JP2024076836A - 電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】はんだ封止層が空隙内に侵入することを抑制することが可能な電子部品を提供すること。【解決手段】弾性波デバイス１００は、基板１０と、基板１０上に設けられた弾性波素子７０と、基板１０との間に弾性波素子７０が露出する空隙４５が形成されるように弾性波素子７０を覆って基板１０上に搭載され、基板１０とは反対側の面４１の少なくとも一部が金属面である板状部材４０と、基板１０上に設けられ、板状部材４０を支持する複数の支持体３２と、基板１０上に平面視にて板状部材４０を囲んで設けられた環状金属層３０と、板状部材４０の面４１と環状金属層３０とに接合して面４１上と環状金属層３０上に設けられ、弾性波素子７０を空隙４５に封止する、はんだにより形成されたはんだ封止層５０とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品に関する。

電子部品の小型化および低背化のために、基板上に搭載されたデバイスチップをはんだ封止層により封止することが知られている（例えば特許文献１－２）。また、基板上に設けられた素子を、素子を囲む枠体と枠体上のリッドとにより封止することが知られている（例えば特許文献３－４）。

特開２０１５－１１５６７１号公報 特開２０１５－２０４５３１号公報 特開２０１４－１４３６４０号公報 特開２０１４－１４１３１号公報

はんだ封止層によって素子を空隙に封止する構造において、はんだ封止層が空隙内に侵入して電気不良および／または外観不良が発生することがある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、はんだ封止層が空隙内に侵入することを抑制することを目的とする。

本発明は、基板と、前記基板上に設けられた素子と、前記基板との間に前記素子が露出する空隙が形成されるように前記素子を覆って前記基板上に搭載され、前記基板とは反対側の面の少なくとも一部が金属面である板状部材と、前記基板上に設けられ、前記板状部材を支持する複数の支持体と、前記基板上に平面視にて前記板状部材を囲んで設けられた環状金属層と、前記板状部材の前記反対側の面と前記環状金属層とに接合して前記反対側の面上と前記環状金属層上に設けられ、前記素子を前記空隙に封止する、はんだにより形成されたはんだ封止層と、を備える電子部品である。

上記構成において、前記複数の支持体のうち少なくとも一部の支持体は、前記板状部材の端部に位置し、前記板状部材は、断面視において前記少なくとも一部の支持体より前記環状金属層側に突出している構成とすることができる。

本発明は、基板と、素子を有し、前記基板との間に前記素子が露出する空隙が形成されるように前記基板上に搭載されたデバイスチップと、前記デバイスチップ上に設けられ、前記デバイスチップとは反対側の面の少なくとも一部が金属面である板状部材と、前記基板上に平面視にて前記板状部材を囲んで設けられた環状金属層と、前記板状部材の前記反対側の面と前記環状金属層とに接合して前記反対側の面上と前記環状金属層上に設けられ、前記素子を前記空隙に封止する、はんだにより形成されたはんだ封止層と、を備える電子部品である。

上記構成において、前記板状部材は、断面視において前記デバイスチップより前記環状金属層側に突出している構成とすることができる。

上記構成において、前記板状部材は、前記基板側に位置する絶縁部材と、前記絶縁部材に対して前記基板とは反対側に位置し、前記金属面を形成する金属膜と、を有する構成とすることができる。

上記構成において、前記はんだ封止層上に前記板状部材の前記反対側の面との間に前記はんだ封止層を挟んで設けられ、前記はんだ封止層が接合したリッドを備える構成とすることができる。

上記構成において、前記板状部材は、前記反対側の面と側面とが前記金属面であり、前記はんだ封止層は、前記板状部材の前記反対側の面と前記側面とに接合する構成とすることができる。

上記構成において、前記素子は弾性波素子である構成とすることができる。

上記構成において、前記弾性波素子によりフィルタが形成される構成とすることができる。

上記構成において、前記フィルタによりマルチプレクサが形成される構成とすることができる。

本発明によれば、はんだ封止層が空隙内に侵入することを抑制できる。

図１は、実施例１に係る弾性波デバイスの断面図である。 図２は、実施例１に係る弾性波デバイスの平面図である。 図３は、実施例１における弾性波素子の平面図である。 図４（ａ）はフィルタの回路図、図４（ｂ）はデュプレクサの回路図である。 図５（ａ）および図５（ｂ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図（その１）である。 図６（ａ）および図６（ｂ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図（その２）である。 図７（ａ）および図７（ｂ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図（その３）である。 図８は、比較例に係る弾性波デバイスの断面図である。 図９は、比較例に係る弾性波デバイスで生じる課題を示す断面図である。 図１０（ａ）は、シミュレーションに用いたモデルの平面図、図１０（ｂ）および図１０（ｃ）は、図１０（ａ）のＡ－Ａ断面図およびＢ－Ｂ断面図である。 図１１は、累積歪のシミュレーション結果を示す図である。 図１２は、実施例２に係る弾性波デバイスの断面図である。 図１３は、実施例２に係る弾性波デバイスの平面図である。 図１４は、実施例３に係る弾性波デバイスの断面図である。 図１５は、実施例４に係る弾性波デバイスの断面図である。 図１６は、実施例５に係る弾性波デバイスの断面図である。 図１７は、実施例６に係る弾性波デバイスの断面図である。 図１８（ａ）は、実施例７に係る弾性波デバイスの断面図、図１８（ｂ）は、実施例７における弾性波素子の断面図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施例について説明する。

