弾性波デバイス
【課題】歩留まりを低下させずに、モジュール化の際の圧力で変形しない中空構造を得ること。
【解決手段】本発明は、圧電基板１０上に設けられた弾性波素子１２上に空洞部１６を有するように設けられた感光性樹脂の第１封止部２６と、第１封止部上に設けられた感光性樹脂の第２封止部２８と、第２封止部上に設けられた外部接続部２２と、第１封止部及び第２封止部を貫通して第１封止部及び第２封止部に直接接し、弾性波素子と外部接続部を電気的に接続させる柱状電極２０と、を具備し、第１封止部は、基板側の幅が反対側の幅よりも広くなる段差を有するように、弾性波素子の機能部分を囲うように設けられた第３封止部３０と、機能部分上に空洞部を形成するように第３封止部上に設けられた第４封止部３２と、を有し、第３封止部の幅が第４封止部の幅よりも広く、第２封止部は、第１封止部の段差の部分を含んで第１封止部に直接接している弾性波デバイス。
【解決手段】本発明は、圧電基板１０上に設けられた弾性波素子１２上に空洞部１６を有するように設けられた感光性樹脂の第１封止部２６と、第１封止部上に設けられた感光性樹脂の第２封止部２８と、第２封止部上に設けられた外部接続部２２と、第１封止部及び第２封止部を貫通して第１封止部及び第２封止部に直接接し、弾性波素子と外部接続部を電気的に接続させる柱状電極２０と、を具備し、第１封止部は、基板側の幅が反対側の幅よりも広くなる段差を有するように、弾性波素子の機能部分を囲うように設けられた第３封止部３０と、機能部分上に空洞部を形成するように第３封止部上に設けられた第４封止部３２と、を有し、第３封止部の幅が第４封止部の幅よりも広く、第２封止部は、第１封止部の段差の部分を含んで第１封止部に直接接している弾性波デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は弾性波デバイスに関し、より詳細には弾性波素子の上部に空洞部を有する封止部を備えた弾性波デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
弾性波を利用した弾性波デバイスの１つとして、圧電基板の表面に形成したＩＤＴ（Interdigital Transducer）からなる櫛型電極を備え、この櫛型電極に電力を印加することで励振した弾性波を用いる弾性表面波デバイスは良く知られている。この弾性表面波デバイスは、例えば４５ＭＨｚ〜２ＧＨｚの周波数帯域における無線信号を処理する各種回路、例えば送信用バンドパスフィルタ、受信用バンドパスフィルタやアンテナ共用器等に広く用いられている。
【０００３】
また、最近では圧電薄膜の表裏に一対の電極を形成しその厚み振動を利用する圧電薄膜共振器（ＦＢＡＲ：Film Bulk Acoustic Resonator）を用いた弾性波デバイスも開発されている。圧電薄膜共振器を用いた弾性波デバイスは特に高周波数帯域での特性が良好であることから、例えば１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数帯域で用いられている。
【０００４】
近年、特に移動体通信分野の進歩はめざましいものがあり、これらに用いられる信号処理機器は小型化が進み、合わせて弾性波デバイスの電子部品も小型化が求められている。同時に、弾性波素子の特性を維持するために、弾性波素子の機能部分（弾性表面波素子：ＩＤＴの電極指、圧電薄膜共振器素子：圧電薄膜を挟みこむ上下電極の重なる領域）上に空洞部を設ける必要がある。
【０００５】
このような要求を満たすために、弾性波素子の機能部分上に空洞部を有する封止部を設けた構造（いわゆる中空構造）を形成する方法が提案されている。例えば、特許文献１には、弾性波素子上に空洞となるべき領域に溶解用樹脂を形成し、溶解用樹脂上に上部板を形成した後、溶解用樹脂を除去することにより中空構造を形成する方法（従来例１）が開示されている。特許文献２には、電気的構造素子を包囲するフレーム構造体を形成し、電気的構造素子上が空洞になるように、フレーム構造体上に補助フィルムを貼り、その上に樹脂層を形成し、フレーム構造体の屋根部分以外を除去することにより中空構造を形成する方法（従来例２）が開示されている。特許文献３には、弾性波素子を形成した圧電基板上に樹脂フィルムを貼り、弾性波素子が複数設けられた基板の機能部分上部の樹脂フィルムを開口し、樹脂フィルム上に回路基板を密着し中空構造を形成する方法（従来例３）が開示されている。特許文献４には、弾性波素子を複数設けた基板上に感光性樹脂を形成し、弾性波素子の機能部分上の感光性樹脂を開口し、その上に配線基板集合体の基板を実装し、ダイシングで分割することにより中空構造を形成する方法（従来例４）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許３２９１０４６号公報
【特許文献２】特表２００３−５２３０８２号公報
【特許文献３】特許３１９６６９３号公報
【特許文献４】特許３２２５９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来例１から４の方法で形成された弾性波デバイスは、モジュール化の際に加わる圧力に対し耐えられず、中空構造の天井部が凹んでしまう。この課題を解決する方法として、中空構造の天井部の厚さを厚くする方法が考えられる。しかしながら、樹脂を用いて形成した中空構造の天井部上にさらに樹脂を形成すると、歩留まりが低下するという課題が新たに生じる。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、歩留まりを低下させずに、モジュール化の際の圧力で変形しない中空構造を有する弾性波デバイス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】
【０００９】
本発明は、基板上に設けられた弾性波素子と、前記弾性波素子上に空洞部を有するように前記基板上に設けられた感光性樹脂からなる第１封止部と、前記第１封止部上に設けられた感光性樹脂からなる第２封止部と、前記第２封止部上に設けられた外部接続部と、前記第１封止部及び前記第２封止部を貫通して、前記第１封止部及び前記第２封止部に直接接し、前記弾性波素子と前記外部接続部とを電気的に接続させる柱状電極と、を具備し、前記第１封止部は、前記基板側の幅が前記基板に反対側の幅よりも広くなるような段差を有するように、前記弾性波素子の機能部分を囲うように前記基板上に設けられた第３封止部と、前記機能部分上に空洞部を形成するように前記第３封止部上に設けられた第４封止部と、を有し、前記第３封止部の幅は前記第４封止部の幅よりも広く、前記第２封止部は、前記第１封止部の前記段差の部分を含んで前記第１封止部に直接接していることを特徴とする弾性波デバイスである。本発明によれば、第２封止部の剥離を防止することができるため、歩留まりを低下させずに、モジュール化の際の圧力で変形しない中空構造を有する弾性波デバイスを提供することができる。
【００１０】
上記構成において、前記段差の形状は階段形状またはラウンド形状である構成とすることができる。
【００１１】
上記構成において、前記第１封止部は、前記弾性波素子の機能部分を囲うように前記基板上に設けられた第３封止部と、前記機能部分上に空洞部を形成するように前記第３封止部上に設けられた第４封止部と、を有し、前記第３封止部の幅が前記第４封止部の幅より広い構成とすることができる。この構成によれば、段差を有する第１封止部を容易に形成することができる。
【００１２】
上記構成において、前記第３封止部の表面と前記第４封止部の側面との前記第４封止部側のなす角度は鋭角である構成とすることができる。また、上記構成において、前記第３封止部の表面と前記第４封止部の側面との前記第４封止部側のなす角度は鈍角である構成とすることができる。
【００１３】
上記構成において、前記基板の表面と前記第３封止部の側面との前記第３封止部側のなす角度は鋭角である構成とすることができる。この構成によれば、第２封止部と基板との接触面積が大きくなるため、第２封止部と基板との密着力を向上させることができる。
【００１４】
上記構成において、前記第３封止部は前記第４封止部との接触面が平面状である構成とすることができる。
【００１５】
上記構成において、前記第３封止部は前記第４封止部との接触面に凸凹を有する構成とすることができる。この構成によれば、第３封止部と第４封止部との接触面積が大きくなるため、第３封止部と第４封止部との密着力を向上させることができる。
【００１６】
上記構成において、前記第１封止部および前記第２封止部は感光性樹脂からなる構成とすることができる。この構成によれば、第１封止部および第２封止部の形成を容易に行うことができる。また、上記構成において、前記第２封止部の端面は、前記基板上で且つ前記基板の端面よりも内側に位置している
