CN117318655A - 弹性波器件 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供的一种弹性波器件包括封装基板，所述封装基板具有第一表面；器件芯片，所述器件芯片具有包括功能元件的主面，所述功能元件包括IDT电极；主固定部，用于将所述器件芯片以所述主面与所述第一表面相对而安装的形式固定于所述封装基板上；所述主固定部包含凸块和粘接层，所述凸块电连接包括所述功能元件的所述器件芯片侧的电路和所述封装基板侧的电路，所述粘接层邻近所述凸块设置且介于所述封装基板的所述第一表面与所述器件芯片的所述主面之间。本发明实施例提供的弹性波器件中，能够不降低器件芯片相对于封装基板的剪切强度而合理地使凸块小型化。

Description

弹性波器件

技术领域

本发明涉及一种弹性波器件的改进，该弹性波器件适合于在移动通信设备等中作为频率滤波器等使用。

背景技术

作为在移动通信设备等中作为频率滤波器等使用的弹性波器件，存在在封装基板上经由凸块安装器件芯片的弹性波器件(参照图13)。

在图13中，附图标记100是封装基板，附图标记101是器件芯片，附图标记102是凸块，附图标记103是形成于器件芯片侧的凸块焊盘(电极焊盘)，附图标记104是形成于封装基板100侧的凸块焊盘(电极焊盘)，附图标记105是用于将弹性波器件连接于母板的外部电极焊盘。在器件芯片101与封装基板100之间形成有所述凸块102及凸块焊盘103、104的厚度量的间隙。在封装基板100的一面侧以气密密封所述间隙的方式形成有密封树脂层106，由此弹性波器件具备中空结构部107(内部空间或空气腔)。器件芯片101在面向所述中空结构部107的区域具有包括IDT电极的功能元件108。

这里，封装基板100相对于器件芯片101的剪切强度(连接强度)通过在形成所述密封树脂层106之前对安装于封装基板100的器件芯片101施加沿着封装基板100的一面的方向的负荷来测定。在图13所示的结构中，器件芯片101与封装基板100的固定通过凸块102来进行，剪切强度依赖于凸块102的截面积(与凸块102从器件芯片101突出的中心轴102a正交的方向的凸块102的截面积)，因此在使凸块102小型化的方面存在极限。

发明内容

本发明要解决的主要问题在于，在这种弹性波器件中，能够不降低器件芯片相对于封装基板的剪切强度而合理地使凸块小型化。

为了达成所述课题，在本发明实施例提供的一种弹性波器件包括封装基板，所述封装基板具有第一表面；器件芯片，所述器件芯片具有包括功能元件的主面，所述功能元件包括IDT电极；主固定部，用于将所述器件芯片以所述主面与第一表面相对而安装的形式固定于所述封装基板上；所述主固定部包含凸块和粘接层，所述凸块电连接包括所述功能元件的所述器件芯片侧的电路和所述封装基板侧的电路，所述粘接层在邻近所述凸块设置且介于所述封装基板的所述第一表面与所述器件芯片的所述主面之间。

作为本发明的方式之一，所述主面包含构成所述电路的布线图案的形成区域，所述粘接层形成在所述形成区域内。

此外，作为本发明的方式之一，所述粘接层呈筒状结构，所述凸块位于所述筒状结构的内部。

此外，作为本发明的方式之一，所述粘接层的内表面和所述凸块的外表面贴合。

此外，作为本发明的方式之一，所述凸块具有从所述器件芯片的所述主面突出的中心轴；所述粘接层覆盖所述凸块环绕所述中心轴的四分之一周以上的范围。

此外，作为本发明的方式之一，所述粘接层与所述凸块之间不产生间隙。

此外，作为本发明的方式之一，所述凸块具有从所述器件芯片的所述主面突出的中心轴；所述粘接层覆盖所述凸块环绕所述中心轴的四分之一周以上的范围，并且在所述粘接层与所述凸块之间产生间隙。