図１は、実施例１に係る弾性波デバイス１００の断面図である。図２は、実施例１に係る弾性波デバイス１００の平面図である。図２では、板状部材４０の外形を一点鎖線で示し、はんだ封止層５０およびリッド５２の図示は省略している。また、図２では、図の明瞭化のために、配線１５、環状金属層３０、および支持体３２にハッチングを付している。

図１に示すように、弾性波デバイス１００は、支持基板１１の上面に圧電層１２が接合された基板１０を備える。支持基板１１は、例えばサファイア基板、アルミナ基板、スピネル基板、石英基板、水晶基板、またはシリコン基板であり、厚さが５０μｍ～３００μｍ程度である。サファイア基板は単結晶のＡｌ_２Ｏ_３を主成分とする基板であり、アルミナ基板は多結晶のＡｌ_２Ｏ_３を主成分とする基板であり、スピネル基板は単結晶または多結晶のＭｇＡｌ_２Ｏ_４を主成分とする基板である。石英基板はアモルファスのＳｉＯ_２を主成分とする基板であり、水晶基板は単結晶のＳｉＯ_２を主成分とする基板であり、シリコン基板は、単結晶または多結晶のＳｉを主成分とする基板である。圧電層１２は、例えば単結晶タンタル酸リチウム層または単結晶ニオブ酸リチウム層であり、厚さが０．５μｍ～３０μｍ程度である。支持基板１１の線膨張係数は圧電層１２の線膨張係数より小さい。これにより、弾性波デバイス１００の周波数温度係数を低減できる。支持基板１１と圧電層１２の間に酸化シリコンおよび／または窒化アルミニウム等の絶縁層を設けてもよい。このように、圧電層１２は支持基板１１に直接または間接的に接合されている。

圧電層１２の上面に、１または複数の弾性波素子７０が設けられている。支持基板１１の下面に複数の端子１３が設けられている。複数の端子１３は、入力端子、出力端子、およびグランド端子を含む。複数の端子１３は、弾性波素子７０を外部と電気的に接続するためのフットパッドである。端子１３は、ビア配線１４および配線１５を介して弾性波素子７０に電気的に接続される。端子１３、ビア配線１４、および配線１５は、例えばチタン、銅、アルミニウム、白金、ニッケル、および／または金等を含む金属層であり、単層の金属層でもよいし、積層の金属層でもよい。

図３は、実施例１における弾性波素子７０の平面図である。図３に示すように、弾性波素子７０は弾性表面波共振子である。圧電層１２の上面にＩＤＴ（Interdigital Transducer）７１と反射器７２が設けられている。ＩＤＴ７１は、対向する一対の櫛型電極７３を有する。櫛型電極７３は、複数の電極指７４と、複数の電極指７４が接続するバスバー７５と、を有する。反射器７２は、ＩＤＴ７１の両側に設けられている。ＩＤＴ７１が圧電層１２に弾性表面波を励振する。一対の櫛型電極７３のうち一方の櫛型電極７３の電極指７４のピッチがほぼ弾性波の波長λとなる。複数の電極指７４のピッチＤのほぼ２倍が、弾性波の波長λとなる。ＩＤＴ７１および反射器７２は、例えばアルミニウム、銅、またはモリブデン等の金属膜により形成される。圧電層１２の上面にＩＤＴ７１および反射器７２を覆う保護膜または温度補償膜が設けられていてもよい。櫛型電極７３はダミー電極指を有していてもよい。

圧電層１２の上面に形成された複数の弾性波素子７０によってフィルタが形成されてもよいし、デュプレクサが形成されてもよい。図４（ａ）はフィルタの回路図、図４（ｂ）はデュプレクサの回路図である。

図４（ａ）に示すように、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に１または複数の直列共振器Ｓ１～Ｓ４が直列に接続されている。入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に１または複数の並列共振器Ｐ１～Ｐ３が並列に接続されている。直列共振器Ｓ１～Ｓ４および並列共振器Ｐ１～Ｐ３が弾性波素子７０である。直列共振器および並列共振器の個数等は適宜設定できる。フィルタとしてラダー型フィルタを例に説明したが、フィルタは多重モード型フィルタであってもよい。

図４（ｂ）に示すように、共通端子Ａｎｔと送信端子Ｔｘの間に送信フィルタ９５が接続されている。共通端子Ａｎｔと受信端子Ｒｘの間に受信フィルタ９６が接続されている。送信フィルタ９５は、送信端子Ｔｘから入力された高周波信号のうち送信帯域の信号を送信信号として共通端子Ａｎｔに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。受信フィルタ９６は、共通端子Ａｎｔから入力された高周波信号のうち受信帯域の信号を受信信号として受信端子Ｒｘに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。なお、マルチプレクサとしてデュプレクサを例に示したがトリプレクサまたはクワッドプレクサであってもよい。

