JP7117828B2

JP7117828B2 - 弾性波デバイス

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Publication number: JP7117828B2
Application number: JP2017116180A
Authority: JP
Inventors: 哲大久保; 和之今川; 亮宮本
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 2017-06-13
Filing date: 2017-06-13
Publication date: 2022-08-15
Anticipated expiration: 2037-06-13
Also published as: JP2019004264A; CN109088615A; CN109088615B; US20180358951A1; US10693440B2

Description

本発明は、弾性波デバイスに関し、弾性波素子が形成された基板を有する弾性波デバイスに関する。

弾性波デバイスのパッケージング方法として、弾性波素子が形成されたチップをバンプ等の金属層を用い基板の上面フリップチップ実装することが知られている。弾性波素子で発生した熱を積層基板に設けられた金属パターン等を介し放出することが知られている（例えば特許文献１）。

特開２０１３－９８８０４号公報

しかしながら、弾性波素子で発生した熱を効率よく放出することは難しい。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、放熱性を向上させることを目的とする。

本発明は、第１面を有する第１基板と、前記第１面に設けられた弾性波素子と、第２面を有する第２基板と、前記第２面に設けられた機能素子と、前記第１面および前記第２面と空隙を挟み向かい合う第３面と前記第３面の反対の面の第４面とを有する第３基板と、前記第１基板内において前記弾性波素子および前記弾性波素子に接続された配線から分離され、前記第１面と前記第３面との間を接続する第１ダミーバンプと、前記第２基板内において前記機能素子および前記機能素子に接続された配線から分離され、前記第２面と前記第３面との間を接続する第２ダミーバンプと、前記第３面に設けられ、前記第１ダミーバンプと前記第２ダミーバンプとが接触し、前記第３面内において前記第１ダミーバンプおよび前記第２ダミーバンプを接続する第１金属パターンと、前記第３面に設けられ、前記第１面および前記第２面のいずれか一方に設けられた接地パッドに電気的に接続され、前記第３面において前記第１金属パターンから電気的に独立する第５金属パターンと、前記第４面に設けられ、前記第１金属パターンと電気的に接続可能な端子と、前記第３基板に含まれ、前記第３面を有する第１絶縁層と、前記第１ダミーバンプと前記第２ダミーバンプとの間の前記第１金属パターンと接触し前記第１絶縁層を貫通する第１ビア配線と、を具備し、前記第１金属パターンは、前記第１ビア配線を介し前記端子と電気的に接続され、平面視において、前記第１金属パターンの面積は前記第５金属パターンの面積より大きい弾性波デバイスである。

上記構成において、前記第１金属パターンと接触し前記第１絶縁層を貫通する第２ビア配線と、前記第３基板に含まれ、前記第１絶縁層と前記第４面との間に設けられ、第５面を有する第２絶縁層と、前記第５面に設けられ、前記端子と接続され、前記第１ビア配線および前記第２ビア配線を並列に介し前記第１金属パターンと接続された第２金属パターンと、を具備する構成とすることができる。

上記構成において、前記弾性波素子は、第１フィルタに含まれる１または複数の第１弾性波共振器を含み、前記機能素子は、前記第１フィルタとは異なる通過帯域を有する第２フィルタに含まれる１または複数の第２弾性波共振器を含む構成とすることができる。

上記構成において、前記機能素子はインダクタおよびキャパシタの少なくとも一方である構成とすることができる。

上記構成において、前記第１ダミーバンプおよび前記第２ダミーバンプは前記弾性波素子および前記機能素子から電気的に独立されている構成とすることができる。

本発明は、第１面を有する第１基板と、前記第１面に設けられ、第１フィルタに含まれる１または複数の第１弾性波共振器と、前記第１面に設けられ、前記第１フィルタとは異なる通過帯域を有する第２フィルタに含まれる１または複数の第２弾性波共振器と、前記第１面と空隙を挟み向かい合う第２面と前記第２面の反対の面の第３面とを有する第２基板と、平面視において最も近い弾性波共振器は１または複数の第１弾性波共振器の少なくとも１つであり、前記第１基板内において、前記１または複数の第１弾性波共振器、前記１または複数の第２弾性波共振器、前記１または複数の第１弾性波共振器に接続された配線および前記１または複数の第２弾性波共振器に接続された配線から分離され、前記第１面と前記第２面との間を接続する第１ダミーバンプと、平面視において最も近い弾性波共振器は１または複数の第２弾性波共振器の少なくとも１つであり、前記第１基板内において、前記１または複数の第１弾性波共振器、前記１または複数の第２弾性波共振器、前記１または複数の第１弾性波共振器に接続された配線および前記１または複数の第２弾性波共振器に接続された配線から分離され、前記第１面と前記第２面との間を接続する第２ダミーバンプと、前記第２面に設けられ、前記第１ダミーバンプと前記第２ダミーバンプとが接触し、前記第２面内において前記第１ダミーバンプおよび前記第２ダミーバンプを接続する第１金属パターンと、前記第２面に設けられ、前記第１面に設けられた接地パッドに電気的に接続され、前記第２面において前記第１金属パターンから電気的に独立する第４金属パターンと、前記第３面に設けられ、前記第１金属パターンと電気的に接続可能な端子と、前記第２基板に含まれ、前記第２面を有する絶縁層と、前記第１ダミーバンプと前記第２ダミーバンプとの間の前記第１金属パターンと接触し前記絶縁層を貫通するビア配線と、を具備し、前記第１金属パターンは、前記ビア配線を介し前記端子と電気的に接続され、平面視において、前記第１金属パターンの面積は前記第４金属パターンの面積より大きい弾性波デバイスである。

