(57)【要約】      （修正有）【課題】通信機器の電池寿命を長くするため、フィルタに用いる素子として損失の少ない音響共振器を提供する。【解決手段】上部及び下部金属電極１８ｉ、１４を、上下面に有する圧電材料１６から成る略水平な膜であって、該膜の周縁部周りで、付着ポリマー３０によって矩形の相互接続フレーム２２の内側壁に付着される膜を含む音響共振器である。パッケージフレームの側壁は、膜に略垂直であり、誘電体マトリクス内に導電ビア２４を含み、該導電ビアは、側壁内で略垂直に走る。金属電極は、膜の上面上のフィーチャ層によって金属ビアに導電結合される。上下蓋が、音響共振器を該共振器の周囲から封止するように、相互接続フレームの上下端部に結合する。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部及び下部金属電極を、上下面に有する圧電材料から成る略水平な膜であって、該膜の周縁部周りで、付着ポリマーによって矩形の相互接続フレームの内側壁に付着される膜を含む音響共振器であって、パッケージフレームの側壁は、前記膜に略垂直であり、誘電体マトリクス内に導電ビアを含み、該導電ビアは、前記側壁内で略垂直に走り、前記金属電極は、前記膜の上面上のフィーチャ層によって前記金属ビアに導電結合され、上下蓋が、音響共振器を該共振器の周囲から封止するように、前記相互接続フレームの上下端部に結合される、音響共振器。
【請求項２】
前記圧電材料は、チタン酸バリウムストロンチウム（ＢＳＴ）を含む、請求項１に記載の音響共振器。
【請求項３】
前記下部電極の下に空隙を設けた状態で、前記膜は、前記付着ポリマーのフレームによって下から支持される、請求項２に記載の音響共振器。
【請求項４】
前記付着ポリマーと前記下部電極との間に界面層を更に含む、請求項３に記載の音響共振器。
【請求項５】
前記界面層は、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＧａＮ及びＩｎＮから成る群から選択される、請求項４に記載の音響共振器。
【請求項６】
前記界面層の厚さは、０．５〜５ミクロンである、請求項４に記載の音響共振器。
【請求項７】
前記ＢＳＴ膜は、前記付着ポリマーのフレームによって上から更に付着される、請求項３に記載の音響共振器。
【請求項８】
前記下部電極は、ＢＳＴを通過する銅リードを介して、アクセスされる、請求項２に記載の音響共振器。
【請求項９】
前記ＢＳＴ層は、バリウムとストロンチウムを、約２５／７５〜約７５／２５の比率で含む、請求項２に記載の音響共振器。
【請求項１０】
前記ＢＳＴ層は、バリウムとストロンチウムを、約３０／７０の比率で含む、請求項２に記載の音響共振器。
【請求項１１】
前記ＢＳＴ層の厚さは、１０００〜  ５０００オングストロームである、請求項２に記載の音響共振器。
【請求項１２】
前記下部電極は、タンタル又はプラチナを含む、請求項１に記載の音響共振器。
【請求項１３】
前記下部電極の厚さは、１０００〜２５００オングストロームである、請求項１に記載の音響共振器。
【請求項１４】
前記ＢＳＴは、単結晶又は多結晶構造を有する、請求項２に記載の音響共振器。
【請求項１５】
前記上部電極は、前記ＢＳＴ誘電体と接触する、アルミニウム、プラチナ又はタンタルの層を含む、請求項２に記載の音響共振器。
【請求項１６】
前記上部電極は、電着銅を更に含む、請求項１５に記載の音響共振器。
【請求項１７】
前記付着ポリマーは、液晶ポリマーである、請求項１に記載の音響共振器。
【請求項１８】
前記相互接続フレームは、セラミックマトリクス及び金属ビアを含む、請求項１に記載の音響共振器。
【請求項１９】
前記相互接続フレームは、埋め込み導電ビアを有する単結晶セラミック支持構造を提供するために、ビアと同時焼成することによって、作製される、請求項１８に記載の音響共振器。
【請求項２０】
前記セラミックは、高低温同時焼成セラミック（ＨＴＣＣ又はＬＴＣＣ）材料セットを用いて、金属ビアと同時焼成される、請求項１８に記載の音響共振器。
【請求項２１】
前記金属ビアは、Ａｕ、Ｃｕ及びＷから成る群から選択される金属を含む、請求項１８に記載の音響共振器。
【請求項２２】
前記フレームは、ポリマーマトリクス及び金属ビアを含む、請求項１に記載の音響共振器。
【請求項２３】
前記金属ビアは、銅ビアである、請求項２２に記載の音響共振器。
【請求項２４】
前記フレームは、セラミックフィラー及び／又はガラス繊維を更に含む、請求項２２に記載の音響共振器。
【請求項２５】
前記フレームの深さは、１５０ミクロン〜３００ミクロンである、請求項１に記載の音響共振器。
【請求項２６】
前記上下蓋は、金属、セラミック、シリコン、液晶ポリマー及びガラスから成る群から選択された材料から作製される、請求項１に記載の音響共振器。
【請求項２７】
前記上蓋は、前記相互接続フレームの上面に作製された上部金属リングに付着され、下蓋は、前記相互接続フレームの下面に作製された下部金属リングに付着される、請求項１に記載の音響共振器。
【請求項２８】
前記上部金属リングは、前記相互接続フレームの外縁部に作製され、前記蓋は、前記フレームの全上面、前記付着ポリマー及び前記膜の上面を被覆する、請求項２７に記載の音響共振器。
【請求項２９】
前記下部金属リングは、前記蓋が、前記付着ポリマーの表面、露出した犠牲キャリヤ及び前記膜の前記下部電極を被覆でき、前記相互接続フレームの下面の一部を被覆しないまま残すように、前記相互接続フレームの下面の内縁部に作製される、請求項２７に記載の音響共振器。
【請求項３０】
前記上部及び下部金属リングは、Ｎｉ及びＡｕの表面コーティングを含み、前記蓋は、対応する共晶Ａｕ／Ｓｎの封止リングを含む、請求項２７に記載の音響共振器。
【請求項３１】
前記下蓋周りの前記相互接続フレームのビアから該下蓋の下まで延伸する、前記音響共振器をＰＣＢにはんだ表面実装付着可能にするための、金属パッドを更に含む、請求項１に記載の音響共振器。
【請求項３２】
前記付着ポリマーフィルムは、前記圧電材料と前記上部電極の上面に亘り延在する、請求項１に記載の音響共振器。
【請求項３３】
前記上部電極を被覆する前記付着ポリマーフィルムの厚さは、最大５ミクロンである、請求項３２に記載の音響共振器。
【請求項３４】
切換えできる調整可能なフィルタとしての請求項１に記載の音響共振器の使用。
【請求項３５】
アンテナを介して無線周波数を送受信するためのデュプレクサとしての、請求項１に記載の音響共振器の使用。
【請求項３６】
請求項１に記載の音響共振器を含むＲＦ通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話等で使用するためのＲＦフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話は、より賢くなっている。所謂第３世代のスマートフォンから第４及び第５世代のスマートフォンに移行する際に、無線周波数及び帯域に関して急激な成長があった。正確に動作可能にするのに、直近の帯域から信号を除去する必要がある。
【０００３】
ＲＦ及びマイクロ波印加には、調整可能な装置及び回路の使用が、多いに有効である。広範囲で調整可能な部品を用いることで、フィルタは、複数の動作周波数帯域に亘り調整可能になり、インピーダンス整合ネットワークは、アンプの電力レベル又はアンテナのインピーダンスに合せて調整可能になる。
