JP6351371B2 - 弾性波デバイス - Google Patents

Description

本発明は、弾性波デバイスに関し、例えば実装基板上に弾性波チップを含む複数のデバイスチップが実装された弾性波デバイスに関する。

実装基板上に弾性波チップを含む複数のデバイスチップがフリップチップ実装された弾性波デバイスにおいて、複数のデバイスチップを金属等の封止部で封止することが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１８２３９５号公報

複数のデバイスチップを封止する封止部に金属を用いることで良好な放熱性を得ることができるが、未だ改善の余地が残されている。本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、良好な放熱性を得ることが可能な弾性波デバイスを提供することを目的とする。

本発明は、実装基板上にフリップチップ実装され、弾性波チップと能動素子チップとを含む複数のデバイスチップと、前記実装基板上に設けられ、前記複数のデバイスチップの周りを囲む金属製の側壁部と前記複数のデバイスチップ上から前記側壁部上に延在する金属製の天井部とを含み、前記複数のデバイスチップを封止する金属封止部と、を備え、前記複数のデバイスチップのうちの前記弾性波チップの上面は前記天井部に接触し、前記複数のデバイスチップのうちの前記能動素子チップの上面は前記天井部との間に空隙が形成されて前記天井部に接触してなく、前記側壁部の前記天井部に接触する部分の面積は、前記弾性波チップの上面の前記天井部に接触する部分の面積よりも大きいことを特徴とする弾性波デバイスである。

上記構成において、前記能動素子チップはパワーアンプ又はローノイズアンプを含む構成とすることができる。

上記構成において、前記複数のデバイスチップのうち前記実装基板の中央部分に実装されたデバイスチップの上面は前記天井部に接触する構成とすることができる。

上記構成において、前記天井部は、平坦形状をした金属リッドを含み、前記側壁部は、半田からなる構成とすることができる。

上記構成において、前記金属封止部は、前記複数のデバイスチップの間には設けられていない構成とすることができる。

本発明によれば、良好な放熱性を得ることができる。

図１（ａ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ間の断面を示す図である。 図２は、実施例１に係る弾性波デバイスを示す回路図である。 図３（ａ）は、実施例２に係る弾性波デバイスの断面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ間の断面を示す図である。 図４は、実施例２の弾性波デバイスが外部から受ける圧力を説明するための上面図である。 図５（ａ）は、実施例３に係る弾性波デバイスの断面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ間の断面を示す図である。 図６は、実施例３の弾性波デバイスが外部から受ける圧力を説明するための上面図である。 図７は、分波器を示す回路図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。

図１（ａ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの断面図である。図１（ａ）のように、実施例１の弾性波デバイス１００は、実装基板１０の平坦上面に、複数のデバイスチップ１２がバンプ１４によってフリップチップ実装されている。複数のデバイスチップ１２は、例えば２つの弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）フィルタチップ１２ａと能動素子チップ１２ｂとを含む。能動素子チップ１２ｂは、例えば２つのＳＡＷフィルタチップ１２ａの間に挟まれて、実装基板１０の中央部分に実装されている。実装基板１０には、例えばＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）又はＨＴＣＣ（High Temperature Co-fired Ceramics）からなるセラミック等の絶縁体を用いることができる。バンプ１４には、例えば金（Ａｕ）又は半田等の金属を用いることができる。

ここで、図２を用いて、実施例１の弾性波デバイスの回路構成について説明する。図２は、実施例１に係る弾性波デバイスを示す回路図である。図２のように、入力端子４０と出力端子４２との間に、２つのＳＡＷフィルタチップ１２ａと能動素子チップ１２ｂとが直列に接続されている。入力端子４０に入力された高周波数信号は、バンドパスフィルタである一方のＳＡＷフィルタチップ１２ａで不要な周波数帯域の信号が除去された後、パワーアンプ又はローノイズアンプを含む能動素子チップ１２ｂに入力される。能動素子チップ１２ｂは、入力された信号を増幅する。能動素子チップ１２ｂで増幅された信号は、バンドパスフィルタである他方のＳＡＷフィルタチップ１２ａで不要な周波数帯域の信号が除去された後、出力端子４２から出力される。なお、ＳＡＷフィルタチップ１２ａは、バンドパスフィルタの場合に限らず、ローパスフィルタ又はハイパスフィルタ等の場合でもよい。

