特許 7282343 弾性波デバイスおよびその弾性波デバイスを備えるモジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-19

(45)【発行日】2023-05-29

(54)【発明の名称】弾性波デバイスおよびその弾性波デバイスを備えるモジュール

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/25 20060101AFI20230522BHJP

   H03H 9/64 20060101ALI20230522BHJP

   H03H 9/17 20060101ALI20230522BHJP

【ＦＩ】

H03H9/25 A

H03H9/25 C

H03H9/64 Z

H03H9/17 F

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2021070677

(22)【出願日】2021-04-19

(65)【公開番号】P2022165332

(43)【公開日】2022-10-31

【審査請求日】2022-08-24

【早期審査対象出願】

【前置審査】

(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】100171077

【弁理士】

【氏名又は名称】佐々木 健

(72)【発明者】

【氏名】桑原 英司

【審査官】石田 昌敏

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－００２５１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１１６６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０９０３４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１０１３７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１３１７１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１５０５１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－００４２６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／０１６２０３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０３Ｈ ９／００－ ９／７６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

配線基板と、
金属で形成され、前記配線基板上に形成された放熱用パターンと、
前記配線基板と複数のバンプを介してボンディングされた基板と、
前記基板上に形成された複数の直列共振器と、
金属で形成され、前記基板上に形成された前記複数の直列共振器同士を電気的に接続する配線と、
前記基板上に形成された複数のバンプパッドと、
前記複数のバンプパッドのうち、金属で形成され、前記配線と接合され前記配線に含まれる放熱用バンプパッドと、
前記基板を前記配線基板とともに気密封止する封止部と、
を備える弾性波デバイスであって、
金属で形成された前記放熱用バンプパッドが、金属で形成された前記放熱用パターンに、金属で形成されたバンプを介してボンディングされることで、
金属で形成された前記放熱用パターンは、前記基板上に形成された前記複数の直列共振器同士を電気的に接続する、金属で形成された前記配線と絶縁されていない弾性波デバイス。

【請求項2】

前記放熱用パターンは、接地されていない請求項１に記載の弾性波デバイス。

【請求項3】

前記放熱用パターンは、前記配線基板に形成された電気信号が通過する配線と直接的に接続されていない請求項１に記載の弾性波デバイス。

【請求項4】

前記放熱用パターンは、前記バンプ以外の金属と接合していない請求項１に記載の弾性波デバイス。

【請求項5】

前記配線基板は、放熱用ビアおよび第二放熱用パターンを備え、前記放熱用パターンは、前記放熱用ビアを介して前記第二放熱用パターンと接合されている請求項１に記載の弾性波デバイス。

【請求項6】

前記封止部は、前記放熱用パターンと接合されている請求項１に記載の弾性波デバイス。

【請求項7】

前記封止部は、樹脂で形成され、
前記放熱用パターンを形成する金属は、前記封止部を形成する樹脂と接合する領域の少なくとも一部において、粗化処理がなされている請求項６に記載の弾性波デバイス。

【請求項8】

前記基板は、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶または圧電セラミックスからなる基板である請求項１に記載の弾性波デバイス。

【請求項9】

前記基板は、サファイア、シリコン、アルミナ、スピネル、水晶またはガラスからなる支持基板が接合されている請求項１に記載の弾性波デバイス。

【請求項10】

複数の並列共振器をさらに備える、ラダー型フィルタを含んでいる請求項１に記載の弾性波デバイス。

【請求項11】

請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の弾性波デバイスを備えるモジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、弾性波デバイスおよびその弾性波デバイスを備えるモジュールに関連する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、弾性波デバイスを開示する。当該弾性波デバイスは、貫通ビア等の放熱経路を介して放熱する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１５７９２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の弾性波デバイスの放熱経路においては、熱容量が十分でない。このため、放熱性が十分でない。

