特開 2022-165310 弾性波デバイスおよびその弾性波デバイスを備えるモジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022165310

(43)【公開日】2022-10-31

(54)【発明の名称】弾性波デバイスおよびその弾性波デバイスを備えるモジュール

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/25 20060101AFI20221024BHJP

   H03H 9/64 20060101ALI20221024BHJP

   H03H 9/17 20060101ALI20221024BHJP

   H01L 23/36 20060101ALI20221024BHJP

【ＦＩ】

H03H9/25 A

H03H9/64 Z

H03H9/25 C

H03H9/17 F

H01L23/36 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021070636

(22)【出願日】2021-04-19

(71)【出願人】

【識別番号】518453730

【氏名又は名称】三安ジャパンテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100171077

【弁理士】

【氏名又は名称】佐々木 健

(72)【発明者】

【氏名】桑原 英司

【テーマコード（参考）】

5F136

5J097

5J108

【Ｆターム（参考）】

5F136BA04

5F136BB02

5F136BC03

5J097AA25

5J097BB15

5J097GG03

5J097GG04

5J108AA07

5J108BB08

5J108EE03

(57)【要約】      （修正有）

【課題】放熱性を向上することができる弾性波デバイスを提供する。
【解決手段】弾性波デバイス１は、配線基板３と、複数の直列共振器を含むデバイスチップ５と、複数のバンプ１５と、ヒートシンク６と、ビア７と、熱伝導部材１６と、封止部１７と、を備える。複数の直列共振器は、デバイスチップの第一主面上に形成されている。バンプは配線基板と、デバイスチップの第一主面上に形成された複数の直列共振器同士を電気的に接続している。ヒートシンクは、デバイスチップの第二主面上に形成されている。ビアは、デバイスチップを貫通してヒートシンクと接合されている。熱伝導部材は、デバイスチップの第一主面上に形成され、バンプ及びビアと接合されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板の第一主面上に形成された複数の直列共振器と、
前記基板の第一主面上に形成された前記複数の直列共振器同士を電気的に接続する配線と、
前記基板の第二主面上に形成されたヒートシンクと、
前記基板を貫通し、前記ヒートシンクと接合されたビアと、
前記基板の第一主面上に形成され、前記配線及び前記ビアと接合された熱伝導層と、
を備える弾性波デバイス。

【請求項2】

前記熱伝導層は、金属により形成されている請求項１に記載の弾性波デバイス。

【請求項3】

前記熱伝導層は、多層金属膜である請求項１に記載の弾性波デバイス。

【請求項4】

前記熱伝導層は、絶縁膜に覆われている請求項１に記載の弾性波デバイス。

【請求項5】

前記ヒートシンクは、凹凸形状である請求項１に記載の弾性波デバイス。

【請求項6】

前記基板の第一主面上に形成された複数のバンプパッドを備え、前記熱伝導層は、前記複数のバンプパッドのうちの一つのバンプパッドを含んで形成されている請求項１に記載の弾性波デバイス。

【請求項7】

前記ヒートシンク、前記ビアおよび前記熱伝導層は、接地されていない請求項１に記載の弾性波デバイス。

【請求項8】

前記基板の第二主面上に形成された金属層を備え、前記金属層は、前記ヒートシンクと接合していない請求項１に記載の弾性波デバイス。

【請求項9】

前記基板は、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶または圧電セラミックスからなる基板である請求項１に記載の弾性波デバイス。

【請求項10】

前記基板の第二主面に、サファイア、シリコン、アルミナ、スピネル、水晶またはガラスからなる基板が接合されている請求項１に記載の弾性波デバイス。

【請求項11】

複数の並列共振器をさらに備える、ラダー型フィルタを含んでいる請求項１に記載の弾性波デバイス。

【請求項12】

請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の弾性波デバイスを備えるモジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、弾性波デバイスおよびその弾性波デバイスを備えるモジュールに関連する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、弾性波デバイスを開示する。当該弾性波デバイスは、貫通ビア等の放熱経路を介して放熱する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－１５７９２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の弾性波デバイスの放熱経路においては、熱容量が十分でない。このため、放熱性が十分でない。

