专利名称：用于安装表面声波元件的方法和具有树脂密封的表面声波元件的表面声波器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于安装表面声波元件的方法，以及使用该方法的表面声波器件。
背景技术：
表面声波器件包括具有形成在压电基板表面上的多个梳状电极的表面声波元件，并且因表面声波在梳状电极之间的传播而具有适合于谐振电路或者滤波器的电特性。
因此，当将表面声波元件密封在表面声波器件中时，必须至少在其上形成有表面声波元件的梳状电极的压电基板表面的上方留有空间。
此外，如果灰尘、湿气等附着到梳状电极，则表面声波的传播特性会发生变化。为防止这种现象，希望将其上形成有梳状电极的表面上方的空间气密密封。
作为满足上述要求的一种方法，在日本未审专利公开No.2000-124767(以下称其为现有技术)的官方公报中公开了一种技术。在该现有技术中，采用凸块(bump)将基板与表面声波元件(芯片)连接，并且在凸块的内侧和外侧上都形成有密封壁。
通过对此结构的考查可以看出，需要一个区域来在梳状电极和凸块之间形成内壁，这将不利于表面声波元件的小型化。
此外，表面声波元件的面对基板相反侧的表面是裸露的，这会缺乏可靠性。为了解决这一问题，在现有技术的实施例中，使用上述双壁结构将表面声波元件密封在一密封外壳的底部内侧。此外，采用使该表面声波元件面向上的方式将该密封外壳安装在基板上。
然而，采用上述结构时，由于存在密封外壳，因此该表面声波器件的尺寸不可避免地会变大。
考虑到这一点，本发明的发明人提出了表面声波器件的一种结构，该表面声波器件包括表面声波元件，该表面声波元件具有一基板和形成在压电基板上的梳状电极，采用使该梳状电极面对该基板的方式利用凸块将该表面声波元件倒装安装在基板上；第一树脂层，形成在表面声波元件的凸块的周围区域中；以及，第二树脂层，覆盖该第一树脂层以及至少该表面声波元件的侧面(日本专利申请No.2000-29880)。
图1和图2分别示出关于该表面声波器件的剖面结构和示例性的制造过程。如图1所示，制备了具有形成在压电基板上的梳状电极11的表面声波元件10(表示为C)和通过通孔21使两面都具有电极图案的基板20(表示为B)。然后，根据图2所示的过程，利用焊盘电极12将表面声波元件10芯片接合(chip bond)到基板20上，使得形成有梳状电极11的那一面与基板20相对布置(过程P1)。
然后，使用给料器等将形成第一树脂层(a)的树脂材料涂敷焊盘电极12、电极图案22以及表面声波元件10的侧面(过程P2)。其中，作为形成第一树脂层(a)的树脂材料，采用具有高粘度的液体树脂，以便不会流入焊盘电极12的内侧。
然后，在125-150℃的温度下持续进行干燥过程15-30分钟(过程P3)。在干燥后，将比第一树脂层(a)的树脂材料具有更高粘度的第二树脂层(b)的树脂材料进行转移模塑(transfer mold)，并且对包括表面声波元件10的基板20的一个面进行密封，随后对树脂进行热固化(过程P4)。这时的加热条件为例如在150-175℃的温度下持续3-5分钟。
此外，作为二次固化(post cure)，在150-175℃的温度下持续加热60-180分钟(过程5)。
其中，尽管图1中未示出，但是通过在上述过程P1中在一单个基板上芯片接合多个表面声波元件10并且随后进行上述过程P2至P4，可以一次形成多个表面声波器件。在此情况下，通过割片(dicing)将上述多个表面声波器件切割成多个单独的器件(过程P6)。之后，对于各表面声波器件进行特性测试(过程P7)，并且选择出质量符合要求的器件，进行包装和发货(过程P8)。
