特許 7037843 表面弾性波デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-09

(45)【発行日】2022-03-17

(54)【発明の名称】表面弾性波デバイス

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/25 20060101AFI20220310BHJP

【ＦＩ】

H03H9/25 A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021055339

(22)【出願日】2021-03-29

【審査請求日】2022-01-13

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【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】熊谷 浩一

(72)【発明者】

【氏名】門川 裕

【審査官】橋本 和志

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／１８１９３２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００８－１５３９５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２２９０４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０３Ｈ ９／２５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一面に櫛形電極を含んだ電極パターンを形成させた圧電基板の前記一面上に合成樹脂製のウォール体を介して合成樹脂製のルーフ体を支持させてこれら三者間に内部空間を形成させてなる表面弾性波デバイスであって、
前記ルーフ体及び前記ウォール体を貫通する前記電極パターンを外部に電気的に接続させるための半田バンプの通過穴を備えており、
前記通過穴は、前記ルーフ体内に位置される拡穴部分と、前記ウォール体内に位置される前記拡穴部分よりも断面積を小さくする縮穴部分と、両部分間に形成される段差とを備えており、
前記拡穴部分は、前記通過穴の中心軸を周回する方向において間隔を開けて前記中心軸からの距離を大きくする二以上の外側壁部を備え、隣り合う前記外側壁部間を前記中心軸からの距離を前記外側壁部より小さくする内側壁部としてなる、表面弾性波デバイス。

【請求項2】

前記拡穴部分内に前記中心軸に沿った溝を形成させており、この溝の溝底側が前記外側壁部となるようにしてなる、請求項１に記載の表面弾性波デバイス。

【請求項3】

前記中心軸を周回する方向において隣り合う前記溝との間を前記内側壁部として複数の前記溝を形成させると共に、前記内側壁部を前記中心軸を中心とする仮想の円の円弧に沿うように形成させてなる、請求項２に記載の表面弾性波デバイス。

【請求項4】

前記中心軸に直交する向きの前記拡穴部分の断面輪郭形状を、前記中心軸を中心とした仮想の四角形の辺に沿うように形成された辺部分と、前記四角形の隅側に位置すると共に前記辺部分に実質的に４５度の角度で交わる仮想の線分に実質的に沿うように形成された隅部分とを持つように形成し、前記辺部分が前記内側壁部を構成し、前記隅部分が前記外側壁部を構成するようにしてなる、請求項１に記載の表面弾性波デバイス。

【請求項5】

前記ウォール体の厚さよりも前記ルーフ体の厚さを厚くさせてなる、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の表面弾性波デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、表面弾性波デバイスの改良に関する。

【背景技術】

【0002】

ＷＬＰ（Wafer Level Package)構造の表面弾性波デバイスがある。その構造を図９に示す。ＷＬＰ構造の表面弾性波デバイスでは、一面に櫛形電極を含んだ電極パターンを形成させた圧電基板１００の前記一面上に、合成樹脂製のウォール体１０１を介して合成樹脂製のルーフ体１０２を支持させてこれら三者間に内部空間１０３（エアキャビティ）を形成させている。

【0003】

前記ルーフ体１０２及び前記ウォール体１０１には、前記電極パターンを外部に電気的に接続させるための半田バンプ１０４の通過穴１０５を形成させている。通過穴１０５は、前記ルーフ体１０２内に位置される拡穴部分１０５ａと、前記ウォール体１０１内に位置される前記拡穴部分１０５ａよりも断面積を小さくする縮穴部分１０５ｂと、両部分間に形成される段差１０６とを備えている。

【0004】

ここで、前記半田バンプは、通過穴１０５を通じて前記圧電基板１００の前記一面上に印刷によってクリーム半田を付着させた後のリフロー処理によって球状化する。すなわち、合成樹脂とクリーム半田は親和しないため前記リフロー処理によって溶融したクリーム半田は合成樹脂製のウォール体１０２の前記拡穴部分１０５ａの穴口に接した状態でその表面張力により球状に凝集する。

【0005】

しかるに、従来のＷＬＰ構造の表面弾性波デバイスでは、前記拡穴部分１０５ａは、前記通過穴１０５の中心軸に直交する向きの前記拡穴部分１０５ａの断面輪郭形状を、単純な円形状としたものであった。このため、従来のＷＬＰ構造の表面弾性波デバイスは、前記半田バンプ１０４と前記拡穴部分１０５ａの穴口とが接した箇所と前記段差１０６との間に閉鎖された空隙１０７（ボイド）を形成させてしまうものであった。