【0005】

本開示は、上述の課題を解決するためになされた。本開示の目的は、放熱性を向上することができる弾性波デバイスおよびその弾性波デバイスを備えるモジュールを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示にかかる弾性波デバイスは、
配線基板と、
金属で形成され、前記配線基板上に形成された放熱用パターンと、
前記配線基板と複数のバンプを介してボンディングされた基板と、
前記基板上に形成された複数の直列共振器と、
金属で形成され、前記基板上に形成された前記複数の直列共振器同士を電気的に接続する配線と、
前記基板上に形成された複数のバンプパッドと、
前記複数のバンプパッドのうち、金属で形成され、前記配線と接合され前記配線に含まれる放熱用バンプパッドと、
前記基板を前記配線基板とともに気密封止する封止部と、
を備える弾性波デバイスであって、
金属で形成された前記放熱用バンプパッドが、金属で形成された前記放熱用パターンに、金属で形成されたバンプを介してボンディングされることで、
金属で形成された前記放熱用パターンは、前記基板上に形成された前記複数の直列共振器同士を電気的に接続する、金属で形成された前記配線と絶縁されていない弾性波デバイスとした。

【0008】

前記放熱用パターンは、接地されていないことが、本開示の一形態とされる。

【0009】

前記放熱用パターンは、前記配線基板に形成された電気信号が通過する配線と直接的に接続されていないことが、本開示の一形態とされる。

【0010】

前記放熱用パターンは、前記バンプ以外の金属と接合していないことが、本発明の一形態とされる。

【0011】

前記配線基板は、放熱用ビアおよび第二放熱用パターンを備え、前記放熱用パターンは、前記放熱用ビアを介して前記第二放熱用パターンと接合されていることが、本発明の一形態とされる。

【0012】

前記封止部は、前記放熱用パターンと接合されていることが、本開示の一形態とされる。

【0013】

前記封止部は、樹脂で形成され、
前記放熱用パターンを形成する金属は、前記封止部を形成する樹脂と接合する領域の少なくとも一部において、粗化処理がなされていることが、本開示の一形態とされる。

【0014】

前記基板は、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶または圧電セラミックスからなる基板であることが、本開示の一形態とされる。

【0015】

前記基板は、サファイア、シリコン、アルミナ、スピネル、水晶またはガラスからなる支持基板が接合されていることが、本開示の一形態とされる。

【0016】

複数の並列共振器をさらに備える、ラダー型フィルタを含んでいることが、本開示の一形態とされる。

【0017】

前記弾性波デバイスを備えるモジュールが、本開示の一形態とされる。

【発明の効果】

【0018】

本開示によれば、放熱性を向上することができる弾性波デバイスおよびその弾性波デバイスを備えるモジュールを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】実施の形態１における弾性波デバイスの縦断面図である。

【図2】実施の形態１における弾性波デバイスの斜視図である。

【図3】実施の形態１における弾性波デバイスの平面図である。

【図4】実施の形態１における弾性波デバイスの弾性波素子の例を示す図である。

【図5】実施の形態１における弾性波デバイスの弾性波素子が音響薄膜共振器である例を示す図である。

【図6】実施の形態２における弾性波デバイスが適用されるモジュールの縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

実施の形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には同一の符号が付される。当該部分の重複説明は適宜に簡略化ないし省略される。

【0021】

実施の形態１．
図１は実施の形態１における弾性波デバイスの縦断面図である。図２は実施の形態１における弾性波デバイスの斜視図である。

【0022】

図１と図２は、弾性波デバイス１として、デュプレクサである弾性波デバイスの例を示す。

【0023】

図１に示されるように、弾性波デバイス１は、配線基板３と放熱用パターン６と複数のバンプ１５とデバイスチップ５と封止部１７とを備える。

【0024】

例えば、配線基板３は、樹脂からなる多層基板である。例えば、配線基板３は、複数の誘電体層からなる低温同時焼成セラミックス（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ－ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ：ＬＴＣＣ）多層基板である。