根据由本发明的发明人所提出的上述方法，通过采用接合在基板20上的表面声波元件10的结构，可以实现具有薄外形的小尺寸的表面声波器件。然而，必须将通过加热而进行的树脂密封进行两次，这会引起以下问题，即形成表面声波元件10的压电基板会受到双重热应力。
发明内容
因此，本发明的一个目的在于提供一种用于安装表面声波元件的方法，以及一种使用该方法的表面声波器件，其解决了本发明的发明人所提出的现有技术的受到双重热应力的上述问题。
为了实现上述目的，作为根据本发明的表面声波器件的第一方面，该表面声波器件包括基板；表面声波元件，具有形成在压电基板上的梳状电极，并且采用将该梳状电极与该基板相对布置的方式、通过使用凸块被倒装安装在该基板上；以及，第一树脂层，覆盖该表面声波元件；以及，第二树脂层，形成在该第一树脂层之上。第一树脂层和第二树脂层是在加热过程中在软化后固化的热固树脂。该第一树脂层的树脂材料与该第二树脂层的树脂材料相比，其由软化导致的流动性更大。
为了实现上述目的，作为根据本明的表面声波器件的第二方面，第一方面中的表面声波器件具有下述第一树脂层，该第一树脂层由比第二树脂层的树脂材料具有更高固化温度的树脂材料构成。
作为根据本发明的表面声波器件的第三方面，第一方面中的表面声波器件具有下述第二树脂层，该第二树脂层添加有脱模剂(moldreleasing agent)，并且在将第一树脂层进行软化并之后进行固化而产生的状态转移后将第二树脂层分离。
为了实现上述目的，作为根据本发明的表面声波器件的第四方面，该表面声波器件包括从多个表面声波元件中切割出来的单个的表面声波元件，各表面声波元件具有形成在压电基板上的梳状电极，并且以将该梳状电极与一单个公共基板相对布置的方式、通过使用凸块被倒装安装在该公共基板上。在将表面声波元件安装在该公共基板上的状态下，由第一树脂层和在该第一树脂层上形成的第二树脂层覆盖所述多个表面声波元件。该第一树脂层和该第二树脂层是热固树脂，其中通过加热过程产生了在软化后固化的状态转移，并且该第一树脂层的树脂材料与该第二树脂层的树脂材料相比，由软化导致的流动性更大。
作为根据本发明的表面声波器件的第五方面，该表面声波器件包括基板；表面声波元件，具有形成在压电基板上的梳状电极，并且采用将梳状电极与该基板相对布置的方式、通过使用凸块被倒装安装在该基板上；耐热层压框，层压在该基板上，并且被设置为环绕该表面声波元件；以及，树脂层，用于覆盖该表面声波元件。该树脂层是热固树脂，其中通过加热过程产生了在软化后固化的状态转移，并且通过将树脂层粘附于该表面声波元件的侧面和层压框的上面而将该梳状电极密封。
作为根据本发明的表面声波器件的第六方面，在第五方面中，至少使该层压框的上面的一部分金属化。
作为根据本发明的表面声波器件的第七方面，在第五方面中，在层压框的上面和表面声波元件的上面形成有玻璃覆层或者金属覆层。
作为根据本发明的表面声波元件的安装方法，该方法包括采用以下方式、通过使用凸块将具有形成在压电基板上的梳状电极的表面声波元件倒装安装在基板上，所述方式为将梳状电极与该基板相对地布置；固定由热固树脂制成的第一树脂层(其中通过加热过程产生了在软化后固化的状态转移)和形成在第一树脂层上的第二树脂层形成的树脂薄层，其中该第一树脂层的树脂材料与第二树脂层的树脂材料相比，由软化导致的流动性更大；并且在预定温度下通过加热按压树脂薄层来气密密封该梳状电极。
通过以下结合附图对实施例的说明将使本发明的其他范围和特点变得更加明确。
图1是示出表面声波器件的剖面结构的图。
图2是示出图1中所示的表面声波器件的示例性制造过程的图。
