特開 2024-112552 弾性波デバイス

(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】P2024112552

(43)【公開日】2024-08-21

(54)【発明の名称】弾性波デバイス

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/25 20060101AFI20240814BHJP

   H03H 9/145 20060101ALI20240814BHJP

【ＦＩ】

H03H9/25 A

H03H9/145 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023017673

(22)【出願日】2023-02-08

(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】100098202

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 信彦

(72)【発明者】

【氏名】中村 博文

(72)【発明者】

【氏名】門川 裕

(72)【発明者】

【氏名】熊谷 浩一

【テーマコード（参考）】

5J097

【Ｆターム（参考）】

5J097AA25

5J097AA29

5J097BB11

5J097DD19

5J097HA02

5J097JJ03

5J097JJ06

5J097KK09

5J097KK10

(57)【要約】

【課題】弾性波デバイスの放熱性、封止性、および、低背化を、より適切且つ合理的に向上できるようにする。
【解決手段】パッケージ基板２の実装面２ａには、パッケージ基板２の中心２ｄを巡る樹脂製の周回状封止部９が形成されている。デバイスチップ３の一面３ａにはその外縁部３ｆにデバイスチップ３の中心３ｉを巡る周回状突出部１０が形成されている。周回状突出部１０を周回状封止部９に食い込ませるようにして周回状封止部９においてパッケージ基板２とデバイスチップ３の外縁部２ｅ、３ｆとが一体化されている。デバイスチップ３の他面３ｂ、デバイスチップ３の側面３ｅ、及び、周回状封止部９におけるパッケージ基板１の中心２ｄ側と反対の外側面９ｃとを少なくとも被覆する金属層１１を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一面を実装面としたパッケージ基板と、
一面にＩＤＴ電極を含む機能素子が形成されたデバイスチップとを、
前記パッケージ基板の前記実装面と前記デバイスチップの前記一面とを向き合わせた状態でバンプを介して接続させてなる弾性波デバイスであって、
前記パッケージ基板の前記実装面には、前記パッケージ基板の中心を巡る樹脂製の周回状封止部が形成されており、
前記デバイスチップの前記一面にはその外縁部に前記デバイスチップの中心を巡る周回状突出部が形成されていると共に、この周回状突出部の内方に前記機能素子が形成されるようになっており、
前記周回状突出部を前記周回状封止部に食い込ませるようにして前記周回状封止部において前記パッケージ基板と前記デバイスチップの前記外縁部とが一体化されており、
しかも、前記デバイスチップの前記一面に対向する他面、この他面と前記一面との間に亘る前記デバイスチップの側面、及び、前記周回状封止部における前記パッケージ基板の前記中心側と反対の外側面とを少なくとも被覆する金属層を備えてなる、弾性波デバイス。

【請求項2】

前記周回状封止部における前記パッケージ基板の前記実装面と前記デバイスチップの前記一面との間に位置される内側部分が、前記デバイスチップの一面下に位置しない外側部分よりも大きくなるようにしてなる、請求項１に記載の弾性波デバイス。

【請求項3】

前記周回状封止部の全体が、前記パッケージ基板の前記実装面と前記デバイスチップの前記一面との間に位置されるようにしてなる、請求項１に記載の弾性波デバイス。

【請求項4】

前記周回状突出部を、前記デバイスチップの前記一面の前記外縁部に形成されて前記機能素子に接続された外縁側配線によって形成させてなる、請求項１に記載の弾性波デバイス。

【請求項5】

前記外縁側配線を前記金属層に接触させると共に、前記金属層を前記パッケージ基板の前記実装面における前記周回状封止部の外方に形成させた基板側配線に接続させるようにしてなる、請求項４に記載の弾性波デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、モバイル通信機器などにおいて周波数フィルタなどとして使用するのに適した弾性波デバイスの改良に関する。

【背景技術】

【0002】

パネル上にフレーム構造体を介してチップを載置した構造の素子として、特許文献１に示されるものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表２００７－５３３４７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

この発明が解決しようとする主たる問題点は、この種の素子としての弾性波デバイスの放熱性、封止性、および、低背化を、より適切且つ合理的に向上できるようにする点にある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

