JP3634055B2

JP3634055B2 - Surface acoustic wave device and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP3634055B2
Application number: JP06163996A
Authority: JP
Inventors: 昭紀石井
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc; Kokusai Denki Electric Inc
Current assignee: Kokusai Denki Electric Inc
Priority date: 1996-02-26
Filing date: 1996-02-26
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2016-02-26
Also published as: JPH09232900A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気通信機器に高周波機能素子として用いられる弾性表面波装置およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高周波帯の共振子，フィルタ等に用いられる弾性表面波装置（ＳＡＷ共振子）は、弾性表面波が励振される電極面近傍に中空部を設け、かつ、気密にするため、セラミック等のパッケージを用いて溶接により封止している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、セラミックパッケージ等は高価なため部品としてのコストの大きな割合を占め、又、パッケージングは、一枚の圧電基板ウエハに作り込んだ多数のＳＡＷ素子を切断分離してチップ状になった状態で行われるため、個々のチップのパッケージングに大きな工数が必要となる。
又、弾性表面波素子１チップが１パッケージに収容されるため、小形化を考えた場合、パッケージの大きさによって装置としての大きさが決定されている。又、ボンディングワイヤとキャップとが接触しないように、充分な高さのキャップが必要であり、部品の薄型化にも制約がある。
さらに、弾性表面波素子をパッケージに収容しないでチップのまま他のＩＣ回路等と回路基板に取り付けて同時に樹脂封止すると、樹脂が励振する電極表面に触れる場合があり、所望の電気的特性を満足することはできないという問題がある。
【０００４】
本発明の目的は、上記従来技術のパッケージ使用に伴う小形化，経済化の限界をとり除き、ウエハの状態で各チップの表面に中空部を設けて、パッケージングの工数を大幅に簡略化した弾性表面波装置及びその製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための請求項１に記載した本発明の弾性表面波装置は、圧電基板と、該圧電基板上に形成されたすだれ状変換器電極およびその入出力端子電極と、前記すだれ状変換器電極による弾性表面波励振部分を取り囲み前記入出力端子電極が外側になるように前記圧電基板上に一定の高さに形成された感光性ポリイミド樹脂枠と、該樹脂枠の上面から該樹脂枠の内側に形成される中空部を覆って載置され接合用ポリイミド樹脂によって接合されたカバーとが備えられたことを特徴とするものである。
【０００６】
上記本発明の弾性表面波装置の製造方法として請求項２に記載した製造方法は、ウエハ状の圧電基板上に多数のすだれ状変換器電極およびその入出力端子電極を形成する弾性表面波素子形成工程と、該圧電基板上に形成されたすだれ状変換器電極による弾性表面波励振部分を取り囲み前記入出力端子電極が外側になるように前記圧電基板上に一定の高さに感光性ポリイミド樹脂枠を形成する樹脂枠形成工程と、該ポリイミド樹脂枠の上から覆うカバーの接合面に予め接合用のポリイミド樹脂を塗布して半硬化状態のポリイミド樹脂層を形成するカバー形成工程と、前記ポリイミド樹脂枠の上にカバーを載せて加熱し前記半硬化状態のポリイミド樹脂層を完全硬化させることにより前記樹脂枠の内側に密封された中空部を形成させる接着工程と、前記樹脂枠の外側にはみ出ているカバーの部分を切り取るカバーダイシング工程と、ウエハを多数のチップ状の弾性表面波装置に分割して切り出す素子ダイシング工程とを備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１乃至図４は、請求項１に記載した本発明の弾性表面波装置の実施例を説明する構造図であり、図１は分解斜視図、図２は工程途中の斜視図、図３は外観斜視図である。
【０００８】
図において、１はすだれ状電極変換器（ＩＤＴ：Ｉｎｔｅｒ−ｄｉｇｉｔａｌＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ）、２はＩＤＴ１の入出力端子電極、３は感光性ポリイミド樹脂枠、４は圧電基板、５は接合用ポリイミド樹脂層、６はカバーである。
図１〜図３の構造例は、本発明の実施例の１チップについて示してあるが、これらは、ウエハ状の圧電基板に作り込まれた多数のチップについて同時に加工処理される。
【０００９】
