CN114513185A - 弹性波装置 - Google Patents

Abstract

一种弹性波装置，包含布线基板、对向设置于所述布线基板的弹性波组件基板、设置于所述弹性波组件基板上的弹性波组件、设置于所述弹性波组件基板上且电性连接于所述弹性波组件的凸块焊垫，及电性连接于所述凸块焊垫与所述布线基板的凸块，所述凸块焊垫以形成间歇区域的方式断续地形成。借此，可提供一种确保凸块与凸块焊垫间的接合性、较小型且可靠度高的弹性波装置。

Description

弹性波装置

技术领域

本发明涉及一种通过覆晶接合技术安装于弹性波组件基板的弹性波装置，更具体地，是涉及改良接合于凸块的凸块焊垫的结构的弹性波装置。

背景技术

一直以来，共振器或带通滤波器作为弹性波装置被广泛地运用。并且，以搭载弹性波装置的移动通讯终端为代表的智能手机等电子产品为了迈向小型化，广泛地运用覆晶接合技术。所述覆晶接合技术通过凸块将弹性波组件基板搭载于布线基板。

专利文献1(特开2002-261560号公报)示例一种以覆晶接合技术安装的弹性波装置。

借由超声波振动在弹性波装置的凸块焊垫上形成Au凸块时，或者是通过Au凸块并借由超声波振动将弹性波组件基板安装于布线基板时，由于所述凸块焊垫与所述弹性波组件基板的接合性不佳，导致所述凸块焊垫从所述弹性波组件基板剥离。

并且，若通过对所述凸块施加压力，可能造成所述弹性波组件基板产生裂缝的情况。为了解决上述问题，所述凸块焊垫设计为三层结构。

具体地，为了确保与Au凸块的接合性，所述凸块焊垫的最上层是以Au或Al为主成分的合金形成的电极层。再者，为了提高接合性，中间层是以Ti或NiCr等的密接层形成。并且，凸块焊垫的最下层使用高纯度的Al或Al-Cu合金。硬度较低的Al可作为应力缓合层。

如专利文献1所记载的结构，通过使用所述层状结构的凸块焊垫，得以抑制所述凸块焊垫的剥离或所述压电基板的裂缝。

然而，通过上述方法，必须将与凸块接合性佳的电极层与作为应力缓合层与应力分散层的电极层相互叠置。

因此，凸块焊垫区域中的电极层的制作流程会非常繁琐，且具有成本较高的问题。

再者，近年来对于弹性波装置小型化的需求越来越高，所述凸块焊垫所占据的面积也必须缩小。并且，确保接合性及凸块焊垫与凸块不会因为剥离而发生断开是必须的。

发明内容

本发明为解决上述问题，目的在于提供一种确保凸块与凸块焊垫间的接合性、较小型且可靠度高的弹性波装置。

本发明弹性波装置，包含布线基板、对向设置于所述布线基板的弹性波组件基板、设置于所述弹性波组件基板上的弹性波组件、设置于所述弹性波组件基板上且电性连接于所述弹性波组件的凸块焊垫，及电性连接于所述凸块焊垫与所述布线基板的凸块，所述凸块焊垫以形成间歇区域的方式断续地形成。

