CN104205633B - 弹性波滤波器元件以及其制造方法 - Google Patents

弹性波滤波器元件以及其制造方法 Download PDF

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Abstract

提供一种能制造具有被改善的散热性的弹性波滤波器元件的方法。弹性波滤波器元件(1)具备发送侧弹性波滤波器芯片(11a)以及接收侧弹性波滤波器芯片(11b)。发送侧弹性波滤波器芯片(11a)具有：支承基板(12)、压电体层(14)、和IDT电极(15)。支承基板(12)由绝缘性材料构成。压电体层(14)被支承基板(12)直接或间接地支承。IDT电极(15)与压电体层(14)接触地设置。接收侧弹性波滤波器芯片(11b)具有：压电基板(18)、和设于压电基板(18)上的IDT电极(19)。支承基板(12)的热传导率高于压电体层(14)以及压电基板(18)的任一者的热传导率。

Description

弹性波滤波器元件以及其制造方法
技术领域
本发明涉及弹性波滤波器元件以及其制造方法。
背景技术
过去，已知例如专利文献1记载那样的在布线基板上面朝下地倒片安装发送侧弹性波滤波器芯片和接收侧弹性波滤波器芯片的弹性波滤波器元件。在专利文献1记载的弹性波滤波器元件中，通过设于布线基板上的树脂密封部来密封发送侧弹性波滤波器芯片以及接收侧弹性波滤波器芯片。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开平11-26623号公报
发明的概要
发明要解决的课题
弹性波滤波器芯片在工作时发热。为此，在设置了密封件的弹性波滤波器元件中，在动作中温度发生变化，有可能特性发生变化。为了应对此，有提高弹性波滤波器元件的散热性的要求。
发明内容
本发明主要目的在于，提供能制造具有被改善的散热性的弹性波滤波器元件的方法。
用于解决课题的手段
本发明所涉及的弹性波滤波器元件具备发送侧弹性波滤波器芯片以及接收侧弹性波滤波器芯片。发送侧弹性波滤波器芯片具有：支承基板、压电体层、和IDT电极。支承基板由绝缘性材料构成。压电体层被支承基板直接或间接地支承。IDT电极与压电体层相接设置。接收侧弹性波滤波器芯片具有：压电基板、和设于压电基板上的IDT电极。支承基板的热传导率高于压电体层以及压电基板的任一者的热传导率。
在本发明所涉及的弹性波滤波器元件的某特定的方面，弹性波滤波器元件还具备安装基板和绝缘件。在安装基板倒片安装发送侧弹性波滤波器芯片以及接收侧弹性波滤波器芯片。绝缘件配置在安装基板上。绝缘件覆盖发送侧弹性波滤波器芯片以及接收侧弹性波滤波器芯片。
本发明所涉及的弹性波滤波器元件的另外的特定的方面，支承基板的热膨胀系数小于压电体层的热膨胀系数。
在本发明所涉及的弹性波滤波器元件的其它的特定的方面，支承基板由从氧化铝、氮化铝、氮化硼、碳化硅、硅以及氧化镁所组成的群中选择的至少1种材料构成。
在本发明所涉及的弹性波滤波器元件的其它的特定的方面，绝缘件具有保护部和绝缘板。保护部设置在安装基板上。保护部覆盖支承基板以及压电体层的侧面和压电基板的侧面。保护部被设置成支承基板的与安装基板相反侧的表面的至少一部分、和压电基板的与安装基板相反侧的表面的至少一部分露出。绝缘板被设置成跨在支承基板的从保护部露出的表面上、和压电基板的从保护部露出的表面上。绝缘板的热传导率高于压电基板以及压电体层的热传导率。
在本发明所涉及的弹性波滤波器元件的另外的特定的方面，绝缘板由从氧化铝、氮化铝、氮化硼、碳化硅、氧化镁以及硅所组成的群中选择的至少一种构成。
在本发明所涉及的弹性波滤波器元件的其它的特定的方面，IDT电极包含以铝为主成分的外延膜。
