特開 2024-82872 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】P2024082872

(43)【公開日】2024-06-20

(54)【発明の名称】弾性波デバイス

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/25 20060101AFI20240613BHJP

   H01L 23/08 20060101ALI20240613BHJP

【ＦＩ】

H03H9/25 A

H01L23/08 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022197044

(22)【出願日】2022-12-09

(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】熊 四輩

【テーマコード（参考）】

5J097

【Ｆターム（参考）】

5J097AA25

5J097BB02

5J097BB11

5J097DD24

5J097EE08

5J097FF04

5J097HA04

5J097JJ04

5J097JJ06

5J097JJ09

5J097KK10

(57)【要約】

【課題】弾性波デバイスの放熱性を適切且つ合理的に向上させる。
【解決手段】デバイスチップ３の一面３ａに形成されたＩＤＴ電極７ｂを含む機能素子７と、デバイスチップ３の一面３ａに形成されて機能素子７と電気的に接続された配線５と、デバイスチップ３の一面３ａに基板面２ａを向き合わせるようにしてデバイスチップ３と組み合わされたパッケージ基板２とを備える。配線５の少なくとも一部は、前記一面３ａに直交する向きにおける厚さを機能素子７の前記向きでの厚さよりも大きくする厚膜配線部５ｂとなっている。デバイスチップ３の厚膜配線部５ｂとパッケージ基板２の基板面２ａ側とにそれぞれ接するようにして両者間に介在された絶縁膜１０によって機能素子７の形成位置に機能素子７の厚さと厚膜配線部５ｂの厚さとの差分のエアギャップ１２を形成させてなる。
【選択図】図１

【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ＩＤＴ電極を含む機能素子と、
前記デバイスチップの前記一面に形成されて前記機能素子と電気的に接続された配線と、
前記デバイスチップの前記一面に基板面を向き合わせるようにして前記デバイスチップと組み合わされたパッケージ基板とを備えてなり、
前記配線の少なくとも一部は、前記一面に直交する向きにおける厚さを前記機能素子の前記向きでの厚さよりも大きくする厚膜配線部となっていると共に、
前記デバイスチップの前記厚膜配線部と前記パッケージ基板の前記基板面側とにそれぞれ接するようにして両者間に介在された絶縁膜によって前記機能素子の形成位置に前記機能素子の前記厚さと前記厚膜配線部の前記厚さとの差分のエアギャップを形成させてなる、弾性波デバイス。

【請求項2】

前記エアギャップにおいて、前記絶縁膜に、前記機能素子と接触しない寸法をもって突き出す凸部を形成させてなる、請求項１に記載の弾性波デバイス。

【請求項3】

前記凸部の前記寸法を、前記機能素子の前記厚さと前記厚膜配線部の前記厚さとの差となる距離の４分の１ないし４分の３としてなる、請求項２に記載の弾性波デバイス。

【請求項4】

前記絶縁膜を、熱伝導率の高いフィラーを含んだ合成樹脂から構成させてなる、請求項１ないし請求項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使用される弾性波デバイスとして、特許文献１に示されるものがある。
特許文献１に示されるものでは、デバイスチップとパッケージ基板との間に絶縁膜を形成し、この絶縁膜の形成位置でデバイスチップと絶縁膜との距離、あるいは、絶縁膜と基板との間の距離を小さくさせることで、この絶縁膜を利用してデバイスチップに生じる熱を放出させるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－２０１０８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１のものにあっては、デバイスチップと基板との距離は両者を接続するバンプによって作り出される。このため、前記絶縁膜の形成位置でのデバイスチップと絶縁膜との距離、あるいは、絶縁膜と基板との間の距離は、バンプに左右され正確に制御できない。この距離が大きくなればなるほど前記絶縁膜を通じた放熱経路の放熱性は低下することとなる。