本发明的一种形态，所述凸块焊垫的间歇区域呈狭缝状。

本发明的一种形态，所述凸块焊垫的间歇区域呈水珠状。

本发明的一种形态，所述凸块焊垫的间歇区域略呈网格状。

本发明的一种形态，所述弹性波组件基板包括压电基板与支持基板，所述支持基板为由蓝宝石、氧化铝、尖晶石及硅的其中一种形成的基板。

本发明的一种形态，所述弹性波组件由激发弹性表面波的IDT电极构成。

本发明的一种形态，所述弹性波组件由压电薄膜共振器构成。

本发明的一种形态，所述凸块焊垫至少由两层金属层构成，所述金属层中的至少一个以形成所述间歇区域的方式断续地形成。

本发明的一种形态，所述凸块焊垫至少由两层金属层构成，所述金属层中的至少两个以形成所述间歇区域的方式断续地形成。

本发明的一种形态，所述凸块焊垫由选自于银、铝、铜、钛、钯或前述的合金所形成。

本发明的有益效果在于：根据本发明，能提供一种确保凸块与凸块焊垫间的接合性、较小型且可靠度高的弹性波装置。

附图说明

图1是第一实施例的弹性波装置的剖面图。

图2是弹性波组件基板的结构示意图。

图3是弹性波组件为弹性表面波共振器的示意俯视图。

图4是弹性波组件为压电薄膜共振器的示意剖面图。

图5是凸块焊垫的间歇区域呈狭缝状的示意图。

图6是沿图5剖面线A-A的剖面图。

图7是所述凸块焊垫的间歇区域呈水珠状的示意图。

图8是所述凸块焊垫的间歇区域呈网格状的示意图。

图9是本发明第二实施例的弹性波装置的凸块焊垫的部分剖面图。

图10是本发明第三实施例的弹性波装置的凸块焊垫的部分剖面图。

图11是本发明的功效的量测结果的说明图。

具体实施方式

以下将根据附图说明本发明的具体实施态样。

(第一实施例)

图1是第一实施例的弹性波装置1的剖面图。

如图1所示，所述第一实施例中的弹性波装置1包含布线基板3与安装于所述布线基板3上的弹性波组件基板5。

所述布线基板3例如为由树脂形成的多层基板，或是由数个介电层组成的低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramics：LTCC)多层基板。并且，所述布线基板3包括多个外部连接端子31。

所述弹性波组件基板5例如可以使用钽酸锂、铌酸锂或水晶等压电单晶，或者是由压电陶瓷形成的基板。

并且，所述弹性波组件基板5也可以使用由压电基板与支持基板接合而成的基板。所述支持基板例如可以使用蓝宝石基板、氧化铝基板、尖晶石基板或硅基板。

所述弹性波组件基板5借由凸块15并通过覆晶接合技术安装于所述布线基板3。

所述凸块15例如可以使用金凸块。所述凸块15的高度例如介于20μm～50μm。

在所述弹性波组件基板5形成所述凸块15的区域中，设有凸块焊垫9。图1虽然没有显示，但参考图2，为了让弹性波组件52与所述凸块焊垫9能电性连接，所述弹性波组件基板5上设有布线图案54。

密封部17以覆盖所述弹性波组件基板5的方式形成。所述密封部17例如可以通过合成树脂之类的绝缘体形成，也可以使用金属。

所述合成树脂例如可以使用环氧树脂、聚酰亚胺等，但也不限于此。较佳地，使用环氧树脂，并通过低温硬化制程形成所述密封部17。

图2是所述弹性波组件基板5的结构示意图。如图2所示，所述弹性波组件基板5上形成有凸块焊垫9、弹性波组件52及布线图案54。

所述布线图案54上形成有绝缘体56。所述绝缘体56例如可以使用聚酰亚胺。所述绝缘体56的膜厚例如为1000nm。

所述绝缘体56上也形成有布线图案54，并形成有通过所述绝缘体56而立体地交叉的布线。

所述凸块焊垫9、所述弹性波组件52及所述布线图案54可以由银、铝、铜、钛、钯等适当的金属或前述的合金形成。并且，所述弹性波组件52与所述布线图案54的金属图案可以由多个金属膜层叠而成的叠层金属膜形成。

所述凸块焊垫9、所述弹性波组件52及所述布线图案54的厚度例如可以介于150nm～400nm。

所述布线图案54包括输入焊垫In、输出焊垫Out及接地焊垫GND。并且，所述凸块焊垫9及所述布线图案54，电性连接于所述弹性波组件52。

如图2所示，借由形成多个所述弹性波组件52，例如可以构成带通滤波器。所述带通滤波器设计成在从所述输入焊垫In输入的电信号中，只让预期的频率带域的电信号通过。

从所述输入焊垫In输入的电信号通过所述带通滤波器，而预期的频率带域的电信号从所述输出焊垫Out输出。

从所述输出焊垫Out输出的电信号借由所述凸块焊垫9、所述凸块15从所述布线基板3的外部连接端子31输出。

图3是所述弹性波组件52为弹性表面波共振器的示意俯视图。

如图3所示，所述弹性波组件基板5上形成有激发弹性表面波的IDT(InterdigitalTransducer)52a与反射器52b。所述弹性波组件52由激发弹性表面波的IDT电极52a构成。所述IDT52a具有一对相向设置的梳状电极52c。每一个梳状电极52c具有多个电极指52d，与连接所述电极指52d的汇流条52e。所述反射器52b设置在所述IDT52a的两侧。