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、段差を有する第１封止部上に第２封止部を設けることにより、第２封止部の剥離を防止することができるため、歩留まりを低下させずに、モジュール化の際の圧力で変形しない中空構造を有する弾性波デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１（ａ）は比較例１に係る弾性波デバイスの上視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ間の断面図であり、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ間の断面図である。
【図２】図２（ａ）から図２（ｆ）は比較例１に係る弾性波デバイスの製造工程を示す断面図である。
【図３】図３は比較例２に係る弾性波デバイスの断面図である。
【図４】図４は比較例３に係る弾性波デバイスの断面図である。
【図５】図５はウエハの反りの影響による課題を説明するための図（その１）である。
【図６】図６はウエハの反りの影響による課題を説明するための図（その２）である。
【図７】図７（ａ）は実施例１に係る弾性波デバイスの上視図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ間の断面図であり、図７（ｃ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ間の断面図である。
【図８】図８（ａ）から図８（ｆ）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９】図９（ａ）から図９（ｆ）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１０】図１０（ａ）から図１０（ｆ）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１１】図１１（ａ）から図１１（ｆ）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４）である。
【図１２】図１２はラウンド形状を説明するための図である。
【図１３】図１３は第３封止部と第４封止部の接触面が凸凹をした形状をしている場合を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
まず発明者が従来例１から４の課題を明確にするために行った実験について説明する。図１（ａ）から図１（ｃ）は感光性樹脂を用いて中空構造を形成した弾性波デバイス（比較例１）である。図１（ａ）は上視図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ間の断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ間の断面図である。なお、図１（ａ）は第１封止部２６を透視して弾性波素子１２、配線１４および空洞部１６を図示し、弾性波素子１２および配線１４は実線、空洞部１６は破線で示している。図１（ａ）および図１（ｂ）を参照に、圧電基板１０表面に金属膜で形成されたＩＤＴ、反射器等からなる弾性波素子１２が設けられ、さらに圧電基板１０上には弾性波素子１２の機能部分上に空洞部１６を有する第１封止部２６が設けられている。第１封止部２６は弾性波素子１２の機能部分を囲うように圧電基板１０上に設けられた第３封止部３０と、弾性波素子１２の機能部分上に空洞部１６を形成するように第３封止部３０上に設けられた第４封止部３２とで構成されている。なお、第１封止部２６の高さは６０μｍ、空洞部１６の高さは３０μｍである。
【００２０】
図１（ａ）および図１（ｃ）を参照に、圧電基板１０表面に配線１４および電極パッド２４が形成され、配線１４上に第１封止部２６が設けられている。第１封止部２６を貫通する貫通電極２０が電極パッド２４上に設けられ、弾性波素子１２と貫通電極２０とは配線１４および配線１４上の電極パッド２４により接続されている。貫通電極２０上にはハンダボール２２が設けられている。これにより、貫通電極２０およびハンダボール２２は弾性波デバイスを表面実装する際、弾性波素子１２を外部に電気的に接続する端子部として機能する。このように、弾性波素子１２は中空構造を有する第１封止部２６で封止され、配線１４および貫通電極２０を介しハンダボール２２に接続されている。
【００２１】
図２（ａ）から図２（ｆ）を参照に、比較例１に係る弾性波デバイスの第１封止部２６の形成工程を説明する。図２（ａ）から図２（ｃ）は図１（ａ）のＡ−Ａ間に相当する箇所の断面図であり、図２（ｄ）から図２（ｆ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ間に相当する箇所の断面図である。図２（ａ）および図２（ｄ）を参照に、弾性波素子１２、配線１４および電極パッド２４が形成された圧電基板１０上に、ネガ型感光性エポキシ樹脂を３０μｍの膜厚になるようにスピンコート法を用い塗布する。その後乾燥する。露光現像することで、弾性波素子１２上および電極パッド２４上のネガ型感光性エポキシ樹脂を除去する。これにより、弾性波素子１２の機能部分上に開口部３６および電極パッド２４上に開口部４２が形成され、これにより、弾性波素子１２の機能部分を囲うように第３封止部３０が形成される。さらに、約２００℃の窒素雰囲気中で約１時間加熱し、第３封止部３０を硬化させる。
【００２２】
図２（ｂ）および図２（ｅ）を参照に、開口部３６および４２を保持するように、厚さが３０μｍのフィルム状のネガ型感光性エポキシ樹脂をラミネート法を用い貼り付ける。これにより、弾性波素子１２の機能部分上に蓋がされ、開口部３６は空洞部１６に開口部４２は空洞部４４になる。図２（ｃ）および図２（ｆ）を参照に、露光現像することで、弾性波素子１２の機能部分上に空洞部１６が形成されるように第３封止部３０上に第４封止部３２が形成される。また、電極パッド２４上には貫通電極２０を形成すべき開口部４２も形成される。さらに、約２００℃の窒素雰囲気中で約１時間加熱し、第４封止部３２を硬化させる。これにより、比較例１に係る弾性波デバイスの第１封止部２６の形成が完成する。
【００２３】
比較例１に係る弾性波デバイスをモジュール用基板に実装し表面保護用の樹脂をトランスファーモールドしたところ、中空構造の天井部が圧力で凹んでしまい、第１封止部２６が弾性波素子１２の機能部分に接触することが判明した。
【００２４】
次に、図３に示すような、第３封止部３０の幅が狭い弾性波デバイス（比較例２）を作製した。図３は図１（ａ）のＡ−Ａ間に相当する箇所の断面図である。図３を参照に、比較例２は第３封止部３０の幅ｔ１が３０μｍである。その他の構成については比較例１と同じであり、図１（ａ）から図１（ｃ）に示しているので説明を省略する。
【００２５】
比較例２に係る弾性波デバイスは、図３に示すように、第３封止部３０の幅ｔ１が３０μｍと細いため、第３封止部３０と第４封止部３２との接触面積が小さい。このため、第３封止部３０と第４封止部３２との密着が不十分となり、図２（ｃ）に示す第４封止部３２の形成工程中の現像により、現像液が第３封止部３０と第４封止部３２との界面から中空構造内に進入してしまう。これにより、弾性波素子１２の機能部分（ＩＤＴからなる電極指）が現像液により汚染され、特性不良が発生することが判明した。
【００２６】
比較例２より、第３封止部３０と第４封止部３２との接触面積は大きくする必要がある。図４は第３封止部３０と第４封止部３２との接触面積を大きくした比較例３に係る弾性波デバイスの断面図である。図４を参照に、比較例３は第３封止部３０の幅ｔ１が８０μｍになっている。その他の構成については比較例１と同じであり図１（ａ）から図１（ｃ）に示しているので説明を省略する。
【００２７】
比較例３は比較例２に比べて圧電基板１０のウエハ内に占める第３封止部３０の面積が大きくなる。このため、図２（ａ）および図２（ｄ）に示すような第３封止部３０の形成工程中の加熱により、第３封止部３０に生じる圧縮力が比較例３は比較例２に比べて大きくなる。これにより、比較例３は比較例２に比べてウエハに大きな反りが発生する。圧電基板１０が４インチウエハである場合、この反り量は最大２．５ｍｍである。反りが発生しているウエハに、図２（ｃ）に示すような第４封止部３２の形成工程である露光を行うと、反りの影響が大きいウエハ外周部では紫外線（ＵＶ光）がウエハに対して斜めに照射されてしまい、図５に示すように、第４封止部３２のパターンが第３封止部３０のパターンに対してずれて形成されてしまう。また、ウエハ外周部に行くほど反りの影響が大きくなるため、第４封止部３２のパターンのずれもウエハ外周部に行くほど必然的に大きくなる。
【００２８】
図５に示すように、第４封止部３２のパターンが第３封止部３０のパターンに対してずれている弾性波デバイスでは、第３封止部３０と第４封止部３２との接触面積が小さい領域Ａが発生してしまう。このため、比較例２で説明したように第４封止部３２の形成工程中の現像で、現像液が中空構造内に進入し弾性波素子１２の機能部分（ＩＤＴからなる電極指）が汚染され特性不良が発生してしまう。４インチウエハの場合、現像液が中空構造内に進入しない領域、つまり特性が良好な領域はウエハの中心から９０ｍｍの領域である。
【００２９】