図２においては、複数の弾性波素子７０により直列共振器Ｓ１～Ｓ４および並列共振器Ｐ１～Ｐ３が形成されたラダー型フィルタ９０を例に示している。直列共振器Ｓ１～Ｓ４は、入力端子１３ａと出力端子１３ｂとの間に直列に接続されている。すなわち、直列共振器Ｓ１はビア配線１４を介して入力端子１３ａに接続され、直列共振器Ｓ４はビア配線１４を介して出力端子１３ｂに接続され、直列共振器Ｓ１～Ｓ４は配線１５により互いに接続されている。並列共振器Ｐ１～Ｐ３は、入力端子１３ａと出力端子１３ｂとの間に並列に接続されている。すなわち、並列共振器Ｐ１～Ｐ３の一端は直列共振器Ｓ１～Ｓ４の間を接続する配線１５に接続され、他端はビア配線１４を介してグランド端子１３ｃに接続されている。

図１および図２に示すように、支持基板１１の周縁領域には圧電層１２は設けられていない。平面視において、圧電層１２を囲むように支持基板１１の上面に環状金属層３０が設けられている。環状金属層３０は、例えばチタン、銅、アルミニウム、白金、ニッケル、および／または金等を含む金属層であり、単層の金属層でもよいし、積層の金属層でもよい。環状金属層３０は、例えば配線１５より厚い。

支持基板１１の上面に複数の支持体３２が設けられている。複数の支持体３２は、例えば、圧電層１２の中央付近に設けられた開口１６内と、圧電層１２の周辺と、に圧電層１２から離れて設けられている。支持体３２は、例えば下層３３と、下層３３の上面に設けられた上層３４と、を有する柱である。下層３３は、例えばチタン、銅、アルミニウム、白金、ニッケル、および／または金等を含む金属層であり、単層の金属層でもよいし、積層の金属層でもよい。下層３３は、例えば配線１５と同じ層構成および同じ厚さである。上層３４は、例えば銅または金等を含む金属層である。なお、支持体３２は、セラミック、サファイア、および／またはシリコン等を含む絶縁部材または半導体部材であってもよい。圧電層１２を囲んで設けられた環状金属層３０は、圧電層１２および支持体３２から離れて支持基板１１の上面に設けられている。

支持体３２は、弾性波素子７０および配線１５よりも上方に突出していて、その高さは例えば１５μｍ～４０μｍ程度である。支持体３２の幅は、例えば環状金属層３０の幅と同程度であり、例えば１０μｍ～５０μｍ程度である。支持体３２は、平面視において矩形状である場合に限られず、円形状または楕円形状等その他の場合でもよい。支持体３２は、６つ設けられず場合に限られない。例えば、圧電層１２の中央付近の支持体３２は設けられない場合でもよいし、圧電層１２の４隅近傍に４つだけ設けられる場合でもよい。

複数の支持体３２の上面に、複数の弾性波素子７０を覆って板状部材４０が設けられている。複数の支持体３２上に板状部材４０が設けられることで、板状部材４０と圧電層１２との間に複数の弾性波素子７０が露出する空隙４５が形成される。複数の支持体３２は空隙４５内に設けられ、一端が支持基板１１に接触し、他端が板状部材４０に接触している。

板状部材４０の圧電層１２とは反対側の面４１の少なくとも一部は金属面となっている。例えば、板状部材４０は、圧電層１２側に位置する絶縁部材４３と、絶縁部材４３の上面にベタ膜として設けられた金属膜４４と、を有する。絶縁部材４３は、例えばセラミック層、サファイア層、シリコン層、または樹脂層等の単層もしくは積層である。金属膜４４は、例えば金膜、ニッケル膜、タングステン膜、または銅膜等の単層もしくは積層である。板状部材４０の側面４２は、例えば支持体３２の外側の側面３５とほぼ同一面となっている。金属膜４４は例えば絶縁部材４３より薄い。例えば、絶縁部材４３の厚さは５０μｍ～３３０μｍ、金属膜４４の厚さは１０μｍ～２０μｍ、板状部材４０全体の厚さは６０μｍ～３５０μｍである。

環状金属層３０の上面に圧電層１２および支持体３２を囲むように、はんだにより形成されたはんだ封止層５０が設けられている。はんだ封止層５０は板状部材４０の面４１上にも設けられている。はんだ封止層５０は、環状金属層３０の上面および板状部材４０の面４１に接合している。はんだ封止層５０の上面に平板状のリッド５２が設けられている。リッド５２と板状部材４０の面４１との間にはんだ封止層５０が介在している。リッド５２と板状部材４０の面４１との間におけるはんだ封止層５０の厚さＸは例えば５μｍ～２５μｍである。はんだ封止層５０の厚さＸは、板状部材４０の厚さより薄くてもよく、板状部材４０の厚さの０．８倍以下でもよいし、０．５倍以下でもよい。はんだ封止層５０はリッド５２にも接合している。はんだ封止層５０は、例えば銀錫はんだまたは錫銀銅はんだ等である。リッド５２は、例えばコバール板等の金属板である。コバールは、鉄にニッケルとコバルトを配合した合金である。はんだ封止層５０によって圧電層１２上に設けられた複数の弾性波素子７０は空隙４５に封止される。

