TW202103446A - 表面聲波裝置及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種表面聲波裝置具有一壓電基板、一支撐層、一罩蓋層及一柱狀凸塊，該支撐層設置於該壓電基板上並圍繞一電極單元，該罩蓋層罩蓋該支撐層，該柱狀凸塊形成於該支撐層之一下成形孔及該罩蓋層之一上成形孔中，該上成形孔具有一側開口，該側開口位於該罩蓋層之側面，位於該罩蓋層之該柱狀凸塊由該側開口凸出於該罩蓋層之側面。

Description

表面聲波裝置及其製造方法
本發明關於一種表面聲波裝置，特別是一種可提昇頻率響應性能的表面聲波裝置。
請參閱第21圖，一種習知的表面聲波元件200包含一壓電基板210、一牆體220、一蓋體230、一凸塊240及一接合件250，該壓電基板210具有一底板211、一導接墊212及一交叉指狀(Interdigital Transducer, IDT)電極213，該導接墊212及該IDT電極213設置於該底板211之一表面，該牆體220環繞該IDT電極213，該蓋體230罩蓋該牆體220，該IDT電極213位於該蓋體230及該壓電基板210之間的空間，該凸塊240設置於貫穿該牆體220及該蓋體230的通孔中，且該接合件250藉由該凸塊240與該導接墊212電性連接。
該凸塊240係設置於該牆體220及該蓋體230內部的通孔中，因此該表面聲波元件200封裝後的整體面積明顯大於容納該IDT電極213的空間面積，容易產生雜散電容而影響表面聲波元件的性能。
表面聲波元件激發/接收表面聲波及頻率響應的能力與IDT電極的對數(pair)呈正比，若要增加IDT電極的數目以提昇表面聲波元件激發/接收表面聲波及頻率響應的能力，需要增加表面聲波元件的面積以形成較大的空間容納IDT電極，但增加面積並不符合微型化的發展趨勢，此外，在增加IDT電極對數以提昇表面聲波元件性能的同時，IDT電極所產生的熱能不易快速排除，因此會影響到表面聲波元件的穩定性。
本發明之目的在於提供一種表面聲波裝置，可縮小電極容納空間與封裝體之間的面積差異，以避免產生雜散電容而影響性能。
本發明之一種表面聲波裝置，其包含一壓電基板、一支撐層、一罩蓋層及一柱狀凸塊，該壓電基板具有一底板、一導接墊及一電極單元，該導接墊及該電極單元設置於該底板，該導接墊電性連接該電極單元，該支撐層設置於該壓電基板並圍繞該電極單元，一下成形孔及一開孔形成於該支撐層，下成形孔位於該開孔之外側，該下成形孔顯露該導接墊，該開孔位於該電極單元上方，該罩蓋層設置於該支撐層並罩蓋該開孔，一上成形孔形成於該罩蓋層，該上成形孔位於該下成形孔上方並連通該下成形孔，其中該上成形孔具有一第一上開口、一第一下開口及一第一側開口，該第一上開口位於該罩蓋層之一上表面，該第一下開口位於該罩蓋層之一下表面，該第一側開口位於該罩蓋層之一側面，該第一側開口之兩端分別連接該第一上開口及該第一下開口，該柱狀凸塊設置於該下成形孔及該上成形孔，該柱狀凸塊連接該導接墊，其中位於該罩蓋層之該柱狀凸塊具有一第一部及一第二部，該第一部位於該上成形孔內，該第二部由該上成形孔之該第一側開口凸出於該罩蓋層之該側面。
本發明之一種表面聲波裝置之製造方法，包含下列步驟：提供一壓電基板，該壓電基板具有一底板、一導接墊及一電極單元，該導接墊及該電極單元設置於該底板，該導接墊電性連接該電極單元；形成一支撐層於該壓電基板；圖案化該支撐層，使一下成形孔及一開孔形成於該支撐層，該下成形孔位於該開孔之外側且並顯露該導接墊，該開孔位於該電極單元上方，其中圖案化後之該支撐層圍繞該電極單元；形成一罩蓋層於該支撐層，該罩蓋層罩蓋該開孔；圖案化該罩蓋層，使一上成形孔形成於該罩蓋層，該上成形孔位於該下成形孔上方並連通該下成形孔，其中該上成形孔具有一第一上開口、一第一下開口及一第一側開口，該第一上開口位於該罩蓋層之一上表面，該第一下開口位於該罩蓋層之一下表面，該第一側開口位於該罩蓋層之一側面，該第一側開口之兩端分別連通該第一上開口及該第一下開口；形成一光阻層於該罩蓋層；圖案化該光阻層，使一開口形成於該光阻層，該開口連通該上成形孔；形成一柱狀凸塊，該柱狀凸塊形成於該下成形孔及該上成形孔且連接該導接墊；以及移除該光阻層。其中位於該罩蓋層之該柱狀凸塊具有一第一部及一第二部，該第一部位於該上成形孔內，該第二部由該上成形孔之該第一側開口凸出於該罩蓋層之該側面。