图3示出根据本发明的表面声波器件的第一实施例的剖面结构。
图4表示关于第一树脂层(a)的粘度(Pa-s纵轴)对温度(℃横轴)的变化特性的示例。
图5表示关于第二树脂层(b)的粘度(Pa-s纵轴)对温度(℃横轴)的变化特性的示例。
图6是示出本发明的第二实施例的图。
图7是示出本发明的第三实施例的图。
图8是示出本发明的另外一些实施例的图。
具体实施例方式
图3是示出根据本发明的表面声波器件的第一实施例的剖面结构的图。按照图3A至3C的顺序示出表面声波元件10的安装过程。
在图3A中，表面声波元件10包括形成在一压电基板上的梳状电极11和通过一通孔21使其两面都具有电极图案的基板20。与图2中所示的过程P1类似，将表面声波元件10采用以下方式芯片接合到基板20上，即使其上形成有梳状电极11和焊盘电极12的那一表面与基板20相对布置。
此外，制备了具有双层结构的热固树脂制成的环氧树脂薄层，该双层结构包括第一树脂层(a)和具有与第一树脂层(a)不同的热流动性的第二树脂层(b)。
作为一个示例性的实施例，基板20的厚度为200μm，而表面声波元件10的厚度为250μm。第一树脂层(a)的厚度为300μm，而第二树脂层(b)的厚度为100μm左右。
此外，在加热过程中，与第二树脂层(b)相比，第一树脂层(a)具有更大的热流动性特性，从而导致使第一树脂层(a)比第二树脂层(b)更早地被软化。
如图3B所示，通过使用加热辊将由第一树脂层(a)和第二树脂层(b)所构成的环氧树脂薄层固定到表面声波元件10上。
这时，如图3B所示，由于第一树脂层(a)变成流体使第一树脂层(a)下垂，从而使第一树脂层(a)覆盖表面声波元件10的侧面。
此外，在通过使用具有足够导热性的模塑金属配件30而保持压力为100kg/5cm2的情况下，在150℃的温度下加热10分钟。这时，第二树脂层(b)和第一树脂层(a)都被软化，从而按压第一树脂层(a)。通过这种方式，使第一树脂层(a)与基板20接触，并且覆盖至焊盘电极12。此外，这时，将第一树脂层(a)的流动性选择为以下程度，即使树脂不会侵入基板20和表面声波元件10之间的间隙。
此后，去除模塑金属配件30，并且在150℃下持续进行后淬火(postquenching)三(3)个小时。通过该淬火，使第一树脂层(a)和第二树脂层(b)都被固化，并且实现了气密密封同时在表面声波元件10的梳状电极11之上保留了空间。
根据图3中所示的本发明的实施例，通过利用由第一树脂层(a)和第二树脂层(b)所构成的树脂薄层进行密封，可以通过仅加热一次来限制对表面声波元件10所增加的应力量。因此，可以提高表面声波器件的可靠性。
之后，将对构成本发明的实施例中的树脂薄层的第一树脂层(a)和第二树脂层(b)进行讨论。
通过对本实施例的上述说明可以明确第一树脂层(a)和第二树脂层(b)都是由双酚环氧树脂制成的，其具有一旦通过加热而转变为软化状态，随后通过进一步加热会被固化的性质。
作为图3中所示的本发明的实施例的一个先决条件，第一树脂层(a)与第二树脂层(b)相比，由加热导致的粘度降低要更多。换言之，第一树脂层(a)具有更大的热流动性。这种热流动性是可控的，例如，可以通过调节所添加的无机填充物的量来进行控制。
图4和图5分别示出关于第一树脂层(a)和第二树脂层(b)的粘度(Pa-s纵轴)对温度(℃横轴)的示例性变化特性的图。将图4中所示的第一树脂层(a)的特性与图5中所示的第二树脂层(b)的特性进行比较，在这两种情况下，粘度都会随温度的增加而降低。然而，在50℃至110℃的温度范围中，第一树脂层(a)的粘度低于第二树脂层(b)的粘度，因此第一树脂层(a)变得易于流动。即，可以理解，第一树脂层(a)比第二树脂层(b)具有更大的流动性。
