JP6950659B2 - 電子部品モジュール - Google Patents
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Description
(1.1)電子部品モジュールの全体構成
以下、実施形態1に係る電子部品モジュール100について、図面を参照して説明する。
次に、弾性波装置1の各構成要素について、図面を参照して説明する。
支持基板11は、図1に示すように、圧電膜122とIDT電極13とを含む積層体を支持している。支持基板11は、その厚さ方向D1において互いに反対側にある第1主面111及び第2主面112を有する。第1主面111及び第2主面112は、互いに背向する。支持基板11の平面視形状(支持基板11を厚さ方向D1から見たときの外周形状)は、長方形状であるが、長方形状に限らず、例えば正方形状であってもよい。支持基板11は、結晶基板である。具体的には、支持基板11は、立方晶系の結晶構造を有する結晶基板である。一例として、支持基板11は、シリコン基板である。支持基板11における圧電膜122側の面(第1主面111)が(100)面である。(100)面は、図3に示すようなダイヤモンド構造を有するシリコンの結晶構造において、〔100〕の結晶軸に直交する。図3において18個の球体は、シリコン原子である。「支持基板11の第1主面111が(100)面である」とは、支持基板11の第1主面111が(100)面のみに限らず、(100)面からのオフ角が0度よりも大きく5度以下の結晶面を含むことを意味する。シリコン基板では、(100)面と(001)面と(010)面とが互いに等価な結晶面なので、「支持基板11における圧電膜122側の面(第1主面111)が(100)面である」とは、支持基板11における圧電膜122側の第1主面111が{100}面であることを意味する。支持基板11は、圧電膜122を伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が高速である高音速支持基板を構成している。支持基板11は、結晶構造を有する結晶基板としては、シリコン基板以外に、例えば、ゲルマニウム基板、ダイヤモンド基板等であってもよい。したがって、支持基板11の材料は、シリコンに限らず、例えば、ゲルマニウム、ダイヤモンド等であってもよい。
IDT電極13は、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、白金(Pt)、金(Au)、銀(Ag)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)又はこれらの金属のいずれかを主体とする合金などの適宜の金属材料により形成することができる。また、IDT電極13は、これらの金属又は合金からなる複数の金属膜を積層した構造を有していてもよい。
機能膜12は、圧電膜122を伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が低速である低音速膜121と、低音速膜121上に直接または間接的に積層された圧電膜122と、を含む。圧電膜122は、高音速支持基板を構成する支持基板11上に間接的に積層されている。この場合、低音速膜121が、高音速支持基板である支持基板11と圧電膜122との間に形成されていることにより、弾性波の音速が低下する。弾性波は本質的に低音速な媒質にエネルギーが集中する。したがって、弾性波装置1は、圧電膜122内及び弾性波が励振されているIDT電極13内への弾性波エネルギーの閉じ込め効果を高めることができる。そのため、弾性波装置1は、低音速膜121が設けられていない場合に比べて、損失を低減し、Q値を高めることができる。機能膜12は、低音速膜121及び圧電膜122以外の他の膜として、例えば低音速膜121と圧電膜122との間に介在する密着層を含んでいてもよい。これにより、低音速膜121と圧電膜122との密着性を向上させることができる。密着層は、例えば、樹脂(エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等)、金属等からなる。また、機能膜12は、密着層に限らず、誘電体膜を、低音速膜121と圧電膜122との間、圧電膜122上、又は低音速膜121下のいずれかに備えていてもよい。
配線電極15は、外部接続電極142とIDT電極13とを電気的に接続している。配線電極15は、アルミニウム、銅、白金、金、銀、チタン、ニッケル、クロム、モリブデン、タングステン又はこれらの金属のいずれかを主体とする合金などの適宜の金属材料により形成することができる。また、配線電極15は、これらの金属又は合金からなる複数の金属膜を積層した構造を有していてもよい。