図１（ａ）のように、実装基板１０の上面とデバイスチップ１２との間に空隙１６が形成されている。これにより、ＳＡＷフィルタチップ１２ａの実装基板１０に対向する面に形成されたＩＤＴ（Interdigital Transducer）は、空隙１６に露出して振動が妨げられることが抑制される。また、バンプ１４も空隙１６に露出している。デバイスチップ１２の高さは、例えば１５０μｍ程度であり、空隙１６の高さは、例えば１５μｍ程度である。また、複数のデバイスチップ１２の互いの間隔は、例えば１６５μｍ程度である。

実装基板１０は、内部に内部配線１８が設けられた多層配線基板である。内部配線１８によって、実装基板１０の上面に形成された接続端子２０と下面に形成された外部端子２２とが電気的に接続されている。バンプ１４は接続端子２０に接合されているため、デバイスチップ１２（例えばＳＡＷフィルタチップ１２ａ）は、外部端子２２に電気的に接続されている。内部配線１８、接続端子２０、及び外部端子２２には、例えば金（Ａｕ）等の金属を用いることができる。

実装基板１０の上面であって、複数のデバイスチップ１２の外側に、金属パターン２４が設けられている。金属パターン２４は、複数のデバイスチップ１２を囲んで設けられている。金属パターン２４には、例えば金（Ａｕ）等の金属を用いることができる。金属パターン２４の上面に接合して複数のデバイスチップ１２を囲む金属製の側壁部２６が設けられている。複数のデバイスチップ１２上から側壁部２６上に延在する平坦形状をした金属製の天井部２８が設けられている。複数のデバイスチップ１２は、側壁部２６と天井部２８とを含む金属封止部３０によって封止されている。金属封止部３０を覆って、例えばニッケル（Ｎｉ）めっき膜等の金属からなる保護膜３２が設けられている。

複数のデバイスチップ１２は全て、上面が金属封止部３０の天井部２８に接触している。例えば、複数のデバイスチップ１２それぞれの上面の全面が天井部２８に接触している。天井部２８は、例えば平坦形状をした金属リッド２８ａと金属リッド２８ａの下面に設けられた半田２８ｂとを含む。金属リッド２８ａには、例えばコバール等の半田よりも融点の高い金属を用いることができる。側壁部２６には、例えば半田を用いることができる。なお、天井部２８は、半田２８ｂを含まずに、金属リッド２８ａのみを含む場合でもよい。

図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ間の断面を示す図である。即ち、図１（ｂ）は、金属封止部３０の側壁部２６と天井部２８との境界における実装基板１０側の断面を示している。図１（ｂ）のように、側壁部２６の天井部２８に接触する部分の面積（大きい網目部分）は、ＳＡＷフィルタチップ１２ａ及び能動素子チップ１２ｂの上面の天井部２８に接触する部分の面積（小さい網目部分）よりも大きい。なお、ＳＡＷフィルタチップ１２ａ及び能動素子チップ１２ｂの高さと側壁部２６の高さとはほぼ同じであることから、面積の比較は体積の比較とみなすことができる。

実施例１によれば、図１（ａ）及び図１（ｂ）のように、複数のデバイスチップ１２のうちの１以上のデバイスチップ（２つのＳＡＷフィルタチップ１２ａ及び能動素子チップ１２ｂ）の上面が金属封止部３０の天井部２８に接触する。そして、金属封止部３０の側壁部２６の天井部２８に接触する部分の面積（大きい網目部分）は、１以上のデバイスチップの上面の天井部２８に接触する部分の面積（小さい網目部分）よりも大きい。これにより、１以上のデバイスチップ（２つのＳＡＷフィルタチップ１２ａ及び能動素子チップ１２ｂ）で発生した熱を効果的に金属封止部３０へ放熱させることができ、良好な放熱性を得ることができる。