所述IDT52a与反射器52b例如由铝和铜的合金制成。所述IDT52a与反射器52b例如为厚度介于150nm～400nm的薄膜。

所述IDT52a及反射器52b也可是其他金属，例如为钛、钯、银等适合的金属，或是包含前述金属的合金，也可以是通过这些合金形成。再者，所述IDT52a与反射器52b也可以由多个金属膜层叠而成的叠层金属膜形成。

图4是所述弹性波组件52为压电薄膜共振器的示意剖面图。

如图4所示，芯片基板60上设有压电膜62。所述压电膜62被下部电极64与上部电极66夹置其中。所述下部电极64与所述芯片基板60间形成空隙68。所述下部电极64及上部电极66在该压电膜62内以厚度纵向振动模式激发弹性波。

所述芯片基板60例如可以使用硅等半导体基板，或者是蓝宝石、氧化铝、尖晶石或玻璃等绝缘基板。所述压电膜62例如可以使用氮化铝。

所述下部电极64及所述上部电极66例如可以使用钌等金属。

所述弹性波组件52为了获得期望的带通滤波器特性，可适当地采用多模态滤波器或梯型滤波器。

图5是所述凸块焊垫9的间歇区域呈狭缝状的示意图。

如图5所示，所述第一实施例的凸块焊垫9的间歇区域，能以具有多个狭缝SLIT的方式构成。

所述凸块焊垫9例如为边长介于90μm～130μm的四边形。所述狭缝SLIT例如为短边介于5μm～10μm，且长边介于50μm～80μm的四边形。

图6是沿图5剖面线A-A的剖面图。

如图6所示，所述弹性波组件基板5上形成有所述凸块焊垫9。所述凸块焊垫9以形成具有多个所述狭缝SLIT的间歇区域的方式，断续地形成。在所述间歇区域中，所述弹性波组件基板5露出。

需注意的是，所述弹性波组件基板5也不一定要露出。也可以在沿所述凸块焊垫9厚度的方向上，以形成部分的间歇区域的方式，断续地形成。

借此，通过在所述凸块焊垫9形成所述间歇区域，且为断续地形成，能产生锚定效应，并能改善所述凸块焊垫9与所述凸块15间的接合性。

所述凸块焊垫9例如可以通过光刻技术，与所述IDT52a、所述反射器52b及所述布线图案54等同时形成。

图7是所述凸块焊垫9的间歇区域呈水珠状的示意图。

如图7所示，所述第一实施例的凸块焊垫9的间歇区域以具有多个点DOT的方式构成。

所述凸块焊垫9例如为边长介于90μm～130μm的四边形。所述点DOT例如为直径介于5μm～25μm的圆形或近似圆形的形状。并且，所述点DOT的数量例如介于10个～20个。

如图7所示，所述弹性波组件基板5上形成有所述凸块焊垫9。所述凸块焊垫9以形成水珠状的间歇区域的方式，断续地形成。在所述间歇区域中，所述弹性波组件基板5露出。

需注意的是，所述弹性波组件基板5也不一定要露出。也可以在沿所述凸块焊垫9厚度的方向上，以形成部分的间歇区域的方式，断续地形成。

借此，通过在所述凸块焊垫9形成所述间歇区域，且为断续地形成，能产生锚定效应，并能改善所述凸块焊垫9与所述凸块15间的接合性。

所述凸块焊垫9例如可以通过光刻技术，与所述IDT52a、所述反射器52b及所述布线图案54同时形成。

图8是所述凸块焊垫的间歇区域呈网格状的示意图。

如图8所示，所述第一实施例的凸块焊垫9的间歇区域，以具有网格GRID形状的方式构成。所述凸块焊垫9例如为边长介于90μm～130μm的四边形。

其他部分的结构，因为和所述凸块焊垫9的间歇区域呈狭缝状，与所述凸块焊垫9的间歇区域呈水珠状的例子相同，因此省略说明。

(第二实施例)

