特開 2024-114187 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】P2024114187

(43)【公開日】2024-08-23

(54)【発明の名称】弾性波デバイス

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/25 20060101AFI20240816BHJP

【ＦＩ】

H03H9/25 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023019782

(22)【出願日】2023-02-13

(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】門川 裕

(72)【発明者】

【氏名】中村 博文

(72)【発明者】

【氏名】中村 浩

【テーマコード（参考）】

5J097

【Ｆターム（参考）】

5J097AA24

5J097BB02

5J097BB11

5J097HA04

5J097JJ04

5J097JJ06

5J097JJ09

5J097KK10

(57)【要約】

【課題】ＣＳＰ構造を有する弾性波デバイスにおいて熱を効率的に外部に逃がすことが可能な新たな合理的な構造を提供する。
【解決手段】デバイスチップ３の一面３ａには、機能素子５に接続された配線９が形成されると共に、基部１０ａを前記配線９に一体化させて前記一面３ａに直交する向きに突き出す金属製の壁部１０が形成されている。パッケージ基板２の実装面２ａには、高熱伝導性を備えた樹脂からなる絶縁層１１が形成されている。前記壁部１０の突き出し端部１０ｂ側を前記絶縁層１１に接しさせた状態で前記パッケージ基板２に前記デバイスチップ３を実装させてなる。
【選択図】図１

【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、
前記デバイスチップの前記一面には、前記機能素子に接続された配線が形成されると共に、基部を前記配線に一体化させて前記一面に直交する向きに突き出す金属製の壁部が形成されており、
前記パッケージ基板の前記実装面には、高熱伝導性を備えた樹脂からなる絶縁層が形成されており、
前記壁部の突き出し端部側を前記絶縁層に接しさせた状態で前記パッケージ基板に前記デバイスチップを実装させてなる、弾性波デバイス。

【請求項2】

前記壁部の突き出し端部側を前記絶縁層に食い込ませた状態で前記パッケージ基板に前記デバイスチップを実装させてなる、請求項１に記載の弾性波デバイス。

【請求項3】

前記パッケージ基板の前記実装面には基板側配線が形成されていると共に、この基板側配線の全部又は一部を覆うようにして前記絶縁層を形成させてなる、請求項１又は請求項２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され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】

ＷＬＰ（Wafer Level Package）構造を有する弾性表面波(Surface Acoustic Wave/SAW)装置において、放熱性を高めるために、機能電極から発生した熱を熱伝導体を介して外部に伝導させるようにしたものがある（特許文献１）。この特許文献１のものでは、ＷＬＰ構造を構成する支持層とカバー層とを貫通する貫通孔に前記熱伝導体を充填すると共に、この熱伝導体を機能配線に接続された配線に接続させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１５－１９０１６６号

【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、ＣＳＰ（Chip Size Package）構造を有する弾性波デバイスにおいて、弾性波デバイスへの信号の入力によりデバイスチップに生じる熱を、効率的に外部に逃がすことが可能な新たな合理的な構造を提供する点にある。

【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、
前記デバイスチップの前記一面には、前記機能素子に接続された配線が形成されると共に、基部を前記配線に一体化させて前記一面に直交する向きに突き出す金属製の壁部が形成されており、
前記パッケージ基板の前記実装面には、高熱伝導性を備えた樹脂からなる絶縁層が形成されており、
前記壁部の突き出し端部側を前記絶縁層に接しさせた状態で前記パッケージ基板に前記デバイスチップを実装させてなる、ものとした。

【0006】

前記壁部の突き出し端部側を前記絶縁層に食い込ませた状態で前記パッケージ基板に前記デバイスチップを実装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。

【0007】

また、前記パッケージ基板の前記実装面には基板側配線が形成されていると共に、この基板側配線の全部又は一部を覆うようにして前記絶縁層を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。