在本发明所涉及的弹性波滤波器元件的另外的特定的方面，发送侧弹性波滤波器芯片是梯型弹性波滤波器芯片。接收侧弹性波滤波器芯片是纵耦合谐振器型弹性波滤波器芯片。
本发明所涉及的弹性波滤波器元件的制造方法是用于制造本发明所涉及的弹性波滤波器元件的方法。在本发明所涉及的弹性波滤波器元件的制造方法中，从比压电体层要厚的压电基板的一个面进行离子注入。在进行了离子注入的压电基板的一个面层叠暂时支承部件。通过加热层叠了暂时支承部件的压电基板，同时在压电基板的注入离子浓度最高的高浓度离子注入部分切断压电基板，由此在暂时支承部件上形成压电体层。在压电体层的与暂时支承部件相反侧的面直接或间接地层叠支承基板。从直接或间接地层叠在支承基板的压电体层分离暂时支承部件。
在本发明所涉及的弹性波滤波器元件的制造方法的某个特定的方面，在压电体层上形成热传导率高于压电体层的热传导率的电介质层，在电介质层上层叠支承基板。
发明的效果
根据本发明，能提供具有被改善了的散热性的弹性波滤波器元件、以及能制造该弹性波滤波器元件的方法。
附图说明
图1是本发明的1个实施方式中的弹性表面波滤波器元件的概略截面图。
图2是用于说明本发明的1个实施方式中的发送侧弹性表面波滤波器芯片的制造工序的概略截面图。
图3是用于说明本发明的1个实施方式中的发送侧弹性表面波滤波器芯片的制造工序的概略截面图。
图4是用于说明本发明的1个实施方式中的发送侧弹性表面波滤波器芯片的制造工序的概略截面图。
图5是用于说明本发明的1个实施方式中的发送侧弹性表面波滤波器芯片的制造工序的概略截面图。
图6是用于说明本发明的1个实施方式中的发送侧弹性表面波滤波器芯片的制造工序的概略截面图。
图7是用于说明本发明的1个实施方式中的发送侧弹性表面波滤波器芯片的制造工序的概略截面图。
图8是用于说明本发明的1个实施方式中的发送侧弹性表面波滤波器芯片的制造工序的概略截面图。
图9是变形例1中的弹性表面波滤波器元件的概略截面图。
图10是变形例2中的弹性表面波滤波器元件的概略截面图。
具体实施方式
以下说明实施本发明的优选的形态的一例。但是，下述的实施方式仅为例示。本发明并不限定于任何下述的实施方式。
另外，在实施方式等中所参考的各附图中，对具有实质相同功能的部件以相同标号进行参考。另外，在实施方式等中参考的附图是示意的记载，描绘于附图的物体的尺寸的比率等有时与现实的物体的尺寸的比率等不同。有时在附图相互间物体的尺寸比率等也不同。具体的物体的尺寸比率等应参酌以下的说明来判断。
图1是本发明的1个实施方式中的弹性表面波滤波器元件1的概略截面图。
如图1所示那样，弹性表面波滤波器元件1具有安装基板20。安装基板20能由氧化铝等的绝缘性陶瓷或树脂等适宜的绝缘性材料、或半导体材料构成。在安装基板20的1个主面上配置多个电极焊盘20a。另外，在安装基板20的另外的主面上配置多个电极焊盘20b。电极焊盘20a和电极焊盘20b通过设于安装基板20内的未图示的通孔或布线电极等电连接。
在安装基板20上，面朝下地倒片安装发送侧弹性表面波滤波器芯片11a和接收侧弹性表面波滤波器芯片11b。
发送侧弹性表面波滤波器芯片11a具备支承基板12。支承基板12由绝缘性材料构成。支承基板12优选例如由从氧化铝、氮化铝、氮化硼、碳化硅、硅以及氧化镁所构成的群中选择的至少1种材料构成。支承基板12的厚度例如能设为30μm～250μm程度。
在支承基板12上设有电介质层13。能通过设置该电介质层13改善弹性表面波滤波器元件1的特性。电介质层13优选具有高于后述的压电体层14的热传导率，更加优选具有压电体层14的热传导率的20倍以上的热传导率。这种情况下，能使压电体层14中的发热有效率地释放到电介质层13侧。