此外，作为本发明的方式之一，所述粘接层与所述中心轴正交的方向的截面轮廓形状为圆形或椭圆形状。

此外，作为本发明的方式之一，所述凸块与所述中心轴正交的方向上的横截面的直径设定在30μm至100μm的范围内。

此外，作为本发明的方式之一，所述器件芯片呈四边形的板状，并且至少在其四角形成有所述主固定部，并且在相邻的所述主固定部之间形成有仅由所述粘接层构成的副固定部。

此外，作为本发明的方式之一，所述主固定部和所述副固定部形成围绕所述器件芯片的主面的中央部的框状部，所述功能元件位于所述框状部内。

此外，作为本发明的方式之一，在所述器件芯片的所述主面中，除了构成所述主固定部的所述凸块的形成区域和所述功能元件的规定的形成区域以外的其余区域的还覆盖有所述粘接层。

此外，作为本发明的方式之一，所述弹性波器件还包括设置在所述器件芯片的所述主面与所述凸块之间的凸块焊盘，所述粘接层形成在所述器件芯片的所述主面之上及所述凸块焊盘之上。

根据本发明，通过由所述凸块和所述粘接层构成所述主固定部，即使使凸块小型化，也能够不会导致所述剪切强度的降低。其结果，能够减小形成于器件芯片的主面的凸块焊盘在该主面中所占的面积，由此，第一，能够将所述凸块焊盘在所述主面中所占的面积的所述减少量用于器件芯片的小型化。此外，第二，能够将所述凸块焊盘在所述主面中所占的面积的所述减少量用于器件芯片中的成为功能元件的图案的形成面积的增大。由此，能够提高器件芯片中的图案布局的自由度，能够基于追加元件而实现功能的追加、特性稳定化。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式所涉及的弹性波器件(第一例)的截面结构图，在图2中的A-A线位置示出截面。

图2是所述第一例的平面结构图。

图3是以容易理解所述第一例的主固定部的结构的方式分开示出相同部分和器件芯片及封装基板的立体结构图。

图4是示出形成于所述第一例的器件芯片的谐振器的一例的结构图。

图5是示出形成于所述第一例的器件芯片的电路的一例的结构图。

图6是示出所述第一例的制造工序中的步骤之一的平面结构图，示出成为器件芯片的晶片的一部分的情况。

图7是示出所述第一例的制造工序的各步骤的要部截面结构图。

图8是示出本发明的一个实施方式所涉及的弹性波器件(第二例)的主固定部的要部立体结构图。

图9是示出本发明的一个实施方式所涉及的弹性波器件(第三例)的主固定部的要部立体结构图。

图10是示出本发明的一个实施方式所涉及的弹性波器件(第四例)的主固定部的要部立体结构图。

图11是本发明的一个实施方式所涉及的弹性波器件(第五例)的平面结构图。

图12是本发明的一个实施方式所涉及的弹性波器件(第六例)的平面结构图。

图13是示出弹性波器件的现有结构例的截面结构图。

附图标记说明

1：弹性波器件；2封装基板；2a第一表面；2b：凸块焊盘；2c：外部电极焊盘；3：器件芯片；3a：主面；3b：凸块焊盘；3c背面；3d：侧面；3e：凸块的形成区域；3f：功能元件的形成区域；3g：布线图案的形成区域；4：凸块；4a：中心轴；4b：外表面；5：密封树脂层；6：中空结构部；7、7a、7b：谐振器；7c：IDT电极；7d：反射器；7e：电极指；7f：汇流条；8：地线；9：电路；9a：布线图案；10：粘接层；10a：内表面；11：主固定部；12：副固定部；13：晶片；13a：切割线；13b：构成一个器件芯片的区域；14：膜；15：集合基板；x：传播方向；s：间隙。

具体实施方式

下面，基于图1～图12，对本发明的典型的实施方式进行说明。该实施方式所涉及的弹性波器件1适合于在移动通信设备等中作为频率滤波器等使用。

上述弹性波器件1具备器件芯片3，该器件芯片3具有包括功能元件(例如成为SAW滤波器的电路、成为SAW谐振器的电路、成为电阻的元件、成为电感的元件、成为电容的元件等)的主面3a，器件芯片3以主面3a与封装基板2的第一表面2a相对的方式安装于所述封装基板2。

