JP2024069048A - 弾性波デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】弾性波デバイスの放熱性を合理的に向上させる。
【解決手段】パッケージ基板２と、パッケージ基板２の一面２ａに機能面３ａを向き合わせて実装されたデバイスチップ３と、パッケージ基板２の一面２ａとの間でデバイスチップ３を封止する封止樹脂層５とを備える。封止樹脂層５には、熱伝導率の高いフィラーが含まれている。パッケージ基板２の一面側には凹所１０が形成されていると共に、封止樹脂層５は凹所１０内に入り込んだ状態でパッケージ基板２と接合されており、凹所１０内においてパッケージ基板２の内部配線２ｆとなる導体と封止樹脂層５とを接触させるようにしてなる。
【選択図】図１

Description

この発明は、モバイル通信機器などにおいて周波数フィルタなどとして使用するのに適した弾性波デバイスの改良に関する。

モバイル通信機器などにおいて周波数フィルタなどとして使用される弾性波デバイスとして、パッケージ基板にバンプを介してデバイスチップを実装させてなるものがある（図８参照）。

図８中、符号１００はパッケージ基板、符号１０１はデバイスチップ、符号１０２はバンプである。デバイスチップ１０１とパッケージ基板１００との間には前記バンプ１０２の厚さ分の隙間が形成される。パッケージ基板１００の一面側には封止樹脂層１０３が前記隙間を気密封止するように形成されており、これにより弾性波デバイスは中空構造部１０４（内部空間ないしエアキャビティ）を備えている。デバイスチップ１０１は前記中空構造部１０４に臨んだ領域にＩＤＴ電極を含む共振器１０５などの機能素子を有している。

ここで、弾性波デバイスにおいては少なからず挿入損失により熱が生じるが、デバイスチップを構成する圧電体は熱伝導率が低く放熱性が悪い。圧電体として利用されるタンタル酸リチウムやニオブ酸リチウムの熱伝導率は約４から６Ｗ／ｍＫ程度である。

この発明が解決しようとする主たる問題点は、この種の弾性波デバイスの放熱性を合理的に向上させる点にある。

前記課題を達成するために、この発明にあっては、弾性波デバイスを、パッケージ基板と、
前記パッケージ基板の一面にＩＤＴ電極を含む機能素子を有する機能面を向き合わせて前記パッケージ基板に実装されたデバイスチップと、
前記パッケージ基板の前記一面との間で前記デバイスチップを封止する封止樹脂層とを備えてなり、
前記封止樹脂層には、熱伝導率の高いフィラーが含まれており、
前記パッケージ基板の前記一面側には凹所が形成されていると共に、前記封止樹脂層は前記凹所内に入り込んだ状態で前記パッケージ基板と接合されており、
前記凹所内において前記パッケージ基板の内部配線となる導体と前記封止樹脂層とを接触させるようにしてなる、ものとした。

前記封止樹脂層に７０ないし９０ｗｔ％の範囲で前記フィラーを含ませるようにすることが、この発明の態様の一つとされる。

また、前記凹所を、前記パッケージ基板の一面における前記デバイスチップの前記機能面に向き合う領域の外側となる領域に形成された穴状部により構成させるようにすることが、この発明の態様の一つとされる。

また、前記凹所を、前記パッケージ基板の一面における前記デバイスチップの前記機能面に向き合う領域の外側となる領域に形成させた溝状部により構成させるようにすることが、この発明の態様の一つとされる。この場合さらに、前記溝状部を、前記パッケージ基板の一面における前記デバイスチップの前記機能面に向き合う領域を取り巻く周回状に形成させるようにすることが、この発明の態様の一つとされる。

この発明にかかる弾性波デバイスにあっては、前記凹所によって、前記封止樹脂層を介してデバイスチップとパッケージ基板の内部配線となる導体とが接続されている。前記封止樹脂層には熱伝導率の高いフィラーが含まれていることから、デバイスチップから生じる熱は封止樹脂層を通じてパッケージ基板の内部配線に効率的に伝達される。これにより、デバイスチップの放熱性を合理的に向上させた弾性波デバイスが得られる。

また、前記封止樹脂層の一部を受け入れる前記凹所により、封止樹脂層とパッケージ基板の接し合う界面（封止界面）の面積は増加する。これにより、デバイスチップの外縁とパッケージ基板の外縁との間に位置される封止樹脂層の一部（ウォール部分）の厚さを減じても、前記封止界面の面積を一定量確保することができ、封止樹脂層とパッケージ基板との固着強度を減ずることなく弾性波デバイスを小型化可能となる。