上記構成において、前記第１ダミーバンプおよび前記第２ダミーバンプは前記１または複数の第１弾性波共振器および前記１または複数の第２弾性波共振器から電気的に独立されている構成とすることができる。

上記構成において、前記端子は、接地端子である構成とすることができる。

本発明によれば、放熱性を向上させることができる。

図１（ａ）および図１（ｂ）は、それぞれ実施例１および比較例１に係る弾性波デバイスの断面図である。図２（ａ）および（ｂ）は、実施例１における弾性波素子の例を示す平面図および断面図である。図３は、シミュレーションに用いた弾性波デバイスの断面図である。図４（ａ）は、シミュレーションに用いたデュプレクサの回路図、図４（ｂ）および図４（ｃ）は、送信フィルタおよび受信フィルタの回路図である。図５は、サンプルＡからＤにおける基板１０ａおよび１０ｂの下面を上から透視した平面図である。図６（ａ）および図６（ｂ）は、サンプルＡにおける絶縁層の上面を示す平面図である。図７は、サンプルＡからＤにおける絶縁層２０ｂの下面を上から透視した平面図である。図８（ａ）および図８（ｂ）は、サンプルＢにおける絶縁層の上面を示す平面図である。図９（ａ）および図９（ｂ）は、サンプルＣにおける絶縁層の上面を示す平面図である。図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、サンプルＤにおける絶縁層の上面を示す平面図である。図１１は、サンプルＡからＤにおけるダミーバンプの温度を示す図である。図１２は、サンプルＡからＤにおけるデュプレクサのアイソレーション特性を示す図である。図１３は、実施例１の変形例１における基板１０ａおよび１０ｂの下面を上から透視した平面図である。図１４は、実施例１の変形例２における基板１０ａおよび１０ｂの下面を上から透視した平面図である。図１５は、実施例１の変形例３における基板１０ａおよび１０ｂの下面を上から透視した平面図である。図１６は、実施例２における基板１０の下面を上から透視した平面図である。図１７（ａ）および図１７（ｂ）は、実施例２の変形例１および２に係る弾性波デバイスの断面図である。

以下、図面を参照し実施例について説明する。

図１（ａ）および図１（ｂ）は、それぞれ実施例１および比較例１に係る弾性波デバイスの断面図である。図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、実施例１および比較例１では、基板２０（第３基板）は、絶縁層２０ａおよび２０ｂを備えている。基板２０の上面（第３面）に金属パターン２２ａが設けられ、絶縁層２０ｂの上面（第５面）に金属パターン２２ｂが設けられている。絶縁層２０ａおよび２０ｂをそれぞれ貫通するビア配線２４ａおよび２４ｂが設けられている。基板２０の下面（第４面）に端子２３が設けられている。絶縁層２０ａおよび２０ｂは、ＨＴＣＣ（High Temperature Co-Fired Ceramic）もしくはＬＴＣＣ（Low Temperature Co-Fired Ceramic）等のセラミックス層または樹脂層である。基板２０が備える絶縁層は１層でもよいし３以上の複数層でもよい。金属パターン２２ａ、２２ｂ、ビア配線２４ａ、２４ｂおよび端子２３は、銅層、金層またはタングステン層等の金属層である。

基板１０ａ（第１基板）の下面（第１面）に弾性波素子１２ａ（第１弾性波素子）および金属パターン１４ａが設けられている。基板１０ｂ（第２基板）の下面（第２面）に弾性波素子１２ｂ（第２弾性波素子）および金属パターン１４ｂが設けられている。基板１０ａの下面および基板１０ｂの下面は、それぞれ空隙１８ａおよび１８ｂを挟み基板２０の上面と向かい合っている。金属パターン１４ａおよび１４ｂは、弾性波素子間または弾性波素子とパッドとを電気的に接続する配線であり、例えば銅層、金層またはアルミニウム層等の金属層である。基板１０ａおよび１０ｂは、基板２０の上面にフリップチップ実装されている。弾性波素子１２ａおよび１２ｂはそれぞれ空隙１８ａおよび１８ｂを挟み基板２０の上面に対向している。