前記課題を達成するために、この発明にあっては、弾性波デバイスを、一面を実装面としたパッケージ基板と、
一面にＩＤＴ電極を含む機能素子が形成されたデバイスチップとを、
前記パッケージ基板の前記実装面と前記デバイスチップの前記一面とを向き合わせた状態でバンプを介して接続させてなる弾性波デバイスであって、
前記パッケージ基板の前記実装面には、前記パッケージ基板の中心を巡る樹脂製の周回状封止部が形成されており、
前記デバイスチップの前記一面にはその外縁部に前記デバイスチップの中心を巡る周回状突出部が形成されていると共に、この周回状突出部の内方に前記機能素子が形成されるようになっており、
前記周回状突出部を前記周回状封止部に食い込ませるようにして前記周回状封止部において前記パッケージ基板と前記デバイスチップの前記外縁部とが一体化されており、
しかも、前記デバイスチップの前記一面に対向する他面、この他面と前記一面との間に亘る前記デバイスチップの側面、及び、前記周回状封止部における前記パッケージ基板の前記中心側と反対の外側面とを少なくとも被覆する金属層を備えてなる、ものとした。

【0006】

前記周回状封止部における前記パッケージ基板の前記実装面と前記デバイスチップの前記一面との間に位置される内側部分が、前記デバイスチップの一面下に位置しない外側部分よりも大きくなるようにすることが、この発明の態様の一つとされる。

【0007】

また、前記周回状封止部の全体が、前記パッケージ基板の前記実装面と前記デバイスチップの前記一面との間に位置されるようにすることが、この発明の態様の一つとされる。

【0008】

また、前記周回状突出部を、前記デバイスチップの前記一面の前記外縁部に形成されて前記機能素子に接続された外縁側配線によって形成させるようにすることが、この発明の態様の一つとされる。また、この場合には、前記外縁側配線を前記金属層に接触させると共に、前記金属層を前記パッケージ基板の前記実装面における前記周回状封止部の外方に形成させた基板側配線に接続させるようにすることが、この発明の態様の一つとされる。

【発明の効果】

【0009】

この発明によれば、デバイスチップとパッケージ基板とは、両者間に前記周回状封止部とバンプとを介在させて一体化され、デバイスチップにおける機能素子の形成領域はデバイスチップとパッケージ基板と周回状封止部とによって封止されたキャビティ（内部空間、中空構造部）内に位置される。前記パッケージ基板と前記デバイスチップの前記外縁部とは、前記周回状突出部を前記周回状封止部に食い込ませるようにして一体化されており、両者の機械的一体性は高く確保され、また、この構造によって前記金属層を無電解メッキにより形成する場合はキャビティ内へのメッキ液の浸入は防止される。前記のように形成される金属層によって、弾性波デバイスへの信号の印加時に生じる熱は効率的に外部に放出される。また、前記のように形成される金属層により、前記キャビティの封止状態を強固なものとすることができる、また、デバイスチップの他面には前記金属層のみが存在することから、弾性波デバイスは可及的に薄型化（低背化）可能となり、これが実装されて構成されるモジュールの低背化にも寄与する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、この発明の一実施の形態にかかる弾性波デバイス（第一例）の斜視構成図である。

【図2】図２は、前記第一例の断面構成図である。

【図3】図３は、図２のＡ－Ａ線位置での前記第一例の断面構成図であり、機能素子及びバンプの記載を省略している。

【図4】図４は、前記第一例の構成の一部を変更した弾性波デバイスの第二例の断面構成図である。

【図5】図５は、前記第一例及び第二例を構成するデバイスチップに形成される共振器の一例を示した構成図である。

【図6】図６は、前記第一例及び第二例を構成するデバイスチップに形成される回路の一例を示した構成図である。

【図7】図７は、前記第一例の製造過程の一工程を示した断面構成図である。

【図8】図８は、前記第一例の製造過程の一工程を示した断面構成図である。

【図9】図９は、前記第一例の製造過程の一工程を示した断面構成図である。

【図10】図１０は、前記第一例の製造過程の一工程を示した断面構成図である。

【図11】図１１は、前記第一例の製造過程の一工程を示した断面構成図である。

【図12】図１２は、前記第一例の製造過程の一工程を示した断面構成図である。

【図13】図１３は、前記第一例の製造過程の一工程を示した断面構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図１～図１３に基づいて、この発明の典型的な実施の形態について、説明する。この実施の形態にかかる弾性波デバイス１は、モバイル通信機器などにおいて周波数フィルタなどとして使用するのに適したものである。