而且，在这两种情况中，在110℃或更高的温度下，粘度变大，此后，在150℃时的粘度基本上达到与加热前在普通温度下的粘度相同的值。
如上所述，利用第一树脂层(a)所具有的比第二树脂层(b)更大的流动性的特性，可以实现根据本发明的图3中所示的上述实施例。
图6是示出本发明的第二实施例的图。采用与图3A类似的方式，通过在基板20上进行芯片接合而安装了多个表面声波元件10-1、10-2。将由第一树脂层(a)和第二树脂层(b)构成的树脂薄层固定于其上。然后，使用模塑金属配件30通过加热来按压该树脂薄层。因此，获得与图3C中类似的状态。
然后，通过使用未示出的割片切割器分离成多个单独的器件，获得多个表面声波器件。在所分离的单独的表面声波器件中实现了薄外形以及气密密封。
图7示出本发明的第三实施例。本实施例的特点在于，将诸如蜡的脱模剂添加到第二树脂层(b)。如图7A所示，通过使用模塑金属配件30来施加热和压力。因此，使第一树脂层(a)变为液体，从而产生将表面声波元件10的侧面覆盖的状态。然后，通过如图7B所示去除模塑金属配件30，可以将添加了脱模剂的第二树脂层(b)与第一树脂层(a)容易地分离，并且可以获得表面声波器件的薄外形。
在此实施例中，第二树脂层(b)主要用作对于第一树脂层(a)的热缓冲材料。即，当直接使用模塑金属配件30对第一树脂层(a)进行加热时，液化的速度和程度都变得更大，使得难于以优选的方式将表面声波元件密封。
另一方面，当通过将第二树脂层(b)用作热缓冲材料来进行加热时，可以逐渐地对第一树脂层(a)进行加热。为此，优选地，在图7中所示的实施例中所使用的第一树脂层(a)和第二树脂层(b)之间的粘度差比图3中所示的实施例中第一树脂层(a)和第二树脂层(b)之间的粘度差要更大。
图8示出本发明的另外一些实施例的图。在这些实施例中的每一个中，示出了仅使用了第一树脂层(a)的示例。
在图8A中，在利用接合而安装在基板20上的表面声波元件10的周边预先形成了一层压框40。在此状态下，采用与先前的实施例类似的方式，将第一树脂层(a)固定在表面声波元件10上，然后使用模塑金属配件30利用热进行按压。
通过这种方式，使第一树脂层(a)变成液体，并且覆盖层压框40的上面和表面声波元件10的侧面，由此可以实现对梳状电极11的气密密封。
图8B示出将图8A中所示的实施例进一步改进的示例。在图8A中，为了获得气密密封，将层压框40与第一树脂层(a)紧密地粘合是非常重要的。在图8B中，在层压框40的上面上形成了金属化层41。通过使用涂刷器(squeegee)印刷钨、然后进行烧制来形成该金属化层41。在形成该金属化层41后，将第一树脂层(a)加热以变成流体。这时，通过该金属化层41使第一树脂层(a)对于层压框40的粘合度得到了提高，从而实现了更高的可靠性。
图8C是示出另一方法的图。根据该实施例，在表面声波元件10的上面和层压框40的上面上，都形成有玻璃覆层/金属覆层42。可以通过溅射蒸镀(spatter evaporation)SiO2来形成该玻璃覆层，并且可以通过固定钛来形成该金属覆层。
在图8C所示的实施例中，特别地，玻璃覆层提高了对第一树脂层(a)的粘附，从而实现了抗湿性的提高。
工业实用性正如本发明的实施例所描述的，根据本发明，可以缩短加热过程，由此可以防止表面声波元件的热破坏。而且，可以提供具有更薄的外形的表面声波器件。
对于实施例的上述说明并不旨在将本发明限制于所例举的示例的特定细节。任何适当的修改和等同物都可归于本发明的范围。落在本发明的范围内的本发明的所有特点和优点都由后附的权利要求所覆盖。