图9是本发明第二实施例的弹性波装置1的凸块焊垫9的部分剖面图。

如图9所示，在所述弹性波组件基板5上形成所述凸块焊垫9。在所述凸块焊垫9上形成第二凸块焊垫92。换言之，凸块焊垫由两层金属层构成。在一些实施态样中，所述金属层中的至少一个以形成所述间歇区域的方式断续地形成。在一些实施态样中，所述金属层中的至少两个以形成所述间歇区域的方式断续地形成。

如图9所示，所述凸块焊垫9不具有间歇区域。所述第二凸块焊垫92具有间歇区域INT。

因为所述凸块焊垫9由两层金属层构成，可以确保所述凸块焊垫9与所述凸块15间的润湿性、接合强度及接合可靠度。而与所述凸块15直接接触的金属层，通常被称为下凸起金属(Under Bump Metal，UBM)。

形成UBM层的标准方法，例如有无电解电镀法与电解电镀法。在无电解电镀法中，将露出所述凸块焊垫9的晶圆或基板，浸入温度与浓度都受控制的无电解电镀液槽一段适当的时间后洗净，而能形成UBM层(第二凸块焊垫92)。

在电解电镀法中，以如下的制程形成UBM。在露出所述凸块焊垫9的晶圆或基板的表面全面地形成Ti(钛)等电镀种子层与光刻胶层，并露出所述凸块焊垫9与电镀通电用电极，并且，以覆盖所述间歇区域INT的方式，经过曝光显影制程将所述光刻胶层图形化。

将光刻胶层图形化后的晶圆或基板，浸入温度与浓度都被控制的电解电镀液槽中，并在一段适当的时间内通入适当的电流，而形成UBM层(第二凸块焊垫92)。

之后，去除光刻胶、蚀刻UBM层(第二凸块焊垫92)形成区域以外的电镀种子层并洗净，而能在所述凸块焊垫9上形成UBM层(第二凸块焊垫92)。

UBM层使用的金属，若是无电解电镀法，主要可以使用自表面起依序为金(Au)、钯(Pd)及镍(Ni)的层状构造，或是金(Au)与镍(Ni)的层状构造。

若是电解电镀法，主要可以使用自表面起依序金(Au)、镍(Ni)及钛(Ti)(种子层)的层状构造，或是金(Au)、镍(Ni)、铜(Cu)及钛(Ti)(种子层)的层状构造，或者是金(Au)、铜(Cu)及钛(Ti)(种子层)的层状构造。

(第三实施例)

图10是本发明第三实施例的弹性波装置1的凸块焊垫9的部分剖面图。

如图10所示，在所述弹性波组件基板5上形成所述凸块焊垫9。在所述凸块焊垫9上形成第二凸块焊垫92。换言之，凸块焊垫9由两层金属层构成。

如图10所示，所述凸块焊垫9具有间歇区域INT9。所述第二凸块焊垫92具有间歇区域INT92。

其余的结构与制造方法与所述第一实施例和第二实施例相同，因此省略说明。并且，在以电镀电解法形成所述UBM层(第二凸块焊垫92)的情况下，可能也在所述凸块焊垫9的间歇区域INT9的侧壁形成所述UBM层(第二凸块焊垫92)，因此能增加和凸块15接合的面积，而提升接合强度与接合可靠度。

图11是本发明的功效的量测结果的说明图。

在比较例1中，压电基板上形成厚度为127nm的铝(Al)金属膜，并在其上方形成作为UBM层且厚度为1500nm的铝(Al)金属膜。

在比较例2中，只形成厚度为1500nm的铝(Al)金属膜。

在比较例3中，在形成作为频率调整膜的且厚度为20nm的硅之后，在其上方形成作为UBM层且厚度为1500nm的铝(Al)金属膜。

在本发明中，形成具有狭缝状的间歇区域且厚度为127nm的铝(Al)金属膜，并在其上方形成作为UBM层且厚度为1500nm的铝(Al)金属膜。

在制作采用比较例1～3及本发明的凸块焊垫9的压电基板时，使用金凸块在布线基板上通过超声波接合而完成覆晶接合。接着，接合后的压电基板从所述布线基板剥离的强度的研究结果显示于图11。需注意的是，比较例1～3及本发明中的每一个都形成六个凸块焊垫9与凸块15。