【０００４】
これまで以上に精巧なスマートフォンや自動車等におけるＲＦ装置の需要に応えるために、異なる通信チャネルに対して異なる周波数帯を使用することや、スマートフォン等の様々なＲＦ周波数装置が、通常の動作を妨害する可能性がある周波数で共存することが必要である。これを行う１つの方法としては、フィルタとしてＦＢＡＲ技術を使用する方法がある。
【０００５】
ＦＢＡＲ（Ｆｉｌｍ  Ｂｕｌｋ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ：薄膜音響共振器）フィルタは、表面弾性波フィルタと比較して、阻止曲線が急な優れた性能を持つバルク弾性波フィルタの形をしている。ＦＢＡＲフィルタは、信号損失が少なく、その結果、移動通信技術において、電池寿命を長く、通話時間を長くできる。
【０００６】
ほとんどのアプリケーションが第三世代（３Ｇ）であったときには、４つや５つだけの異なる帯域には、ＦＢＡＲ（Ｆｉｌｍ  Ｂｕｌｋ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ：薄膜音響共振器）フィルタリングの使用が、有効であった。現在では、世界的な通信事業者らが４Ｇ（第四世代）に移るのに伴い、フィルタの仕様は遥かに厳格になっている。
【０００７】
チタン酸バリウムストロンチウム（Ｂａｒｉｕｍ  ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ  ｔｉｔａｎａｔｅ：ＢＳＴ）は、室温でペロブスカイト構造を有する中心対称の圧電材料として存在する混合チタン酸塩である。ＢＳＴは、誘電率が高く、誘電損失が低く、リーク電流密度が低く、コンデンサの誘電体として使用されてきた。
【０００８】
一般に、ＢＳＴは、比較的小面積で大容量を実現可能にするように、誘電率が高くなっている。また、ＢＳＴの誘電率は、印加電界によって決まる。その結果、薄膜ＢＳＴには、絶縁定数が、印加された直流電界によって目に見えて変化することがあるという顕著な特性があるため、容量をコンデンサのバイアス電圧を変化させて調整可能な極めて単純な電圧可変コンデンサに対応できる。さらに、フィルム誘電率は、ゼロバイアス付近では概ね左右対称になるため、バイアス電圧は、通常、ＢＳＴコンデンサを横断するどちらの方向にも印加されることができる。即ち、ＢＳＴは、通常、好適な電界方向を示さない。こうした特性により、誘電材料が、大きさに応じた特性電圧で、共振し、その結果、電気エネルギを吸収して、電気エネルギを音響エネルギに変化させることによって、フィルタとして機能できるような、交流回路内における誘電体として、ＢＳＴが使用可能になる。
【０００９】
Ｈｕｍｉｒａｎｇ氏とＡｒｍｓｔｒｏｎｇ氏に付与された特許文献１では、ＢＳＴ材料を使用した切換できる調整可能な音響共振器について記載している。音響共振器は、チタン酸バリウムストロンチウム（ＢＳＴ）の誘電層を間に配置した一対の電極を含む。この装置は、ＤＣ（直流）バイアス電圧がＢＳＴ誘電層に印加される場合に、ある共振周波数で共振器としてスイッチオンされる。また、音響共振器は、ＤＣバイアス電圧が全くＢＳＴ誘電層に印加されない場合には、スイッチオフされる。さらに、音響共振器の共振周波数は、ＤＣバイアス電圧のレベルが増大するにつれて共振周波数が増大して、ＤＣバイアス電圧のレベルに基づいて調整されることができる。
【００１０】
特許文献１に記載された一設計では、サファイア基板上に形成されたかかる音響共振器について説明している。特許文献１に記載された別の設計では、かかる音響共振器は、第２電極と基板との間に配置された空隙上に形成される。また、音響反射器上に形成された音響共振器も記載されており、該音響反射器は、プラチナ（Ｐｔ）と二酸化珪素（ＳｉＯ２）を交互にした複数の層から構成し、基板が原因で音響共振器の共振が減衰するのを抑制する。
【００１１】
ＢＳＴベースの音響共振器の機能は、ＤＣバイアス電圧を印加して、スイッチオン又はオフされることができ、共振器の共振周波数は、ＤＣバイアス電圧を変化させることによって、調整されることができる。従って、ＢＳＴベースの音響共振器は、無線周波数信号をアンテナで送受信するための切換できる調整可能なフィルタ及びデュプレクサ等の電子回路において多様な用途がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国登録特許第７，６７５，３８８号
【発明の概要】
【００１３】
本発明の第１態様は、上部及び下部金属電極を、上下面に有する圧電材料から成る略水平な膜であって、該膜の周縁部周りで、付着ポリマーによって矩形の相互接続フレームの内側壁に付着される膜を含む音響共振器であって、パッケージフレームの側壁は、膜に略垂直であり、誘電体マトリクス内に導電ビアを含み、該導電ビアは、側壁内で略垂直に走り、金属電極は、膜の上面上のフィーチャ層によって金属ビアに導電結合され、上下蓋が、音響共振器を該共振器の周囲から封止するように、相互接続フレームの上下端部に結合される、音響共振器を提供することに関する。
【００１４】
好適には、圧電材料は、チタン酸バリウムストロンチウム（ＢＳＴ）を含む。
【００１５】
通常、下部電極の下に空隙を設けた状態で、膜は、付着ポリマーのフレームによって下から更に支持される。
【００１６】
通常、音響共振器は、付着ポリマーと下部電極との間に界面層を更に含む。
【００１７】
任意には、界面層は、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＧａＮ及びＩｎＮから成る群から選択される。
【００１８】
通常、界面層の厚さは、０．５〜５ミクロンである。
【００１９】
任意には、膜は、付着ポリマーのフレームによって上から更に付着される。
【００２０】
任意には、下部電極は、ＢＳＴを通過する銅リードを介して、アクセスされる。
【００２１】
通常、ＢＳＴ層は、バリウムとストロンチウムを、約２５／７５〜約７５／２５の比率で含む。
【００２２】
好適には、ＢＳＴ層は、バリウムとストロンチウムを、約３０／７０の比率で含む。
【００２３】
通常、ＢＳＴ層の厚さは、０．１〜１ミクロンである。
【００２４】
通常、下部電極は、タンタル又はプラチナを含む。
【００２５】
通常、下部電極の厚さは、０．１〜２．５ミクロンである。
【００２６】
好適には、ＢＳＴは、単結晶又は多結晶構造を有する。
【００２７】
任意には、上部電極は、ＢＳＴ誘電体と接触する、アルミニウム、プラチナ又はタンタルの層を含む。
【００２８】
任意には、上部電極は、電着銅を更に含む。
【００２９】
好適には、付着ポリマーは、液晶ポリマーである。
【００３０】
実施形態によっては、相互接続フレームは、セラミックマトリクス及び金属ビアを含む。
【００３１】
そうした実施形態では、相互接続フレームは、埋め込み導電ビアを有する単結晶セラミック支持構造を提供するために、ビアと同時焼成することによって、作製される。
【００３２】
或いは、セラミックは、高低温同時焼成セラミック（ＨＴＣＣ又はＬＴＣＣ）材料セットを用いて、金属ビアと同時焼成される。
【００３３】
通常、金属ビアは、Ａｕ、Ｃｕ及びＷから成る群から選択される金属を含む。
【００３４】
他の実施形態では、フレームは、ポリマーマトリクスを含み、埋め込み金属ビアを有する。
【００３５】
通常、そうした実施形態では、金属ビアは、銅ビアである。