板状部材４０の面４１の少なくとも一部は金属面であるため、はんだ封止層５０は板状部材４０の面４１を濡れ広がって形成される。はんだ封止層５０は環状金属層３０の上面も濡れ広がって形成される。はんだ封止層５０の空隙４５に露出する側面５１は、例えば板状部材４０の面４１から環状金属層３０の上面に向かって斜めに伸びている。このため、はんだ封止層５０は、板状部材４０の側面４２の例えば半分以上に接してなく、少なくとも下端には接していない。板状部材４０の側面４２と環状金属層３０との間の幅Ｗは例えば５０μｍ以上であり、７０μｍ以上でもよく、９０μｍ以上でもよい。

［製造方法］
図５（ａ）から図７（ｂ）は、実施例１に係る弾性波デバイス１００の製造方法を示す断面図である。図５（ａ）から図７（ｂ）で説明する製造方法は多面取りプロセスによる製造方法である。図５（ａ）に示すように、支持基板１１の上面に例えばレーザ光を照射してビアホールを形成し、ビアホール内に金属層を例えば電解めっき法を用いて形成する。その後、支持基板１１の上面が露出するように金属層を例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法を用いて平坦化する。これにより、支持基板１１にビア配線１４が形成される。次いで、支持基板１１の上面に圧電基板を例えば表面活性化法を用いて常温接合する。支持基板１１と圧電基板とは数ｎｍのアモルファス層を介して直接接合されてもよいし、絶縁層を介して間接的に接合されてもよい。その後、圧電基板を例えばＣＭＰ法を用いて研磨する。これにより、支持基板１１の上面に直接または間接的に接合された圧電層１２が形成される。次いで、圧電層１２の上面に弾性波素子７０を形成する。弾性波素子７０は、例えばフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いて形成する。弾性波素子７０は、リフトオフ法を用いて形成してもよい。

図５（ｂ）に示すように、圧電層１２の一部を例えばフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いて除去する。これにより、弾性波デバイスにおいて支持基板１１の周縁領域における圧電層１２が除去されてビア配線１４が露出する。また、圧電層１２に開口１６（図２参照）が形成される。次いで、弾性波素子７０に接続する配線１５と支持体３２の下層３３とを同時に形成する。配線１５および下層３３は例えばリフトオフ法を用いて形成する。

図６（ａ）に示すように、支持基板１１上に例えば電解めっき法を用いて環状金属層３０を形成する。環状金属層３０を形成した後または形成する前に、支持体３２の下層３３上に例えば電解めっき法を用いて支持体３２の上層３４を形成する。下層３３と上層３４により支持体３２が形成される。

図６（ｂ）に示すように、複数の支持体３２上に、圧電層１２との間に弾性波素子７０が露出する空隙４５が形成されるように圧電層１２を覆って板状部材４０を配置する。板状部材４０は、後に個片化される領域ごとに配置される。板状部材４０は、基板１０側の絶縁部材４３と絶縁部材４３上に設けられた金属膜４４とを有する。次いで、下面にはんだシート５３が設けられたリッド５２を板状部材４０の上方に配置する。１つのリッド５２が複数の板状部材４０を覆って配置される。

図７（ａ）に示すように、はんだシート５３が溶融する温度に基板１０を加熱し、リッド５２を基板１０に向けて押圧する。はんだシート５３が錫銀はんだの場合、溶融温度は２７０℃程度である。はんだシート５３は溶融して、板状部材４０の金属面である面４１と環状金属層３０の上面とに接合するはんだ封止層５０となる。環状金属層３０は圧電層１２を囲んで設けられているため、はんだ封止層５０は圧電層１２の周りを完全に囲むように形成される。これにより、弾性波素子７０は空隙４５に封止される。板状部材４０の金属面である面４１と環状金属層３０の上面ははんだ濡れ性があるため、はんだ封止層５０は板状部材４０の面４１と環状金属層３０の上面とを濡れ広がって接合する。リッド５２と支持基板１１との間隔は所定の大きさになるように調整されるため、板状部材４０とリッド５２との間にもはんだ封止層５０が形成される。はんだ封止層５０の表面張力により、はんだ封止層５０の空隙４５側の側面５１は板状部材４０の面４１から環状金属層３０の上面に向かって斜めに伸びて形成される。このため、はんだ封止層５０は、例えば板状部材４０の側面４２の半分以上に接することなく形成され、少なくとも側面４２の下端には接することなく形成される。

図７（ｂ）に示すように、支持基板１１の下面を例えばＣＭＰ法を用いて研磨する。これにより、ビア配線１４が支持基板１１の下面に露出する。次いで、支持基板１１の下面に端子１３を形成する。端子１３は、例えば電解めっき法により形成する。その後、リッド５２、はんだ封止層５０、および支持基板１１を、ダイシングブレード５４を用い切断する。これにより、弾性波デバイスが個片化される。

［比較例］
図８は、比較例に係る弾性波デバイス１０００の断面図である。図８に示すように、比較例に係る弾性波デバイス１０００では、板状部材４０が絶縁部材４３のみからなり、金属膜４４が設けられていない。板状部材４０の側面４２と環状金属層３０との間の幅Ｗは例えば３０μｍである。その他の構成は実施例１と同じであるため説明を省略する。