バンプ３０ａおよびダミーバンプ３２ａは、金属パターン１４ａおよび２２ａと接合し、基板２０の上面と基板１０ａの下面との間を接続する。バンプ３０ｂおよびダミーバンプ３２ｂは、金属パターン１４ｂとおよび２２ａと接合し、基板２０の上面と基板１０ｂの下面との間を接続する。バンプ３０ａおよび３０ｂは、それぞれ金属パターン１４ａおよび１４ｂを介し弾性波素子１２ａおよび１２ｂと電気的に接続されている。ダミーバンプ３２ａ（第１金属層）および３２ｂ（第２金属層）は、それぞれ基板１０ａおよび１０ｂ内において弾性波素子１２ａおよび１２ｂと電気的に接続されておらず電気的に独立している。バンプ３０ａ、３０ｂ、ダミーバンプ３２ａおよび３２ｂは、グランド用のバンプである。バンプ３０ａ、３０ｂ、ダミーバンプ３２ａおよび３２ｂは、例えば金バンプ、半田バンプまたは銅バンプである。

図２（ａ）および（ｂ）は、実施例１における弾性波素子の例を示す平面図および断面図である。図２（ａ）に示すように、弾性波素子１２は、弾性表面波共振器であり、弾性波素子１２ａおよび１２ｂに相当する。基板１０は、基板１０ａおよび１０ｂに相当する。基板１０は、タンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板等の圧電基板である。基板１０の下面にＩＤＴ（Interdigital Transducer）４０と反射器４２が形成されている。ＩＤＴ４０は、互いに対向する１対の櫛型電極４０ａを有する。櫛型電極４０ａは、複数の電極指４０ｂと複数の電極指４０ｂを接続するバスバー４０ｃとを有する。反射器４２は、ＩＤＴ４０の両側に設けられている。ＩＤＴ４０が基板１０に弾性表面波を励振する。ＩＤＴ４０および反射器４２は例えばアルミニウム膜または銅膜により形成される。基板１０上にＩＤＴ４０および反射器４２を覆うように保護膜または温度補償膜が設けられていてもよい。

図２（ｂ）に示すように、弾性波素子１２は圧電薄膜共振器であり、弾性波素子１２ａおよび１２ｂに相当する。基板１０は、基板１０ａおよび１０ｂに相当する。基板１０上に圧電膜４６が設けられている。圧電膜４６を挟むように下部電極４４および上部電極４８が設けられている。下部電極４４と基板１０との間に空隙４５が形成されている。圧電膜４６の少なくとも一部を挟み下部電極４４と上部電極４８とが対向する領域が共振領域４７である。共振領域４７内の下部電極４４および上部電極４８は圧電膜４６内に、厚み縦振動モードの弾性波を励振する。下部電極４４および上部電極４８は例えばルテニウム膜等の金属膜である。圧電膜４６は例えば窒化アルミニウム膜である。

弾性波素子１２は、弾性波を励振する電極を含む。このため、弾性波の励振を阻害しないように、弾性波素子１２は空隙１８ａおよび１８ｂに覆われている。

［放熱性について］
バンプ３０ａおよび３０ｂは、弾性波素子１２ａおよび１２ｂに電気的に接続されるバンプである。ダミーバンプ３２ａおよび３２ｂは、弾性波素子１２ａおよび１２ｂに電気的に接続されず、機械的強度を確保するためのバンプである。すなわち、ダミーバンプ３２ａおよび３２ｂは、それぞれ基板１０ａおよび１０ｂ内において弾性波素子１２ａおよび１２ｂ並びに弾性波素子１２ａおよび１２ｂに電気的に接続された金属パターン１４ａおよび１４ｂ（配線）から電気的に分離されている。バンプ３０ａおよびバンプ３０ｂの配置等は、弾性波素子１２ａおよび１２ｂの電気的な特性を確保するために定められる。一方、ダミーバンプ３２ａおよび３２ｂは、電気的な特性に影響し難い。そこで、ダミーバンプ３２ａを介し弾性波素子１２ａにおいて発生した熱を放出することを検討した。ここで、弾性波素子１２ａは弾性波素子１２ｂに比べ発熱量が大きいとする。このとき、ダミーバンプ３２ｂからの放熱量は小さく、ダミーバンプ３２ａからの放熱性を向上させることが重要である。

