JP2024130549A - 弾性波デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】弾性波デバイスにおけるバンプの通過穴の近傍でのクラックの発生を抑止する。
【解決手段】弾性波デバイス１の辺部１ａ近傍の外周部１ｂにバンプ７の通過穴１１を備えている。少なくともカバー層４においては、通過穴１１は、その穴軸ｘに直交する向きの断面において、弾性波デバイス１の一辺部１ａに平行をなす二つの第一直線状部１１ｄと、他辺部１ａに平行をなす二つの第二直線状部１１ｅと、第一直線状部１１ｄと第二直線状部１１ｅとの間に形成される四つの隅部１１ｆとを備えた輪郭を持つように形成されている。カバー層４における隅部１１ｆに隣接した部分であって、第一直線状部１１ｄに倣った仮想の直線と第二直線状部１１ｅに倣った仮想の直線との交叉箇所ｙ、又は、この交叉箇所ｙの近傍において、カバー層４に対し貫通穴又は凹部よりなる空所１３を形成させている。
【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。

ＷＬＰ（Wafer Level Package）構造を有する弾性波(Surface Acoustic Wave/SAW)デバイスにおいて、バンプの通過穴を、その穴軸に直交する向きの断面において、四つの直線状部と隣り合う直線状部間に位置される隅部とを備えた形態としたものがある（特許文献１の図８参照）。

この種の弾性波デバイスは、デバイスチップにおける機能素子の形成領域上に樹脂製の支持層とルーフ層とによりキャビティを構成しており、通過穴はこれらを貫通するように設けられる。ここで、かかるルーフ層は、弾性波デバイスの製造過程における熱処理によって、伸縮する。このため、特許文献１の図８に示されるように通過穴を形成させると前記隅部に応力が集中しこの隅部にクラックを生じさせる場合がある。

特開２０２２－１５２５３６号公報

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において、前記通過穴を前記のような形態にした場合に、前記のようなクラックの発生を抑止できるようにする点にある。

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、一面にＩＤＴ電極を含んだ機能素子を形成させたデバイスチップの前記一面上に樹脂製の支持層を介して樹脂製のカバー層を支持させてこれら三者間に形成された内部空間に前記機能素子を位置させるようにしてなる弾性波デバイスであって、
前記デバイスチップの前記一面に直交する向きから見た状態において正方形又は長方形の四角形状をなすと共に、
前記四角形の辺部近傍の外周部に前記機能素子に接続されたバンプパッドを穴底に位置させるようにして前記支持層及び前記カバー層を貫通するバンプの通過穴を備えており、
少なくとも前記カバー層においては、前記通過穴は、その穴軸に直交する向きの断面において、前記四角形の一辺部に平行をなす二つの第一直線状部と、前記四角形の前記一辺部に直交する他辺部に平行をなす二つの第二直線状部と、前記第一直線状部と前記第二直線状部との間に形成される四つの隅部とを備えた輪郭を持つように形成されていると共に、
前記カバー層における前記通過穴の前記隅部に隣接した部分であって、前記第一直線状部に倣った仮想の直線と前記第二直線状部に倣った仮想の直線との交叉箇所、又は、この交叉箇所の近傍において、前記カバー層に対し貫通穴又は前記カバー層の外面側からその内面側に向けて凹む凹部よりなる空所を形成させてなる、ものとした。

前記空所を、前記通過穴における前記弾性波デバイスの中央部側に位置される前記隅部と前記中央部との間に形成させることが、この発明の態様の一つとされる。

また、前記空所を、前記カバー層の厚さ方向に直交する向きの断面において、円形又は楕円形の輪郭を持つように形成させることが、この発明の態様の一つとされる。

また、前記通過穴の前記穴軸と前記交叉箇所とを通る仮想の直線上に、隣り合う前記空所との間に間隔を開けて二以上の前記空所を形成させることが、この発明の態様の一つとされる。
この場合さらに、二以上の前記空所における各前記空所の前記カバー層の厚さ方向に直交する向きの断面積は、前記隅部と前記空所との間の距離が大きくなるに従って小さくな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、前記通過穴の前記第一直線状部及び前記第二直線状部は、前記穴軸を中心とした仮想の四角形の辺に沿うように形成され、
前記隅部は、前記第一直線状部及び前記第二直線状部に４５度の角度で交わる仮想の線分に沿うように形成されると共に、
前記隅部に近づくに連れて前記穴軸と穴縁との距離が大きくなるようにすることが、この発明の態様の一つとされる。