【００３６】
任意には、フレームは、セラミックフィラー及び／又はガラス繊維を更に含む。
【００３７】
通常、フレームの深さは、１５０ミクロン〜３００ミクロンである。
【００３８】
通常、上下蓋は、金属、セラミック、シリコン、液晶ポリマー及びガラスから成る群から選択された材料から作製される。
【００３９】
好適には、上蓋は、相互接続フレームの上面に作製された上部金属リングに付着され、下蓋は、相互接続フレームの下面に作製された下部金属リングに付着される。
【００４０】
最も好適には、上部金属リングは、相互接続フレームの外縁部に作製され、蓋は、フレームの全上面、付着ポリマー及び膜の上面を被覆する。
【００４１】
最も好適には、下部金属リングは、蓋が、付着ポリマーの表面、露出した犠牲キャリヤ及び膜の下部電極を被覆でき、相互接続フレームの下面の一部を被覆しないまま残すように、相互接続フレームの下面の内縁部に作製される。
【００４２】
実施形態によっては、上部及び下部金属リングは、Ｎｉ及びＡｕの表面コーティングを含み、蓋は、対応する共晶Ａｕ／Ｓｎの封止リングを含む。
【００４３】
好適には、音響共振器は、下蓋周りの相互接続フレームのビアから下蓋の下まで延伸する、音響共振器をＰＣＢにはんだ表面実装付着可能にするための、金属パッドを更に含む。
【００４４】
実施形態によっては、付着ポリマーフィルムは、圧電材料と上部電極の上面に亘り延在する。
【００４５】
そうした実施形態では、上部電極を被覆する付着ポリマーフィルムの厚さは、最大５ミクロンである。
【００４６】
第２実施形態は、切換えできる調整可能なフィルタとしての音響共振器の使用に関する。
【００４７】
第３実施形態は、アンテナを介して無線周波数を送受信するためのデュプレクサとしての音響共振器の使用に関する。
【００４８】
第４実施形態は、音響共振器を含む無線周波数（ＲＦ）通信装置に関する。
【００４９】
本発明について一層よく理解し、どのように本発明を実施されることができるかを示すために、以下で、単なる例示目的で、添付図について言及する。
【００５０】
次に、特に図面について詳述するが、示された詳細は、ほんの一例であり、本発明の好適実施形態に関する例示的な解説のみを目的とし、本発明の原理及び概念的態様の説明に、最も有用で、容易に理解されると確信されるものを提供するために、提示される点について、強調しておく。これに関して、本発明を基本的に理解するのに必要な以上には、本発明の構造的細部を示すことはしていない；説明を、図面を用いて行うことで、当業者に、本発明の幾つかの形態が、実際にどのように具現化されるかを明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】犠牲基板を、常誘電体を該基板上で電極層間に成長させた状態で、作製する製造方法に関するステップを示すフローチャートである。
【図１ａ】サファイア基板上に堆積される電極化された圧電層のビルドアップに関する概略断面図である。
【図１ｂ】サファイア基板上に堆積される電極化された圧電層のビルドアップに関する概略断面図である。
【図１ｃ】サファイア基板上に堆積される電極化された圧電層のビルドアップに関する概略断面図である。
【図１ｄ】サファイア基板上に堆積される電極化された圧電層のビルドアップに関する概略断面図である。
【図１ｅ（ｉ）】サファイア基板上に堆積される電極化された圧電層のビルドアップに関する概略断面図である。
【図１ｅ（ｉｉ）】サファイア基板上に堆積される電極化された圧電層のビルドアップに関する概略断面図である。
【図１ｆ（ｉ）】複数の個別のダイに関する概略断面図であり、各ダイは、第１実施形態によるＦＢＡＲコアとして使用する犠牲基板上の電極化された圧電フィルムから成る。
【図１ｆ（ｉｉ）】複数の個別のダイに関する概略断面図であり、各ダイは、第１実施形態によるＦＢＡＲコアとして使用する犠牲基板上の電極化された圧電フィルムから成る。
【図２】一実施形態の音響共振器がどのように作製されることができるかを示すフローチャートである。
【図３】図１ｆ（ｉ）のダイがキャビティ内に配置された状態の、キャビティから成る繊維強化ポリマー相互接続フレームワークに関する概略断面図である。
【図４】図１ｆ（ｉ）のダイがキャビティ内に配置された状態の、キャビティから成るセラミック相互接続フレームワークに関する概略断面図である。
【図５】図１ｆ（ｉ）のダイがキャビティ内に配置され、続いて付着ポリマーフィルムで積層された状態の、図３のキャビティから成る繊維強化ポリマー相互接続フレームワークに関する概略断面図である。
【図６】キャリヤを付着させた状態の、図５の構造に関する概略断面図である。
【図７】犠牲基板を除去した状態の、図６の相互接続フレームワークに関する概略断面図である。
【図８】穴を、ダイ周りのポリマーフィルムを除去して、キャリヤまで貫通させた状態の、図７の構造に関する概略断面図である。
【図９】犠牲基板が取外された状態の、図８の構造に関する概略断面図である。
【図１０】付着ポリマーで積層され、膜周りの空間、即ち犠牲基板を除去することによって残ったキャビティを充填し、更に５０ミクロン程度フレームを被覆した、図９の構造に関する概略断面図である。
【図１１】キャリヤが除去された状態の、図１０の構造に関する概略断面図である。
【図１２】穴が、ビアまで穿孔され、穴が付着ポリマーを通り上部電極まで穿孔され、付着ポリマー及び膜を通り下部電極まで穿孔された状態の、図１１の構造に関する概略断面図である。
【図１３】シード層が、ドリル穴の表面を含む、表面を被覆した状態の、図１２の構造に関する略図である。
【図１４】ドリル穴が充填され、コンタクトパッドが充填されたドリル穴をビア及び電極に接続し、下部パッドが、ビアの下端部に接続され、上下封止リングを形成した状態の、図１３の構造に関する略図である。
【図１５】ビアポストが、下部パッドから、ランドグリッドアレイＬＧＡに結合するため等、表面実装するために、下部封止リングの遥か下まで成長された状態の、図１４の構造に関する略図である。
【図１６】コンタクトパッド及びリング封止材がニッケル、金又はニッケル金終端部でコーティングされた状態の、図１５の構造に関する概略断面図である。
【図１７】シード層がエッチング除去された状態の、図１６の構造に関する概略断面図である。
【図１８】膜の両面にある付着ポリマーが、実質的に薄化され、界面層が除去された状態の、図１７の構造の概略断面図である。
【図１９】蓋が膜の上下に付着され、蓋が、リング封止材によって相互接続フレームに対して封止され、気密封止にした状態の、図１８の構造に関する概略断面図である。
【図２０】フレームワークの格子から個片化した後の、図１８の構造に関する概略断面図である。
【図２１】上から見た図２０の構造に関する概略断面図である。
【図２２】下から見た図２１の構造に関する概略断面図である。
【図２３】変形例の構造に関する製造ルートを示すフローチャートである。
【図２４】図１ｆ（ｉｉ）のダイが、キャビティ内に、下向きに載せて配置された状態、即ち犠牲基板が除去可能なテープ上に上向きにされた状態の、キャビティから成る繊維強化ポリマー相互接続フレームの格子の一部である、単独キャビティ及びそれを囲むフレームに関する概略断面図である。
【図２５】単一キャビティ、それを囲むフレーム、及び下向きにされた図１ｆ（ｉｉ）のダイの概略断面図であり、犠牲基板を持上げて、除去して示している。