【0005】

本開示は、上述の課題を解決するためになされた。本開示の目的は、放熱性を向上することができる弾性波デバイスおよびその弾性波デバイスを備えるモジュールを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示にかかる弾性波デバイスは、
基板と、
前記基板の第一主面上に形成された複数の直列共振器と、
前記基板の第一主面上に形成された前記複数の直列共振器同士を電気的に接続する配線と、
前記基板の第二主面上に形成されたヒートシンクと、
前記基板を貫通し、前記ヒートシンクと接合されたビアと、
前記基板の第一主面上に形成され、前記配線及び前記ビアと接合された熱伝導層と、
を備える弾性波デバイスとした。

【0007】

前記熱伝導層は、金属により形成されていることが、本開示の一形態とされる。

【0008】

前記熱伝導層は、多層金属膜であることが、本開示の一形態とされる。

【0009】

前記熱伝導層は、絶縁膜に覆われていることが、本開示の一形態とされる。

【0010】

前記ヒートシンクは、凹凸形状であることが、本発明の一形態とされる。

【0011】

前記基板の第一主面上に形成された複数のバンプを備え、前記熱伝導層は、前記複数のバンプのうちの一つのバンプを含んで形成されていることが、本発明の一形態とされる。

【0012】

前記ヒートシンク、前記ビアおよび前記熱伝導層は、接地されていないことが、本開示の一形態とされる。

【0013】

前記基板の第二主面上に形成された金属層を備え、前記金属層は、前記ヒートシンクと接合していないことが、本開示の一形態とされる。

【0014】

前記基板は、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶または圧電セラミックスからなる基板であることが、本開示の一形態とされる。

【0015】

前記基板の第二主面に、サファイア、シリコン、アルミナ、スピネル、水晶またはガラスからなる基板が接合されていることが、本開示の一形態とされる。

【0016】

複数の並列共振器をさらに備える、ラダー型フィルタを含んでいることが、本開示の一形態とされる。

【0017】

前記弾性波デバイスを備えるモジュールが、本開示の一形態とされる。

【発明の効果】

【0018】

本開示によれば、放熱性を向上することができる弾性波デバイスおよびその弾性波デバイスを備えるモジュールを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】実施の形態１における弾性波デバイスの縦断面図である。

【図2】実施の形態１における弾性波デバイスの斜視図である。

【図3】実施の形態１における弾性波デバイスの平面図である。

【図4】実施の形態１における弾性波デバイスの平面図である。

【図5】実施の形態１における弾性波デバイスの弾性波素子の例を示す図である。

【図6】実施の形態１における弾性波デバイスの弾性波素子が音響薄膜共振器である例を示す図である。

【図7】実施の形態２における弾性波デバイスの縦断面図である。

【図8】実施の形態２における弾性波デバイスの斜視図である。

【図9】実施の形態２における弾性波デバイスの平面図である。

【図10】実施の形態２における弾性波デバイスの平面図である。

【図11】実施の形態３における弾性波デバイスが適用されるモジュールの縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

実施の形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には同一の符号が付される。当該部分の重複説明は適宜に簡略化ないし省略される。

【0021】

実施の形態１．
図１は実施の形態１における弾性波デバイスの縦断面図である。図２は実施の形態１における弾性波デバイスの斜視図である。

【0022】

図１と図２は、弾性波デバイス１として、デュプレクサである弾性波デバイスの例を示す。

【0023】

図１に示されるように、弾性波デバイス１は、配線基板３とデバイスチップ５と複数のバンプ１５とヒートシンク６とビア７と熱伝導部材１６と封止部１７とを備える。

【0024】

例えば、配線基板３は、樹脂からなる多層基板である。例えば、配線基板３は、複数の誘電体層からなる低温同時焼成セラミックス（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ－ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ：ＬＴＣＣ）多層基板である。

【0025】

例えば、デバイスチップ５は、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムまたは水晶などの圧電単結晶で形成された基板である。例えば、デバイスチップ５は、圧電セラミックスで形成された基板である。例えば、デバイスチップ５は、圧電基板と支持基板とが接合された基板である。例えば、支持基板は、サファイア、シリコン、アルミナ、スピネル、水晶またはガラスで形成された基板である。

