷ）に用いられる圧電単結晶の表面弾性波による共振と異なり、圧電薄膜をバルク振動させ共振子として用いることに特徴があり、薄膜圧電共振子は、バルク振動する振動部５を有し、その振動のために空間が必要とされる。
【００１７】
図２は薄膜圧電共振子の構造を示す断面図であり、前記素子の機能部は薄い絶縁層１６を含むシリコンウェハー１７の上に形成され、振動部５は上部電極１３と下部電極１５に挟まれた圧電薄膜１４の部分で形成されている。更に、振動部５の下には空間部１８が形成されており、空間部１８の上部の振動部５がバルク振動することで、共振子として機能する。
【００１８】
薄膜圧電共振子の機能面、即ち、実装基板に対向する面には、金電極による素子側パッドが形成されている。前記素子の電極パッド上にワイヤーボンディング法や転写法により金バンプが形成され、基板の電極パッド部と金バンプの接合によりＦＢＡＲフィルタやデュプレクサが製造される。
【００１９】
実装基板には樹脂基板、セラミック基板またはガラス基板が用いられ、基板側パッドには金メッキが施されている。前記基板は、両面配線基板あるいは多層配線基板であってもよい。
【００２０】
紫外線・熱併用硬化性樹脂は、硬化時の収縮率が小さく、紫外線・熱併用硬化性樹脂で実装基板にフリップチップ接合された薄膜圧電共振子の側面および機能部以外の素子部を覆うことにより、硬化後の歪や応力が小さいため、薄膜圧電共振子の特性に及ぼす影響が小さく、良好な特性を示し、信頼性が向上する。
【００２１】
本発明の紫外線・熱併用硬化性樹脂層の樹脂としては、ポリイミド樹脂やガラスフリットが挙げられる。ポリイミド樹脂は、低誘電率・高周波での低損失が特徴であり、薄膜圧電共振子への電気特性に対する影響が小さいことから好ましい。また、ガラスフリットは、熱膨張係数がシリコンとほぼ等しい物質であり、加熱・軟化・硬化のプロセスを経ても薄膜圧電共振子への影響が小さいことから好ましい。
【００２２】
本発明の薄膜圧電共振子デバイスの一実施形態として、基板は、薄膜圧電共振子の振動部に対向する部分に窪みを有することが好ましい。図３は、薄膜圧電共振子の振動部に対向する部分に窪みを有する基板を用いた薄膜圧電共振子デバイスの断面図である。基板の窪みの深さは、２０〜１００μｍ程度であり、基板に窪みを有することにより、薄膜圧電共振子とＬＴＣＣ基板との空間の高さが他の部分より高くなり、樹脂の薄膜圧電共振子の振動部下部への流入を防止することが可能になる。
【００２３】
また、本発明の他の薄膜圧電共振子デバイスの一実施形態として、基板は、前記薄膜圧電共振子の振動部に対向しない領域でかつ導体を形成する領域に凸部が形成されていることが好ましい。図４は、前記薄膜圧電共振子の振動部に対向しない領域で、かつ導体を形成する領域に凸部が形成されている基板を用いた薄膜圧電共振子デバイスの断面図である。基板の凸部の高さは、５〜５０μｍ程度であり、基板に凸部を有することにより、フリップチップ接合部より薄膜圧電共振子とＬＴＣＣ基板との空間の高さが低くなり、樹脂の薄膜圧電共振子の振動部下部への流入を防止することが可能になる。
【００２４】
図５は薄膜圧電共振子の機能面側の電極パターンの例を示す概略図である。薄膜圧電共振子の中心にある振動部５の周辺に、金電極のパッド４が設けられており、一部、ダミーパッド１１が設けられている。
【００２５】
図６は、薄膜圧電共振子に対向する、実装基板の素子実装面側の電極パターン例を示す概略図である。薄膜圧電共振子の機能面側の電極パターンに対向する位置にそれぞれ、金電極ハッド６およびダミーパッド１２が設けられている。ダミーパッド１２を設けることにより、前記素子と実装基板の間の空間部分が狭くなり、封止樹脂の薄膜圧電共振子の機能面５下部への流入を防止することが可能になる。
【００２６】
次に、本発明の薄膜圧電共振子デバイスの製造方法について図面を参照し詳細に説明する。
【００２７】
薄膜圧電共振子デバイスの製造方法は、薄膜圧電共振子の端子電極上に金バンプを形成する工程と、前記金バンプが前記基板の配線と接続されるように、フリップチップボンディング法により前記薄膜圧電共振子を前記基板上に実装する工程と、前記薄膜圧電共振子の振動部を露出させ、かつ、露出されている空間が密封空間となるように、前記薄膜圧電共振子の周辺に紫外線・熱併用硬化性樹脂を塗布する工程と、加熱するとともに紫外線を照射することにより前記紫外線・熱併用硬化性樹脂を硬化させる工程と、前記薄膜圧電共振子と硬化させた前記紫外線・熱併用硬化性樹脂を覆うモールド樹脂層を形成する工程と、を有する。
【００２８】
まず、薄膜圧電共振子の機能面には、金電極による素子側パッドが形成されており、前記素子の電極パッド上にワイヤーボンディング法や転写法により金バンプが形成される。
【００２９】
一方、実装基板には樹脂基板、セラミック基板またはガラス基板が用いられ、基板側パッドには金メッキが施されている。実装工程においては、前記基板と金バンプが形成された薄膜圧電共振子の機能面を、加熱融着または超音波による接合方法の何れかにより、実装基板との適切な空間を保ち対向させ実装する。