【図２６】付着ポリマーを積層して、付着ポリマーで、膜とフレームとの間の空間を充填し、界面層から全ての残存材料を被覆し、フレームを、約５０ミクロン余分に充填した、図２５の構造に関する概略断面図である。
【図２７】除去可能なテープが除去され、フレームワーク及びビアの端部が露出された状態の、図２６の構造に関する概略断面図である。
【図２８】穴がポリマーフィルムを通りビアの反対側端部まで穿孔され、穴が外側電極及び圧電膜を通り内側電極まで穿孔され（図示されたように、穴は、ポリマーを通りビアの上端部まで存在し、下部電極及び膜を通り上部電極まで存在するが、構造は、反転されることになっている．．．）。
【図２９】金属シード層が、アレイの上下両面を被覆し、ドリル穴の壁をコーティングした状態の、図２８の構造に関する概略断面図である。
【図３０】ドリル穴が充填され、コンタクトパッド及びリング封止材が各側に作製された状態の、図２９の構造に関する概略断面図である。
【図３１】ビアポストが、パッドから、構造の膜とは反対側に、ランドグリッドアレイＬＧＡに結合するため等、表面実装用の封止リングを遥かに越えるまで成長された状態の、図３０の構造に関する概略断面図である。
【図３２】コンタクトパッド及びリング封止材が、ニッケル、金又はニッケル金でコーティングされた状態の、図３１の構造に関する概略断面図である。
【図３３】シード層がエッチング除去された状態の、図３２の構造に関する概略断面図である。
【図３４】１８０度回転され、（この状態で）露出された上部電極がエッチング除去された状態の、図３３の構造に関する概略断面図である。
【図３５】付着ポリマーが略除去され、界面層の残部が、露出された部分から除去された状態の、図３４の構造に関する概略断面図である。
【図３６】上下蓋が、上下リング封止材に付着された状態の、図３５の構造に関する概略断面図である。
【図３７】フレームワークの格子を切断して、パッケージされた音響共振器を格子から個片化した後の、図３６の構造に関する概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
本発明は、適切な電圧及び周波数を有する交流電流が印加されると共振する圧電膜を有する音響共振器に関する。この圧電膜により、音響共振器が、電気信号を機械エネルギに変換可能になり、携帯電話等のＲＦ装置におけるノイズを引き起こすＲＦ周波数をフィルタリングする。従って、この部品は、切換えできる調整可能な音響共振器フィルタとなる。
【００５３】
１つの高性能圧電材料は、混合バリウム−チタン酸ストロンチウムＢｘＳ（１−ｘ）ＴｉＯ３である。
【００５４】
約０．８ＭＶ／ｃｍ（厚さ２４００ＡのＢＳＴ膜に対して１９．２Ｖ）の信号が、ＢＳＴ膜に印加されると、ＢＳＴ膜は共振する。この様に電気エネルギを機械エネルギに変換することによって、ＢＳＴフィルムは、無線周波数の電子信号を吸収するフィルタとして使用されることができる。こうした良好なＱ値（＞１０００）を有する薄膜音響共振器（ＦＢＡＲ）フィルタが、知られている。
【００５５】
高い効率と信頼性を獲得するために、圧電材料は、エピタキシャルに成長されるのが好ましく、単結晶又は多結晶とされることができる。
【００５６】
ＢＳＴは、基板上で適切な格子間隔でエピタキシャルに成長されることができる。１つのそうした基板は、Ｃ面＜０００１＞のサファイアウエハである。該ウエハは、直径インチインチ、６インチ、８インチ、厚さ７５ミクロン〜５００ミクロンのものが現在商業的に入手可能である。
【００５７】
該膜は、各面に不活性電極を必要とし、保護のためにパッケージ化される。大気、特に湿気から保護するために、気密封止に又は少なくとも半気密封止されるのが好ましい。
【００５８】
本発明の実施形態は、パッケージ化された常誘電体膜に関し、かかるパッケージ化された圧電膜の作製方法にも関する。パッケージは、フレーム、及び上下蓋から成る箱体である。表面実装用コンタクトは、フレームの下面に設けられる。フレームは、該フレームを貫通するビアを有する。下蓋は、フレーム下面の内周部に付着され、膜を保護する。ビアは、フレームを越えて延伸する下部コンタクトに結合され、パッケージ化された部品を表面実装可能にする。
【００５９】
第１ビアの上端部は、接続パッドによって下部電極に結合され、第２ビアの上端部は、第２接続パッドによって上部電極に結合される。上蓋は、膜、接続パッド、第１ビア及び第２ビアの上端部全体に亘り延在する。この様にすると、接続パッドが、どちらの蓋の縁部下からも出る必要がなくなる。その結果、蓋は、フレームにしっかりと密着されて、高品質な封止を提供できる。
【００６０】
蓋自体は、セラミック、シリコン、ガラス又は金属とすることができる。かかる蓋は、商業的に入手可能である。部品の気密封止が必要でない場合、例えば、部品自体が気密封止されている装置内で使用される場合等では、蓋は、ポリマー等他の材料から作製されることができる。好適には、かかるポリマーは、それでも、超低吸湿性を特徴とするものとする。液晶ポリマー（ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｐｏｌｙｍｅｒ：ＬＣＰ）が、  適当な候補である。
【００６１】
ＢＳＴ膜が、膜の縁部を囲み、下面の外周を支持するポリマーによって周辺フレームに付着されることが、本発明の実施形態の特徴である。また、任意には、ポリマーは、上面の外周も支持する。蓋と同様に、湿気からの防護性を高めるために、好適には、ポリマーは、液晶ポリマーＬＣＰとする。
【００６２】
高い音響共振を得るために、ＢＳＴ等の圧電膜は、エピタキシャルに成長されるのが好ましい。ＢＳＴ膜を成長するのに良好な犠牲基板は、Ｃ面の単結晶サファイアウエハである。若干異なる構造を齎す多数の様々な製造工程が存在する。
【００６３】
以下に記載される２つの製造ルートに共通するのは、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＧａＮ又はＩｎＮとすることができる界面層が、最初に犠牲基板上に堆積される点である。界面層の厚さは、１ミクロン又は２ミクロン（１０００オングストローム〜２０００オングストローム）とすることができる。下部電極の下、少なくともポリマーで保護された周辺部周りにあるこの界面層の残部は、構造が、以下に記載される作製ルートによって加工されたことを物語る目安となる。
【００６４】
通常プラチナであるが、タンタルとすることもできる下部電極は、界面層上に堆積される。圧電材料（ＢＳＴ等）は、その上に堆積され、第２電極は、圧電材料上に堆積される。第２電極は、圧電材料の表面の一部だけを被覆でき、パターンに堆積され又は該パターン上にパネルメッキされ、部分的に剥離除去されることができる。その後、サファイアウエハは、個々のダイに個片化される。電極及び圧電膜を有する各ダイは、フレームの誘電性グリッドワークのキャビティ内に配置され、該グリッドワークは、キャビティを画成し、ビアがフレームを垂直に貫通し、通常、除去可能なテープ上まで達するが、該テープは、キャビティの底部を形成する粘着フィルムとすることができる。以下で記述する一変形例の工程では、ダイは、キャビティ内に、圧電材料と電極を上向きにして置かれ、以下で記述する別の変形例の工程では、ダイは、キャビティ内に、圧電材料と電極を下向きして置かれる。これら２変形例の方法の結果、以下でも詳述するような若干異なる構造が得られる。