【0006】

前記クリーム半田に含まれるフラックスは、前記リフロー処理後に洗浄処理により取り除かれるべきものであるが、従来のＷＬＰ構造の表面弾性波デバイスでは前記空隙１０７は閉鎖されてしまうため、この空隙１０７中のフラックス残渣の除去ができないという問題を有するものであった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

この発明が解決しようとする主たる問題点は、この種の表面弾性波デバイスに備えられる前記半田バンプの周囲にフラックスを残存させる要因となる閉鎖された空隙を形成させないようにする点にある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記課題を達成するために、この発明にあっては、表面弾性波デバイスを、 一面に櫛形電極を含んだ電極パターンを形成させた圧電基板の前記一面上に合成樹脂製のウォール体を介して合成樹脂製のルーフ体を支持させてこれら三者間に内部空間を形成させてなる表面弾性波デバイスであって、
前記ルーフ体及び前記ウォール体を貫通する前記電極パターンを外部に電気的に接続させるための半田バンプの通過穴を備えており、
前記通過穴は、前記ルーフ体内に位置される拡穴部分と、前記ウォール体内に位置される前記拡穴部分よりも断面積を小さくする縮穴部分と、両部分間に形成される段差とを備えており、
前記拡穴部分は、前記通過穴の中心軸を周回する方向において間隔を開けて前記中心軸からの距離を大きくする二以上の外側壁部を備え、隣り合う前記外側壁部間を前記中心軸からの距離を前記外側壁部より小さくする内側壁部としてなる、ものとした。

【0009】

前記拡穴部分内に前記中心軸に沿った溝を形成させ、この溝の溝底側が前記外側壁部となるようにすることが、この発明の態様の一つとされる。

【0010】

また、前記中心軸を周回する方向において隣り合う前記溝との間を前記内側壁部として複数の前記溝を形成させると共に、前記内側壁部を前記中心軸を中心とする仮想の円の円弧に沿うように形成させることが、この発明の態様の一つとされる。

【0011】

また、前記中心軸に直交する向きの前記拡穴部分の断面輪郭形状を、前記中心軸を中心とした仮想の四角形の辺に沿うように形成された辺部分と、前記四角形の隅側に位置すると共に前記辺部分に実質的に４５度の角度で交わる仮想の線分に実質的に沿うように形成された隅部分とを持つように形成し、前記辺部分が前記内側壁部を構成し、前記隅部分が前記外側壁部を構成するようにすることが、この発明の態様の一つとされる。

【0012】

また、前記ウォール体の厚さよりも前記ルーフ体の厚さを厚く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】

【0013】

この発明によれば、この種の表面弾性波デバイスに備えられる前記半田バンプの周囲に形成される空隙を開放されたものとすることができ、この空隙内に残存したフラックスをリフロー処理後の洗浄処理によって適切に除去することが可能となる。

【0014】

また、この発明にかかる表面弾性波デバイスが実装される配線基板と、この配線基板の実装側を被覆するモールド樹脂とを備えるモジュールを構成するにあたり、前記空隙内にモールド樹脂を入り込ませることができ、したがって、この発明は、このように構成されるモジュールの機械的安定性を向上させる特長を有する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、この発明の一実施の形態にかかる表面弾性波デバイス（第一例）の断面構成図である。

【図2】図２は、前記第一例の半田バンプの通過穴の形成箇所を、半田バンプの記載を省略して表した、平面構成図である。

【図3】図３は、図２におけるＡ－Ａ線位置での断面構成図である。

【図4】図４は、図２におけるＢ－Ｂ線位置での断面構成図である。

【図5】図５は、前記第一例に半田バンプを備えさせる工程を示した断面構成図であり、同図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順で進行する。

【図6】図６は、前記第一例を含んで構成されるモジュールを生成する工程を示した断面構成図であり、同図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の順で進行する。

