压电零件的制作方法
【专利摘要】本发明揭示一种压电零件，包括：压电元件，压电元件包括：压电板；形成在压电板的主面的梳齿电极与输入输出电极；设置在所述梳齿电极的上方的盖层；以及用以在所述梳齿电极与所述盖层之间形成空隙的凸条。盖层在感光性热硬化性树脂中含有透光性填料。
【专利说明】压电零件
[0001]本申请主张于2012年11月15日向日本专利局提出申请的日本专利申请案2012-250824号、及于2012年12月18日向日本专利局提出申请的日本专利申请案第2012-275354号的优先权及权利，所述申请案的全文以引用的方式并入本文。
【技术领域】
[0002]本揭示涉及一种压电零件(piezoelectric component),尤其涉及一种移动通信的基站等、被要求高度动作稳定性的设备中所使用的压电零件，以及例如手机等移动通信机器中使用的表面声波双工器(surface acoustic wave duplexer, SAW duplexer)、SAW滤波器中使用的弹性表面波器件(SAW device)以及压电薄膜滤波器等压电零件。
【背景技术】
[0003]用于手机等移动通信基站的机器中所使用的滤波器等中的表面声波器件(SAWdevice)、或压电薄膜滤波器等压电零件,被气密密封为芯片尺寸(chip size)。压电零件在梳齿电极(叉指换能器(interdigital transducer, IDT)电极部)的周围确保规定的空隙(振动空间部、中空构造、空腔)。另外，压电零件有各种，一般广为人知的是SAW器件，因而，在以下的说明中，主要以SAW器件为例。
[0004]在现有的SAW器件中，将SAW元件芯片面朝上(face up)地粘晶在具有空隙构造的陶瓷基板上，利用打线接合将SAW元件芯片与配线基板之间进行电连接后，从SAW元件芯片上覆盖金属顶盖(cap)，并利用缝焊接(seam welding)或焊料将接合部密封从而进行封装。
[0005]为了实现此种SAW器件等的小型化，最近有如下的SAW器件，其是使用金凸块(Aubump)或者焊料凸块来将SAW元件的芯片倒装芯片接合(flip chip bonding)(面朝下(face down)接合)在配线基板上，并利用树脂等将整体进行树脂密封而成(日本专利特开2009-135635号公报及日本专利特开2004-147220号公报)。
[0006]而且，为了实现SAW器件的小型化、低背化(low profile)，而提出有如下的超小型化的芯片尺寸、封装SAW器件，其是在梳齿电极(IDT电极部)的周围形成规定的空隙，在保持着该空隙的状态下，由树脂将梳齿电极侧的集合压电板(晶片)整体密封，形成外部连接电极(安装端子)后，沿着规定的标记并利用切割(dicing)而分割为各个SAW器件而成(日本专利特开2010-10812号公报及日本专利特开2006-246112号公报)。
[0007]此外，日本专利特开2007-28172号公报中记载了如下构造:在梳齿电极的上方设置用以减小所述空隙的高度的片材(sheet)，密封树脂是用于固定该片材、并且密封树脂是用于固著将压电板与SAW元件進行密封的绝缘基板，在密封树脂中混入平均粒径大于压电板与片材的间隔的填料，以确保空隙。
[0008]有著由树脂材料的盖层(cover layer)构成IDT的动作空间的SAW器件。在将所述SAW器件利用铸模(mold)树脂进行铸模时，有著因该铸模时的高温而引起盖层翘曲、或者产生破损，而动作空间被破坏的可能。为了避免该情况，在W02006/134928号公报中公开了如下构造:以包围IDT的周围的方式，设置包含树脂材料的支持层(凸条(rib))，并在该凸条上配置盖层(构成动作空间的顶层)，由此确保IDT的动作空间。
[0009]而且，日本专利特开2010-10812号公报中记载了如下构造:由包含与上述树脂材料相同的树脂材料的凸条及盖层来形成IDT的动作空间，为了将设置于盖层的外表面的外部端子与输入输出电极、配线予以电连接，而在IDT的输入输出电极、配线形成再配线层，并经由贯通盖层的电极柱而将外部端子与再配线层予以连接。在外部端子上，形成用以在之后的步骤中与安装基板进行电连接的焊球等的导电连接构件。
[0010]图27是将由包含树脂材料的盖层形成动作空间的现有的SAW器件的一例，进行简化而表示的示意剖面图。该SAW器件200是:在压电板201的一面(主面)形成着IDT202。此处，表示为，IDT202包含:梳齿电极202a与对该梳齿电极202a输入输出信号的输入输出电极、配线部202b。IDT202的动作空间221是由包含树脂材料的盖层208而形成。
[0011]在图27所示的SAW器件200中，重叠于输入输出电极、配线202b，而形成再配线层220。在该再配线层220上，以从周围包围IDT202的方式形成着为树脂材料的凸条7，在该凸条7上以桥接的方式设置着所述盖层208。在盖层208的表面，设置着用以安装于所应用的电子机器的外部端子(安装端子)226，并在该外部端子226设置着焊球223等的导电连接构件。外部端子226利用贯通盖层8与凸条7而设置的电极柱222，而与再配线层220电连接。
[0012]现有的SAW器件等的压电零件中，在由以氧化铝为主成分的陶瓷材料所形成的封装体(陶瓷封装体)中、收容固定压电元件后，经由金属环将金属板(盖体)焊接于凹部的开放端，由此确保空隙。然而，容器本体中使用陶瓷、且由金属盖体进行气密密封的压电零件虽容易制造，但材料费用高。而且，由于具有构成空隙的凹部的容器本体、构成SAW元件等的压电板、及金属盖体间的热膨胀系数不同，所以，有着因来自外部环境的热冲击而导致空隙的压坏、气密破坏的担忧。
[0013]此外，现有的SAW器件中，如图27中所说明那样，在其构造上，再配线层220形成于IDT202的外侧。由此，外部端子226的位置也被限定在器件的外周附近，因而，对于复合化器件的应用、或相对于在顾客厂商的应用机器的安装基板上形成的连接焊垫等的端子位置而言，自由度是小的。而且，焊球223等的导电连接构件在外部端子226上的形成，是在形成动作空间的盖层208的设置之后，直接形成在位于该盖层的上表面的受到限定的位置的外部端子226上，因而，有着回焊处理时的熔融焊料等的热导致盖层208的挠曲，并对动作空间赋予变形的可能。