并且，上述弹性波器件1将所述功能元件的至少一部分作为IDT电极7c。

典型的是，所述器件芯片3构成边长为0.5至1mm、厚度为0.15至0.2mm的四边形的板状。此外，所述封装基板2构成为边长为0.7至3mm、厚度为0.15至0.2mm的四边形的板状。弹性波器件1厚度为0.4至0.6mm左右。

图1示出弹性波器件1的截面结构。图中，附图标记3是器件芯片，附图标记3b是器件芯片3侧的凸块焊盘(电极焊盘)，附图标记2是封装基板，附图标记4是由金等导电性金属构成的凸块，附图标记2b是封装基板2侧的凸块焊盘(电极焊盘)，附图标记2c是用于将弹性波器件1连接于母板的外部电极焊盘。

包括所述功能元件的所述器件芯片3侧的电路9(图5示出一例)与凸块焊盘3b电连接，所述封装基板2侧的电路(省略图示)与凸块焊盘2b电连接，包括所述功能元件的所述器件芯片3侧的电路9和所述封装基板2侧的电路通过分别固定于凸块焊盘2b、凸块焊盘3b的凸块4电连接。凸块焊盘2b、凸块焊盘3b及凸块4由融合性良好金属彼此构成，典型的是由金构成，并且金-金接合。

在封装基板2的第一表面2a(器件芯片3的安装侧的面)和与该第一表面2a相对的器件芯片3的主面3a之间，形成有所述凸块4及凸块焊盘2b、凸块焊盘3b的厚度量的间隙。

从这样在封装基板2的第一表面2a上安装有器件芯片3的状态开始，在封装基板2的第一表面2a侧形成密封树脂层5。密封树脂层5覆盖于器件芯片3与主面3a相对的背面3c和沿着器件芯片3的厚度方向的侧面3d，并且在器件芯片3的边缘侧进入器件芯片3与封装基板2之间的所述间隙，以遍及器件芯片3的整周的方式气密密封所述间隙。由此，在器件芯片3的主面3a与封装基板2的第一表面2a之间形成有中空结构部6(内部空间或空气腔)。

器件芯片3在所述主面3a中的面向中空结构部6的部分具备包括IDT电极7c的功能元件、即SAW滤波器、SAW谐振器等。

器件芯片3具有传播弹性波的功能。器件芯片3典型的使用钽酸锂或铌酸锂等压电材料。此外，器件芯片3有时也将这些压电材料层叠于蓝宝石、硅、氧化铝、尖晶石、水晶或玻璃等支撑材料而构成。

图4示出成为SAW滤波器的谐振器7的一例。谐振器7具有IDT电极7c以及以隔着IDT电极7c的方式形成的反射器7d。IDT电极7c由电极对构成，各电极对将多个电极指7e彼此在它们的一端侧由汇流条7f连接而成，该多个电极指7e以使长度方向与弹性波的传播方向x交叉的方式平行排列。反射器7d由汇流条7f连接多个电极指7e的端部之间而成，该多个电极指7e以使长度方向与弹性波的传播方向x交叉的方式平行排列。

上述谐振器7典型的是由通过光刻技术形成的导电性金属膜构成。

此外，有时在一个器件芯片3上形成有多个上述谐振器7。

图5示出在一个器件芯片3上所具备的电路9的一例的概念。附图标记7a表示串联连接于输入输出端口间的谐振器，附图标记7b表示并联连接于输入输出端口间的谐振器，附图标记8表示地线，附图标记9a表示布线图案。即，由图5的电路构成梯形滤波器。

在该实施方式中，所述器件芯片3和所述封装基板2通过由所述凸块4和粘接层10构成的主固定部11固定，该粘接层10邻近凸块4而设置且介于所述封装基板2的所述第一表面2a与所述器件芯片3的所述主面3a之间。

具体地说，第一，典型的是通过超声波接合法将形成在器件芯片3侧的凸块焊盘3b上的凸块4接合于封装基板2侧的凸块焊盘2b。然后，第二，通过所述粘接层10的加热熔融后的固化，将所述粘接层10分别固定于器件芯片3的主面3a和封装基板2的第一表面2a。由此，通过主固定部11使器件芯片3与封装基板2牢固地连接。