図９は、比較例に係る弾性波デバイス１０００で生じる課題を示す断面図である。図９に示すように、はんだ封止層５０が空隙４５内に侵入して配線１５に接触してしまい、特性が悪くなることがある。この原因の１つとして、板状部材４０が絶縁部材４３のみで形成されているため、はんだ封止層５０が板状部材４０に接合せずに、はんだ封止層５０と板状部材４０との間に気泡５５が発生することが挙げられる。気泡５５の発生具合を制御することは難しく、気泡５５が発生すると、はんだ封止層５０は気泡５５の体積分だけ環状金属層３０側に多く押し出される。はんだ封止層５０が環状金属層３０側に多く押し出されることにより、空隙４５の側方におけるはんだ封止層５０の形状が不安定となり、はんだ封止層５０の一部が空隙４５内に侵入するようになると考えられる。

一方、実施例１によれば、板状部材４０の基板１０とは反対側の面４１の少なくとも一部は金属面となっている。はんだ封止層５０は、環状金属層３０と板状部材４０の面４１とに接合している。このように、はんだ封止層５０が板状部材４０の面４１に接合することで、はんだ封止層５０と板状部材４０との間に気泡が発生することが抑制される。よって、はんだ封止層５０が環状金属層３０側に多く押し出されることが抑制され、空隙４５の側方におけるはんだ封止層５０の形状が安定化する。その結果、はんだ封止層５０が空隙４５内に侵入することが抑制される。はんだ封止層５０が空隙４５内に侵入することを抑制する点から、板状部材４０の反対側の面４１は、８０％以上が金属面である場合が好ましく、９０％以上が金属面であることがより好ましく、９５％以上が金属面であることが更に好ましく、１００％が金属面であることが最も好ましい。

また、実施例１では、図１のように、板状部材４０の面４１との間にはんだ封止層５０を挟んではんだ封止層５０上にリッド５２が設けられている。リッド５２とはんだ封止層５０とは接合している。はんだ封止層５０を形成するためのリッド５２がはんだ封止層５０上に設けられることがあるが、はんだ封止層５０がリッド５２に接合することで、はんだ封止層５０とリッド５２との間に気泡が発生することが抑制される。よって、はんだ封止層５０が環状金属層３０側に多く押し出されることが抑制され、はんだ封止層５０が空隙４５内に侵入することが抑制される。

また、実施例１では、図１のように、板状部材４０は、基板１０側に位置して空隙４５に露出する絶縁部材４３と、絶縁部材４３に対して基板１０とは反対側に位置する金属膜４４と、を有する。これにより、絶縁部材４３が空隙４５を挟んで弾性波素子７０および配線１５に対向することになるため、板状部材４０と弾性波素子７０および配線１５との間の電気的な結合が抑制される。なお、空隙４５の高さが十分大きければ、板状部材４０は金属材料のみで形成される場合でもよい。

また、実施例１では、図１のように、はんだ封止層５０は板状部材４０の下端から離れている。これにより、仮にはんだ封止層５０の一部が空隙４５内に侵入した場合でも、はんだ封止層５０が配線１５に接触し難くなる。

［シミュレーション］
図１０（ａ）は、シミュレーションに用いたモデルの平面図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＡ－Ａ断面図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＢ－Ｂ断面図である。図１０（ａ）から図１０（ｃ）に示すように、シミュレーションは、基板６０の１／４対称モデルを用いて行った。すなわち、基板６０の＋Ｘ側の面および－Ｙ側の面に環状金属層３０、はんだ封止層５０、および保護膜６８は設けられてなく、これらの面の境界条件を鏡面条件とした。基板６０上にデバイスチップ６２がバンプ６１により搭載され、デバイスチップ６２の周囲において基板６０上に環状金属層３０が設けられているとした。デバイスチップ６２の上面に接してリッド５２が設けられ、デバイスチップ６２の周囲でリッド５２と環状金属層３０との間にはんだ封止層５０が設けられているとした。はんだ封止層５０およびリッド５２を覆って保護膜６８が設けられているとした。

基板６０のＸ方向およびＹ方向の長さをＤ１およびＤ２とする。デバイスチップ６２のＸ方向およびＹ方向の長さをＤ３およびＤ４とする。環状金属層３０の幅をＤ５とする。バンプ６１の直径をＤ６とする。基板６０の厚さをＴ１とする。環状金属層３０の厚さをＴ２とする。デバイスチップ６２およびはんだ封止層５０の厚さをＴ３とする。リッド５２の厚さをＴ４とする。保護膜６８の厚さをＴ５とする。

シミュレーション条件は以下である。
基板６０：ＨＴＣＣ基板
環状金属層３０：タングステン層
はんだ封止層５０：錫銀はんだ
リッド５２：コバール板
デバイスチップ６２：サファイア基板
バンプ６１：金バンプ
保護膜６８：ニッケル膜

Ｄ１＝０．４３ｍｍ、Ｄ２＝０．５３ｍｍ、Ｄ３＝０．２９ｍｍ、Ｄ４＝０．３９ｍｍ、Ｄ５＝０．０９ｍｍ、Ｄ６＝７５μｍ
Ｔ１＝１９０μｍ、Ｔ２＝１５μｍ、Ｔ３＝１６５μｍ、Ｔ４＝２５μｍ、Ｔ５＝１０μｍ