相較於習知表面聲波元件，本發明之該表面聲波裝置封裝後與該電極單元的容納空間之間的面積差異可縮小至相近範圍，有助於降低高頻雜散電容，因此高頻效應相近，可提昇表面聲波裝置的性能。
在相同面積的前提下，本發明之該表面聲波裝置可形成比習知表面聲波元件更大的空間容納該電極單元，以提昇該表面聲波裝置激發/接收表面聲波的能力及頻率響應的速度，因此具有提昇性能的功效。另一方面，相較於習知表面聲波元件，本發明之該表面聲波裝置能以較小的面積容納相同對數的電極，因此具有縮小面積的功效。此外，凸出於該罩蓋層側面之該柱狀凸塊有利於散熱，可避免該電極單元產生的高溫影響該表面聲波裝置的穩定性。
請參閱第1圖，其為本發明之一較佳實施例，一種表面聲波裝置之製造方法10包含下列步驟：「提供壓電基板」11、「形成支撐層於壓電基板」12、「圖案化支撐層」13、「形成罩蓋層於支撐層」14、「圖案化罩蓋層」15、「形成光阻層於罩蓋層」16、「圖案化光阻層」17、「形成柱狀凸塊」18及「移除光阻層」19。
請參閱第2圖，一壓電基板110具有一底板111、一導接墊112及一電極單元113，該導接墊112及該電極單元113設置於該底板111之一表面，且該導接墊112電性連接該電極單元113，該底板111由一壓電材料所製成，例如石英(Quartz)、鉭酸鋰(LiTaO3 ，LT)、鈮酸鋰(LiNbO3 ，LN)、鈦酸鉛(PbTiO3 ，PTO)或鋯鈦酸鉛(Pb(Zr,Ti)O3 ，PZT)，該導接墊112及該電極單元113可為相同或不同金屬，例如鋁(Al)、鉬(Mo)、銅(Cu)、鎳(Ni)、銀(Ag)、金(Au)、鎢(W)、鉭(Ta)或鉑(Pt)，但本發明不以此為限，較佳地，該壓電基板110另具有一保護層114，該保護層114覆蓋該電極單元113並顯露該導接墊112，在一些實施例中，該壓電基板110具有複數個電極單元113，該些電極單元構成交叉指狀電極(Interdigital Transducer, IDT)。
請參閱第3、4及5圖(第5圖為第4圖之上視圖)，接著於該壓電基板110上形成一支撐層120，該支撐層120為高分子材料，例如環氧樹脂(epoxy)或聚醯亞胺(polyimide，PI)，但本發明不以此為限，接著藉由曝光顯影製程圖案化該支撐層120，使一下成形孔121及一開孔122形成於該支撐層120，該下成形孔121位於該開孔122之外側，該下成形孔121顯露該導接墊112，該開孔122位於該電極單元113上方，較佳地，複數個下成形孔121形成於該支撐層120，例如4個或6個，但本發明不以此為限。在本實施例中，該開孔122顯露覆蓋該電極單元113之該保護層114，而圖案化後之該支撐層120變成圍繞該電極單元113的牆體，較佳地，該支撐層120之一高度H2大於該電極元件113之一高度H1。
請參閱第6、7及8圖(第8圖為第7圖之立體圖)，圖案化該支撐層120後，形成一罩蓋層130於該支撐層120上，該罩蓋層130罩蓋該下成形孔121及該開孔122，該罩蓋層130為一高分子材料，在一些實施例中，該罩蓋層130及該支撐層120為相同材料，接著圖案化該罩蓋層130，使一上成形孔131形成於該罩蓋層130，該上成形孔131位於該下成形孔121上方且連通該下成形孔121，因此該上成形孔131亦顯露該導接墊112，其中圖案化後之該罩蓋層130為罩蓋該開孔122之蓋體，且該罩蓋層130與該壓電基板110之間定義有一空間S，該電極單元113位於該空間S中。
請參閱第8圖，不同於完全位於該支撐層120內的該下成形孔121，該上成形孔131具有一第一上開口131a、一第一下開口131b及一第一側開口131c，該第一上開口131a位於該罩蓋層131之一上表面132，該第一下開口131b位於該罩蓋層131之一下表面133，該第一側開口131c位於該罩蓋層130之一側面134，且該第一側開口131c之兩端分連接該第一上開口131a及第一下開口131b，因此該上成形孔131顯露於該罩蓋層130之該側面134，在本實施例中，形成於該支撐層120內的該下成形孔121為圓形通孔，而形成於該罩蓋層130之該側面134的該上成形孔131為半圓形通孔，在其他實施例中，該下成形孔121及該上成形孔131可為其他幾何形狀。