作为电介质层13的优选的材料，例如能举出氮化铝、硅氧化物、硅氮化物、硅酸化氮化物、金属氧化物、金属氮化物、类金刚石碳等。这当中，优选使用氮化铝作为电介质层13的材料。另外，电介质层13也可以用与支承基板12相同的材料构成。
在电介质层13上设置压电体层14。压电体层14由支承基板12间接地支承。另外，也可以不设电介质层13而由支承基板12直接支承压电体层14。
压电体层14例如能由LiTaO3、LiNbO3等的压电单晶、或锆钛酸铅系陶瓷这样的压电陶瓷构成。压电体层14的厚度根据弹性波器件的特性来适宜决定。为了与在移动通信中使用的频带对应，优选将压电体层14的厚度设为0.1μm～1.2μm程度。
在压电体层14上设置电连接IDT电极15以及IDT电极15的电极焊盘16。IDT电极15与压电体层14接触地设置。IDT电极15以及电极焊盘16分别能由适宜的导电材料构成，但优选包含以铝为主成分的外延膜。IDT电极15以及电极焊盘16分别既可以仅由以铝为主成分的外延膜构成，也可以由以铝为主成分的外延膜和其它导电膜的层叠体构成。以铝为主成分的外延膜的应力迁移耐性高。为此，通过使IDT电极15以及电极焊盘16分别包含以铝为主成分的外延膜，能得到耐电力性卓越的弹性表面波滤波器元件1。
以铝为主成分的外延膜例如能用以下的要领制作。首先，在压电基板18上在100℃～200℃程度的温度下形成厚度100nm程度的Ti膜，之后，通过例如电子束蒸镀法、溅射法或CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)法等的薄膜形成法形成以铝为主成分的材料，由此能得到以铝为主成分的外延膜。
在压电体层14上，覆盖IDT电极15地设置保护膜17。由于通过设置保护膜17，能适当地保护IDT电极15以免受到水分影响，因此能提高耐湿性。保护膜17例如由氧化硅或氮化硅等的适宜的绝缘件料构成。
发送侧弹性表面波滤波器芯片11a是具有包含由IDT电极15构成的谐振器的梯型弹性表面波滤波器部的梯型弹性表面波滤波器芯片。
接收侧弹性表面波滤波器芯片11b具备压电基板18。压电基板18例如能由LiNbO3、LiTaO3、水晶等构成。压电基板18的厚度优选例如为30μm～250μm程度，更优选50μm～150μm程度。
在压电基板18上配置IDT电极19、和电连接IDT电极19的电极焊盘16。IDT电极19以及电极焊盘16能分别由适宜的导电材料构成，但优选包含以铝为主成分的外延膜。IDT电极19以及电极焊盘16分别既可以仅由以铝为主成分的外延膜构成，也可以由以铝为主成分的外延膜和其它导电膜的层叠体构成。以铝为主成分的外延膜的应力迁移耐性高。为此，通过使IDT电极19以及电极焊盘16分别包含以铝为主成分的外延膜，能制造耐电力性卓越的弹性表面波滤波器元件1。
另外，压电基板18的与安装基板20相反侧的表面、和支承基板12的与安装基板20相反侧的表面是大致同一面。
接收侧弹性表面波滤波器芯片11b是纵耦合谐振器型弹性表面波滤波器芯片，其具有平衡-不平衡变换功能，能进行平衡输出，具有包含由IDT电极19构成的谐振器的纵耦合谐振器型弹性表面波滤波器部。
在安装基板20上设置绝缘件30。通过该绝缘件30密封发送侧弹性表面波滤波器芯片11a以及接收侧弹性表面波滤波器芯片11b。
绝缘件30具有保护部31和绝缘板32。保护部31设置在安装基板20上。保护部31覆盖支承基板12、电介质层13以及压电体层14的侧面、和压电基板18的侧面。保护部31被设置为支承基板12的与安装基板20相反侧的表面的至少一部分、和压电基板18的与安装基板20相反侧的表面的至少一部分露出。在本实施方式中，保护部31被设置为支承基板12的与安装基板20相反侧的表面的实质整体、和压电基板18的与安装基板20相反侧的表面的实质整体露出。
