JP2022013094A - 弾性波デバイスパッケージ - Google Patents
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Abstract
【課題】弾性波デバイスパッケージに、前記静電破壊を可及的に防止可能な構造を、適切且つ合理的に備える弾性波デバイスパッケージを提供する。【解決手段】弾性波デバイスパッケージＤにおいて、弾性波デバイス１は、電極パターン１ｊと、封止樹脂３を備える。電極パターン１ｊは、弾性波デバイス１の外縁１ｅに向けて延びる延長部１ｎを備える。封止樹脂３は、弾性波デバイス１の外縁１ｅ側において弾性波デバイス１とパッケージ基板との間に入り込んで延長部１ｎと電気的に接続された周回入り込み部３ｃを備える。封止樹脂３は、体積抵抗率を１００Ωcm以上１０7Ωcm以下とする導電性を有する。【選択図】図４
Description
この発明は、封止樹脂で封止された中空構造を有する弾性波デバイスパッケージ、特に静電破壊を低減させる構造を備えた弾性波デバイスパッケージに関する。
表面弾性波を用いたフィルタ（弾性波デバイス）は携帯電話の送受信回路に広く用いられている。この基本構造は、すでに多くの解説書に述べられているように、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等の圧電基板上に櫛形電極が形成された共振子である。この共振子の電極ピッチは０．７ミクロンから２ミクロン程度と狭く、圧電基板は高抵抗であるため、帯電もしくは焦電効果によって電荷が蓄積されると高い電位差が生じ、静電破壊が起こりやすい。この静電破壊は弾性波デバイスをパッケージ基板に搭載してこのパッケージ基板と封止樹脂により弾性波デバイスをパッケージして弾性波デバイスパッケージを生成するパッケージング工程から、このように生成された弾性波デバイスパッケージをプリント基板上にハンダ付けする工程までの間で発生しやすい。
一方、弾性波デバイスには中空構造が必須である。この中空構造を実現するため、従来はセラミックパッケージが一般的であったが、最近では低コスト化のためにモールド樹脂で封止されたパッケージが増えてきている。
ここで、弾性波デバイスの静電破壊を防止する方法としては、圧電基板であるタンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等にわずかな導電性を持たせる方法がよく知られている。還元処理または鉄をドープする方法である（特許文献１、特許文献２）。しかし、この方法はウェーハプロセス中の帯電を防ぐには効果があるものの、より激しく帯電する環境に置かれるパッケージング工程からハンダ付けする工程向けの対策としては不十分である。
また、導電性樹脂を表面上に塗布する等の方法で静電対策を行う方法も提案されているが、工程が増えるという欠点があった（特許文献３～５）。
この発明が解決しようとする主たる問題点は、弾性波デバイスパッケージに、前記パッケージング工程から弾性波デバイスパッケージをプリント基板上にハンダ付けする工程までの間において、前記静電破壊を可及的に防止可能な構造を、適切且つ合理的に備えさせるようにする点にある。
前記課題を達成するために、この発明にあっては、弾性波デバイスパッケージを、圧電基板の一面に櫛形電極を含んだ電極パターンを形成してなる弾性波デバイスと、
前記弾性波デバイスの前記一面との間に隙間を形成させた状態で前記弾性波デバイスを搭載するパッケージ基板と、
前記パッケージ基板の前記搭載側に形成される前記弾性波デバイスの封止樹脂とを備えてなる、弾性波デバイスパッケージであって、
前記電極パターンは、前記弾性波デバイスの外縁に向けて延びる延長部を備えており、
前記封止樹脂は、前記弾性波デバイスの外縁側において前記弾性波デバイスと前記パッケージ基板との間に入り込んで前記延長部と電気的に接続された周回入り込み部を備えていると共に、
前記封止樹脂に、体積抵抗率を１００Ωcm以上１０7Ωcm以下とする導電性を付加させてなる、ものとした。