請參閱第9及10圖，圖案化該罩蓋層130後，形成一光阻層140於該罩蓋層130上，接著圖案化該光阻層140，使一開口141形成於該光阻層140，該開口141連通該上成形孔131並顯露該導接墊112，在本實施例中，該開口141為直徑與該下成形孔121相同之圓形開口。
請參閱第11圖，圖案化該光阻層140後，形成一狀柱凸塊150於該下成形孔121及該上成形孔131中，該柱狀凸塊150連接該導接墊112，在本實施例中，藉由習知的銅電鍍製程形成該柱狀凸塊150。
請參閱第12至15圖，較佳地，形成該柱狀凸塊150後，形成一接合件160於該柱狀凸塊150之一頂面155，在本實施例中，係藉由習知的錫電鍍製程形成該接合件160，該接合件160藉由該柱狀凸塊150電性連接該導接墊112，形成該接合件160後，移除該光阻層140，最後迴焊該接合件160，以形成一表面聲波裝置100。
請參閱第15及16圖(第16圖為第15圖之立體圖)，藉由該製造方法10所製成的該表面聲波裝置100具有該壓電基板110、設置於該壓電基板110之該支撐層120、設置於該支撐層120之該罩蓋層130，及設置於該下成形孔121及該上成形孔131中之該柱狀凸塊150，較佳地，該表面聲波裝置100另具有設置於該柱狀凸塊150之該接合件160。
在本實施例中，形成於該罩蓋層130之該柱狀凸塊150具有一第一部151及一第二部152，該第一部151位於該上成形孔131內，該第二部152由該上成形孔131之該第一側開口131c凸出於該罩蓋層130之該側面134，而形成於該支撐層120之該柱狀凸塊150具有一第三部153及一第四部154，該第三部153連接該第一部151，該第四部154連接該第二部152，該第三部153及該第四部154皆位於該支撐層120之該下成形孔121內，因此，該柱狀凸塊150凸出於該罩蓋層130，但未凸出於該支撐層120。
不同於習知表面聲波元件，本發明之該表面聲波裝置100封裝後的面積與該電極單元113所在的該空間S的面積大小相近，可避免產生高頻雜散電容而影響該表面聲波裝置100的性能。此外，在與習知表面聲波裝置具有相同面積的前提下，本發明之該表面聲波裝置100可形成更大的空間容納該電極單元113，因此可增加該電極單元113的電極對數以提昇性能，且凸出於該罩蓋層130的該柱狀凸塊150可協助排除該電極單元113所產生的熱能，以提高該表面聲波裝置100的穩定性。
請參閱第17至20圖，其為本發明之另一實施例，在本實施例中，與該上成形孔131相同，該下成形孔121為顯露於該支撐層120外側的半圓形通孔，該下成形孔121具有一第二上開口121a、一第二下開口121b及一第二側開口121c，該第二上開口121a位於該支撐層120之一上表面123，該第二下開口121b位於該支撐層120之一下表面124，該第二側開口121c位於該支撐層120之一側面125，且該第二側開口121c之兩端分別連接該第二上開口121a及該第二下開口121b。
形成於該支撐層120之該柱狀凸塊150具有一第三部153及一第四部154，該第三部153連接該第一部151且位於該下成形孔121內，該第四部154連接該第二部152，並由該下成形孔121之該第二側開口121c凸出於該支撐層120之該側面125，因此，在本實施例中，該柱狀凸塊150同時凸出於該支撐層120及該罩蓋層130之側面。
在本實施例中，該柱狀凸塊150同時顯露於該罩蓋層130之該側面134及該支撐層120之該側面125，因此更有利於排除該電極單元113所造成的高溫，可有效降低溫度變化對於該表面聲波裝置100穩定性的影響，且該表面聲波裝置100封裝後的面積與該電極單元113所在的該空間S的面積大小更為相近，有助於提昇性能。
本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準，任何熟知此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內所作之任何變化與修改，均屬於本發明之保護範圍。
