CN111052606B - 弹性波装置以及具备该弹性波装置的弹性波模块 - Google Patents

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Abstract

弹性波装置(110)具备压电性基板(10)、多个功能元件(60)、外周支承层(20)、覆盖部(30)、以及覆盖覆盖部(30)的保护层(40)。由压电性基板(10)、外周支承层(20)以及覆盖部(30)形成中空空间，在中空空间内配置多个功能元件(60)。弹性波装置(110)还具备凸块下金属层(66)、布线图案(62)、以及连接它们的贯通电极(64)。在保护层(40)形成有能够填充将焊料球(70)和凸块下金属层(66)电连接的导电体(68)的贯通孔(80)。外周支承层(20)包含向中空空间突出的突出部(22)。在俯视了弹性波装置(110)的情况下，贯通孔的至少一部分与中空空间重叠，突出部(22)的端部与贯通孔(80)的内侧区域重叠。

Description

弹性波装置以及具备该弹性波装置的弹性波模块
技术领域
本发明涉及弹性波装置以及具备该弹性波装置的弹性波模块，更特定地，涉及弹性波装置中的封装件构造。
背景技术
在便携式电话或智能电话等电子设备中，使用利用了声表面波(SAW：SurfaceAcoustic Wave)谐振器或体波(BAW：Bulk Acoustic Wave，体声波)谐振器的弹性波装置。近年来，电子设备的小型化、薄型化正在发展，与此相伴地，对于弹性波装置自身，也希望小型化、低高度化。为了实现小型化、低高度化，提出了将弹性波装置的芯片本身作为封装件利用的WLP(Wafer Level Package，晶片级封装)构造。
在具有一般的WLP构造的弹性波装置中，具有如下的结构，即，在由压电性基板、配置在压电性基板表面的周围的外周支承层、以及设置在外周支承层上的覆盖部形成的中空空间中，在压电性基板上配置了多个功能元件。在声表面波(SAW)装置的情况下，作为功能元件配置有梳齿状电极(IDT：Inter Digital Transducer，叉指换能器)。
一般来说，弹性波装置的芯片被安装到外部的电路基板(安装基板)而作为弹性波模块。在将弹性波装置安装到安装基板的工序中，压力作用于弹性波装置，存在形成中空空间的覆盖部由于压力而变形的情况。若覆盖部变形，则有可能与中空空间内的IDT电极等功能元件接触并破损。
为了保护压电性基板上的元件不会因覆盖部的变形所造成的接触而破损，例如，在日本特开2006-345075号公报(专利文献1)中，公开了如下的构造，即，将被传递的连接端子(焊料球)配置在外周支承层上，通过外周支承层来承受来自安装基板的压力。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-345075号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1公开的弹性波装置中，为了承受来自安装基板的压力，通过使外周支承层的宽度方向上的尺寸比较大，从而提高刚性。
另一方面，若增大外周支承层的宽度方向上的尺寸，则压电性基板的主面上的外周支承层所占的面积的比例变大，因此配置IDT电极等功能元件的空间变窄，设计的自由度变少。此外，为了实现弹性波装置的进一步的小型化，希望扩大在压电性基板上能够配置IDT电极等功能元件的面积(中空空间)的比例。为了扩大中空空间，需要削减压电性基板上的外周支承层的比例，在该情况下，还需要使得对外部压力的刚性不下降。
本发明是为了解决这样的课题而完成的，其目的在于，在具有WLP构造的弹性波装置中，在确保对外部压力的刚性的同时扩大能够配置功能元件的面积。
用于解决课题的技术方案
