CN108063603B - 弹性波装置、高频前端电路以及通信装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能抑制凸块安装时所用的助焊剂给其他电子部件或构件带来的影响以及特性劣化的弹性波装置(1)，具备：压电基板(2)(压电体)；设于压电基板(2)上的IDT电极(3)(功能电极)；设于压电基板(2)上以便包围IDT电极(3)的支承构件(5)；设置为覆盖支承构件(5)的外罩构件(6)；设置为贯通支承构件(5)以及外罩构件(6)的过孔电极(8)；和与过孔电极(8)接合的凸块(9)。在被压电基板(2)、支承构件(5)以及外罩构件(6)包围的中空空间配置IDT电极(3)。在外罩构件(6)中的与压电基板(2)侧相反侧的面的外周缘(6A)的至少一部分设有突出部(7)，突出部(7)向与压电基板(2)侧相反侧延伸。

Description

弹性波装置、高频前端电路以及通信装置
技术领域
本发明涉及弹性波装置、高频前端电路以及通信装置。
背景技术
过去，弹性波装置广泛运用在便携电话机的滤波器等中。在下述的专利文献1中公开了弹性波装置的一例。专利文献1记载的弹性波装置具有压电基板、设于压电基板上的支承构件和设于支承构件上的外罩构件。在该弹性波装置中设置被压电基板、支承构件以及外罩构件包围的中空空间。面对该中空空间那样在压电基板上设置IDT电极。设置过孔电极来贯通支承构件以及外罩构件，在过孔电极接合凸块(bump)。如此，专利文献1的弹性波装置是WLP(Wafer Level Package，晶片级封装)结构的弹性波装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2010-278972号公报
专利文献1的弹性波装置经由凸块安装在安装基板。具体地，在安装弹性波装置前，通过助焊剂除去凸块表面的氧化膜。然后，凸块被加热而熔融，由此安装在安装基板。这时，附着于凸块的助焊剂被加热而蒸发。为此，蒸发的助焊剂使其他电子部件或构件出现腐蚀等，有可能会招致功能的劣化。
进而，从外罩构件侧向压电基板侧蒸发的助焊剂侵入到WLP内部的中空空间，与WLP内部的露出的电极接触，从而有可能招致特性劣化。
发明内容
本发明的目的在于，提供能抑制凸块安装时所用的助焊剂给其他电子部件或构件带来的影响以及特性劣化的弹性波装置、高频前端电路以及通信装置。
本发明所涉及的弹性波装置具备：压电体；设于所述压电体上的功能电极；设于所述压电体上以便包围所述功能电极的支承构件；设置为覆盖所述支承构件的外罩构件；设置为贯通所述支承构件以及所述外罩构件的过孔电极；和与所述过孔电极接合的凸块，在被所述压电体、所述支承构件以及所述外罩构件包围的中空空间配置有所述功能电极，在所述外罩构件中的与所述压电体侧相反侧的面的外周缘的至少一部分设置有突出部，所述突出部向与所述压电体侧相反侧延伸。
在本发明所涉及的弹性波装置的某特定的方面下，在俯视观察下，所述突出部有框状的形状，并且设置在所述外罩构件中的与所述压电体侧相反侧的面的外周缘整体。在该情况下，能更加进一步抑制蒸发的助焊剂向外罩构件的外侧扩散。因此，能抑制凸块安装时所用的助焊剂给其他电子部件或构件带来的影响。
在本发明所涉及的弹性波装置的其他特定的方面下，所述外罩构件由树脂构成。在该情况下，能容易地设置突出部。
在本发明所涉及的弹性波装置的再其他特定的方面下，所述外罩构件具有设于所述支承构件上的第1层和设于所述第1层上的第2层。
在本发明所涉及的弹性波装置的另外特定的方面下，所述功能电极是IDT电极。