10:表面聲波裝置之製造方法11:提供壓電基板 12:形成支撐層於壓電基板13:圖案化支撐層 14:形成罩蓋層於支撐層15:圖案化罩蓋層 16:形成光阻層於罩蓋層17:圖案化光阻層 18:形成柱狀凸塊19:移除光阻層 100:表面聲波裝置110:壓電基板 111:底板112:導接墊 113:電極單元114:保護層 120:支撐層121:下成形孔 121a:第一上開口121b:第一下開口 121c:第一側開口122:開孔 123:上表面124:下表面 125:側面130:罩蓋層 131:上成形孔131a:第二上開口 131b:第二下開口131c:第二側開口 132:上表面133:下表面 134:側面140:光阻層 141:開口150:柱狀凸塊 151:第一部152:第二部 153:第三部154:第四部 155:頂面160:接合件 200:表面聲波元件210:壓電基板 211:底板212:導接墊 213:交叉指狀電極220:牆體 230:蓋體240:凸塊 250:接合件H1:高度 H2:高度S:空間
第1圖：依據本發明之一實施例，一種表面聲波裝置製造方法之流程圖。 第2圖：依據本發明之一實施例，一壓電基板之剖視圖。 第3-4圖：依據本發明之一實施例，該表面聲波裝置製造方法之剖視示意圖。 第5圖：依據本發明之一實施例，該表面聲波裝置製造方法之上視示意圖。 第6-7圖：依據本發明之一實施例，該表面聲波裝置製造方法之剖視示意圖。 第8圖：依據本發明之一實施例，該表面聲波裝置製造方法之立體示意圖。 第9-14圖：依據本發明之一實施例，該表面聲波裝置製造方法之剖視示意圖。 第15圖：依據本發明之一實施例，一表面聲波裝置之剖視圖。 第16圖：依據本發明之一實施例，該表面聲波裝置之立體圖。 第17圖：依據本發明之另一實施例，一表面聲波裝置製造方法之上視示意圖。 第18圖：依據本發明之另一實施例，該表面聲波裝置製造方法之立體示意圖。 第19圖：依據本發明之另一實施例，一表面聲波裝置之剖視圖。 第20圖：依據本發明之另一實施例，該表面聲波裝置之立體圖。 第21圖：習知表面聲波裝置之剖視圖。
100:表面聲波裝置
110:壓電基板
111:底板
112:導接墊
113:電極單元
114:保護層
120:支撐層
130:罩蓋層
150:柱狀凸塊
160:接合件
S:空間

Claims (15)

  1. 一種表面聲波裝置，其包含： 一壓電基板，具有一底板、一導接墊及一電極單元，該導接墊及該電極單元設置於該底板，該導接墊電性連接該電極單元； 一支撐層，設置於該壓電基板並圍繞該電極單元，一下成形孔及一開孔形成於該支撐層，該下成形孔位於該開孔之外側，該下成形孔顯露該導接墊，該開孔位於該電極單元上方； 一罩蓋層，設置於該支撐層並罩蓋該開孔，一上成形孔形成於該罩蓋層，該上成形孔位於該下成形孔上方並連通該下成形孔，其中該上成形孔具有一第一上開口、一第一下開口及一第一側開口，該第一上開口位於該罩蓋層之一上表面，該第一下開口位於該罩蓋層之一下表面，該第一側開口位於該罩蓋層之一側面，該第一側開口之兩端分別連接該第一上開口及該第一下開口；以及 一柱狀凸塊，設置於該下成形孔及該上成形孔，該柱狀凸塊連接該導接墊，其中位於該罩蓋層之該柱狀凸塊具有一第一部及一第二部，該第一部位於該上成形孔內，該第二部由該上成形孔之該第一側開口凸出於該罩蓋層之該側面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之表面聲波裝置，其中位於該支撐層之該柱狀凸塊具有一第三部及一第四部，該第三部連接該第一部，該第四部連接該第二部，該第三部及該第四部位於該下成形孔內。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之表面聲波裝置，其中該下成形孔具有一第二上開口、一第二下開口及一第二側開口，該第二上開口位於該支撐層之一上表面，該第二下開口位於該支撐層之一下表面，該第二側開口位於該支撐層之一側面，且該第二側開口之兩端分別連接該第二上開口及該第二下開口。