また、図５に示すように、第４封止部３２のパターンが第３封止部３０のパターンに対してずれているため、第４封止部３２が庇となる領域Ｂが発生する。この状態で、モジュール化の際の圧力で中空構造の天井部が凹まないよう、第１封止部２６を強化する目的で第１封止部２６上に第２封止部２８の形成を行うと、庇となっている領域Ｂは露光において紫外線（ＵＶ光）が照射されず、図６に示すように、現像によって空洞部１６ａが発生してしまう。この空洞部１６ａのため第２封止部２８と圧電基板１０との接触面積が小さくなり、第２封止部２８と圧電基板１０との密着力が低下してしまう。このため、第２封止部２８が剥離してしまう現象が発生する。４インチウエハの場合、第２封止部２８が剥離しない領域、つまり良品領域はウエハの中心から７０ｍｍの領域である。このように、第１封止部２６上に第２封止部２８を設けることで、歩留まりが低下するという課題が生じる。
【００３０】
以下、上記課題を解決するための実施例について説明する。
【実施例１】
【００３１】
図７（ａ）は実施例１に係る弾性波デバイスの上視図である。図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ間の断面図、図７（ｃ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ間の断面図である。なお、図７（ａ）において、第１封止部２６および第２封止部２８を透視して弾性波素子１２、配線１４および空洞部１６を図示し、弾性波素子１２および配線１４は実線、空洞部１６および第１封止部２６は破線で示している。
【００３２】
図７（ａ）および図７（ｂ）を参照に、圧電基板１０表面に金属膜で形成されたＩＤＴ、反射器等からなる弾性波素子１２が設けられている。圧電基板１０上に、弾性波素子１２の機能部分上に空洞部１６を有する第１封止部２６が設けられている。第１封止部２６は、弾性波素子１２の機能部分を囲うように圧電基板１０上に設けられた第３封止部３０と、弾性波素子１２の機能部分上に空洞部１６を有するように第３封止部３０上に設けられた第４封止部３２と、で構成されている。第３封止部３０の幅は第４封止部３２の幅より広く、これにより第３封止部３０と第４封止部３２とは段差を有している。つまり、第３封止部３０の側面Ｐ１は第４封止部３２の側面Ｐ２より突出していて、第３封止部３０と第４封止部３２とは階段形状をした段差を有している。よって、第１封止部２６は圧電基板１０側の幅ｔ２が圧電基板１０に反対側の幅ｔ３より広くなるような段差を有している。圧電基板１０の表面と第３封止部３０の側面との第３封止部３０側のなす角度θ１は直角である。第３封止部３０の表面と第４封止部３２の側面との第４封止部３２側のなす角度θ２も直角である。第３封止部３０は第４封止部３２との接触面が平面状をしている。第１封止部２６上に第２封止部２８が設けられている。なお、第３封止部３０の高さは３０μｍ、第４封止部３２の高さは３０μｍ、第２封止部２８の高さは３０μｍである。また、第３封止部３０と第４封止部３２との接触面の幅ｔ４は４０μｍ以上、第４封止部３２に接していない第３封止部３０の幅ｔ５は３０μｍ以下である。
【００３３】
図７（ａ）および図７（ｃ）を参照に、圧電基板１０表面に配線１４および電極パッド２４が形成され、配線１４上に第１封止部２６と第２封止部２８とが設けられている。第１封止部２６と第２封止部２８とを貫通する貫通電極２０が電極パッド２４上に設けられ、弾性波素子１２と貫通電極２０とは配線１４および配線１４上の電極パッド２４により接続されている。貫通電極２０上にはハンダボール２２が設けられている。これにより、貫通電極２０およびハンダボール２２は弾性波デバイスを表面実装する際、弾性波素子１２を外部に電気的に接続する端子部として機能する。
【００３４】
次に、図８（ａ）から図１１（ｆ）を用い、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法について説明する。なお、図８（ａ）から図８（ｃ）、図９（ａ）から図９（ｃ）、図１０（ａ）から図１０（ｃ）並びに図１１（ａ）から図１１（ｃ）は図７（ａ）のＡ−Ａ間に相当する箇所における製造工程を示した断面図である。図８（ｄ）から図８（ｆ）、図９（ｄ）から図９（ｆ）、図１０（ｄ）から図１０（ｆ）並びに図１１（ｄ）から図１１（ｆ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ間に相当する箇所における製造工程を示した断面図である。また、図８（ａ）から図１１（ｆ）は、ウエハ状態の圧電基板１０を用いて行われる製造工程であり、複数の弾性波デバイスとなるべき領域がウエハ上に存在するが、複数の弾性波デバイスのうち１つの弾性波デバイスとなるべき領域を図示して説明する。そして、図１１（ｃ）および図１１（ｆ）において、周辺領域をダイシングで分離することにより、ウエハ上に形成された複数の弾性波デバイスがそれぞれ１つに分離される。
【００３５】
図８（ａ）および図８（ｄ）を参照に、ＬｉＮｂＯ３（ニオブ酸リチウム）あるいはＬｉＴａＯ３（タンタル酸リチウム）等からなる圧電基板１０表面にＡｌ（アルミニウム）やＣｕ（銅）等を用い金属膜を形成し、弾性波素子１２および配線１４を形成する。配線１４上に貫通電極２０を形成すべき領域に電極パッド２４を形成する。図８（ｂ）および図８（ｅ）を参照に、圧電基板１０、弾性波素子１２および配線１４上にネガ型感光性エポキシ樹脂である第１樹脂膜３１をスピンコート法により３０μｍ塗布しベークする。図８（ｃ）および図８（ｆ）を参照に、マスクを用い紫外線（ＵＶ光）を弾性波素子１２の機能部分上の空洞部１６を形成すべき領域、電極パッド２４上の貫通電極２０を形成すべき領域および周辺領域、以外の領域の第１樹脂膜３１に照射する。
【００３６】
図９（ａ）および図９（ｄ）を参照に、第１樹脂膜３１を現像することで紫外線（ＵＶ光）を照射していない領域の第１樹脂膜３１を除去する。これにより、弾性波素子１２の機能部分上の空洞部１６となるべき箇所に開口部３６が形成され、弾性波素子１２の機能部分の周囲に第３封止部３０が形成される。また、電極パッド２４上には開口部４２が形成される。窒素雰囲気中の２００℃で１時間熱処理することで第３封止部３０を硬化させる。図９（ｂ）および図９（ｅ）を参照に、開口部３６および４２を保持するように、保護フィルム４０に塗られたフィルム状のネガ型感光性エポキシ樹脂である厚さ３０μｍの第２樹脂膜３３をラミネータ等の押し付けロール３８を用い、第３封止部３０上に押し付け貼り付ける。これにより、弾性波素子１２の機能部分上に蓋がされ、開口部３６は空洞部１６に開口部４２は空洞部４４になる。図９（ｃ）および図９（ｆ）を参照に、マスクを用い紫外線（ＵＶ光）を照射する。
【００３７】
図１０（ａ）および図１０（ｄ）を参照に、保護フィルム４０を剥がし、現像することにより紫外線（ＵＶ光）を照射していない領域の第２樹脂膜３３を除去する。これにより、弾性波素子１２の機能部分上に空洞部１６を形成するように第３封止部３０上に第４封止部３２が形成される。また、電極パッド２４上には開口部４２が形成される。窒素雰囲気中の２００℃で１時間熱処理することで第４封止部３２を硬化させる。これにより、第３封止部３０と第４封止部３２とからなり、弾性波素子１２上に空洞部１６を有し、圧電基板１０側の幅ｔ２が圧電基板１０に反対側の幅ｔ３より広くなるような段差を有する第１封止部２６が形成される。図１０（ｂ）および図１０（ｅ）を参照に、第１封止部２６を覆うように、ネガ型感光性エポキシ樹脂である厚さ３０μｍの第３樹脂膜３５を形成する。第３樹脂膜３５は例えばフィルム状であり、真空ラミネートまたは真空プレス法を用い形成する。また、第３樹脂膜３５は液状でスピンコート法により形成してもよい。図１０（ｃ）および図１０（ｆ）を参照に、マスクを用い電極パッド２４上の領域および周辺領域、以外の領域に紫外線（ＵＶ光）を照射する。
【００３８】
図１１（ａ）および図１１（ｄ）を参照に、現像することにより紫外線（ＵＶ光）を照射していない領域の第３樹脂膜３５を除去する。これにより、第１封止部２６上に第２封止部２８が形成される。窒素雰囲気中の２００℃で１時間熱処理することで第２封止部２８を硬化させる。第２封止部２８は電極パッド２４上に開口部４２を有している。また、周辺領域には第２封止部２８は形成されていない。図１１（ｂ）および図１１（ｅ）を参照に、開口部４２内にＮｉ（ニッケル）、ＣｕまたはＡｕ（金）等を無電解メッキし導電性の貫通電極２０を形成する。貫通電極２０は銀ペースト等の導電性物質を印刷で開口部４２内に充填する方法で形成してもよい。図１１（ｃ）および図１１（ｆ）を参照に、貫通電極２０上に、貫通電極２０に接続するハンダボール２２をＳｎＡｇハンダボールの搭載もしくはＳｎＡｇハンダペーストをマスク印刷、リフローすることにより形成する。以上により、弾性波素子１２と電気的に接続する貫通電極２０およびハンダボール２２が形成される。その後、周辺領域で圧電基板１０をダイシングにより切断する。以上により、実施例１に係る弾性波デバイスが完成する。
【００３９】
