專利名稱：彈性表面波裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明特別涉及耐外部施加的壓力及內(nèi)部壓力變化，并且對(duì)溫度周期變化等有良好的可靠性的彈性表面波裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，為了實(shí)現(xiàn)此類彈性表面波裝置的小型化和薄型化，在氧化鋁制安裝基板上面形成焊錫凸塊(solder bump)，將彈性表面波元件以表面波傳播面向下的方式通過(guò)焊錫凸塊接合，并且將彈性表面波元件的周圍用密封樹脂層覆蓋。
日本專利未審查公開第平8-204497號(hào)等記載了現(xiàn)有的彈性表面波裝置，如圖3A所示，由密封樹脂1、安裝基板2、焊錫凸塊3和彈性表面波元件4構(gòu)成。
但是，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中，彈性表面波元件4和安裝基板2之間的連接所用的凸塊3只是由焊錫材料形成，且其外封裝也只是由一層樹脂層構(gòu)成。因此，存在這樣的問(wèn)題一旦受到外部強(qiáng)大的壓力，凸塊就會(huì)如圖3B所示那樣被擠壓得非常扁，進(jìn)而發(fā)生斷路、短路等電性能不良情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明彈性表面波裝置的結(jié)構(gòu)是密封樹脂具有三層結(jié)構(gòu)，與最外層的樹脂相比，中間層樹脂的彈性模量大；與最外層的樹脂相比，最內(nèi)層的樹脂的彈性模量小。
通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，抑制了外部施加壓力的時(shí)候產(chǎn)生的凸塊壓扁，可以避免發(fā)生斷路、短路等電性能不良情況，并且對(duì)于溫度周期變化具有良好的可靠性。


圖1是本發(fā)明第一實(shí)施方式的彈性表面波裝置的剖面圖。
圖2是本發(fā)明第二實(shí)施方式的彈性表面波裝置的剖面圖。
圖3A是現(xiàn)有彈性表面波裝置的剖面圖。
圖3B是現(xiàn)有的彈性表面波裝置的剖面圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明11彈性表面波元件12a 梳形電極12b PAD電極13安裝基板14a、14b PAD電極15重寫布線層16a、16b 導(dǎo)通電極17凸塊20間隙21密封樹脂21a 第一樹脂21b 第二樹脂21c 第三樹脂100 彈性表面波裝置具體實(shí)施方式
(第一實(shí)施方式)以下參照附圖，使用第一實(shí)施方式說(shuō)明本發(fā)明彈性表面波裝置。
圖1是本發(fā)明第一實(shí)施方式彈性表面波裝置的剖面圖。
如圖1所示，本發(fā)明彈性表面波裝置100中，安裝基板13通過(guò)凸塊(bump)17而連接彈性表面波元件11，并且彈性表面波元件11被密封樹脂21絕緣覆蓋。
在第一實(shí)施方式中，雖然使用鉭酸鋰(LiTaO3)單晶作為彈性表面波元件11，但是也可以選擇鈮酸鋰(LiNbO3)或水晶等其他單晶材料或者壓電陶瓷等。
彈性表面波元件11的主面(第一面)11a上形成梳形電極12a、壓焊(PAD)電極12b、布線電極(未圖示)。這些電極的電極材料并沒有特別限定，然而，梳形電極12a最好是使用重量輕的A1類材料；PAD電極12b的最外面最好是使用含有Au的材料，以提高與焊料的連接可靠性。彈性表面波元件11的主面上形成的電極圖案，沒有特別限定，可以形成為公知的彈性表面波濾波器或彈性表面波諧振器等。