器件芯片3相对于封装基板2的连接强度(剪切强度)通过在形成所述密封树脂层5之前(图7中(e)步骤的阶段)对安装于封装基板2的器件芯片3施加沿着封装基板2的第一表面2a的方向的负荷来测定(在图1中由附图标记y表示该负荷的方向)。在仅通过凸块4进行器件芯片3与封装基板2的固定的现有方法中，剪切强度依赖于凸块4的截面积(与凸块4从器件芯片3的主面2a突出的中心轴4a正交的方向的凸块4的截面积)，因此在使凸块4小型化的方面存在极限。对此，在该实施方式所涉及的弹性波器件中，通过由凸块4和以所述方式形成的粘接层10构成所述主固定部11，即使使凸块4小型化，也能够不会导致所述剪切强度的降低。其结果，能够减小形成于器件芯片3的主面3a的凸块焊盘3b在该主面3a中所占的面积，由此，第一，能够将凸块焊盘3b在所述主面3a中所占的面积的所述减少量用于器件芯片3的小型化。此外，第二，能够将凸块焊盘3b在所述主面3a中所占的面积的所述减少量用于器件芯片3中的成为功能元件的图案的形成面积的增大，能够提高器件芯片3中的图案布局的自由度。

具体地说，通过由凸块4和粘接层10构成主固定部11，能够将与所述突出中心轴4a正交的方向上的凸块4(横截面)的直径设定在30μm至100μm的范围内。

所述粘接层10具备将器件芯片3与封装基板2牢固地一体化的粘接力，此外，具备绝缘性。此外，所述粘接层10优选使用环氧系树脂、聚酰亚胺系树脂、BCB(苯并环丁烯)系树脂、丙烯酸系树脂等具有感光性的热固化型粘接剂。

如果将所述粘接层10形成在所述器件芯片3的所述主面3a中的包含构成所述电路9(图5中示出一例)的布线图案9a的形成区域3g(参照图3)内，则能够使弹性波器件1具有在器件芯片3侧的凸块焊盘3b的形成部位以外的部位提高所述剪切强度的结构。

在图示的例子中，所述器件芯片3呈四边形的板状，并且至少在其四角分别形成有所述主固定部11。

在图1至图7所示的第一例中，粘接层10形成为覆盖所述凸块4环绕中心轴4a的整周，中心轴4a从所述器件芯片3的所述主面3a突出，并且粘接层10贴合所述凸块4，即两者之间不产生间隙。在该第一例中，粘接层10呈以使筒轴沿着所述中心轴4a的方式形成的筒状，粘接层10的内表面10a和凸块4的外表面4b在环绕所述中心轴4a的任意位置都紧贴。优选地，该紧贴状态在沿着所述中心轴4a的任意位置都相同。

更具体地说，在第一例中，所述粘接层10中的与所述中心轴4a正交的方向的内外的截面轮廓形状为圆形。虽然省略图示，但是所述粘接层10中的与所述中心轴4a正交的方向的截面轮廓形状也可以是椭圆形状。

此外，所述粘接层10形成在所述器件芯片3的所述主面3a上的、成为所述电路9的一部分的凸块焊盘3b上，并且如图1所示，所述粘接层10中的与所述中心轴4a正交的方向上的尺寸10b大于相同方向上的所述凸块焊盘3b的尺寸3h。

在图8所示的第二例中，粘接层10覆盖所述凸块4中的环绕中心轴4a(从所述器件芯片3的所述主面3a突出)的整周，并且在粘接层10与所述凸块4之间产生间隙s。预留间隙s可以防止在凸块4的相关工艺中使用到的工具(例如毛细管)等接触粘接层10。上述间隙s优选设定为5μm以下，典型的是设定为2至3μm。在该第二例中，粘接层10呈以使筒轴沿着所述中心轴4a的方式形成的筒状，在粘接层10的内表面10a与凸块4的外表面4b之间，在环绕所述中心轴4a的任意位置都形成所述间隙s。优选地，该间隙s的形成状态在沿着所述中心轴4a的任意位置都相同。