[0014]因此，需要一种不易受所述缺陷影响的压电元件。
【发明内容】
[0015]本揭示的压电零件包括:压电元件。所述压电元件包括:压电板；形成在所述压电板的主面的梳齿电极与输入输出电极；设置在所述梳齿电极的上方的盖层；以及用以在所述梳齿电极与所述盖层之间形成空隙的凸条。所述盖层在感光性热硬化性树脂中含有透光性填料。
【专利附图】
【附图说明】[0016]根据参照附图所详细说明的内容，本揭示的上述与其他特征及特性，将变得更明白。
[0017]图1A及图1B是说明本揭示的实施例1的SAW器件的构造的剖面图。
[0018]图2是说明混入于构成盖层的聚酰亚胺树脂的微小云母片的适合量的图。
[0019]图3A至图3F是说明本揭示的实施例1的SAW器件的制造方法的步骤图。
[0020]图4A至图4E是继图3F后说明本揭示的实施例1的SAW器件的制造方法的步骤图。
[0021]图5A至图5E是继图4E后说明本揭示的实施例1的SAW器件的制造方法的步骤图。
[0022]图6是继图5E后说明本揭示的实施例1的变形例的SAW器件的制造方法的步骤图。
[0023]图7是图3A至图5P的工艺(process)中的主要部分的放大图。
[0024]图8是图3A至图5P的工艺中的其他主要部分的放大图。
[0025]图9是图3A至图5P的工艺中的其他主要部分的放大图。
[0026]图10是图3A至图5P的工艺中的其他主要部分的放大图。
[0027]图11是图3A至图5P的工艺中的其他主要部分的放大图。
[0028]图12A及图12B是说明本揭示的实施例2的SAW器件的构造的剖面图。
[0029]图13A至图13E是说明本揭示的实施例2的SAW器件的制造方法的步骤图。
[0030]图14是说明本揭示的实施例2的变形例的SAW器件的制造方法的步骤图。
[0031]图15A?图15C是说明本揭示的实施例3的SAW器件的构造的图。
[0032]图16A至图16C是说明本揭示的实施例3的SAW器件的制造方法的主要部分步骤图。
[0033]图17A及图17B是说明本揭示的实施例4的SAW器件的构造的剖面图。
[0034]图18是从箭头A方向观察图17A的SAW器件所得的平面图。
[0035]图19是说明混入于作为构成盖层的树脂的聚酰亚胺树脂中的填料(微小云母片)的量(重量百分比:wt% )的适合量的图。
[0036]图20是说明本揭示的实施例5的SAW器件的示意剖面图。
[0037]图21是从箭头A方向观察图20的SAW器件所得的平面图。
[0038]图22是用以将本揭示的SAW器件安装于安装基板的导电连接构件、或者用以与其他器件复合化的导电连接构件的配置例的剖面图。
[0039]图23是用以将本揭示的SAW器件安装于安装基板的导电连接构件、或者用以与其他器件集成的导电连接构件的配置例的说明图。
[0040]图24是用以将本揭示的SAW器件安装于安装基板的导电连接构件、或者用以与其他器件集成的导电连接构件的配置例的说明图。
[0041]图25是说明将本揭示的SAW器件与其他器件集成而形成复合零件的一例的示意图。
[0042]图26是说明将本揭示的SAW器件与其他器件一起安装于应用机器的电路基板上的一例的不意图。
[0043]图27是将由包含树脂材料的盖层形成动作空间的现有的SAW器件的一例进行简化表示的示意剖面图。
[0044]附图标记:
[0045]1,201:压电板
[0046]1A:晶片
[0047]2:1DT
[0048]2a、202a:梳齿电极
[0049]2b:输入输出电极
[0050]2c:凸块金属(UBM)膜
[0051]3:保护膜
[0052]4:光致抗蚀剂
[0053]5a:曝光遮罩
[0054]5b:光罩
[0055]7、207:凸条
[0056]7a:聚合物膜
[0057]8、208:盖层
[0058]8a、208a:感光性热硬化性树脂
[0059]8b、208b:透光性填料
[0060]9:金属薄膜
[0061]10:切断线
[0062]11:配线基板
[0063]12:电极焊垫
[0064]13、303:安装端子
[0065]14:密封树脂
[0066]15:粘接剂
[0067]16:导线
[0068]17:切口
[0069]18:配线基板侧电极端子
[0070]20、20a、20b、20c、20d、220:再配线层
[0071]21:振动空间(空隙)
[0072]22、222:电极柱
[0073]23、23a、23b、23c、23d、223:焊球
[0074]24:铜球
[0075]100、100a、200、200a、300、400、500:SAW 器件
[0076]140:树脂铸模
[0077]202:1DT 电极
[0078]202b:输入输出电极、配线部
[0079]206:金属电极层
[0080]221:动作空间
[0081]225:凸块(焊料凸块等)[0082]226:外部端子
[0083]300:其他零件
[0084]301:电路基板
[0085]302:端子焊垫
[0086]XVA:线
【具体实施方式】
[0087]以下，针对本揭示的压电零件的实施方式，参照附图对于将本揭示应用于SAW器件的实施例进行详细说明。
[0088]实施例1
[0089]图1A及图1B是说明本揭示的实施例1的SAW器件的构造的剖面图，图1A表示主要部分的剖面，图1B表示形成图1A的空腔的盖层的放大剖面。本实施例的SAW器件100使用的是如下的SAW元件，即:该SAW元件是在包含钽酸锂(LiTaO3)的压电板I的主面上形成IDT2而成。本实施例中，IDT2是由铝薄膜的图案化而形成，且包含:梳齿电极2a与输入输出电极2b。