【発明の効果】

【0008】

この発明によれば、ＣＳＰ（Chip Size Package）構造を有する弾性波デバイスに対し、弾性波デバイスへの信号の入力によりデバイスチップに生じる熱を、効率的に外部に逃がすことが可能な構造を合理的に付与することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【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の断面構成図であり、図２のＢ－Ｂ線位置で前記弾性波デバイスを断面にしてその切断端面を示している。

【図2】図２は、前記弾性波デバイスの断面構成図であり、図１のＡ－Ａ線位置で前記弾性波デバイスを断面にしてその切断端面を示している。

【図3】図３は、前記弾性波デバイスを構成するデバイスチップ上に形成される機能素子の一例を示した構成図である。

【図4】図４は、前記デバイスチップ上に形成される回路の一例を示した構成図である。

【図5】図５は、前記弾性波デバイスの製造工程の要部を示した断面構成図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）の順で進行する。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図１～図５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。

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

その断面構造を図１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９に接続されたバンプパッド３ｃとパッケージ基板２側の基板側配線２ｄ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。

【0014】

デバイスチップ３の一面３ａとパッケージ基板２の実装面２ａとの間には、前記バンプ及びバンプパッド２ｂ、３ｃの厚さ（これらの前記デバイスチップ３の一面３ａ及び実装面２ａに直交する向きの寸法）分のギャップ（間隔）が形成される。このようにパッケージ基板２にデバイスチップ３を実装させた後に形成される封止樹脂６によってデバイスチップ３の縁側とパッケージ基板２の実装面２ａとの間はデバイスチップ３の全周に亘って塞がれており、これにより、弾性波デバイス１はキャビティ７（内部空間）を有し、デバイスチップ３の一面３ａにおける前記機能素子５の形成領域５ｈはこのキャビティ７に臨んでいる。
図示の例では、封止樹脂６は、絶縁性を備え、デバイスチップ３の他面３ｂの全体と、この他面３ｂと前記一面３ａとの間の側面３ｄの全体と、デバイスチップ３の縁側においてデバイスチップ３の一面３ａとパッケージ基板２の実装面２ａとの間に入り込んで両者の間を前記のように塞いでいる。

【0015】

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外部接続端子２ｃが形成される。

【0016】

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。

【0017】

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ー法により形成される。

【0018】

図３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。ＩＤＴ電極５ａに交流電圧を印加することにより弾性表面波が励振される。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。

【0019】

図４に一つのデバイスチップ３上に備えられる回路８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８は配線、符号８ａはグランドを示す。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４の回路８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。

【0020】

この実施の形態にかかる弾性波デバイス１にあっては、前記デバイスチップ３の前記一面３ａには、前記機能素子５に接続された配線９が形成されると共に、基部１０ａを前記配線９に一体化させて前記一面３ａに直交する向きに突き出す金属製の壁部１０が形成されている。
より具体的には、前記壁部１０は、前記基部１０ａとその突き出し端部１０ｂとの間の距離となる厚さｙ３よりも大となる長さを持ち、前記配線９上に前記配線９の連続方向にこの壁部１０の長さ方向を沿わせるようにして、形成されている。
図示の例では、機能素子５の厚さｙ１が最も小さく、配線９及びバンプパッド３ｃの厚さｙ２はそれより大きく、そして、この配線９上に厚さｙ３を持った壁部１０が積み重ね状に形成されている。壁部１０の基部１０ａは配線９の表面に密着一体化し、壁部１０の突き出し端部１０ｂは前記キャビティ７においてパッケージ基板２の実装面２ａ及び基板側配線２ｄのある箇所ではこの基板側配線２ｄに達しないレベルに位置するようになっている。