実施例１によれば、図７（ｂ）に示すように、第１封止部２６は圧電基板１０側の幅ｔ２が圧電基板１０に反対側の幅ｔ３に比べて広くなるような段差を有している。これにより、圧電基板１０のウエハの反りの影響によりウエハ周辺部で第４封止部３２のパターンが第３封止部３０のパターンに対してずれた場合でも、図５に示す比較例３のように、第４封止部３２が庇となる領域Ｂは発生しない。このため、第１封止部２６上に第２封止部２８を形成した場合に、比較例３に比べてウエハ周辺部で第２封止部２８と圧電基板１０との接触面積が大きくなり、第２封止部２８の密着力が向上し剥離を抑制することができる。したがって、実施例１では比較例３よりも歩留まりを向上させることができる。また、第１封止部２６上に第２封止部２８が設けられているため、実施例１に係る弾性波デバイスをモジュール化しても、モジュール化の際の圧力で弾性波素子１２の機能部分上の第１封止部２６および第２封止部２８の天井部が凹むことを防ぐことができる。
【００４０】
また、図７（ｂ）に示すように、第１封止部２６は、弾性波素子１２の機能部分を囲うように圧電基板１０上に設けられた第３封止部３０と、弾性波素子１２の機能部分上に空洞部１６を形成するように第３封止部３０上に設けられた第４封止部３２と、を有している。また、第３封止部３０の幅は第４封止部３２の幅より広く、このため、第３封止部３０と第４封止部３２とは段差を有している。これにより、圧電基板１０側の幅ｔ２が圧電基板１０の反対側の幅ｔ３に比べて広くなるような段差を有する第１封止部２６を容易に形成することができる。
【００４１】
さらに、図７（ｂ）に示すように、第３封止部３０と第４封止部３２との接触面の幅ｔ４は４０μｍ以上である。この場合は、ウエハの反りの影響により第４封止部３２のパターンが第３封止部３０のパターンに対してずれた場合でも、第３封止部３０と第４封止部３２との接触面の幅ｔ４を十分確保することができる。このため、第４封止部３２の形成工程の現像において、第３封止部３０と第４封止部３２との界面から現像液が空洞部１６内に進入することを防止できる。また、第４封止部３２に接していない第３封止部３０の幅ｔ５は３０μｍ以下である。弾性波デバイスの小型化という点から第４封止部３２に接していない第３封止部３０の幅ｔ５は３０μｍ以下である場合が好ましい。
【００４２】
さらに、図７（ａ）および図７（ｃ）に示すように、第３封止部３０と第４封止部３２とからなる第１封止部２６は、弾性波素子１２の機能部分上に空洞部１６を形成すべき領域以外の領域、例えば貫通電極２０の周辺の領域にも形成されている場合を例に示した。しかしながら、第１封止部２６は貫通電極２０の周辺の領域等に形成されていなくてもよい。これにより、第１封止部２６のウエハに占める面積が小さくなるため、第１封止部２６の熱処理により生じる第１封止部２６の圧縮力を抑えることができ、ウエハの反り量を緩和することができる。同様の理由から、貫通電極２０の周辺の領域に第３封止部３０のみ形成され、第４封止部３２が形成されていない場合でもよい。
【００４３】
さらに、図７（ｂ）に示すように、第１封止部２６に設けられた段差の形状が階段形状をしている場合、つまり、第３封止部３０の側面と表面および第４封止部３２の側面と表面はそれぞれ平面からなる場合を例に示した。しかしながら、図１２に示すような、第３封止部３０の側面と表面との角および第４封止部の側面と表面との角の少なくとも一方の角が丸くなったラウンド形状をしている場合でもよい。この場合でも、歩留まりが向上し、モジュール化の際の圧力で弾性波素子１２の機能部分上の第１封止部２６および第２封止部２８の天井部が凹まない弾性波デバイスを得ることができる。
【００４４】
さらに、図７（ｂ）に示すように、第３封止部３０の表面と第４封止部３２の側面との第４封止部３２側のなす角度θ２は直角である場合を例に示したが、鋭角や鈍角の場合でもよい。しかしながら、鈍角の角度が大きくなりすぎると、庇となる領域が発生し、第２封止部２８の形成工程で第２封止部２８が形成されない領域が発生してしまう。このため、第２封止部２８の密着力が低下し、剥離が発生しやすくなってしまう。よって、第３封止部３０の表面と第４封止部３２の側面との第４封止部３２側のなす角度θ２は直角、鋭角またはわずかな鈍角であることが好ましい。
【００４５】
さらに、図７（ｂ）に示すように、圧電基板１０の表面と第３封止部３０との第３封止部３０側のなす角度θ１は直角である場合を示したが、これに限らず、鋭角である場合でもよい。この場合でも、第１封止部２６により庇となる領域が発生しないため、第２封止部２８と圧電基板１０との接触面積を大きくすることができる。よって、第２封止部２８の密着性を向上させることができ、歩留まりを向上させることができる。
【００４６】
さらに、図７（ｂ）に示すように、第３封止部３０は第４封止部３２との接触面が平面状である場合を例に示したが、図１３に示すような、凸凹を有している場合でもよい。凸凹を有している場合は、第３封止部３０と第４封止部３２との接触面積が大きくなるため、第３封止部３０と第４封止部３２との密着力を向上させることができる。なお、凸凹の形状は、所望の凸凹のパターンを有するマスクを用いて、第３封止部３０を露光現像することで形成することができる。
【００４７】
さらに、図７（ｂ）に示すように、第１封止部２６は第３封止部３０と第４封止部３２とにより段差が１段設けられている場合を示したが、これに限らず、複数の段差が設けられている場合でもよい。この場合でも、第２封止部２８の剥離を防止することができるため、歩留まりを向上させることができる。
【００４８】
実施例１において第１封止部２６および第２封止部２８は感光性エポキシ樹脂である場合を例に示したが、これに限らず、弾性波素子１２の機能部分を保護できればその他の材料でもよい。しかしながら、段差を有する第１封止部２６や第１封止部２６上に形成する第２封止部２８を容易に形成することができるため、感光性ポリイミド樹脂等、感光性樹脂である場合が好ましい。
【００４９】
また、実施例１において、弾性波素子１２は圧電基板１０上に形成された弾性表面波（ＳＡＷ）素子の場合を例に示したが、例えばシリコン基板等の基板上に形成した圧電膜に形成されたＳＡＷ素子の場合でもよい。また、圧電薄膜共振器（ＦＢＡＲ）素子を用いることもできる。ＦＢＡＲ素子を用いる場合、基板は圧電基板ではなく、例えばシリコン基板、ガラス基板、サファイア基板等を用い、ＦＢＡＲは基板上の圧電膜を用い形成される。
【００５０】
さらに、実施例１において図７（ａ）に示すように、弾性波素子１２および空洞部１６はそれぞれ２つづつ形成されている場合を示したが、これらの数に限られるものではない。また、実施例１において、端子部として貫通電極２０およびハンダボール２２の場合を例に説明したが、表面実装のために外部と電気的に接続するためのものであれば良く、例えばＡｕ、Ｃｕ等の金属を用いたバンプであっても良い。
【００５１】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係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】
【００５２】
１０ 圧電基板
１２ 弾性波素子
１４ 配線
１６、１６ａ 空洞部
２０ 貫通電極
２２ ハンダボール
２４ 電極パッド
２６ 第１封止部
２８ 第２封止部
３０ 第３封止部
３１ 第１樹脂膜
３２ 第４封止部
３３ 第２樹脂膜
３５ 第３樹脂膜
３６ 開口部
３８ 押し付けロール
４０ 保護フィルム
４２ 開口部
【技術分野】
【０００１】
本発明は弾性波デバイスに関し、より詳細には弾性波素子の上部に空洞部を有する封止部を備えた弾性波デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
弾性波を利用した弾性波デバイスの１つとして、圧電基板の表面に形成したＩＤＴ（Interdigital Transducer）からなる櫛型電極を備え、この櫛型電極に電力を印加することで励振した弾性波を用いる弾性表面波デバイスは良く知られている。この弾性表面波デバイスは、例えば４５ＭＨｚ〜２ＧＨｚの周波数帯域における無線信号を処理する各種回路、例えば送信用バンドパスフィルタ、受信用バンドパスフィルタやアンテナ共用器等に広く用いられている。
【０００３】
また、最近では圧電薄膜の表裏に一対の電極を形成しその厚み振動を利用する圧電薄膜共振器（ＦＢＡＲ：Film Bulk Acoustic Resonator）を用いた弾性波デバイスも開発されている。圧電薄膜共振器を用いた弾性波デバイスは特に高周波数帯域での特性が良好であることから、例えば１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数帯域で用いられている。
【０００４】
近年、特に移動体通信分野の進歩はめざましいものがあり、これらに用いられる信号処理機器は小型化が進み、合わせて弾性波デバイスの電子部品も小型化が求められている。同時に、弾性波素子の特性を維持するために、弾性波素子の機能部分（弾性表面波素子：ＩＤＴの電極指、圧電薄膜共振器素子：圧電薄膜を挟みこむ上下電極の重なる領域）上に空洞部を設ける必要がある。
【０００５】