図１において、圧電基板４の表面に電極用の金属膜を堆積させた後、ＩＤＴ１と端子電極２をパターニングして形成する。次に、ＩＤＴ１と端子電極２との間を通り、ＩＤＴ１及びその周囲の弾性表面波励振部分を取り囲んで感光性のポリイミド樹脂枠３を形成する。この樹脂枠３の内側が振動励振面上の中空部となる。
一方、シリコン等の素材のカバー６の一方の面に半硬化状態の接合用ポリイミド樹脂層５を形成する。このポリイミド樹脂層５は、圧電基板側のポリイミド樹脂枠３と接合するために設けるので、カバー６の全面でもよいし、ポリイミド樹脂枠３に対向する部分でもよい。
【００１０】
次に、図１の矢印のようにカバー６を圧電基板４に覆せるように合わせる。
図２は、カバー６と圧電基板４を接合した後の斜視図（ａ）と側面図（ｂ）であり、圧電基板側の感光性ポリイミド樹脂枠３とカバー側の半硬化状態のポリイミド樹脂層５とを密着させ、加熱してポリイミド樹脂層５を完全硬化させる。
次に、ダイシングマシンにより、図３のように、樹脂枠３の外側にはみ出したカバー部分を切断して取り除く。
次に、ウエハをダイシングすることにより、チップ状の弾性表面波装置を得ることができる。
【００１１】
図４は、請求項２に記載した製造方法を説明する製造フローチャートの要部である。（１）〜（１９）は工程番号である。
図４において、工程（１）から（９）までは、ウエハ状のＬｉＮｂＯ_３等の圧電材料による圧電基板１上に多数の弾性表面波素子を形成する工程である。
【００１２】
すなわち、ウエハ洗浄（１）した後、電極用金属膜を蒸着し（２）、フォトレジストを塗布（３）する。次に、プリベーク（４），露光（５），現像（６），ポストベーク（７）したのちエッチング（８）を行ってレジスト剥離（９）する。
【００１３】
図４の工程（１０）から（１４）は、ウエハ状の圧電基板１に形成した多数の弾性表面波素子のＩＤＴ電極の周囲に感光性ポリイミド樹脂枠３を設ける工程であり、工程（１５），（１６）はカバー形成工程である。
【００１４】
すなわち、ＩＤＴ電極１の周囲に感光性ポリイミド樹脂を塗布（１０）し、プリベーク（１１），露光（１２），現像（１３），ボストベーク（１４）して枠３を形成した後、カバー６を洗浄（１５）し、ポリイミド樹脂を塗布（１６）して半硬化状態のポリイミド樹脂層５を形成する。
【００１５】
上記の両者を、接着工程（１７）で接合加熱して完全硬化接着を行う。次に、カバーの周囲部分をダイシング（１８）で取り去り、素子をダイシング（１９）で分割すればチップ状の弾性表面波装置が得られる。例えば、直径が３インチのウエハ状の圧電基板１枚当たり、約２００チップの弾性表面波装置を同時に作り出すことができる。
【００１６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明を実施すれば、ウエハの状態で加工処理することにより弾性表面波の励振面に密閉空間を有する小形チップ状の弾性表面波装置が得られるので、従来のパッケージ工程が不要で、しかも、小形化を実現することができるため実用上の効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を説明する構造図である。
【図２】本発明の実施例を説明する構造図である。
【図３】本発明の実施例を示す構造図である。
【図４】本発明の製造フローチャートの要部である。
【符号の説明】
１ＩＤＴ
２端子電極
３感光性ポリイミド樹脂枠
４圧電基板
５接合用半硬化ポリイミド樹脂層
５カバー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a surface acoustic wave device used as a high-frequency functional element in telecommunication equipment and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Surface acoustic wave devices (SAW resonators) used for high frequency band resonators, filters, etc. are provided with a hollow portion near the electrode surface where the surface acoustic waves are excited, and a package made of ceramic or the like is used for airtightness. And sealed by welding.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, ceramic packages, etc. are expensive and therefore occupy a large proportion of the cost as parts. Packaging is a state in which a large number of SAW elements formed on one piezoelectric substrate wafer are cut and separated into chips. Therefore, a large number of man-hours are required for packaging individual chips.
