特開 2024-23057 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】P2024023057

(43)【公開日】2024-02-21

(54)【発明の名称】弾性波デバイス

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/25 20060101AFI20240214BHJP

   H01L 23/02 20060101ALI20240214BHJP

【ＦＩ】

H03H9/25 A

H01L23/02 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022126611

(22)【出願日】2022-08-08

(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】門川 裕

(72)【発明者】

【氏名】中村 博文

(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

5J097BB11

5J097CC05

5J097JJ03

5J097JJ06

5J097JJ09

5J097KK09

5J097KK10

(57)【要約】

【課題】弾性波デバイスを構成するカバー層がモジュール基板に封止樹脂層を形成させる際にデバイスチップ側に接触してしまう事態を可及的に防止する。
【解決手段】デバイスチップ２と、前記デバイスチップ２の一面２ａに形成された共振器７と、前記一面において前記共振器７を囲うように形成された支持層３と、前記支持層３上に形成されて前記デバイスチップ２と前記支持層３と共働して前記共振器７を気密封止するキャビティ５を形成するカバー層４とを備えると共に、少なくとも一つの前記キャビティ５上にある前記カバー層４を、前記共振器７の形成側を湾曲内側とするように湾曲させてなる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

デバイスチップと、
前記デバイスチップの一面に形成された共振器と、
前記一面において前記共振器を囲うように形成された支持層と、
前記支持層上に形成されて前記デバイスチップと前記支持層と共働して前記共振器を気密封止するキャビティを形成するカバー層とを備えると共に、
少なくとも一つの前記キャビティ上にある前記カバー層を、前記共振器の形成側を湾曲内側とするように湾曲させてなる、弾性波デバイス。

【請求項2】

前記キャビティを複数備えると共に、各前記キャビティにおいて、前記カバー層を前記デバイスチップの前記一面側を湾曲内側とするように湾曲させてなる、請求項１に記載の弾性波デバイス。

【請求項3】

前記キャビティを複数備えると共に、
複数の前記キャビティの少なくとも一つは、前記キャビティを構成する向き合った前記支持層間の距離を前記デバイスチップの前記一面に直交する向きの前記支持層の厚さの６倍～１５倍以上とする大部屋キャビティとなっており、
複数の前記キャビティの少なくとも一つは、前記キャビティを構成する向き合った前記支持層間の距離を前記支持層の前記厚さの６倍未満とする小部屋キャビティとなっており、
前記大部屋キャビティにおいては、前記カバー層を前記共振器の形成側を湾曲内側とするように湾曲させてなる、請求項１に記載の弾性波デバイス。

【請求項4】

前記カバー層を、厚さを１５～３５μｍとした熱硬化性樹脂製の面状材から構成させてなる、請求項１ないし３のいずれか１項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】

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用いられる弾性波デバイスＤとして図９に示されるものがある。図９中、符号１００はデバイスチップ、符号１０１はデバイスチップ１００の一面に形成された共振器１０１、符号１０２はデバイスチップ１００に形成された合成樹脂製の支持層、符号１０３は支持層１０２上に形成されて前記共振器１０１を気密封止するキャビティ１０４（内部空間、中空構造部）を形成する合成樹脂製のカバー層、符号１０５は前記共振器１０１を含むデバイスチップ１００に形成された回路に電気的に接続されたバンプである。

【0003】

かかる弾性波デバイスＤは前記バンプ１０５を利用して、他の電子デバイスと一緒にモジュール基板Ｍａに実装されてモジュールＭを構成する。バンプ１０５は典型的にはモジュール基板Ｍａ側に形成された電極に超音波接合などにより接合され、この接合後、弾性波デバイスＤはモジュール基板Ｍａ上に形成される封止樹脂層Ｍｂによって封止される。弾性波デバイスＤとモジュール基板Ｍａとの間にはバンプ１０５による隙間Ｓが形成されることから、この封止樹脂層Ｍａは弾性波デバイスＤのカバー層１０３とモジュール基板Ｍａとの間にも入り込む。このため、かかる封止樹脂層Ｍｂの形成時にカバー層１０３にはこのカバー層１０３とデバイスチップ１００との間の距離を狭める向きの力が少なからず作用される。かかる力の作用によりキャビティ１０４内でカバー層１０３がデバイスチップ１００側に接触してしまうと弾性波デバイスＤの機能が阻害されることとなる。