【0012】

かかる弾性波デバイス１は、パッケージ基板２の一面としての実装面２ａに、ＩＤＴ電極を含む機能素子５、典型的には共振器５ａの形成された一面３ａを向き合わせて前記パッケージ基板２に実装されたデバイスチップ３を備えている。

【0013】

典型的には、前記デバイスチップ３は、一辺を０．５ないし１ｍｍとし、厚さを０．１５ないし０．２ｍｍとする四角形の板状をなすように構成される。また、前記パッケージ基板２は、一辺を０．７ないし３ｍｍとし、厚さを０．１５ないし０．２ｍｍとする四角形の板状をなすように構成される。弾性波デバイス１は厚さを０．４ないし０．６ｍｍ程度とする。

【0014】

その断面構造を図２に示す。図中符号３はデバイスチップ、符号３ａはその一面、符号３ｂは前記一面３ａに対向する他面、符号５は機能素子、符号４は金などの導電性金属からなるバンプである。デバイスチップ３とパッケージ基板２とはデバイスチップ３側の配線に接続されたバンプパッド３ｃとパッケージ基板２側の配線に接続されたバンプパッド２ｂとの間に介在されて両バンプパッド２ｂ、３ｃにそれぞれ固着されたる前記バンプ４によって電気的に接続されている。
前記バンプパッド２ｂ、３ｃとバンプ４はなじみの良い金属同士、典型的には金やアルミニウムから構成されて接合される。
パッケージ基板２における前記デバイスチップ３の実装側の実装面２ａと反対の他面２ｃには弾性波デバイス１を図示しないモジュール基板などに接続するための図示しない外部接続端子が形成される。

【0015】

デバイスチップ３は、弾性波を伝搬させる機能を持つ。デバイスチップ３には、典型的には、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウムなどの圧電体が用いられる。また、デバイスチップ３は、これら圧電体を、サファイア、シリコン、アルミナ、スピネル、水晶またはガラスなどの支持体に積層させて、構成される場合もある。

【0016】

デバイスチップ３の一面３ａには、導電性金属膜からなる前記機能素子５が形成されている。機能素子５は典型的にはデバイスチップ３上に複数個形成される。
機能素子５を構成する導電性金属膜の厚さ、すなわち、デバイスチップ３の一面３ａに直交する向きでの機能素子５を構成する導電性金属膜の厚さは、典型的には、０．１ないし０．２μｍの範囲とされる。
かかる導電性金属膜は、典型的には、フォトリソグラフィ技術により形成される。

【0017】

図５にＳＡＷフィルタとなる共振器５ａの一例を示す。共振器５ａはＩＤＴ電極５ｂと、ＩＤＴ電極５ｂを挟むようにして形成される反射器５ｅとを有する。ＩＤＴ電極５ａは、電極対からなり、各電極対は弾性波の伝搬方向ｘに長さ方向を交叉させるように平行配列された複数の電極指５ｃ同士をこれらの一端側においてバスバー５ｄで接続させてなる。反射器５ｅは、弾性波の伝搬方向ｘに長さ方向を交叉させるように平行配列された複数の電極指５ｆの端部間をバスバー５ｇで接続させてなる。
また、かかる共振器５ａは、一つのデバイスチップ３上に、複数形成される場合もある。

【0018】

図６に一つのデバイスチップ３上に備えられる回路６の一例の概念を示す。符号５ａａは入出力ポート間に直列に接続された共振器５ａ、符号５ａｂは入出力ポート間に並列に接続された共振器５ａ、符号７はグランド、符号８は配線を示す。共振器５ａの数や配置は必要に応じて変更される。すなわち、図５の回路によってラダー型フィルタが構成されるようになっている。