【００６５】
構造と工程の両方共で、犠牲基板が除去される。これは、犠牲基板を通して界面層に照射して、界面層を融解することによって達成されることができる。サファイア犠牲基板を照射して、窒化物界面層を金属化して後、融解するために、適切なレーザが使用できる。適切なレーザのパワーは、２００〜４００ｍＪ／ｃｍ２とすることができ、例えば波長が１９３ｎｍのフッ化アルゴン（ＡｒＦ）エキシマレーザ（レーザ）、又は波長が２４８ｎｍのフッ化クリプトン（ＫｒＦ）エキシマレーザとすることができる。サファイアは、これらのレーザを透過するが、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＧａＮ又はＩｎＮの界面層は、エネルギを吸収し、熱くなり、金属に変換され、その後、融解し、サファイア基板を解放する。
【００６６】
最終的な構造では、膜は、通常液晶ポリマーである付着用ポリマーによって物理的にフレームに付着される。上部及び下部電極は、フレームの上端部で銅パッドによってビアの上端部に結合され、上蓋は、膜及びビアの上端部を被覆する。下蓋は、膜の下でキャビティを被覆し、下部フレームの下面に付着される。膜の上下のキャビティは、膜を振動可能にするが、任意には、機械的支持を提供するために、上面は、ポリマーの薄層でコーティングされ、該薄層の厚さは、最大約５ミクロンとすることができる。
【００６７】
下蓋は、膜の真下で下部開口部を被覆し、表面実装用下部コンタクトが、下蓋周りで下蓋を越えてビアの下端部に付着されるように、下蓋の内周周りに封止材によってフレームに固定される。
【００６８】
図１、及び図１ａ乃至図１ｆに対応して図式的に示されるビルドアップを参照して、犠牲基板上に圧電膜を作製する方法について、次に、詳述する。
【００６９】
まず、犠牲基板を得る−ステップ１（ａ）。例えば、これは、Ｃカットサファイア（Ａｌ２Ｏ３）ウエハとすることができる。ウエハ１０の厚さは、通常、１００〜２５０ミクロンの範囲とする。サファイアウエハは、直径約２インチ〜約８インチの範囲で、商業的に入手可能である。界面層１２が、犠牲層１０の表面上に成長させられる−ステップ（１ｂ）。界面層１２は、例えば、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＧａＮ又はＩｎＮ等の窒化物とすることができる。界面層１２の厚さは、通常、１ミクロン又は２ミクロンであるが、厚さ５００オングストローム〜４０００オングストロームとすることができる。
【００７０】
その後、下部電極１４が、界面層１２上に堆積される（ステップ１ｃ）。
【００７１】
通常、下部電極１４は、プラチナ又はタンタル等の不活性金属を含む。下部電極１４の厚さは、通常、約１〜２．５ミクロンであり、その上にＢＳＴのエピタキシャル成長を可能にする構造を有する。界面層１２と下部電極１４は、分子線エピタキシー法（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｘｉｔａｘｙ：ＭＢＥ）によって、成長させることができる。
【００７２】
圧電材料１６の層、即ち、典型的には、チタン酸バリウムストロンチウムＢＳＴのエピタキシャル膜が、下部電極上に成長させられる（ステップ１ｄ）。一実施形態では、圧電材料１６は、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ）によって成長させられる。分子線エピタキシー法は、高真空又は超高真空（１０−８Ｐａ）で行われる。ＭＢＥの堆積速度を遅くする、通常、毎時３０００ｎｍ未満とすることで、フィルムが、適切な格子空間で、基板上にエピタキシャルに成長可能になる。そうした堆積速度にするには、他の堆積技術と同じ不純物レベルを達成するために比例的に良好な真空を必要とする。キャリアガスの不在や超高真空環境により、純度の最も高い成長フィルムを得られる。
【００７３】
或いは、しかしながら、パルスレーザ堆積法、ＲＦスパッタリング又は原子層堆積法等の他の技術が、界面層１２（例えば、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＧａＮ又はＩｎＮ）、下部電極１４（例えば、Ｐｔ又はＴａ）、及び圧電材料１６である、例えばＢＳＴの薄膜を準備するのに、使用されることができる。
【００７４】
ＢＳＴ１６のエピタキシャル成長は、良好な再現性や最適な性能に必要である。圧電材料１６の薄膜は、単結晶又は多結晶とすることができる。圧電材料１６の厚さは、通常約１〜約５ミクロンの範囲にあり、例えば約２５００オングストロームとすることができる。
【００７５】
ＢＳＴ薄膜におけるバリウム対ストロンチウムの比率は、正確に制御されることができる。様々な用途のために、選択されるＢ／Ｓの範囲は、約２５／７５〜約７５／２５で可変とすることができ、好適には、約３０／７０〜約７０／３０の範囲である。適切な比率は、膜厚、最大共振場（Ｖ／ｕｍ）によって決定され、混合構造におけるイオンの相対的比率が、Ｑ因子を最適化するのに使用されることができる。
【００７６】
次に、上部電極が、圧電材料１６上に作製される（ステップ１ｅ）。一変形例（図１ｅ（ｉ）として示される）では、不連続な上部電極１８ｉのアレイが、スパッタリングされた後、フォトレジストマスクを使用して選択的にエッチングされる、又は選択的にフォトレジストマスクにスパッタリングされることができる。
【００７７】
或いは、図１ｅ（ｉｉ）で示された変形例では、連続した上部電極１８ｉｉが、圧電材料１６上に作製される。
【００７８】
上部電極１８ｉ、１８ｉｉの厚さは、通常、約１ミクロンである。
【００７９】
通常、上部電極１８ｉ、１８ｉｉは、ＢＳＴと接触する第１層のアルミニウム、プラチナ又はタンタル、及び第１層の上に銅を堆積させた第２層を有する二重層を含む。図１ａ〜図１ｅ（ｉ）、図１ｅ（ｉｉ）に示されるように、これらのステップは、一般的に、サファイアウエハ上で部品を大規模アレイにして完成される。
【００８０】
この段階で、犠牲基板１０（例えば、サファイアのウエハ）は、個々の部品又はダイ２０ｉ（２０ｉｉ）に個片化されることができる。かかる個々のダイは、図１ｆｉ及び図１ｆｉｉに示されている。
【００８１】
ダイ２０ｉ（２０ｉｉ）は、犠牲基板上の相互接続フレームの格子によって画成されたキャビティ内に配置されることができる。  ２つの主な加工ルートがある。図２、及び図３〜図２２の略図を参照して記載された第１加工ルートでは、ダイ２０ｉは、最上部に圧電材料１６及び電極１４、電極１８ｉを有して配置されることができる、又は図２３、及び図２４〜図３６の略図を参照して記載された第２加工ルートでは、ダイ２０ｉｉは、最上部に圧電材料１６及び電極１４、１８ｉｉを有して配置されることができる。
【００８２】
図２のフローチャートを参照すると、良好なＱ値を有するパッケージ化された薄膜音響共振器（ＦＢＡＲ）フィルタを作製するための第１加工ルートが、提示されている。
【００８３】
図１に示された工程を経て得られた図１ｆ（ｉ）の個別のダイ２０ｉは、圧電材料１６及び電極１４、１８ｉｉを最上部にして、ピック＆プレースに備えてリングテープ上に、配置されることができる。
【００８４】
この第１加工ルートでは、個々のダイ２０ｉは、除去可能なテープ２６上の相互接続フレームの格子によって画成されたキャビティ２５内に、犠牲基板１０を下向きに（即ち、電極１８ｉを上向きに）して置かれる。