この発明にあっては、前記通過穴の隅部に隣接して前記のように空所を形成させていることから、この空所において前記ルーフ層に生じる前記のような応力を逃して前記隅部におけるクラックの発生を抑止することができる。

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）の平面構成図であり、バンプの記載を省略している。 図２は、図１におけるＡ－Ａ線位置での断面構成図であり、バンプを想像線で示している。 図３は、図１における上側中央の通過穴周辺を拡大して示した平面構成図であり、バンプの記載を省略している。 図４は、図３におけるＢ－Ｂ線位置での断面構成図であり、バンプを想像線で示している。 図５は、前記第一例の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６は、前記第一例の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７は、通過穴の隅部近傍に形成される空所の構成を前記第一例と異ならせる弾性波デバイスの第二例の要部を示した平面構成図であり、バンプの記載を省略している。 図８は、通過穴の隅部近傍に形成される空所の構成を前記第一例と異ならせる弾性波デバイスの第三例の要部を示した平面構成図であり、バンプの記載を省略している。 図９は、図８におけるＣ－Ｃ線位置での断面構成図であり、バンプを想像線で示している。 図１０は、比較例の要部を示した平面構成図である。

以下、図１～図１０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、
デバイスチップ２と、
前記デバイスチップ２の一面２ａに形成されたＩＤＴ電極６ｂなどの機能素子６と、
前記一面２ａにおいて前記機能素子６を囲うように形成された支持層３（ウォール／Wall）と、
前記支持層３上に形成されて前記デバイスチップ２と前記支持層３と共働して前記機能素子６を気密封止するキャビティ５（内部空間、中空構造部）を形成するカバー層４（ルーフ／Roof）とを備えたものとなっている。

典型的には、前記デバイスチップ２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（図示の例では長方形）の板状をなすように構成される。
また、典型的には、支持層３は、前記デバイスチップ２の一面２ａに直交する向きの厚さ（デバイスチップ２の一面２ａを基準とした支持層３の高さ）を１０～３０μｍとするように構成される。
また、典型的には、カバー層４は、厚さを１５～３５μｍとするように構成される。
これらから構成される弾性波デバイス１は、典型的には、厚さを０．２５ないし０．３５ｍｍ程度とする。

また、かかる弾性波デバイス１は、前記デバイスチップ２の前記一面２ａに直交する向きから見た状態において正方形又は長方形の四角形状の輪郭を持つようなっている。

弾性波デバイス１の断面構造を図２に示す。図中符号６は機能素子、符号５はキャビティ、符号３は支持層、符号４はカバー層、符号７は機能素子６を配線９（図６参照）とバンプパッド１０とを介して外部に接続するためのバンプである。

デバイスチップ２の一面２ａ上には複数の機能素子６が形成されている。デバイスチップ２の一面２ａにおける各機能素子６の形成領域はそれぞれ、支持層３で囲繞されると共に、この支持層３上に形成されるカバー層４で蓋がされた形態となっており、これにより弾性波デバイス１１は複数の前記キャビティ５を備えたものとなっている。
支持層３及びカバー層４は、絶縁性を備えた合成樹脂から構成される。

デバイスチップ２は、弾性波を伝搬させる機能を持つ。デバイスチップ２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が用いられ、また、デバイスチップ２は、これらにサファイア、シリコン、アルミナ、スピネル、水晶またはガラスなどを積層させて、構成される場合もある。

図５に機能素子６の一例としての共振器６ａを示す。共振器６ａはＩＤＴ電極６ｂと、ＩＤＴ電極６ｂを挟むようにして形成される反射器６ｅとを有する。ＩＤＴ電極６ｂは、電極対からなり、各電極対は弾性波の伝搬方向ｆ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６ｃ同士をこれらの一端側においてバスバー６ｄで接続させてなる。反射器６ｅ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６ｆの端部間をバスバー６ｇで接続させてなる。
かかる機能素子６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。

図５に一つのデバイスチップ２上に備えられる回路の一例の概念を示す。符号６ａａは入出力ポート間に直列に接続された共振器６ａ、符号６ａｂは入出力ポート間に並列に接続された共振器６ａ、符号８はグランドを示す。機能素子６の数や配置は必要に応じて変更される。すなわち、図４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。
かかる回路を構成する配線９も、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、前記デバイスチップ２の一面１ａ上に形成される。