本发明所涉及的高频前端电路具备遵循本发明而构成的弹性波装置和功率放大器。
本发明所涉及的通信装置具备遵循本发明而构成的高频前端电路和RF信号处理电路。
发明的效果
根据本发明，能提供能抑制凸块安装时所用的助焊剂给其他电子部件或构件带来的影响以及特性劣化的弹性波装置、高频前端电路以及通信装置。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式所涉及的弹性波装置的主视截面图。
图2是本发明的第1实施方式所涉及的弹性波装置的俯视图。
图3是本发明的第1实施方式的第1变形例所涉及的弹性波装置的主视截面图。
图4是本发明的第1实施方式的第2变形例所涉及的弹性波装置的放大主视截面图。
图5是本发明的第1实施方式的第3变形例所涉及的弹性波装置的主视截面图。
图6(a)～(c)是用于说明第1实施方式的弹性波装置的制造方法的主视截面图。
图7(a)～(c)是用于说明第1实施方式的弹性波装置的制造方法的主视截面图。
图8是具有高频前端电路的通信装置的构成图。
标号的说明
1 弹性波装置
2 压电基板
3 IDT电极
4 电极焊盘
4a、4b 第1、第2电极层
5 支承构件
5a 开口部
6 外罩构件
6a、6b 第1、第2层
6A 外周缘
7 突出部
8 过孔电极
9 凸块
12 母基板
14 布线电极
14X 供电布线
16 切断前的外罩构件
16a、16b 第1、第2层
18 贯通孔
27、37 突出部
42 压电薄膜
43 低音速膜
44 高音速构件
201A、201B 双工器
202 天线元件
203 RF信号处理电路
204 基带信号处理电路
211、212 滤波器
214 低噪声放大器电路
221、222 滤波器
224 低噪声放大器电路
225 开关
230 高频前端电路
231、232 滤波器
234a、234b 功率放大器电路
240 通信装置
244a、244b 功率放大器电路
具体实施方式
以下通过参考附图来说明本发明的具体的实施方式，来明确本发明。
另外指出，本说明书所记载的各实施方式都是例示，在不同的实施方式间能进行构成的部分的置换或组合。
图1是本发明的第1实施方式所涉及的弹性波装置的主视截面图。图2是第1实施方式所涉及的弹性波装置的俯视图。
弹性波装置1具有作为压电体的压电基板2。压电基板2并没有特别限定，例如由LiNbO3或LiTaO3等压电单晶或适宜的压电陶瓷构成。
在压电基板2上设置作为功能电极的IDT电极3。在压电基板2上设置与IDT电极3电连接的电极焊盘4。电极焊盘4具有设于压电基板2上的第1电极层4a和设于第1电极层4a上的第2电极层4b。由于电极焊盘4具有2层的电极层，因此电极焊盘4的电阻低。另外，电极焊盘4也可以由单层的电极层构成。
在压电基板2上设置有具有开口部5a的支承构件5。支承构件5用开口部5a包围IDT电极3。支承构件5覆盖电极焊盘4。支承构件5例如由适宜的树脂构成。
在支承构件5上设置有外罩构件6。外罩构件6具有设于支承构件5上的第1层6a和设于第1层6a上的第2层6b。第1层6a例如由环氧树脂等构成。由此能提高外罩构件6与支承构件5的接合力。第2层6b例如由聚酰亚胺等构成。由此能提高外罩构件6的强度。如此优选外罩构件6由树脂构成。在该情况下，能容易地设置后述的突出部。另外，外罩构件6的构成并没有特别限定，例如外罩构件6也可以是单层。
IDT电极3配置在被压电基板2、支承构件5以及外罩构件6包围的中空空间。