【0019】

前記パッケージ基板２の前記実装面２ａには、前記パッケージ基板２の中心２ｄを巡る樹脂製の周回状封止部９が形成されている。
かかる周回状封止部９は、パッケージ基板２の実装面２ａをこれに直交する向きから見た状態において、四角形の枠状をなすように形成されている（図３参照）。
また、かかる周回状封止部９は絶縁性を備えた樹脂から構成される。

【0020】

一方、前記デバイスチップ３の前記一面３ａにはその外縁部３ｆに前記デバイスチップ３の中心を巡る周回状突出部１０が形成されている。
かかる周回状突出部１０も、デバイスチップ３の前記一面３ａをこれに直交する向きから見た状態において、四角形の枠状をなすように形成されている（図３参照）。

【0021】

図１ないし図３に示される第一例では、周回状突出部１０は、線状体によって形成されている。この第一例では、周回状突出部１０の幅、すなわち、デバイスチップ３の前記一面３ａに沿った向きでの周回状突出部１０の寸法は、前記周回状封止部９の幅、すなわち、パッケージ基板２の実装面２ａに沿った向きでの周回状封止部９の寸法よりも小さくなっている。

【0022】

図４に示される第二例では、周回状突出部１０は、帯状体によって形成されている。この第二例では、周回状突出部１０の幅、すなわち、デバイスチップ３の前記一面３ａに沿った向きでの周回状突出部１０の寸法は第一例よりは大きくなっている。この第二例でも、周回状突出部１０の幅、すなわち、デバイスチップ３の前記一面３ａに沿った向きでの周回状突出部１０の寸法は、前記周回状封止部９の幅、すなわち、パッケージ基板２の実装面２ａに沿った向きでの周回状封止部９の寸法よりも小さくなっている。

【0023】

前記機能素子５は、前記デバイスチップ３の一面３ａにおける周回状突出部１０の内方となる領域３ｄに形成されている。

【0024】

また、パッケージ基板２とデバイスチップ３とは、前記周回状突出部１０を前記周回状封止部９に食い込ませるようにして、前記周回状封止部９において、つまり、パッケージ基板２の外縁部２ｅにおいて、一体化されている。

【0025】

前記第一例では、周回状封止部９は、パッケージ基板２の実装面２ａに密着した下面９ａと、デバイスチップ３の一面３ａに密着する上面９ｂと、両者間に亘る外側面９ｃと内側面９ｄとを有している。第一例では、この周回状封止部９の上面９ｂにおける幅方向中程の位置において、周回状突出部１０が周回状封止部９に食い込むようになっている。この第一例では、周回状封止部９の外側面９ｃはデバイスチップ３の側面３ｅ（デバイスチップ３の一面３ａに対向する他面３ｂと一面３ａとの間に亘るデバイスチップ３の厚さ方向に沿った面）よりも外方に位置しており、周回状封止部９はパッケージ基板２の実装面２ａとデバイスチップ３の一面３ａとの間に位置される内側部分９ｅと、デバイスチップ３の一面３ａ下に位置しない外側部分９ｆとを持つようになっている。

【0026】

前記第二例でも、周回状封止部９は、パッケージ基板２の実装面２ａに密着した下面９ａと、デバイスチップ３の一面に密着する上面９ｂと、両者間に亘る外側面９ｃと内側面９ｄとを有している。第二例では、この周回状封止部９の上面９ｂにおける幅方向中程の位置からこの上面９ｂと外側面９ｃとが接し合う隅部９ｇとの間に亘る範囲において、周回状突出部１０が周回状封止部９に食い込むようになっている。第二例では、周回状突出部１０はさらに周回状封止部９の外側面９ｃとデバイスチップ３の一面３ａと側面３ｅとが接し合う隅部３ｈとの間に亘る延出部１０ａを持つように形成されている。この第二例では、周回状封止部９の外側面９ｃはデバイスチップ３の側面３ｅよりも内方に位置しており、周回状封止部９の全体が、パッケージ基板２の実装面２ａとデバイスチップ３の一面３ａとの間に位置されるようになっている。