また、前記のように四角形状の輪郭を持つ弾性波デバイス１は、前記四角形の辺部１ａ近傍の外周部１ｂに前記機能素子６に接続されたバンプパッド１０を穴底に位置させるようにして前記支持層３及び前記カバー層４を貫通するバンプ７の通過穴１１を備えている。
弾性波デバイス１は、前記外周部１ｂによって囲繞された中央部１ｃに前記キャビティ５を備えると共に、前記外周部１ｂに前記通過穴１１を備えるようになっている。
図１ないし図４に示される第一例では、前記のように四角形状の輪郭を持つ弾性波デバイス１の四隅にそれぞれ通過穴１１が形成されていると共に、図１における上側の辺部１ａの長さ方向中程の位置に通過穴１１が形成されており、この例では弾性波デバイス１は５つの通過穴１１を備えている。

図示の例では、通過穴１１における支持層３を貫通する第一部分１１ａは、円形の穴となっている。
一方、通過穴１１におけるカバー層４を貫通する第二部分１１ｂは、前記第一部分１１ａよりその穴軸ｘ（図３、図４参照）に直交する向きの穴幅を、穴軸ｘを巡るいずれの位置においても前記第一部分１１ａの穴径よりも大きくするように構成されている。
これにより、通過穴１１における前記第一部分１１ａと前記第二部分１１ｂとの間には、カバー層４の外面４ａ（カバー層４における支持層３に接する側の内面４ｂと反対の面）側に向いた周回段差面１１ｃが形成されるようになっている。

また、前記通過穴１１は、その穴軸ｘに直交する向きの断面において、前記弾性波デバイス１の輪郭としての前記四角形の一辺部１ａに平行をなす二つの第一直線状部１１ｄと、前記四角形の前記一辺部１ａに直交する他辺部１ａに平行をなす二つの第二直線状部１１ｅと、前記第一直線状部１１ｄと前記第二直線状部１１ｅとの間に形成される四つの隅部１１ｆとを備えた輪郭を持つように形成されている。
図示の例では、前記通過穴１１の前記第一直線状部１１ｄ及び前記第二直線状部１１ｅは、前記穴軸ｘを中心とした仮想の四角形Ｓ（図３参照）の辺に沿うように形成され、
前記隅部１１ｆは、前記第一直線状部１１ｄ及び前記第二直線状部１１ｅに４５度の角度で交わる仮想の線分Ｌ（図３参照）に沿うように形成されて、
前記隅部１１ｆに近づくに連れて前記穴軸ｘと穴縁との距離が大きくなるように構成されている。
図示の例では、通過穴１１における前記第二部分１１ｂが、前記四つの隅部１１ｆを持ったいわば八角形の輪郭を持つように構成されている。この第二部分１１ｂの輪郭は、前記穴軸ｘに沿ったいずれの位置においても同形となるように形成されている。すなわち、第二部分１１ｂは、二箇所の第一直線状部１１ｄによって形成される幅広の穴壁と、二箇所の第二直線状部１１ｅによって形成される幅広の穴壁と、四箇所の隅部１１ｆによって形成される幅狭の穴壁とを備えた形態となっている。
図示の例では、隅部１１ｆによって形成される穴壁は、通過穴１１の穴軸ｘ側を湾曲内側とするように、やや湾曲した構成となっている。
また、前記第一直線状部１１ｄと前記第二直線状部１１ｅとは実質的に等しい幅ｗ１（図３参照）を持つ一方で、隅部１１ｆの幅ｗ２（図３参照）は前記第一直線状部１１ｄ及び前記第二直線状部１１ｅより小さくなっている。
図示の例では、四つの隅部１１ｆは穴軸ｘを中心とする仮想の円（図示は省略する。）の円弧上に位置されるように形成されているが、第一直線状部１１ｄ及び第二直線状部１１ｅはこの仮想の円の円弧の内側に位置されるように形成されており、これによって前記隅部１１ｆに近づくに連れて前記穴軸ｘと穴縁との距離が大きくなっている。
対向位置にある第一直線状部１１ｄ間、及び、第二直線状部１１ｅ間の距離は、典型的には９０μｍないし１１０μｍとされる。

かかる通過穴１１にクリーム半田を充填した状態から、リフロー処理することで、一端側を前記バンプ７パッド１０に接続し、かつ、他端側を前記カバー層４の外面４ａから外方に突き出させたバンプ７が形成される。

前記リフロー処理によって溶融したクリーム半田は、樹脂製のカバー層４とは親和しないことから、通過穴１１の第二部分１１ｂにおける第一直線状部１１ｄ及び第二直線状部１１ｅに接したタイミングで球状に凝集する。これによって、バンプ７と第二部分１１ｂの前記隅部１１ｆとの間に開放部１２（図４参照）を形成させた状態で、通過穴１１内にバンプ７を形成させている。
これにより、この実施の形態にかかる弾性波デバイス１にあっては、バンプ７の形成後に通過穴１１の前記第二部分１１ｂ内に残された前記クリーム半田に含まれるフラックスの残渣を、前記開放部１２を利用して前記リフロー処理後の洗浄処理により取り除くことが可能とされる。