表１は、シミュレーションに用いた各材料のヤング率、線膨張係数、およびポアソン比を示す表である。

図１０（ａ）から図１０（ｃ）に示すモデルに対し、組立の熱履歴を考慮した上で温度サイクル試験に相当する－４０℃～＋１２５℃の温度サイクルを５．５回実施し、はんだ封止層５０に加わる累積歪をシミュレーションした。シミュレーションの結果、はんだ封止層５０のデバイスチップ６２側の下端および上端付近（図１０（ｂ）および図１０（ｃ）における領域Ａ、Ｂ）において累積歪が大きくなる結果となった。

図１１は、累積歪のシミュレーション結果を示す図である。図１１において、横軸はステップを表し、左側縦軸ははんだ封止層５０に加わる累積歪の最大値を表し、右側縦軸はシミュレーションモデルに加えた温度を℃単位で表している。図１１に示すように、温度サイクルを経過することではんだ封止層５０に加わる累積歪が大きくなっていく結果となった。図１０（ｂ）および図１０（ｃ）の領域Ａ、Ｂにおけるはんだ封止層５０の累積歪が大きくなると、領域Ａ、Ｂにおいてはんだ封止層５０の形状が安定化せずにはんだ封止層５０がデバイスチップ６２側に侵入する塑性変形が生じることが考えられる。

したがって、実施例１に係る弾性波デバイス１００においても、温度サイクル試験によってはんだ封止層５０に生じる歪によりはんだ封止層５０が空隙４５内に侵入して、はんだ封止層５０が配線１５に接触することが考えられる。このため、仮にはんだ封止層５０が空隙４５内に侵入した場合でも、はんだ封止層５０が配線１５に接触することが抑制されるよう、板状部材４０の側面４２と環状金属層３０との間の幅Ｗ（図１参照）は５０μｍ以上が好ましく、７０μｍ以上がより好ましく、９０μｍ以上が更に好ましい。

図１２は、実施例２に係る弾性波デバイス２００の断面図である。図１３は、実施例２に係る弾性波デバイス２００の平面図である。図１３では、板状部材４０の外形を一点鎖線で示し、はんだ封止層５０およびリッド５２の図示は省略している。また、図１３では、図の明瞭化のために、配線１５、環状金属層３０、および支持体３２にハッチングを付している。

図１２および図１３に示すように、実施例２に係る弾性波デバイス２００では、板状部材４０の側面４２が、板状部材４０の端部に位置する支持体３２の側面３５より環状金属層３０側に位置している。すなわち、板状部材４０は、支持体３２の側面３５より環状金属層３０側に突出している。その他の構成は実施例１と同じであるため説明を省略する。

実施例２によれば、板状部材４０は、板状部材４０の端部に位置する支持体３２より環状金属層３０側に突出している。これにより、仮にはんだ封止層５０の一部が空隙４５内に侵入した場合でも、はんだ封止層５０が配線１５に接触し難くなる。

なお、実施例２においても、実施例１と同様に、板状部材４０の側面４２と環状金属層３０との間の幅Ｗ（図１２参照）は５０μｍ以上が好ましく、７０μｍ以上がより好ましく、９０μｍ以上が更に好ましい。

図１４は、実施例３に係る弾性波デバイス３００の断面図である。図１４に示すように、実施例３に係る弾性波デバイス３００では、板状部材４０において金属膜４４が絶縁部材４３の上面と側面を覆って設けられている。すなわち、板状部材４０は面４１と側面４２が金属面となっている。はんだ封止層５０は、板状部材４０の面４１と側面４２に接合している。その他の構成は実施例１と同じであるため説明を省略する。

実施例３によれば、板状部材４０の面４１と側面４２が金属面であり、はんだ封止層５０は板状部材４０の面４１と側面４２とに接合している。これにより、はんだ封止層５０と板状部材４０との接合が強固となる。

図１５は、実施例４に係る弾性波デバイス４００の断面図である。図１５に示すように、実施例４に係る弾性波デバイス４００では、板状部材４０はバンプ３６により基板１０上に搭載されている。板状部材４０は、実施例２と同様に、バンプ３６より外側に突出している。その他の構成は実施例１と同じであるため説明を省略する。

実施例１から実施例３では、板状部材４０を支持する支持体３２は柱状体である場合を例に示したが、実施例４のように、支持体はバンプ３６である場合でもよい。

図１６は、実施例５に係る弾性波デバイス５００の断面図である。図１６に示すように、実施例５に係る弾性波デバイス５００では、基板１０の下方に基板１０ａが設けられている。基板１０ａは、基板１０と同様に、支持基板１１ａと、支持基板１１ａの上面に接合された圧電層１２ａと、を備える。圧電層１２ａの上面に１または複数の弾性波素子７０ａが設けられている。