絶縁層16は、電気絶縁性を有する。図1及び2に示すように、絶縁層16は、支持基板11の第1主面111上において支持基板11の外周に沿って形成されている。絶縁層16は、圧電膜122の側面を囲んでいる。ここにおいて、弾性波装置1では、絶縁層16は、機能膜12の側面を囲んでいる。絶縁層16の平面視形状は、枠形状(例えば、矩形枠状)である。絶縁層16の一部は、支持基板11の厚さ方向D1において圧電膜122の外周部に重なっている。ここにおいて、弾性波装置1では、絶縁層16の上記一部は、支持基板11の厚さ方向D1において機能膜12の外周部に重なっている。圧電膜122の側面は、絶縁層16により覆われている。ここにおいて、機能膜12の側面は、絶縁層16により覆われている。
スペーサ層17は、貫通孔173を有する。スペーサ層17は、支持基板11の厚さ方向からの平面視において、IDT電極13の外側に形成され、IDT電極13を囲んでいる。スペーサ層17は、支持基板11の厚さ方向からの平面視において、支持基板11の外周に沿って形成されている。スペーサ層17の平面視形状は、枠形状である。スペーサ層17の外周形状及び内周形状は、例えば、長方形状である。スペーサ層17は、支持基板11の厚さ方向D1において絶縁層16に重なっている。スペーサ層17の外周形は、絶縁層16の外周形よりも小さい。スペーサ層17の内周形は、絶縁層16の内周形よりも大きい。スペーサ層17の一部は、絶縁層16の表面上の配線電極15も覆っている。スペーサ層17は、絶縁層16の表面上に直接形成されている第1部分と、絶縁層16の表面上に配線電極15を介して間接的に形成されている第2部分と、を含む。ここにおいて、第1部分は、絶縁層16の表面の全周に亘って形成されている。
カバー部材18は、平板状である。カバー部材18の平面視形状(支持基板11の厚さ方向D1から見たときの外周形状)は、長方形状であるが、長方形状に限らず、例えば正方形状であってもよい。カバー部材18の外周形は、支持基板11の外周形と略同じ大きさである。カバー部材18は、スペーサ層17の貫通孔173を塞ぐようにスペーサ層17上に配置されている。カバー部材18は、厚さ方向D1においてIDT電極13から離れている。弾性波装置1では、カバー部材18は、電気絶縁性を有する。カバー部材18の材料は、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド等の合成樹脂である。カバー部材18の材料は、スペーサ層17の材料と主成分が同じであるのが好ましく、同じ材料であるのがより好ましい。
弾性波装置1は、外部接続電極142を複数(2つ以上)備える。外部接続電極142は、弾性波装置1において実装基板2と電気的に接続するための電極である。また、弾性波装置1は、IDT電極13には電気的に接続されていない複数(2つ)の実装用電極19を有している場合がある。実装用電極19は、実装基板2に対する弾性波装置1の平行度を高めるための電極であり、電気的接続を目的とした電極とは異なる。つまり、実装用電極19は、弾性波装置1が実装基板2に対して傾いて実装されるのを抑制するための電極であり、外部接続電極142の数及び配置、弾性波装置1の外周形状等によっては必ずしも設ける必要はない。
実装基板2は、外部接続電極142を介して、弾性波装置1が実装される基板である。電子部品モジュール100では、実装基板2に1つの弾性波装置1が実装されている。実装基板2は、支持基板11の厚さ方向D1からの平面視において弾性波装置1よりも大きい。
電子部品モジュール100では、実装基板2に実装された弾性波装置1は、保護層3により覆われている。電子部品モジュール100では、弾性波装置1の支持基板11の第2主面112及び各側面113が保護層3により覆われている。保護層3の材料は、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド等の合成樹脂である。保護層3は、実装基板2上の弾性波装置1を封止する封止層としての機能を有する。保護層3は、略直方体状である。保護層3の一部は、弾性波装置1のカバー部材18と実装基板2との間において外部接続電極142の周囲にも形成されている。つまり、保護層3の一部は、アンダーフィル部を構成している。電子部品モジュール100は、実装基板2とは別のマザー基板等に表面実装することができる。電子部品モジュール100では、実装基板2と保護層3とで、弾性波装置1を保護しかつ外部の電気回路等の接続を可能とするパッケージを構成している。電子部品モジュール100におけるパッケージは、表面実装型パッケージである。
以下では、弾性波装置1の製造方法の一例について簡単に説明する。
電子部品モジュール100の製造方法では、弾性波装置1を実装基板2に実装し、実装基板2上の弾性波装置1を覆うように保護層3を形成する。これにより、電子部品モジュール100が形成される。
実施形態1の実施例1に係る電子部品モジュール100では、支持基板11がシリコン基板であり、支持基板11の第1主面111が(100)面である。支持基板11の線膨張係数は、4ppm/℃程度である。