【0026】

デバイスチップ５は、機能素子が形成される基板である。例えば、デバイスチップ５の第一主面（図１の下面）において、受信フィルタと送信フィルタとが形成される。

【0027】

受信フィルタは、所望の周波数帯域の電気信号が通過し得るように形成される。例えば、受信フィルタは、複数の直列共振器と複数の並列共振器からなるラダー型フィルタである。

【0028】

送信フィルタは、所望の周波数帯域の電気信号が通過し得るように形成される。例えば、送信フィルタは、複数の直列共振器と複数の並列共振器からなるラダー型フィルタである。

【0029】

複数のバンプ１５は、デバイスチップ５の第一主面に形成される。例えば、バンプ１５は、金バンプである。例えば、バンプ１５の高さは、２０μｍから５０μｍである。複数のバンプ１５は、デバイスチップ５の第一主面の配線と電気的に接続される。複数のバンプ１５は、配線基板３と電気的に接続される。

【0030】

ヒートシンク６は、バイスチップ５の第二主面（図１の上面）に形成される。図２に示されるように、ヒートシンク６は、凹凸形状である。

【0031】

ビア７は、デバイスチップ５を貫通する。ビア７は、ヒートシンク６と接合される。

【0032】

例えば、熱伝導部材１６は、金属で形成されている。例えば、熱伝導部材１６は、多層金属膜である。例えば、熱伝導部材１６は、絶縁膜に覆われている。熱伝導部材１６は、デバイスチップ５を貫通する。熱伝導部材１６は、熱伝導層の一部として、デバイスチップ５の第一主面の配線およびビア６と接合される。熱伝導部材１６は、複数のバンプ１５のうちの一つのバンプ１５と接合される。

【0033】

封止部１７は、デバイスチップ５を覆うように形成される。例えば、封止部１７は、合成樹脂等の絶縁体により形成される。例えば、封止部１７は、金属で形成される。例えば、封止部１７は、樹脂層と金属層とで形成される。

【0034】

封止部１７が合成樹脂で形成される場合、当該合成樹脂は、エポキシ樹脂、ポリイミドなどである。好ましくは、封止部１７は、エポキシ樹脂を用い、低温硬化プロセスを用いてエポキシ樹脂で形成される。

【0035】

次に、図３と図４とを用いて、デバイスチップ５の構成を説明する。
図３と図４とは実施の形態１における弾性波デバイスの平面図である。

【0036】

図３と図４とに示されるように、複数の弾性波素子５２と配線パターン５４とは、デバイスチップ５の第一主面に形成される。

【0037】

複数の弾性波素子５２は、複数の直列共振器Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５と複数の並列共振器Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４とを含む。

【0038】

複数の直列共振器Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５と複数の並列共振器Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４とは、送信フィルタとして機能し得るように形成される。その他の直列共振器とその他の並列共振器とは、受信フィルタとしての機能し得るように形成される。

【0039】

例えば、配線パターン５４は、銀、アルミニウム、銅、チタン、パラジウムなどの適宜の金属もしくは合金により形成される。例えば、配線パターン５４は、複数の金属層を積層してなる積層金属膜により形成される。例えば、配線パターン５４の厚みは、１５００ｎｍから４５００ｎｍである。

【0040】

配線パターン５４は、アンテナ用パッドＡＮＴと送信用パッドＴｘと受信用パッドＲｘと４つのグランドパッドＧＮＤと放熱用パッドＨＲとを含む。配線パターン５４は、弾性波素子５２と電気的に接続される。

【0041】

本開示において、放熱用パッドＨＲは、接地されていない。放熱用パッドＨＲは、ヒートシンク６に対応した位置に設けられる。図示されないが、放熱用パッドＨＲは、複数のバンプ１５のうちのひとつのバンプ１５と熱伝導部材１６とを介してヒートシンク６に接合される。

【0042】

次に、図５を用いて、弾性波素子５２の例を説明する。
図５は実施の形態１における弾性波デバイスの弾性波素子の例を示す図である。

【0043】

図５に示されるように、ＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）５２ａと一対の反射器５２ｂとは、デバイスチップ５の第一主面に形成される。ＩＤＴ５２ａと一対の反射器５２ｂとは、弾性表面波を励振し得るように設けられる。