在外罩构件6的与压电基板2侧相反侧的面中的外周缘6A，设置有突出部7。更具体地，突出部7从外周缘6A向与压电基板2侧相反侧延伸。在本实施方式中，突出部7弯曲成向俯视观察下的弹性波装置1的内侧延伸。突出部7在俯视观察下设置成位于外罩构件6的内侧。由此在安装时，能抑制附着于后述的凸块9的助焊剂蒸发而从外罩构件6向外飞散。
如图2所示那样，在俯视观察下突出部7有框状的形状，且设置在外罩构件6的与压电基板2侧相反侧的面中的外周缘6A整体。通过由突出部7包围外周整体，能有效果地抑制上述助焊剂的飞散。另外，突出部7只要设置在外罩构件6的外周缘6A的至少一部分即可。
回到图1，在本实施方式中，通过与外罩构件6的第2层6b相同的材料一体设置突出部7。
设置过孔电极8来贯通支承构件5和外罩构件6。过孔电极8的一端与电极焊盘4连接。为了与过孔电极8另一端接合而设置凸块9。凸块9例如由焊料构成。
如此本实施方式的弹性波装置1是WLP结构的弹性波装置。IDT电极3经由电极焊盘4、过孔电极8以及凸块9与外部电连接。另外，弹性波装置1只要是WLP结构的弹性波装置即可，设于压电基板2上的功能电极不一定非要是IDT电极。
在本实施方式中，在电极焊盘4连接设于压电基板2上的布线电极14。布线电极14引出到支承构件5的外侧，来到压电基板2的外周缘。布线电极14是用于在本实施方式的弹性波装置1的制造工序中形成过孔电极8的供电布线。另外，也可以不设布线电极14。
本发明的特征在于，在外罩构件6的与压电基板2侧相反侧的面的外周缘6A的至少一部分设置突出部7。由此，能抑制凸块安装时所用的助焊剂给其他电子部件或构件的带来的影响以及特性劣化。以下对其进行说明。
弹性波装置1在安装时通过凸块9接合在安装基板等。在安装之前，一般来说，凸块9使助焊剂附着。在安装时，凸块9被加热而熔融，接合在安装基板等。这时，附着于凸块9的助焊剂蒸发。另外，在安装时，由于外罩构件6被设为下侧，压电基板2被设为上侧，因此蒸发的助焊剂朝向压电基板2侧以及外罩构件6的外侧。在本实施方式中，在外罩构件6的外周缘6A设置有突出部7。为此，蒸发的助焊剂在朝向外罩构件6的外侧时，易于附着在突出部7以及外罩构件6的与压电基板2侧相反侧的面。由此能抑制蒸发的助焊剂向外罩构件6的外侧扩散。因此，能抑制因助焊剂而在其他电子部件或构件出现腐蚀等，能抑制功能的劣化。
进而在本实施方式中，能抑制蒸发的助焊剂从外罩构件6侧包绕到压电基板2侧，能抑制助焊剂附着于支承构件5或压电基板2。由此，难以出现因安装后的加热等，助焊剂从支承构件5上或压电基板2上蒸发这样的情况。因此，能更进一步确实地抑制助焊剂导致的其他电子部件或构件等的功能的劣化。
进而，存在助焊剂浸入到被压电基板2、支承构件5以及外罩构件6包围的中空空间内，使该中空空间内的IDT电极3等电极腐蚀的可能。为此有可能出现弹性波装置1的特性劣化。与此相对，在本实施方式中，由于能抑制助焊剂浸入上述中空空间内，因此能抑制弹性波装置1的特性劣化。
然而在如图1所示那样弹性波装置1具有布线电极14的情况下，在出现布线电极14的腐蚀等时，特别是有可能会阻碍IDT电极3的密闭性。或者，由于布线电极14损坏而有可能电极焊盘4也损坏。在本实施方式中，由于难以出现助焊剂的上述包绕，因此还能抑制助焊剂到达布线电极14。因此难以出现弹性波装置1的损坏。
优选如本实施方式那样，在外罩构件6的外周缘6A整体设置突出部7。由此易于将蒸发的助焊剂封闭在由外罩构件6以及突出部7包围的空间。因此，能更进一步抑制扩散到外罩构件6的外侧，且能更进一步抑制从外罩构件6侧包绕到压电基板2侧。
另外，突出部7只要设置在外罩构件6的外周缘6A的至少一部分即可。在该情况下，也是蒸发的助焊剂在朝向压电基板2侧以及外罩构件6的外侧时易于附着在突出部7以及外罩构件6的与压电基板2侧相反侧的面。因而能抑制蒸发的助焊剂扩散到外罩构件6的外侧，且能抑制从外罩构件6侧包绕到压电基板2侧。
