用於安裝表面聲波元件的方法和具有樹脂密封的表面聲波元件的表面聲波器件的製作方法

2023-07-17 22:07:26

專利名稱：用於安裝表面聲波元件的方法和具有樹脂密封的表面聲波元件的表面聲波器件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於安裝表面聲波元件的方法，以及使用該方法的表面聲波器件。
背景技術：
表面聲波器件包括具有形成在壓電基板表面上的多個梳狀電極的表面聲波元件，並且因表面聲波在梳狀電極之間的傳播而具有適合於諧振電路或者濾波器的電特性。
因此，當將表面聲波元件密封在表面聲波器件中時，必須至少在其上形成有表面聲波元件的梳狀電極的壓電基板表面的上方留有空間。
此外，如果灰塵、溼氣等附著到梳狀電極，則表面聲波的傳播特性會發生變化。為防止這種現象，希望將其上形成有梳狀電極的表面上方的空間氣密密封。
作為滿足上述要求的一種方法，在日本未審專利公開No.2000-124767(以下稱其為現有技術)的官方公報中公開了一種技術。在該現有技術中，採用凸塊(bump)將基板與表面聲波元件(晶片)連接，並且在凸塊的內側和外側上都形成有密封壁。
通過對此結構的考查可以看出，需要一個區域來在梳狀電極和凸塊之間形成內壁，這將不利於表面聲波元件的小型化。
此外，表面聲波元件的面對基板相反側的表面是裸露的，這會缺乏可靠性。為了解決這一問題，在現有技術的實施例中，使用上述雙壁結構將表面聲波元件密封在一密封外殼的底部內側。此外，採用使該表面聲波元件面向上的方式將該密封外殼安裝在基板上。
然而，採用上述結構時，由於存在密封外殼，因此該表面聲波器件的尺寸不可避免地會變大。
考慮到這一點，本發明的發明人提出了表面聲波器件的一種結構，該表面聲波器件包括表面聲波元件，該表面聲波元件具有一基板和形成在壓電基板上的梳狀電極，採用使該梳狀電極面對該基板的方式利用凸塊將該表面聲波元件倒裝安裝在基板上；第一樹脂層，形成在表面聲波元件的凸塊的周圍區域中；以及，第二樹脂層，覆蓋該第一樹脂層以及至少該表面聲波元件的側面(日本專利申請No.2000-29880)。
圖1和圖2分別示出關於該表面聲波器件的剖面結構和示例性的製造過程。如圖1所示，製備了具有形成在壓電基板上的梳狀電極11的表面聲波元件10(表示為C)和通過通孔21使兩面都具有電極圖案的基板20(表示為B)。然後，根據圖2所示的過程，利用焊盤電極12將表面聲波元件10晶片接合(chip bond)到基板20上，使得形成有梳狀電極11的那一面與基板20相對布置(過程P1)。
然後，使用給料器等將形成第一樹脂層(a)的樹脂材料塗敷焊盤電極12、電極圖案22以及表面聲波元件10的側面(過程P2)。其中，作為形成第一樹脂層(a)的樹脂材料，採用具有高粘度的液體樹脂，以便不會流入焊盤電極12的內側。
然後，在125-150℃的溫度下持續進行乾燥過程15-30分鐘(過程P3)。在乾燥後，將比第一樹脂層(a)的樹脂材料具有更高粘度的第二樹脂層(b)的樹脂材料進行轉移模塑(transfer mold)，並且對包括表面聲波元件10的基板20的一個面進行密封，隨後對樹脂進行熱固化(過程P4)。這時的加熱條件為例如在150-175℃的溫度下持續3-5分鐘。
此外，作為二次固化(post cure)，在150-175℃的溫度下持續加熱60-180分鐘(過程5)。
其中，儘管圖1中未示出，但是通過在上述過程P1中在一單個基板上晶片接合多個表面聲波元件10並且隨後進行上述過程P2至P4，可以一次形成多個表面聲波器件。在此情況下，通過割片(dicing)將上述多個表面聲波器件切割成多個單獨的器件(過程P6)。之後，對於各表面聲波器件進行特性測試(過程P7)，並且選擇出質量符合要求的器件，進行包裝和發貨(過程P8)。