図１は、この発明の一実施の形態にかかる弾性波デバイス（第一例）の断面構成図であり、図２のＡ－Ａ線位置で弾性波デバイスを断面にして示している。 図２は、前記第一例の平面構成図であり、図１の上方から前記第一例を見て示している。 図３は、前記第一例の構成の一部変更例を示した断面構成図である。 図４は、前記第一例を構成するデバイスチップに形成される共振器の一例を示した構成図である。 図５は、前記第一例を構成するデバイスチップに形成される回路の一例を示した構成図である。 図６は、この発明の一実施の形態にかかる弾性波デバイス（第二例）の断面構成図であり、図７のＢ－Ｂ線位置で弾性波デバイスを断面にして示している。 図７は、前記第二例の平面構成図であり、図７の上方から第二例を見て示している。 図８は、従来の弾性波デバイスの断面構成図である。

以下、図１～図７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１は、モバイル通信機器などにおいて周波数フィルタなどとして使用するのに適したものである。

かかる弾性波デバイス１は、パッケージ基板２の一面２ａに、ＩＤＴ電極を含む機能素子、典型的には共振器７の形成された機能面３ａを向き合わせて前記パッケージ基板２に実装されたデバイスチップ３を備えている。

典型的には、前記デバイスチップ３は、一辺を０．５ないし１ｍｍとし、厚さを０．１５ないし０．２ｍｍとする四角形の板状をなすように構成される。また、前記パッケージ基板２は、一辺を０．７ないし３ｍｍとし、厚さを０．１５ないし０．２ｍｍとする四角形の板状をなすように構成される。弾性波デバイス１は厚さを０．４ないし０．６ｍｍ程度とする。

その断面構造を図１に示す。図中符号３はデバイスチップ、符号３ａはその機能面、符号３ｂは機能面３ａに対向する背面、符号７は共振器、符号４は金などの導電性金属からなるバンプである。デバイスチップ３とパッケージ基板２とはデバイスチップ３側の回路に接続された図示しないバンプパッドとパッケージ基板２側の後述の内部配線２ｆなどに接続された図示しないバンプパッドとの間に介在されて両バンプパッドにそれぞれ固着されたる前記バンプ４によって電気的に接続されている。
前記バンプパッドとバンプ４はなじみの良い金属同士、典型的には金やアルミニウムから構成されて接合される。
パッケージ基板２における前記デバイスチップ３の実装側の一面２ａと反対の他面２ｂには弾性波デバイス１を図示しないマザーボードに接続するための外部接続端子２ｉが形成される。

パッケージ基板２の一面２ａとこの一面２ａに向き合うデバイスチップ３の機能面３ａとの間には、前記バンプパッド及びバンプ４の厚さ分の隙間が形成される。

このようにパッケージ基板２の一面２ａ上にデバイスチップ３を実装させた状態から、パッケージ基板２の一面２ａ側に、封止樹脂層５が形成される。封止樹脂層５は、デバイスチップ３の機能面３ａに対向する背面３ｂと、デバイスチップ３の厚さ方向に沿った側面３ｃとを覆うと共に、デバイスチップ３の外縁３ｄ側においてデバイスチップ３とパッケージ基板２との間の前記隙間に入り込んでデバイスチップ３の全周に亘って前記隙間を気密封止している。これにより、デバイスチップ３の機能面３ａとパッケージ基板２の一面２ａとの間には中空構造部６（内部空間ないしエアキャビティ）が形成されている。

デバイスチップ３は、前記機能面３ａにおける中空構造部６に臨んだ部分に、共振器７を備えたものとなっている。

デバイスチップ３は、弾性波を伝搬させる機能を持つ。デバイスチップ３には、典型的には、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウムなどの圧電体が用いられる。また、デバイスチップ３は、これら圧電体を、サファイア、シリコン、アルミナ、スピネル、水晶またはガラスなどの支持体に積層させて、構成される場合もある。

図４にＳＡＷフィルタとなる共振器７の一例を示す。共振器７はＩＤＴ電極７ｃと、ＩＤＴ電極７ｃを挟むようにして形成される反射器７ｄとを有する。ＩＤＴ電極７ｃは、電極対からなり、各電極対は弾性波の伝搬方向ｘに長さ方向を交叉させるように平行配列された複数の電極指７ｅ同士をこれらの一端側においてバスバー７ｆで接続させてなる。反射器７ｄは、弾性波の伝搬方向ｘに長さ方向を交叉させるように平行配列された複数の電極指７ｅの端部間をバスバー７ｆで接続させてなる。
かかる共振器７は、典型的には、フォトリソグラフィ技術により形成された導電性金属膜によって構成される。
また、かかる共振器７は、一つのデバイスチップ３上に、複数形成される場合もある。

