JP2006270170A

JP2006270170A - 弾性表面波素子及び弾性表面波素子の製造方法

Info

Publication number: JP2006270170A
Application number: JP2005081340A
Authority: JP
Inventors: Shinya Aoki; 信也青木
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-03-22
Filing date: 2005-03-22
Publication date: 2006-10-05

Abstract

【課題】小型・薄型であってもプリント基板等へ実装した後の固着性や曲げ強度等の機械的強度が良好なＳＡＷ素子を提供する。
【解決手段】上記課題を解決するためのＳＡＷ素子は、圧電基板の一主面に、少なくともすだれ状電極と前記すだれ状電極に接続された引き出し電極とこれらの電極を囲う金属パターンによる接合膜とを形成して成る弾性表面波素子片と、基板の主面であって、前記引き出し電極と対応する位置に貫通孔を有し、一方の主面には前記貫通孔の周囲であって前記引き出し電極と重なる位置と前記接合膜に対応した位置に金属パターンを配し、他方の主面には外部電極を配し、前記貫通孔には導通を図るための金属膜を被覆して成るカバー基板と、を接合して形成するＳＡＷ素子において、前記カバー基板の他方の主面に凹部を設け、当該凹部は少なくとも一部が前記外部電極の配置位置に重なる構成としたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、弾性表面波素子及びその製造方法に係り、特にチップサイズに構成される小型薄型な弾性表面波素子とその製造方法に関する。

近年、移動体通信機器等の電子機器の小型化に伴い、これらの電子機器に用いられる弾性表面波素子（ＳＡＷ素子：surface acoustic wave素子）についても一層の小型化・薄型化が要求されている。
このような現状において、特許文献１に記載されているようなＳＡＷ素子が提案されている。特許文献１に記載されているＳＡＷ素子は、圧電基板の一主面にすだれ状電極（inter digital transducer：ＩＤＴ）と、このＩＤＴに接続された引き出し電極と、前記ＩＤＴと前記引き出し電極とを囲う接合膜とを形成したＳＡＷ素子片と、ガラス基板に貫通孔を設けたカバー基板と、を接合して構成されている。このような構成のＳＡＷ素子において、前記ガラス基板に設けられる貫通孔と前記圧電基板に形成される引き出し電極とは対応する位置に設けられる。また、前記ガラス基板に設けた貫通孔の内側面に金属膜を被覆すると共に、前記貫通孔の周囲に外部電極を形成することで、前記ＳＡＷ素子片と導通可能な構成としたものである。

このような構成のＳＡＷ素子によれば、構成材料が少なく、ＳＡＷ素子片とＳＡＷ素子との実装面積が等しくなるため、ＳＡＷ素子の小型化を促進することが可能となる。
特開平８−２１３８７４号公報

しかし、特許文献１に記載されるような構成のＳＡＷ素子は、小型・薄型であるが故に、プリント基板等へ実装する際の実装面積が小さく、実装後の固着性や曲げ強度等の機械的強度が弱いといった問題が生じてしまう。

そこで、本発明では、小型・薄型であってもプリント基板等へ実装した後の固着性や曲げ強度等の機械的強度が良好な弾性表面波素子、及びそのような弾性表面波素子の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る弾性表面波素子は、圧電基板の一主面に、少なくともすだれ状電極と前記すだれ状電極に接続された引き出し電極とこれらの電極を囲う金属パターンによる接合膜とを形成して成る弾性表面波素子片と、基板の主面であって、前記引き出し電極と対応する位置に貫通孔を有し、一方の主面には前記貫通孔の周囲であって前記引き出し電極と重なる位置と前記接合膜に対応した位置に金属パターンを配し、他方の主面には外部電極を配し、前記貫通孔には導通を図るための金属膜を被覆して成るカバー基板と、を接合して形成する弾性表面波素子において、前記カバー基板の他方の主面に凹部を設け、当該凹部は少なくとも一部が前記外部電極の配置位置に重なる構成としたことを特徴とする。