【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、この種の弾性波デバイスに対し、これを構成するカバー層がモジュール基板に弾性波デバイスを実装した後このモジュール基板に封止樹脂層を形成させる際に作用される前記力によりデバイスチップの一面あるいは共振器に接触してしまう事態を可及的に防止する機能を、弾性波デバイスの構造及びその製造工程を複雑化することなく備えさせる点にある。

【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、
デバイスチップと、
前記デバイスチップの一面に形成された共振器と、
前記一面において前記共振器を囲うように形成された支持層と、
前記支持層上に形成されて前記デバイスチップと前記支持層と共働して前記共振器を気密封止するキャビティを形成するカバー層とを備えると共に、
少なくとも一つの前記キャビティ上にある前記カバー層を、前記共振器の形成側を湾曲内側とするように湾曲させてなる、ものとした。

【0006】

前記キャビティを複数備えると共に、各前記キャビティにおいて、前記カバー層を前記デバイスチップの前記一面側を湾曲内側とするように湾曲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、前記キャビティを複数備えると共に、
複数の前記キャビティの少なくとも一つは、前記キャビティを構成する向き合った前記支持層間の距離を前記デバイスチップの前記一面に直交する向きの前記支持層の厚さの６倍～１５倍以上とする大部屋キャビティとなっており、
複数の前記キャビティの少なくとも一つは、前記キャビティを構成する向き合った前記支持層間の距離を前記支持層の前記厚さの６倍未満とする小部屋キャビティとなっており、
前記大部屋キャビティにおいては、前記カバー層を前記共振器の形成側を湾曲内側とするように湾曲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。

【0008】

また、前記カバー層を、厚さを１５～３５μｍとした熱硬化性樹脂製の面状材から構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】

【0009】

この発明にかかる弾性波デバイスにあっては、カバー層が前記のように予め湾曲していることから、カバー層はモジュール基板に弾性波デバイスを実装した後このモジュール基板に封止樹脂層を形成させる際にカバー層に作用されるデバイスチップの一面側に向けた力に抗しやすく、また、変形してもデバイスチップの一面あるいは共振器に接触するに至るまでの変位を生じないようにすることができる。また、このような機能を、弾性波デバイスに対し、その構造及び製造工程を複雑化することなく、備えさせることができる。また、これにより、本弾性波デバイスを含んで構成されるモジュールの歩留まりを向上させることができる。

【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の平面構成図である。

【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におけるＡ－Ａ線位置で断面にして示している。

【図3】図３は、前記弾性波デバイスの断面構成図であり、図１におけるＢ－Ｂ線位置で断面にして示している。

【図4】図４は、前記弾性波デバイスの断面構成図であり、図１におけるＣ－Ｃ線位置で断面にして示している。

【図5】図５は、前記弾性波デバイスの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、前記弾性波デバイスの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、前記弾性波デバイスの製造工程の各ステップを示した要部断面構成図であり、ａ図、ｂ図、ｃ図、ｄ図、ｅ図、ｆ図、ｇ図、ｈ図の順で進行する。

【図8】図８は、前記弾性波デバイスを含んで構成されるモジュールの要部断面構成図である。

【図9】図９は、従来の弾性波デバイスを含んで構成されるモジュールの一例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８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、
デバイスチップ２と、
前記デバイスチップ２の一面２ａに形成された共振器７と、
前記一面２ａにおいて前記共振器７を囲うように形成された支持層３（ウオール）と、
前記支持層３上に形成されて前記デバイスチップ２と前記支持層３と共働して前記共振器７を気密封止するキャビティ５（内部空間、中空構造部）を形成するカバー層４（ルーフ）とを備えたものとなっている。

【0013】

典型的には、前記デバイスチップ２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、典型的には、支持層３は、前記デバイスチップ２の一面２ａに直交する向きの厚さ３ｃ（デバイスチップ２の一面２ａを基準とした支持層３の高さ）を１０～３０μｍとするように構成される。
また、典型的には、カバー層４は、厚さ４ｆを１５～３５μｍとするように構成される。
これらから構成される弾性波デバイス１は、バンプ高さを含め、典型的には、厚さを０．２５ないし０．３５ｍｍ程度とする。

【0014】

弾性波デバイスの平面構造を図１に示す。図中符号７は共振器、符号５はキャビティ、符号９はバンプ、符号４はカバー層、符号６はキャビティ５の形成領域外において支持層３及びカバー層４を貫通する貫通穴である。