[0090]输入输出电极2b上连接着底部凸块金属(Under Bump Metal, UBM)膜2c，其上方设置着树脂的凸条7。此凸条7成为:与盖层8 一起、用以确保IDT的梳齿电极2a的振动空间(空隙)21的侧壁。UBM膜2c是向空隙21的外部延伸，并经由焊球23而与配线基板11的内面所具有的电极焊垫12电连接。配线基板11是由玻璃环氧片材(glass epoxysheet)形成，在该配线基板11的底面设置着多个与应用机器的电极端子连接的安装端子
13。在SAW元件的压电板I与配线基板11的接合侧面，设置着密封树脂14。本实施例中，该密封树脂14是由底部填充树脂(underfill resin)的注入而构成。另外，理想的是，该密封树脂14也注入到盖层8与配线基板11之间。
[0091]盖层8是如图1B中厚度方向的剖面所示，以产生气体少的聚酰亚胺树脂(polyimide resin) 8a为主剂、并于其中混入了填料8b (filler)而成。填料8b中使用光透过性的微小云母(mica)片。该微小云母片为鳞片状的薄片，在混入于感光性热硬化性树脂时，白色云母片的面与膜的平面方向大致一致，并且，接近的多个白色云母片在膜的厚度方向上相互重叠、并在平面方向上也重叠配置。由此,构成即便对外力，也有高耐冲击性且挠曲少的盖层。
[0092]图2是说明混入于构成盖层的聚酰亚胺树脂中的填料(微小云母片)的量(重量百分比:wt% )的适合量的图。横轴表示微小云母片的混入量(wt %)，纵轴表示盖层的强度(GPa)。从可靠性的观点考虑，盖层的强度必须不低于lOGPa。而且，如所述那样，如果混入量过大则脆性增加，耐冲击性降低。本申请的揭示者通过实验，发现了如图2所示的关联性。根据该关系可知，微小云母片的混入量适合设为45wt%至55wt%的范围。据此，本实施例中，将微小云母片的混入量设为50wt %。
[0093]图3A至图3F、图4A至图4E、及图5A至图5E是说明本揭示的实施例1的SAW器件的制造方法的步骤图，按照图3A至图5E的顺序来获得图1A及图1B中所说明的SAW器件100。另外，图6是代替底部填充、而由树脂铸模进行密封的实施例1的变形例。而且，图7至图11是图3A至图5E的工艺(process)中的主要部分的放大图。[0094]图3A表示如下的状态:在钽酸锂的压电晶片IA的主面利用溅射(sputtering)等方法形成招薄膜，并利用光刻法(photolithography)(以下,简称作光刻(photolitho))对所述铝薄膜进行图案化而形成IDT的电极(梳齿电极2a与输入输出电极2b) 2。将IDT的电极2的部分在图7中加以放大而表示。如图示般，本实施例中，IDT2是:在中央部分配置着梳齿电极2a，在其两侧配置着输入输出电极2b。
[0095]图3B中，形成二氧化硅(SiO2)膜来作为保护膜3，用以保护铝的IDT2不受后段的光刻步骤中的蚀刻化学药品的影响。将在IDT2的电极上形成保护膜3的状态，表示于图8中。
[0096]图3C表示覆盖IDT2的整个面而涂布光致抗蚀剂(photoresist) 4的状态。对该光致抗蚀剂4隔着曝光遮罩5a而进行紫外线曝光(图3D)，并进行显影而将输入输出电极2b的部分的光致抗蚀剂加以去除(图3E)。进行蚀刻处理后，将输入输出电极2b的部分的保护膜3加以去除，然后利用剥离剂将光致抗蚀剂剥离，并将整体进行清洗(参照图3F及图9)。
[0097]图4A中，在输入输出电极2b的部分形成底部凸块金属(UBM)膜2c (参照图10)。UBM膜2c的形成中也使用光刻。此时，输入输出电极2b的部分由保护膜3保护，因而不会受到蚀刻化学药品的侵蚀，而维持着所设计的形状与厚度。
[0098]图4B表示覆盖形成着UBM膜2c的压电晶片的该UBM膜2c及IDT2的整个面，而附上凸条用聚合物膜7a的状态。凸条用聚合物膜7a为光致抗蚀剂，隔着光罩(photomask)5b而实施紫外线曝光(参照图4C)，而在UBM膜2c上形成凸条7 (参照图4D)。将形成着凸条7的状态，表示于图11中。
[0099]在压电板晶片IA上，对于以多个凸条7为支柱而混入有填料的聚酰亚胺膜進行延展，并隔着光罩进行曝光、显影，从而形成覆盖IDT2的上方的盖层8。该阶段的盖层8仅进行了光硬化而未达到充分的硬度，但在后段的热处理步骤中能够得以完全硬化。在形成盖层8后,将金属薄膜9蒸镀成至少3 μ m以上的厚度并进行气密封口(hermetic seal),从而将空隙内气密密封(图4E)。借由该气密密封，可在更广的温度范围内保持充分的气密性，从而可获得高可靠性。
[0100]其次，通过光致抗蚀剂的涂布与使用了光罩的光刻，而在作为IDT的端子部即输入输出电极2b的部分形成抗蚀剂(resist)开口，将多余的金属薄膜予以去除。由于在盖层8的上表面与侧面残留着抗蚀剂，所以，下述将要说明的导电连接构件(本实施例中为焊球)与金属薄膜9成为电绝缘的状态。该工艺是省略图示的。
[0101]图5A是表示在盖层8的侧面，在作为IDT的端子部即输入输出电极2b上形成着焊球23的状态。该焊球23使用已知的焊球供给装置而供给到输入输出电极2b上，但也可取而代之，对焊料膏进行印刷并进行回焊(ref low)，从而将焊料凸块作为导电连接构件。
[0102]如图5B所示，利用切断线10将搭载着形成了焊球23的多个SAW元件的晶片IA分离，从而形成各个SAW元件。经分离的SAW元件是利用安装机，而搭载于为玻璃环氧片材的配线基板11上(参照图5C)。在配线基板11的主面形成着与SAW元件的焊球23接合的电极焊垫12。而且，在配线基板11的相反面(背面)形成着安装端子13，利用未图示的通孔(via hole)等而与电极焊垫12电连接。
[0103]搭载着SAW元件的配线基板11是经过回焊炉，而将焊球23接合于电极焊垫12上。然后，实施利用等离子体(plasma)等而进行的清洗(参照图OT)。