【００８５】
相互接続フレームの格子は、図３で示されたように、銅ビア２４が埋め込まれた相互接続フレーム２２のポリマー格子とすることができる、又は図４で示されたように、銅ビア２４が埋め込まれた相互接続フレーム２８のセラミック格子とすることができる。除去可能なテープ２６は、例えば、粘着ポリマー膜とすることができる。  一般に、垂直に貫通する導通用ビア２４を有する相互接続フレーム２８のセラミック格子は、ＬＴＣＣ又はＨＴＣＣによって作製されることができる。かかるセラミック格子は、商業的に入手可能である。セラミックの相互接続フレームは、より良好に気密封止する。ポリマーフレームは、しかしながら、用途によっては、適当な封止を提供する可能性があり、一般的に、より安く製造及び加工できる。
【００８６】
図３を参照すると、相互接続フレーム２２のポリマーマトリクス格子が使用されている場合、ガラス転移温度が２８０℃、好適には３００℃以上である高Ｔｇポリマーが、使用されるべきである。ポリマー２２の吸水性が低いことは、必須である。液晶ポリマーが理想的である。相互接続フレームの格子が、ポリマーマトリクスを有する場合には、圧電膜を付着するのに使用されるマトリクス及び／又はポリマーが、液晶ポリマー（ＬＣＰ）であることが、好ましい。
【００８７】
図４を参照すると、相互接続フレーム２８の格子がセラミックである場合には、例えば、金、銅又はタングステンの埋め込み導電ビア２４と同時焼成されるモノリス型セラミック支持構造とすることができる。同時焼成セラミック技術は、軍用電子機器、ＭＥＭＳ、マイクロプロセッサ及びＲＦ用途等のエレクトロニクス産業用の多層パッケージ化において、確立されている。一メーカーに、村田製作所がある。高低温同時焼成セラミック、ＨＴＣＣ及びＬＴＣＣが、知られている。かかる構造は、最大８インチｘ８インチのアレイに使用可能であるが、Ｚｈｕｈａｉ  Ａｃｃｅｓｓ社によって開発された相互接続フレーム技術のポリマー格子と同じスループットは可能ではないが、それでも、真に気密封止可能にする代替手段である。
【００８８】
如何なる種類のフレーム２２、２８の格子が使用されても、相互接続フレームの格子深さは、ダイ２０より約５０ミクロン厚く、通常１５０ミクロン〜３００ミクロンの範囲である。フレーム２２（２８）の更なる厚さにより、圧電膜１６に対する機械的圧力が、避けられる。これは、ＢＳＴ等の圧電構造が、機械的応力を、構造全域の電圧差に変換し、構造全域の電気信号を、機械的な変形に変換するため、重要である。
【００８９】
相互接続フレーム２２（２８）の格子は、例えば、粘着膜とすることができる除去可能なテープ２６上に配置される。ピック＆プレースロボットが使用されて、犠牲基板１０を下向きにし、圧電材料１６及び上部電極１８ｉを、相互接続フレーム２２（２８）の格子の各ソケット内で上向きにした状態で、ダイ２０ｉを配置することができる−ステップ（２ｂ）。
【００９０】
その後の加工は、相互接続フレームのセラミック格子とポリマー格子の両方で、同じなため、この工程については、ポリマー相互接続フレームの格子を示す図面を使用して、次に説明する。この専有技術は、Ｚｈｕｈａｉ−Ａｃｃｅｓｓ社によって開発されたもので、現在２１インチ×２５インチの極めて大きなアレイのフレームワークパネルで作製できる。しかしながら、上述したように、最大約２００ｍｍ  ｘ２００ｍｍの相互接続フレームのセラミック格子は、商業的に入手可能であり、代わりに使用されることができる。
【００９１】
ダイ２０ｉ及びフレームワーク２２（２８）は、付着ポリマー３０で積層される−ステップ（２ｃ）。ポリマー相互接続フレームワーク２２のキャビティ２５内に付着ポリマー３０と共にあるダイ２０ｉに関する略図が、図５に示されている。付着ポリマー３０用の商業的に入手可能な候補材料は、多数ある。非限定的な例示としてだけだが：  味の素ＡＢＦ−Ｔ３１、太陽ホールディングＺａｒｉｓｔｏ−１２５、住友ベークライトＬＡＺ−７７５１、及び積水化学工業ＮＸ０４Ｈが挙げられる。
【００９２】
しかしながら、好適には、付着ポリマー３０は、液晶ポリマーとする。液晶ポリマーフィルムは、２４０℃〜３１５℃の温度で加工されることができる。かかる材料は、水に対して極めて透過率が低く、圧電膜を保護し、封止するのに役立つ。
【００９３】
一般に、付着ポリマー３０の厚さは、フレーム２２の深さより約５０ミクロン厚い。
【００９４】
キャリヤ２７が、付着ポリマー３０上に塗布される（ステップ２ｄ）。キャリヤは、例えば、銅キャリヤ等の金属キャリヤとすることができる。その結果得られる構造が、図６に図式的に示されている。
【００９５】
次に、除去可能なテープ２６が除去され、犠牲基板１０及び、ビア２４を含むフレーム２２の下端部を露出する（ステップ２ｅ）。その結果得られる構造が、図７に図式的に示されている。
【００９６】
一部品に焦点を当てた拡大図である（しかし、通常、加工は、一アレイで行われる点に注意されたい）図８を参照すると、ダイ２０ｉ周りの付着ポリマー３０が、キャリヤ２７に至るまで除去される（ステップ２ｆ）。プラズマエッチング又はレーザによるスカイブ除去（ｓｋｉｖｅ−ａｗａｙ）が使用できる。ステンレス製マスク等のハードマスク２９が、フレーム２２（２８）を保護するために、使用できる。
【００９７】
その後、犠牲基板１０が、除去される（ステップ２ｇ）。これを達成する一方法として、犠牲基板１０にレーザ照射して、界面１２を加熱、融解する方法がある。界面が窒化物層である場合、界面は、金属に還元され、融解できる。レーザ照射は、２００〜４００ｍＪ／ｃｍ２のパワーでパターン化されたレーザを使用することができる。１９３ｎｍのフッ化アルゴン（ＡｒＦ）エキシマレーザ（レーザ）、又は波長が２４８ｎｍのフッ化クリプトン（ＫｒＦ）エキシマレーザが、使用できる。サファイア基板は、これらのレーザに対して透過性があるが、窒化物層は、これらのレーザを吸収して、加熱され、金属に変換されて、融解し、サファイア基板を解放し、サファイア基板は持ち去られ、図９の構造が残る。
【００９８】
図１０を参照すると、付着ポリマー３０が塗布され（ステップ２ｈ）、窒化物１２、電極１４、１８ｉ及び圧電膜１６の周囲の空間を充填し、それらをフレーム２２、２８に付着させ、犠牲基板１０を除去したことで残されたキャビティを充填している。また、付着ポリマー３０は、フレーム２２、２８の下方に更に５０〜１５０ミクロン延在する。  一実施形態では、
【００９９】
次に、キャリヤ２７が除去される。キャリヤ２７が、例えば銅等の金属である場合、該キャリヤが、エッチング除去されることができ（ステップ２ｉ）、図１１に図式的に示された構造となる。
【０１００】
導電ビア２４が通る相互接続フレーム２２のポリマー格子のキャビティ内で、付着ポリマー３０に封入された一膜１６を示す図１２を参照すると、上部電極１８ｉは、付着ポリマー３０を通る穴３２を穿孔することによって、アクセスされることができ、下部電極１４は、付着ポリマー３０と圧電膜１６を通り、下部電極層１４に到達すると止まる第２穴３４を穿孔することによって、アクセスされることができる。また、穴３６が、両側から銅ビア２４まで穿孔されることもできる（ステップ２ｊ）。一実施形態では、レーザ穿孔が使用される。別の実施形態では、周囲の付着ポリマー３０を、例えばステンレス製（例えば、３０４ＳＳ及び３１６ＳＳ）ハードマスク２９（図９参照）等の適当なマスクで保護しながら、プラズマエッチングが使用される。任意には、レーザ穿孔とプラズマエッチングの組合せが、使用できる。