如图11所示，比较例1的凸块剪切强度(bump shear strength)最高为32.97克，最低为19.67克。并且，1032个样本的平均值为27.92克。且其中有两个凸块焊垫接合失败的例子，接合失败率(Non-Stick Rate)为0.19％。

如图11所示，比较例2的凸块剪切强度最高为30.20克，最低为15.62克。并且，1092个样本的平均值为23.35克。且其中有二十六个凸块焊垫接合失败的例子，接合失败率(Non-Stick Rate)为2.4％。

如图11所示，比较例3的凸块剪切强度最高为33.50克，最低为15.96克。并且，1043个样本的平均值为28.26克。且其中有十四个凸块焊垫接合失败的例子，接合失败率(Non-Stick Rate)为1.3％。

如图11所示，本发明的凸块剪切强度最高为34.42克，最低为28.11克。并且，1014个样本的平均值为31.77克。且其中有一个凸块焊垫接合失败的例子，接合失败率(Non-Stick Rate)为0.1％。

正如以上量测结果所显示的，本发明具有凸块剪切强度优良且标准偏差较小的功效。并且，具有最佳的接合失败率(Non-Stick Rate)。

根据本发明，能提供一种确保凸块15与凸块焊垫9间的接合度、较小型且可靠度高的弹性波装置1。

须注意的是，当然，本发明并不限于以上所述的实施态样，还包含能达成本发明目的的所有实施态样。

此外，虽然以上描述了至少一个实施态样，应当理解的是，本领域技术人员能容易想到进行各种变化、修正或改进。上述变化、修正或改进也属于本公开的一部分，并且，属于本发明的范围。应当理解的是，这里所描述的方法或装置的实施态样，不仅限于以上说明所记载或附图所示例的构成组件的架构和排列。方法和装置能以其他实施态样安装，或以其他实施态样施行。所述实施例仅用于说明，并没有限定的意思。再者，此处所使用的描述或用词仅是为了说明，并没有限定的必要。这里的“包括”、“具备”、“具有”、“包含”及其变化的使用，具有包括之后列举的项目、其等同物和附加项目的意思。“或(或者)”的用词，或任何使用“或(或者)”描述的用语，可解释为所述描述用语中的其中一个、大于一个，或全部的意思。前、后、左、右、顶、底、上、下，及水平、垂直的引用都是为了方便描述，并非限定本发明中任一构成组件的位置与空间配置。因此，上述说明与附图只是示例性的。

Claims (10)

1.一种弹性波装置，其特征在于：所述弹性波装置包含布线基板、对向设置于所述布线基板的弹性波组件基板、设置于所述弹性波组件基板上的弹性波组件、设置于所述弹性波组件基板上且电性连接于所述弹性波组件的凸块焊垫，及电性连接于所述凸块焊垫与所述布线基板的凸块，所述凸块焊垫以形成间歇区域的方式断续地形成。

2.根据权利要求1所述的弹性波装置，其特征在于：所述凸块焊垫的间歇区域呈狭缝状。

3.根据权利要求1所述的弹性波装置，其特征在于：所述凸块焊垫的间歇区域呈水珠状。

4.根据权利要求1所述的弹性波装置，其特征在于：所述凸块焊垫的间歇区域呈网格状。

5.根据权利要求1所述的弹性波装置，其特征在于：所述弹性波组件基板包括压电基板与支持基板，所述支持基板为由蓝宝石、氧化铝、尖晶石及硅的其中一种形成的基板。

6.根据权利要求1所述的弹性波装置，其特征在于：所述弹性波组件由激发弹性表面波的IDT电极构成。

7.根据权利要求1所述的弹性波装置，其特征在于：所述弹性波组件由压电薄膜共振器构成。

8.根据权利要求1所述的弹性波装置，其特征在于：所述凸块焊垫至少由两层金属层构成，所述金属层中的至少一个以形成所述间歇区域的方式断续地形成。

9.根据权利要求8所述的弹性波装置，其特征在于：所述凸块焊垫至少由两层金属层构成，所述金属层中的至少两个以形成所述间歇区域的方式断续地形成。

10.根据权利要求1所述的弹性波装置，其特征在于：所述凸块焊垫由选自于银、铝、铜、钛、钯或前述的合金所形成。

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