[0104]清洗后，在各SAW元件与配线基板11之间，注入作为密封树脂14的底部填充树脂并进行密封。所注入的树脂在后段的回焊步骤中进行热硬化。作为该密封树脂14，优选为环氧树脂。另外，环氧树脂因热膨胀、热收缩率大，所以，通过使该环氧树脂中含有适当量的二氧化娃(氧化娃)的微粉末而形成复合树脂(composite resin),而能够抑制由温度变化引起的接合部的破坏。在利用密封树脂进行密封后，利用切断线10分离为各个SAW器件100 (参照图5E)。
[0105]图6是本实施例的变形例的说明图。该变形例中，代替图5E中说明的利用底部填充树脂14进行的密封，而设为树脂铸模的器件形状。作为树脂铸模的树脂，优选为各种环氧系树脂。如图6所示，接着图的工艺之后，将搭载于配线基板11的整个SAW元件进行树脂铸模。树脂铸模中，使用压缩成形(compression molding)、转移成形(transfermolding)、注射成形(injection molding)等。然后,利用切断线10分离为各个SAW器件200。
[0106]根据本实施例，IDT的振动空间(中空、空腔)利用由树脂形成的凸条、以及由含有填料的树脂形成的高强度的盖层而构成，且在配线基板中使用廉价的玻璃环氧基板，由此能够以相对低成本的制造步骤，而提供可靠性高的SAW器件等的压电零件。
[0107]实施例2
[0108]图12A及图12B是说明本揭示的实施例2的SAW器件的构造的剖面图，图12A表示主要部分的剖面，图12B表示形成图12A的空腔的盖层的放大剖面。本实施例的SAW器件300使用的是如下的SAW元件，即:该SAW元件是在包含钽酸锂(LiTaO3)的压电板I的主面上形成IDT2而成。本实施例中，IDT2包含:由铝薄膜的图案化所形成的、梳齿电极2a及输入输出电极2b。
[0109]本实施例与先前说明的实施例1的不同点在于:使将SAW元件与配线基板11进行接合的导电连接构件为铜球。图12A及图12B所示的SAW器件300中，除了使导电连接构件为铜球24这一点以外，与所述图6所示的实施例1的变形例相同。因此，以下仅对与实施例I (及其变形例)不同的事项进行说明。
[0110]图13A至图13E及图14是说明本揭示的实施例2的SAW器件的制造方法的步骤图，图13A至图14的工艺是与图5A至图5E及图6的工艺相对应。另外，图14是取代树脂铸模，而由底部填充进行密封的实施例2的变形例。
[0111]图13A中，作为导电连接构件的铜球24，是由使用了火炬(torch)的放电熔解，使铜导线、或者包覆钯(Pd)的铜导线成为球状，而在底部凸块金属等上形成突起状连接电极的构件。对该铜球实施镀镍后，涂布焊料膏并进行回焊处理。图13B至图13D的工艺中，除了导电连接构件为铜球24以外，为与图5B至图相同的工艺。
[0112]图13E的工艺是与图6的工艺相对应，由树脂铸模140进行密封而形成SAW器件300。
[0113]图14的工艺是对应于图5E的工艺。与图5E所示的工艺的不同之处在于:SAW器件400中的导电连接构件为铜球24。图14是表示取代树脂铸模，而由底部填充进行密封的实施例2的变形例。
[0114]根据本实施例，IDT的振动空间(中空、空腔)也利用由树脂形成的凸条、以及由含有填料的树脂形成的高强度的盖层而构成，且在配线基板中使用廉价的玻璃环氧基板。由此，能够以相对低成本的制造步骤，而提供可靠性高的SAW器件等压电零件。
[0115]实施例3
[0116]图15A?图15C是说明本揭示的实施例3的SAW器件的构造的图，图15A表示主要部分的剖面，图15B表示透视形成图15A的空腔的盖层所得的俯视图，图15C表示图15A的背面图。图15A相当于沿着图15C的XVA-XVA线的剖面。本实施例的SAW器件500使用的是如下的SAW元件，即:该SAW元件是在包含钽酸锂(LiTaO3)的压电板I的主面上形成IDT2而成。本实施例中，IDT2是由铝薄膜的图案化而形成，且与所述各实施例同样地，包含:梳齿电极与输入输出电极。
[0117]本实施例如图15A?图15C所示，将SAW元件以与所述各实施例为上下相反的朝向，而搭载于配线基板11上。本实施例中，不需要用以与配线基板11进行接合的导电连接构件(焊球等)。也就是，将构成SAW元件的压电板I的IDT2的形成面作为上表面，由粘接剂15将压电板I的背面固定于配线基板11上。然后，利用导线16将连接于IDT2的输入输出电极的UBM膜2c与配线基板侧电极端子18予以连接。另外，符号17是用以形成配线基板的安装端子13的切口(城堡型结构(castellation))。
[0118]图16A至图16C是说明本揭示的实施例3的SAW器件的制造方法的主要部分步骤图，图16A至图16C是与图13C至图13E相对应。如图16A至图16C所示，构成SAW元件的压电板I是将盖层8朝向配线基板11的相反侧，而进行搭载。SAW元件与配线基板11的连接是由导线16来进行，且由树脂铸模进行密封。其他构成与所述各实施例相同。
[0119]根据本实施例，IDT的振动空间(中空、空腔)利用由树脂形成的凸条、以及由含有填料的树脂形成的高强度的盖层而构成，且在配线基板中使用廉价的玻璃环氧片材，以及使用导线来进行SAW元件与配线基板的电连接。由此，与所述各实施例相比，耐冲击性优异。而且，本实施例因使用导线，所以，能够以更低成本的制造步骤而提供可靠性高的SAW器件等的压电零件。
[0120]本揭示的压电零件是:将本揭示的压电元件(典型例中为SAW元件)中的至少压电板与印刷基板的接合侧周部利用树脂注入进行密封、或者進行铸模而构成，所述压电元件包括:主面形成着构成IDT的梳齿电极及其输入输出电极、配线等必要的图案的压电板；设置于所述IDT的上方的盖层；用以在所述IDT与所述盖层之间形成所述空隙的凸条；设置于凸条的下层的底部凸块金属(UBM)膜；覆盖所述盖层并将所述空隙气密密封的金属薄膜(由蒸镀等形成的气密封口膜)；配置于所述盖层的外侧且与所述输入输出电极电连接的焊料等的金属凸块、或者焊球(包含铜芯焊球)或铜球等的导通连接构件；以及具有与所述导通连接构件电连接的焊垫、且与所述压电板一起夹持该压电板的所述主面的配线基板。另外，本说明书中，有时将压电元件具体称作SAW元件。