このような構成の弾性表面波素子によれば、弾性表面波素子をプリント基板等へ実装する際に用いられる導電性接着剤が、前記凹部へ流れ込み、接着剤との接触面積が大きくなる。したがって、小型・薄型であってもプリント基板等へ実装した後の固着性や曲げ強度等の機械的強度が良好となる。

また、上記構成の弾性表面波素子において、前記凹部は前記カバー基板の他方の面における外縁部に設けると良い。このような構成とすることにより、弾性表面波素子実装面に塗布された導電性接着剤が、弾性表面波素子を側面から支持する状態となるため、実装時の機械的強度をさらに向上させることができる。

また、前記凹部には、金属膜を被覆することが望ましい。このような構成とすることにより、凹部の濡れ性が向上し、導電性接着剤が流れ込みやすくなる。また、実質的に外部電極を拡大することとなるため、実装面との電気的接続が良好となる。

また、上記構成の弾性表面波素子を製造する場合には、前記カバー基板における前記貫通孔と前記凹部とは同一工程で形成すると良い。このような方法で上記構成の弾性表面波素子を製造すれば、従来の製造工程と工程数を同一としつつ、実装時の固着性や曲げ強度等の機械的強度が高い弾性表面波素子を製造することができる。

また、上記構成の弾性表面波素子を製造する場合には、圧電材料によって構成される第１のウェハの一主面に複数のすだれ状電極と取り出し電極と接合膜とを形成する工程と、第２のウェハの一方の主面に金属パターンを形成する工程と、前記第２のウェハの他方の主面に貫通孔と凹部とを形成する工程と、前記第１のウェハに形成した接合膜と前記第２のウェハに形成した金属パターンとを接合する工程と、前記第２のウェハの他方の主面に外部電極を形成する工程と、前記第１のウェハと前記第２のウェハによって形成された連続する複数の弾性表面波素子群を個々のチップに分割する工程と、によって形成することが望ましい。

このような製造方法によれば、一度に複数の弾性表面波素子を製造することができ、凹部を形成するにあたっても、その工程数が増えることが無い。そして、製造される弾性表面波素子は、実装時の固着性や曲げ強度等の機械的強度が高くなる。

また、上記のような弾性表面波素子の製造方法では、前記第２のウェハの他方の主面に外部電極を形成する工程において、前記凹部に金属膜を被覆することが望ましい。このような方法により、凹部に金属膜を被覆する工程を別途設ける必要が無くなる。また、製造される弾性表面波素子は、実装面との電気的接続が良好なものとなる。

以下、本発明の弾性表面波素子及び弾性表面波素子の製造方法に係る実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態は、本発明の好適な実施形態の一部にすぎず、本発明は以下の実施形態のみに拘束されるものではない。

まず、図１を参照して本発明の弾性表面波素子（ＳＡＷ素子）に係る第１の実施形態について説明する。
本実施形態のＳＡＷ素子１０は、圧電基板２０によって構成されるＳＡＷ素子片２０ａと、前記圧電基板２０に接合されるカバー基板３０とを基本的な構成とする。なお、前記圧電基板２０と前記カバー基板３０とは、その主面の大きさが等しい。

前記ＳＡＷ素子片２０ａは、圧電基板２０の一主面に、少なくともすだれ状電極（ＩＤＴ）２２と、前記ＩＤＴ２２に接続された引き出し電極２４と、前記ＩＤＴ２２と前記引き出し電極２４とを囲う金属パターンによって構成された接合膜２６とを形成することによって構成される。前記ＩＤＴ２２と前記引き出し電極２４とは、同一な金属部材で形成されることが一般的である。例えば、アルミニウム（Ａｌ）を挙げることができる。また、前記接合膜２６は、陽極接合や熱圧着等が可能な金属膜とすれば良い。例えばクロム−金（Ｃｒ−Ａｕ）による合金等を挙げることができる。また、圧電基板２０の材質としては、例えば水晶（ＳｉＯ_２）を挙げることができるが、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）やニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）薄膜を形成したガラス等であっても良い。