保护部31能由适宜的树脂材料构成。保护部31也可以含有以氧化铝、氮化铝、氮化硼、碳化硅、氧化镁、硅、氧化硅、碳、氧化铈等为主成分适宜的粒子等的无机填料。
另外，保护部31例如能通过塑模或树脂薄膜的压制等形成。
绝缘板32被设置成跨越支承基板12的从保护部31露出的表面上、和压电基板18的从保护部31露出的表面上。具体地，绝缘板32被设置成覆盖发送侧弹性表面波滤波器芯片11a以及接收侧弹性表面波滤波器芯片11b的上表面和保护部31的上表面的实质整体。
绝缘板32优选具有高于压电基板18、压电体层14以及电介质层13的热传导率。绝缘板32的热传导率优选为压电基板18以及压电体层14的热传导率的5倍以上，更优选为20倍以上。另外，绝缘板32的线膨胀系数优选小于压电基板18以及压电体层14的线膨胀系数，更优选为压电基板18以及压电体层14的弹性波传播方向的线膨胀系数的1/2倍以下，进一步优选为1/4倍以下。
另外，由LiTaO3构成的压电基板18以及压电体层14的热传导率大约为3.6W/(m/K)。由LiNbO3构成的压电基板18以及压电体层14的热传导率大约为6.4W/(m/K)。由此，在使用由LiTaO3构成的压电基板18以及压电体层14的情况下，优选绝缘板32的热传导率大于3.6W/(m/K)，更优选为18W/(m/K)以上，进一步优选为72W/(m/K)以上。另外，在使用由LiNbO3构成的压电基板18以及压电体层14的情况下，优选绝缘板32的热传导率大于6.4W/(m/K)，更优选为32W/(m/K)以上，进一步优选为128W/(m/K)以上。
作为绝缘板32，例如能使用由从氧化铝、氮化铝、氮化硼、碳化硅、氧化镁以及硅(高电阻硅)所构成的群中选出的至少一种构成的绝缘板。
可是，在发送侧弹性表面波滤波器芯片11a和接收侧弹性表面波滤波器芯片11b中，发热性不同。一般，发送侧弹性表面波滤波器芯片11a比接收侧弹性表面波滤波器芯片11b更易发热。
在此，在弹性表面波滤波器元件1中，支承基板12的热传导率高于压电体层14以及压电基板18的任一者的热传导率。由此，发送侧弹性表面波滤波器芯片11a的压电体层14与IDT电极15相接触的部分的发热经由支承基板12有效率地发散。因此，能抑制发送侧弹性表面波滤波器芯片11a的温度上升。另一方面，与发送侧弹性表面波滤波器芯片11a不同，接收侧弹性表面波滤波器芯片11b使用热传导率低于支承基板12的热传导率的压电基板18构成。由此，发送侧弹性表面波滤波器芯片11a的热量难以传递到压电基板18和IDT电极19相接触的部分。因此，抑制了因发送侧弹性表面波滤波器芯片11a的热而使接收侧弹性表面波滤波器芯片11b的温度上升的情况。因此，能实现散热性卓越、特性稳定且耐电力性卓越的弹性表面波滤波器元件1。
从更加改善弹性表面波滤波器元件1的散热性、特性稳定性以及耐电力性的观点出发，优选支承基板12的热传导率为压电体层14以及压电基板18的热传导率的5倍以上，更优选为20倍以上。
另外，优选电介质层13的热传导率高于压电体层14的热传导率，优选为压电体层14的热传导率的2倍以上，更优选为20倍以上。
进而，在弹性表面波滤波器元件1中，在支承基板12以及压电基板18上设置热传导率高于压电体层14以及压电基板18的热传导率的绝缘板32。由此更加改善介由绝缘板32的散热性。
在弹性表面波滤波器元件1中，支承基板12的热膨胀系数低于压电体层14的热膨胀系数。由此，能抑制弹性表面波滤波器元件1的温度发散变化时的压电体层14的伸缩。另外，绝缘板32的线膨胀系数低于压电基板18的线膨胀系数。由此，能抑制弹性表面波滤波器元件1的温度发散变化时的压电基板18的伸缩。因此，能实现频率温度特性卓越的弹性表面波滤波器元件1。