安裝基板13使用了氧化鋁，但是也可以選擇其他的陶瓷、玻璃陶瓷或者樹脂基板等絕緣材料。安裝基板13表面具有PAD電極14a，其背面具有PAD電極14b，并且基板內(nèi)部有重寫布線層15。為了將PAD電極14a與重寫布線層15之間相連接或者將PAD電極14b與重寫布線層15之間相連接，形成了導(dǎo)通電極(via electrode)16a、16b。然而，此處作為重寫布線層的電極層是由一層構(gòu)成，如果有必要，也可以使用具有兩層或更多層電極層的安裝基板。
安裝基板13上使用的電極材料，根據(jù)基板材料的種類，可以選擇鎢(W)、鉬(Mo)、銀(Ag)、銅(Cu)等適合的材料。最好是在PAD電極14a、14b的表面上鍍上鎳/金(Ni/Au)等材料，使得與焊料的連接可靠性得到提高。為了減小直徑，也可以在表面的PAD電極14a上僅僅在導(dǎo)通電極的上面直接鍍上Ni/Au等鍍金。
彈性表面波元件11按照作為激勵(lì)部的梳形電極12a所在主面朝下的方式配置在安裝基板13的上面，而且，用凸塊17固定彈性表面波元件11上的PAD電極12b和安裝基板13上的PAD電極14a，并且使相互電連接。
凸塊17使用低成本的焊錫凸塊。焊接材料，從環(huán)境保護(hù)角度考慮，最好用無(wú)鉛焊料。在第一實(shí)施方式中，使用以Sn-Ag-Cu作為成分的焊接材料，但是也可以是其他成分的焊接材料。其組成比可以根據(jù)連接可靠性等角度而選擇適當(dāng)?shù)闹怠?br> 彈性表面波元件11和安裝基板13之間形成間隙(振動(dòng)空間)20，以避免影響彈性表面波的激勵(lì)。密封樹脂21在安裝基板13上以覆蓋彈性表面波元件11的方式進(jìn)行密封。在此，間隙20的寬度大約是50μm。
在第一實(shí)施方式中，密封樹脂21具有由第一樹脂21a、第二樹脂21b及第三樹脂21c構(gòu)成的三層疊層結(jié)構(gòu)。第一樹脂21a覆蓋彈性表面波元件11的背面11b和側(cè)面以及安裝基板13的上表面的一部分。第二樹脂21b覆蓋第一樹脂21a，第三樹脂21c覆蓋第二樹脂21b。在此，第一樹脂21a位于彈性表面波元件11的背面11b附近(例如圖2所示線L1上)的厚度大約是20μm，在側(cè)面附近(例如圖2所示線L2上)的厚度大約是15μm，硬化后的體積彈性模量(以下簡(jiǎn)稱“彈性模量”)大約是2GPa。第二樹脂21b位于彈性表面波元件11的背面11b附近(例如圖2所示線L1上)的厚度大約是60μm，硬化后的彈性模量大約是18GPa。第三樹脂21c的硬化后的彈性模量大約是9GPa。
第三樹脂21c形成在彈性表面波裝置100的背面及側(cè)面的一部分上。因此，第三樹脂21c的彈性模量和線性膨脹系數(shù)極大地影響彈性表面波裝置100的耐溫度周期變化的可靠性。第三樹脂21c的彈性模量和線性膨脹系數(shù)過(guò)大，則溫度變化會(huì)引起密封樹脂21產(chǎn)生大的變形，因此，彈性表面波裝置100會(huì)彎曲變形(bent)，焊錫凸塊17內(nèi)部或連接部分會(huì)發(fā)生斷裂。所以，第三樹脂21c最好是彈性模量小于10GPa，并且在5GPa以上，以保持彈性表面波裝置100的表面強(qiáng)度。較佳的，線性膨脹系數(shù)小于50ppm/℃，更好的是與彈性表面波元件11的線性膨脹系數(shù)為同等程度。
與第三樹脂21c相比，第二樹脂21b具有更大的彈性模量。當(dāng)外部對(duì)彈性表面波裝置施加大壓力的時(shí)候，第二樹脂21b受到此壓力，可以減小施加到凸塊17的壓力。由此，可以防止凸塊17壓扁引起的故障。而且，在彈性表面波裝置100的內(nèi)部壓力增大的時(shí)候，還具有防止密封樹脂21變形的效果。