前記カバー基板３０には、その主面であって前記圧電基板２０を重ねた場合において前記引き出し電極２４に対応する位置に、貫通孔３２が形成される。前記カバー基板３０の一方の主面には、前記貫通孔３２の周囲であって前記引き出し電極２４に対応した位置と、カバー基板３０の外縁部であって前記圧電基板２０の接合膜２６と対応する位置とに、金属パターンによる接合膜３１を形成した。前記接合膜３１は上述した接合膜２６と同様な材質であると良い。また、カバー基板３０の材質としては、ガラスを挙げることができるが、選択する前記圧電基板の材質と熱膨張率が近似している材質を選定するようにすれば良い。例えば圧電基板材料に水晶を選択した場合、カバー基板にも水晶を選択すると良い。

上記のような構成のＳＡＷ素子片２０ａとカバー基板３０とを接合膜によって接合することによってＳＡＷ素子１０を構成する。ＳＡＷ素子片２０ａとカバー基板３０との接合は、陽極接合や熱圧着によれば良い。なお、本実施形態のＳＡＷ素子では、圧電基板２０側とカバー基板３０側の双方に接合膜２６，３１を形成したことにより、両基板の間にＳＡＷ素子片２０ａの励振空間を確保した状態で接合することが可能となる。これは、ＩＤＴ２２を構成する金属膜厚が、少なくとも接合膜２６，３１を合わせた膜厚よりも薄ければ、ＳＡＷ素子片２０ａを励振させる上で十分な空間が確保されるからである。

上記のような構成のＳＡＷ素子１０における前記カバー基板３０の他方の主面には、前記貫通孔３２の周囲に、外部電極３６が形成される。さらに、前記貫通孔３２の内側部に、金属膜３２ａが被覆され、前記引き出し電極２４と前記外部電極３６との導通が図られる。前記貫通孔３２の内側部に対する金属膜３２ａの被覆は、スパッタ（蒸着）等によれば良い。したがって、前記貫通孔の形状は、外部電極３６側を大開口部とするテーパ形状にすると良い。これにより、スパッタでの金属被覆が容易となるからである。なお、前記外部電極３６の形成と前記貫通孔３２の内側部に対する金属膜３２ａの被覆は、同一工程で行うようにすると良い。

上記のような構成のＳＡＷ素子１０において、前記カバー基板３０の４辺角部に凹部３４を設けたことを特徴としている。ここで、前記凹部３４は、前記外部電極３６の配置位置に重なるようにして設けられる。このような構成の凹部を設けることにより、ＳＡＷ素子１０をプリント基板（不図示）等へ実装した際の固着性や曲げ強度等の機械的強度が向上する。これは、ＳＡＷ素子１０をプリント基板等へ実装する際に用いられる導電性接着剤（例えばハンダペースト）が、前記凹部３４に入り込むことにより、接着面積が増大すると共にＳＡＷ素子１０を側面から支える作用を奏することによる。

また、上記構成のＳＡＷ素子１０においては、前記凹部３４に対して金属膜３４ａを被覆し、側面電極を構成するようにすると良い。これにより、ＳＡＷ素子１０を図示しないプリント基板等に実装する際に使用する導電性接着剤との濡れ性を向上させることができ、接着性が向上する。また、実質的に外部電極の面積が拡大することとなるため、電気的接続も良好となる。
また、上記のようにカバー基板３０の４辺角部に凹部３４を設けることにより、脆性材料によって構成されるカバー基板３０における角部の欠けを防止することができる。

本実施形態のＳＡＷ素子において注目すべきことは、前記凹部３４をカバー基板３０という１つの基板上に設けて側面電極を構成したことにある。例えば、従来の圧電デバイスにおけるパッケージのように１つの層の基板形状を変えて側面電極を形成することを本実施形態のＳＡＷ素子１０に適用した場合、側面電極を構成する金属膜３４ａが接合膜３１，２６と接触することとなり、短絡が生じてしまうからである。なお、接合膜を樹脂とすれば短絡の問題は回避できるが、耐湿性等に関する信頼性を考慮すると、望ましくない。