また、この実施の形態にあっては、前記カバー層４における前記通過穴１１の前記隅部１１ｆに隣接した部分であって、前記第一直線状部１１ｄに倣った仮想の直線（前記仮想の四角形Ｓの辺）と前記第二直線状部１１ｅに倣った仮想の直線（前記仮想の四角形Ｓの辺）との交叉箇所ｙ（前記仮想の四角形Ｓの角）、又は、この交叉箇所ｙの近傍において、前記カバー層４に対し貫通穴又は前記カバー層４の外面４ａ側からその内面側に向けて凹む凹部よりなる空所１３を形成させている。

図１ないし図４に示される第一例では、空所１３は、前記隅部１１ｆとの間にわずかな隙間を空けて、前記カバー層４に形成されている。典型的には、かかる隙間は５ないし３０μｍの範囲とされる。また、第一例では、前記カバー層４にその外面４ａと内面４ｂとの間に亘る貫通穴を形成することで、前記空所１３を形成させている。この第一例では、空所１３は、前記カバー層４の厚さ方向に直交する向きの断面において、円形の輪郭を持つように形成されている。

図７に示される第二例では、空所１３は、前記カバー層４の厚さ方向に直交する向きの断面において、楕円形の輪郭を持つように形成されている。
この第二例にあっては、前記通過穴１１の前記穴軸ｘと前記交叉箇所ｙとを通る仮想の直線ｚに対し、前記楕円の長軸が直交するようにして、空所１３を形成させている。

図８及び図９に示される第三例では、前記通過穴１１の前記穴軸ｘと前記交叉箇所ｙとを通る仮想の直線ｚ上に、隣り合う前記空所１３との間に間隔を開けて二以上の前記空所１３を形成させている。第三例では、三つの空所１３を形成させている。三つの空所１３はいずれも第二例と同じ楕円形の輪郭を持つように形成されている。
また、この第三例では、二以上の前記空所１３における各前記空所１３の前記カバー層４の厚さ方向に直交する向きの断面積は、前記隅部１１ｆと前記空所１３との間の距離が大きくなるに従って小さくなるようになっている。
具体的には、空所１３の前記断面積は、通過穴１１の第二部分１１ｂの隅部１１ｆとの間の距離を最も小さくする第一空所１３ａにおいてもっとも大きく、通過穴１１の隅部１１ｆとの間の距離を最も大きくする第三空所１３ｃにおいてもっとも小さく、これらの間に位置される第二空所１３ｂにおいては第一空所１３よりは小さいが第三空所１３よりは大きくなっている。
また、図示の例では、第一空所１３ａはカバー層４を貫通する貫通穴により構成されており、一方、第二空所１３ｂ及び第三空所１３ｃはカバー層４の外面４ａ側からその内面側に向けて凹む凹部により構成されている。
また、図示の例では、第二空所１３ｂはカバー層４の厚さ方向の中程の位置に至る深さを持つ一方で、第三空所１３ｃはこれよりカバー層４の外面４ａに近い位置に底を位置させる深さを持つように構成されている。

以上に説明した空所１３は、典型的には、フォトリソグラフィ技術により、適切に形成可能である。

前記カバー層４は、前記リフロー処理などの弾性波デバイス１の製造過程における熱処理によって、伸縮する。このため、図１０に示されるように、前記のような空所１３を形成させることなく通過穴１１を形成させると、通過穴１１の穴軸ｘと前記交叉箇所ｙとを通る仮想の直線ｚ上において前記隅部１１ｆに応力が集中しこの隅部１１ｆにクラックを生じさせる場合がある。
この実施の形態にかかる弾性波デバイス１にあっては、通過穴１１の隅部１１ｆに隣接して前記のように空所１３を形成させていることから、この空所１３において前記のような応力を逃して前記のようなクラックの発生を抑止することができる。