【0044】

例えば、ＩＤＴ５２ａと一対の反射器５２ｂとは、アルミニウムと銅の合金で形成される。例えば、ＩＤＴ５２ａと一対の反射器５２ｂとは、チタン、パラジウム、銀などの適宜の金属もしくはこれらの合金で形成される。例えば、ＩＤＴ５２ａと一対の反射器５２ｂとは、複数の金属層が積層した積層金属膜により形成される。例えば、ＩＤＴ５２ａと一対の反射器５２ｂとの厚みは、１５０ｎｍから４００ｎｍである。

【0045】

ＩＤＴ５２ａは、一対の櫛形電極５２ｃを備える。一対の櫛形電極５２ｃは、互いに対向する。櫛形電極５２ｃは、複数の電極指５２ｄとバスバー５２ｅとを備える。複数の電極指５２ｄは、長手方向を合わせて配置される。バスバー５２ｅは、複数の電極指５２ｄを接続する。

【0046】

一対の反射器５２ｂの一方は、ＩＤＴ５２ａの一側に隣接する。一対の反射器５２ｂの他方は、ＩＤＴ５２ａの他側に隣接する。

【0047】

次に、図６を用いて、弾性波素子５２が音響薄膜共振器である例を説明する。
図６は実施の形態１における弾性波デバイスの弾性波素子が音響薄膜共振器である例を示す図である。

【0048】

図６において、チップ基板６０は、デバイスチップ５として機能する。例えば、例えば、チップ基板６０は、シリコン等の半導体基板、または、サファイア、アルミナ、スピネルもしくはガラス等の絶縁基板である。

【0049】

圧電膜６２は、チップ基板６０上に設けられる。例えば、圧電膜６２は、窒化アルミニウムで形成される。

【0050】

下部電極６４と上部電極６６とは、圧電膜６２を挟むように設けられる。例えば、下部電極６４と上部電極６６とは、ルテニウム等の金属で形成される。

【0051】

空隙６８は、下部電極６４とチップ基板６０との間に形成される。

【0052】

音響薄膜共振器において、下部電極６４と上部電極６６とは、圧電膜６２の内部に厚み縦振動モードの弾性波を励振する。

【0053】

以上で説明された実施の形態１によれば、熱伝導部材１６は、熱伝導層の一部として、デバイスチップ５の第一主面の配線及びビア７を介してヒートシンク６と接合される。このため、弾性波デバイス１の放熱性を向上することができる。その結果、弾性波デバイス１の耐電力性を向上することができる。

【0054】

また、熱伝導部材１６は、金属により形成されている。このため、弾性波デバイス１の放熱性をより確実に向上することができる。

【0055】

また、熱伝導部材１６は、多層金属膜である。このため、弾性波デバイス１の放熱性をより確実に向上することができる。

【0056】

また、熱伝導部材１６は、絶縁膜に覆われている。このため、弾性波デバイス１の放熱性をより確実に向上することができる。

【0057】

また、ヒートシンク６は、凹凸形状である。このため、弾性波デバイス１の放熱性をより確実に向上することができる。

【0058】

また、熱伝導層は、複数のバンプ１５のうちの一つのバンプ１５を含んで形成されている。このため、弾性波デバイス１の放熱性をより確実に向上することができる。

【0059】

また、ヒートシンク６、ビア７および熱伝導層は、接地されていない。このため、弾性波デバイス１の放熱性をより確実に向上することができる。

【0060】

また、デバイスチップ５は、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶または圧電セラミックスからなる基板である。このため、弾性波デバイス１の放熱性をより確実に向上することができる。

【0061】

なお、デバイスチップ５の第二主面に、サファイア、シリコン、アルミナ、スピネル、水晶またはガラスからなる基板を接合してもよい。この場合、弾性波デバイス１の放熱性をより確実に向上することができる。

【0062】

また、弾性波デバイス１は、複数の並列共振器をさらに備えるラダー型フィルタを含んでいる。このため、ラダー型フィルタを備えた弾性波デバイス１の放熱性をより確実に向上することができる。

【0063】

実施の形態２．
図７は実施の形態２における弾性波デバイスの縦断面図である。図８は実施の形態２における弾性波デバイスの斜視図である。図９と図１０とは実施の形態２における弾性波デバイスの平面図である。なお、実施の形態１の部分と同一又は相当部分には同一符号が付される。当該部分の説明は省略される。