【0027】

また、この実施の形態にかかる弾性波デバイス１は、前記デバイスチップ３の前記他面３ｂの全体と、前記側面３ｅの全体と、前記周回状封止部９における前記パッケージ基板２の前記中心２ｄ側に位置する内側面９ｄと反対の外側面９ｃの全体とを、少なくとも被覆する金属層１１を備えている。

【0028】

デバイスチップ３とパッケージ基板２とは、両者間に前記周回状封止部９とバンプ４とを介在させて一体化され、デバイスチップ３における機能素子５の形成された領域３ｄはデバイスチップ３とパッケージ基板２と周回状封止部９とによって封止されたキャビティ１２（内部空間、中空構造部）内に位置される。パッケージ基板２とデバイスチップ３の外縁部３ｆとは、周回状突出部１０を周回状封止部９に食い込ませるようにして一体化されており、両者の機械的一体性は高く確保される。また、前記のように形成される金属層１１によって、弾性波デバイス１への信号の印加時に生じる熱は効率的に外部に放出される。また、前記のように形成される金属層１１により、前記キャビティ１２の封止状態を強固なものとすることができる、また、デバイスチップ３の他面３ｂには前記金属層１１のみが存在することから、弾性波デバイス１は可及的に薄型化（低背化）可能となり、これが実装されて構成されるモジュールの低背化にも寄与する。

【0029】

前記第一例のように、前記周回状封止部９における前記パッケージ基板２の前記実装面２ａと前記デバイスチップ３の前記一面３ａとの間に位置される内側部分９ｅが、前記デバイスチップ３の一面３ａ下に位置しない外側部分９ｆよりも大きくなるようにすれば、前記周回状封止部９によって前記キャビティ１２を封止しながら、弾性波デバイス１をデバイスチップ３の前記一面３ａに沿った向きにおいて小型化し易くなる。
前記第一例では、金属層１１は、パッケージ基板２の中心２ｄ（デバイスチップ３の中心３ｉ）を巡るいずれの箇所においても、周回状封止部９の外側部分９ｆ上の上面９ｂと外側面９ｃとその外側に位置するパッケージ基板２の外縁部２ｅ側の実装面２ａとを覆っている。

【0030】

また、前記第二例のように、前記周回状封止部９の全体が、前記パッケージ基板２の前記実装面２ａと前記デバイスチップ３の前記一面３ａとの間に位置されるようにすれば、前記周回状封止部９によって前記キャビティ１２を封止しながら、弾性波デバイス１をデバイスチップ３の前記一面３ａに沿った向きにおいてより一層小型化し易くなる。
前記第二例では、金属層１１は、パッケージ基板２の中心２ｄ（デバイスチップ３の中心３ｉ）を巡るいずれの箇所においても、周回状封止部９の外側面９ｃとその外側に位置するパッケージ基板２の外縁部２ｅ側の実装面２ａとこの実装面２ａ上の基板側配線２ｆとを覆っている。

【0031】

前記周回状突出部１０は、前記デバイスチップ３の前記一面３ａの前記外縁部に３ｆ形成され、かつ、前記機能素子５に電気的に接続された外縁側配線３ｇに兼ねさせてもよい。

【0032】

前記第二例のように、前記金属層１１をこの金属層１１が周回状突出部１０の前記延出部１０ａに接触するように形成すれば、金属層１１をデバイスチップ３に形成した回路のグランドとして利用することもできる。この第二例では、かかる金属層１１はさらに、パッケージ基板２の実装面２ａにおける前記周回状封止部９の外方となる領域に形成させた基板側配線２ｆにも接続されており、前記外縁側配線３ｇとされた周回状突出部１０と基板側配線２ｆとを金属層１１を利用して接続させている。

【0033】

以上に説明した弾性波デバイス１は、以下の各ステップを含む製造方法によって、適切且つ合理的に製造することができる。

【0034】

先ず、前記パッケージ基板２となる集合基板２ｇにおけるパッケージ基板２の実装面２ａとなる面に対し、バンプパッド２ｂ及び基板側配線２ｆを形成する（ステップ１／図７）。かかるバンプパッド２ｂ及び基板側配線２ｆは、導電性金属膜から構成され、典型的には、フォトリソグラフィ技術により形成される。