[0121]所述盖层包含:在感光性热硬化性树脂中混入透光性填料而成的树脂膜。树脂膜中，以释放气体少的聚酰亚胺树脂作为优选的主剂，在主劑中添加了感光剂、耦合(coupling)剂、其他改质剂等而成为感光性热硬化性树脂，并混入成为微小片的白色云母片(以下，也有时称作云母填料、或简称作填料)来作为透光性填料。该填料不会遮住紫外线等曝光光而透过树脂膜内，因而能够进行精度佳的盖孔(tenting)处理。
[0122]云母填料为鳞片状的薄片，在混入于感光性热硬化性树脂时，该云母填料的面与感光性热硬化性树脂膜的平面方向大致一致，且，接近的多个填料在该膜的厚度方向上相互重叠、并在平面方向上也依次重叠配置，由此可提高盖层的机械强度。另外，混入于感光性热硬化性树脂中的填料不限于白色云母片，只要为具有与白色云母片同等的透光性、且可对感光性热硬化性树脂赋予机械强度的填料，便可加以使用。
[0123]如果填料的混入量少，则机械强度、尤其是挠曲抑制效果会下降，而难以保持空隙；如果混入量过大则脆弱性增加，而容易裂开。例如，压电板包含石英或LiTaO315例如，在使用LiTaO3的压电板的情况下，通过使盖层的热膨胀率与该压电板的热膨胀率近似，而避免由热应变引起的盖层的剥离或空隙的破坏。因此，要求设为IOGPa以上的耐受压力。考虑到该情况，根据实验获得的混入量(重量百分比:wt%)与混入该填料的树脂的耐压力的关系，白色云母片的混入量优选设为45wt%?55wt% (例如，凸条间距离设为5 μ m?10 μ m,盖层厚度设为25 μ m?35 μ m时)。
[0124]另外，所述导通连接构件是将焊球(包含:具有聚合物芯(polymer core)的焊球、具有铜芯的焊球)、铜球、焊料凸块、金凸块等，配置于盖层的外侧端部而构成。铜球是由使用了火炬的放电熔解，而将铜导线、或者包覆钯(Pd)的铜导线设为球状，以在底部凸块金属等上形成突起状连接电极的构件。铜球是最适合于半导体的3维安装用的接合构件。对该铜球实施镀镍后，涂布焊料膏而进行回焊处理。而且，也可用作所谓C4连接(可控塌陷芯片连接，C4,Controlled Collapse Chip Connection)。另外,镀镍并非为必须,在使用包覆钯的铜导线的情况下，也可不进行镀镍。铜球的耐热疲劳特性优于铜芯焊球连接。本揭示的一个实施例中，使用所述铜球。
[0125]在将该SAW元件经由所述导通连接构件而与配线基板进行连接时，在涂布了用以去除导通连接构件的表面的氧化膜的助焊剂(flux)后，在N2回焊炉中进行焊接。在未使用助焊剂的情况下，在甲酸(HC00H)环境中进行处理。助焊剂是:在之后利用适当的清洗剂进行清洗，而予以去除。也有时在使用甲酸的情况下，利用回焊进行消散，而使得制品中无残留。
[0126]使用混入了填料的感光性热硬化性树脂膜的盖层的形成是:利用盖孔(tenting)来进行的。盖孔是:由包含填料的感光性热硬化性树脂膜，覆盖处于晶片状阶段的多个SAW元件的IDT部分，利用设置于各SAW元件的IDT部分的周围的凸条，来确保规定的间隙并延展开。隔着曝光遮罩对该膜照射紫外光等，进行显影并保留盖层形成部分，而将其他部分予以去除。剩余的膜在回焊处理时受到加热硬化，而成为所需硬度的盖层。
[0127]本揭示的另一实施例中，将设置着盖层的SAW元件的主面(压电板的IDT部分的形成面)的相反面(背面)粘晶(die bonding)在配线基板上，利用打线接合，将该配线基板的电极端子与SAW元件的输入输出电极进行电连接。
[0128]在晶片的状态下组装SAW元件的主要部分后，分离为各个SAW元件，将至少所述压电板与所述印刷基板的接合侧周部、利用底部填充树脂进行密封；或者，在分离为各个SAW元件之前，将电路基板的避开了安装端子的整体进行树脂铸模后，再予以分离。由此，形成各个电子零件，经过检查步骤后出货。另外，树脂铸模中可使用压缩成形、转移成形、注射成形等。
[0129]在压电板上形成着多个的SAW元件的作为IDT振动空间的空隙(也称作中空构造、空腔)，在晶片状态下，由使用了树脂膜的盖孔而成的盖层来形成。通过由金属薄膜包覆其上表面，而设为密封的构造，从而空隙良好地得到气密保持。构成盖层的树脂膜优选为:以产生气体少的聚酰亚胺树脂作为主剂。该树脂中混入所需量的白色云母片作为透光性的填料，由此可获得使热膨胀系数与压电板的热膨胀系数近似、并且保护空隙而不会压缩或压坏的高强度的盖层。
[0130]所述SAW元件是:在分离为各个元件后搭载于配线基板上，使用焊球或铜球等的导电连接构件、并利用焊料等，将IDT的电极与配线基板的端子电极接合为一体。电路基板中，可使用陶瓷基板或玻璃环氧树脂板的基板，但本揭示中，使用比陶瓷基板更为廉价的玻璃环氧树脂板。然后，电路基板被分离为每个器件。对经分离的各个器件的所需部分(包括SAW元件与配线基板的连接侧面、盖层与配线基板之间的间隙)注入底部填充树脂，或者对整体进行树脂铸模，而获得压电零件(SAW器件)。在电路基板的与所述SAW元件的搭载面为相反的面上，形成着用以安装于应用机器的安装端子。在进行树脂铸模的情况下，避开该安装端子的形成面而进行树脂铸模。
[0131]根据本揭示，能够以相对低的成本提供热冲击性优异、具备经过高精度的气密密封的空腔的可靠性高的压电零件。
[0132]实施例4
[0133]图17A及图17B是本揭示的实施例4的SAW器件的说明图，图17A表示示意剖面，图17B是将图17A的盖放大而表不的不意首I]面图。图18是从箭头A方向，观察图17A的SAW器件所得的平面图。 SAW器件IOOa的主要部分是如图17A所示，在压电板201的一面(主面)上形成IDT电极202而成。IDT电极202包含:梳齿电极202a，及对该梳齿电极202a输入输出信号、并且用以与零件外部进行电连接的输入输出电极、配线部202b。另外，图17A及图17B的IDT构造中，为了简化说明而仅设有一个IDT，但即便为将2个或者2个以上的IDT复合形成的构造，也包含在本实施例中。后述的其他实施例中也同样。压电板201包含钽酸锂(LiTaO3),此外，也可使用铌酸锂(LiNbO3)、石英等。