【図7】図７は、この発明の一実施の形態にかかる表面弾性波デバイス（第二例）の半田バンプの通過穴の形成箇所を、半田バンプの記載を省略して表した、平面構成図である。

【図8】図８は、この発明の一実施の形態にかかる表面弾性波デバイス（第三例）の半田バンプの通過穴の形成箇所を、半田バンプの記載を省略して表した、平面構成図である。

【図9】図９は、従来の ＷＬＰ構造の表面弾性波デバイスの断面構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図１～図８に基づいて、この発明の一実施の形態にかかる表面弾性波デバイス１について、説明する。この実施の形態にかかる表面弾性波デバイス１は、ＷＬＰ（Wafer Level Package)構造のものとなっている。

【0017】

その断面構造を図１に示す。ＷＬＰ構造の表面弾性波デバイス１では、一面２ａに櫛形電極を含んだ電極パターン３を形成させた圧電基板２の前記一面２ａ上に、合成樹脂製のウォール体４を介して合成樹脂製のルーフ体５を支持させてこれら三者間に内部空間６（エアキャビティ）を形成させている。

【0018】

圧電基板２は、典型的には、四角形の板状をなす。ＷＬＰ構造では、電極パターン３上の内部空間６を、電極パターン３を囲繞するように圧電基板２の一面２ａ上に前記ウォール体４を形成させた後、このウォール体４の上にこのルーフ体５を形成させることで、形成させている。図示の例では、ルーフ体５は、外周部をウォール体４の圧電基板２からの突き出し端に一体化させた板状をなすように成形されている。表面弾性波デバイス１は、圧電基板２の厚さ方向に沿った端面２ｂを含む仮想の平面上に、ウォール体４の端面４ａ、および、ルーフ体５の端面５ａが位置されるように、成形されている。

【0019】

前記ルーフ体５及び前記ウォール体４には、前記電極パターン３を外部に電気的に接続させるための半田バンプ７の通過穴８が形成されている。通過穴８は、前記電極パターン３の端子部３ａを穴底に位置させて、前記ルーフ体５及び前記ウォール体４を圧電基板２の一面２ａに直交する向きに貫通している。通過穴８は、典型的には、前記内部空間６を周回する方向において、隣り合う通過穴８との間に間隔を開けて、複数個形成される。

【0020】

各通過穴８はそれぞれ、前記ルーフ体５内に位置される拡穴部分８ａと、前記ウォール体４内に位置される前記拡穴部分８ａよりも通過穴８の中心軸ｘ（通過穴８の中心を通る通過穴８の連続方向に沿った直線）に直交する向きの穴内の空間断面積を小さくする縮穴部分８ｂと、両部分８ａ、８ｂ間に形成される段差８ｃとを備えている。段差８ｃは、通過穴８の中心軸ｘを周回するように形成されている。拡穴部分８ａの前記中心軸ｘに直交する向きの断面輪郭形状はこの拡穴部分８ａのいずれの位置でも一様であり、縮穴部分８ｂの前記中心軸ｘに直交する向きの断面輪郭形状もこの縮穴部分８ｂのいずれの位置でも一様となっている。

【0021】

各通過穴８にはそれぞれ、半田バンプ７が形成される。各半田バンプ７はそれぞれ、縮穴部分８ｂ内に位置される基部７ａと、段差８ｃ上に形成されて拡穴部分８ａ内に位置される下部７ｂａと通過穴８の穴口８ｄより外側に突き出す上部７ｂｂとを備えた球状部７ｂとを備えている。半田バンプ７の形成工程の要部を図５に示す。

【0022】

先ず、圧電基板２上に、所定の位置に通過穴８を備えたウォール体４及びルーフ体５を形成させる（ステップ１／図５（ａ））。
次いで、通過穴８を通じて前記圧電基板２の前記一面２ａ上に印刷によってクリーム半田９を付着させる（ステップ２／図５（ｂ））。
この後、リフロー処理によって溶融したクリーム半田９により半田バンプ７を形成させる（ステップ３／図５（ｃ））。溶融したクリーム半田９は合成樹脂製のウォール体４の通過穴８の穴口８ｄ、すなわち、拡穴部分８ａの穴口に接した状態で球状に凝集して前記球状部７ｂを形成する。

【0023】

この実施の形態にあっては、図２、図７、図８に示されるように、前記拡穴部分８ａは、前記通過穴８の中心軸ｘ（図５（ａ）参照）を周回する方向において間隔を開けて前記中心軸ｘからの距離を大きくする二以上の外側壁部８ａａを備え、隣り合う前記外側壁部８ａａ間を前記中心軸ｘからの距離を前記外側壁部８ａａより小さくする内側壁部８ａｂとした構成となっている。