【0005】

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の放熱性を適切且つ合理的に向上させる点にある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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ＩＤＴ電極を含む機能素子と、
前記デバイスチップの前記一面に形成されて前記機能素子と電気的に接続された配線と、
前記デバイスチップの前記一面に基板面を向き合わせるようにして前記デバイスチップと組み合わされたパッケージ基板とを備えてなり、
前記配線の少なくとも一部は、前記一面に直交する向きにおける厚さを前記機能素子の前記向きでの厚さよりも大きくする厚膜配線部となっていると共に、
前記デバイスチップの前記厚膜配線部と前記パッケージ基板の前記基板面側とにそれぞれ接するようにして両者間に介在された絶縁膜によって前記機能素子の形成位置に前記機能素子の前記厚さと前記厚膜配線部の前記厚さとの差分のエアギャップを形成させてなる、ものとした。

【0007】

前記エアギャップにおいて、前記絶縁膜に、前記機能素子と接触しない寸法をもって突き出す凸部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。この場合には、前記凸部の前記寸法を、前記機能素子の前記厚さと前記厚膜配線部の前記厚さとの差となる距離の４分の１ないし４分の３とすることが、この発明の態様の一つとされる。

【0008】

また、前記絶縁膜を、熱伝導率の高いフィラーを含んだ合成樹脂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】

この発明によれば、デバイスチップを、絶縁膜が厚膜配線部とパッケージ基板側とにそれぞれ密着し、かつ、機能素子を覆い隠すようにして、パッケージ基板に組み合わせることができる。これにより、機能素子の形成位置に機能素子の前記厚さと厚膜配線部の前記厚さとの差分のエアギャップを制御可能な状態で形成させることができる。前記エアギャップは、機能素子の前記厚さと厚膜配線部の前記厚さとの差によって構成された微細なものとなる。弾性波デバイスにあっては、信号印加時に機能素子の共振などによりデバイスチップに生じる熱を効率的に放出させることが必要とされるところ、微細な前記エアギャップによりこのエアギャップ内の気体を介してデバイスチップの熱を絶縁膜からパッケージ基板に直接的に伝達させて効率的に放出させることが可能となる

【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断面構成図であり、図２のＡ－Ａ線位置で弾性波デバイスを断面にして示している。

【図2】図２は、前記第一例の断面構成図であり、図１のＢ－Ｂ線位置で弾性波デバイスを断面にして示している。

【図3】図３は、前記第一例の断面構成図であり、図１のＣ－Ｃ線位置で弾性波デバイスを断面にして示している。

【図4】図４は、前記第一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5】図５は、前記第一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6】図６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7】図７は、前記第一例の一部構成の変更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７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の一面としての基板面２ａに、ＩＤＴ電極を含む機能素子７、典型的には共振器７ａ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７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５に接続されたバンプパッド５ａとパッケージ基板２側の配線６に接続されたバンプパッド６ａとの間に介在されて両バンプパッド５ａ、６ａ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５ａ、６ａ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の実装側の基板面２ａと反対の他面２ｂには弾性波デバイス１を図示しないマザーボードに接続するための外部接続端子２ｃ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７が形成されている。機能素子７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７を構成する導電性金属膜の厚さＬ１（図１参照）、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７を構成する導電性金属膜の厚さＬ１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４にＳＡＷフィルタとなる共振器７ａの一例を示す。共振器７ａはＩＤＴ電極７ｂと、ＩＤＴ電極７ｂを挟むようにして形成される反射器７ｅとを有する。ＩＤＴ電極７ａ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７ｃ同士をこれらの一端側においてバスバー７ｄで接続させてなる。反射器７ｅ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７ｆの端部間をバスバー７ｇで接続させてなる。
また、かかる共振器７ａ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５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７ａａは入出力ポート間に直列に接続された共振器７ａ、符号７ａｂは入出力ポート間に並列に接続された共振器７ａ、符号９はグランド、符号５は配線を示す。共振器７ａ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】

また、デバイスチップ３の一面３ａには、前記機能素子７と前記バンプパッド５ａとに接続された配線５が形成されている。この配線５も導電性金属膜から形成されている。
前記配線５の少なくとも一部は、前記一面に直交する向きにおける厚さを前記機能素子７の前記向きでの厚さよりも大きくする厚膜配線部５ｂとなっている。
かかる配線５も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。
配線５を構成する導電性金属膜の厚さＬ２（図１参照）、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配線５を構成する導電性金属膜の厚さＬ２は、典型的には、２ないし４μｍの範囲とされる。
図示の例では、配線５の一部がバンプパッド５ａとなっている。また、配線５の全体が厚膜配線部５ｂとなっている。