前記弾性波デバイスの前記一面との間に隙間を形成させた状態で前記弾性波デバイスを搭載するパッケージ基板と、
前記パッケージ基板の前記搭載側に形成される前記弾性波デバイスの封止樹脂とを備えてなる、弾性波デバイスパッケージであって、
前記電極パターンは、前記弾性波デバイスの外縁に向けて延びる延長部を備えており、
前記封止樹脂は、前記弾性波デバイスの外縁側において前記弾性波デバイスと前記パッケージ基板との間に入り込んで前記延長部と電気的に接続された周回入り込み部を備えていると共に、
前記封止樹脂に、体積抵抗率を１００Ωcm以上１０7Ωcm以下とする導電性を付加させてなる、ものとした。
前記延長部により、前記電極パターンにおける全ての独立電位点と前記封止樹脂とを電気的に接続させるようにすることが、この発明の形態の一つとされる。
また、前記延長部により、前記電極パターンにおける一部の独立電位点と前記封止樹脂とを電気的に接続させると共に、その余の独立電位点を前記封止樹脂に電気的に接続させないようにすることが、この発明の形態の一つとされる。
また、前記電極パターンにおける少なくとも一つの独立電位点と前記封止樹脂とを、複数の前記延長部によって電気的に接続させるようにすることが、この発明の形態の一つとされる。
この発明によれば、弾性波デバイスパッケージに、前記パッケージング工程から弾性波デバイスパッケージをプリント基板上にハンダ付けする工程までの間において、前記静電破壊を可及的に防止可能な構造を、適切且つ合理的に備えさせることができる。
以下、図１～図８に基づいて、この発明の典型的な実施の形態について、説明する。この実施の形態にかかる弾性波デバイスパッケージＤは、弾性波デバイス１（チップ）と、パッケージ基板２と、封止樹脂３（モールドレジン）とを備える。
（弾性波デバイス１）
弾性波デバイス１は、圧電基板１ａの一面１ｂに、金属膜によって櫛形電極１ｋ（IDT）を含んだ電極パターン１ｊを形成させてなる。すなわち、弾性波デバイス１は、板状をなし、また、その一面１ｂを前記電極パターン１ｊの形成面としている。
弾性波デバイス１は、圧電基板１ａの一面１ｂに、金属膜によって櫛形電極１ｋ（IDT）を含んだ電極パターン１ｊを形成させてなる。すなわち、弾性波デバイス１は、板状をなし、また、その一面１ｂを前記電極パターン１ｊの形成面としている。
また、弾性波デバイス１は、前記櫛形電極１ｋの形成面と反対の他面１ｃを有すると共に、その厚さ方向に沿った端面１ｄとを備える。
前記一面１ｂと端面１ｄとの間の隅部が弾性波デバイス１の外縁１ｅとなる。
また、前記電極パターン１ｊは、前記弾性波デバイス１の外縁１ｅに向けて延びる延長部１ｎを備えている。
図１はその典型的な構成例を示している。前記電極パターン１ｊには、複数の櫛形電極１ｋと配線１ｍと延長部１ｎとが含まれている。各図においては、便宜上、櫛形電極１ｋの形成箇所に実線の斜線を付し、配線１ｍの形成箇所に破線の斜線を付し、後述のパッド電極１ｐの形成箇所に一点鎖線の斜線を付し、延長部１ｎ中の絶縁膜が取り除かれた後述の露出箇所１ｏにクロスハッチングを付している。
弾性波デバイス１は、四角形の輪郭形状を持っている。配線１ｍと弾性波デバイス１の外縁１ｅとの間には、弾性波デバイス１のいずれの辺（図１における上辺１ｆ、下辺１ｇ、左辺１ｈ、右辺１ｉ）においても、所定の距離Ｌ（図２参照）が開けられている。
図１に示される例では、前記延長部１ｎは、前記配線１ｍと前記外縁１ｅとの間に亘って、形成されている。各延長部１ｎは、各配線１ｍにおける隣接する辺側に位置される外郭に直交する向きに配線１ｍから延び出し前記外縁１ｅに至るように形成されている。この例では、延長部１ｎの延び出し先端１ｎ’はダイシング工程での切断位置と一致することとなる。
なお、図５に示されるように、前記延長部１ｎは、その延び出し先端１ｎ’と前記外縁１ｅとの間に間隔を開けるように、形成させても良い。
また、図示の例では、前記延長部１ｎは、前記電極パターン１ｊにおける独立電位点Ｅ（ノード）の数分形成されている。すなわち、一つの独立電位点Ｅとなる配線１ｍに一つの延長部１ｎが接続されている。