本发明涉及的弹性波装置具备压电性基板、形成在压电性基板上的多个功能元件、外周支承层、覆盖部、以及覆盖覆盖部的保护层。外周支承层在压电性基板上配置在形成了多个功能元件的区域的周围。覆盖部隔着外周支承层与压电性基板对置配置。由压电性基板、外周支承层以及覆盖部形成中空空间，在中空空间内配置多个功能元件。弹性波装置还具备第一导电部以及第二导电部和布线图案。第一导电部形成在覆盖部与保护层之间。布线图案配置在压电性基板上，与多个功能元件中的至少一部分电连接。第二导电部连接第一导电部和布线图案。在保护层形成有用于填充将设置在弹性波装置的外部的连接端子和第一导电部电连接的导电体的贯通孔。外周支承层包含向中空空间突出的突出部。在俯视了弹性波装置的情况下，贯通孔的至少一部分与中空空间重叠，进而，突出部的端部与贯通孔的内侧区域重叠。
优选地，在俯视了弹性波装置的情况下，外周支承层具有矩形形状。突出部形成在外周支承层的四角。
优选地，在俯视了弹性波装置的情况下，外周支承层具有矩形形状。突出部在外周支承层的各边形成至少一个。
优选地，突出部构成为承受压力作用于覆盖部的情况下的应力。突出部形成在俯视了弹性波装置的情况下的承受第一方向上的应力的位置、和承受与第一方向正交的第二方向上的应力的位置。
优选地，弹性波装置还具备：内部支承层，配置在中空空间，支承覆盖部。在俯视了弹性波装置的情况下，内部支承层的一部分与贯通孔的内侧区域重叠。
优选地，多个功能元件中的至少一部分包含IDT(Inter Digital Transducer，叉指换能器)电极，由压电性基板和IDT电极形成声表面波谐振器。
优选地，弹性波装置还具备：又一个导电体，填充至贯通孔的至少一部分的高度。
本发明的另一个方面涉及的弹性波装置具备压电性基板、形成在压电性基板上的多个功能元件、外周支承层、覆盖部、覆盖覆盖部的保护层、以及内部支承层。外周支承层在压电性基板上配置在形成了多个功能元件的区域的周围。覆盖部隔着外周支承层与压电性基板对置配置。由压电性基板、外周支承层以及覆盖部形成中空空间，在中空空间内配置多个功能元件。弹性波装置还具备第一导电部以及第二导电部和布线图案。第一导电部形成在覆盖部与保护层之间。布线图案配置在压电性基板上，与多个功能元件中的至少一部分电连接。第二导电部连接第一导电部和布线图案。在保护层形成有用于填充将设置在弹性波装置的外部的连接端子和第一导电部电连接的导电体的贯通孔。内部支承层配置在中空空间，支承覆盖部。在俯视了弹性波装置的情况下，贯通孔的至少一部分与中空空间重叠，进而，内部支承层的端部与贯通孔的内侧区域重叠。
本发明涉及的弹性波模块具备：上述的任一项记载的弹性波装置；以及安装基板，经由连接端子安装弹性波装置。
发明效果
根据本发明，在具有WLP构造的弹性波装置中，外周支承层具有朝向中空空间突出的突出部，并配置为该突出部的端部在俯视了弹性波装置的情况下与贯通孔的内侧区域重叠。由此，能够在弹性波装置中确保对外部压力的刚性的同时扩大能够配置功能元件的面积。
附图说明
图1是搭载了按照实施方式1的弹性波装置的弹性波模块的剖视图。
图2是用于说明在安装工序中从安装基板施加于弹性波装置的力的第一图。
图3是用于说明在安装工序中从安装基板施加于弹性波装置的力的第二图。
图4是示出俯视了图1的弹性波装置的情况下的外周支承层的突出部的配置的一个例子的图。
图5是示出俯视了图1的弹性波装置的情况下的外周支承层的突出部的配置的另一个例子的图。
图6是示出俯视了图1的弹性波装置的情况下的外周支承层的突出部的配置的又一个例子的图。
图7是用于说明设置在保护层的贯通孔的结构的图。
图8是搭载了按照实施方式2的弹性波装置的弹性波模块的剖视图。
图9是示出俯视了图8的弹性波装置的情况下的外周支承层以及内部支承层的配置的第一例的图。
图10是示出俯视了图8的弹性波装置的情况下的外周支承层以及内部支承层的配置的第二例的图。
图11是示出俯视了图8的弹性波装置的情况下的外周支承层以及内部支承层的配置的第三例的图。
图12是示出俯视了图8的弹性波装置的情况下的外周支承层以及内部支承层的配置的第四例的图。