【００３０】
次に、基板に実装された前記素子の周囲に、紫外線硬化・熱硬化併用型の流動性の低い樹脂を塗布する。
【００３１】
次に、紫外線照射・加熱硬化を行う。薄膜圧電共振子のサイズが小さく、周囲から紫外線硬化・熱硬化併用型樹脂の塗布が困難な場合においては、薄膜圧電共振子の上部から塗布を行い紫外線照射・加熱硬化を行う。この際に、前記素子の金バンプが形成されていない外周部は、紫外線硬化・熱硬化併用型の樹脂が機能面に入ることを防止するため、前記素子側には図５に示すダミーパッド１１を形成し、実装基板側にも同様に図６に示すダミーパッド１２を形成することで、ダミーパッドより内側の機能面への紫外線硬化・熱硬化併用型の樹脂の進入を防止する。
【００３２】
さらにエポキシ系樹脂あるいはフェノール系樹脂を用いて、トランスファモールド法により前記薄膜圧電共振子と硬化させた前記紫外線・熱併用硬化性樹脂を含む基板上全面に封止樹脂を形成する。
【００３３】
本発明における実装基板は、図３に示すように、薄膜圧電共振子の機能面に対抗する基板側を凹形状に加工し、前記素子の機能面に紫外線硬化・熱硬化併用型樹脂の進入を防止する基板構造であってもよい。
【実施例】
【００３４】
（実施例１）
紫外線硬化・熱硬化併用型樹脂の収縮率は１〜２％であり、従来の紫外線硬化型樹脂の収縮率４〜８％、熱硬化併用型樹脂の収縮率３〜６％と比較すると収縮率が小さく、薄膜圧電共振子への硬化収縮時の影響が小さい。本実施例では、ＬＴＣＣ基板上に超音波フリップチップ接合した薄膜圧電共振子に、高圧水銀ランプを用いた照度：１５０ｍＷ／ｃｍ2、主波長：３６５ｎｍの光源を用い、紫外線を積算光量：１８００ｍＪ／ｃｍ2照射した後に１２０℃で１時間硬化処理を行った。この紫外線硬化・熱硬化併用型樹脂を用いて作製した、薄膜圧電共振子で形成した帯域通過フィルタの特性例を図７に示す。帯域通過フィルタ透過特性（Ｓ21）１９、反射特性（Ｓ11）２０、反射特性（Ｓ33）２１の良好な状態が確認できる。
【００３５】
（比較例１）
（紫外硬化型の例）
紫外線硬化型樹脂を用いて封止を行った薄膜圧電共振子で形成した帯域通過フィルタの特性例を図８に示す。紫外線硬化の条件は、前記と同様に実装した薄膜圧電共振子に紫外線硬化型樹脂を塗布し、照度：１５０ｍＷ／ｃｍ2、主波長：３６５ｎｍ、積算光量：３０００ｍＪ／ｃｍ2の紫外線を照射し硬化させた。樹脂の硬化収縮時の影響により、帯域通過フィルタの透過特性（Ｓ21）１９が劣化している。
【００３６】
（比較例２）
（熱硬化型の例）
熱硬化型樹脂を用いて封止を行った薄膜圧電共振子で形成した帯域通過フィルタの特性例を図９に示す。熱硬化の条件は、前記と同様に実装した薄膜圧電共振子に熱硬化型樹脂を塗布し、１５０℃で３０分硬化処理を行った。熱硬化樹脂の硬化収縮時の影響により、帯域通過フィルタの透過特性（Ｓ21）１９が劣化している。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明における薄膜圧電共振子の封止構造を示す模式的断面図である。
【図２】薄膜圧電共振子の構造を示す模式的断面図である。
【図３】本発明における他の基板構造による薄膜圧電共振子の封止構造を示す模式的断面図である。
【図４】ダミーパッドを設けた実装基板のダミーパッド部模式的断面図である。
【図５】ダミーパッドを設けた薄膜圧電共振子の機能面側概略図である。
【図６】ダミーパッドを設けた実装基板の素子実装面側概略図である。
【図７】紫外線硬化・熱硬化併用型樹脂を用いた本発明の薄膜圧電共振子の特性図である。
【図８】従来の紫外線硬化型樹脂を用いた薄膜圧電共振子の特性図である。
【図９】従来の熱硬化型樹脂を用いた薄膜圧電共振子の特性図である。
【図１０】従来のＳＡＷフィルタの封止構造を示す模式的断面図である。
【図１１】フリップチップ実装法におけるアンダーフィルによる素子下面封止構造を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  実装基板
２  薄膜圧電共振子
３  金バンプ
４  素子側パッド
５  機能部
６  基板側パッド
７  紫外線硬化・熱硬化併用型樹脂
８  接地導体
９  モールド樹脂
１０  基板段差部
１１  素子側ダミーパッド
１２  基板側ダミーパッド
１３  上部電極
１４  圧電薄膜
１５  下部電極
１６  絶縁層
１７  シリコンウェハー
１８  空間部
１９  帯域通過フィルタ透過特性（S21）
２０  帯域通過フィルタ反射特性（S11）
２１  帯域通過フィルタ反射特性（S33）
【図１】
2007104458.tif 000003
【図２】
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【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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