【0015】

デバイスチップ２の一面２ａ上には複数の共振器７が形成されている。デバイスチップ２の一面２ａにおける各共振器７の形成領域はそれぞれ、支持層３で囲繞されると共に、この支持層３上に形成されるカバー層４で蓋がされた形態となっており、これにより弾性波デバイスは複数の前記キャビティ５を備えたものとなっている。

【0016】

弾性波デバイスの断面構造を図２に示す。図中符号２ｂはバンプパッド（電極パッド）である。バンプパッド２ｂはデバイスチップ２に形成された前記共振器７を含む回路の配線に接続されている。バンプパッド２ｂは貫通穴６内にある。この貫通穴６を利用して金などの導電性金属からなるバンプ９が形成されている。

【0017】

デバイスチップ２は、弾性波を伝搬させる機能を持つ。デバイスチップ２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が用いられ、また、デバイスチップ２は、これらにサファイア、シリコン、アルミナ、スピネル、水晶またはガラスなどを積層させて、構成される場合もある。

【0018】

図５に共振器７の一例を示す。共振器７はＩＤＴ電極７ｃと、ＩＤＴ電極７ｃを挟むようにして形成される反射器７ｄとを有する。ＩＤＴ電極７ｃ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７ｅ同士をこれらの一端側においてバスバー７ｆで接続させてなる。反射器７ｄ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７ｅの端部間をバスバー７ｆで接続させてなる。
かかる共振器７は、典型的には、フォトリソグラフィ技術により形成された導電性金属膜によって構成される。

【0019】

図６に一つのデバイスチップ２上に備えられる回路の一例の概念を示す。符号７ａは入出力ポート間に直列に接続された共振器、符号７ｂは入出力ポート間に並列に接続された共振器、符号８はグランドを示す。共振器７の数や配置は必要に応じて変更される。すなわち、図６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。

【0020】

この実施の形態にかかる弾性波デバイスにおいては、少なくとも一つの前記キャビティ５上にある前記カバー層４を、前記共振器７の形成側を湾曲内側とするように湾曲させている。

【0021】

図示の例では、前記カバー層４は、四角形の輪郭を持ったデバイスチップ２の任意の一辺に平行となる向きで弾性波デバイス１を破断した状態（例えば図１における左右方向に沿って破断した状態／図２）においてキャビティ５の中央側５ａに頂部４ａを作るように湾曲しており、それと共に、前記一辺に直交する向きで弾性波デバイス１を破断した状態（例えば図１における上下方向に沿って破断した状態／図３、図４）においてもキャビティ５の中央側５ａに頂部４ａを作るように湾曲している。

【0022】

より具体的には、一つのキャビティ５のいわば蓋となるカバー層４は、一つのキャビティ５のいわば壁となる支持層３のデバイスチップ２からの突き出し端部３ａに対する接合箇所４ｂからキャビティ５の中央側５ａに近づくに連れてデバイスチップ２の一面２ａとの間の距離を漸増させるように湾曲されている。すなわち、共振器７上に位置されるカバー層４はキャビティ５の外側、つまり、弾性波デバイスの外側に向けて膨出しており、カバー層４の外面は三次元曲面となっている。

【0023】

図８に示されるように、多くの場合、弾性波デバイス１は前記バンプ９を利用して、他の電子デバイスと一緒にモジュール基板１０ａに実装されてモジュール１０を構成する。バンプ９は典型的にはモジュール基板１０ａ側に形成された電極１０ｃに超音波接合などにより接合され、この接合後、弾性波デバイス１はモジュール基板１０ａ上に形成される封止樹脂層１０ｂによって封止される。弾性波デバイス１とモジュール基板１０ａとの間にはバンプ９による隙間Ｓ（図８参照）が形成されることから、この封止樹脂層１０ｂは弾性波デバイス１のカバー層４とモジュール基板１０ａとの間にも入り込む。このため、かかる封止樹脂層１０ｂの形成時にカバー層４にはこのカバー層４とデバイスチップ２の一面２ａとの間の距離を狭める向きの力ｆ（図８参照）が少なからず作用される。かかる力ｆの作用によりキャビティ５内でカバー層４がデバイスチップ２の一面２ａあるいは共振器７に接触してしまうと弾性波デバイス１の機能が阻害されることとなる。この実施の形態にかかる弾性波デバイス１にあっては、カバー層４が前記のように予め湾曲していることから、カバー層４は前記力ｆに抗しやすく、また、変形してもデバイスチップ２の一面２ａあるいは共振器７に接触するに至るまでの変位を生じないようにすることができる。これにより、本弾性波デバイス１を含んで構成されるモジュール１０の歩留まりを向上させることができる。