【0035】

次いで、前記集合基板２ｇにおけるパッケージ基板２の実装面２ａとなる面に対し、前記周回状封止部９となる樹脂層９ｈを形成させる（ステップ２／図８）。この樹脂層９ｈは、集合基板２ｇに感光性のドライフィルムを貼り付けることで形成できる。また、集合基板２ｇに液状の感光性樹脂を塗布することによっても形成できる。

【0036】

次いで、フォトリソグラフィ技術により、一つの弾性波デバイス１を構成する各パッケージ基板２の領域毎にそれぞれ、前記樹脂層９ｈから周回状封止部９を形成させる（ステップ３／図９）。

【0037】

次いで、前記各領域毎に、集合基板２ｇに対し、デバイスチップ３を実装する（ステップ４／図１０）。具体的には、機能素子５と配線とバンプ４とが形成されたデバイスチップ３の機能素子５が周回状封止部９の内方に位置されるようにしながら、デバイスチップ３の一面３ａの外縁部３ｆを周回状封止部９に押しつけ、周回状突出部１０を周回状封止部９に食い込ませる。（なお、図１０乃至図１３においては周回状突出部１０の記載は省略している。）このステップ４を円滑に行う観点からは、周回状封止部９を構成する樹脂は弱い粘着力を持つものとしておくことが好ましい。そして、このように、デバイスチップ３の外縁部３ｆを周回状封止部９に押しつけた状態において、バンプ４を集合基板２ｇ側のバンプパッド２ｂに溶着する。

【0038】

次いで、デバイスチップ３が実装された集合基板２ｇを前記周回状封止部９が溶融・硬化する雰囲気下で加熱する（ステップ５）。これにより、集合基板２ｇに対しデバイスチップ３は周回状封止部９を介して固着され、前記領域毎に前記キャビティ１２が形成される。

【0039】

次いで、デバイスチップ３が実装された集合基板２ｇに、金属層１１を形成する（ステップ６／図１１）。この金属層１１は、無電解ニッケルメッキにより形成できる。また、スパッターによって形成できる。
パッケージ基板２とデバイスチップ３の外縁部３ｆとは、周回状突出部１０を周回状封止部９に食い込ませるようにして一体化されており、この構造によって前記金属層１１を前記無電解ニッケルメッキにより形成する場合はキャビティ１２内へのメッキ液の浸入は防止される。

【0040】

最後に、前記のように金属層１１が形成された集合基板２ｇにダイシングを施して前記領域の数分の弾性波デバイス１を前記集合基板２ｇから生成する（ステップ７／図１２から図１３）。

【0041】

なお、当然のことながら、本発明は以上に説明した実施態様に限定されるものではなく、本発明の目的を達成し得るすべての実施態様を含むものである。

【符号の説明】

【0042】

ｘ 伝搬方向
１ 弾性波デバイス
２ パッケージ基板
２ａ 実装面
２ｂ バンプパッド
２ｃ 他面
２ｄ 中心
２ｅ 外縁部
２ｆ 基板側配線
２ｇ 集合基板
３ デバイスチップ
３ａ 一面
３ｂ 他面
３ｃ バンプパッド
３ｄ 領域
３ｅ 側面
３ｆ 外縁部
３ｇ 外縁側配線
３ｈ 隅部
３ｉ 中心
４ バンプ
５ 機能素子
５ａ、５ａａ、５ａｂ 共振器
５ｂ ＩＤＴ電極
５ｃ 電極指
５ｄ バスバー
５ｅ 反射器
５ｆ 電極指
５ｇ バスバー
６ 回路
７ グランド
８ 配線
９ 周回状封止部
９ａ 下面
９ｂ 上面
９ｃ 外側面
９ｄ 内側面
９ｅ 内側部分
９ｆ 外側部分
９ｇ 隅部
９ｈ 樹脂層
１０ 周回状突出部
１０ａ 延出部
１１ 金属層
１２ キャビティ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】