図１（ｂ）に示すように、比較例２では、基板１０ａのグランド用のバンプ３０ａおよびダミーバンプ３２ａは、同じ金属パターン２２ａと接合されている。金属パターン２２ａはビア配線２４ａを介し金属パターン２２ｂに接続され、金属パターン２２ｂは端子２３に電気的に接続されている。金属パターン２２ａおよび２２ｂは、基板１０ａと１０ｂとで分かれている。このため、ダミーバンプ３２ａからの放熱経路は、矢印７０のように単一の経路である。よって、放熱性がよくない。

図１（ａ）に示すように、実施例１では、基板１０ａおよび１０ｂのグランド用のバンプ３０ａおよび３０ｂ並びにダミーバンプ３２ａおよび３２ｂは、同じ金属パターン２２ａと接合されている。金属パターン２２ａは複数のビア配線２４ａを介し金属パターン２２ｂに接続され、金属パターン２２ｂは複数の端子２３に電気的に接続されている。このため、ダミーバンプ３２ａからの放熱経路は、矢印７０のように複数の並列した経路となる。これにより、放熱性が向上する。

実施例１では、基板２０の上面の同じ金属パターン２２ａにダミーバンプ３２ａおよび３２ｂを接合させる。これにより、金属パターン２２ａを基板１０ｂの下方まで広げることができる。このように、ダミーバンプ３２ａが接合した金属パターンの面積を大きくできる。このため、ダミーバンプ３２ａからの放熱性を向上できる。

［シミュレーション］
サンプルＡからＤを用い実施例１および比較例１の放熱特性および高周波特性をシミュレーションした。サンプルＡは比較例１に相当し、サンプルＢからＤは実施例１に相当する。

図３は、シミュレーションに用いた弾性波デバイスの断面図である。基板１０ａおよび１０ｂを囲むように、封止部３４が設けられている。封止部３４は、環状金属層２５の上面に接合されている。環状金属層２５は例えば銅層、金層またはタングステン層である。基板１０ａおよび１０ｂの下面と基板２０の上面との間には空隙１８ａおよび１８ｂが設けられている。基板１０ａと１０ｂとの間には空隙１８が設けられている。封止部３４は、例えば半田層等の金属層または樹脂層である。封止部３４上に平板上のリッド３６が設けられている。リッド３６は、例えばコバール等の金属板または絶縁板である。リッド３６および封止部３４を覆うように保護膜３８が設けられている。保護膜３８は例えばニッケル膜等の金属膜または絶縁膜である。

シミュレーションでは、弾性波デバイスは実装基板６４に実装されている。実装基板６４は、樹脂基板６６を挟むように金属層６８が設けられている。金属層６８上に半田６９を介し端子２３が接合されている。

図４（ａ）は、シミュレーションに用いたデュプレクサの回路図、図４（ｂ）および図４（ｃ）は、送信フィルタおよび受信フィルタの回路図である。図４（ａ）に示すように、デュプレクサにおいては、共通端子Ａｎｔと送信端子Ｔｘとの間に送信フィルタ６０が接続されている。共通端子Ａｎｔと受信端子Ｒｘとの間に受信フィルタ６２が接続されている。

図４（ｂ）に示すように、送信フィルタ６０では、送信端子Ｔｘと共通端子Ａｎｔとの間に直列共振器Ｓ１からＳ３が直列に接続され、並列共振器Ｐ１からＰ４が並列に接続されている。図４（ｃ）に示すように、受信フィルタ６２では、共通端子Ａｎｔと受信端子Ｒｘとの間に直列共振器Ｓ１からＳ５が直列に接続され、並列共振器Ｐ１からＰ４が並列に接続されている。

送信フィルタ６０は、送信端子Ｔｘに入力した高周波信号のうち送信帯域の信号を共通端子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６２は、共通端子Ａｎｔに入力した高周波信号のうち受信帯域の信号を受信端子Ｒｘに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。送信フィルタ６０および受信フィルタ６２の通過帯域は異なり、例えば重なっていない。

図５は、サンプルＡからＤにおける基板１０ａおよび１０ｂの下面を上から透視した平面図である。図５に示すように、基板１０ａの下面に弾性波素子１２ａおよび金属パターン１４ａが設けられている。弾性波素子１２ａは直列共振器Ｓ１からＳ３および並列共振器Ｐ１からＰ４を含む。金属パターン１４ａは弾性波素子１２ａ間を接続する配線１３ａとパッド１５ａを含む。パッド１５ａは、送信パッドＰｔ１、共通パッドＰａ１、グランドパッドＰｇ１およびダミーパッドＰｄ１を含む。送信パッドＰｔ１、共通パッドＰａ１およびグランドパッドＰｇ１にはバンプ３０ａが接合し、ダミーパッドＰｄ１にはダミーバンプ３２ａが接合されている。ダミーバンプ３２ａは弾性波素子１２ａ（すなわち送信フィルタ６０）と接続されていない。弾性波素子１２ａおよび金属パターン１４ａにより送信フィルタ６０が形成される。