【0024】

図示の例では、弾性波デバイス１は、前記キャビティ５を複数備えると共に、各前記キャビティ５において、前記カバー層４を前記デバイスチップ２の前記一面２ａ側を湾曲内側とするように湾曲させている。このようにすれば複数のキャビティ５のそれぞれにおいて前記力ｆに起因したカバー層４の変形の抑止を図ることが可能となる。

【0025】

また、図示の例では、弾性波デバイス１は、前記キャビティ５を複数備えると共に、複数の前記キャビティ５の少なくとも一つは、前記キャビティ５を構成する向き合った前記支持層３間の距離３ｂを前記デバイスチップ２の前記一面２ａに直交する向きの前記支持層３の厚さ３ｃの６倍～１５倍以上とする大部屋キャビティ５となっている（図３参照）。それと共に、複数の前記キャビティ５の少なくとも一つは、前記キャビティ５を構成する向き合った前記支持層３間の距離３ｂを前記支持層３の前記厚さ３ｃの６倍未満とする小部屋キャビティ５となっている（図４参照）。そして、少なくとも、前記大部屋キャビティ５においては、前記カバー層４を前記共振器７の形成側を湾曲内側とするように湾曲させている。

【0026】

図示の例では、複数のキャビティ５はそれぞれ、キャビティ５内にひとつづつ共振器７を位置させると共に、弾性波の伝搬方向ｘにおいて向き合った支持層３間の距離３ｂを大きくし、この伝搬方向ｘに直交する向きにおいて向かい合った支持層３間の距離３ｂを小さくするように構成されており、弾性波デバイス１を平面視した状態において複数のキャビティ５はそれぞれ長さと幅とを持つように構成されている（図１参照）。図示は省略するが、一つのキャビティ５内に二以上の共振器７が位置されるようにする場合もある。

【0027】

大部屋キャビティ５においては向き合った支持層３間の距離３ｂが大きいため前記力ｆによりカバー層４が変形したときの変位量が大きくなる。少なくとも大部屋キャビティ５においてはカバー層４を前記のように湾曲させることで本弾性波デバイス１を含んで構成されるモジュール１０の歩留まりを向上させるという本発明の前記目的を全うさせることができる。別の観点から見れば、本発明によれば、前記のような大部屋キャビティ５を弾性波デバイス１に備えさせやすくなる。図示の例では小部屋キャビティ５においてもカバー層４は前記のように湾曲されているが、前記力ｆの大きさによっては小部屋キャビティ５のカバー層４は平坦、つまり、デバイスチップ２の一面２ａに平行をなすように形成されてあっても構わない（平坦とした場合のカバー層４の外形を図４において点線で示す）。

【0028】

前記カバー層４は、厚さ４ｆを１５～３５μｍとした熱硬化性樹脂製の面状材４ｃから構成させることが好ましい。なんとなれば、カバー層４の厚さ４ｆは１５μｍ未満であるとカバー層４は脆弱となる。一方、カバー層４の厚さ４ｆが３５μｍ超であると後述するベイク工程においてカバー層４を湾曲変形させ難くするからである。かかる面状材４ｃとしては常温で一定の粘着力を持ち、かつ、フォトリソグラフィ技術における露光と現像とを通じて不要部分を除去可能な機能を備えたものを用いることが好ましい。

【0029】

一方、前記支持層３は、デバイスチップ２の一面２ａ上に形成しやすく、かつ、カバー層４とのなじみの良い合成樹脂から構成することが好ましい。支持層３はデバイスチップ２の一面２ａに接合される基部３ｄとカバー層４に接合される突き出し端部３ａとを有し、デバイスチップ２の一面２ａに直交する向きにこの一面２ａから突き出すように形成されている。支持層３は前記キャビティ５のいわば側部を構成する。

【0030】

なお、図示の例では、隣り合うキャビティ５間は支持層３によって中実化されている。隣り合うキャビティ５間の距離５ｄは、前記カバー層４の厚さ４ｆの同等以上とさせておくことが好ましい。

【0031】

以上に説明した弾性波デバイス１は、以下のようにすることで、適切且つ合理的に製造し得る。この実施の形態にかかる弾性波デバイス１の製造ステップの要部を図７に示す。なお、図７では便宜上ダイシング前のウエハの一部のみをデバイスチップ２として表している。