実施形態1に係る電子部品モジュール100は、弾性波装置1と、実装基板2と、を有する。実装基板2には、弾性波装置1が実装されている。弾性波装置1は、支持基板11と、圧電膜122と、IDT電極13と、絶縁層16と、配線電極15と、外部接続電極142と、を備える。支持基板11は、結晶基板からなる。圧電膜122は、支持基板11上に間接的に形成されている。IDT電極13は、圧電膜122上に形成されている。絶縁層16は、支持基板11上に形成されている。配線電極15は、少なくとも一部が絶縁層16上に形成されている。配線電極15は、IDT電極13と電気的に接続されている。外部接続電極142と圧電膜122は、支持基板11の厚さ方向D1から平面視した場合に、重なっていない。弾性波装置1は、外部接続電極142を介して実装基板2に実装されている。実装基板2は、支持基板11の線膨張係数と異なる線膨張係数を有している。支持基板11における圧電膜122側の面(第1主面111)が{100}面である。
実施形態2に係る電子部品モジュール100aは、図4に示すように、外部接続電極142aが配線電極15上に直接的に形成されている点等で、実施形態1に係る電子部品モジュール100と相違する。実施形態2に係る電子部品モジュール100aに関し、実施形態1に係る電子部品モジュール100と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
以下、実施形態3に係る電子部品モジュール100bについて図5を参照して説明する。
実施形態4に係る電子部品モジュール100cでは、図6に示すように、弾性波装置1cにおける機能膜12が、高音速膜120と、低音速膜121と、圧電膜122と、を含む。高音速膜120は、支持基板11上に直接又は間接的に設けられている。高音速膜120は、圧電膜122を伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が高速である。低音速膜121は、高音速膜120上に直接又は間接的に設けられている。低音速膜121は、圧電膜122を伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が低速である。圧電膜122は、低音速膜121上に直接又は間接的に設けられている。実施形態4に係る電子部品モジュール100cに関し、実施形態1に係る電子部品モジュール100(図1参照)と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
実施形態5に係る電子部品モジュール100dでは、図7に示すように、弾性波装置1cにおける機能膜12が、圧電膜122である。圧電膜122は支持基板11上に直接的に形成されている。実施形態5に係る電子部品モジュール100dに関し、実施形態1に係る電子部品モジュール100(図1参照)と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
以上説明した実施形態1〜5等から以下の態様が開示されている。
11 支持基板
111 第1主面
112 第2主面
114 電気絶縁膜
12 機能膜
120 高音速膜
121 低音速膜
122 圧電膜
13 IDT電極
141、141b 貫通電極
142、142a、142b 外部接続電極
15、15b 配線電極
151 部分
152 パッド電極
16 絶縁層
17 スペーサ層
173 貫通孔
18、18b カバー部材
2 実装基板
21 支持体
211 第1主面
212 第2主面
23 第1導体部
24 貫通電極
25 第2導体部
3 保護層
100、100a、100b、100c、100d 電子部品モジュール
D1 厚さ方向
S1、S1b 空間
Claims (15)
- 弾性波装置と、前記弾性波装置が実装される実装基板と、を有する電子部品モジュールであって、
前記弾性波装置は、
結晶基板からなる支持基板と、
前記支持基板上に直接又は間接的に形成されている圧電膜と、
前記圧電膜上に形成されているIDT電極と、
前記支持基板上に形成されている絶縁層と、
少なくとも一部が前記絶縁層上に形成され、前記IDT電極と電気的に接続されている配線電極と、
前記配線電極と電気的に接続されている、外部接続電極と、
を備え、
前記外部接続電極と前記圧電膜は、前記支持基板の厚さ方向から平面視した場合に、重なっておらず、
前記弾性波装置は、前記外部接続電極を介して前記実装基板に実装されており、
前記実装基板は、前記支持基板の線膨張係数と異なる線膨張係数を有しており、
前記絶縁層の線膨張係数と前記支持基板の線膨張係数の差は、前記圧電膜の線膨張係数と前記支持基板の線膨張係数の差よりも大きく、
前記支持基板における前記圧電膜側の面が、{100}面である、
電子部品モジュール。 - 弾性波装置と、前記弾性波装置が実装されるプリント配線基板又はLTCC基板からなる実装基板と、を有する電子部品モジュールであって、
前記弾性波装置は、
支持基板と、
前記支持基板上に直接又は間接的に形成されている圧電膜と、
前記圧電膜上に形成されているIDT電極と、
前記支持基板上に形成されている絶縁層と、
少なくとも一部が前記絶縁層上に形成され、前記IDT電極と電気的に接続されている配線電極と、
前記配線電極と電気的に接続されている、外部接続電極と、