基板１０ｂの下面に弾性波素子１２ｂおよび金属パターン１４ｂが設けられている。弾性波素子１２ｂは直列共振器Ｓ１からＳ５および並列共振器Ｐ１からＰ４を含む。金属パターン１４ｂは弾性波素子１２ｂ間を接続する配線１３ｂとパッド１５ｂを含む。パッド１５ｂは、受信パッドＰｒ２、共通パッドＰａ２、グランドパッドＰｇ２およびダミーパッドＰｄ２を含む。受信パッドＰｒ２、共通パッドＰａ２およびグランドパッドＰｇ２にはバンプ３０ｂが接合し、ダミーパッドＰｄ２にはダミーバンプ３２ｂが接合されている。ダミーバンプ３２ｂは弾性波素子１２ｂと接続されていない。弾性波素子１２ｂおよび金属パターン１４ｂにより受信フィルタ６２が形成される。

［サンプルＡ］
図６（ａ）および図６（ｂ）は、サンプルＡにおける絶縁層２０ａおよび２０ｂの上面を示す平面図である。図７は、サンプルＡからＤにおける絶縁層２０ｂの下面を上から透視した平面図である。

図６（ａ）に示すように、絶縁層２０ａの上面（すなわちダイアタッチ面）に金属パターン２２ａおよび環状金属層２５が設けられている。金属パターン２２ａ上にバンプ３０ａ、３０ｂ、ダミーバンプ３２ａおよび３２ｂが接合されている。金属パターン２２ａ下にビア配線２４ａが接触されている。金属パターン２２ａは、送信パッドＰｔ３、受信パッドＰｒ３、共通パッドＰａ３およびグランドパッドＰｇ３を含む。送信パッドＰｔ３は、バンプ３０ａを介し基板１０ａの送信パッドＰｔ１に接続されている。受信パッドＰｒ３は、バンプ３０ｂを介し基板１０ｂの受信パッドＰｒ２に接続されている。共通パッドＰａ３は、バンプ３０ａおよび３０ｂを介しそれぞれ基板１０ａの共通パッドＰａ１および基板１０ｂの共通パッドＰａ２に接続されている。グランドパッドＰｇ３は、バンプ３０ａおよび３０ｂを介しそれぞれ基板１０ａのグランドパッドＰｇ１および基板１０ｂのグランドパッドＰｇ２に接続されている。

グランドパッドＰｇ３のうち金属パターン５０ａは、ダミーバンプ３２ａを介し基板１０ａのダミーパッドＰｄ１に接続されている。グランドパッドＰｇ３のうち金属パターン５０ｂは、ダミーバンプ３２ｂを介し基板１０ｂのダミーパッドＰｄ２に接続されている。

図６（ｂ）に示すように、絶縁層２０ｂの上面に金属パターン２２ｂが設けられている。金属パターン２２ｂはビア配線２４ａ（図６（ａ）参照）を介し金属パターン２２ａに接続されている。金属パターン２２ｂの下にビア配線２４ｂが接触している。図６（ａ）の金属パターン５０ａは、ビア配線２４ａを介し金属パターン５２ａに接続されている。図６（ａ）の金属パターン５０ｂは、ビア配線２４ａを介し金属パターン５２ｂおよび５２ｃに接続されている。

図７に示すように、絶縁層２０ｂの下面に端子２３が設けられている。端子２３は、送信端子Ｔｘ、受信端子Ｒｘ、共通端子Ａｎｔおよびグランド端子Ｇｎｄ（接地端子）を含む。送信端子Ｔｘ、受信端子Ｒｘ、共通端子Ａｎｔおよびグランド端子Ｇｎｄは、ビア配線２４ａ、２４ｂおよび金属パターン２２ｂを介しそれぞれ送信パッドＰｔ３、受信パッドＰｒ３、共通パッドＰａ３およびグランドパッドＰｇ３に電気的に接続されている。図６（ｂ）の金属パターン５２ａはグランド端子５４ａおよび５４ｂに接続され、金属パターン５２ｂはグランド端子５４ｂに接続され、金属パターン５２ｃはグランド端子５４ｃに接続されている。

サンプルＡでは、図６（ａ）のように、ダミーバンプ３２ａと３２ｂは異なる金属パターン５０ａおよび５０ｂに接続されている。

［サンプルＢ］
図８（ａ）および図８（ｂ）は、サンプルＢにおける絶縁層の上面を示す平面図である。図８（ａ）に示すように、サンプルＢではサンプルＡに比べ図６（ａ）の金属パターン５０ａおよび５０ｂが領域８０において接続し、単一の金属パターン５０が形成されている。これにより、金属パターン５０は、絶縁層２０ａの上面においてダミーバンプ３２ａと３２ｂとを接続する。図８（ｂ）に示すように、図６（ｂ）の金属パターン５２ａおよび５２ｂが領域８１において接続し、金属パターン５２が形成されている。ダミーバンプ３２ａと３２ｂの間の領域において、金属パターン５０は、ビア配線２４ａの１つであるビア配線５６を介し金属パターン５２に接続されている。その他の構成はサンプルＡと同じであり、説明を省略する。