このような要求を満たすために、弾性波素子の機能部分上に空洞部を有する封止部を設けた構造（いわゆる中空構造）を形成する方法が提案されている。例えば、特許文献１には、弾性波素子上に空洞となるべき領域に溶解用樹脂を形成し、溶解用樹脂上に上部板を形成した後、溶解用樹脂を除去することにより中空構造を形成する方法（従来例１）が開示されている。特許文献２には、電気的構造素子を包囲するフレーム構造体を形成し、電気的構造素子上が空洞になるように、フレーム構造体上に補助フィルムを貼り、その上に樹脂層を形成し、フレーム構造体の屋根部分以外を除去することにより中空構造を形成する方法（従来例２）が開示されている。特許文献３には、弾性波素子を形成した圧電基板上に樹脂フィルムを貼り、弾性波素子が複数設けられた基板の機能部分上部の樹脂フィルムを開口し、樹脂フィルム上に回路基板を密着し中空構造を形成する方法（従来例３）が開示されている。特許文献４には、弾性波素子を複数設けた基板上に感光性樹脂を形成し、弾性波素子の機能部分上の感光性樹脂を開口し、その上に配線基板集合体の基板を実装し、ダイシングで分割することにより中空構造を形成する方法（従来例４）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許３２９１０４６号公報
【特許文献２】特表２００３−５２３０８２号公報
【特許文献３】特許３１９６６９３号公報
【特許文献４】特許３２２５９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来例１から４の方法で形成された弾性波デバイスは、モジュール化の際に加わる圧力に対し耐えられず、中空構造の天井部が凹んでしまう。この課題を解決する方法として、中空構造の天井部の厚さを厚くする方法が考えられる。しかしながら、樹脂を用いて形成した中空構造の天井部上にさらに樹脂を形成すると、歩留まりが低下するという課題が新たに生じる。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、歩留まりを低下させずに、モジュール化の際の圧力で変形しない中空構造を有する弾性波デバイス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】
【０００９】
本発明は、基板上に設けられた弾性波素子と、前記弾性波素子上に空洞部を有するように前記基板上に設けられた感光性樹脂からなる第１封止部と、前記第１封止部上に設けられた感光性樹脂からなる第２封止部と、前記第２封止部上に設けられた外部接続部と、前記第１封止部及び前記第２封止部を貫通して、前記第１封止部及び前記第２封止部に直接接し、前記弾性波素子と前記外部接続部とを電気的に接続させる柱状電極と、を具備し、前記第１封止部は、前記基板側の幅が前記基板に反対側の幅よりも広くなるような段差を有するように、前記弾性波素子の機能部分を囲うように前記基板上に設けられた第３封止部と、前記機能部分上に空洞部を形成するように前記第３封止部上に設けられた第４封止部と、を有し、前記第３封止部の幅は前記第４封止部の幅よりも広く、前記第２封止部は、前記第１封止部の前記段差の部分を含んで前記第１封止部に直接接していることを特徴とする弾性波デバイスである。本発明によれば、第２封止部の剥離を防止することができるため、歩留まりを低下させずに、モジュール化の際の圧力で変形しない中空構造を有する弾性波デバイスを提供することができる。
【００１０】
上記構成において、前記段差の形状は階段形状またはラウンド形状である構成とすることができる。
【００１１】
上記構成において、前記第１封止部は、前記弾性波素子の機能部分を囲うように前記基板上に設けられた第３封止部と、前記機能部分上に空洞部を形成するように前記第３封止部上に設けられた第４封止部と、を有し、前記第３封止部の幅が前記第４封止部の幅より広い構成とすることができる。この構成によれば、段差を有する第１封止部を容易に形成することができる。
【００１２】
上記構成において、前記第３封止部の表面と前記第４封止部の側面との前記第４封止部側のなす角度は鋭角である構成とすることができる。また、上記構成において、前記第３封止部の表面と前記第４封止部の側面との前記第４封止部側のなす角度は鈍角である構成とすることができる。
【００１３】
上記構成において、前記基板の表面と前記第３封止部の側面との前記第３封止部側のなす角度は鋭角である構成とすることができる。この構成によれば、第２封止部と基板との接触面積が大きくなるため、第２封止部と基板との密着力を向上させることができる。
【００１４】
上記構成において、前記第３封止部は前記第４封止部との接触面が平面状である構成とすることができる。
【００１５】
上記構成において、前記第３封止部は前記第４封止部との接触面に凸凹を有する構成とすることができる。この構成によれば、第３封止部と第４封止部との接触面積が大きくなるため、第３封止部と第４封止部との密着力を向上させることができる。
【００１６】
上記構成において、前記第１封止部および前記第２封止部は感光性樹脂からなる構成とすることができる。この構成によれば、第１封止部および第２封止部の形成を容易に行うことができる。また、上記構成において、前記第２封止部の端面は、前記基板上で且つ前記基板の端面よりも内側に位置している
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、段差を有する第１封止部上に第２封止部を設けることにより、第２封止部の剥離を防止することができるため、歩留まりを低下させずに、モジュール化の際の圧力で変形しない中空構造を有する弾性波デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１（ａ）は比較例１に係る弾性波デバイスの上視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ間の断面図であり、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ間の断面図である。
【図２】図２（ａ）から図２（ｆ）は比較例１に係る弾性波デバイスの製造工程を示す断面図である。
【図３】図３は比較例２に係る弾性波デバイスの断面図である。
【図４】図４は比較例３に係る弾性波デバイスの断面図である。
【図５】図５はウエハの反りの影響による課題を説明するための図（その１）である。
【図６】図６はウエハの反りの影響による課題を説明するための図（その２）である。
【図７】図７（ａ）は実施例１に係る弾性波デバイスの上視図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ間の断面図であり、図７（ｃ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ間の断面図である。
【図８】図８（ａ）から図８（ｆ）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９】図９（ａ）から図９（ｆ）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１０】図１０（ａ）から図１０（ｆ）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１１】図１１（ａ）から図１１（ｆ）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４）である。
【図１２】図１２はラウンド形状を説明するための図である。
【図１３】図１３は第３封止部と第４封止部の接触面が凸凹をした形状をしている場合を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
まず発明者が従来例１から４の課題を明確にするために行った実験について説明する。図１（ａ）から図１（ｃ）は感光性樹脂を用いて中空構造を形成した弾性波デバイス（比較例１）である。図１（ａ）は上視図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ間の断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ間の断面図である。なお、図１（ａ）は第１封止部２６を透視して弾性波素子１２、配線１４および空洞部１６を図示し、弾性波素子１２および配線１４は実線、空洞部１６は破線で示している。図１（ａ）および図１（ｂ）を参照に、圧電基板１０表面に金属膜で形成されたＩＤＴ、反射器等からなる弾性波素子１２が設けられ、さらに圧電基板１０上には弾性波素子１２の機能部分上に空洞部１６を有する第１封止部２６が設けられている。第１封止部２６は弾性波素子１２の機能部分を囲うように圧電基板１０上に設けられた第３封止部３０と、弾性波素子１２の機能部分上に空洞部１６を形成するように第３封止部３０上に設けられた第４封止部３２とで構成されている。なお、第１封止部２６の高さは６０μｍ、空洞部１６の高さは３０μｍである。
【００２０】