彈性表面波裝置100被用作電子器件模塊的情況下，可能進(jìn)行諸如傳傳遞成型(transfer molding)這樣的二次成型處理。此時(shí)，施加到彈性表面波裝置10的是例如10Mpa(100bar)程度的高壓。為了承受這樣高的壓力，第二樹脂21b的彈性模量最好大于10GPa，達(dá)到15GPa以上更好。
傳遞成型是在例如170℃以上的高溫下進(jìn)行的，第二樹脂21b的玻璃化溫度較好的是高于100℃，達(dá)到170℃以上更好。
與第三樹脂21c相比，與彈性表面波元件11直接接觸的第一樹脂21a的彈性模量更小。溫度變化引起的密封樹脂21和彈性表面波元件11的膨脹收縮不同而引發(fā)的應(yīng)力，可以由第一樹脂21a吸收和減小。因此，凸塊17的連接部分上受到的應(yīng)力大幅減少，在溫度變化周期內(nèi)的可靠性得以提高。
第一樹脂21a的彈性模量最好小于5GPa，小于3GPa則更好，以減少?gòu)拿芊鈽渲?1施加到彈性表面波元件11上的應(yīng)力。
密封樹脂21的材料沒有特別限定，但是最好是環(huán)氧樹脂，因?yàn)槠潆s質(zhì)少。并且，通過(guò)調(diào)整用于混合的填料等的材料特性或組分比，或者填料的顆粒直徑或填料的混合比等等，可以調(diào)整樹脂21的彈性模量和線性膨脹系數(shù)。第一樹脂21a、第二樹脂21b及第三樹脂21c可以分別是不同的樹脂。也可以是使用相同的樹脂，但分別改變用于填充的填料的種類或混合量，由此形成三層的密封樹脂21。并且，密封樹脂21也可以形成四層或更多層。
形成三層的密封樹脂21的方法，有很多種。首先，熱固環(huán)氧樹脂和填充材料組成的第一樹脂合成物，以覆蓋彈性表面波元件11的方式涂布并硬化，形成第一樹脂21a。接下來(lái)，以覆蓋硬化后的第一樹脂21a的方式涂布第二樹脂合成物，之后，硬化形成第二樹脂21b。最后，以覆蓋硬化后的第二樹脂21b的方式涂布第三樹脂合成物，之后，硬化形成第三樹脂21c。
另一種密封樹脂21的制造方法是，用彈性模量為5-10GPa的樹脂膜作為第二樹脂，在其一表面上形成具有特定樹脂合成物的第三樹脂層21c，并且在其另一表面上形成第一樹脂層21a。借由第一樹脂層21a，將由此制得的疊層片在加熱的條件下貼附到彈性表面波元件11。
較佳的，彈性表面波元件11的背面11b上形成的第一樹脂21a的厚度與安裝基板13的上表面形成的第一樹脂21a的厚度大致相同。當(dāng)受到外部很強(qiáng)的壓力，并且因?yàn)榘惭b基板13上的第一樹脂21a的彈性模量較低而造成變形的情況下，彈性表面波元件11上的第一樹脂21a只會(huì)發(fā)生相同厚度的變形。因此，沒有大的應(yīng)力施加到彈性表面波元件11上，可以防止凸塊17的變形。
彈性表面波元件11的背面11b上形成的第一樹脂21a的厚度比安裝基板13上表面形成的第一樹脂21a的厚度更薄的情況下，就不能實(shí)現(xiàn)前述效果。相反，與彈性表面波元件11背面11b相接觸的第一樹脂21a的厚度比安裝基板13上表面形成的第一樹脂21a的厚度更厚的情況下，與彈性表面波元件11背面11b相鄰接的第二樹脂21b變薄，彈性表面波元件11的背面11b上的密封樹脂21的強(qiáng)度降低。
彈性表面波元件11的側(cè)面上形成的第一樹脂21a的厚度，最好是彈性表面波元件11與安裝基板13之間的間隙(振動(dòng)空間)20的高度的1/10～1/2。第一樹脂21a的厚度大于振動(dòng)空間高度的1/2的情況下，當(dāng)外部強(qiáng)大壓力引起第一樹脂發(fā)生變形時(shí)，彈性表面波元件11的側(cè)面受到的剪應(yīng)力變大，施加到凸塊17的應(yīng)力因此也變大。相反，第一樹脂21a的厚度比振動(dòng)空間的高度的1/10更薄的情況下，很難得到降低由密封樹脂21施加到彈性表面波元件11的應(yīng)力的效果。