突出部7向与压电基板2侧相反侧延伸即可，突出部7的形状并没有特别限定。例如，图3所示的第1实施方式的第1变形例的突出部27向与压电基板2侧相反侧直线状延伸。另一方面，图4所示的第1实施方式的第2变形例的突出部37弯曲成：从外罩构件6的外周缘6A起，在俯视观察下一部分向外周缘6A的外侧延伸，并且向内侧延伸。如此，突出部37的一部分在俯视观察下也可以位于外周缘6A的外侧。
然而在第1实施方式中，压电体是压电基板2，但也可以如图5所示的第1实施方式的第3的变形例那样，压电体是压电薄膜42。例如可以在压电薄膜42的与设有IDT电极3的面相反侧的面设有低音速膜43。也可以在低音速膜43的与压电薄膜42侧相反侧的面设有高音速构件44。
在此，所谓低音速膜43，是与在压电薄膜42传播的弹性波的音速相比传播的体波的音速为低音速的膜。低音速膜43例如由以玻璃、氮氧化硅、氧化钽或者在氧化硅加入氟、碳、硼的化合物为主成分的材料等构成。另外，低音速膜43的材料只要是相对低音速的材料即可。
所谓高音速构件44，是与在压电薄膜42传播的弹性波的音速相比传播的体波的音速为高音速的构件。高音速构件44例如由以硅、氮化铝、氧化铝、碳化硅、氮氧化硅、DLC膜或金刚石为主成分的材料等构成。另外，高音速构件44的材料是相对高音速的材料即可。
如此，在具有压电薄膜42、低音速膜43和高音速构件44的情况下，能有效果地封闭弹性波的能量。
另外，仅由压电薄膜42和高音速构件44也能封闭弹性波的能量。
另外，高音速构件44既可以是高音速膜，或者，也可以是高音速支承基板。
而且，在高音速构件44是高音速膜的情况下，弹性波装置1也可以具备支承基板。在弹性波装置1具备支承基板的情况下，在支承基板上形成高音速膜，在高音速膜上形成低音速膜43，在低音速膜43上形成压电薄膜42，在压电薄膜42上形成功能电极。
作为高音速膜，能使用氮化铝、氧化铝、碳化硅、氮化硅、氮氧化硅、DLC膜或金刚石、以上述材料为主成分的媒介、以上述材料的混合物为主成分的媒介等各种高音速材料。
作为高音速支承基板，能使用氮化铝、氧化铝、碳化硅、氮化硅、硅、蓝宝石、钽酸锂、铌酸锂、水晶等压电体、氧化铝、氧化锆、堇青石、莫来石、滑石、镁橄榄石等各种陶瓷、氧化镁金刚石、或以上述各材料为主成分的材料、以上述各材料的混合物为主成分的材料。
作为支承基板，能使用硅、蓝宝石、钽酸锂、铌酸锂、水晶等压电体、氧化铝、氧化镁、氮化硅、氮化铝、碳化硅、氧化锆、堇青石、莫来石、滑石、镁橄榄石等各种陶瓷、玻璃等电介质、氮化镓等半导体以及树脂基板等。
以下说明弹性波装置1的制造方法。
图6(a)～(c)是用于说明第1实施方式的弹性波装置的制造方法的主视截面图。图7(a)～(c)是用于说明第1实施方式的弹性波装置的制造方法的主视截面图。
如图6(a)所示那样准备母基板12。母基板12并没有特别限定，但例如由LiNbO3或LiTaO3等压电单晶或适宜的压电陶瓷构成。
接下来在母基板12上形成多个IDT电极3、电极焊盘4以及供电布线14X。IDT电极3、电极焊盘4以及供电布线14X例如能通过溅射法或蒸镀法等形成。
接下来如图6(b)所示那样，在母基板12上包围各IDT电极3那样形成多个支承构件5。支承构件5例如能通过光刻法等设置。接下来，在多个支承构件5上设置切断前的外罩构件16，来覆盖多个支承构件5的各开口部5a。这时，例如将第1层16a设置在多个支承构件5上，接下来在第1层16a上层叠第2层16b。或者，也可以预先形成层叠第1层16a和第2层16b的层叠体，将该层叠体设置在多个支承构件5上。