支持基板１１の下面に端子１３は設けられてなく、代わりに、支持基板１１ａの下面に端子１３が設けられている。端子１３は、支持基板１１ａを貫通するビア配線１４ａおよび基板１０ａ上に設けられた配線１５ａにより弾性波素子７０ａに電気的に接続される。基板１０ａ上に金属柱１７が設けられている。金属柱１７は、例えば銅または金を含んで形成され、はんだ層によりビア配線１４に接合されている。圧電層１２上に設けられた弾性波素子７０は、配線１５、ビア配線１４、金属柱１７、およびビア配線１４ａを介して端子１３に接続する。

支持基板１１ａの周縁領域には圧電層１２ａは設けられてない。平面視において、圧電層１２ａを囲むように支持基板１１ａ上に枠体１８が設けられている。枠体１８の下端は支持基板１１ａに接し、上端は支持基板１１に接している。枠体１８は、例えばチタン、銅、アルミニウム、白金、ニッケル、および／または金等を含む金属層であり、単層の金属層でもよいし、積層の金属層でもよい。圧電層１２ａ上に設けられた弾性波素子７０ａは、圧電層１２ａと支持基板１１との間の空隙４６に枠体１８および支持基板１１により封止されている。その他の構成は実施例１と同じであるため説明を省略する。

実施例５のように、基板１０の下方に弾性波素子７０ａを有する基板１０ａが設けられ、弾性波素子７０ａを囲む枠体１８が基板１０と基板１０ａとに接触して設けられることで弾性波素子７０ａが基板１０と基板１０ａとの間の空隙４６に封止されてもよい。

図１７は、実施例６に係る弾性波デバイス６００の断面図である。図１７に示すように、実施例６に係る弾性波デバイス６００は、基板６０にデバイスチップ６２がフリップチップ実装されている。すなわち、デバイスチップ６２に設けられた電極６３と基板６０に設けられた電極６４とがバンプ６１により接合されている。電極６４は、基板６０の内部に設けられた配線６５を介して、基板６０の下面に設けられた端子６６に電気的に接続されている。デバイスチップ６２は、例えば弾性波デバイスチップであり、例えばタンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板である基板６７と、基板６７の表面に設けられた弾性波素子７０と、を備える。基板６０は、例えばプリント基板、ＨＴＣＣ（High Temperature Co-Fired Ceramics）基板、またはＬＴＣＣ（Low Temperature Co-Fired Ceramics）基板である。

デバイスチップ６２の基板６０とは反対側の面に板状部材４０が設けられている。板状部材４０は、実施例１と同様に絶縁部材４３と金属膜４４とを有し、デバイスチップ６２とは反対側の面４１の少なくとも一部が金属面となっている。板状部材４０の側面４２は、例えばデバイスチップ６２の側面より外側に位置している。すなわち、板状部材４０は、デバイスチップ６２の側面より外側に突出している。なお、板状部材４０の側面４２がデバイスチップ６２の側面とほぼ同一面になっている場合でもよい。

デバイスチップ６２を囲むように基板６０上に環状金属層３０が設けられている。環状金属層３０上にデバイスチップ６２を囲むようにはんだ封止層５０が設けられている。はんだ封止層５０は板状部材４０の面４１上にも設けられている。はんだ封止層５０は、環状金属層３０の上面および板状部材４０の面４１に接合している。はんだ封止層５０の上面にリッド５２が設けられている。リッド５２と板状部材４０の面４１との間にははんだ封止層５０が介在している。はんだ封止層５０はリッド５２にも接合している。はんだ封止層５０によってデバイスチップ６２に備わる弾性波素子７０は、デバイスチップ６２と基板６０との間に形成された空隙４７に封止されている。

実施例６によれば、デバイスチップ６２上に設けられた板状部材４０は、デバイスチップ６２とは反対側の面４１の少なくとも一部が金属面となっている。はんだ封止層５０は、環状金属層３０と板状部材４０の面４１とに接合している。例えば、板状部材４０が設けられていない場合では、デバイスチップ６２の基板６７にはんだ封止層５０が接合しないことがある。この場合、比較例と同様に、はんだ封止層５０と基板６７との間に気泡が発生し、その結果、はんだ封止層５０が空隙４７内に侵入することがある。はんだ封止層５０が空隙４７内に侵入すると、はんだ封止層５０が電極６３、６４に接触したり、はんだ封止層５０がデバイスチップ６２を押してデバイスチップ６２に位置ずれが生じたりすることがある。これに対し、実施例６では、はんだ封止層５０が板状部材４０の面４１に接合しているため、はんだ封止層５０と板状部材４０との間に気泡が発生することが抑制される。よって、はんだ封止層５０が空隙４７内に侵入することが抑制される。はんだ封止層５０が空隙４７内に侵入することを抑制する点から、板状部材４０の反対側の面４１は、８０％以上が金属面である場合が好ましく、９０％以上が金属面であることがより好ましく、９５％以上が金属面であることが更に好ましく、１００％が金属面であることが最も好ましい。

また、実施例６では、板状部材４０は、デバイスチップ６２より環状金属層３０側に突出している。これにより、仮にはんだ封止層５０の一部が空隙４７内に侵入した場合でも、はんだ封止層５０が電極６３、６４に接触することや、はんだ封止層５０がデバイスチップ６２を押すことが起こり難くなる。