在图9所示的第三例中，粘接层10覆盖所述凸块4中的环绕中心轴4a(从所述器件芯片3的所述主面3a突出)的约四分之一周的范围。在一些实施例中，粘接层10也可以覆盖凸块4中的环绕中心轴4a大于四分之一周的范围。在该第三例中，凸块4的外表面4b与粘接层10的内表面10a紧贴。在另外一些实施例，也可以在两者之间形成前述提到的间隙s。

在图10所示的第四例中，粘接层10覆盖所述凸块4中的环绕中心轴4a(从所述器件芯片3的所述主面3a突出)的约二分之一周的范围。在该第四例中，凸块4的外表面4b与粘接层10的内表面10a紧贴在另外一些实施例，也可以在两者之间形成前述提到的间隙s。

在图11所示的第五例中，在器件芯片3的四角分别形成有所述主固定部11，并且在相邻的主固定部11间以分别沿器件芯片3的边缘部连续的方式形成有粘接层10，由此，在相邻的所述主固定部11之间形成有仅由所述粘接层10构成的副固定部12。在该第五例中，通过主固定部11和副固定部12，形成围绕器件芯片3的主面3a的中央部的四边形的框状部，功能元件位于该框状部内。通过副固定部12的设置可以进一步增强封装基板2相对于器件芯片3的剪切强度(连接强度)。

在图12所示的第六例中，在分别形成于器件芯片3的四角的所述主固定部11之间、即在相邻的所述主固定部11之间形成有仅由所述粘接层10构成的副固定部12。在该第六例中，在器件芯片3的主面3a中，除了构成所述主固定部11的凸块4的形成区域3e和功能元件的规定的形成区域3f以外的其余区域的整体被粘接层10覆盖，由此，在相邻的主固定部11之间分别形成有副固定部12。

综合上述实施例，粘接层10可以覆盖所述凸块4中的环绕中心轴4a(从所述器件芯片3的所述主面3a突出)的四分之一周至二分之一周的范围，当然也可以是大于二分之一周的范围，也可以是整周得范围。将粘接层10设置得较小时(例如覆盖凸块4四分之一周左右时)，可以增强封装基板2相对于器件芯片3的剪切强度(连接强度)的同时保证给器件芯片3的主面3a中更多的功能元件的形成区域，因而可实现功能的追加。而当器件芯片3的主面3a功能元件的规定的而形成区域较小时，则粘结层10可设置得更大(例如覆盖凸块4整周)，以进一步增强封装基板2相对于器件芯片3的剪切强度。可根据主面3a上所需功能元件的区域布置情况和强度需求灵活选择调整。

以上说明的弹性波器件1可以通过以下方式适当且合理地制造。图6及图7示出该实施方式所涉及的弹性波器件1的制造步骤的要部。

首先，参照图6，对晶片13上的构成一个器件芯片3的区域13b分别形成谐振器7等功能元件、凸块焊盘3b、布线图案(省略图示)。作为晶片13典型的是使用钽酸锂或铌酸锂的单晶晶片、将这些薄晶片与尖晶石等支撑体晶片接合而成的工业标准化的直径4英寸晶片，在直径4英寸晶片的情况下，由一个晶片13制作2万个左右的器件芯片3。图6示出晶片13的一部分，同图中附图标记13a是切割线。

接着，在所述晶片13上重叠并粘贴用于形成粘接层10的膜14。作为该膜14使用如下：膜14具备在常温下通过其粘接力粘接于晶片13侧的功能，并且具备能够通过光刻技术中的曝光和显影从晶片13上除去不需要部分的功能(图7步骤(a))。