(第二實(shí)施方式)以下，參考第二實(shí)施方式說(shuō)明本發(fā)明。與第一實(shí)施方式相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記，并且省略相關(guān)說(shuō)明。
第二實(shí)施方式與第一實(shí)施方式的不同之處在于在第一實(shí)施方式中的本發(fā)明中，彈性表面波元件和安裝基板之間的空間內(nèi)沒有密封樹脂進(jìn)入；第二實(shí)施方式中的本發(fā)明中，第一樹脂和第二樹脂進(jìn)入并占據(jù)了彈性表面波元件和安裝基板之間的空間的一部分。
圖2中，彈性表面波元件11和安裝基板13之間的間隙(振動(dòng)空間)20的外周部20a上存在高彈性模量的第二樹脂21b。于是，彈性表面波裝置上被施加來(lái)自外部的強(qiáng)大壓力的時(shí)候，彈性表面波元件11不會(huì)下沉并且凸塊17不會(huì)變形，因此可以得到高強(qiáng)度的彈性表面波裝置。
彈性表面波元件11和安裝基板13之間的空間中存在第二樹脂21b的量可以在不影響彈性表面波振動(dòng)的范圍內(nèi)決定合適的量。至少使用膜狀樹脂作為第一樹脂21a，并且通過(guò)執(zhí)行真空疊層而實(shí)現(xiàn)這樣的形狀。
彈性表面波元件11和安裝基板13之間的間隙20的外周部20a上存在的第二樹脂中可以存在填料，因此，即使在例如高溫環(huán)境下樹脂成分的彈性模量降低的情況下，也能維持第二樹脂21b的強(qiáng)度，防止凸塊17的變形。
填料可以從無(wú)機(jī)材料和金屬材料等中選擇，特別是，高強(qiáng)度且具有良好分散性和流動(dòng)性等等的球狀硅石最好。
填料最好是含有顆料直徑在彈性表面波元件11和安裝基板13之間的空間的高度的40％以上的填料。通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，即使是在由于大于等于假設(shè)值的壓力使得凸塊17變形的情況下，也能夠確保彈性表面波元件11和安裝基板13之間的空間的高度最低也不低于40％，特別是不容易發(fā)生短路等電性能問(wèn)題。
第二樹脂21b和彈性表面波元件11之間最好是確實(shí)形成有彈性模量小的第一樹脂21a。通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，彈性模量大的第二樹脂21b不直接接觸彈性表面波元件11。由此，由于溫度變化等引起存在于彈性表面波元件11和安裝基板13之間的間隙20的外周部20a上的第二樹脂21b發(fā)生膨脹收縮時(shí)，彈性表面波元件11上被施加的應(yīng)力得以降低，所以與第二樹脂具有不同線性膨脹系數(shù)的凸塊17上被施加的應(yīng)力可以被減小。
第二實(shí)施方式中，第二樹脂21b通過(guò)第一樹脂21a而接觸安裝基板13。且，第三樹脂21c借由第一樹脂21a或者第二樹脂21c而接觸安裝基板13。這樣，第二樹脂21b及第三樹脂21c沒有直接接觸安裝基板13。也就是說(shuō)，第二樹脂21b和第三樹脂21c只是與彈性模量小的第一樹脂21a接觸，既沒有接觸彈性表面波元件11也沒有接觸安裝基板13。換言之，第二樹脂21b和第三樹脂21c是以好像相對(duì)彈性表面波元件11和安裝基板13獨(dú)立存在的方式而形成的。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，由于彈性模量低的第一樹脂21a的存在，溫度變化等引起的密封樹脂21施加到安裝基板13的應(yīng)力能夠被減小。也就是說(shuō)，可以防止密封樹脂21的應(yīng)力引起的安裝基板13發(fā)生的撓曲，減小安裝基板13施加到凸塊17的應(yīng)力，并且能夠得到相對(duì)溫度變化周期等具有良好可靠性的彈性表面波裝置。