接下来如图6(c)所示那样形成贯通孔18，贯通支承构件5以及切断前的外罩构件16。贯通孔18形成为到达电极焊盘4。贯通孔18例如能通过激射光的照射或机械性切削等形成。
接下来如图7(a)所示那样，在贯通孔内形成过孔电极8。过孔电极8形成为与电极焊盘4连接。在弹性波装置1的制造时，使用供电布线14X，通过电解镀覆法来形成过孔电极8。另外，过孔电极8也可以通过电解镀覆法以外的方法形成。接下来为了接合到过孔电极8而设置凸块9。
接下来如图7(b)所示那样，沿着划片线I-I进行划片，将切断前的外罩构件切断。由此得到多个外罩构件6。在划片时，以与划片刀的接触来使外罩构件6的外周缘6A变形，由此能形成突出部7。为了提高向外罩构件6的加工负荷，优选例如提高划片速度。由此能容易地形成突出部7。
另外，外罩构件6的正式硬化优选在划片后进行。在未进行切断前的外罩构件的正式硬化的情况下，由于外罩构件6的外周缘6A易于变形，因此能更进一步容易地形成突出部7。
如图7(b)所示那样，在通过划片将切断前的外罩构件切断的同时进行母基板12的半切。另外，这时切断供电布线，形成布线电极14。接下来，用研磨带将外罩构件6侧固定，对母基板12的与外罩构件6侧相反侧的面进行研磨。由此将母基板12分割，如图7(c)所示那样得到多个弹性波装置1。通过上述研磨，能容易地调整压电基板2的厚度。
另外，在图7(b)所示的工序中，也可以通过切断母基板12来得到多个弹性波装置1。
上述弹性波装置例如能用作高频前端电路的双工器等。下述对该示例进行说明。
图8是具有高频前端电路的通信装置的构成图。另外，在同图中，与高频前端电路230连接的各构成要素、例如天线元件202、RF信号处理电路(RFIC)203也一并图示。高频前端电路230以及RF信号处理电路203构成通信装置240。另外，通信装置240也可以包含电源、CPU和显示器。
高频前端电路230具备开关225、双工器201A、201B、滤波器231、232、低噪声放大器电路214、224和功率放大器电路234a、234b、244a、244b。另外，图8的高频前端电路230以及通信装置240是高频前端电路以及通信装置的一例，并不限定于该构成。
双工器201A具有滤波器211、212。双工器201B具有滤波器221、222。双工器201A、201B经由开关225与天线元件202连接。另外，上述弹性波装置既可以是双工器201A、201B，也可以是滤波器211、212、221、222。上述弹性波装置也可以是构成双工器201A、201B、滤波器211、212、221、222的弹性波谐振器。进而，上述弹性波装置例如能对3个滤波器的天线端子共通化的三工器、6个滤波器的天线端子共通化的六工器等具备3个以上的滤波器的多工器运用。
即，上述弹性波装置包括弹性波谐振器、滤波器、双工器、具备3个以上的滤波器的多工器。并且该多工器并不限于具备发送滤波器以及接收滤波器双方的构成，也可以是仅具备发送滤波器或仅具备接收滤波器的构成。
开关225按照来自控制部(未图示)的控制信号将天线元件202和与给定的频带对应的信号路径连接，例如由SPDT(Single Pole Double Throw，单刀双掷)型的开关构成。另外，与天线元件202连接的信号路径并不限于1个，也可以是多个。即，高频前端电路230也可以与载波聚合对应。