[0134]IDT电极202是在压电板201的主面上蒸镀铝(Al)薄膜，并利用光刻方法(以下简称作光刻)将铝薄膜进行图案化而形成。从IDT电极202的输入输出电极、配线部202b上到压电板201的外缘，形成着优选为铝的金属电极层206。在输入输出电极、配线部202b上且在金属电极层206上，环绕IDT202的梳齿电极202a而设置着凸条207。该凸条207包含树脂，该凸条207支撑盖层208以确保IDT202的梳齿电极202a的动作空间221。
[0135]另外，IDT电极202的材料并不限于所述铝。IDT电极202可包含以铜(Cu)、金(Au)、铬(Cr)、钌(Ru)、镍(Ni)、镁(Mg)、钛(Ti)、鹤(W)、?凡(V)、钥(Mo)、银(Ag)、铟(In)、锡(Sn)中的任一个为主成分的金属材料，或这些材料与氧、氮、硅的化合物，或者这些金属的合金、金属间化合物(intermetallie compound)的单层膜或多层膜。
[0136]本实施例的盖层208如图17B所示，为膜形状的构件，该膜形状的构件是在添加了感光剂、硬化辅助剂等的热硬化性聚酰亚胺208a中，混入了白色云母的微细片208b来作为填料而成。该白色云母的微细片208b为透光性，具有:在晶片阶段的膜贴附后的图案化的光刻步骤中，使曝光光(紫外光等)在膜的厚度方向上也能充分到达的效果。另外，以下，混入白色云母的微细片(也称作云母填料或简称作填料)。该填料不会遮住紫外线等的曝光光而透过树脂膜内，因而，可进行精度佳的盖孔处理。盖层208中所使用的树脂不限于所述聚酰亚胺，为热硬化性且产生气体少的材料即可。[0137]云母填料的物理形状为鳞片状的薄片，在混入于感光性热硬化性树脂时，该云母填料的面与感光性热硬化性树脂膜的平面方向大致一致，且，接近的多个填料在该膜的厚度方向上相互重叠、并在平面方向上也依次重叠配置，由此可提高盖层的机械强度。另外，混入于感光性热硬化性树脂中的填料不限于白色云母片，只要为具有与白色云母片同等的透光性、且可对感光性热硬化性树脂赋予机械强度的填料，便可加以使用。
[0138]如果填料的混入量少，则机械强度、尤其是挠曲抑制的效果会下降，而难以保持空隙；如果混入量过大则脆弱性增加，而容易裂开。例如，压电板包含石英或LiTaO315例如，在使用LiTaO3的压电板的情况下，通过使盖层的热膨胀率与该压电板的热膨胀率近似，而避免因热应变引起的盖层的剥离或空隙的破坏。因此，要求设为IOGPa以上的耐受压力。[0139]图19是说明混入于作为构成盖层的树脂的聚酰亚胺树脂中的填料(微小云母片)的量(重量百分比:wt% )的适合量的图。横轴表示微小云母片的混入量(wt% )，纵轴表示盖层的强度(GPa)。在将此种器件进行树脂铸模时施加高压力。例如，转移铸模中为5GPa至15GPa左右。因此，盖层的强度必须不低于lOGPa。
[0140]而且，如所述那样，如果混入量过大则脆性增加，耐冲击性降低。本申请的揭示者通过实验发现了如图19所示的关系。基于该关系，并根据实验获得的混入量(重量百分比:wt%)与混入该填料的树脂的耐压力的关系，将凸条间距离(由凸条207进行两端支持间的距离)设为5 μ m~10 μ m,盖层208的厚度设为25 μ m~35 μ m时，白色云母片的混入量设为40wt %至60wt %,优选设为45wt %至55wt %。
[0141]该SAW器件IOOa与晶片分离后，被进行树脂铸模。另外，此处，铸模树脂省略图示(以下的说明中也相同)。如图18所示，平面轮廓为大致矩形。形成该SAW器件IOOa的动作空间221的盖层208的端缘是:位于从所述压电板201的端缘向器件的内部后退的位置。在所述压电板201的因所述盖层208的端缘的后退而露出的上表面，具有与所述IDT202的输入输出电极、配线202b电连接的金属电极层206。从压电板201的表面(器件的上表面，详细而言为金属电极层206上)到盖层208的上表面，设置着再配线层20 (本实施例中为20a、20b、20c、20d这四个)。在器件的上表面，无其他电极等，为相对平坦的面，因而，在该面上以充分的宽度且任意的形状形成再配线层20。因此，如后述那样，在将该器件安装于其他基板时，或者作为复合器件而与其他器件复合化的情况下，为了安装或者集成而形成于再配线层20上的焊球、或者焊料凸块等的导电连接构件的形成位置，得以确保大的自由度。
[0142]另外，金属电极层206、再配线层20由Al、钼(Pt)、Au、Cu、W、Mo、Ti等薄膜形成。膜厚为0.1ym至0.5μπ?左右。
[0143]实施例5
[0144]图20是说明本揭示的实施例5的SAW器件的示意剖面图。图21是从箭头A方向观察图20的SAW器件所得的平面图，从SAW器件的上表面观察到的平面轮廓为与所述实施例4相同的大致矩形，但并无盖层208引起的阶差。以下，主要对与实施例4的SAW器件不同的构成进行说明。该实施例中，铸模树脂也省略图示。
[0145]实施例5的SAW器件200a与实施例4同样地，在输入输出电极、配线部202b上且在金属电极层206上，环绕IDT202的梳齿电极202a而设置着凸条207。在该凸条207上，在压电板201的主面外周的整个区域，由盖孔形成盖层208。而且，贯通金属电极层206与盖层208而形成着电极柱22。该电极柱22与金属电极层206连接而向上方延伸，上端面露出在盖层208的上表面。再配线层20在盖层208上，且以所述图21所示的形状与配置，并利用铝膜的蒸镀与光刻等进行图案化而形成。
[0146]本实施例的电极柱22是由Cu的电镀而形成。对该电极柱22的端面实施Ni及Au的无电解镀敷(electroless plating),但省略图示。通过实施该Ni及Au的无电解镀敷，而Cu的电极柱22的抗氧化与安装时的焊接性变得良好。另外，也可代替Ni及Au的无电解镀敷，而仅进行Au的无电解镀敷,或进行N1、Pd及Au的无电解镀敷。