［サンプルＣ］
図９（ａ）および図９（ｂ）は、サンプルＣにおける絶縁層の上面を示す平面図である。図９（ａ）に示すように、サンプルＣではサンプルＢに比べ領域８３に金属パターン５０が設けられている。図９（ｂ）に示すように、領域８４に金属パターン５２が設けられている。このように、サンプルＣはサンプルＢより金属パターン５０および５２の面積が大きくなっている。その他の構成はサンプルＢと同じであり、説明を省略する。

［サンプルＤ］
図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、サンプルＤにおける絶縁層の上面を示す平面図である。図１０（ａ）に示すように、サンプルＤはサンプルＢに比べダミーバンプ３２ａおよび３２ｂが接合する金属パターン５０と基板１０ｂのグランドパッドＰｇ３が接続する金属パターン５０ｂとが領域８５において分離されている。図１０（ｂ）に示すように、金属パターン５２ａおよび５２ｂはサンプルＣと同じである。その他の構成はサンプルＣと同じであり、説明を省略する。

サンプルＡからＤにおけるシミュレーション条件は以下である。
基板１０ａ：
材料：４２°回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板
大きさ：０．７ｍｍ×０．９ｍｍ、厚さ：０．１５ｍｍ
基板１０ｂ：
材料：４２°回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板
大きさ：０．６ｍｍ×０．９ｍｍ、厚さ：０．１５ｍｍ
ＩＤＴ４０、反射器４２
材料：アルミニウム、膜厚：０．１μｍ

基板２０：
材料：ＨＴＣＣ、大きさ：１．７ｍｍ×１．３ｍｍ、
絶縁層２０ａの厚さ：０．１ｍｍ、絶縁層２０ｂの厚さ：０．０５１ｍｍ
金属パターン２２ａ、環状金属層２５：
材料：タングステン、膜厚：１５μｍ
金属パターン２２ｂ：
材料：タングステン、膜厚：７μｍ
端子２３：
材料：タングステン、膜厚：１５μｍ
ビア配線２４ａ：
材料：タングステン、径：７５μｍ
ビア配線２４ｂ：
材料：タングステン、径：７５μｍ
バンプ３０ａ、３０ｂ、ダミーバンプ３２ａおよび３２ｂ
材料：金、高さ：１２．５μｍ、径：６０μｍ
封止部３４：
材料：錫銀半田
リッド３６：
材料：コバール、膜厚：２５μｍ
保護膜３８：
材料：ニッケル、膜厚：１０μｍ

樹脂基板６６：
材料：ＢＴ（Bismaleimide-Triazine）レジン、膜厚：５０μｍ
金属層６８：
材料：銅、膜厚：２８μｍ
半田６９：
材料：錫銀銅半田、膜厚：４０μｍ

各材料の熱伝導率を以下とした。
タンタル酸リチウム基板：４．６Ｗ／ｍ・℃
ＩＤＴ：２１０Ｗ／ｍ・℃
ＨＴＣＣ：１８Ｗ／ｍ・℃
タングステン：１６３．３Ｗ／ｍ・℃
金：３０１Ｗ／ｍ・℃
錫銀半田：３３Ｗ／ｍ・℃
ニッケル：６０．７Ｗ／ｍ・℃
コバール：１７．３Ｗ／ｍ・℃
ＢＴレジン：０．８Ｗ／ｍ・℃
銅：４０１Ｗ／ｍ・℃
錫銀銅半田：５５Ｗ／ｍ・℃
空気：０．０２４１Ｗ／ｍ・℃

図３の弾性波デバイス、半田６９および実装基板６４と雰囲気との熱伝達係数を９．３Ｗ／ｍ^２・℃とし、雰囲気温度を２５℃とした。送信フィルタ６０および受信フィルタは、バンド７（送信帯域：２５００ＭＨｚから２５７０ＭＨｚ、受信帯域：２６２０ＭＨｚから２６９０ＭＨｚ）用のフィルタとした。送信端子Ｔｘに、３３ｄＢｍの送信帯域の高周波信号を入力した。以下にダミーバンプ３２ａの温度およびデュプレクサのアイソレーション特性のシミュレーション結果を示す。

図１１は、サンプルＡからＤにおけるダミーバンプの温度を示す図である。温度は、ダミーバンプ３２ａと金属パターン２２ａとの界面の温度である。図１１に示すように、サンプルＡにおけるダミーバンプ３２ａの温度は約８４．８℃である。サンプルＢでは、ダミーバンプ３２ａの温度はサンプルＡより約０．１℃低い。サンプルＣおよびＤでは、ダミーバンプ３２ａの温度はサンプルＡより約０．３５℃低い。