权利要求
1.一种表面声波器件，包括基板；表面声波元件，具有形成在压电基板上的梳状电极，并且采用将所述梳状电极与所述基板相对布置的方式，通过使用凸块被倒装安装在所述基板上；第一树脂层，覆盖所述表面声波元件；以及，第二树脂层，形成在所述第一树脂层上，其中，所述第一树脂层和所述第二树脂层是热固树脂，其中通过加热过程产生了在软化后固化的状态转移，并且所述第一树脂层的树脂材料与所述第二树脂层的树脂材料相比，由软化导致的流动性更大。
2.根据权利要求1所述的表面声波器件，其中所述第一树脂层由比所述第二树脂层的树脂材料具有更高固化温度的树脂材料制成。
3.根据权利要求1所述的表面声波器件，其中所述第二树脂层具有添加于其中的脱模剂，并且在将所述第一树脂层软化之后固化而产生状态转移后将所述第二树脂层分离。
4.一种表面声波器件，包括从多个表面声波元件中切割出来的单个表面声波元件，各表面声波元件具有形成在压电基板上的梳状电极，并且采用将所述梳状电极与一单个公共基板相对布置的方式，通过使用凸块被倒装安装在所述公共基板上，其中，在被安装在所述公共基板上的状态下，所述多个表面声波元件由第一树脂层和形成在所述第一树脂层上的第二树脂层覆盖，并且所述第一树脂层和所述第二树脂层是热固树脂，其中，通过加热过程产生了在软化后固化的状态转移，并且所述第一树脂层的树脂材料与所述第二树脂层的树脂材料相比，由软化导致的流动性更大。
5.一种表面声波器件，包括基板；表面声波元件，具有形成在压电基板上的梳状电极，并且采用将所述梳状电极与所述基板相对布置的方式，通过使用凸块被倒装安装在所述基板上；耐热层压框，层压在所述基板上，并且被设置为环绕所述表面声波元件；以及，树脂层，用于覆盖所述表面声波元件，其中所述树脂层是热固树脂，其中，通过加热过程产生了在软化后固化的状态转移，并且通过将所述树脂层粘附于所述表面声波元件的侧面和所述层压框的上面而将所述梳状电极密封。
6.根据权利要求5所述的表面声波器件，其中，至少使所述层压框的上面的一部分金属化。
7.根据权利要求5所述的表面声波器件，其中，在所述层压框的上面和所述表面声波元件的上面上形成有玻璃覆层或者金属覆层。
8.一种用于安装表面声波元件的方法，包括采用以下方式、通过使用凸块将具有形成在压电基板上的梳状电极的表面声波元件倒装安装在所述基板上，所述方式为将所述梳状电极与所述基板相对布置；固定由热固树脂制成的第一树脂层和形成在第一树脂层上的第二树脂层形成的树脂薄层，在所述第一树脂层中通过加热过程产生了在软化后固化的状态转移，其中所述第一树脂层的树脂材料与所述第二树脂层的树脂材料相比，由软化导致的流动性更大；并且在预定温度下通过加热对所述树脂薄层进行按压来气密密封所述梳状电极。
全文摘要
提供了一种表面声波器件，其可以减少加热过程、防止热破坏并且具有薄外形。该表面声波器件包括基板；表面声波元件，具有形成在压电基板上的梳状电极，并且采用将所述梳状电极与所述基板相对布置的方式，通过使用凸块被倒装安装在所述基板上；第一树脂层，覆盖所述表面声波元件；以及，第二树脂层，形成在所述第一树脂层之上，其中，所述第一树脂层和所述第二树脂层是热固树脂，其中通过加热过程产生了在软化后固化的状态转移，并且所述第一树脂层的树脂材料与所述第二树脂层的树脂材料相比，由软化导致的流动性更大。
文档编号H03H9/25GK1623278SQ0282868
公开日2005年6月1日 申请日期2002年12月24日 优先权日2002年3月29日
发明者宫地直己 申请人:富士通媒体部品株式会社