図５に一つのデバイスチップ３上に備えられる回路９の一例の概念を示す。符号７ａは入出力ポート間に直列に接続された共振器７、符号７ｂは入出力ポート間に並列に接続された共振器７、符号８はグランド、符号９ａは配線パターンを示す。共振器７の数や配置は必要に応じて変更される。すなわち、図５の回路によってラダー型フィルタが構成されるようになっている。

この実施の形態にかかる弾性波デバイス１を構成する前記封止樹脂層５には、熱伝導率の高いフィラーが含まれている。すなわち、かかる封止樹脂層５を構成する材料、典型的には熱硬化性樹脂を主体とした面状体（フィルム）を前記フィラーを含んだものとする。

かかるフィラーは、前記封止樹脂層５に７０ｗｔ％ないし９０ｗｔ％の範囲で含ませるようにすることが好ましい。

かかるフィラーはアルミナなどの熱伝導率の高い物質から構成される。また、かかるフィラーは典型的には直径１０μｍ前後の粒状体として構成される。

また、この実施の形態にかかる弾性波デバイス１にあっては、前記パッケージ基板２の前記一面２ａ側には凹所１０が形成されていると共に、前記封止樹脂層５は前記凹所１０内に入り込んだ状態で前記パッケージ基板２と接合されている。

図１及び図２に示される第一例では、前記凹所１０を、前記パッケージ基板２の一面２ａにおける前記デバイスチップ３の前記機能面３ａに向き合う領域２ｃの外側となる領域２ｄに形成された穴状部１０ａにより構成させている。より詳細には、領域２ｃは機能面３ａ直下の領域であり、領域２ｄは平面視の状態（図２）において領域２ｃを取り囲む領域となっている。

第一例では、弾性波デバイス１をパッケージ基板２の一面２ａに直交する向きから見た状態において、矩形状をなすデバイスチップ３は矩形状をなすパッケージ基板２よりも小さく、かつ、デバイスチップ３の外縁３ｄとパッケージ基板２の外縁２ｅとの間には、弾性波デバイス１の中央１ａを巡るいずれの位置においても間隔ｙが形成されるようになっている。パッケージ基板２の一面２ａにおける前記間隔ｙ内にある領域が、前記機能面３ａに向き合う領域２ｃの外側となる領域２ｄとなっている。

そして、第一例では、かかる領域２ｄに、円形状をなす穴状部１０ａが、複数形成されている。第一例では、各穴状部１０ａは、実質的に同寸・同形をなしている。隣り合う穴状部１０ａの間には間隔が形成されている。矩形状をなすパッケージ基板２の図２における左右方向に沿った辺側に位置される各穴状部１０ａはその中心をこの辺に実質的に平行をなす仮想の直線ｚａ上に位置させるようにして形成され、矩形状をなすパッケージ基板２の図２における上下方向に沿った辺側に位置される各穴状部１０ａはその中心をこの辺に実質的に平行をなす仮想の直線ｚｂ上に位置させるようにして形成されている。各穴状部１０ａは、パッケージ基板２の一面２ａに穴口１０ｂを位置させてパッケージ基板２の他面２ｂ側に続くめくら穴状を呈している。

第一例では、複数の穴状部１０ａのうちの一部において、穴状部１０ａがパッケージ基板２の内部配線２ｆとなる導体（電気伝導体）の形成レベルに達している。これにより、複数の穴状部１０ａのうちの一部において、穴状部１０ａの穴底１０ｃが前記導体によって構成されるようになっている。すなわち、図示の例では、内部配線２ｆとなる導体は穴状部１０ａの穴底１０ｃに露出している。図示は省略するが内部配線２ｆとなる導体は穴状部１０ａの穴壁に露出するようにしてあっても良い。かかる導体としては、典型的には、熱伝導率の高い銅、銀、タングステンなどが用いられる。