根據由本發明的發明人所提出的上述方法，通過採用接合在基板20上的表面聲波元件10的結構，可以實現具有薄外形的小尺寸的表面聲波器件。然而，必須將通過加熱而進行的樹脂密封進行兩次，這會引起以下問題，即形成表面聲波元件10的壓電基板會受到雙重熱應力。

發明內容
因此，本發明的一個目的在於提供一種用於安裝表面聲波元件的方法，以及一種使用該方法的表面聲波器件，其解決了本發明的發明人所提出的現有技術的受到雙重熱應力的上述問題。
為了實現上述目的，作為根據本發明的表面聲波器件的第一方面，該表面聲波器件包括基板；表面聲波元件，具有形成在壓電基板上的梳狀電極，並且採用將該梳狀電極與該基板相對布置的方式、通過使用凸塊被倒裝安裝在該基板上；以及，第一樹脂層，覆蓋該表面聲波元件；以及，第二樹脂層，形成在該第一樹脂層之上。第一樹脂層和第二樹脂層是在加熱過程中在軟化後固化的熱固樹脂。該第一樹脂層的樹脂材料與該第二樹脂層的樹脂材料相比，其由軟化導致的流動性更大。
為了實現上述目的，作為根據本明的表面聲波器件的第二方面，第一方面中的表面聲波器件具有下述第一樹脂層，該第一樹脂層由比第二樹脂層的樹脂材料具有更高固化溫度的樹脂材料構成。
作為根據本發明的表面聲波器件的第三方面，第一方面中的表面聲波器件具有下述第二樹脂層，該第二樹脂層添加有脫模劑(moldreleasing agent)，並且在將第一樹脂層進行軟化並之後進行固化而產生的狀態轉移後將第二樹脂層分離。
為了實現上述目的，作為根據本發明的表面聲波器件的第四方面，該表面聲波器件包括從多個表面聲波元件中切割出來的單個的表面聲波元件，各表面聲波元件具有形成在壓電基板上的梳狀電極，並且以將該梳狀電極與一單個公共基板相對布置的方式、通過使用凸塊被倒裝安裝在該公共基板上。在將表面聲波元件安裝在該公共基板上的狀態下，由第一樹脂層和在該第一樹脂層上形成的第二樹脂層覆蓋所述多個表面聲波元件。該第一樹脂層和該第二樹脂層是熱固樹脂，其中通過加熱過程產生了在軟化後固化的狀態轉移，並且該第一樹脂層的樹脂材料與該第二樹脂層的樹脂材料相比，由軟化導致的流動性更大。
作為根據本發明的表面聲波器件的第五方面，該表面聲波器件包括基板；表面聲波元件，具有形成在壓電基板上的梳狀電極，並且採用將梳狀電極與該基板相對布置的方式、通過使用凸塊被倒裝安裝在該基板上；耐熱層壓框，層壓在該基板上，並且被設置為環繞該表面聲波元件；以及，樹脂層，用於覆蓋該表面聲波元件。該樹脂層是熱固樹脂，其中通過加熱過程產生了在軟化後固化的狀態轉移，並且通過將樹脂層粘附於該表面聲波元件的側面和層壓框的上面而將該梳狀電極密封。
作為根據本發明的表面聲波器件的第六方面，在第五方面中，至少使該層壓框的上面的一部分金屬化。
作為根據本發明的表面聲波器件的第七方面，在第五方面中，在層壓框的上面和表面聲波元件的上面形成有玻璃覆層或者金屬覆層。
作為根據本發明的表面聲波元件的安裝方法，該方法包括採用以下方式、通過使用凸塊將具有形成在壓電基板上的梳狀電極的表面聲波元件倒裝安裝在基板上，所述方式為將梳狀電極與該基板相對地布置；固定由熱固樹脂製成的第一樹脂層(其中通過加熱過程產生了在軟化後固化的狀態轉移)和形成在第一樹脂層上的第二樹脂層形成的樹脂薄層，其中該第一樹脂層的樹脂材料與第二樹脂層的樹脂材料相比，由軟化導致的流動性更大；並且在預定溫度下通過加熱按壓樹脂薄層來氣密密封該梳狀電極。
通過以下結合附圖對實施例的說明將使本發明的其他範圍和特點變得更加明確。


圖1是示出表面聲波器件的剖面結構的圖。