図１２は、サンプルＡからＤにおけるデュプレクサのアイソレーション特性を示す図である。アイソレーション特性は、送信端子Ｔｘから受信端子Ｒｘへのアイソレーション特性である。図１２に示すように、サンプルＢおよびＣでは、受信帯域におけるアイソレーションはサンプルＡより悪化する。サンプルＤでは、アイソレーションはサンプルＡと同程度である。

送信フィルタ６０と受信フィルタ６２とでは送信フィルタ６０に大きい高周波信号が印加される。このため、送信フィルタ６０において発生した熱をダミーバンプ３２ａを介し効率よく端子２３に逃がすことが求められる。

サンプルＡのように、ダミーバンプ３２ａおよび３２ｂが接合された金属パターン５０ａおよび５０ｂが絶縁層２０ａの上面で分離されていると、金属パターン５０ａの面積を大きくすることができない。このため、ダミーバンプ３２ａの熱は効率的に放出されない。よって、図１１のように、サンプルＡにおけるダミーバンプ３２ａの温度は高くなる。

サンプルＢのように、ダミーバンプ３２ａおよび３２ｂの接合される金属パターン５０を単一とする。これにより、ダミーバンプ３２ａが接合される金属パターン５０の面積を大きくできる。これにより、ダミーバンプ３２ａから熱を効率的に放出できる。よって、図１１のように、サンプルＢにおけるダミーバンプ３２ａの温度はサンプルＡより低くなる。

サンプルＣのように、単一の金属パターン５０の面積をより大きくすると、ダミーバンプ３２ａから熱をより効率的に放出できる。よって、図１１のように、サンプルＣにおけるダミーバンプ３２ａの温度はサンプルＢよりさらに低くなる。

しかしながら、サンプルＢおよびＣでは、金属パターン５０は、送信フィルタ６０のグランドと受信フィルタ６２のグランドとに接続される。これにより、送信フィルタ６０のグランドから受信フィルタ６２のグランドを介し、高周波信号が漏洩する。このため、図１２のように、サンプルＢおよびＣではサンプルＡに比べアイソレーション特性が劣化する。

サンプルＤでは、ダミーバンプ３２ａおよび３２ｂは単一の金属パターン５０に接合されている。金属パターン５０は、受信フィルタ６２のグランドに接続された金属パターン５０ｂとは絶縁層２０ａの上面において分離している。これにより、サンプルＤでは、図１１のようにダミーバンプ３２ａの温度はサンプルＣと同程度とし、図１２のようにアイソレーション特性をサンプルＡと同程度にできる。

実施例１によれば、金属パターン５０（第１金属パターン）は、基板２０の上面に設けられ、ダミーバンプ３２ａおよび３２ｂが接触し、ダミーバンプ３２ａと３２ｂとを接続する。金属パターン５０は、基板２０の下面に設けられたグランド端子Ｇｎｄ（端子）と電気的に接続可能である。金属パターン５０が接続する端子２３は、グランド端子Ｇｎｄ以外でもよい。

これにより、サンプルＢからＤのように、金属パターン５０を基板１０ｂのダミーバンプ３２ｂが接合する領域まで広げることができる。よって、ダミーバンプ３２ａからの放熱性を向上できる。

また、サンプルＢからＤのように、ダミーバンプ３２ａと３２ｂとの間の金属パターン５０と接触し絶縁層２０ａ（第１絶縁層）を貫通するビア配線５６（第１ビア配線）を有し、金属パターン５０はビア配線５６を介しグランド端子Ｇｎｄと電気的に接続される。これにより、ダミーバンプ３２ａの熱をビア配線５６を介し効率的に放出できる。

金属パターン５０は、絶縁層２０ｂの上面に設けられた金属パターン５２（第２金属パターン）に、ビア配線５６と他のビア配線２４ａとを介し並列に接続されている。このように、金属パターン５０と５２とが複数のビア配線５６および２４ａで接続されるため、放熱性をより向上できる。

さらに、サンプルＢからＤのように、単一の金属パターン５０は複数のグランド端子Ｇｎｄに接続されている。これにより、放熱性をより向上できる。

サンプルＢおよびＤのように、単一の金属パターン５０は、複数の金属パターン５２および５２ｃに接続されている。これにより、放熱性をより向上できる。

弾性波素子１２ａは、送信フィルタ６０（第１フィルタ）に含まれる１または複数の第１弾性波共振器を含む。弾性波素子１２ｂは、送信フィルタ６０とは異なる通過帯域を有する受信フィルタ６２（第２フィルタ）に含まれる１または複数の第２弾性波共振器を含む。このように、弾性波素子１２ａおよび１２ｂをフィルタンに含まれる弾性波共振器とすることができる。