より具体的には、パッケージ基板２は多層基板となっており、第一例では、バンプ４の直下からパッケージ基板２の他面２ｂ側に延びる内部配線２ｆの縦向き部分２ｇの下端に内端を接続させてパッケージ基板２の外縁２ｅ側に延びる内部配線２ｆの横向き部分２ｈの一部が前記穴状部１０ａの穴底１０ｃに位置されている。
第一例では、内部配線２ｆの横向き部分２ｈと、その直下のパッケージ基板２の他面２ｂに形成された外部接続端子２ｉとが、内部配線２ｆの縦向き部分２ｊで連結されており、後述のようにデバイスチップ３から封止樹脂層５を通じて内部配線２ｆに伝達された熱は前記外部接続端子２ｉから外部に放熱されるようになっている。

図６及び図７に示される第二例では、前記凹所１０を、前記パッケージ基板２の一面２ａにおける前記デバイスチップ３の前記外側となる領域２ｄに形成された溝状部１０ｄにより構成させている。

第二例でも、弾性波デバイス１をパッケージ基板２の一面２ａに直交する向きから見た状態において、矩形状をなすデバイスチップ３は矩形状をなすパッケージ基板２よりも小さく、かつ、デバイスチップ３の外縁３ｄとパッケージ基板２の外縁２ｅとの間には、弾性波デバイス１の中央１ａを巡るいずれの位置においても間隔ｙが形成されるようになっている。パッケージ基板２の一面２ａにおける前記間隔ｙ内にある領域が、前記機能面３ａに向き合う領域２ｃの外側となる領域２ｄとなっている。

そして、第二例では、かかる領域２ｄに、前記溝状部１０ｄを、前記パッケージ基板２の一面２ａにおける前記デバイスチップ３の前記機能面３ａに向き合う領域２ｃを取り巻く周回状をなすように形成させている。

溝状部１０ｄは、矩形状をなすパッケージ基板２の図７における左右方向に沿った辺に実質的に平行をなす部分と、図７における上下方向に沿った辺に実質的に平行をなす部分とを有し、パッケージ基板２の輪郭に倣った矩形状を呈している。

溝状部１０ｄの溝口１０ｅはパッケージ基板２の一面２ａに位置し、溝底１０ｃはパッケージ基板２の肉厚内に位置している。
図示の例では、前記領域２ｄに、弾性波デバイス１の中央１ａから離れる方向において隣り合う溝状部１０ｄとの間に間隔を開けて三条の溝状部１０ｄを形成させている。すなわち、図示の例では、前記領域２ｄに弾性波デバイス１の中央１ａ側に位置される内側溝状部１０ｄａと、弾性波デバイス１の外縁側に位置される外側溝状部１０ｄｃと、両者の間に位置される中間溝状部１０ｄｂとを形成させている。これにより、図示の例では、前記領域２ｄは、凹と凸とを交互に備えた非平坦面部となっている。

第二例では、溝状部１０ｄの溝底１０ｆがパッケージ基板２の内部配線２ｆとなる導体の形成レベルに達している。これにより、溝状部１０ｄの溝底１０ｆの少なくとも一部が前記導体によって構成されるようになっている。すなわち、図示の例では、内部配線２ｆとなる導体は溝状部１０ｄの溝底１０ｆに露出している。図示は省略するが内部配線２ｆとなる導体は溝状部１０ｄの溝壁に露出するようにしてあっても良い。

より具体的には、パッケージ基板２は多層基板となっており、第二例では、バンプ４の直下からパッケージ基板２の他面２ｂ側に延びる内部配線２ｆの縦向き部分２ｇの下端に内端を接続させてパッケージ基板２の外縁２ｅ側に延びる内部配線２ｆの横向き部分２ｈの一部が前記溝状部１０ｄの溝底１０ｆに位置されている。

以上に説明した凹所１０は、レーザーアブレーションにより、容易且つ適切に形成可能である。すなわち、弾性波デバイス１は、（１）パッケージ基板２となる図示しない集合基板に前記デバイスチップ３を実装し、（２）次に、この集合基板の前記実装側に典型的には前記封止樹脂層５となる面状体を重ねた状態で加熱して前記封止樹脂層５を形成し、（３）この後に集合基板に施されるダイシングによって一つの集合基板から典型的には１２００個から３０００個程度製造される。この製造過程において、前記封止樹脂層５を形成する前に、前記集合基板にレーザーアブレーションにより前記凹所１０を形成させる。

そして、この実施の形態にかかる弾性波デバイス１にあっては、前記凹所１０内において前記パッケージ基板２の内部配線２ｆとなる導体と前記封止樹脂層５とを接触させるようにしている。