【0020】

また、デバイスチップ３とパッケージ基板２とは、両者の間に絶縁膜１０を介在させて、前記バンプ４によって接続されている。
具体的には、デバイスチップ３の厚膜配線部５ｂとパッケージ基板２の基板面２ａ側とにそれぞれ接するように両者間に形成された絶縁膜１０によって機能素子７の形成位置に機能素子７の前記厚さＬ１と厚膜配線部５ｂの前記厚さＬ２との差分のエアギャップ１２（中空の隙間）を形成させた状態で、デバイスチップ３とパッケージ基板２とを接続・組み合わせている。

【0021】

図示の例では、デバイスチップ３に５つの機能素子７が形成されている。絶縁膜１０は、デバイスチップ３よりも長さ及び幅を共に小さくする四角形の板状を呈している。
絶縁膜１０のデバイスチップ３の一面３ａに向けられた第一面１０ａは、デバイスチップ３の一面３ａに実質的に平行で、厚膜配線部５ｂに密着し、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、５つの機能素子７を覆い隠すように形成されている。絶縁膜１０の縁とデバイスチップ３の縁との間、および、絶縁膜１０の縁とパッケージ基板２の縁との間には、弾性波デバイスの中心１ａ（図２参照）を巡るいずれの位置においても間隔１１が形成されている。配線５におけるバンプパッド５ａとなる部分はこの間隔１１内に位置されている。

【0022】

絶縁膜１０の前記第一面１０ａに対し背中合わせとなる第二面１０ｂは、パッケージ基板２の基板面２ａ側に密着している。図示の例では、パッケージ基板２の基板面２ａに形成された配線６に密着している。図示の例では、この配線６の厚さはパッケージ基板２側のバンプパッド６ａの厚さと等しくなっている。

【0023】

典型的には、図６に示されるように、絶縁膜１０は、パッケージ基板２となる集合基板２ｄに対し、機能素子７と配線５が形成されたデバイスチップ３を実装するに先立ち、集合基板２ｄの全面にスパッタリングにより絶縁膜１０となる樹脂をコーティングした後、エッチングにより各弾性波デバイス１において前記間隔１１が形成されるように前記コーティングされた樹脂から不要な部分を除去（この除去部分を図６において想像線で示す。）することで、前記のように形成される。

【0024】

デバイスチップ３は、絶縁膜１０の形成された集合基板２ｄに対し、絶縁膜１０の第一面１０ａが厚膜配線部５ｂに密着し、かつ、第二面１０ｂがパッケージ基板２側に密着し、機能素子７を前記のように覆い隠すようにして、集合基板２ｄに実装される。これにより、機能素子７の形成位置に機能素子７の前記厚さＬ１と厚膜配線部５ｂの前記厚さＬ２との差分のエアギャップ１２が制御可能な状態で形成される。すなわち、エアギャップ１２のギャップ量はバンプ４の溶着状態に影響を受けることなく一定化される。

【0025】

また、絶縁膜１０は、機能素子７に触れない状態で厚膜配線部５ｂに支持され機能素子７の弾性波を抑制することはない。また、絶縁膜１０によって厚膜配線部５ｂはパッケージ基板２の基板面２ａ側に形成された配線６などと絶縁される。
厚膜配線部５ｂはデバイスチップ３の一面３ａ上において、この一面３ａと絶縁膜１０の第一面１０ａとが平行をなすようにして絶縁膜１０を支持可能なように形成してあれば足りる。厚膜配線部５ｂはデバイスチップ３の一面３ａ上の機能素子７の形成領域以外の領域に形成され、その形成箇所及び形態は必要に応じて変更して構わない。
図示の例では、各機能素子７に対し、これを挟んだ両側（図３においては左右方向の両側）に厚膜配線部５ｂの一部が位置し、このように位置される厚膜配線部５ｂの一部がエアギャップ１２の両側において絶縁膜１０を支持するようになっている。

【0026】

このように集合基板２ｄに複数のデバイスチップ３を実装させた状態から、集合基板２ｄに封止樹脂層１３を形成させ、この後ダイシングを施すことで、複数の弾性波デバイス１が生成される。