[0147]实施例5的SAW器件200a也是在该器件的上表面，无其他电极等，为相对平坦的面，因而，在该面上以充分的宽度及任意的形状，形成再配线层20。因此，如后述那样，在将该器件安装于其他基板时，或者作为复合器件而在其他器件上集成的情况下，为了安装或者集成而形成于再配线层20上的焊球或者焊料凸块等的导电连接构件的形成位置，得以确保大的自由度。
[0148]图22是用以将本揭示的SAW器件安装于安装基板上的导电连接构件、或者用以与其他器件复合化的导电连接构件的配置例的说明图。此处，说明关于所述图17A及图17B中说明的实施例4的SAW器件100a，而使用焊球23来作为用以安装于安装基板的导电连接构件的一例。再配线层220在盖层208的表面以广范围而配置，因而，焊球23可设置在与安装对象的配线基板或者器件的端子电极或连接焊垫相对应的位置。图22表示四个焊球23a、焊球23b、焊球23c、焊球23d与安装基板的端子焊垫的位置对应，在器件的上表面上不进行整齐排列而设置的状态。当然也可根据安装基板等的端子焊垫的排列，使四个焊球23a、焊球23b、焊球23c、焊球23d在正交的两个方向上整齐排列而设置。
[0149]图23是用以将本揭示的SAW器件安装于安装基板上的导电连接构件、或者用以与其他器件集成的导电连接构件的配置例的说明图。此处，说明关于所述图20中说明的实施例5的SAW器件200a，而使用焊球来作为用以安装于安装基板的导电连接构件的一例。与实施例4同样地，再配线层220是在盖层208的表面以广范围而配置，因而，焊球23可设置在与安装对象的配线基板或者器件的端子电极或连接焊垫相对应的位置。图23表示四个焊球23a、焊球23b、焊球23c、焊球23d与安装基板的端子焊垫的位置对应，不进行整齐排列而设置的状态。当然也可根据安装基板等的端子焊垫的排列，使四个焊球23a、焊球23b、焊球23c、焊球23d在正交的两个方向上整齐排列而设置。
[0150]图24是用以将本揭示的SAW器件安装于安装基板的导电连接构件、或者用以与其他器件集成的导电连接构件的配置例的说明图。此处，说明关于所述图17A及图17B中说明的实施例4的SAW器件100a，而使用焊球来作为用以安装于安装基板的导电连接构件的一例。说明了该安装例中，即便为本申请揭示的SAW器件，也可进行与现有的器件相同的安装。表示将焊球23(23a、23b、23c、23d)设置在器件的上表面的四角的、与现有的器件同样的得到固定的位置的情况。
[0151]图25是说明将本揭示的SAW器件与其他器件集成而形成复合零件的一例的示意图。此处，表示:将所述图17A及图17B中说明的实施例4的SAW器件IOOa集成于其他零件300的示例。其他零件300为压电零件或者压电零件以外的可复合化的分立(discrete)零件。在其他零件300的一面(图25的上表面)，具有:不考虑SAW器件IOOa的外部端子的配置的端子焊垫302。而且，在其他零件300的另一面(图25的下表面)，设置着与未图示的安装基板的安装端子(焊垫)连接的安装端子303。
[0152]在将SAW器件IOOa与所述其他零件300复合化的情况下，在该SAW器件IOOa的再配线层220上的与其他零件300的端子焊垫302相向的位置，配置了焊球23、或者凸块(焊料凸块等)225并进行定位，且将两者临时固定。应对该状态而进行回焊处理，由此两者接合为一体，成为复合化的零件。这样，本揭示的SAW器件IOOa能够以与复合化的其他零件300的端子焊垫302的配置相应的任意的位置，而进行连接。
[0153]图26是说明将本揭示的SAW器件与其他器件一起安装于应用机器的电路基板的一例的示意图。此处，说明了:将图17A及图17B中说明的本揭示的SAW器件100a、及图20中说明的本揭不的SAW器件200a安装于应用机器的电路基板301上的一例。在电路基板301的一面(图26的上表面)，与配线图案一起，形成着多个端子焊垫302。另外，在电路基板301上，还另外搭载着未图示的其他零件。
[0154]设置在电路基板301的端子焊垫302是:不考虑本揭示的SAW器件100a、SAW器件200a的外部端子的配置的构件。对此种电路基板301，SAW器件100a、SAW器件200a是:在其再配线层220与设置于电路基板301的端子焊垫302之间，在与该端子焊垫302的位置相向的适宜的位置，配置焊球23、或者焊料凸块225并加以连接。由此，制作应用机器的顾客侧的电路设计的自由度增大，从而可进行高效的电路设计。
[0155]本揭示是具备如下的压电零件:压电板；形成于所述压电板的主面的梳齿电极与输入输出电极、配线部；设置于IDT的周围的为树脂材料的凸条；以及设置于所述凸条上且形成所述IDT的动作空间的为树脂材料的盖层。构成所述盖层的树脂为感光性热硬化性树月旨。使该感光性热硬化性树脂中含有作为填料的白色云母的微细片。在所述盖层上，具有与所述IDT的输入输出电极、配线电连接的多个再配线层。所述再配线层的各个可在该再配线层上的任意的位置，且在与安装机器的端子焊垫的位置相应的位置，任意地设置外部端子。
[0156]本揭示中构成所述盖层的感光性热硬化性树脂为:优选设为气体产生性低的聚酰亚胺树脂的感光性热硬化性树脂材料。将该感光性热硬化性树脂材料中所含有的所述白色云母的微细片的含量设为40重量％至60重量％。
[0157]而且，所述盖层的端缘位于从所述压电板的端缘后退的位置。在所述压电板的由所述盖层的端缘的后退而露出的上表面，具有:与再配线层连接的金属电极层，所述再配线层与所述IDT的输入输出电极、配线电连接。所述再配线层构成为在所述盖层上延伸并电连接。
[0158]在所述IDT的输入输出电极、配线上，具有:向所述压电板的主面的外周延伸的金属电极层。所述再配线层可构成为:经由贯通所述凸条与所述盖层的电极柱，而与所述金属电极层电连接。
[0159]盖层的上表面并无限制电极形成的构造物，因而，能够以自由的形状与大小来设置再配线层。因此，可任意地配置焊球或焊料凸块等电连接构件，从而有助于顾客方的安装端子的设计裕度的提升，所述电连接构件是用以:与位于顾客电子机器等的安装基板的端子焊垫等的位置相对应地进行安装。