图13是搭载了按照实施方式3的弹性波装置的弹性波模块的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，对图中相同或相当部分标注相同附图标记，不再重复其说明。
[实施方式1]
图1是将按照实施方式1的弹性波装置110安装到安装基板50上的弹性波模块100的剖视图。另外，虽然关于本实施方式中的弹性波装置，以作为功能元件而包含IDT电极的声表面波装置为例进行说明，但是弹性波装置也可以是使用体波的弹性波装置。
参照图1，弹性波装置110具备压电性基板10、外周支承层20、覆盖部30、保护层40、功能元件60、以及连接端子70。
压电性基板10例如由钽酸锂(LiTaO3)、铌酸锂(LiNbO3)、氧化铝、硅(Si)、以及蓝宝石那样的压电单晶材料、或者LiTaO3或LiNbO3所构成的压电层叠材料形成。在压电性基板10的主面配置有多个功能元件60。作为功能元件60，包含例如使用由铝、铜、银、金、钛、钨、铂、铬、镍、钼中的至少一种构成的单质金属、或以它们为主成分的合金等电极材料形成的一对IDT电极。由压电性基板10和IDT电极形成声表面波谐振器。
在沿着压电性基板10的主面的外周的部分设置有树脂制的外周支承层20。通过隔着该外周支承层20与压电性基板10对置配置覆盖部30，从而在包含IDT电极的多个功能元件60的周围形成中空空间。由此，变得在压电性基板10的与该中空空间相邻的部分传播声表面波。
覆盖部30的与中空空间相反侧的面被由环氧类树脂等具有绝缘性的树脂构成的保护层40覆盖。在覆盖部30与保护层之间形成有凸块下金属层66。在保护层40形成有贯通孔80。贯通孔80形成在如下的位置，即，在俯视了弹性波装置110的情况下，至少一部分与中空空间重叠。
在压电性基板10的主面形成有用于对功能元件60之间进行电连接的布线图案62。该布线图案62经由贯通外周支承层20以及覆盖部30的贯通电极(过孔)64与凸块下金属层66电连接。凸块下金属层66从与贯通电极64的连接部分起向弹性波装置110的内侧方向延伸，并经由填充到形成在保护层40的贯通孔80的导电体68与焊料球等连接端子70连接。该连接端子70与安装基板50上的布线图案52电连接。
在实施方式1中的弹性波装置110中，设置有外周支承层20的一部分向中空空间方向突出的突出部22。该突出部22配置为在俯视了弹性波装置110的情况下其端部与贯通孔80重叠。如后所述，该突出部22构成为承受在安装到安装基板50的安装工序中经由连接端子70施加的来自外部的应力，由此，可抑制覆盖部30的变形。
在此，对经由连接端子70施加于弹性波装置110的应力进行说明。
在将弹性波装置110安装到安装基板50的工序(回流焊)中，一般来说，以在安装基板50预先配置了焊料球(连接端子70)的状态使弹性波装置110密接，并以该状态搬入到高温的炉内使焊料熔融，然后冷却，由此连接弹性波装置110和安装基板50。
此时，配置在安装基板50的焊料球成为从安装基板50突出的状态，在使弹性波装置110与安装基板50密接的情况下，该突出的焊料球的部分(突起部)与弹性波装置110接触。一般来说，在焊料球内包含金属填料，由该金属填料按压弹性波装置110，由此对弹性波装置110局部性地施加压力。
此外，在未在保护层40的贯通孔80填充导电体而使弹性波装置110与安装基板50密接的情况下，即使在能够将焊料球的突起部容纳到贯通孔80内的情况下，也会像图2那样在该突起部与贯通孔80之间产生位置偏移，或者在像图3那样突起部的尺寸变得比贯通孔80的尺寸大的情况下，会对贯通孔80的边缘的部分局部性地施加压力。
在为了扩大中空空间而减少了外周支承层20的宽度方向上的尺寸的情况下，若像这样通过焊料球的突起部局部性地施加压力，则覆盖部30会变形，变形了的覆盖部30与功能元件60接触，由此有可能导致特性不良、破损。
此外，由于由覆盖部30的变形以及局部性的压力造成的力矩，在贯通电极64和凸块下金属层66的连接部分也施加应力，有可能导致连接不良、破损。