図１８（ａ）は、実施例７に係る弾性波デバイス７００の断面図、図１８（ｂ）は、実施例７における弾性波素子８０の断面図である。図１８（ａ）および図１８（ｂ）に示すように、実施例７に係る弾性波デバイス７００では、支持基板１１上に弾性波素子８０が設けられている。弾性波素子８０は圧電薄膜共振子である。弾性波素子８０は、支持基板１１上に設けられた圧電層８２と、圧電層８２を挟む下部電極８１および上部電極８３と、を備える。下部電極８１と支持基板１１との間に空隙８４が形成されている。圧電層８２の少なくとも一部を挟み下部電極８１と上部電極８３とが対向する領域が共振領域８５である。共振領域８５において、下部電極８１および上部電極８３は圧電層８２内に弾性波を励振する。

下部電極８１および上部電極８３は例えばルテニウム膜等を含む金属膜である。圧電層８２は例えば窒化アルミニウム層、酸化亜鉛層、単結晶タンタル酸リチウム層、または単結晶ニオブ酸リチウム層である。空隙８４の代わりに弾性波を反射する音響反射膜が設けられていてもよい。

実施例１から実施例６のように、基板１０上に弾性表面波共振子である弾性波素子７０が設けられる場合でもよいし、実施例７のように、支持基板１１（基板）上に圧電薄膜共振子である弾性波素子８０が設けられる場合でもよい。また、素子は、弾性波素子以外の場合でもよく、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）素子等の圧電素子の場合や、その他の場合でもよい。

以上、本願発明の実施形態について詳述したが、本願発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本願発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０、１０ａ…基板、１１、１１ａ…支持基板、１２、１２ａ…圧電層、１３…端子、１３ａ…入力端子、１３ｂ…出力端子、１３ｃ…グランド端子、１４、１４ａ…ビア配線、１５、１５ａ…配線、１６…開口、１７…金属柱、１８…枠体、３０…環状金属層、３２…支持体、３３…下層、３４…上層、３５…側面、３６…バンプ、４０…板状部材、４１…反対側の面、４２…側面、４３…絶縁部材、４４…金属膜、４５、４６、４７…空隙、５０…はんだ封止層、５１…側面、５２…リッド、６０…基板、６１…バンプ、６２…デバイスチップ、６３…電極、６４…電極、６５…配線、６６…端子、６７…基板、７０…弾性波素子、７１…ＩＤＴ、７２…反射器、７３…櫛型電極、７４…電極指、７５…バスバー、８０…弾性波素子、８１…下部電極、８２…圧電層、８３…上部電極、８４…空隙、８５…共振領域、９０…ラダー型フィルタ、９５…送信フィルタ、９６…受信フィルタ、１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、１０００…弾性波デバイス

Claims (10)

1. 基板と、
   前記基板上に設けられた素子と、
   前記基板との間に前記素子が露出する空隙が形成されるように前記素子を覆って前記基板上に搭載され、前記基板とは反対側の面の少なくとも一部が金属面である板状部材と、
   前記基板上に設けられ、前記板状部材を支持する複数の支持体と、
   前記基板上に平面視にて前記板状部材を囲んで設けられた環状金属層と、
   前記板状部材の前記反対側の面と前記環状金属層とに接合して前記反対側の面上と前記環状金属層上に設けられ、前記素子を前記空隙に封止する、はんだにより形成されたはんだ封止層と、を備える電子部品。
2. 前記複数の支持体のうち少なくとも一部の支持体は、前記板状部材の端部に位置し、
   前記板状部材は、断面視において前記少なくとも一部の支持体より前記環状金属層側に突出している、請求項１に記載の電子部品。
3. 基板と、
   素子を有し、前記基板との間に前記素子が露出する空隙が形成されるように前記基板上に搭載されたデバイスチップと、
   前記デバイスチップ上に設けられ、前記デバイスチップとは反対側の面の少なくとも一部が金属面である板状部材と、
   前記基板上に平面視にて前記板状部材を囲んで設けられた環状金属層と、
   前記板状部材の前記反対側の面と前記環状金属層とに接合して前記反対側の面上と前記環状金属層上に設けられ、前記素子を前記空隙に封止する、はんだにより形成されたはんだ封止層と、を備える電子部品。
4. 前記板状部材は、断面視において前記デバイスチップより前記環状金属層側に突出している、請求項３に記載の電子部品。
5. 前記板状部材は、前記基板側に位置する絶縁部材と、前記絶縁部材に対して前記基板とは反対側に位置し、前記金属面を形成する金属膜と、を有する、請求項１または３に記載の電子部品。
6. 前記はんだ封止層上に前記板状部材の前記反対側の面との間に前記はんだ封止層を挟んで設けられ、前記はんだ封止層が接合したリッドを備える、請求項１または３に記載の電子部品。
7. 前記板状部材は、前記反対側の面と側面とが前記金属面であり、
   前記はんだ封止層は、前記板状部材の前記反対側の面と前記側面とに接合する、請求項１または３に記載の電子部品。
8. 前記素子は弾性波素子である、請求項１または３に記載の電子部品。
9. 前記弾性波素子によりフィルタが形成される、請求項８に記載の電子部品。
10. 前記フィルタによりマルチプレクサが形成される、請求項９に記載の電子部品。

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