【0025】

放熱用パターン６は、配線基板３上に形成される。例えば、放熱用パターン６は、金属により形成されている。

【0026】

複数のバンプ１５は、配線基板３と電気的に接続される。例えば、バンプ１５は、金バンプである。例えば、バンプ１５の高さは、２０μｍから５０μｍである。複数のバンプ１５は、デバイスチップ５の第一主面の配線と電気的に接続される。

【0027】

デバイスチップ５は、配線基板３と複数のバンプ１５を介してボンディングされる。

【0028】

例えば、デバイスチップ５は、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムまたは水晶などの圧電単結晶で形成された基板である。例えば、デバイスチップ５は、圧電セラミックスで形成された基板である。例えば、デバイスチップ５は、圧電基板と支持基板とが接合された基板である。例えば、支持基板は、サファイア、シリコン、アルミナ、スピネル、水晶またはガラスで形成された基板である。

【0029】

デバイスチップ５は、機能素子が形成される基板である。例えば、デバイスチップ５の主面（図１の下面）において、受信フィルタと送信フィルタとが形成される。

【0030】

受信フィルタは、所望の周波数帯域の電気信号が通過し得るように形成される。例えば、受信フィルタは、複数の直列共振器と複数の並列共振器からなるラダー型フィルタである。

【0031】

送信フィルタは、所望の周波数帯域の電気信号が通過し得るように形成される。例えば、送信フィルタは、複数の直列共振器と複数の並列共振器からなるラダー型フィルタである。

【0032】

封止部１７は、デバイスチップ５を覆うように形成される。例えば、封止部１７は、合成樹脂等の絶縁体により形成される。例えば、封止部１７は、金属で形成される。例えば、封止部１７は、樹脂層と金属層とで形成される。

【0033】

封止部１７が合成樹脂で形成される場合、当該合成樹脂は、エポキシ樹脂、ポリイミドなどである。好ましくは、封止部１７は、エポキシ樹脂を用い、低温硬化プロセスを用いてエポキシ樹脂で形成される。

【0034】

封止部１７は、放熱用パターン６と接合されている。

【0035】

次に、図３を用いて、デバイスチップ５の構成を説明する。
図３は実施の形態１における弾性波デバイスの平面図である。

【0036】

図３に示されるように、複数の弾性波素子５２と配線パターン５４とは、デバイスチップ５の主面に形成される。

【0037】

複数の弾性波素子５２は、複数の直列共振器Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５と複数の並列共振器Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４とを含む。

【0038】

複数の直列共振器Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５と複数の並列共振器Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４とは、送信フィルタとして機能し得るように形成される。その他の直列共振器とその他の並列共振器とは、受信フィルタとしての機能し得るように形成される。

【0039】

例えば、配線パターン５４は、銀、アルミニウム、銅、チタン、パラジウムなどの適宜の金属もしくは合金により形成される。例えば、配線パターン５４は、複数の金属層を積層してなる積層金属膜により形成される。例えば、配線パターン５４の厚みは、１５００ｎｍから４５００ｎｍである。

【0040】

配線パターン５４は、アンテナ用バンプパッドＡＮＴと送信用バンプパッドＴｘと受信用バンプパッドＲｘと４つのグランドバンプパッドＧＮＤと放熱用バンプパッドＨＲとを含む。配線パターン５４は、弾性波素子５２と電気的に接続される。

【0041】

本開示において、放熱用バンプパッドＨＲは、接地されていない。放熱用バンプパッドＨＲは、放熱用パターン６に対応した位置に設けられる。放熱用バンプパッドＨＲは、放熱用パターン６にバンプ１５を介してボンディングされている。

【0042】

図示されないが、放熱用パターン６は、接地されていない。放熱用パターン６は、電気信号が通過する配線パターン５４と接続されていない。放熱用パターン６は、バンプ１５以外の金属と接合していない。放熱用パターン６は、封止部１７と接合する領域の少なくとも一部において、粗化処理がなされている。