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之表面聲波裝置，其中位於該支撐層之該柱狀凸塊具有一第三部及一第四部，該第三部連接該第一部並位於該下成形孔內，該第四部連接該第二部並由該下成形孔之該第二側開口凸出於該支撐層之該側面。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之表面聲波裝置，其另包含一接合件，該接合件設置於該柱狀凸塊之一頂面，該接合件藉由該柱狀凸塊電性連接該導接墊。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之表面聲波裝置，其中該壓電基板另具有一保護層，該保護層覆蓋該電極單元並顯露該導接墊。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之表面聲波裝置，其中該支撐層之一高度大於該電極單元之一高度。
  8. 一種表面聲波裝置之製造方法，其包含： 提供一壓電基板，該壓電基板具有一底板、一導接墊及一電極單元，該導接墊及該電極單元設置於該底板，該導接墊電性連接該電極單元； 形成一支撐層於該壓電基板； 圖案化該支撐層，使一下成形孔及一開孔形成於該支撐層，該下成形孔位於該開孔之外側並顯露該導接墊，該開孔位於該電極單元上方，其中圖案化後之該支撐層圍繞該電極單元； 形成一罩蓋層於該支撐層，該罩蓋層罩蓋該開孔； 圖案化該罩蓋層，使一上成形孔形成於該罩蓋層，該上成形孔位於該下成形孔上方並連通該下成形孔，其中該上成形孔具有一第一上開口、一第一下開口及一第一側開口，該第一上開口位於該罩蓋層之一上表面，該第一下開口位於該罩蓋層之一下表面，該第一側開口位於該罩蓋層之一側面，該第一側開口之兩端分別連接該第一上開口及該第一下開口； 形成一光阻層於該罩蓋層； 圖案化該光阻層，使一開口形成於該光阻層，該開口連通該上成形孔； 形成一柱狀凸塊，該柱狀凸塊形成於該下成形孔及該上成形孔且連接該導接墊；以及 移除該光阻層； 其中位於該罩蓋層之該柱狀凸塊具有一第一部及一第二部，該第一部位於該上成形孔內，該第二部由該上成形孔之該第一側開口凸出於該罩蓋層之該側面。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之表面聲波裝置之製造方法，其中位於該支撐層之該柱狀凸塊具有一第三部及一第四部，該第三部連接該第一部，該第四部連接該第二部，該第三部及該第四部位於該下成形孔內。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之表面聲波裝置之製造方法，其中該下成形孔具有一第二上開口、一第二下開口及一第二側開口，該第二上開口位於該支撐層之一上表面，該第二下開口位於該支撐層之一下表面，該第二側開口位於該支撐層之一側面，該第二側開口之兩端分別連接該第二上開口及該第二下開口。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之表面聲波裝置之製造方法，其中位於該支撐層之該柱狀凸塊具有一第三部及一第四部，該第三部連接該第一部並位於該下成形孔內，該第四部連接該第二部並由該下成形孔之該第二側開口凸出於該支撐層之該側面。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之表面聲波裝置之製造方法，其中形成該柱狀凸塊後，形成一接合件於該柱狀凸塊之一頂面，該接合件藉由該柱狀凸塊電性連接該導接墊。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之表面聲波裝置之製造方法，其中移除該光阻層後，迴焊該接合件。
  14. 如申請專利範圍第8項所述之表面聲波裝置之製造方法，其中該壓電基板另具有一保護層，該保護層覆蓋該電極單元並顯露該導接墊。
  15. 如申請專利範圍第8項所述之表面聲波裝置之製造方法，其中該支撐層之一高度大於該電極單元之一高度。
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