低噪声放大器电路214是将经由天线元件202、开关225以及双工器201A的高频信号(在此为高频接收信号)放大、并向RF信号处理电路203输出的接收放大电路。低噪声放大器电路224是将经由天线元件202、开关225以及双工器201B的高频信号(在此为高频接收信号)放大、并向RF信号处理电路203输出的接收放大电路。
功率放大器电路234a、234b是将从RF信号处理电路203输出的高频信号(在此为高频发送号)放大、并经由双工器201A以及开关225输出到天线元件202的发送放大电路。功率放大器电路244a、244b是将从RF信号处理电路203输出的高频信号(在此为高频发送号)放大、并经由双工器201B以及开关225输出到天线元件202的发送放大电路。
RF信号处理电路203，将从天线元件202经由接收信号路径输入的高频接收信号通过向下转换等进行信号处理，输出进行该信号处理而生成的接收信号。另外，RF信号处理电路203通过向上转换等对发送信号进行信号处理，将进行该信号处理而生成的高频发送信号向功率放大器电路234a、234b、244a、244b输出。RF信号处理电路203例如是RFIC。另外，RF信号处理电路203也可以包含基带信号处理电路。另外，高频前端电路230也可以在上述的各构成要素之间具备其他电路元件。
另一方面，通信装置240中的滤波器231、232，不经由低噪声放大器电路以及功率放大器电路地连接在RF信号处理电路203与开关225之间。滤波器231、232也与双工器201A、201B同样地经由开关225与天线元件202连接。
根据以上那样构成的高频前端电路230以及通信装置240，通过具备本发明的弹性波装置的弹性波谐振器、滤波器、双工器、有3个以上滤波器的多工器等，能抑制凸块清洗用的助焊剂给各元件带来的影响。因而难以出现各元件的功能的劣化。
以上对本发明的实施方式所涉及的弹性波装置、高频前端电路以及通信装置举出实施方式以及其变形例进行了说明，但在本发明中还包括：将上述实施方式以及变形例中的任意的构成要素组合来实现的另外的实施方式；对于上述实施方式在不脱离本发明的主旨的范围内实施由本领域技术人员想得到的各种变形而得到的变形例；内置本发明所涉及的高频前端电路以及通信装置的各种设备。
本发明作为滤波器、能运用在多带系统中的多工器、前端电路以及通信装置，广泛利用在便携电话等通信设备中。

Claims (7)

1.一种弹性波装置，具备：
压电体；
设于所述压电体上的功能电极；
设于所述压电体上以便包围所述功能电极的支承构件；
设置为覆盖所述支承构件的外罩构件；
设置为贯通所述支承构件以及所述外罩构件的过孔电极；和
与所述过孔电极接合的凸块，
在由所述压电体、所述支承构件以及所述外罩构件包围的中空空间配置有所述功能电极，
在所述外罩构件中的与所述压电体侧相反侧的面的外周缘的至少一部分，设置有从所述外罩构件的上表面突出的突出部，
所述突出部向与所述压电体侧相反侧延伸。
2.根据权利要求1所述的弹性波装置，其中，
在俯视观察下，所述突出部有框状的形状，并且设置在所述外罩构件中的与所述压电体侧相反侧的面的外周缘整体。
3.根据权利要求1或2所述的弹性波装置，其中，
所述外罩构件由树脂构成。
4.根据权利要求1或2所述的弹性波装置，其中，
所述外罩构件具有：设于所述支承构件上的第1层；和设于所述第1层上的第2层。
5.根据权利要求1或2所述的弹性波装置，其中，
所述功能电极是IDT电极。
6.一种高频前端电路，具备：
权利要求1～5中任一项所述的弹性波装置；和
功率放大器。
7.一种通信装置，具备：
权利要求6所述的高频前端电路；和
RF信号处理电路。
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