如上所述，本發(fā)明彈性表面波裝置具有三層結(jié)構(gòu)的密封樹脂，并且中間層樹脂的彈性模量比最外層樹脂的彈性率模量；最內(nèi)層樹脂的彈性模量比最外層樹脂的彈性模量小，因此可以抑制外部施加強(qiáng)大壓力時(shí)的凸塊的變形，避免斷路、短路等電性能問(wèn)題發(fā)生，而且提高相對(duì)溫度變化周期等的可靠性。而且，因?yàn)橹圃烊菀祝越档土酥圃斐杀尽?br> 工業(yè)適用性本發(fā)明彈性表面波裝置適用于制造時(shí)受到高壓力的電子器件模組和使用此電子器件模組的通信裝置。
并且，本發(fā)明彈性表面波裝置，可以抑制外部施加強(qiáng)大壓力時(shí)的凸塊的變形，避免斷路、短路等電性問(wèn)題，所以也適用于耐壓電子器件模組和通信裝置等用途。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1.(修改)一種彈性表面波裝置，包括彈性表面波元件，其具有形成有電極的第一表面；安裝基板，其表面具有電極，并且與所述第一表面相隔規(guī)定距離的間隙而對(duì)置配置；凸塊，其連接所述彈性表面波元件的所述電極和所述安裝基板的所述電極；密封樹脂，其以覆蓋所述彈性表面波元件的方式形成在所述安裝基板上，其中，所述密封樹脂包括第一樹脂，其包圍所述彈性表面波元件并且覆蓋在位于所述彈性表面波元件的周圍的所述安裝基板；第二樹脂，其至少覆蓋所述第一樹脂；第三樹脂，其至少覆蓋所述第二樹脂；所述第三樹脂的彈性模量小于所述第二樹脂的彈性模量，并且，大于所述第一樹脂的彈性模量。
2.(刪除)3.(修改)如權(quán)利要求1所述的彈性表面波裝置，其中，在所述彈性表面波元件側(cè)面形成的所述第一樹脂的厚度是所述間隙的距離的1/10～1/2。
4.(修改)如權(quán)利要求1所述的彈性表面波裝置，其中，在所述密封樹脂中至少所述第二樹脂還夾隔在所述彈性表面波元件和所述安裝基板之間的間隙的一部分。
5.如權(quán)利要求4所述的彈性表面波裝置，其中，所述第二樹脂是添加有填料的樹脂。
6.如權(quán)利要求5所述的彈性表面波裝置，其中，所述填料包含直徑為所述間隙的距離的40％以上的大小的填料。
7.(修改)如權(quán)利要求1所述的彈性表面波裝置，其中，
所述第二樹脂和所述第三樹脂不與安裝基板直接相接。
8.(修改)如權(quán)利要求1所述的彈性表面波裝置，其中，所述第二樹脂經(jīng)由所述第一樹脂而與所述安裝基板相接，并且，所述第三樹脂經(jīng)由所述第一樹脂或者第二樹脂而與所述安裝基板相接。
9.一種彈性表面波裝置，具有以下結(jié)構(gòu)彈性表面波元件和安裝基板被配置成，所述彈性表面波元件的激勵(lì)部所在面與所述安裝基板的上表面相面對(duì)，所述聲表面元件的壓焊電極和所述安裝基板的壓焊電極通過(guò)凸塊固定，使得兩者之間電連接，在所述彈性表面波元件的所述激勵(lì)部和所述安裝基板之間確保振動(dòng)空間的狀態(tài)下，利用密封樹脂密封所述安裝基板的上表面以覆蓋所述彈性表面波元件，其中，所述密封樹脂具有包括以下層的至少三層結(jié)構(gòu)第一樹脂，其覆蓋所述彈性表面波元件的背面及側(cè)面以及所述安裝基板的上表面的至少一部分；第二樹脂，其至少覆蓋所述第一樹脂；第三樹脂，其至少覆蓋所述第二樹脂，所述第二樹脂較所述第三樹脂彈性模量大；并且所述第一樹脂較所述第三樹脂彈性模量小。
10.如權(quán)利要求9所述的彈性表面波裝置，其中，在夾在所述彈性表面波元件和所述安裝基板之間的空間的一部分中，至少存在所述第二樹脂。
11.如權(quán)利要求1所述的彈性表面波裝置，其中，所述第三樹脂的彈性模量是5GPa以上，10GPa以下。