図１（ａ）および図１（ｃ）を参照に、圧電基板１０表面に配線１４および電極パッド２４が形成され、配線１４上に第１封止部２６が設けられている。第１封止部２６を貫通する貫通電極２０が電極パッド２４上に設けられ、弾性波素子１２と貫通電極２０とは配線１４および配線１４上の電極パッド２４により接続されている。貫通電極２０上にはハンダボール２２が設けられている。これにより、貫通電極２０およびハンダボール２２は弾性波デバイスを表面実装する際、弾性波素子１２を外部に電気的に接続する端子部として機能する。このように、弾性波素子１２は中空構造を有する第１封止部２６で封止され、配線１４および貫通電極２０を介しハンダボール２２に接続されている。
【００２１】
図２（ａ）から図２（ｆ）を参照に、比較例１に係る弾性波デバイスの第１封止部２６の形成工程を説明する。図２（ａ）から図２（ｃ）は図１（ａ）のＡ−Ａ間に相当する箇所の断面図であり、図２（ｄ）から図２（ｆ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ間に相当する箇所の断面図である。図２（ａ）および図２（ｄ）を参照に、弾性波素子１２、配線１４および電極パッド２４が形成された圧電基板１０上に、ネガ型感光性エポキシ樹脂を３０μｍの膜厚になるようにスピンコート法を用い塗布する。その後乾燥する。露光現像することで、弾性波素子１２上および電極パッド２４上のネガ型感光性エポキシ樹脂を除去する。これにより、弾性波素子１２の機能部分上に開口部３６および電極パッド２４上に開口部４２が形成され、これにより、弾性波素子１２の機能部分を囲うように第３封止部３０が形成される。さらに、約２００℃の窒素雰囲気中で約１時間加熱し、第３封止部３０を硬化させる。
【００２２】
図２（ｂ）および図２（ｅ）を参照に、開口部３６および４２を保持するように、厚さが３０μｍのフィルム状のネガ型感光性エポキシ樹脂をラミネート法を用い貼り付ける。これにより、弾性波素子１２の機能部分上に蓋がされ、開口部３６は空洞部１６に開口部４２は空洞部４４になる。図２（ｃ）および図２（ｆ）を参照に、露光現像することで、弾性波素子１２の機能部分上に空洞部１６が形成されるように第３封止部３０上に第４封止部３２が形成される。また、電極パッド２４上には貫通電極２０を形成すべき開口部４２も形成される。さらに、約２００℃の窒素雰囲気中で約１時間加熱し、第４封止部３２を硬化させる。これにより、比較例１に係る弾性波デバイスの第１封止部２６の形成が完成する。
【００２３】
比較例１に係る弾性波デバイスをモジュール用基板に実装し表面保護用の樹脂をトランスファーモールドしたところ、中空構造の天井部が圧力で凹んでしまい、第１封止部２６が弾性波素子１２の機能部分に接触することが判明した。
【００２４】
次に、図３に示すような、第３封止部３０の幅が狭い弾性波デバイス（比較例２）を作製した。図３は図１（ａ）のＡ−Ａ間に相当する箇所の断面図である。図３を参照に、比較例２は第３封止部３０の幅ｔ１が３０μｍである。その他の構成については比較例１と同じであり、図１（ａ）から図１（ｃ）に示しているので説明を省略する。
【００２５】
比較例２に係る弾性波デバイスは、図３に示すように、第３封止部３０の幅ｔ１が３０μｍと細いため、第３封止部３０と第４封止部３２との接触面積が小さい。このため、第３封止部３０と第４封止部３２との密着が不十分となり、図２（ｃ）に示す第４封止部３２の形成工程中の現像により、現像液が第３封止部３０と第４封止部３２との界面から中空構造内に進入してしまう。これにより、弾性波素子１２の機能部分（ＩＤＴからなる電極指）が現像液により汚染され、特性不良が発生することが判明した。
【００２６】
比較例２より、第３封止部３０と第４封止部３２との接触面積は大きくする必要がある。図４は第３封止部３０と第４封止部３２との接触面積を大きくした比較例３に係る弾性波デバイスの断面図である。図４を参照に、比較例３は第３封止部３０の幅ｔ１が８０μｍになっている。その他の構成については比較例１と同じであり図１（ａ）から図１（ｃ）に示しているので説明を省略する。
【００２７】
比較例３は比較例２に比べて圧電基板１０のウエハ内に占める第３封止部３０の面積が大きくなる。このため、図２（ａ）および図２（ｄ）に示すような第３封止部３０の形成工程中の加熱により、第３封止部３０に生じる圧縮力が比較例３は比較例２に比べて大きくなる。これにより、比較例３は比較例２に比べてウエハに大きな反りが発生する。圧電基板１０が４インチウエハである場合、この反り量は最大２．５ｍｍである。反りが発生しているウエハに、図２（ｃ）に示すような第４封止部３２の形成工程である露光を行うと、反りの影響が大きいウエハ外周部では紫外線（ＵＶ光）がウエハに対して斜めに照射されてしまい、図５に示すように、第４封止部３２のパターンが第３封止部３０のパターンに対してずれて形成されてしまう。また、ウエハ外周部に行くほど反りの影響が大きくなるため、第４封止部３２のパターンのずれもウエハ外周部に行くほど必然的に大きくなる。
【００２８】
図５に示すように、第４封止部３２のパターンが第３封止部３０のパターンに対してずれている弾性波デバイスでは、第３封止部３０と第４封止部３２との接触面積が小さい領域Ａが発生してしまう。このため、比較例２で説明したように第４封止部３２の形成工程中の現像で、現像液が中空構造内に進入し弾性波素子１２の機能部分（ＩＤＴからなる電極指）が汚染され特性不良が発生してしまう。４インチウエハの場合、現像液が中空構造内に進入しない領域、つまり特性が良好な領域はウエハの中心から９０ｍｍの領域である。
【００２９】
また、図５に示すように、第４封止部３２のパターンが第３封止部３０のパターンに対してずれているため、第４封止部３２が庇となる領域Ｂが発生する。この状態で、モジュール化の際の圧力で中空構造の天井部が凹まないよう、第１封止部２６を強化する目的で第１封止部２６上に第２封止部２８の形成を行うと、庇となっている領域Ｂは露光において紫外線（ＵＶ光）が照射されず、図６に示すように、現像によって空洞部１６ａが発生してしまう。この空洞部１６ａのため第２封止部２８と圧電基板１０との接触面積が小さくなり、第２封止部２８と圧電基板１０との密着力が低下してしまう。このため、第２封止部２８が剥離してしまう現象が発生する。４インチウエハの場合、第２封止部２８が剥離しない領域、つまり良品領域はウエハの中心から７０ｍｍの領域である。このように、第１封止部２６上に第２封止部２８を設けることで、歩留まりが低下するという課題が生じる。
【００３０】
以下、上記課題を解決するための実施例について説明する。
【実施例１】
【００３１】
図７（ａ）は実施例１に係る弾性波デバイスの上視図である。図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ間の断面図、図７（ｃ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ間の断面図である。なお、図７（ａ）において、第１封止部２６および第２封止部２８を透視して弾性波素子１２、配線１４および空洞部１６を図示し、弾性波素子１２および配線１４は実線、空洞部１６および第１封止部２６は破線で示している。
【００３２】
図７（ａ）および図７（ｂ）を参照に、圧電基板１０表面に金属膜で形成されたＩＤＴ、反射器等からなる弾性波素子１２が設けられている。圧電基板１０上に、弾性波素子１２の機能部分上に空洞部１６を有する第１封止部２６が設けられている。第１封止部２６は、弾性波素子１２の機能部分を囲うように圧電基板１０上に設けられた第３封止部３０と、弾性波素子１２の機能部分上に空洞部１６を有するように第３封止部３０上に設けられた第４封止部３２と、で構成されている。第３封止部３０の幅は第４封止部３２の幅より広く、これにより第３封止部３０と第４封止部３２とは段差を有している。つまり、第３封止部３０の側面Ｐ１は第４封止部３２の側面Ｐ２より突出していて、第３封止部３０と第４封止部３２とは階段形状をした段差を有している。よって、第１封止部２６は圧電基板１０側の幅ｔ２が圧電基板１０に反対側の幅ｔ３より広くなるような段差を有している。圧電基板１０の表面と第３封止部３０の側面との第３封止部３０側のなす角度θ１は直角である。第３封止部３０の表面と第４封止部３２の側面との第４封止部３２側のなす角度θ２も直角である。第３封止部３０は第４封止部３２との接触面が平面状をしている。第１封止部２６上に第２封止部２８が設けられている。なお、第３封止部３０の高さは３０μｍ、第４封止部３２の高さは３０μｍ、第２封止部２８の高さは３０μｍである。また、第３封止部３０と第４封止部３２との接触面の幅ｔ４は４０μｍ以上、第４封止部３２に接していない第３封止部３０の幅ｔ５は３０μｍ以下である。
【００３３】
図７（ａ）および図７（ｃ）を参照に、圧電基板１０表面に配線１４および電極パッド２４が形成され、配線１４上に第１封止部２６と第２封止部２８とが設けられている。第１封止部２６と第２封止部２８とを貫通する貫通電極２０が電極パッド２４上に設けられ、弾性波素子１２と貫通電極２０とは配線１４および配線１４上の電極パッド２４により接続されている。貫通電極２０上にはハンダボール２２が設けられている。これにより、貫通電極２０およびハンダボール２２は弾性波デバイスを表面実装する際、弾性波素子１２を外部に電気的に接続する端子部として機能する。
【００３４】