ただし、全ての独立電位点Ｅに延長部１ｎを接続する必要がない場合もある。電荷が蓄積されやすい箇所、およびその蓄積された電荷による高い電位差によって静電破壊されやすい櫛形電極１ｋの箇所は、個々の弾性波デバイス１の設計に応じて一様ではないために、一般化することは困難ではあるが、別途の方法により静電破壊が起こりにくいことが判明した櫛形電極１ｋに接続される延長部１ｎは省略することが可能である。
図示は省略するが、この場合は、弾性波デバイスパッケージＤは、前記延長部１ｎにより、前記電極パターン１ｊにおける一部の独立電位点Ｅと前記封止樹脂３とを電気的に接続させると共に、その余の独立電位点Ｅを前記封止樹脂３に電気的に接続させないようにしたものとなる。
図示は省略するが、この場合は、弾性波デバイスパッケージＤは、前記延長部１ｎにより、前記電極パターン１ｊにおける一部の独立電位点Ｅと前記封止樹脂３とを電気的に接続させると共に、その余の独立電位点Ｅを前記封止樹脂３に電気的に接続させないようにしたものとなる。
同様に、別途の方法により静電破壊が起こりやすいことが判明した櫛形電極１ｋに接続される延長部１ｎは、その幅を太くする、または、図６に示されるように、一つの独立電位点Ｅが複数の延長部１ｎを持つことで、より効果を大きくすることができる。
前記別途の方法とは、実際に高電圧を複数の弾性波デバイス１に印加して破壊箇所を統計的に調べることで可能であり、また櫛形電極１ｋの電極間隔等の設計情報から予測できることもある。
ここで、本明細書において前記独立電位点Ｅとは、前記電極パターン１ｊを構成する配線１ｍのうち、櫛形電極１ｋによって分断されて他の配線部分から独立した配線部分を意味する。
前記電極パターン１ｊは、絶縁膜で被覆されるが、前記延長部１ｎについては、少なくともその延び出し先端１ｎ’側ではこの絶縁膜が取り除かれてこれを構成する金属膜を露出させている。図１及び図２に示される例では、この露出箇所１ｏは弾性波デバイス１の外縁１ｅまで続いている。
なお、図７に示されるように、前記露出箇所１ｏは弾性波デバイス１の外縁１ｅのやや手前で終わっていても良い。
また、図８のように、前記延長部１ｎが、その延び出し先端１ｎ’と前記外縁１ｅとの間に間隔を開けるように形成されており、かつ前記露出箇所１ｏがその延び出し先端１ｎ’のやや手前で終わっていても良い。
（パッケージ基板２）
パッケージ基板２は、前記弾性波デバイス１の前記一面１ｂとの間に隙間Ｇを形成させた状態で前記弾性波デバイス１を搭載する構成となっている。
パッケージ基板２は、前記弾性波デバイス１の前記一面１ｂとの間に隙間Ｇを形成させた状態で前記弾性波デバイス１を搭載する構成となっている。
パッケージ基板２は、絶縁性を備えた板状の材料から構成されている。パッケージ基板２は、前記弾性波デバイス１の搭載側の表面２ａと、この搭載側の表面２ａと反対の裏面２ｂと、厚さ方向に沿った端面２ｃとを備える。
パッケージ基板２は、弾性波デバイス１の端面１ｄの外側にパッケージ基板２の端面２ｃを、弾性波デバイス１の中心を巡るいずれの位置においても位置させる大きさに形成されている。
弾性波デバイス１は、典型的には、弾性波デバイス１の前記一面１ｂに形成されたパッド電極１ｐと、パッケージ基板２の表面２ａに形成させたパッド電極２ｄとを、パッケージ基板２側に先に形成させたバンプ４を介して一体化させた状態でパッケージ基板２の前記表面２ａ上に載置される。前記バンプ４は、ワイヤーボンディングのファーストボンドによって形成される、金スタッドバンプが典型例である。バンプ４と弾性波デバイス１のパッド電極１ｐとは超音波溶着などの公知の手法により固着される。
弾性波デバイス１の一面１ｂと、パッケージ基板２の表面２ａとの間には、前記バンプ４、及び、パッド電極１ｐ、２ｄの厚さ分の隙間Ｇが、弾性波デバイス１の前記一面１ｂのいずれの箇所においても形成されている。
パッケージ基板２の裏面２ｂには外部接続端子２ｅが形成されている。パッケージ基板２に前記のように搭載された弾性波デバイス１はその櫛形電極１ｋの少なくとも一部を前記配線１ｍを介してこの外部接続端子２ｅに電気的に接続させており、この外部接続端子２ｅによって弾性波デバイスパッケージＤと外部とが電気的に接続されるようになっている。