【０１０１】
次に、ドリル穴３２、３４、３６が、銅で充填され、相互接続フレームワーク２２を通るビア２４に結合される（ステップ２ｋ）。それと同時に、封止リングが、作製される。
【０１０２】
図１３を参照すると、このステップは、初めに、チタニウムＴｉ、チタニウムとタンタルとの混合物Ｔｉ／Ｔａ、又はチタニウムとタングステンとの混合物Ｔｉ／Ｗを、ドリル穴３２、３４、３６及び付着ポリマー３０の表面上にスパッタリングし、その上に銅３８の層をスパッタリングすることによって、達成できる。
【０１０３】
その後、銅がドリル穴にパターンメッキされ、充填されたドリル穴は、表面実装を可能にし、ビア２４にアクセスを提供するように作成された上部パッド４０及び下部パッド４２によって、ビアに結合される。上部封止リング４４及び下部封止リング４６が、フレームワークの両側に作製され、図１４に示された構造となる。これは、フォトレジストを塗布し、パターニングし、電気メッキし、除去することによって、達成されることができる。パッド４２は、電極を、フレームのビアに接続する。上部封止リング４４及び下部封止リング４６は、堆積される。その結果得られた構造が、図１４に示されている。
【０１０４】
図１５を参照すると、下部銅ピラー４８は、フォトレジストを塗布し、パターニングし、電気メッキし、除去することによって、堆積される。下部銅ピラー４８は、ランドグリッドアレイ（ｌａｎｄ  ｇｒｉｄ  ａｒｒａｙ：ＬＧＡ）又はボールグリッドアレイ（ｂａｌｌ  ｇｒｉｄ  ａｒｒａｙ：ＢＧＡ）パッドを形成し、厚さ１００ミクロン以上でなければならない。下部封止リング４６には、下部銅ピラー５０を含まない。上部封止リング４４は、パッド上及び周りで蓋を気密封止可能にするように、膜１６とパッド４０を囲む。通常、上部封止リング４４は、相互接続フレームワークが、個々の部品に区分されると、相互接続フレームの上面の外周になる部分に作製される。
【０１０５】
図１６を参照すると、接着を容易にするために、封止リング４４、４６及びピラー４８は、Ｎｉ、Ａｕ又はＮｉ／Ａｕ５０でコーティングされることができる（ステップ２ｍ）。次に、図１７を参照すると、シード層３８が除去される（ステップ２ｎ）。
【０１０６】
次に、圧電膜１６を被覆する付着ポリマー３０は、図１８の構造を作製する電極間を侵食するために、制御プラズマを使用して、各面から薄化されることができる（ステップ２ｏ）。付着ポリマーのフィルムを薄化する目的は、圧電膜１６を共振可能にすることである。任意には、それでも、ポリマーの薄層（最大５ミクロン）は、機械的支持を提供するために圧電膜１６上に保持される。上部電極１８ｉ上の付着ポリマーフィルム３０の厚さは、ＢＳＴ  ＦＢＡＲの所望されるＱ値に応じて、任意の所望される厚さに適合されることができる。
【０１０７】
任意には、図１９に示されているように、付着ポリマーフィルム３０は、圧電膜１６の直ぐ下まで除去されることができる。
【０１０８】
図２０を参照すると、上蓋５２及び下蓋５４は、圧電膜１６の上下に配置され、相互接続フレームワーク上でＮｉ／Ａｕ封止リングに結合される（ステップ２ｐ）。パッケージのフレーム上にあるＮｉ、Ａｕ又はＮｉ／Ａｕ５０でコーティングされた封止リング４４、４６に対応する蓋５２、５４にＡｓ／Ｓｎ封止リングコンタクトを使用することにより、約３２０〜３４０℃の温度で発生するＡｓ／Ｓｎ共晶でのリフロー可能にし、パッケージフレームの上下位置で蓋５２、５４を封止し、それにより圧電膜１６をケーシング内に密封できる。
【０１０９】
全ての商業的に入手可能な蓋５２、５４は、使用されることができる。蓋５２、５４は、ＬＣＰ、セラミック、シリコン、ガラス又は金属とすることができる。かかるパッケージソリューションは、ＭＥＭＳパッケージで使用される。ニッケル及び金でメッキされ、封止用金錫共晶フレームを備える蓋は、商業的に入手可能であり、軍用規格に適合している。また、ガラス封止材付きセラミック蓋も、入手可能である。
【０１１０】
蓋５２、５４は、例えば、窒素環境等の不活性ガス環境で、フレームの封止リング４４、４６上の所定位置に配置、接着され、酸素及び湿気からＢＳＴ膜を保護する。
【０１１１】
好適には、上蓋５２は、膜をフレーム内のビアに接続するパッド４０を被覆するのに対し、下蓋５４は、パッケージ６０を基板に面接着する下部銅ピラー４８までは、延在しない。その結果、どちらかの蓋の下に導体を走らせると密封性を損なう可能性があるが、それが不要になる。
【０１１２】
部品の表面実装用下部銅ピラー４８は、下蓋５４より下に延伸する。
【０１１３】
この段階で、相互接続フレームの格子は、個別の部品６０に個片化され（ステップ２ｑ）、各部品は、上下蓋５２、５４と周囲の相互接続フレーム２２との間に収容されることができる。図２０を参照されたい。或いは、個片化は、以前に行われることもできるし、更なるステップの後に行われることもできる。
【０１１４】
上面図及び下面図は、図２１及び図２２に示されている。
【０１１５】
注目される点としては、下部電極１４の下、下部電極１４と支持ポリマー３０との間に、通常、界面層１２の跡（ｔｒａｃｅ）も存在する点である。界面層は、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＧａＮ又はＩｎＮ、Ａｌ、Ｔｉ、ＧＡ又はＩｎとすることができる。この界面層は、構造が、本明細書に記載される製造ルートの一つによって、又はその変形例によって、加工されたことを物語る目安となる。
【０１１６】
図２３を参照すると、変形例の工程が示されている。実質的には、図２に示された第１作製ルートと図２３に示された第２作製ルートとの違いは、図２３で示された工程では、ダイ２０ｉｉが、キャビティから成るフレームワークのキャビティ２５内で下向きに配置される点である。ここでもまた、フレームワークは、ポリマーフレームワーク２２又はセラミックフレームワーク２８とすることができ、該フレームワークを通る金属ビア２４を含む。まず、圧電膜を有するダイが、獲得される−ステップ２３（ｉ）。図１に示された工程が、使用されることができる。
【０１１７】
ダイは、電極を下向きに、犠牲基板を上向きにして、除去可能なテープ上にある各キャビティから成るフレームワークのキャビティ内に置かれる−ステップ２３（ｉｉ）。
【０１１８】
除去可能なテープ２６上で電極１８ｉｉを下向きに（犠牲基板１０を上向きに）配置されたダイ２０ｉｉを伴うフレームワーク２２が、図２４で図式的に示されている。
【０１１９】
この変形例の工程では、次に、界面層１２を融解するために、界面層１２が、レーザを使用して、犠牲基板を通して照射され、犠牲基板が持ち去られ−ステップ２３（ｉｉｉ）、図２５に示された構造になる。
【０１２０】
金属ビア２４が貫通し、キャビティ２５内に電極化された圧電薄膜７０を有するポリマーフレームワーク２２又はセラミックフレームワーク２８は、その後、付着ポリマー３０でコーティングされ、付着ポリマー３０は、フレームワーク２２（２８）に、電極化された圧電薄膜７０を付着し、フレームワーク２２（２８）より５０〜１５０ミクロン延伸し−ステップ２３（ｉｖ）、図２６に示される構造になる。付着ポリマー３０は、例えば、フィルムとして塗布されることもできる。好適には、液晶ポリマーは、吸湿を最小にするのに使用される。