權(quán)利要求
1.一種彈性表面波裝置，包括彈性表面波元件，其具有形成有電極的第一表面；安裝基板，其表面具有電極，并且與所述第一表面相隔規(guī)定距離的間隙而對(duì)置配置；凸塊，其連接所述彈性表面波元件的所述電極和所述安裝基板的所述電極；密封樹脂，其以覆蓋所述彈性表面波元件的方式形成在所述安裝基板上，其中，所述密封樹脂是由三層以上分別具有不同彈性模量的樹脂疊層而得的疊層體。
2.如權(quán)利要求1所述的彈性表面波裝置，其中，所述密封樹脂具有第一樹脂，其包圍所述彈性表面波元件，并且覆蓋所述彈性表面波元件的周邊的安裝基板；第二樹脂，其至少覆蓋第一樹脂；第三樹脂，其至少覆蓋第二樹脂，所述第三樹脂具有較所述第二樹脂更小的彈性模量，并且具有較所述第一樹脂更大的彈性模量。
3.如權(quán)利要求2所述的彈性表面波裝置，其中，在所述彈性表面波元件側(cè)面形成的所述第一樹脂的厚度是所述間隙的距離的1/10～1/2。
4.如權(quán)利要求2所述的彈性表面波裝置，其中，在所述密封樹脂中至少所述第二樹脂還夾隔在所述彈性表面波元件和所述安裝基板之間的間隙的一部分。
5.如權(quán)利要求4所述的彈性表面波裝置，其中，所述第二樹脂是添加有填料的樹脂。
6.如權(quán)利要求5所述的彈性表面波裝置，其中，所述填料包含直徑為所述間隙的距離的40％以上的大小的填料。
7.如權(quán)利要求2所述的彈性表面波裝置，其中，所述第二樹脂和所述第三樹脂不與安裝基板直接相接。
8.如權(quán)利要求2所述的彈性表面波裝置，其中，所述第二樹脂經(jīng)由所述第一樹脂而與所述安裝基板相接，并且，所述第三樹脂經(jīng)由所述第一樹脂或者第二樹脂而與所述安裝基板相接。
9.一種彈性表面波裝置，具有以下結(jié)構(gòu)彈性表面波元件和安裝基板被配置成，所述彈性表面波元件的激勵(lì)部所在面與所述安裝基板的上表面相面對(duì)，所述聲表面元件的壓焊電極和所述安裝基板的壓焊電極通過(guò)凸塊固定，使得兩者之間電連接，在所述彈性表面波元件的所述激勵(lì)部和所述安裝基板之間確保振動(dòng)空間的狀態(tài)下，利用密封樹脂密封所述安裝基板的上表面以覆蓋所述彈性表面波元件，其中，所述密封樹脂具有包括以下層的至少三層結(jié)構(gòu)第一樹脂，其覆蓋所述彈性表面波元件的背面及側(cè)面以及所述安裝基板的上表面的至少一部分；第二樹脂，其至少覆蓋所述第一樹脂；第三樹脂，其至少覆蓋所述第二樹脂，所述第二樹脂較所述第三樹脂彈性模量大；并且所述第一樹脂較所述第三樹脂彈性模量小。
10.如權(quán)利要求9所述的彈性表面波裝置，其中，在夾在所述彈性表面波元件和所述安裝基板之間的空間的一部分中，至少存在所述第二樹脂。
11.如權(quán)利要求1所述的彈性表面波裝置，其中，所述第三樹脂的彈性模量是5G Pa以上，10G Pa以下。
全文摘要
本發(fā)明提供一種彈性表面波裝置，其結(jié)構(gòu)是密封安裝基板和彈性表面波元件的密封樹脂具有三層結(jié)構(gòu)，與最外層的樹脂相比，中間層樹脂的彈性模量大；與最外層的樹脂相比，最內(nèi)層的樹脂的彈性模量小。三層結(jié)構(gòu)的密封樹脂抑制外部施加壓力的時(shí)候的凸塊變形，并且降低溫度變化引起的凸塊上承受的應(yīng)力。
文檔編號(hào)H01L21/60GK1943111SQ200680000180
公開日2007年4月4日 申請(qǐng)日期2006年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月3日
發(fā)明者降簱哲也, 井上孝 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社