接着，在所述各区域13b中，通过所述曝光和显影，在凸块焊盘3b的附近形成粘接层10(图7步骤(b))。

接着，在所述各区域16a中，分别在凸块焊盘3b上形成凸块4(图7步骤(c))。

接着，通过对晶片13进行切割，制作多个独立于晶片13的器件芯片3(图7步骤(d))。

接着，将在步骤(d)中得到的器件芯片3倒装安装于成为封装基板2的集合基板15。在器件芯片3的凸块焊盘3b上一体形成的凸块4典型的是通过超声波接合法固定于成为封装基板2的集合基板15侧的凸块焊盘2b。并且，对安装有器件芯片3的集合基板15实施加热至使所述粘接层10熔融固化的温度，由此，将所述粘接层10固定于器件芯片3及成为封装基板2的集合基板15这两方(图7步骤(e))。在该阶段中测定所述剪切强度，进行使凸块4小型化且不会导致所述剪切强度降低的弹性波器件1的工序管理。

最后，在成为封装基板2的集合基板15的器件芯片3的安装侧形成所述密封树脂层5，并且对上述集合基板15实施切割，由此可得到具备本发明所涉及的结构的弹性波器件1。

另外，本发明当然不限定于以上说明的实施方式，包含能够达成本发明的目的的所有实施方式。

Claims (14)

1.一种弹性波器件，其特征在于，包括：

封装基板，所述封装基板具有第一表面；

器件芯片，所述器件芯片具有包括功能元件的主面，所述功能元件包括IDT电极；

主固定部，用于将所述器件芯片以所述主面与所述第一表面相对而安装的形式固定于所述封装基板上，所述主固定部包含凸块和粘接层，所述凸块电连接包括所述功能元件的所述器件芯片侧的电路和所述封装基板侧的电路，所述粘接层邻近所述凸块设置且介于所述封装基板的所述第一表面与所述器件芯片的所述主面之间。

2.根据权利要求1所述的弹性波器件，其特征在于，所述主面包含构成所述电路的布线图案的形成区域，所述粘接层形成在所述形成区域内。

3.根据权利要求1所述的弹性波器件，其特征在于：所述粘接层呈筒状结构，所述凸块位于所述筒状结构的内部。

4.根据权利要求3所述的弹性波器件，其特征在于：所述粘接层的内表面和所述凸块的外表面贴合。

5.根据权利要求1所述的弹性波器件，其特征在于，所述凸块具有从所述器件芯片的所述主面突出的中心轴；所述粘接层覆盖所述凸块环绕所述中心轴的四分之一周以上的范围。

6.根据权利要求5所述的弹性波器件，其特征在于：所述粘接层与所述凸块之间不产生间隙。

7.根据权利要求1所述的弹性波器件，其特征在于，所述凸块具有从所述器件芯片的所述主面突出的中心轴；所述粘接层覆盖所述凸块环绕所述中心轴的四分之一周以上的范围，并且在所述粘接层与所述凸块之间产生间隙。

8.根据权利要求5或7所述的弹性波器件，其特征在于，所述粘接层与所述中心轴正交的方向的截面轮廓形状为圆形或椭圆形状。

9.根据权利要求5或7所述的弹性波器件，其特征在于，所述凸块与所述中心轴正交的方向上的横截面的直径设定在30μm至100μm的范围内。

10.根据权利要求1所述的弹性波器件，其特征在于，所述器件芯片呈四边形的板状，并且至少在其四角形成有所述主固定部，并且在相邻的所述主固定部之间形成有仅由所述粘接层构成的副固定部。

11.根据权利要求10所述的弹性波器件，其特征在于，所述主固定部和所述副固定部形成围绕所述器件芯片的主面的中央部的框状部，所述功能元件位于所述框状部内。

12.根据权利要求1所述的弹性波器件，其特征在于，在所述器件芯片的所述主面中，除了构成所述主固定部的所述凸块的形成区域和所述功能元件的规定的形成区域以外的其余区域的还覆盖有所述粘接层。

13.根据权利要求1所述的弹性波器件，其特征在于，还包括设置在所述器件芯片的所述主面与所述凸块之间的凸块焊盘，所述粘接层形成在所述器件芯片的所述主面之上及所述凸块焊盘之上。

14.根据权利要求13所述的弹性波器件，其特征在于，所述粘接层在垂直于所述凸块的厚度方向上的尺寸大于相同方向上的所述凸块焊盘的尺寸。