次に、図８（ａ）から図１１（ｆ）を用い、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法について説明する。なお、図８（ａ）から図８（ｃ）、図９（ａ）から図９（ｃ）、図１０（ａ）から図１０（ｃ）並びに図１１（ａ）から図１１（ｃ）は図７（ａ）のＡ−Ａ間に相当する箇所における製造工程を示した断面図である。図８（ｄ）から図８（ｆ）、図９（ｄ）から図９（ｆ）、図１０（ｄ）から図１０（ｆ）並びに図１１（ｄ）から図１１（ｆ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ間に相当する箇所における製造工程を示した断面図である。また、図８（ａ）から図１１（ｆ）は、ウエハ状態の圧電基板１０を用いて行われる製造工程であり、複数の弾性波デバイスとなるべき領域がウエハ上に存在するが、複数の弾性波デバイスのうち１つの弾性波デバイスとなるべき領域を図示して説明する。そして、図１１（ｃ）および図１１（ｆ）において、周辺領域をダイシングで分離することにより、ウエハ上に形成された複数の弾性波デバイスがそれぞれ１つに分離される。
【００３５】
図８（ａ）および図８（ｄ）を参照に、ＬｉＮｂＯ３（ニオブ酸リチウム）あるいはＬｉＴａＯ３（タンタル酸リチウム）等からなる圧電基板１０表面にＡｌ（アルミニウム）やＣｕ（銅）等を用い金属膜を形成し、弾性波素子１２および配線１４を形成する。配線１４上に貫通電極２０を形成すべき領域に電極パッド２４を形成する。図８（ｂ）および図８（ｅ）を参照に、圧電基板１０、弾性波素子１２および配線１４上にネガ型感光性エポキシ樹脂である第１樹脂膜３１をスピンコート法により３０μｍ塗布しベークする。図８（ｃ）および図８（ｆ）を参照に、マスクを用い紫外線（ＵＶ光）を弾性波素子１２の機能部分上の空洞部１６を形成すべき領域、電極パッド２４上の貫通電極２０を形成すべき領域および周辺領域、以外の領域の第１樹脂膜３１に照射する。
【００３６】
図９（ａ）および図９（ｄ）を参照に、第１樹脂膜３１を現像することで紫外線（ＵＶ光）を照射していない領域の第１樹脂膜３１を除去する。これにより、弾性波素子１２の機能部分上の空洞部１６となるべき箇所に開口部３６が形成され、弾性波素子１２の機能部分の周囲に第３封止部３０が形成される。また、電極パッド２４上には開口部４２が形成される。窒素雰囲気中の２００℃で１時間熱処理することで第３封止部３０を硬化させる。図９（ｂ）および図９（ｅ）を参照に、開口部３６および４２を保持するように、保護フィルム４０に塗られたフィルム状のネガ型感光性エポキシ樹脂である厚さ３０μｍの第２樹脂膜３３をラミネータ等の押し付けロール３８を用い、第３封止部３０上に押し付け貼り付ける。これにより、弾性波素子１２の機能部分上に蓋がされ、開口部３６は空洞部１６に開口部４２は空洞部４４になる。図９（ｃ）および図９（ｆ）を参照に、マスクを用い紫外線（ＵＶ光）を照射する。
【００３７】
図１０（ａ）および図１０（ｄ）を参照に、保護フィルム４０を剥がし、現像することにより紫外線（ＵＶ光）を照射していない領域の第２樹脂膜３３を除去する。これにより、弾性波素子１２の機能部分上に空洞部１６を形成するように第３封止部３０上に第４封止部３２が形成される。また、電極パッド２４上には開口部４２が形成される。窒素雰囲気中の２００℃で１時間熱処理することで第４封止部３２を硬化させる。これにより、第３封止部３０と第４封止部３２とからなり、弾性波素子１２上に空洞部１６を有し、圧電基板１０側の幅ｔ２が圧電基板１０に反対側の幅ｔ３より広くなるような段差を有する第１封止部２６が形成される。図１０（ｂ）および図１０（ｅ）を参照に、第１封止部２６を覆うように、ネガ型感光性エポキシ樹脂である厚さ３０μｍの第３樹脂膜３５を形成する。第３樹脂膜３５は例えばフィルム状であり、真空ラミネートまたは真空プレス法を用い形成する。また、第３樹脂膜３５は液状でスピンコート法により形成してもよい。図１０（ｃ）および図１０（ｆ）を参照に、マスクを用い電極パッド２４上の領域および周辺領域、以外の領域に紫外線（ＵＶ光）を照射する。
【００３８】
図１１（ａ）および図１１（ｄ）を参照に、現像することにより紫外線（ＵＶ光）を照射していない領域の第３樹脂膜３５を除去する。これにより、第１封止部２６上に第２封止部２８が形成される。窒素雰囲気中の２００℃で１時間熱処理することで第２封止部２８を硬化させる。第２封止部２８は電極パッド２４上に開口部４２を有している。また、周辺領域には第２封止部２８は形成されていない。図１１（ｂ）および図１１（ｅ）を参照に、開口部４２内にＮｉ（ニッケル）、ＣｕまたはＡｕ（金）等を無電解メッキし導電性の貫通電極２０を形成する。貫通電極２０は銀ペースト等の導電性物質を印刷で開口部４２内に充填する方法で形成してもよい。図１１（ｃ）および図１１（ｆ）を参照に、貫通電極２０上に、貫通電極２０に接続するハンダボール２２をＳｎＡｇハンダボールの搭載もしくはＳｎＡｇハンダペーストをマスク印刷、リフローすることにより形成する。以上により、弾性波素子１２と電気的に接続する貫通電極２０およびハンダボール２２が形成される。その後、周辺領域で圧電基板１０をダイシングにより切断する。以上により、実施例１に係る弾性波デバイスが完成する。
【００３９】
実施例１によれば、図７（ｂ）に示すように、第１封止部２６は圧電基板１０側の幅ｔ２が圧電基板１０に反対側の幅ｔ３に比べて広くなるような段差を有している。これにより、圧電基板１０のウエハの反りの影響によりウエハ周辺部で第４封止部３２のパターンが第３封止部３０のパターンに対してずれた場合でも、図５に示す比較例３のように、第４封止部３２が庇となる領域Ｂは発生しない。このため、第１封止部２６上に第２封止部２８を形成した場合に、比較例３に比べてウエハ周辺部で第２封止部２８と圧電基板１０との接触面積が大きくなり、第２封止部２８の密着力が向上し剥離を抑制することができる。したがって、実施例１では比較例３よりも歩留まりを向上させることができる。また、第１封止部２６上に第２封止部２８が設けられているため、実施例１に係る弾性波デバイスをモジュール化しても、モジュール化の際の圧力で弾性波素子１２の機能部分上の第１封止部２６および第２封止部２８の天井部が凹むことを防ぐことができる。
【００４０】
また、図７（ｂ）に示すように、第１封止部２６は、弾性波素子１２の機能部分を囲うように圧電基板１０上に設けられた第３封止部３０と、弾性波素子１２の機能部分上に空洞部１６を形成するように第３封止部３０上に設けられた第４封止部３２と、を有している。また、第３封止部３０の幅は第４封止部３２の幅より広く、このため、第３封止部３０と第４封止部３２とは段差を有している。これにより、圧電基板１０側の幅ｔ２が圧電基板１０の反対側の幅ｔ３に比べて広くなるような段差を有する第１封止部２６を容易に形成することができる。
【００４１】
さらに、図７（ｂ）に示すように、第３封止部３０と第４封止部３２との接触面の幅ｔ４は４０μｍ以上である。この場合は、ウエハの反りの影響により第４封止部３２のパターンが第３封止部３０のパターンに対してずれた場合でも、第３封止部３０と第４封止部３２との接触面の幅ｔ４を十分確保することができる。このため、第４封止部３２の形成工程の現像において、第３封止部３０と第４封止部３２との界面から現像液が空洞部１６内に進入することを防止できる。また、第４封止部３２に接していない第３封止部３０の幅ｔ５は３０μｍ以下である。弾性波デバイスの小型化という点から第４封止部３２に接していない第３封止部３０の幅ｔ５は３０μｍ以下である場合が好ましい。
【００４２】
さらに、図７（ａ）および図７（ｃ）に示すように、第３封止部３０と第４封止部３２とからなる第１封止部２６は、弾性波素子１２の機能部分上に空洞部１６を形成すべき領域以外の領域、例えば貫通電極２０の周辺の領域にも形成されている場合を例に示した。しかしながら、第１封止部２６は貫通電極２０の周辺の領域等に形成されていなくてもよい。これにより、第１封止部２６のウエハに占める面積が小さくなるため、第１封止部２６の熱処理により生じる第１封止部２６の圧縮力を抑えることができ、ウエハの反り量を緩和することができる。同様の理由から、貫通電極２０の周辺の領域に第３封止部３０のみ形成され、第４封止部３２が形成されていない場合でもよい。
【００４３】
さらに、図７（ｂ）に示すように、第１封止部２６に設けられた段差の形状が階段形状をしている場合、つまり、第３封止部３０の側面と表面および第４封止部３２の側面と表面はそれぞれ平面からなる場合を例に示した。しかしながら、図１２に示すような、第３封止部３０の側面と表面との角および第４封止部の側面と表面との角の少なくとも一方の角が丸くなったラウンド形状をしている場合でもよい。この場合でも、歩留まりが向上し、モジュール化の際の圧力で弾性波素子１２の機能部分上の第１封止部２６および第２封止部２８の天井部が凹まない弾性波デバイスを得ることができる。
【００４４】
さらに、図７（ｂ）に示すように、第３封止部３０の表面と第４封止部３２の側面との第４封止部３２側のなす角度θ２は直角である場合を例に示したが、鋭角や鈍角の場合でもよい。しかしながら、鈍角の角度が大きくなりすぎると、庇となる領域が発生し、第２封止部２８の形成工程で第２封止部２８が形成されない領域が発生してしまう。このため、第２封止部２８の密着力が低下し、剥離が発生しやすくなってしまう。よって、第３封止部３０の表面と第４封止部３２の側面との第４封止部３２側のなす角度θ２は直角、鋭角またはわずかな鈍角であることが好ましい。