すなわち、前記凹所１０内に封止樹脂層５の一部５ａが入り込むように封止樹脂層５を形成させ、このように入り込んだ封止樹脂層５の一部５ａをパッケージ基板２の内部配線２ｆとなる導体に接触させるようにしている。

具体的には、前記第一例では、複数の穴状部１０ａのそれぞれにおいて穴状部１０ａ内に封止樹脂層５が充填されるように封止樹脂層５を形成させ、この穴状部１０ａの穴底１０ｃにおいて前記導体に封止樹脂層５を接しさせている。
また、前記第二例では、複数の溝状部１０ｄのそれぞれにおいて溝状部１０ｄ内に封止樹脂層５が充填されるように封止樹脂層５を形成させ、この溝状部１０ｄの溝底１０ｆにおいて前記導体に封止樹脂層５を接しさせている。

この実施の形態にかかる弾性波デバイス１にあっては、前記凹所１０によって、前記封止樹脂層５を介してデバイスチップ３とパッケージ基板２の内部配線２ｆとなる導体とが接続されている。前記封止樹脂層５には熱伝導率の高いフィラーが含まれていることから、デバイスチップ３から生じる熱は封止樹脂層５を通じてパッケージ基板２の内部配線２ｆに効率的に伝達される。これにより、デバイスチップ３の放熱性を合理的に向上させた弾性波デバイス１が得られる。
また、前記封止樹脂層５の一部５ａを受け入れる前記凹所１０により、封止樹脂層５とパッケージ基板２の接し合う界面（封止界面）の面積は増加する。これにより、デバイスチップ３の外縁３ｄとパッケージ基板２の外縁２ｅとの間に位置される封止樹脂層５の一部（ウォール部分）の厚さを例えば図３に点線で表した分減じても、前記封止界面の面積を一定量確保することができ、封止樹脂層５とパッケージ基板２との固着強度を減ずることなく弾性波デバイス１を小型化可能となる。

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。

１ 弾性波デバイス
１ａ 中央
２ パッケージ基板
２ａ 一面
２ｂ 他面
２ｃ 領域
２ｄ 領域
２ｅ 外縁
２ｆ 内部配線
２ｇ 縦向き部分
２ｈ 横向き部分
３ デバイスチップ
３ａ 機能面
３ｂ 背面
３ｃ 側面
３ｄ 外縁
４ バンプ
５ 封止樹脂層
５ａ 一部
６ 中空構造部
７、７ａ、７ｂ 共振器
７ｃ ＩＤＴ電極
７ｄ 反射器
７ｅ 電極指
７ｆ バスバー
８ グランド
９ 回路
９ａ 配線パターン
１０ 凹所
１０ａ 穴状部
１０ｂ 穴口
１０ｃ 穴底
１０ｄ、１０ｄａ、１０ｄｂ、１０ｄｃ 溝状部
１０ｅ 溝口
１０ｆ 溝底
ｘ 伝搬方向
ｙ 間隔
ｚａ、ｚｂ 仮想の直線

Claims (5)

1. パッケージ基板と、
   前記パッケージ基板の一面にＩＤＴ電極を含む機能素子を有する機能面を向き合わせて前記パッケージ基板に実装されたデバイスチップと、
   前記パッケージ基板の前記一面との間で前記デバイスチップを封止する封止樹脂層とを備えてなり、
   前記封止樹脂層には、熱伝導率の高いフィラーが含まれており、
   前記パッケージ基板の前記一面側には凹所が形成されていると共に、前記封止樹脂層は前記凹所内に入り込んだ状態で前記パッケージ基板と接合されており、
   前記凹所内において前記パッケージ基板の内部配線となる導体と前記封止樹脂層とを接触させるようにしてなる、弾性波デバイス。
2. 前記封止樹脂層に７０ないし９０ｗｔ％の範囲で前記フィラーを含ませてなる、請求項１に記載の弾性波デバイス。
3. 前記凹所を、前記パッケージ基板の一面における前記デバイスチップの前記機能面に向き合う領域の外側となる領域に形成された穴状部により構成させてなる、請求項１に記載の弾性波デバイス。
4. 前記凹所を、前記パッケージ基板の一面における前記デバイスチップの前記機能面に向き合う領域の外側となる領域に形成させた溝状部により構成させてなる、請求項１に記載の弾性波デバイス。
5. 前記溝状部を、前記パッケージ基板の一面における前記デバイスチップの前記機能面に向き合う領域を取り巻く周回状に形成させてなる、請求項４に記載の弾性波デバイス。

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