を備え、
前記外部接続電極と前記圧電膜は、前記支持基板の厚さ方向から平面視した場合に、重なっておらず、
前記弾性波装置は、前記外部接続電極を介して前記実装基板に実装されており、
前記絶縁層の線膨張係数と前記支持基板の線膨張係数の差は、前記圧電膜の線膨張係数と前記支持基板の線膨張係数の差よりも大きく、
前記支持基板は、シリコン基板、ゲルマニウム基板、又はダイヤモンド基板であり、
前記支持基板における前記圧電膜側の面が、{100}面である、
電子部品モジュール。 - 前記弾性波装置は、さらに、スペーサ層と、カバー部材と、貫通電極と、を備えており、
前記スペーサ層は、少なくとも一部が前記絶縁層上に形成されており、前記支持基板の厚さ方向から平面視した場合に前記IDT電極の外側に形成されており、
前記カバー部材は、前記スペーサ層上に形成されており、
前記貫通電極は、前記絶縁層及び前記配線電極上に形成されており、前記配線電極と電気的に接続されており、かつ、前記スペーサ層と前記カバー部材とを貫通しており、
前記外部接続電極は、前記貫通電極及び前記カバー部材上に形成されており、前記配線電極及び前記貫通電極と電気的に接続されている、
請求項1又は2に記載の電子部品モジュール。 - 前記弾性波装置は、さらに、スペーサ層と、カバー部材と、貫通電極と、を備えており、
前記スペーサ層は、少なくとも一部が前記絶縁層上に形成されており、前記支持基板の厚さ方向から平面視した場合に前記IDT電極の外側に形成されており、
前記カバー部材は、前記スペーサ層上に形成されており、
前記貫通電極は、前記配線電極と電気的に接続されており、前記絶縁層と前記支持基板とを貫通しており、
前記外部接続電極は、前記貫通電極と電気的に接続されており、前記支持基板の厚さ方向から平面視した場合に前記貫通電極と重なっており、かつ、前記支持基板における前記圧電膜側の面と反対の面側に形成されている、
請求項1又は2に記載の電子部品モジュール。 - 前記カバー部材と前記支持基板との線膨張係数差が、前記実装基板と前記支持基板との線膨張係数差よりも小さい、
請求項3又は4に記載の電子部品モジュール。 - 前記カバー部材の材料は、シリコンである、
請求項3〜5のいずれか一項に記載の電子部品モジュール。 - 前記カバー部材における前記支持基板側の面と反対側の面が、{100}面である、
ことを特徴とする請求項6に記載の電子部品モジュール。 - 前記実装基板は、プリント配線基板である、
請求項1〜7のいずれか一項に記載の電子部品モジュール。 - 前記外部接続電極は、バンプであり、
前記バンプの材料は、はんだ又は金である、
請求項1〜8のいずれか一項に記載の電子部品モジュール。 - 前記弾性波装置は、さらに、
前記支持基板と前記圧電膜との間において前記支持基板上に設けられており、前記圧電膜を伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が低速である低音速膜を備え、
前記支持基板は、前記圧電膜を伝搬する弾性波の音速より伝搬するバルク波の音速が高速である高音速支持基板を構成している、
請求項1〜9のいずれか一項に記載の電子部品モジュール。 - 前記弾性波装置は、さらに、
前記支持基板と前記圧電膜との間において前記支持基板上に形成されており、前記圧電膜を伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が高速である高音速膜と、
前記支持基板と前記圧電膜との間において前記高音速膜上に形成されており、前記圧電膜を伝搬する弾性波の音速よりも伝搬するバルク波の音速が低速である低音速膜と、を備える、
請求項1〜9のいずれか一項に記載の電子部品モジュール。 - 前記支持基板の材料は、シリコン、ゲルマニウム、又は、ダイヤモンドである、
請求項1に記載の電子部品モジュール。 - 前記圧電膜の材料は、リチウムタンタレート、リチウムニオベイト、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、又は、チタン酸ジルコン酸鉛である、
請求項1〜12のいずれか一項に記載の電子部品モジュール。 - 前記低音速膜の材料は、酸化ケイ素、ガラス、酸窒化ケイ素、酸化タンタル、酸化ケイ素にフッ素又は炭素又はホウ素を加えた化合物からなる群から選択される少なくとも1種の材料である、
請求項10又は11に記載の電子部品モジュール。 - 前記高音速膜の材料は、ダイヤモンドライクカーボン、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、シリコン、サファイア、リチウムタンタレート、リチウムニオベイト、水晶、アルミナ、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライト、マグネシア及びダイヤモンドからなる群から選択される少なくとも1種の材料である、
請求項11に記載の電子部品モジュール。
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