【0064】

図７から図１０に示されるように、複数のビア７と複数のヒートシンク６と複数の熱伝導部材１６とは、送信用パッドＴｘと２つのグランドパッドＧＮＤと放熱用パッドＨＲとに対応した位置にそれぞれ設けられる。

【0065】

金属層８は、デバイスチップ５の第二主面上に形成される。金属層８は、複数のヒートシンク６のいずれとも接合していない。

【0066】

以上で説明された実施の形態２によれば、金属層８は、ヒートシンク６と接合していない。このため、アンテナ用パッドＡＮＴと送信用パッドＴｘと受信用パッドＲｘとにそれぞれ対応した複数の端子の間の信号をより確実に分離することができる。

【0067】

実施の形態３．
図１１は実施の形態３における弾性波デバイスが適用されるモジュールの縦断面図である。なお、実施の形態１の部分と同一又は相当部分には同一符号が付される。当該部分の説明は省略される。

【0068】

図１１において、モジュール１００は、配線基板１３０と集積回路部品ＩＣと弾性波デバイス１とインダクタ１１と封止部１１７とを備える。

【0069】

配線基板１３０は、実施の形態１の配線基板３と同等である。

【0070】

図示されないが、集積回路部品ＩＣは、配線基板１３０の内部に実装される。集積回路部品ＩＣは、スイッチング回路とローノイズアンプとを含む。

【0071】

弾性波デバイス１は、配線基板１３０の主面に実装される。

【0072】

インダクタ１１は、配線基板１３０の主面に実装される。インダクタ１１は、インピーダンスマッチングのために実装される。例えば、インダクタ１１１は、Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐａｓｓｉｖｅ Ｄｅｖｉｃｅ（ＩＰＤ）である。

【0073】

封止部１１７は、弾性波デバイス１を含む複数の電子部品を封止する。

【0074】

以上で説明された実施の形態３によれば、モジュール１００は、弾性波デバイス１を備える。このため、モジュール１００の耐熱性を向上することができる。その結果、モジュール１００の耐電力を向上することができる。

【0075】

少なくとも一つの実施形態のいくつかの側面が説明されたが、様々な改変、修正および改善が当業者にとって容易に想起されることを理解されたい。かかる改変、修正および改善は、本開示の一部となることが意図され、かつ、本開示の範囲内にあることが意図される。

【0076】

理解するべきことだが、ここで述べられた方法および装置の実施形態は、上記説明に記載され又は添付図面に例示された構成要素の構造および配列の詳細への適用に限られない。方法および装置は、他の実施形態で実装し、様々な態様で実施又は実行することができる。

【0077】

特定の実装例は、例示のみを目的としてここに与えられ、限定されることを意図しない。

【0078】

本開示で使用される表現および用語は、説明目的であって、限定としてみなすべきではない。ここでの「含む」、「備える」、「有する」、「包含する」およびこれらの変形の使用は、以降に列挙される項目およびその均等物並びに付加項目の包括を意味する。

【0079】

「又は（若しくは）」の言及は、「又は（若しくは）」を使用して記載される任意の用語が、当該記載の用語の一つの、一つを超える、およびすべてのものを示すように解釈され得る。

【0080】

前後左右、頂底上下、横縦、表裏への言及は、いずれも、記載の便宜を意図する。当該言及は、本開示の構成要素がいずれか一つの位置的又は空間的配向に限られるものではない。したがって、上記説明および図面は、例示にすぎない。

【符号の説明】

【0081】

１ 弾性波デバイス、 ３ 配線基板、 ５ デバイスチップ、 ６ ヒートシンク、 ７ ビア、 ８ 金属層、 １５ バンプ、 １６ 熱伝導部材、 １７ 封止部、 ５２ 弾性波素子、 ５２ａ ＩＤＴ、 ５２ｂ 反射器、 ５２ｃ 櫛形電極、 ５２ｄ 電極指、 ６０ チップ基板、 ６２ 圧電膜、 ６４ 下部電極、 ６６ 上部電極、 ６８ 空隙、 ７０ 第１ウェハ、 ７２ 配線用ウェハ、 ７４ 第２ウェハ、 ７６ 金属体、 １００ モジュール、 １０５ デバイスチップ、 １１１ インダクタ、 １１７ 封止部、 １３０ 配線基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】