（封止樹脂３）
封止樹脂３は、前記パッケージ基板２の前記搭載側に形成されて、前記パッケージ基板２と協働して、前記弾性波デバイス１を気密状態に収める。この封止樹脂３によって、前記パッケージ基板２と前記弾性波デバイス１との間に前記櫛形電極１ｋ及び配線１ｍを囲む中空部５が形成される。
封止樹脂３は、前記パッケージ基板２の前記搭載側に形成されて、前記パッケージ基板２と協働して、前記弾性波デバイス１を気密状態に収める。この封止樹脂３によって、前記パッケージ基板２と前記弾性波デバイス１との間に前記櫛形電極１ｋ及び配線１ｍを囲む中空部５が形成される。
封止樹脂３は、弾性波デバイス１の他面１ｃ上に位置する上面部３ａと、弾性波デバイス１の端面１ｄの外側に位置すると共に前記パッケージ基板２の端面２ｃと外面を面一とする側面部３ｂとを備える。
また、前記封止樹脂３は、前記弾性波デバイス１の外縁１ｅ側において前記弾性波デバイス１と前記パッケージ基板２との間に入り込んで前記延長部１ｎと電気的に接続された周回入り込み部３ｃを備えている。
すなわち、前記封止樹脂３の側面部３ｂは、前記弾性波デバイス１の端面１ｄを覆って下端を前記パッケージ基板２の表面２ｂに密着させると共に、その内側に前記周回入り込み部３ｃを備えている。
図示の例では、前記周回入り込み部３ｃは、前記所定の距離Ｌ内において、複数の独立電位点Ｅにそれぞれ備えられた前記延長部１ｎの全てに接し、前記配線１ｍに接しないように、形成されている（図４参照）。また、前記周回入り込み部３ｃはバンプ４にも接しないことが望ましい。
それと共に、前記封止樹脂３には、体積抵抗率を１００Ωcm以上１０7Ωcm以下とする導電性が付加されている。
前記独立電位点Ｅ間の電気抵抗値は、その部分の回路インピーダンスに対して十分に大きい必要があり、小さすぎると高周波のロスが発生する。具体的には、回路インピーダンスが１００Ωの場合、それよりも１０００倍以上大きい１００キロΩ以上であればほとんど高周波特性に影響を与えない。さらに、通常の弾性波フィルタ製品では端子間の電気抵抗値として１メガΩ以上、または１０メガΩ以上と規定されていることが多いのでこれを考慮する必要もある。
また、あまりにも電気抵抗値が高いと、帯電した電荷を逃がすのに時間がかかりすぎるために、静電破壊防止の効果が出なくなる。通常、前記独立電位点Ｅ間の静電容量は０．１から１ピコファラド程度であるため、抵抗値が１００ギガΩ以下であれば放電時間は１００ミリ秒程度以下となり、帯電した電荷を逃がすことができる。
ここで、実際の抵抗値と体積抵抗率との関係を導出する。より現実的な値として、たとえば、延長部１ｎと封止樹脂３との接触面積が１０ミクロン×１０ミクロン、隣り合う延長部１ｎとの間隔を１００ミクロンとする。これは簡略化すれば、断面積が１０ミクロン×１０ミクロン、長さが１００ミクロンの直方体の抵抗体と近似したものとみることができる。この場合、１メガΩの抵抗値は１００Ωcmの体積抵抗率となる。同様に、１００ギガΩの抵抗値は１０7Ωcmの体積抵抗率となる。
また、あまりにも電気抵抗値が高いと、帯電した電荷を逃がすのに時間がかかりすぎるために、静電破壊防止の効果が出なくなる。通常、前記独立電位点Ｅ間の静電容量は０．１から１ピコファラド程度であるため、抵抗値が１００ギガΩ以下であれば放電時間は１００ミリ秒程度以下となり、帯電した電荷を逃がすことができる。
ここで、実際の抵抗値と体積抵抗率との関係を導出する。より現実的な値として、たとえば、延長部１ｎと封止樹脂３との接触面積が１０ミクロン×１０ミクロン、隣り合う延長部１ｎとの間隔を１００ミクロンとする。これは簡略化すれば、断面積が１０ミクロン×１０ミクロン、長さが１００ミクロンの直方体の抵抗体と近似したものとみることができる。この場合、１メガΩの抵抗値は１００Ωcmの体積抵抗率となる。同様に、１００ギガΩの抵抗値は１０7Ωcmの体積抵抗率となる。