[0160]而且，使形成IDT的动作空间的盖层是:在感光性热硬化性树脂中以40重量％至60重量％的范围，而含有透光性的白色云母的微细片。由此，可实现光效应工艺中的树脂的有效率的硬化处理，弹性率尤其得到提高，可抑制IDT的动作空间因零件的铸模步骤等中的加热、加压而引起的损伤。
[0161]本揭示的压电零件可广泛用于被要求极高的耐冲击性、高可靠性的SAW器件、压电薄膜滤波器、薄膜腔声谐振器(FBAR ;Film Bulk Acoustic Resonator)、微型机电系统(MEMS ；Micro Electro Mechanical Systems)等的压电元件、零件以及它们的制造中。而且，也可应用于所谓的滤波器组(filter bank)、多个滤波器模块等中，或者也可应用于一个零件上搭载多个动作特性不同的压电元件而成的构件中。
[0162]在上述说明书中，已阐述了本发明的原理、优选实施例及操作模式。然而，本申请所要保护的发明，不应被视为仅限于所公开的特定实施例。此外，本文所述实施例仅用于例示，而非限制本发明。在不背离本发明的精神的条件下，可作出更改及改变，且可采用等同物。因此，明确地希望将落于权利要求书所界定的本发明的精神及范围内的所有此种更改、改变及等同物，涵盖于本发明中。
【权利要求】
1.一种压电零件，其特征在于包括: 压电元件， 所述压电元件包括: 压电板； 形成于所述压电板的主面的梳齿电极与输入输出电极； 设置于所述梳齿电极的上方的盖层；以及 用以在所述梳齿电极与所述盖层之间形成空隙的凸条， 其中，所述盖层是在感光性热硬化性树脂中含有透光性填料。
2.根据权利要求1所述的压电零件，其特征在于: 所述压电元件还包括: 底部凸块金属膜，设置在所述凸条的所述压电板侧；以及 金属薄膜，覆盖所述盖层而将所述空隙气密密封， 所述压电零件还包括: 电极端子，与所述压电元件接合为一体，且与所述压电元件的所述输入输出电极电连接；以及 配线基板，包括对外部机器的安装端子，且 所述压电零件将至少所述压电板与所述配线基板进行树脂密封而成。
3.根据权利要求1所述的压电零件，其特征在于: 所述透光性填料为白色云母的微片，且 含有相对于树脂膜的主剂为45重量百分比至55重量百分比的所述白色云母的微片。
4.根据权利要求2所述的压电零件，其特征在于: 所述透光性填料为白色云母的微片，且 含有相对于树脂膜的主剂为45重量百分比至55重量百分比的所述白色云母的微片。
5.根据权利要求1所述的压电零件，其特征在于: 所述压电元件的所述输入输出电极与所述配线基板的所述电极端子是:经由配置于所述盖层的外侧端部的导电连接构件而电连接。
6.根据权利要求2所述的压电零件，其特征在于: 所述压电元件的所述输入输出电极与所述配线基板的所述电极端子是:经由配置于所述盖层的外侧端部的导通连接构件而电连接。
7.根据权利要求5所述的压电零件，其特征在于: 将所述输入输出电极与所述配线基板电连接的所述导电连接构件为焊球。
8.根据权利要求6所述的压电零件，其特征在于: 将所述输入输出电极与所述配线基板电连接的所述导电连接构件为焊球。
9.根据权利要求5所述的压电零件，其特征在于: 将所述输入输出电极与所述配线基板电连接的所述导通连接构件为铜球。
10.根据权利要求6所述的压电零件，其特征在于: 将所述输入输出电极与所述配线基板电连接的所述导通连接构件为铜球。
11.根据权利要求1所述的压电零件，其特征在于: 所述压电元件的所述输入输出电极与所述配线基板的所述电极端子是:利用导线而电连接。
12.根据权利要求2所述的压电零件，其特征在于: 所述压电元件的所述输入输出电极与所述配线基板的所述电极端子是:利用导线而电连接。
13.根据权利要求1所述的压电零件，其特征在于: 所述压电兀件在一个器件上搭载有多个。
14.根据权利要求2所述的压电零件，其特征在于: 所述压电兀件在一个器件上搭载有多个。
15.根据权利要求1所述的压电零件，其特征在于: 所述梳齿电极与所述输入输出电极构成叉指换能器， 所述凸条为设置在所述叉指换能器的周围的树脂材料的凸条， 所述盖层为树脂材料的盖层， 所述空隙为所述叉指换能器的动作空间， 所述透光性填料包含白色云母的微细片， 所述压电零件在所述盖层上还具有多个再配线层，所述多个再配线层与所述叉指换能器的所述输入输出电极电连接，` 所述再配线层的各个能够在所述再配线层上的任意位置设置外部端子。
16.根据权利要求15所述的压电零件，其特征在于: 构成所述盖层的所述感光性热硬化性树脂是:在树脂材料中添加了感光剂与硬化剂而成的树脂， 所述白色云母的微细片的含量为40重量％至60重量％。
17.根据权利要求15所述的压电零件，其特征在于: 所述盖层的端缘是位于从所述压电板的端缘后退的位置， 在所述压电板的由所述盖层的端缘的后退而露出的上表面，具有与所述再配线层连接的金属电极层，所述再配线层是与所述叉指换能器的所述输入输出电极进行电连接， 所述再配线层是在所述盖层上延伸并电连接。
18.根据权利要求16所述的压电零件，其特征在于: 所述盖层的端缘是位于从所述压电板的端缘后退的位置， 在所述压电板的由所述盖层的端缘的后退而露出的上表面，具有与所述再配线层连接的金属电极层，所述再配线层是与所述叉指换能器的所述输入输出电极、配线进行电连接，所述再配线层在所述盖层上延伸并电连接。
19.根据权利要求15所述的压电零件，其特征在于: 在所述叉指换能器的所述输入输出电极上，具有向所述压电板的主面的外周延伸的金属电极层， 所述再配线层是利用贯通所述凸条与所述盖层的电极柱，而与所述金属电极层进行电连接。
【文档编号】H03H9/02GK103824932SQ201310566415
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年11月14日 优先权日:2012年11月15日
【发明者】津田稔正 申请人:日本电波工业株式会社