圖2是示出圖1中所示的表面聲波器件的示例性製造過程的圖。
圖3示出根據本發明的表面聲波器件的第一實施例的剖面結構。
圖4表示關於第一樹脂層(a)的粘度(Pa-s縱軸)對溫度(℃橫軸)的變化特性的示例。
圖5表示關於第二樹脂層(b)的粘度(Pa-s縱軸)對溫度(℃橫軸)的變化特性的示例。
圖6是示出本發明的第二實施例的圖。
圖7是示出本發明的第三實施例的圖。
圖8是示出本發明的另外一些實施例的圖。
具體實施例方式
圖3是示出根據本發明的表面聲波器件的第一實施例的剖面結構的圖。按照圖3A至3C的順序示出表面聲波元件10的安裝過程。
在圖3A中，表面聲波元件10包括形成在一壓電基板上的梳狀電極11和通過一通孔21使其兩面都具有電極圖案的基板20。與圖2中所示的過程P1類似，將表面聲波元件10採用以下方式晶片接合到基板20上，即使其上形成有梳狀電極11和焊盤電極12的那一表面與基板20相對布置。
此外，製備了具有雙層結構的熱固樹脂製成的環氧樹脂薄層，該雙層結構包括第一樹脂層(a)和具有與第一樹脂層(a)不同的熱流動性的第二樹脂層(b)。
作為一個示例性的實施例，基板20的厚度為200μm，而表面聲波元件10的厚度為250μm。第一樹脂層(a)的厚度為300μm，而第二樹脂層(b)的厚度為100μm左右。
此外，在加熱過程中，與第二樹脂層(b)相比，第一樹脂層(a)具有更大的熱流動性特性，從而導致使第一樹脂層(a)比第二樹脂層(b)更早地被軟化。
如圖3B所示，通過使用加熱輥將由第一樹脂層(a)和第二樹脂層(b)所構成的環氧樹脂薄層固定到表面聲波元件10上。
這時，如圖3B所示，由於第一樹脂層(a)變成流體使第一樹脂層(a)下垂，從而使第一樹脂層(a)覆蓋表面聲波元件10的側面。
此外，在通過使用具有足夠導熱性的模塑金屬配件30而保持壓力為100kg/5cm2的情況下，在150℃的溫度下加熱10分鐘。這時，第二樹脂層(b)和第一樹脂層(a)都被軟化，從而按壓第一樹脂層(a)。通過這種方式，使第一樹脂層(a)與基板20接觸，並且覆蓋至焊盤電極12。此外，這時，將第一樹脂層(a)的流動性選擇為以下程度，即使樹脂不會侵入基板20和表面聲波元件10之間的間隙。
此後，去除模塑金屬配件30，並且在150℃下持續進行後淬火(postquenching)三(3)個小時。通過該淬火，使第一樹脂層(a)和第二樹脂層(b)都被固化，並且實現了氣密密封同時在表面聲波元件10的梳狀電極11之上保留了空間。
根據圖3中所示的本發明的實施例，通過利用由第一樹脂層(a)和第二樹脂層(b)所構成的樹脂薄層進行密封，可以通過僅加熱一次來限制對表面聲波元件10所增加的應力量。因此，可以提高表面聲波器件的可靠性。
之後，將對構成本發明的實施例中的樹脂薄層的第一樹脂層(a)和第二樹脂層(b)進行討論。
通過對本實施例的上述說明可以明確第一樹脂層(a)和第二樹脂層(b)都是由雙酚環氧樹脂製成的，其具有一旦通過加熱而轉變為軟化狀態，隨後通過進一步加熱會被固化的性質。
作為圖3中所示的本發明的實施例的一個先決條件，第一樹脂層(a)與第二樹脂層(b)相比，由加熱導致的粘度降低要更多。換言之，第一樹脂層(a)具有更大的熱流動性。這種熱流動性是可控的，例如，可以通過調節所添加的無機填充物的量來進行控制。
圖4和圖5分別示出關於第一樹脂層(a)和第二樹脂層(b)的粘度(Pa-s縱軸)對溫度(℃橫軸)的示例性變化特性的圖。將圖4中所示的第一樹脂層(a)的特性與圖5中所示的第二樹脂層(b)的特性進行比較，在這兩種情況下，粘度都會隨溫度的增加而降低。然而，在50℃至110℃的溫度範圍中，第一樹脂層(a)的粘度低於第二樹脂層(b)的粘度，因此第一樹脂層(a)變得易於流動。即，可以理解，第一樹脂層(a)比第二樹脂層(b)具有更大的流動性。