【0024】

このようにすると、内側壁部８ａｂに接した状態で半田バンプ７を形成させると共に、前記段差８ｃ上において形成された半田バンプ７と外側壁部８ａａとの間に開放された空隙１０を形成させることができる。
これにより、前記空隙１０内に残存したフラックスをリフロー処理後の洗浄処理によって適切に除去することが可能となる。
また、通過穴８を通じて前記圧電基板２の前記一面２ａ上に印刷によってクリーム半田９を付着させるときに、前記空隙１０からエアを抜けさせることができ、適切且つスムースなクリーム半田９の印刷が可能となる。
また、かかる表面弾性波デバイス１が実装される配線基板１１ｂと、この配線基板１１ｂの実装側を被覆するモールド樹脂１１ａとを備えるモジュール１１（複合部品）を構成するにあたり、前記空隙１０内にモールド樹脂１１ａを入り込ませることができ、したがって、このように構成されるモジュール１１の機械的安定性を向上させる特長を有する。

【0025】

かかるモジュール１１の製造工程の要部を図６に示す。
先ず、配線基板１１ｂの端子部１１ｃ（図６（ａ）参照）上に印刷によってクリーム半田９を付着させる（ステップ１／図６（ｂ））。
次いで、ステップ１の端子部１１ｃ上に対応する表面弾性波デバイス１の半田バンプ７が位置されるようにした状態で、リフロー処理をし、半田バンプ７と端子部１１ｃとを電気的に接続させる（ステップ２／図６（ｂ）から図６（ｃ））。
最後に、配線基板１１ｂの実装側を、モールド樹脂１１ａ内に表面弾性波デバイス１が埋め込まれるようにして、モールド樹脂１１ａで被覆する（ステップ３／図６（ｄ））。

【0026】

拡穴部分８ａの断面輪郭形状を単純な円形状としてしまうと、半田バンプ７と拡穴部分８ａの穴口とが接した箇所と前記段差８ｃとの間に閉鎖された空隙１０（ボイド）を形成させてしまう。これに対し、この実施の形態にかかる表面弾性波デバイス１では、リフロー処理によって溶融したクリーム半田９は合成樹脂製のウォール体４の通過穴８の穴口８ｄ、すなわち、拡穴部分８ａの穴口のうち内側壁部８ａｂによって形成される箇所に接した状態で球状に凝集して前記球状部７ｂを形成するようになることから、球状部７ｂと拡穴部分８ａの外側壁部８ａａとの間を開放させた状態で、前記空隙１０を形成させることができる。

【0027】

図１～図６は、拡穴部分８ａ内に、すなわち、拡穴部分８ａにおける通過穴８の穴壁に、中心軸ｘに沿った溝１２を形成させて、この溝１２の溝１２底側が外側壁部８ａａとなるようにした第一例を示している。この第一例では、前記中心軸ｘを周回する方向において隣り合う前記溝１２との間を前記内側壁部８ａｂとして複数の前記溝１２を形成させると共に、前記内側壁部８ａｂを前記中心軸ｘを中心とする仮想の円の円弧に沿うように形成させている。前記中心軸ｘに直交する向きの前記溝１２の断面輪郭形状は半円弧状となっている。前記中心軸ｘを周回する方向において隣り合う前記溝１２間には、いずれの位置においても実質的に等しい間隔が形成されている。また、この第一例では、前記中心軸ｘを周回する方向においていずれの位置においても、前記中心軸ｘを挟んだ対向位置にはそれぞれ前記溝１２が位置するようになっている。
これにより、この第一例では、半田バンプ７の球状部７ｂに内側壁部８ａｂを線的に接しさせた状態で、前記中心軸ｘを周回する方向において、隣り合う内側壁部８ａｂ間を開放させた空隙１０を形成させることができる。
例えば、前記半田バンプ７の球状部７ｂの最大径Ｌ１（図４参照）を１００μｍ、縮径部分を円形穴としてその穴径Ｌ２（図２参照）を８０μｍ、拡穴部分８ａの前記中心軸ｘを挟んだ対向位置にある内側壁部８ａｂ間の距離Ｌ３（図３参照）を９０μｍ、拡穴部分８ａの前記中心軸ｘを挟んだ対向位置にある外側壁部８ａａ間の距離Ｌ４（図４参照）を１１０μｍとすると、球状部７ｂと拡穴部分８ａの外側壁部８ａａとの間に１０μｍの空隙１０の開放箇所を形成させることができる。