接下来，说明弹性表面波滤波器元件1的制造方法的一例。弹性表面波滤波器元件1的制造方法并没有特别的限定。当然，通过使用利用下面所述的离子注入法的制造方法，能容易地得到具有压电体层的发送侧弹性表面波滤波器芯片11a。
首先，准备发送侧弹性表面波滤波器芯片11a和接收侧弹性表面波滤波器芯片11b。发送侧弹性表面波滤波器芯片11a例如能按以下的要领来制作。
首先，准备图2所示的压电基板14A。压电基板14A比压电体层14要厚。
接下来，从压电基板14A的一个面如图示的箭头所示那样注入氢离子或氦离子等。由此，在压电基板14A内，在厚度方向上产生离子浓度分布。在图2中用一点划线表示离子浓度最高的部分。
离子注入时的能量能够根据最终得到的压电体层14的厚度而适宜决定。离子注入时的能量例如能设为150keV中1.0×1017原子/cm2的能量的量。
接下来，如图3所示那样，在压电基板14A的进行了离子注入的面形成蚀刻层41。蚀刻层41是在后续工序通过蚀刻被除去的层。蚀刻层41例如能由Cu等构成。蚀刻层41例如能通过溅射法或CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)法等形成。
接下来，如图4所示那样，在蚀刻层41上层叠、贴合暂时支承部件43。暂时支承部件43由于是在后续工序中被除去的部分，因此关于其材料没有特别的限定。暂时支承部件43例如能由LiTaO3板或氧化铝板、绝缘性陶瓷板等构成。另外，也可以将暂时支承部件43直接贴合在压电基板14A。
接下来，将层叠了暂时支承部件43的压电基板14A加热到250℃～400℃程度的温度，并在压电基板14A的高浓度离子注入部分14a近旁切断压电基板14A。由此，如图5所示那样在暂时支承部件43上形成压电体层14。通过使用这样的方法能形成更薄的压电体层14。
另外，也可以在分离后研磨压电体层14的表面，使其平坦化。
接下来，如图7所示那样，在压电体层14的与暂时支承部件43相反侧的面直接或间接地层叠、贴合支承基板12。具体地，首先，如图6所示那样，通过溅射法或CVD法等在压电体层14上形成电介质层13。之后，如图7所示那样，在电介质层13上贴合支承基板12。
接下来，使用能溶解蚀刻层41的蚀刻剂来除去蚀刻层41。由此得到图8所示的支承基板12、电介质层13以及压电体层14的层叠体。之后，通过适宜形成IDT电极15等来使发送侧弹性表面波滤波器芯片11a完成。
接下来，在安装基板20上倒片安装发送侧弹性表面波滤波器芯片11a以及接收侧弹性表面波滤波器芯片11b。
接下来，通过从安装的弹性波芯片背面压制树脂薄膜，由树脂形成在确保IDT的振动空间的同时进行密封的树脂层。通过削除所形成的树脂层的与安装基板20相反侧的表面来使弹性波芯片的背面露出。之后，能通过配置绝缘板32来使弹性表面波滤波器元件1完成。
另外，在上述实施方式中，举出弹性表面波滤波器元件1为例，但本发明所涉及的弹性波滤波器元件并不限定于弹性表面波滤波器元件。本发明所涉及的弹性波滤波器元件例如也可以是弹性边界波滤波器元件。
另外，如图9所示那样，弹性波滤波器芯片11a、11b也可以具有确保IDT电极15进行振动的空间的保护件50。这种情况下，作为安装基板20，也可以使用半导体基板等。即，安装基板20也可以由RF开关等的半导体芯片等构成。绝缘件30也可以由单一的树脂件构成。发送侧弹性表面波滤波器芯片11a和接收侧弹性表面波滤波器芯片11b也可以分别设置多个。另外，弹性波元件也可以如图10所示那样，将弹性表面波滤波器芯片11a、11b安装在与RF开关等的半导体芯片60等相同的安装基板20上。
标号的说明
1 弹性表面波滤波器元件