実施例１では、図１（ａ）のように、実装基板１０上に実装された全てのデバイスチップ１２の上面が金属封止部３０の天井部２８に接触する。これにより、全てのデバイスチップ１２の放熱性を向上させることができる。放熱性の向上の点からデバイスチップ１２の上面の全面が天井部２８に接触する場合が好ましいが、上面の一部が天井部２８に接触しない場合でもよい。

金属封止部３０の天井部２８は平坦形状をした金属リッド２８ａを含み、側壁部２６は半田からなることが好ましい。これにより、複数のデバイスチップ１２を封止する金属封止部３０を容易に得ることができる。

図１（ａ）のように、金属封止部３０は、複数のデバイスチップ１２の間、即ちＳＡＷフィルタチップ１２ａと能動素子チップ１２ｂとの間、に設けられていない場合が好ましい。これにより、弾性波デバイス１００を小型化することができる。

図３（ａ）は、実施例２に係る弾性波デバイスの断面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ間の断面を示す図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）のように、実施例２の弾性波デバイス２００は、能動素子チップ１２ｂの上面は金属封止部３０の天井部２８に接触しているが、２つのＳＡＷフィルタチップ１２ａの上面は天井部２８に接触していない。例えば、能動素子チップ１２ｂの上面の全面が天井部２８に接触している。その他の構成は、実施例１の図１（ａ）及び図１（ｂ）と同じであるため説明を省略する。

実施例２のように、能動素子チップ１２ｂの上面が金属封止部３０の天井部２８に接触し、ＳＡＷフィルタチップ１２ａの上面は天井部２８に接触しない場合でもよい。これにより、発熱量の大きい能動素子チップ１２ｂの放熱性を向上させることができると共に、能動素子チップ１２ｂで発生した熱がＳＡＷフィルタチップ１２ａに伝わることを抑制できる。放熱性の向上の点から能動素子チップ１２ｂの上面の全面が天井部２８に接触する場合が好ましいが、上面の一部が天井部２８に接触しない場合でもよい。

実施例２では、１つの能動素子チップ１２ｂが実装基板１０上に実装されている場合を例に示したが、複数の能動素子チップ１２ｂが実装されている場合でもよい。この場合、複数の能動素子チップ１２ｂの全ての上面が金属封止部３０に接触する場合が好ましいが、一部の能動素子チップ１２ｂの上面が金属封止部３０に接触しない場合でもよい。

図３（ａ）及び図３（ｂ）のように、実装基板１０の中央部分に実装されたデバイスチップ１２の上面が天井部２８に接触することが好ましい。この理由を、図４を用いて説明する。図４は、実施例２の弾性波デバイスが外部から受ける圧力を説明するための上面図である。なお、図４では、保護膜３２及び天井部２８を透視して図示している。

図４のように、実施例２の弾性波デバイス２００をマザーボード等に実装する際には、弾性波デバイス２００の上部に実装ツールを接触させて、弾性波デバイス２００を保持することがなされる。この際、弾性波デバイス２００をバランス良く保持するために、実装ツールは、弾性波デバイス２００の中央部分、即ち実装基板１０の中央部分に接触される。このため、弾性波デバイス２００の中央部分は、外部から圧力を受ける。外部から圧力を受ける圧力領域３４を斜線で示している。

外部から圧力を受けることによって、デバイスチップ１２の強度の劣化が懸念される。例えば、金属封止部の天井部に接触するデバイスチップが実装基板の端に寄せて実装されている場合、外部からの圧力はデバイスチップの上面の一部のみにかかり、この一部で大半の荷重を受けるため、デバイスチップの強度の劣化が懸念される。しかしながら、実施例２では、実装基板１０の中央部分に実装された能動素子チップ１２ｂの上面が天井部２８に接触している。このため、外部からの圧力は、能動素子チップ１２ｂの上面全面で受けることになり、強度の劣化は抑制される。したがって、実施例２によれば、マザーボード等への実装時における強度の劣化を抑制することができる。