【0021】

前記デバイスチップ３の一面３ａから壁部１０の突き出し端部１０ｂまでの距離は、典型的には５ないし１０μｍの範囲に設定される。

【0022】

デバイスチップ３の一面３ａをこれに直交する向きから見た状態において、前記壁部１０は、その幅寸法ｚ１を前記配線９の幅寸法ｚ２と一致させるように形成させておく場合（図１参照）と、その幅寸法を前記配線９の幅寸法よりも小さくするように形成させておく場合（図１参照）とがある。壁部１０の幅寸法ｚ１を配線９の幅寸法ｚ２よりも小さくして極小化させれば、デバイスチップ３のパッケージ基板２への実装時における押圧力を極小化された壁部１０の突き出し端部１０ｂの集中させて後述の絶縁層１１に壁部１０の突き出し端部１０ｂを食い込ませやすくなる。

【0023】

また、壁部１０は、デバイスチップ３の一面３ａにおける前記配線９の形成された領域の全体に形成しておく場合と、前記配線９の形成された領域の一部に形成させておく場合とがある。図示の例では、壁部１０は、デバイスチップ３の一面３ａにおける前記配線９の形成された領域の一部に形成されている。
図示の例ではさらに、壁部１０は、デバイスチップ３の一面３ａにおける機能素子５の形成領域５ｈに隣接した領域に形成されている。このようにすることで、デバイスチップ３における機能素子５の形成領域５ｈに生じる熱の放熱をより効率化できる。
より具体的には、壁部１０は、長方形の板状をなすデバイスチップ３の幅側の一辺に沿う向きに続くように、デバイスチップ３の一面３ａ上に形成されている。
図示の例では、図２における中央側では、このように形成される一対の壁部１０間に、機能素子５の形成領域５ｈが位置されるように、壁部１０を形成させている。
また、図２における右側では、デバイスチップ３の最も右側に位置される機能素子５の形成領域５ｈの左側に壁部１０が形成されると共に、図１における左側では、デバイスチップ３の最も左側に位置される機能素子５の形成領域５ｈの右側に壁部１０が形成されている。
また、図示の例では、図２の最も左側に位置される壁部１０は、前記デバイスチップ３の幅側の一辺に沿う向きに続く第一部分１０ｃの両端間においてこの第一部分１０ｃに直交する向きに分岐する第二部分１０ｄを有しており、この第二部分１０ｄをデバイスチップ３の幅方向において隣り合う一対の機能素子５の形成領域５ｈ間に位置させている。

【0024】

一方、前記パッケージ基板２の前記実装面２ａには、高熱伝導性を備えた樹脂からなる絶縁層１１が形成されている。
図示の例では、前記パッケージ基板２の前記実装面２ａには基板側配線２ｄが形成されている。前記絶縁層１１は、この基板側配線２ｄの全部又は一部を覆うようにして形成されている。
前記絶縁層１１は、前記キャビティ７において、デバイスチップ３に形成された壁部１０の突き出し端部１０ｂが位置されるレベルと同じ、または、このレベルよりもややデバイスチップ３の一面３ａに近いレベルに至る厚さｙ４を持つように、形成される。
図示の例では、キャビティ７内に位置されるパッケージ基板２の実装面２ａのほぼ全体が絶縁層１１で覆われている。

【0025】

絶縁層１１の厚さｙ４は、典型的には、２ないし５μｍの範囲に設定される。

【0026】

絶縁層１１としては、ソルダレジスト材ないしアンダーフィル材となる樹脂を用いることができ、具体的には、エポキシ樹脂か、エポキシ樹脂に熱伝導率の高い物質からなるフィラーを混ぜたものを用いることが、好ましい。
フィラーは、典型的には、０．１ないし２μｍの範囲のものとされ、絶縁層１１中に７０ないし９０重量％の範囲で含有させる。
かかるフィラーとしては、アルミナ、アルミナイトライド、ダイヤモンドなどを用いることができる。