11a 发送侧弹性表面波滤波器芯片
11b 接收侧弹性表面波滤波器芯片
12 支承基板
13 电介质层
14 压电体层
14A 压电基板
14a 高浓度离子注入部分
15 IDT电极
16 电极焊盘
17 保护膜
18 压电基板
19 IDT电极
20 安装基板
20a、20b 电极焊盘
30 绝缘件
31 保护部
32 绝缘板
41 蚀刻层
43 暂时支承部件
50 保护件
60 半导体芯片

Claims (10)

1.一种弹性波滤波器元件，其具备绝缘板、设置在所述绝缘板上的发送侧弹性波滤波器芯片以及接收侧弹性波滤波器芯片，
所述发送侧弹性波滤波器芯片具有：
设置在所述绝缘板上且由绝缘性材料构成的支承基板；
被所述支承基板直接或间接地支承的压电体层；和
与所述压电体层相接设置的IDT电极，
所述接收侧弹性波滤波器芯片具有：
设置在所述绝缘板上的压电基板；和
设置在所述压电基板之上的IDT电极，
所述支承基板的热传导率高于所述压电体层以及所述压电基板的任一者的热传导率，
所述绝缘板的热传导率高于所述压电体层以及所述压电基板的热传导率。
2.根据权利要求1所述的弹性波滤波器元件，其中，
所述弹性波滤波器元件还具备：
安装基板，倒片安装所述发送侧弹性波滤波器芯片以及所述接收侧弹性波滤波器芯片；和
绝缘件，被配置在所述安装基板上，覆盖所述发送侧弹性波滤波器芯片以及所述接收侧弹性波滤波器芯片，
所述绝缘件包括所述绝缘板。
3.根据权利要求1或2所述的弹性波滤波器元件，其中，
所述支承基板的热膨胀系数小于所述压电体层的热膨胀系数。
4.根据权利要求1或2所述的弹性波滤波器元件，其中，
所述支承基板由从氧化铝、氮化铝、氮化硼、碳化硅、硅以及氧化镁所组成的群中选择出的至少1种材料构成。
5.根据权利要求2所述的弹性波滤波器元件，其中，
所述绝缘件还具有：保护部，其设置在所述安装基板上，覆盖所述支承基板以及所述压电体层的侧面、和所述压电基板的侧面，被设置成所述支承基板的与所述安装基板相反侧的表面的至少一部分、和所述压电基板的与所述安装基板相反侧的表面的至少一部分露出，
所述绝缘板被设置成跨在所述支承基板的从所述保护部露出的表面上、和所述压电基板的从所述保护部露出的表面上。
6.根据权利要求5所述的弹性波滤波器元件，其中，
所述绝缘板由从氧化铝、氮化铝、氮化硼、碳化硅、氧化镁以及硅所组成的群中选择出的至少一种构成。
7.根据权利要求1、2、5、6中的任一项所述的弹性波滤波器元件，其中，
所述IDT电极包含以铝为主成分的外延膜。
8.根据权利要求1、2、5、6中的任一项所述的弹性波滤波器元件，其中，
所述发送侧弹性波滤波器芯片是梯型弹性波滤波器芯片，
所述接收侧弹性波滤波器芯片是纵耦合谐振器型弹性波滤波器芯片。
9.一种弹性波滤波器元件的制造方法，是权利要求1～8中任一项所述的弹性波滤波器元件的制造方法，其包括：
从比所述压电体层厚的压电基板的一个面进行离子注入的工序；
在进行了所述离子注入的压电基板的所述一个面层叠暂时支承部件的工序；
通过加热层叠了所述暂时支承部件的压电基板，并同时在所述压电基板的注入离子浓度最高的高浓度离子注入部分切断所述压电基板，由此在所述暂时支承部件上形成所述压电体层的工序；
在所述压电体层的与所述暂时支承部件相反侧的面直接或间接地层叠支承基板的工序；和
从直接或间接地层叠在所述支承基板的压电体层分离所述暂时支承部件的工序。
10.根据权利要求9所述的弹性波滤波器元件的制造方法，其中，
在所述压电体层上形成热传导率高于所述压电体层的热传导率的电介质层，在所述电介质层上层叠所述支承基板。
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