上記実施形態のＳＡＷ素子１０では、外部電極３６の数を２つとするフットパターンを図１（Ｃ）に示した。しかし、ＳＡＷ素子片２０ａの構造をフィルタ構造とすること等により引き出し電極の数が増えた場合には当然に、外部電極３６の数も増え、フットパターンは変化する（例えば図２参照）。ＳＡＷ素子１０のフットパターンを図２に示すような形状とした場合であっても、本発明のＳＡＷ素子の構成を逸脱するものでは無い。なお、図２に示すように、凹部３４の形状を変えたとしても本発明のＳＡＷ素子の構成を逸脱するものでは無い。

次に、本発明のＳＡＷ素子に係る第２の実施形態について図３を参照して説明する。本実施形態の基本的な構成は、上述した第１の実施形態と同様である。異なる点は、カバー基板３０に形成した凹部３４の形状、及び配置パターンである。以下、具体的に説明する。

第１の実施形態では、カバー基板３０に設ける凹部３４は、基板の４辺角部と限定していた。これに対し本実施形態では、凹部３４の配置箇所をカバー基板３０における他方の主面の縁部（例えば図３（Ａ））や、外部電極３６のフットパターン上（例えば図３（Ｂ），（Ｃ））等の種々パターンを採用することとしたことを特徴とする。また、凹部３４の形状についても特に限定することは無い。すなわち、円形や楕円形、線形等の種々の形状であって良い。

このような構成のＳＡＷ素子であっても、プリント基板等に実装した際に、いわゆるアンカー効果を奏することができ、実装面に対する固着性や曲げ強度等の機械的強度を向上させることができる。なお、前記凹部３４を構成する溝の断面形状は、Ｖ字状、コの字状、Ｕ字状等種々選択すれば良く、限定するものでは無い。

上記のような構成のＳＡＷ素子１０は、図４、図５に示すようにウェハ状態で形成され、その後に個々のチップへと分割されて製造される。以下に図６を参照して本発明の弾性表面波素子の製造方法について説明する。
まず、圧電材料で構成されたウェハ（以下、第１のウェハという）２００の一主面にＩＤＴ２２、引き出し電極２４、接合膜２６を形成する。各金属膜の形成は、メッキやスパッタ等によれば良い（ステップ１００）。

前記第１のウェハ２００への金属膜の形成に続いて、または前記第１のウェハ２００への金属膜の形成と平行して、カバー基板材料で構成されたウェハ（以下、第２のウェハという）３００の一方の主面に接合膜３１を形成する（ステップ２００）。前記第２のウェハ３００に対する接合膜３１の形成に続き、前記第２のウェハ３００における他方の主面から、前記一方の主面にかけて貫通孔３２を形成する。そして、貫通孔３２の形成工程と同一工程において、前記他方の主面に凹部３４を形成する（図４（Ａ）参照）。前記貫通孔３２や前記凹部３４の形成は、ブラスト加工やエッチング加工等によれば良い。なお、好適な加工方法はブラスト加工である。ブラスト加工による加工であれば、貫通孔３２や凹部３４に適度なテーパ面が形成され、後述する金属膜の被覆処理が容易となる（ステップ２１０）。

上記のようにして形成した第１のウェハ２００と第２のウェハ３００とを貼り合わせる。第１のウェハ２００と第２のウェハ３００との貼り合わせは、双方のウェハに形成した接合膜２６，３１同士を接合することにより成される。接合方法としては、陽極接合や熱圧着等を挙げることができる（ステップ３００）。

第１のウェハ２００と第２のウェハ３００とを接合した後、前記第２のウェハ３００の他方の主面に対して外部電極３６を形成する。また、これと同時に前記貫通孔３２の内側部や、前記凹部３４の内面に対しても金属膜３２ａ，３４ａを形成する（図４（Ｂ）参照）。なお、これらの金属膜の形成も、スパッタやメッキ等の手法によれば良い（ステップ３１０）。

上記工程を経て、ウェハ上に複数のＳＡＷ素子群を形成した後、図４（Ｂ）に示す破線に沿ってウェハをカットすることで、個々のＳＡＷ素子１０が製造される。ウェハの分割に際しては、ダイサを用いてウェハをダイシングすることによれば良い（ステップ３２０）。