【0043】

次に、図４を用いて、弾性波素子５２の例を説明する。
図４は実施の形態１における弾性波デバイスの弾性波素子の例を示す図である。

【0044】

図４に示されるように、ＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）５２ａと一対の反射器５２ｂとは、デバイスチップ５の第一主面に形成される。ＩＤＴ５２ａと一対の反射器５２ｂとは、弾性表面波を励振し得るように設けられる。

【0045】

例えば、ＩＤＴ５２ａと一対の反射器５２ｂとは、アルミニウムと銅の合金で形成される。例えば、ＩＤＴ５２ａと一対の反射器５２ｂとは、チタン、パラジウム、銀などの適宜の金属もしくはこれらの合金で形成される。例えば、ＩＤＴ５２ａと一対の反射器５２ｂとは、複数の金属層が積層した積層金属膜により形成される。例えば、ＩＤＴ５２ａと一対の反射器５２ｂとの厚みは、１５０ｎｍから４００ｎｍである。

【0046】

ＩＤＴ５２ａは、一対の櫛形電極５２ｃを備える。一対の櫛形電極５２ｃは、互いに対向する。櫛形電極５２ｃは、複数の電極指５２ｄとバスバー５２ｅとを備える。複数の電極指５２ｄは、長手方向を合わせて配置される。バスバー５２ｅは、複数の電極指５２ｄを接続する。

【0047】

一対の反射器５２ｂの一方は、ＩＤＴ５２ａの一側に隣接する。一対の反射器５２ｂの他方は、ＩＤＴ５２ａの他側に隣接する。

【0048】

次に、図５を用いて、弾性波素子５２が音響薄膜共振器である例を説明する。
図５は実施の形態１における弾性波デバイスの弾性波素子が音響薄膜共振器である例を示す図である。

【0049】

図５において、チップ基板６０は、デバイスチップ５として機能する。例えば、例えば、チップ基板６０は、シリコン等の半導体基板、または、サファイア、アルミナ、スピネルもしくはガラス等の絶縁基板である。

【0050】

圧電膜６２は、チップ基板６０上に設けられる。例えば、圧電膜６２は、窒化アルミニウムで形成される。

【0051】

下部電極６４と上部電極６６とは、圧電膜６２を挟むように設けられる。例えば、下部電極６４と上部電極６６とは、ルテニウム等の金属で形成される。

【0052】

空隙６８は、下部電極６４とチップ基板６０との間に形成される。

【0053】

音響薄膜共振器において、下部電極６４と上部電極６６とは、圧電膜６２の内部に厚み縦振動モードの弾性波を励振する。

【0054】

以上で説明された実施の形態１によれば、放熱用バンプパッドＨＲは、放熱用パターン６にバンプ１５を介してボンディングされている。このため、弾性波デバイス１の放熱性を向上することができる。その結果、弾性波デバイス１の耐電力性を向上することができる。

【0055】

また、放熱用パターン６は、金属により形成されている。このため、弾性波デバイス１の放熱性をより確実に向上することができる。

【0056】

また、放熱用パターン６は、接地されていない。このため、弾性波デバイス１の放熱性をより確実に向上することができる。

【0057】

また、放熱用パターン６は、電気信号が通過する配線パターン５４と接続されていない。このため、弾性波デバイス１の放熱性をより確実に向上することができる。

【0058】

また、放熱用パターン６は、バンプ１５以外の金属と接合していない。このため、弾性波デバイス１の放熱性をより確実に向上することができる。

【0059】

なお、配線基板３は、放熱用ビアおよび第二放熱用パターンを備え、放熱用パターン６は、放熱用ビアを介して第二放熱用パターンと接合されてもよい。この場合、弾性波デバイス１の放熱性をより確実に向上することができる。

【0060】

また、封止部１７は、放熱用パターン６と接合されている。このため、弾性波デバイス１の放熱性をより確実に向上することができる。

【0061】

また、放熱用パターン６は、封止部１７と接合する領域の少なくとも一部において、粗化処理がなされている。このため、弾性波デバイス１の放熱性をより確実に向上することができる。