【0027】

以上に説明したデバイスチップ３は、前記壁部１０の突き出し端部１０ｂ側を前記絶縁層１１に接しさせた状態で、前記パッケージ基板２に実装されている。
これにより、弾性波デバイス１への信号の入力によりデバイスチップ３に生じる熱を、機能素子５に接続された前記配線９と、この配線９上に形成された前記壁部１０と、この壁部１０に接した絶縁層１１と、この絶縁層１１が形成されたパッケージ基板２とからなる直線的な放熱ルートＲをもって、外部に逃がすことができる。
特に、前記配線９及び金属製の前記壁部１０は熱伝導性が高く、前記絶縁層１１は高熱伝導性を備えた樹脂であり、前記放熱ルートＲによる放熱は効率的になされる。
図示の例では、絶縁層１１が基板側配線２ｄの全部又は一部を覆うようになっており、この基板側配線２ｄも前記放熱ルートＲの一部として機能するようになっている。その一方で、前記壁部１０と前記基板側配線２ｄとの間は前記絶縁層１１によって、電気的絶縁が確保される。

【0028】

また、図示の例では、前記壁部１０の突き出し端部１０ｂ側を前記絶縁層１１に食い込ませた状態で前記パッケージ基板２に前記デバイスチップ３を実装させている。
より具体的には、壁部１０は、基板側配線２ｄに接しない範囲で絶縁層１１にその突き出し端部１０ｂ側を食い込ませている。
このように、前記壁部１０におけるその突き出し端部１０ｂ側の一部を前記絶縁層１１に食い込ませたした場合、パッケージ基板２に形成される絶縁層１１の厚さを正確に管理しなくても、前記壁部１０が絶縁層１１に確実に接するようにすることができる。すなわち、図示の例では、デバイスチップ３の一面３ａとパッケージ基板２の実装面２ａとの間の距離は、前記配線９の厚さｙ２と前記壁部１０の厚さｙ３と前記絶縁層１１の厚さｙ４の和よりも小さくなっている。絶縁層１１を構成する樹脂を壁部１０を構成する金属に比し柔らかいものとしておくことにより、前記壁部１０の突き出し端部１０ｂ側を前記絶縁層１１に食い込ませ易くなる。

【0029】

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。

【0030】

先ず、ウエハにおける一つのデバイスチップ３となる領域に対しそれぞれ機能素子５を形成する（ステップ１／図５（ａ））。

【0031】

次いで、ウエハ１２における一つのデバイスチップ３となる領域に対しそれぞれ配線９およびバンプパッド３ｃを形成する（ステップ２／図５（ｂ））。かかる配線９およびバンプパッド３ｃ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ー法により形成される。

【0032】

次いで、前記配線９上に前記壁部１０を形成させる（ステップ３／図５（ｃ））。かかる壁部１０も金属膜から構成され、典型的には、フォトリソグラフィー法により形成される。

【0033】

次いで、前記バンプパッド３ｃ上にバンプ４を形成すると共に、前記領域毎にウエハ１２を切り分け（この切り分け位置を図５（ｄ）において一点鎖線で示す）、個片化する（ステップ４／図５（ｄ））。

【0034】

次いで、一つのパッケージ基板２となる領域に対しそれぞれ絶縁層１１とバンプパッド２ｂとを形成させた集合基板１３における前記領域にそれぞれ、一つのデバイスチップ３をフリップチップ実装する（ステップ５／図５（ｅ））。このときにデバイスチップ３に所定の押圧力を作用させて前記壁部１０の突き出し端部１０ｂ側の一部が前記絶縁層１１に食い込むようにする。

【0035】

この後、前記封止樹脂６を形成すると共に、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６）。

【0036】

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】

【0037】

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 外部接続端子
２ｄ 基板側配線
３ デバイスチップ
３ａ 一面
３ｂ 他面
３ｃ バンプパッド
３ｄ 側面
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
５ｈ 形成領域
６ 封止樹脂
７ キャビティ
８ 回路
８ａ グランド
９ 配線
１０ 壁部
１０ａ 基部
１０ｂ 突き出し端部
１０ｃ 第一部分
１０ｄ 第二部分
１１ 絶縁層
１２ ウエハ
１３ 集合基板
ｘ 伝搬方向
ｙ１、ｙ２、ｙ３、ｙ４ 厚さ
ｚ１、ｚ２ 幅寸法
Ｒ 放熱ルート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】