図５（ａ）は、実施例３に係る弾性波デバイスの断面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ間の断面を示す図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）のように、実施例３の弾性波デバイス３００は、２つのＳＡＷフィルタチップ１２ａの上面は金属封止部３０の天井部２８に接触しているが、能動素子チップ１２ｂの上面は天井部２８に接触していない。例えば、２つのＳＡＷフィルタチップ１２ａの上面の全面が天井部２８に接触している。その他の構成は、実施例１の図１（ａ）及び図１（ｂ）と同じであるため説明を省略する。

実施例３のように、ＳＡＷフィルタチップ１２ａの上面は金属封止部３０の天井部２８に接触し、能動素子チップ１２ｂの上面は天井部２８に接触しない場合でもよい。これにより、ＳＡＷフィルタチップ１２ａの放熱性を向上させることができると共に、能動素子チップ１２ｂで発生した熱がＳＡＷフィルタチップ１２ａに伝わることを抑制できる。放熱性を向上させる点からＳＡＷフィルタチップ１２ａの上面の全面が天井部２８に接触する場合が好ましいが、上面の一部が天井部２８に接触しない場合でもよい。

実施例２及び実施例３から分かるように、複数のデバイスチップ１２のうちのＳＡＷフィルタチップ１２ａ又は能動素子チップ１２ｂの一方の上面が金属封止部３０の天井部２８に接触し、他方の上面が天井部２８に接触しなくてもよい。これにより、ＳＡＷフィルタチップ１２ａ又は能動素子チップ１２ｂの一方の放熱性を向上させることができると共に、発熱量の大きい能動素子チップ１２ｂの熱がＳＡＷフィルタチップ１２ａに伝わることを抑制できる。発熱量の大きい能動素子チップ１２ｂの放熱性を向上させる点から、能動素子チップ１２ｂの上面が天井部２８に接触する場合が好ましい。

実施例３では、２つのＳＡＷフィルタチップ１２ａが実装基板１０上に実装されている場合を例に示したが、１つのＳＡＷフィルタチップ１２ａが実装されている場合でもよいし、３以上の複数のＳＡＷフィルタチップ１２ａが実装されている場合でもよい。複数のＳＡＷフィルタチップ１２ａが実装されている場合、複数のＳＡＷフィルタチップ１２ａの全ての上面が金属封止部３０の天井部２８に接触する場合が好ましいが、一部のＳＡＷフィルタチップ１２ａの上面が天井部２８に接触しない場合でもよい。

図５（ａ）のように、実装基板１０の中央部分に実装された能動素子チップ１２ｂの上面は金属封止部３０の天井部２８に接触してなく、能動素子チップ１２ｂの周りに実装されたＳＡＷフィルタチップ１２ａの上面が天井部２８に接触している。このため、図４のような圧力領域３４を加える実装ツールで弾性波デバイス３００を保持した場合、ＳＡＷフィルタチップ１２ａの上面の一部に荷重がかかり、ＳＡＷフィルタチップ１２ａの強度の劣化が懸念される。この場合、図６のような、ＳＡＷフィルタチップ１２ａの全体を含むような圧力領域３４ａとなる実装ツールを用いればよい。これにより、実施例３の弾性波デバイス３００をマザーボード等へ実装する際の強度の劣化を抑制することができる。

図５（ａ）のように、金属封止部３０の天井部２８に接触しない能動素子チップ１２ｂが実装基板１０の中央部分に実装されているが、天井部２８に接触するＳＡＷフィルタチップ１２ａが実装基板１０の中央部分に実装される場合でもよい。この場合、マザーボード等への実装時における強度の劣化を抑制することができる。