【0032】

先ず、デバイスチップ２の一面２ａ上に共振器７（図示は省略する。）を形成する（ステップ１／図示は省略する。）。典型的には複数の共振器７を形成する。

【0033】

次いで、前記デバイスチップ２の一面２ａ上であって、前記共振器７が形成された領域以外の領域に支持層３を形成する（ステップ２／図示は省略する。）。

【0034】

次いで、前記支持層３上にカバー層４を形成する（ステップ３／図７（ａ）～（ｈ））。ステップ３はラミネート工程（ステップ３－１～３－５）と、ベイク工程（ステップ３－６）と、現像工程（ステップ３－７）と、キュア工程（ステップ３－８）とを含む。

【0035】

ラミネート工程では、温度が摂氏３０度～摂氏６０度、気圧が０．３ＭＰａ以下の環境において前記支持層３上に熱硬化樹脂製の面状材４ｃを載置する。
先ず、カバー層４となる面状材４ｃの上面にベースフィルム４ｄを、下面にカバーフィルム４ｅを備えた原フィルムを用意する（ステップ３－１／図７（ａ））。面状材４ｃとしては熱硬化性樹脂製で、常温で一定の粘着力を持ち、かつ、フォトリソグラフィ技術における露光と現像とを通じて不要部分を除去可能な機能を備えたものを用いる。
次いで、原フィルムからカバーフィルム４ｅを剥ぎ取る（ステップ３－２／図７（ｂ））。
次いで、面状材４ｃの下面を共振器７を囲繞するように形成された支持層３の全体に亘ってその突き出し端部３ａに粘着させる（ステップ３－３／図７（ｃ））。これにより、共振器７上に仮キャビティ５ｅが形成される。隣り合うキャビティ５間の距離５ｄを前記カバー層４の厚さ４ｆの２倍超とさせておけば、隣り合うキャビティ間を中実化する支持層３の突き出し端部３ａとカバー層４との粘着代を大きく確保して、仮キャビティ５ｅの気密性をベイク工程時も含めて高く維持させることができる。
次いで、面状材４ｃに露光させる（ステップ３－４／図７（ｄ））。符号１０はフォトマスクである。
次いで、面状材４ｃの上面からベースフィルム４ｄを剥ぎ取る（ステップ３－５／図７（ｅ））。

【0036】

ベイク工程においては、前記ラミネート工程を経たワークｗ（中間生成物）に対し、摂氏１００度～摂氏１２０度により７分間～１２分間の加温をなす（ステップ３－６／図７（ｆ））。面状材４ｃはかかる温度下では可塑性を高め、かつ、硬化はしない構成としておく。このため、前記仮キャビティ５内の気体の体積膨張によって仮キャビティ５を構成する面状体４ｃの一部としてのカバー層４を図７（ｇ）のように湾曲させることができる。前記大部屋キャビティ５ではカバー層４の変形は大きく、小部屋キャビティ５では小さいか、変形が実際上ないと同視できる場合もある。

【0037】

次いで、現像により面状材４ｃから不要部分を除去する（ステップ３－７／図７（ｇ））。

【0038】

キュア工程は、前記現像を経たワークに対し、摂氏１５０度～摂氏２００度により４５分間～９０分間の加熱を施す（ステップ３－８／図７（ｈ））。面状材４ｃはかかる温度下で硬化する構成としておく。これにより、仮キャビティ５ｅは前記キャビティ５となり、ベイク工程によって形成されたカバー層４の湾曲形状が維持される。

【0039】

キュア工程後のダイシングにより前記ワークｗから複数の弾性波デバイス１が生成される。

【0040】

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】

【0041】

１ 弾性波デバイス
２ デバイスチップ
２ａ 一面
２ｂ バンプパッド
３ 支持層
３ａ 突き出し端部
３ｂ 距離
３ｃ 厚さ
３ｄ 基部
４ カバー層
４ａ 頂部
４ｂ 接合箇所
４ｃ 面状材
４ｄ ベースフィルム
４ｅ カバーフィルム
４ｆ 厚さ
５ キャビティ
５ａ 中央側
５ｂ 大部屋キャビティ
５ｃ 小部屋キャビティ
５ｄ 距離
５ｅ 仮キャビティ
６ 貫通穴
７、７ａ、７ｂ 共振器
７ｃ ＩＤＴ電極
７ｄ 反射器
７ｅ 電極指
７ｆ バスバー
８ グランド
９ バンプ
１０ モジュール
１０ａ モジュール基板
１０ｂ 封止樹脂層
１０ｃ 電極
１１ フォトマスク
ｘ 伝搬方向
ｆ 力
ｗ ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】