而且，在這兩種情況中，在110℃或更高的溫度下，粘度變大，此後，在150℃時的粘度基本上達到與加熱前在普通溫度下的粘度相同的值。
如上所述，利用第一樹脂層(a)所具有的比第二樹脂層(b)更大的流動性的特性，可以實現根據本發明的圖3中所示的上述實施例。
圖6是示出本發明的第二實施例的圖。採用與圖3A類似的方式，通過在基板20上進行晶片接合而安裝了多個表面聲波元件10-1、10-2。將由第一樹脂層(a)和第二樹脂層(b)構成的樹脂薄層固定於其上。然後，使用模塑金屬配件30通過加熱來按壓該樹脂薄層。因此，獲得與圖3C中類似的狀態。
然後，通過使用未示出的割片切割器分離成多個單獨的器件，獲得多個表面聲波器件。在所分離的單獨的表面聲波器件中實現了薄外形以及氣密密封。
圖7示出本發明的第三實施例。本實施例的特點在於，將諸如蠟的脫模劑添加到第二樹脂層(b)。如圖7A所示，通過使用模塑金屬配件30來施加熱和壓力。因此，使第一樹脂層(a)變為液體，從而產生將表面聲波元件10的側面覆蓋的狀態。然後，通過如圖7B所示去除模塑金屬配件30，可以將添加了脫模劑的第二樹脂層(b)與第一樹脂層(a)容易地分離，並且可以獲得表面聲波器件的薄外形。
在此實施例中，第二樹脂層(b)主要用作對於第一樹脂層(a)的熱緩衝材料。即，當直接使用模塑金屬配件30對第一樹脂層(a)進行加熱時，液化的速度和程度都變得更大，使得難於以優選的方式將表面聲波元件密封。
另一方面，當通過將第二樹脂層(b)用作熱緩衝材料來進行加熱時，可以逐漸地對第一樹脂層(a)進行加熱。為此，優選地，在圖7中所示的實施例中所使用的第一樹脂層(a)和第二樹脂層(b)之間的粘度差比圖3中所示的實施例中第一樹脂層(a)和第二樹脂層(b)之間的粘度差要更大。
圖8示出本發明的另外一些實施例的圖。在這些實施例中的每一個中，示出了僅使用了第一樹脂層(a)的示例。
在圖8A中，在利用接合而安裝在基板20上的表面聲波元件10的周邊預先形成了一層壓框40。在此狀態下，採用與先前的實施例類似的方式，將第一樹脂層(a)固定在表面聲波元件10上，然後使用模塑金屬配件30利用熱進行按壓。
通過這種方式，使第一樹脂層(a)變成液體，並且覆蓋層壓框40的上面和表面聲波元件10的側面，由此可以實現對梳狀電極11的氣密密封。
圖8B示出將圖8A中所示的實施例進一步改進的示例。在圖8A中，為了獲得氣密密封，將層壓框40與第一樹脂層(a)緊密地粘合是非常重要的。在圖8B中，在層壓框40的上面上形成了金屬化層41。通過使用塗刷器(squeegee)印刷鎢、然後進行燒制來形成該金屬化層41。在形成該金屬化層41後，將第一樹脂層(a)加熱以變成流體。這時，通過該金屬化層41使第一樹脂層(a)對於層壓框40的粘合度得到了提高，從而實現了更高的可靠性。
圖8C是示出另一方法的圖。根據該實施例，在表面聲波元件10的上面和層壓框40的上面上，都形成有玻璃覆層/金屬覆層42。可以通過濺射蒸鍍(spatter evaporation)SiO2來形成該玻璃覆層，並且可以通過固定鈦來形成該金屬覆層。
在圖8C所示的實施例中，特別地，玻璃覆層提高了對第一樹脂層(a)的粘附，從而實現了抗溼性的提高。
工業實用性正如本發明的實施例所描述的，根據本發明，可以縮短加熱過程，由此可以防止表面聲波元件的熱破壞。而且，可以提供具有更薄的外形的表面聲波器件。