以上のことから、前記封止樹脂３には、体積抵抗率を１００Ωcm以上１０7Ωcm以下とする導電性を付加することが適切となる。
この程度の体積抵抗値は、封止樹脂３を構成する樹脂材料中にカーボン粉末あるいは導電性を有する粉末を混入されること等によって実現することができる。
この程度の体積抵抗値は、封止樹脂３を構成する樹脂材料中にカーボン粉末あるいは導電性を有する粉末を混入されること等によって実現することができる。
この体積抵抗値に関しては、上記で示した値の範囲であればどのような値でも同様の効果があるわけではなく、延長部と導電性樹脂との接触面積や樹脂の回り込み形状、製造工程での帯電の発生強度等によって最適の値を選ぶべきである。
以上に説明した弾性波デバイスパッケージでは、弾性波デバイス１の電極パターン１ｊに追加パターンとして前記延長部１ｎが形成され、封止樹脂３に導電性が付与されているものの、その構成各要素は在来の弾性波デバイスパッケージと変わるところがないことから、その製造にあたり在来の工程にない追加の工程を必要としない。すなわち、以上に説明した弾性波デバイスパッケージは在来の工程により製造可能である。
なお、当然のことながら、本発明は以上に説明した実施態様に限定されるものではなく、本発明の目的を達成し得るすべての実施態様を含むものである。
Ｄ 弾性波デバイスパッケージ
Ｌ 距離
Ｇ 隙間
Ｅ 独立電位点
１ 弾性波デバイス
１ａ 圧電基板
１ｂ 一面
１ｃ 他面
１ｄ 端面
１ｅ 外縁
１ｆ 上辺
１ｇ 下辺
１ｈ 左辺
１ｉ 右辺
１ｊ 電極パターン
１ｋ 櫛形電極
１ｍ 配線
１ｎ 延長部
１ｎ’ 延び出し先端
１ｏ 露出箇所
１ｐ パッド電極
２ パッケージ基板
２ａ 表面
２ｂ 裏面
２ｃ 端面
２ｄ パッド電極
２ｅ 外部接続端子
３ 封止樹脂
３ａ 上面部
３ｂ 側面部
３ｃ 周回入り込み部
４ バンプ
５ 中空部
Ｌ 距離
Ｇ 隙間
Ｅ 独立電位点
１ 弾性波デバイス
１ａ 圧電基板
１ｂ 一面
１ｃ 他面
１ｄ 端面
１ｅ 外縁
１ｆ 上辺
１ｇ 下辺
１ｈ 左辺
１ｉ 右辺
１ｊ 電極パターン
１ｋ 櫛形電極
１ｍ 配線
１ｎ 延長部
１ｎ’ 延び出し先端
１ｏ 露出箇所
１ｐ パッド電極
２ パッケージ基板
２ａ 表面
２ｂ 裏面
２ｃ 端面
２ｄ パッド電極
２ｅ 外部接続端子
３ 封止樹脂
３ａ 上面部
３ｂ 側面部
３ｃ 周回入り込み部
４ バンプ
５ 中空部
Claims (4)
- 圧電基板の一面に櫛形電極を含んだ電極パターンを形成してなる弾性波デバイスと、
前記弾性波デバイスの前記一面との間に隙間を形成させた状態で前記弾性波デバイスを搭載するパッケージ基板と、
前記パッケージ基板の前記搭載側に形成される前記弾性波デバイスの封止樹脂とを備えてなる、弾性波デバイスパッケージであって、
前記電極パターンは、前記弾性波デバイスの外縁に向けて延びる延長部を備えており、
前記封止樹脂は、前記弾性波デバイスの外縁側において前記弾性波デバイスと前記パッケージ基板との間に入り込んで前記延長部と電気的に接続された周回入り込み部を備えていると共に、
前記封止樹脂に、体積抵抗率を１００Ωcm以上１０7Ωcm以下とする導電性を付加させてなる、弾性波デバイスパッケージ。 - 前記延長部により、前記電極パターンにおける全ての独立電位点と前記封止樹脂とを電気的に接続させてなる、請求項１に記載の弾性波デバイスパッケージ。
- 前記延長部により、前記電極パターンにおける一部の独立電位点と前記封止樹脂とを電気的に接続させると共に、その余の独立電位点を前記封止樹脂に電気的に接続させないようにしてなる、請求項１に記載の弾性波デバイスパッケージ。
- 前記電極パターンにおける少なくとも一つの独立電位点と前記封止樹脂とを、複数の前記延長部によって電気的に接続させてなる、請求項１に記載の弾性波デバイスパッケージ。
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|---|---|---|---|
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