実施例１から実施例３において、放熱性を向上させる点から、側壁部２６の天井部２８に接触する部分の面積（図１（ｂ）、図３（ｂ）、図５（ｂ）の大きい網目部分）は、デバイスチップ１２の上面の天井部２８に接触する部分の面積（図１（ｂ）、図３（ｂ）、図５（ｂ）の小さい網目部分）の２．０倍以上が好ましく、２．５倍以上がより好ましく、３．０倍以上がさらに好ましい。

複数のデバイスチップ１２は、ＳＡＷフィルタチップ１２ａと能動素子チップ１２ｂとを含む場合を例に示したが、少なくとも弾性波チップを含む場合であればよい。弾性波チップは、ＳＡＷフィルタチップの場合に限られず、弾性境界波チップ、ラブ波チップ、又は圧電薄膜共振器（ＦＢＡＲ：Film Bulk Acoustic Resonator）チップ等、他の弾性波チップの場合でもよい。また、能動素子チップ１２ｂは、パワーアンプ又はローノイズアンプを含む場合に限られる訳ではないが、パワーアンプ又はローノイズアンプを含む場合は発熱量が大きいため、本発明を適用することが好ましい。

弾性波デバイスは分波器の場合でもよい。図７は、分波器を示す回路図である。図７のように、アンテナ端子５０と送信端子５２との間に送信フィルタ５６とパワーアンプ５８とが接続されている。アンテナ端子５０と受信端子５４との間に受信フィルタ６０とローノイズアンプ６２とが接続されている。送信フィルタ５６及び受信フィルタ６０はそれぞれＳＡＷフィルタチップ１２ａに形成され、パワーアンプ５８及びローノイズアンプ６２はそれぞれ能動素子チップ１２ｂに形成される。

送信端子５２に入力された高周波信号は、パワーアンプ５８で増幅された後、送信フィルタ５６に入力する。バンドパスフィルタである送信フィルタ５６は、送信帯域の信号を送信信号としてアンテナ端子５０に通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。また、バンドパスフィルタである受信フィルタ６０は、アンテナ端子５０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通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。受信信号は、ローノイズアンプ６２で増幅された後、受信端子５４から出力される。送信帯域の周波数と受信帯域の周波数とは異なっている。なお、送信フィルタ５６及び受信フィルタ６０は、バンドパスフィルタの場合に限らず、ローパスフィルタ又はハイパスフィルタ等の場合でもよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例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 実装基板
１２ デバイスチップ
１２ａ ＳＡＷフィルタチップ
１２ｂ 能動素子チップ
２４ 金属パターン
２６ 側壁部
２８ 天井部
２８ａ 金属リッド
２８ｂ 半田
３０ 金属封止部
３４、３４ａ 圧力領域
１００〜３００ 弾性波デバイス

Claims (5)

1. 実装基板上にフリップチップ実装され、弾性波チップと能動素子チップとを含む複数のデバイスチップと、
   前記実装基板上に設けられ、前記複数のデバイスチップの周りを囲む金属製の側壁部と前記複数のデバイスチップ上から前記側壁部上に延在する金属製の天井部とを含み、前記複数のデバイスチップを封止する金属封止部と、を備え、
   前記複数のデバイスチップのうちの前記弾性波チップの上面は前記天井部に接触し、前記複数のデバイスチップのうちの前記能動素子チップの上面は前記天井部との間に空隙が形成されて前記天井部に接触してなく、
   前記側壁部の前記天井部に接触する部分の面積は、前記弾性波チップの上面の前記天井部に接触する部分の面積よりも大きいことを特徴とする弾性波デバイス。
2. 前記能動素子チップはパワーアンプ又はローノイズアンプを含むことを特徴とする請求項１記載の弾性波デバイス。
3. 前記複数のデバイスチップのうち前記実装基板の中央部分に実装されたデバイスチップの上面は前記天井部に接触することを特徴とする請求項１または２記載の弾性波デバイス。
4. 前記天井部は、平坦形状をした金属リッドを含み、
   前記側壁部は、半田からなることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
5. 前記金属封止部は、前記複数のデバイスチップの間には設けられていないことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の弾性波デバイス。

Images