【0027】

生成された各弾性波デバイス１において、デバイスチップ３とパッケージ基板２との間には、前記絶縁膜１０の厚さ分の隙間が形成される。前記封止樹脂層１３は、デバイスチップ３の他面３ｂと、デバイスチップ３の厚さ方向に沿った側面３ｃとを覆うと共に、デバイスチップ３の外縁側においてデバイスチップ３とパッケージ基板２との間の前記隙間に入り込んでデバイスチップ３の全周に亘って前記隙間を気密封止する（図１参照）。

【0028】

前記エアギャップ１２は、機能素子７の前記厚さＬ１と厚膜配線部の前記厚さＬ２との差によって構成された微細なものとなる（典型的には２ないし４μｍ）。弾性波デバイス１にあっては、信号印加時に機能素子７の共振などによりデバイスチップ３に生じる熱を効率的に放出させることが必要とされるところ、微細な前記エアギャップ１２によりこのエアギャップ１２内の気体を介してデバイスチップ３の熱を絶縁膜１０からパッケージ基板２に直接的に伝達させて効率的に放出させることが可能となる（この熱の放熱経路を図１中符号ｒ１で示す）。
また、前記デバイスチップ３の熱は、バンプを介してもパッケージ基板２に伝達される（この熱の放熱経路を図１中符号ｒ２で示す）。

【0029】

効率的な放熱を実現させる観点からは、前記エアギャップ１２における前記機能素子７と前記絶縁膜１０との間の距離は２μｍ以下にすることが好ましい。

【0030】

また、同様の観点から、前記絶縁膜１０は、熱伝導率の高いフィラーを含んだ合成樹脂から構成させることが好ましい。
典型的には、かかる絶縁膜１０は、熱硬化性樹脂に７０ｗｔ％ないし９０ｗｔ％の範囲で前記フィラー含ませたものとすることが好ましい。
かかるフィラーはアルミナなどの熱伝導率の高い物質から構成される。また、かかるフィラーは典型的には直径を１ないし１０μｍの範囲とする粒状体として構成される。

【0031】

図７は、前記エアギャップ１２において、前記絶縁膜１０に、前記機能素子７と接触しない寸法をもって突き出す凸部１０ｃを形成させた例を示している。すなわち、凸部１０ｃは絶縁膜１０の第一面１０ａに形成されて、デバイスチップ３の一面３ａ側に向けて突き出している。
このようにすれば、前記エアギャップ１２において、デバイスチップ３側と絶縁膜１０との間の距離をより微細化させることが可能となる。
前記凸部１０ｃの前記寸法、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前記凸部１０ｃの厚さＬ３（図７参照）を、前記機能素子７の前記厚さＬ１と前記厚膜配線部５ｂの前記厚さＬ２との差となる距離の４分の１ないし４分の３となるようにすれば、凸部１０ｃの形成位置におけるエアギャップ１２のギャップ量を、凸部１０ｃの形成されていない位置におけるエアギャップ１２のギャップ量４分の１ないし４分の３にすることができる。
凸部１０ｃは、典型的には、機能素子７の直下に凸部１０ｃが位置されるように、絶縁膜１０の第一面１０ａに形成させる。

【0032】

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】

【0033】

１ 弾性波デバイス
１ａ 中心
２ パッケージ基板
２ａ 基板面
２ｂ 他面
２ｃ 外部接続端子
２ｄ 集合基板
３ デバイスチップ
３ａ 一面
３ｂ 他面
３ｃ 側面
４ バンプ
５ 配線
５ａ バンプパッド
５ｂ 厚膜配線部
６ 配線
６ａ バンプパッド
７ 機能素子
７ａ、７ａａ、７ａｂ 共振器
７ｂ ＩＤＴ電極
７ｃ 電極指
７ｄ バスバー
７ｅ 反射器
７ｆ 電極指
７ｇ バスバー
８ 回路
９ グランド
１０ 絶縁膜
１０ａ 第一面
１０ｂ 第二面
１０ｃ 凸部
１１ 間隔
１２ エアギャップ
１３ 封止樹脂層
ｘ 伝搬方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】