上記のようなＳＡＷ素子の製造方法によれば、凹部３４の形成を貫通孔３２の形成と同一工程で行うため、従来と変わらない工程数で図示しないプリント基板等へ実装した際の機械的強度を向上させたＳＡＷ素子を製造することが可能となる。なお、凹部は、図５に破線で示すダイシングに使用するダイサのブレード幅よりも大きく形成することとする。

上記ＳＡＷ素子の製造方法では、ステップ２１０における凹部の形成は、ブラスト加工やエッチングによって行う旨記載した。しかしながら、凹部の形成方法は、ダイシングによって第２のウェハ３００の表面に切れ込みをいれるといった溝加工であっても良い。

この場合、第２のウェハ３００の表面は図７（Ａ）に示すような状態となる。ここで、凹部３４を形成するための溝加工に用いるダイサのブレードは、ステップ３２０においてカットに用いるブレードよりも刃幅の広いものを使用する。図７（Ｂ）は、上記製造方法におけるステップ３１０の状態、すなわち、第２のウェハ３００の主面に外部電極３６，金属膜３２ａ，３４ａを形成した状態を示す図である。この後、図中にて破線で示す箇所をダイシングすることによってＳＡＷ素子１０を個片化する。

このように、ダイシングによる溝加工で凹部３４を形成する場合、ステップ３２０におけるダイシングの際には、カットする箇所の総厚が薄くなる。したがって、カット時の抵抗が小さくなり、カット速度を向上させることができる。また、切断面にカットによるカケや割れが生じにくくなる。

本発明の弾性表面波素子の構成を示す図である。本発明の弾性表面波素子に適用されるフットパターンの応用例を示す図である。本発明の弾性表面波素子に適用される凹部のパターンについての応用例を示す図である。ウェハ状態で形成された弾性表面波素子群を示す図である。ウェハ状態で形成された弾性表面波素子群を示す断面図である。弾性表面波素子の製造工程を示すフローチャートである。凹部の形成をダイシングによる溝加工とした場合におけるウェハ状の弾性表面波素子群を示す図である。

符号の説明

１０………弾性表面波素子、２０………圧電基板、２０ａ………弾性表面波素子片、２２………すだれ状電極、２４………引き出し電極、２６………接合膜、３０………カバー基板、３１………接合膜、３２………貫通孔、３２ａ………金属膜、３４………凹部、３４ａ………金属膜、３６………外部電極。

Claims

圧電基板の一主面に、少なくともすだれ状電極と前記すだれ状電極に接続された引き出し電極とこれらの電極を囲う金属パターンによる接合膜とを形成して成る弾性表面波素子片と、
基板の主面であって、前記引き出し電極と対応する位置に貫通孔を有し、一方の主面には前記貫通孔の周囲であって前記引き出し電極と重なる位置と前記接合膜に対応した位置に金属パターンを配し、他方の主面には外部電極を配し、前記貫通孔には導通を図るための金属膜を被覆して成るカバー基板と、を接合して形成する弾性表面波素子において、
前記カバー基板の他方の主面に凹部を設け、当該凹部は少なくとも一部が前記外部電極の配置位置に重なる構成としたことを特徴とする弾性表面波素子。
前記凹部は前記カバー基板の他方の面における外縁部に設けたことを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波素子。
前記凹部に金属膜を被覆したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の弾性表面波素子。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の弾性表面波素子を製造する方法において、
前記カバー基板における前記貫通孔と前記凹部とは同一工程で形成することを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の弾性表面波素子を製造する方法において、
圧電材料によって構成される第１のウェハの一主面に複数のすだれ状電極と取り出し電極と接合膜とを形成する工程と、
第２のウェハの一方の主面に金属パターンを形成する工程と、
前記第２のウェハの他方の主面に貫通孔と凹部とを形成する工程と、
前記第１のウェハに形成した接合膜と前記第２のウェハに形成した金属パターンとを接合する工程と、
前記第２のウェハの他方の主面に外部電極を形成する工程と、
前記第１のウェハと前記第２のウェハによって形成された連続する複数の弾性表面波素子群を個々のチップに分割する工程と、
より成ることを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。
前記第２のウェハの他方の主面に外部電極を形成する工程において、前記凹部に金属膜を被覆することを特徴とする請求項５に記載の弾性表面波素子の製造方法。