Further, since one chip of the surface acoustic wave device is accommodated in one package, the size of the device is determined by the size of the package when considering miniaturization. In addition, a cap having a sufficiently high height is necessary so that the bonding wire and the cap do not come into contact with each other, and there is a restriction in reducing the thickness of the component.
Furthermore, if the surface acoustic wave element is not housed in a package and is mounted on a circuit board with another IC circuit or the like in the form of a chip and is sealed with resin at the same time, the resin may touch the surface of the excited electrode. There is a problem that you cannot be satisfied.
[0004]
The object of the present invention is to remove the limitations of miniaturization and economy associated with the use of the above-described prior art package, and to provide a hollow portion on the surface of each chip in the wafer state, thereby greatly simplifying the packaging man-hours. An object of the present invention is to provide a surface acoustic wave device and a manufacturing method thereof.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a surface acoustic wave device according to the present invention includes a piezoelectric substrate, an interdigital transducer electrode formed on the piezoelectric substrate, an input / output terminal electrode thereof, and the interdigital transducer. A photosensitive polyimide resin frame formed on the piezoelectric substrate at a certain height so as to surround the surface acoustic wave excitation portion by the converter electrode so that the input / output terminal electrode is on the outside; and the resin from the upper surface of the resin frame And a cover that covers the hollow portion formed inside the frame and is bonded with a bonding polyimide resin.
[0006]
According to a second aspect of the present invention, a surface acoustic wave device is formed by forming a number of interdigital transducer electrodes and input / output terminal electrodes on a wafer-like piezoelectric substrate. And a photosensitive polyimide resin frame having a certain height on the piezoelectric substrate so as to surround the surface acoustic wave excitation portion formed by the interdigital transducer electrode formed on the piezoelectric substrate and so that the input / output terminal electrode is outside. Forming a resin frame, applying a polyimide resin for bonding in advance to a bonding surface of a cover covering from above the polyimide resin frame to form a semi-cured polyimide resin layer, and the polyimide resin A bonding step of forming a sealed hollow portion inside the resin frame by placing a cover on the frame and heating to completely cure the semi-cured polyimide resin layer; A cover dicing step for cutting off a portion of the cover protruding outside the resin frame and an element dicing step for dividing the wafer into a large number of chip-shaped surface acoustic wave devices are provided. .
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 4 are structural views for explaining an embodiment of the surface acoustic wave device according to the present invention, wherein FIG. 1 is an exploded perspective view, FIG. 2 is a perspective view in the middle of a process, and FIG. It is an external perspective view.
[0008]
In the figure, 1 is an interdigital transducer (IDT), 2 is an input / output terminal electrode of IDT1, 3 is a photosensitive polyimide resin frame, 4 is a piezoelectric substrate, 5 is a polyimide resin layer for bonding, 6 Is a cover.
The structural examples of FIGS. 1 to 3 show one chip according to an embodiment of the present invention, but these are processed simultaneously on a large number of chips formed on a wafer-like piezoelectric substrate.
[0009]
In FIG. 1, after depositing a metal film for an electrode on the surface of the piezoelectric substrate 4, the IDT 1 and the terminal electrode 2 are formed by patterning. Next, the photosensitive polyimide resin frame 3 is formed between the IDT 1 and the terminal electrode 2 so as to surround the IDT 1 and the surrounding surface acoustic wave excitation portion. The inside of the resin frame 3 becomes a hollow portion on the vibration excitation surface.
On the other hand, a semi-cured bonding polyimide resin layer 5 is formed on one surface of a cover 6 made of a material such as silicon. Since the polyimide resin layer 5 is provided for bonding to the polyimide resin frame 3 on the piezoelectric substrate side, the entire surface of the cover 6 or a portion facing the polyimide resin frame 3 may be used.
[0010]
Next, the cover 6 is aligned with the piezoelectric substrate 4 as indicated by the arrow in FIG.