【０１２１】
次に、除去可能なテープ２６が、除去され−ステップ２３（ｖ）、図２７に示された構造となる。
【０１２２】
穴１３４は、フレームのビア２４までポリマーを通り穿孔されることができ、更なる穴１３６が、内部電極１４にアクセスするために、圧電層１６を通り穿孔され、図２８に示された構造になる−ステップ２３（ｖｉ）。穴１３４、１３６は、レーザ穿孔によって及び／又はマスクを介して選択的にプラズマエッチングすることによって、作製されることができる。
【０１２３】
シード層１３８は、両側に塗布され、ドリル穴１３４、１３６の表面をコーティングし、図２９に示された構造となる−ステップ２３（ｖｉｉ）。
【０１２４】
次に、接続パッド１４０、１４２及び封止リング１４４、１４６が作製される−ステップ２３（ｖｉｉｉ）。一作製ルートとしては、両面にフォトレジストの層を塗布及びパターニングし、各側で銅をパターンに電気メッキし、穴１３４、１３６を充填し、図３０に示された構造にするものがある。
【０１２５】
図３１を参照すると、ビアポスト１４８は、下部パッド（１４０−図の最上部に示される）から、例えばランドグリッドアレイＬＧＡに結合するため等、表面実装のための下部封止リング１４４を遥かに超えるまで成長される−ステップ２３（ｉｘ）。
【０１２６】
次に、封止リング１４４、１４６及びビアポスト１４８は、ニッケルＮｉ及び金のＡｕ又はＮｉ／Ａｕ接続部１５０で電気メッキされ−ステップ２３（ｘ）、図３２で示された構造となる。フォトレジストは、剥離除去される。
【０１２７】
シード層１３８が、エッチング除去され−ステップ（２３ｘｉ）、図３３に示された構造となるが、該構造は、１８０度回転されている。
【０１２８】
上部電極１８ｉｉは、適切なウェットエッチング又はドライエッチングを用いて、部分的にエッチング除去され、図３４に示された構造となる−ステップ２３（ｘｉｉ）。
【０１２９】
圧電フィルム１６の下にあるポリマー３０は、周囲のポリマー及び終端部を保護するために、ステンレス製マスク等のハードマスク２９を用いて、エッチング除去されることができる−ステップ２３（ｘｉｉｉ）。その結果得られた構造の略図が、図３５に示されている。
【０１３０】
第１実施形態を参照して上述したように、対応する金錫接触リングを有する蓋１５２、１５４が、付着され−ステップ２３（ｘｉｖ）、Ａｕ／Ｓｎ共晶のリフローを引き起こすまで加熱することによって、構造の封止リングに接着される。その結果得られた構造が、図３６に示されている。
【０１３１】
Ｃｏｍｂｏ  Ｌｉｄｓ（登録商標）という商品名で販売されることもある、はんだ封止蓋は、半導体産業においてパッケージ化に使用される信頼性が高い標準部品である。はんだ封止蓋は、耐腐食性、耐湿性、及び信頼性の高いパッケージ化を提供する。また、はんだ封止蓋は、軍用仕様ＭＩＬ−Ｍ−３８５１０にも適合する。
【０１３２】
別のパッケージでは、セラミック蓋が、ガラス封止材と共に使用されることができ、又は装置全体が実質的に気密封止される場合等、部品の気密封止が求められない場合は、エポキシといった他の封止材が、使用されることもできる。適宜、気密封止が求められない場合等では、液晶ポリマー蓋等のプラスチック蓋が、パッケージ上の低温ＬＣＰの封止リングと共に、使用されることができる。
【０１３３】
以前に述べたように、通常、複数のアレイで、作製される。次に、フレームの格子は、個々の部品に個片化される−ステップ２３（ｘｖ）。しかし、当然ながら、個片化は、プラズマ薄化前に実施して、個々の部品を別々に調整可能にしてもよい。その結果得られる構造が、図３７に示されている。当然ながら、個片化は、前のステップで、行うことができる。
【０１３４】
当然ながら、工程ルート及び図示された構造は、多くの変形例に結び付く。両面に蓋を付けたフレームは、圧電膜１６に加えて他の部品を含むことができ、例えば、異なる厚さにすることで、異なる周波数に調整される２枚以上のかかる圧電膜を含むことができる。
【０１３５】
従って、当業者は、本発明が、特に上記で図示し、説明されたものに限定されないことを理解するであろう。むしろ、本発明の範囲は、付記されたクレームで規定され、上記で説明された様々な特徴の組合せ及び部分的組合せの他、当業者が前述の説明を読んだ際に気付くであろう変形例及び変更例も含む。
【０１３６】
クレームにおいて、単語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、及びその変化形「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」等は、記載された部品が含まれるが、一般に他の部品を除外するものではないことを示している。
【符号の説明】
【０１３７】
１０              犠牲基板
１２              界面層
１４              下部電極
１６              圧電材料
１８ｉ、１８ｉｉ  上部電極
２０ｉ、２０ｉｉ  ダイ
２２、２８        フレーム
２４              ビア
２５              キャビティ
２６              除去可能なテープ
２７              キャリヤ
２９              ハードマスク
３０              付着ポリマー
３２、３４、３６  ドリル穴
４０              上部パッド
４２              下部パッド
４４              上部封止リング
４６              下部封止リング
４８              下部銅ピラー
５２、５４        蓋
７０              圧電薄膜
１３４、１３６    穴
１３８            シード層
１４０、１４２    接続パッド
１４４、１４６    封止リング
１４８            ビアポスト
１５０            接続部
【図１】
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【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図１ｄ】
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【図１ｅ（ｉ）】
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【図１ｅ（ｉｉ）】
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【図１ｆ（ｉ）】
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【図１ｆ（ｉｉ）】
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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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【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【外国語明細書】
2016127585000001.pdf