また、図示の例では、前記空所１３は、前記通過穴１１における前記弾性波デバイス１の中央部１ｃ側に位置される前記隅部１１ｆと前記中央部１ｃとの間に形成させている。
図示の例では、弾性波デバイス１の四隅に形成されている通過穴１１においては、通過穴１１の四つの隅部１１ｆのうちの三つの隅部１１ｆはいずれも辺部１ａに近接しており、この三つの隅部１１ｆの近傍には空所１３は形成されていない。弾性波デバイス１の四隅に形成されている通過穴１１においては、前記中央部１ｃ側に位置される一つの隅部１１ｆの近傍にのみ空所１３を形成させている。
図１における上側の辺部１ａの長さ方向中程の位置に形成されている通過穴１１にあっては、通過穴１１の四つの隅部１１ｆのうち、弾性波デバイス１の辺部１ａ側に位置される二つの隅部１１ｆとこの辺部１ａとの間には空所１３は形成させていない。図１における上側の辺部１ａの長さ方向中程の位置に形成されている通過穴１１にあっては、空所１３は、通過穴１１の残りの二つの隅部１１ｆと前記中央部１ｃとの間にある隅部１１ｆに隣接した部分に形成されている。
このようにしている理由は、通過穴１１と前記辺部１ａとの距離は小さいことから、外周部１ｂでは前記のような応力は過大となり難く、弾性波デバイス１の辺部１ａ側に位置される隅部１１ｆにはクラックが生じ難いからである。

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 辺部
１ｂ 外周部
１ｃ 中央部
２ デバイスチップ
２ａ 一面
３ 支持層
４ カバー層
４ａ 外面
４ｂ 内面
５ キャビティ
６ 機能素子
６ａ、６ａａ、６ａｂ 共振器
６ｂ ＩＤＴ電極
６ｃ 電極指
６ｄ バスバー
６ｅ 反射器
６ｆ 電極指
６ｇ バスバー
７ バンプ
８ グランド
９ 配線
１０ バンプパッド
１１ 通過穴
１１ａ 第一部分
１１ｂ 第二部分
１１ｃ 周回段差面
１１ｄ 第一直線状部
１１ｅ 第二直線状部
１１ｆ 隅部
１２ 開放部
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ 空所
ｆ 伝搬方向
ｘ 穴軸
ｙ 交叉箇所
ｚ 直線
Ｓ 仮想の四角形
Ｌ 線分

Claims (6)

1. 一面にＩＤＴ電極を含んだ機能素子を形成させたデバイスチップの前記一面上に樹脂製の支持層を介して樹脂製のカバー層を支持させてこれら三者間に形成された内部空間に前記機能素子を位置させるようにしてなる弾性波デバイスであって、
   前記デバイスチップの前記一面に直交する向きから見た状態において正方形又は長方形の四角形状をなすと共に、
   前記四角形の辺部近傍の外周部に前記機能素子に接続されたバンプパッドを穴底に位置させるようにして前記支持層及び前記カバー層を貫通するバンプの通過穴を備えており、
   少なくとも前記カバー層においては、前記通過穴は、その穴軸に直交する向きの断面において、前記四角形の一辺部に平行をなす二つの第一直線状部と、前記四角形の前記一辺部に直交する他辺部に平行をなす二つの第二直線状部と、前記第一直線状部と前記第二直線状部との間に形成される四つの隅部とを備えた輪郭を持つように形成されていると共に、
   前記カバー層における前記通過穴の前記隅部に隣接した部分であって、前記第一直線状部に倣った仮想の直線と前記第二直線状部に倣った仮想の直線との交叉箇所、又は、この交叉箇所の近傍において、前記カバー層に対し貫通穴又は前記カバー層の外面側からその内面側に向けて凹む凹部よりなる空所を形成させてなる、弾性波デバイス。
2. 前記空所を、前記通過穴における前記弾性波デバイスの中央部側に位置される前記隅部と前記中央部との間に形成させるようにしてなる、請求項１に記載の弾性波デバイス。
3. 前記空所を、前記カバー層の厚さ方向に直交する向きの断面において、円形又は楕円形の輪郭を持つように形成させてなる、請求項１に記載の弾性波デバイス。
4. 前記通過穴の前記穴軸と前記交叉箇所とを通る仮想の直線上に、隣り合う前記空所との間に間隔を開けて二以上の前記空所を形成させてなる、請求項１に記載の弾性波デバイス。
5. 二以上の前記空所における各前記空所の前記カバー層の厚さ方向に直交する向きの断面積は、前記隅部と前記空所との間の距離が大きくなるに従って小さくなるようにしてなる、請求項４に記載の弾性波デバイス。
6. 前記通過穴の前記第一直線状部及び前記第二直線状部は、前記穴軸を中心とした仮想の四角形の辺に沿うように形成され、
   前記隅部は、前記第一直線状部及び前記第二直線状部に４５度の角度で交わる仮想の線分に沿うように形成されると共に、
   前記隅部に近づくに連れて前記穴軸と穴縁との距離が大きくなるようにしてなる、請求項１乃至請求項５に記載の弾性波デバイス。

Images