2A and 2B are a perspective view (a) and a side view (b) after the cover 6 and the piezoelectric substrate 4 are joined, and the piezoelectric substrate side photosensitive polyimide resin frame 3 and the cover side semi-cured polyimide resin layer. 5 is adhered and heated to completely cure the polyimide resin layer 5.
Next, as shown in FIG. 3, the dicing machine cuts and removes the cover portion that protrudes outside the resin frame 3.
Next, a chip-shaped surface acoustic wave device can be obtained by dicing the wafer.
[0011]
FIG. 4 is a main part of a manufacturing flowchart for explaining the manufacturing method according to the second aspect. (1) to (19) are process numbers.
In FIG. 4, steps (1) to (9) are steps of forming a large number of surface acoustic wave elements on the piezoelectric substrate 1 made of a piezoelectric material such as wafer-like LiNbO ₃ .
[0012]
That is, after wafer cleaning (1), a metal film for electrodes is deposited (2), and a photoresist is applied (3). Next, after pre-baking (4), exposure (5), development (6), and post-baking (7), etching (8) is performed to remove the resist (9).
[0013]
Steps (10) to (14) in FIG. 4 are steps in which the photosensitive polyimide resin frame 3 is provided around the IDT electrodes of a number of surface acoustic wave elements formed on the wafer-like piezoelectric substrate 1, and step (15) , (16) is a cover forming step.
[0014]
That is, a photosensitive polyimide resin is applied around the IDT electrode 1 (10), pre-baked (11), exposed (12), developed (13), and post-baked (14) to form the frame 3, and then the cover 6 is attached. Cleaning (15) is performed, and a polyimide resin is applied (16) to form a semi-cured polyimide resin layer 5.
[0015]
Both of the above are bonded and heated in the bonding step (17) to perform complete curing bonding. Next, if the peripheral portion of the cover is removed by dicing (18) and the element is divided by dicing (19), a chip-shaped surface acoustic wave device is obtained. For example, a surface acoustic wave device having about 200 chips per wafer-type piezoelectric substrate having a diameter of 3 inches can be simultaneously produced.
[0016]
【The invention's effect】
As described above in detail, if the present invention is carried out, a small chip-shaped surface acoustic wave device having a sealed space on the excitation surface of the surface acoustic wave can be obtained by processing in the state of a wafer. The packaging process is not required, and the downsizing can be realized, so that the practical effect is extremely large.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a structural diagram illustrating an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a structural diagram illustrating an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a structural diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a main part of a manufacturing flowchart of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 IDT
2 Terminal electrode 3 Photosensitive polyimide resin frame 4 Piezoelectric substrate 5 Semi-cured polyimide resin layer 5 for bonding Cover

Claims

The piezoelectric substrate, the interdigital transducer electrode formed on the piezoelectric substrate and its input / output terminal electrode, and the surface acoustic wave excitation portion by the interdigital transducer electrode are surrounded so that the input / output terminal electrode is outside. A photosensitive polyimide resin frame formed at a certain height on the piezoelectric substrate and a hollow portion formed inside the resin frame from the upper surface of the resin frame are mounted and bonded by a bonding polyimide resin. And a surface acoustic wave device.

Surface acoustic wave element forming step for forming a number of interdigital transducer electrodes and input / output terminal electrodes on a wafer-shaped piezoelectric substrate, and a surface acoustic wave excitation portion by interdigital transducer electrodes formed on the piezoelectric substrate A resin frame forming step of forming a photosensitive polyimide resin frame at a certain height on the piezoelectric substrate so that the input / output terminal electrodes are on the outside, and a bonding surface of the cover covering the polyimide resin frame from above A cover forming step of forming a semi-cured polyimide resin layer by previously applying a polyimide resin for bonding, and placing the cover on the polyimide resin frame and heating to completely cure the semi-cured polyimide resin layer Bonding step for forming a sealed hollow portion inside the resin frame, and a cover dicing process for cutting off a portion of the cover protruding outside the resin frame When method of manufacturing a surface acoustic wave device that includes a device dicing step of cutting and dividing the wafer into a number of chip-shaped surface acoustic wave device.