在本实施方式1中，在外周支承层20的一部分形成突出部，使得该突出部的端部进入到贯通孔80的区域内。能够通过该外周支承层20的突出部来支承由局部性地施加的压力产生的应力，因此能够抑制覆盖部30的变形。
图4～图6各自是示出俯视了图1的弹性波装置110的情况下的外周支承层20的突出部的配置的例子的图。虽然在图4～图6中，关于弹性波装置110，对在俯视的情况下具有矩形形状的情况进行说明，但是弹性波装置110的平面形状并不限于此。弹性波装置110的平面形状也可以是圆形、椭圆形或其它多边形。此外，在图4～图6以及后述的图9～图12中，为使理解变得容易，透过覆盖部30而进行了描绘，用虚线示出了贯通孔80的位置。
在图4中，突出部22形成在矩形形状的外周支承层20的四角的部分。在图4的结构中，使得形成在四角的突出部22各自承受短边方向(图中的X轴方向)以及长边方向(Y轴方向)上的应力的一部分。而且，通过减小未设置突出部22的部分的外周支承层20的宽度方向上的尺寸(在短边上为Y轴方向上的尺寸，在长边上为X轴方向上的尺寸)，从而扩大了中空空间所占的面积。另外，虽然在图4中示出了突出部22为矩形的例子，但是突出部的形状并不限于矩形，也可以像图5的突出部22D那样弯曲。
另外，突出部也可以不像图4以及图5那样形成在四角，只要能够支承产生的应力，就可以是任何配置。在图6的例子中，成为在矩形的外周支承层20的各边的一部分配置了突出部22A、22B的结构。
在图6中，关于X轴方向上的应力，通过设置在长边的突出部22A来支承，关于Y轴方向上的应力，通过设置在短边的突出部22B来支承。另外，虽然在图6中示出了在各边形成了一个突出部的例子，但是也可以在各边形成多个突出部。但是，若增加突出部的数目，则虽然能够允许的应力变大，但是在中空空间中支承层所占的面积会增加，因此能够配置功能元件的区域会逐渐受到限制。因此，优选根据所估计的应力的大小和一个突出部的允许应力来决定突出部的数目。
在像图6那样的构造中，也能够通过突出部22A、22B分别承担从外部施加于弹性波装置110的荷重的X轴方向分量以及Y轴方向分量，进而降低未形成突出部22A、22B的外周支承层20的部分的宽度。因此，能够在维持弹性波装置110对外部压力的刚性的同时扩大用于形成功能元件60的中空空间。
在图1中，对如下的结构进行了说明，即，如图7的(A)所示，在保护层40的贯通孔80的整体填充导电体68，在该导电体68连接作为连接端子70的焊料球，但是也可以是如下的结构，即，像图7的(C)那样，在贯通孔80完全不填充导电体，或者还可以是如下结构，即，像图7的(B)那样，将导电体68B填充至贯通孔80的一部分的高度。在图7的(B)、图7的(C)的情况下，在贯通孔80的空隙的部分分别填充熔融了的焊料70B、70C。
另外，即使在弹性波装置的平面形状不是矩形形状的情况下，也能够通过形成外周支承层的突出部，使得在俯视了该弹性波装置的情况下承受第一方向(例如，X轴方向)以及与第一方向正交的第二方向(例如，Y轴方向)的分量的应力，从而达到与上述同样的效果。
[实施方式2]
在实施方式1中，均对通过形成在外周支承层20的突出部来承受应力的结构进行了说明。
在实施方式2中，对如下的结构进行说明，即，在除了外周支承层以外还在中空空间内配置内部支承层的情况下，由该内部支承层来承受一部分的应力分量。
图8是搭载了按照实施方式2的弹性波装置110A的弹性波模块100A的剖视图。在图8所示的剖面中，在外周支承层20未形成突出部，但是在中空空间内形成有内部支承层25，并配置为在俯视了弹性波装置110A的情况下其端部与贯通孔80的区域重叠。通过该内部支承层25，能够承受图8中的横向的应力。
图9是示出俯视了图8的弹性波装置110A的情况下的外周支承层20以及内部支承层25的配置的例子的图。在图9中，在实施方式1的图6所示的俯视图中，使得内部支承层25承担承受X轴方向上的应力的突出部22A的功能。关于Y轴方向上的应力，与图6同样地，由形成在外周支承层20的短边的突出部22B来承受。