【0062】

また、デバイスチップ５は、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶または圧電セラミックスからなる基板である。このため、弾性波デバイス１の放熱性をより確実に向上することができる。

【0063】

また、デバイスチップ５は、サファイア、シリコン、アルミナ、スピネル、水晶またはガラスからなる支持基板が接合されている。このため、弾性波デバイス１の放熱性をより確実に向上することができる。

【0064】

また、弾性波デバイス１は、複数の並列共振器をさらに備えるラダー型フィルタを含んでいる。このため、ラダー型フィルタを備えた弾性波デバイス１の放熱性をより確実に向上することができる。

【0065】

実施の形態２．
図６は実施の形態２における弾性波デバイスが適用されるモジュールの縦断面図である。なお、実施の形態１の部分と同一又は相当部分には同一符号が付される。当該部分の説明は省略される。

【0066】

図６において、モジュール１００は、配線基板１３０と集積回路部品ＩＣと弾性波デバイス１とインダクタ１１と封止部１１７とを備える。

【0067】

配線基板１３０は、実施の形態１の配線基板３と同等である。

【0068】

図示されないが、集積回路部品ＩＣは、配線基板１３０の内部に実装される。集積回路部品ＩＣは、スイッチング回路とローノイズアンプとを含む。

【0069】

弾性波デバイス１は、配線基板１３０の主面に実装される。

【0070】

インダクタ１１は、配線基板１３０の主面に実装される。インダクタ１１は、インピーダンスマッチングのために実装される。例えば、インダクタ１１１は、Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐａｓｓｉｖｅ Ｄｅｖｉｃｅ（ＩＰＤ）である。

【0071】

封止部１１７は、弾性波デバイス１を含む複数の電子部品を封止する。

【0072】

以上で説明された実施の形態３によれば、モジュール１００は、弾性波デバイス１を備える。このため、モジュール１００の放熱性を向上することができる。その結果、モジュール１００の耐電力性を向上することができる。

【0073】

少なくとも一つの実施形態のいくつかの側面が説明されたが、様々な改変、修正および改善が当業者にとって容易に想起されることを理解されたい。かかる改変、修正および改善は、本開示の一部となることが意図され、かつ、本開示の範囲内にあることが意図される。

【0074】

理解するべきことだが、ここで述べられた方法および装置の実施形態は、上記説明に記載され又は添付図面に例示された構成要素の構造および配列の詳細への適用に限られない。方法および装置は、他の実施形態で実装し、様々な態様で実施又は実行することができる。

【0075】

特定の実装例は、例示のみを目的としてここに与えられ、限定されることを意図しない。

【0076】

本開示で使用される表現および用語は、説明目的であって、限定としてみなすべきではない。ここでの「含む」、「備える」、「有する」、「包含する」およびこれらの変形の使用は、以降に列挙される項目およびその均等物並びに付加項目の包括を意味する。

【0077】

「又は（若しくは）」の言及は、「又は（若しくは）」を使用して記載される任意の用語が、当該記載の用語の一つの、一つを超える、およびすべてのものを示すように解釈され得る。

【0078】

前後左右、頂底上下、横縦、表裏への言及は、いずれも、記載の便宜を意図する。当該言及は、本開示の構成要素がいずれか一つの位置的又は空間的配向に限られるものではない。したがって、上記説明および図面は、例示にすぎない。

【符号の説明】

【0079】

１ 弾性波デバイス、 ３ 配線基板、 ５ デバイスチップ、 ６ 放熱用パターン、 １５ バンプ、 １７ 封止部、 ５２ 弾性波素子、 ５２ａ ＩＤＴ、 ５２ｂ 反射器、 ５２ｃ 櫛形電極、 ５２ｄ 電極指、 ５４ 配線パターン、 ６０ チップ基板、 ６２ 圧電膜、 ６４ 下部電極、 ６６ 上部電極、 ６８ 空隙、 １００ モジュール、 １０５ デバイスチップ、 １１１ インダクタ、 １１７ 封止部、 １３０ 配線基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】