【００４５】
さらに、図７（ｂ）に示すように、圧電基板１０の表面と第３封止部３０との第３封止部３０側のなす角度θ１は直角である場合を示したが、これに限らず、鋭角である場合でもよい。この場合でも、第１封止部２６により庇となる領域が発生しないため、第２封止部２８と圧電基板１０との接触面積を大きくすることができる。よって、第２封止部２８の密着性を向上させることができ、歩留まりを向上させることができる。
【００４６】
さらに、図７（ｂ）に示すように、第３封止部３０は第４封止部３２との接触面が平面状である場合を例に示したが、図１３に示すような、凸凹を有している場合でもよい。凸凹を有している場合は、第３封止部３０と第４封止部３２との接触面積が大きくなるため、第３封止部３０と第４封止部３２との密着力を向上させることができる。なお、凸凹の形状は、所望の凸凹のパターンを有するマスクを用いて、第３封止部３０を露光現像することで形成することができる。
【００４７】
さらに、図７（ｂ）に示すように、第１封止部２６は第３封止部３０と第４封止部３２とにより段差が１段設けられている場合を示したが、これに限らず、複数の段差が設けられている場合でもよい。この場合でも、第２封止部２８の剥離を防止することができるため、歩留まりを向上させることができる。
【００４８】
実施例１において第１封止部２６および第２封止部２８は感光性エポキシ樹脂である場合を例に示したが、これに限らず、弾性波素子１２の機能部分を保護できればその他の材料でもよい。しかしながら、段差を有する第１封止部２６や第１封止部２６上に形成する第２封止部２８を容易に形成することができるため、感光性ポリイミド樹脂等、感光性樹脂である場合が好ましい。
【００４９】
また、実施例１において、弾性波素子１２は圧電基板１０上に形成された弾性表面波（ＳＡＷ）素子の場合を例に示したが、例えばシリコン基板等の基板上に形成した圧電膜に形成されたＳＡＷ素子の場合でもよい。また、圧電薄膜共振器（ＦＢＡＲ）素子を用いることもできる。ＦＢＡＲ素子を用いる場合、基板は圧電基板ではなく、例えばシリコン基板、ガラス基板、サファイア基板等を用い、ＦＢＡＲは基板上の圧電膜を用い形成される。
【００５０】
さらに、実施例１において図７（ａ）に示すように、弾性波素子１２および空洞部１６はそれぞれ２つづつ形成されている場合を示したが、これらの数に限られるものではない。また、実施例１において、端子部として貫通電極２０およびハンダボール２２の場合を例に説明したが、表面実装のために外部と電気的に接続するためのものであれば良く、例えばＡｕ、Ｃｕ等の金属を用いたバンプであっても良い。
【００５１】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係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】
【００５２】
１０ 圧電基板
１２ 弾性波素子
１４ 配線
１６、１６ａ 空洞部
２０ 貫通電極
２２ ハンダボール
２４ 電極パッド
２６ 第１封止部
２８ 第２封止部
３０ 第３封止部
３１ 第１樹脂膜
３２ 第４封止部
３３ 第２樹脂膜
３５ 第３樹脂膜
３６ 開口部
３８ 押し付けロール
４０ 保護フィルム
４２ 開口部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられた弾性波素子と、
前記弾性波素子上に空洞部を有するように前記基板上に設けられた感光性樹脂からなる第１封止部と、
前記第１封止部上に設けられた感光性樹脂からなる第２封止部と、
前記第２封止部上に設けられた外部接続部と、
前記第１封止部及び前記第２封止部を貫通して、前記第１封止部及び前記第２封止部に直接接し、前記弾性波素子と前記外部接続部とを電気的に接続させる柱状電極と、を具備し、
前記第１封止部は、前記基板側の幅が前記基板に反対側の幅よりも広くなるような段差を有するように、前記弾性波素子の機能部分を囲うように前記基板上に設けられた第３封止部と、前記機能部分上に空洞部を形成するように前記第３封止部上に設けられた第４封止部と、を有し、前記第３封止部の幅が前記第４封止部の幅よりも広く、
前記第２封止部は、前記第１封止部の前記段差の部分を含んで前記第１封止部に直接接していることを特徴とする弾性波デバイス。
【請求項２】
前記段差の形状は階段形状またはラウンド形状であることを特徴とする請求項１記載の弾性波デバイス。
【請求項３】
前記第３封止部の表面と前記第４封止部の側面との前記第４封止部側のなす角度は鋭角であることを特徴とする請求項１または２記載の弾性波デバイス。
【請求項４】
前記第３封止部の表面と前記第４封止部の側面との前記第４封止部側のなす角度は鈍角であることを特徴とする請求項１または２記載の弾性波デバイス。
【請求項５】
前記基板の表面と前記第３封止部の側面との前記第３封止部側のなす角度は鋭角であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
【請求項６】
前記第３封止部は前記第４封止部との接触面が平面状であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
【請求項７】
前記第３封止部は前記第４封止部との接触面に凸凹を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
【請求項８】
前記第２封止部の端面は、前記基板上で且つ前記基板の端面よりも内側に位置していることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
【請求項１】
基板上に設けられた弾性波素子と、
前記弾性波素子上に空洞部を有するように前記基板上に設けられた感光性樹脂からなる第１封止部と、
前記第１封止部上に設けられた感光性樹脂からなる第２封止部と、
前記第２封止部上に設けられた外部接続部と、
前記第１封止部及び前記第２封止部を貫通して、前記第１封止部及び前記第２封止部に直接接し、前記弾性波素子と前記外部接続部とを電気的に接続させる柱状電極と、を具備し、
前記第１封止部は、前記基板側の幅が前記基板に反対側の幅よりも広くなるような段差を有するように、前記弾性波素子の機能部分を囲うように前記基板上に設けられた第３封止部と、前記機能部分上に空洞部を形成するように前記第３封止部上に設けられた第４封止部と、を有し、前記第３封止部の幅が前記第４封止部の幅よりも広く、
前記第２封止部は、前記第１封止部の前記段差の部分を含んで前記第１封止部に直接接していることを特徴とする弾性波デバイス。
【請求項２】
前記段差の形状は階段形状またはラウンド形状であることを特徴とする請求項１記載の弾性波デバイス。
【請求項３】
前記第３封止部の表面と前記第４封止部の側面との前記第４封止部側のなす角度は鋭角であることを特徴とする請求項１または２記載の弾性波デバイス。
【請求項４】
前記第３封止部の表面と前記第４封止部の側面との前記第４封止部側のなす角度は鈍角であることを特徴とする請求項１または２記載の弾性波デバイス。
【請求項５】
前記基板の表面と前記第３封止部の側面との前記第３封止部側のなす角度は鋭角であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
【請求項６】
前記第３封止部は前記第４封止部との接触面が平面状であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
【請求項７】
前記第３封止部は前記第４封止部との接触面に凸凹を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
【請求項８】
前記第２封止部の端面は、前記基板上で且つ前記基板の端面よりも内側に位置していることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２３９２３６（Ｐ２０１２−２３９２３６Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１９１８７１（Ｐ２０１２−１９１８７１）
【出願日】平成２４年８月３１日（２０１２．８．３１）
【分割の表示】特願２００７−１２１００（Ｐ２００７−１２１００）の分割
【原出願日】平成１９年１月２３日（２００７．１．２３）
【出願人】（０００２０４２８４）太陽誘電株式会社 (964)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月３１日（２０１２．８．３１）
【分割の表示】特願２００７−１２１００（Ｐ２００７−１２１００）の分割
【原出願日】平成１９年１月２３日（２００７．１．２３）
【出願人】（０００２０４２８４）太陽誘電株式会社 (964)
【Ｆターム（参考）】
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