另外，也可以代替X轴方向上的应力而使得由内部支承层25来承受Y轴方向上的应力。或者，也可以使得由内部支承层25来承受X轴方向以及Y轴方向的双方的应力。此外，也可以如图9所示，在内部支承层25的内部设置贯通电极27。
此外，虽然在图9中是为了承受应力的目的而设置了内部支承层25的结构，但是，例如在为了其它目的而设置内部支承层的结构中，也可以在该内部支承层形成突出部，并使得在俯视了弹性波装置的情况下该突出部的一部分与贯通孔重叠。在图9中，突出部22B的端部与贯通孔80重叠。
关于图10，示出了如下的结构例，即，在中空空间具有在图中的Y轴方向上延伸的内部支承层25A的结构中，形成了用于承受X轴方向上的应力的突出部26A。此外，图11是在中空空间具有柱状的内部支承层25B的情况下的例子，在该情况下，从柱状的内部支承层25B形成了用于承受X轴方向上的应力的突出部26B。在图12中，示出了如下的例子，即，突出部26C从在图中的Y轴方向上延伸的内部支承层25C延伸至外周支承层，该突出部26C的一部分与贯通孔80重叠。
在如图10～图12所示的结构中，也能够通过由内部支承层的突出部来承受给定方向上的应力而在维持刚性的同时将中空空间设定得大。另外，在图10～图12中，也可以设为如下的结构，即，代替X轴方向，通过内部支承层的突出部承受关于Y轴方向的应力，或者除X轴方向以外，还通过内部支承层的突出部承受关于Y轴方向的应力。
[实施方式3]
在实施方式1以及实施方式2中，对通过形成在外周支承层20内的贯通电极64来连接形成在覆盖部30与保护层40之间的凸块下金属层66和压电性基板10上的布线图案62的结构进行了说明。在实施方式3中，对连接凸块下金属层66和布线图案62的导电体形成在外周支承层20以及覆盖部30的侧面的结构进行说明。
图13是搭载了按照实施方式3的弹性波装置110B的弹性波模块100B的剖视图。
参照图13，凸块下金属层66和布线图案62通过形成在外周支承层20的外周侧面的侧面布线64B连接。进而，保护层40B不仅覆盖覆盖部30，还覆盖外周支承层20的整个外周侧面。即，侧面布线64B形成在外周支承层20与保护层40B之间。另外，关于上述以外的要素，与图1相同，因此不再重复其说明。
在图13记载的弹性波装置110B中，也在外周支承层20设置有突出部22，并配置为其端部与贯通孔80重叠。因此，在实施方式3中，也与实施方式1同样地，能够在维持弹性波装置110B对外部压力的刚性的同时扩大用于形成功能元件60的中空空间。
另外，虽然在图中未示出，但是在像实施方式3那样的使用侧面布线64B的结构中，也能够像实施方式2那样设为通过内部支承层(及其突出部)来承受应力的结构。
像以上说明的那样，在上述的实施方式中，在具有WLP构造的弹性波装置中，采用如下的结构，即，从外周支承层部分地突出的突出部和/或内部支承层以及从该内部支承层突出的突出部的端部配置为在俯视了弹性波装置的情况下与贯通孔的区域重叠，并且降低外周支承层的宽度方向上的尺寸。由此，能够在通过突出部来承受由外部压力造成的应力的同时降低弹性波装置中的外周支承层所占的面积的比例。因此，能够在维持弹性波装置对外部压力的刚性的同时扩大用于形成功能元件的中空空间。
应认为，此次公开的实施方式在所有的方面均为例示，并不是限制性的。本发明的范围不是由上述的说明示出，而是由权利要求书示出，意图包含与权利要求书等同的意思以及范围内的所有的变更。
附图标记说明
10：压电性基板，20：外周支承层，22、22A、22B、26A、26B、26C：突出部，25、25A、25B、25C：内部支承层，27、64：贯通电极，30：覆盖部，40、40B：保护层，50：安装基板，52、62：布线图案，60：功能元件，64B：侧面布线，66：凸块下金属层，68、68B：导电体，70、70B、70C：连接端子，80：贯通孔，100、100A、100B：弹性波模块，110、110A、110B：弹性波装置。