【0028】

図７は、前記溝１２を、一対の溝側壁１２ｂとこの溝側壁１２ｂに交叉する溝底壁１２ａとを備えるように形成させた第二例を示している。この第二例のその余の構成は前記第一例と実質的に同一であるので、その説明は省略する。

【0029】

図８は、前記中心軸ｘに直交する向きの前記拡穴部分８ａの断面輪郭形状を、前記中心軸ｘを中心とした仮想の四角形ｙ（図８参照）の辺に沿うように形成された辺部分１３と、前記四角形ｙの隅に位置する隅部分１４とを持つように形成し、前記辺部分１３が前記内側壁部８ａｂを構成し、前記隅部分１４が前記外側壁部８ａａを構成するようにした第三例を示している。図示の例では、仮想の四角形ｙの二つの対角線の交点が前記中心軸ｘの中心となるようにしてある。また、隅部分１４は、前記辺部分１３に実質的に４５度の角度で交わる仮想の線分ｚ（図８参照）に実質的に沿うように形成されており、前記中心軸ｘに直交する向きの前記拡穴部分８ａの断面輪郭形状は実質的に八角形となっている。
これにより、この第三例では、半田バンプ７の球状部７ｂに四箇所の内側壁部８ａｂを点的に接しさせた状態で、前記中心軸ｘを周回する方向において、隣り合う前記接触箇所間にそれぞれ開放された空隙１０を形成させることができる。

【0030】

また、以上に説明した実施の形態では、前記ウォール体４の厚さ（圧電素子の一面２ａに直交する向きのウォール体４の寸法）よりも前記ルーフ体５（圧電素子の一面２ａに直交する向きのルーフ体５の寸法）の厚さが厚くなるようにしている。このようにした場合、前述のように、通過穴８を通じて前記圧電基板２の前記一面２ａ上に印刷によってクリーム半田９を付着（ステップ２／図５（ｂ））させたときに、拡穴部分８ａ内のクリーム半田９の量を増加させ易くなる。

【0031】

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】

【0032】

１ 表面弾性波デバイス
２ 圧電基板
２ａ 一面
２ｂ 端面
３ 電極パターン
３ａ 端子部
４ ウォール体
４ａ 端面
５ ルーフ体
５ａ 端面
６ 内部空間
７ 半田バンプ
７ａ 基部
７ｂ 球状部
７ｂａ 下部
７ｂｂ 上部
８ 通過穴
８ａ 拡穴部分
８ａａ 外側壁部
８ａｂ 内側壁部
８ｂ 縮穴部分
８ｃ 段差
８ｄ 穴口
９ クリーム半田
１０ 空隙
１１ モジュール
１１ａ モールド樹脂
１１ｂ 配線基板
１１ｃ 端子部
１２ 溝
１２ａ 溝底壁
１２ｂ 溝側壁
１３ 辺部分
１４ 隅部分
ｘ 中心軸
ｙ 仮想の四角形
ｚ 仮想の線分

【要約】      （修正有）

【課題】半田バンプの周囲にフラックスを残存させる要因となる閉鎖された空隙を形成させないようにする。
【解決手段】表面弾性波デバイス１は、圧電基板２と、電極パターン３と、ウォール体４と、ルーフ体５と、を有する。ルーフ体５及びウォール体４は、電極パターン３を外部に電気的に接続させるための半田バンプ７の通過穴８を備えている。通過穴８は、ルーフ体５内に位置される拡穴部分８ａと、ウォール体４内に位置される拡穴部分８ａよりも断面積を小さくする縮穴部分８ｂと、両部分間に形成される段差８ｃと、を備えている。拡穴部分８ａは、通過穴８の中心軸を周回する方向において間隔を開けて中心軸からの距離を大きくする複数の外側壁部８ａａと、隣り合う外側壁部８ａａ間を中心軸からの距離を外側壁部８ａａより小さい内側壁部と、を有する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】