對於實施例的上述說明並不旨在將本發明限制於所例舉的示例的特定細節。任何適當的修改和等同物都可歸於本發明的範圍。落在本發明的範圍內的本發明的所有特點和優點都由後附的權利要求所覆蓋。
權利要求
1.一種表面聲波器件，包括基板；表面聲波元件，具有形成在壓電基板上的梳狀電極，並且採用將所述梳狀電極與所述基板相對布置的方式，通過使用凸塊被倒裝安裝在所述基板上；第一樹脂層，覆蓋所述表面聲波元件；以及，第二樹脂層，形成在所述第一樹脂層上，其中，所述第一樹脂層和所述第二樹脂層是熱固樹脂，其中通過加熱過程產生了在軟化後固化的狀態轉移，並且所述第一樹脂層的樹脂材料與所述第二樹脂層的樹脂材料相比，由軟化導致的流動性更大。
2.根據權利要求1所述的表面聲波器件，其中所述第一樹脂層由比所述第二樹脂層的樹脂材料具有更高固化溫度的樹脂材料製成。
3.根據權利要求1所述的表面聲波器件，其中所述第二樹脂層具有添加於其中的脫模劑，並且在將所述第一樹脂層軟化之後固化而產生狀態轉移後將所述第二樹脂層分離。
4.一種表面聲波器件，包括從多個表面聲波元件中切割出來的單個表面聲波元件，各表面聲波元件具有形成在壓電基板上的梳狀電極，並且採用將所述梳狀電極與一單個公共基板相對布置的方式，通過使用凸塊被倒裝安裝在所述公共基板上，其中，在被安裝在所述公共基板上的狀態下，所述多個表面聲波元件由第一樹脂層和形成在所述第一樹脂層上的第二樹脂層覆蓋，並且所述第一樹脂層和所述第二樹脂層是熱固樹脂，其中，通過加熱過程產生了在軟化後固化的狀態轉移，並且所述第一樹脂層的樹脂材料與所述第二樹脂層的樹脂材料相比，由軟化導致的流動性更大。
5.一種表面聲波器件，包括基板；表面聲波元件，具有形成在壓電基板上的梳狀電極，並且採用將所述梳狀電極與所述基板相對布置的方式，通過使用凸塊被倒裝安裝在所述基板上；耐熱層壓框，層壓在所述基板上，並且被設置為環繞所述表面聲波元件；以及，樹脂層，用於覆蓋所述表面聲波元件，其中所述樹脂層是熱固樹脂，其中，通過加熱過程產生了在軟化後固化的狀態轉移，並且通過將所述樹脂層粘附於所述表面聲波元件的側面和所述層壓框的上面而將所述梳狀電極密封。
6.根據權利要求5所述的表面聲波器件，其中，至少使所述層壓框的上面的一部分金屬化。
7.根據權利要求5所述的表面聲波器件，其中，在所述層壓框的上面和所述表面聲波元件的上面上形成有玻璃覆層或者金屬覆層。
8.一種用於安裝表面聲波元件的方法，包括採用以下方式、通過使用凸塊將具有形成在壓電基板上的梳狀電極的表面聲波元件倒裝安裝在所述基板上，所述方式為將所述梳狀電極與所述基板相對布置；固定由熱固樹脂製成的第一樹脂層和形成在第一樹脂層上的第二樹脂層形成的樹脂薄層，在所述第一樹脂層中通過加熱過程產生了在軟化後固化的狀態轉移，其中所述第一樹脂層的樹脂材料與所述第二樹脂層的樹脂材料相比，由軟化導致的流動性更大；並且在預定溫度下通過加熱對所述樹脂薄層進行按壓來氣密密封所述梳狀電極。
全文摘要
提供了一種表面聲波器件，其可以減少加熱過程、防止熱破壞並且具有薄外形。該表面聲波器件包括基板；表面聲波元件，具有形成在壓電基板上的梳狀電極，並且採用將所述梳狀電極與所述基板相對布置的方式，通過使用凸塊被倒裝安裝在所述基板上；第一樹脂層，覆蓋所述表面聲波元件；以及，第二樹脂層，形成在所述第一樹脂層之上，其中，所述第一樹脂層和所述第二樹脂層是熱固樹脂，其中通過加熱過程產生了在軟化後固化的狀態轉移，並且所述第一樹脂層的樹脂材料與所述第二樹脂層的樹脂材料相比，由軟化導致的流動性更大。
文檔編號H03H9/25GK1623278SQ0282868
公開日2005年6月1日 申請日期2002年12月24日 優先權日2002年3月29日
發明者宮地直己 申請人:富士通媒體部品株式會社