Claims (11)

1.一种弹性波装置，具备：
压电性基板；
多个功能元件，形成在所述压电性基板上；
外周支承层，在所述压电性基板上配置在形成了所述多个功能元件的区域的周围；
覆盖部，隔着所述外周支承层与所述压电性基板对置配置；以及
保护层，覆盖所述覆盖部，
由所述压电性基板、所述外周支承层以及所述覆盖部形成中空空间，在所述中空空间内配置所述多个功能元件，
所述弹性波装置还具备：
第一导电部，形成在所述覆盖部与所述保护层之间；
布线图案，配置在所述压电性基板上，与所述多个功能元件中的至少一部分电连接；以及
第二导电部，连接所述第一导电部和所述布线图案，
在所述保护层形成有用于填充将设置在所述弹性波装置的外部的连接端子和所述第一导电部电连接的导电体的贯通孔，
所述外周支承层包含朝向所述中空空间突出的突出部，
在俯视了所述弹性波装置的情况下，所述贯通孔的至少一部分与所述中空空间重叠，进而，所述突出部的端部与所述贯通孔的内侧区域重叠。
2.根据权利要求1所述的弹性波装置，其中，
在俯视了所述弹性波装置的情况下，所述外周支承层具有矩形形状，
所述突出部形成在所述外周支承层的四角。
3.根据权利要求1所述的弹性波装置，其中，
在俯视了所述弹性波装置的情况下，所述外周支承层具有矩形形状，
所述突出部在所述外周支承层的各边形成至少一个。
4.根据权利要求1所述的弹性波装置，其中，
所述突出部构成为承受压力作用于所述覆盖部的情况下的应力，
所述突出部形成在俯视了所述弹性波装置的情况下的承受第一方向上的应力的位置、和承受与所述第一方向正交的第二方向上的应力的位置。
5.根据权利要求1所述的弹性波装置，其中，
还具备：内部支承层，配置在所述中空空间，支承所述覆盖部，
在俯视了所述弹性波装置的情况下，所述内部支承层的一部分与所述贯通孔的内侧区域重叠。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的弹性波装置，其中，
所述多个功能元件中的至少一部分包含DT电极，即，叉指换能器电极，由所述压电性基板和所述DT电极形成声表面波谐振器。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的弹性波装置，其中，
还具备：又一个导电体，填充至所述贯通孔的至少一部分的高度。
8.一种弹性波装置，具备：
压电性基板；
多个功能元件，形成在所述压电性基板上；
外周支承层，在所述压电性基板上配置在形成了所述多个功能元件的区域的周围；
覆盖部，隔着所述外周支承层与所述压电性基板对置配置；以及
保护层，覆盖所述覆盖部，
由所述压电性基板、所述外周支承层以及所述覆盖部形成中空空间，在所述中空空间内配置所述多个功能元件，
所述弹性波装置还具备：内部支承层，配置在所述中空空间，支承所述覆盖部，
所述弹性波装置还具备：
第一导电部，形成在所述覆盖部与所述保护层之间；
布线图案，配置在所述压电性基板上，与所述多个功能元件中的至少一部分电连接；以及
第二导电部，连接所述第一导电部和所述布线图案，
在所述保护层形成有用于填充将设置在所述弹性波装置的外部的连接端子和所述第一导电部电连接的导电体的贯通孔，
在俯视了所述弹性波装置的情况下，所述贯通孔的至少一部分与所述中空空间重叠，进而，所述内部支承层的端部与所述贯通孔的内侧区域重叠。
9.根据权利要求8所述的弹性波装置，其中，
经由填充到所述贯通孔的整体的导电体将所述连接端子和所述第一导电部电连接。
10.根据权利要求8所述的弹性波装置，其中，
经由填充至所述贯通孔的至少一部分的高度的导电体将所述连接端子和所述第一导电部电连接。
11.一种弹性波模块，具备：
权利要求1～10中的任一项所述的弹性波装置；以及
安装基板，安装所述弹性波装置。
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