サンプルＤのように、金属パターン５０は、基板２０の上面内において、送信フィルタ６０の接地パッドに電気的に接続された第３金属パターンと、受信フィルタ６２の接地パッドに電気的に接続された第４金属パターンと、の少なくとも一方から電気的に分離している。これにより、送信フィルタ６０と受信フィルタ６２とのアイソレーションを向上できる。

［実施例１の変形例１］
図１３は、実施例１の変形例１における基板１０ａおよび１０ｂの下面を上から透視した平面図である。図１３に示すように、ダミーパッドＰｄ１およびダミーバンプ３２ａは直列共振器Ｓ２の近くに設けられている。その他の構成は、実施例１と同じであり説明を省略する。

ラダー型フィルタにおいては、高周波信号は主に直列共振器Ｓ１からＳ３を通過する。このため、直列共振器Ｓ１からＳ３の近くにダミーバンプ３２ａを設けることが好ましい。ダミーバンプ３２ａの少なくとも１つに最も近い共振器は、直列共振器Ｓ１からＳ３の少なくとも１つであることが好ましい。

直列共振器Ｓ１からＳ４のうち最も送信パッドＰｔ１に近い直列共振器Ｓ１には最も大きな高周波信号が入力する。このため、直列共振器Ｓ１が最も温度が高くなる場合がある。この場合には、実施例１のように、ダミーバンプ３２ａの少なくとも１つに最も近い共振器は、最も送信パッドＰｔ１に近い直列共振器Ｓ１であることが好ましい。

両側の直列共振器Ｓ１およびＳ３が接続された直列共振器Ｓ２は、放熱されにくいため最も温度が高くなる場合がある。この場合には、実施例１の変形例１のように、ダミーバンプ３２ａの少なくとも１つに最も近い共振器は、両側に直列共振器Ｓ１およびＳ３が接続された直列共振器Ｓ２であることが好ましい。

［実施例１の変形例２］
図１４は、実施例１の変形例２における基板１０ａおよび１０ｂの下面を上から透視した平面図である。図１４に示すように、基板１０ｂの下面に弾性波素子１２ｂとして圧電薄膜共振器が設けられている。圧電薄膜共振器の断面は図２（ｂ）と同じである。共通パッドＰａ２と受信パッドＰｒ２との間に直列共振器Ｓ１からＳ４が直列に並列共振器Ｐ１からＰ３が並列に接続されている。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。

実施例１の変形例２のように、弾性波素子１２ａおよび１２ｂの少なくとも一方は圧電薄膜共振器でもよい。

［実施例１の変形例３］
図１５は、実施例１の変形例３における基板１０ａおよび１０ｂの下面を上から透視した平面図である。図１５に示すように、基板１０ｂの下面にコイル１２ｃが設けられている。コイル１２ｃとパッド１５ｂとは配線１３ｂおよび１３ｃを介し接続されている。配線１３ｃは、コイル１２ｃと交差する配線である。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。

実施例１の変形例３のように、機能素子は弾性波素子１２ｂでなくとも受動素子でもよい。受動素子はインダクタおよびキャパシタの少なくとも一方ででもよい。

図１６は、実施例２における基板１０の下面を上から透視した平面図である。図１６に示すように、弾性波素子１２ａおよび１２ｂは同じ基板１０上に設けられている。基板２０等の構成は、実施例１のサンプルＢからＤと同じであり説明を省略する。

実施例２では、基板１０ａ（第１基板）の下面（第１面）に弾性波素子１２ａ（第１弾性波素子）および１２ｂ（第２弾性波素子）が設けられている。ダミーバンプ３２ａは、平面視において弾性波素子１２ｂより弾性波素子１２ａに近く、弾性波素子１２ａおよび１２ｂ、弾性波素子１２ａおよび１２ｂに電気的に接続された金属パターン１４ａおよび１４ｂから電気的に分離している（例えば電気的に独立している）。ダミーバンプ３２ｂは、平面視において弾性波素子１２ａより弾性波素子１２ｂに近く、基板１０内において弾性波素子１２ａおよび１２ｂ並びに弾性波素子１２ａおよび１２ｂに電気的に接続された金属パターン１４ａおよび１４ｂから電気的に分離している（例えば電気的に独立している）。基板２０（第２基板）の上面（第２面）に設けられた金属パターン５０にはダミーバンプ３２ａおよび３２ｂが接合する。基板２０の下面（第３面）に設けられたグランド端子Ｇｎｄは金属パターン５０に接続可能である。

これにより、ダミーバンプ３２ａが接合された金属パターン５０を、弾性波素子１２ｂの近くに設けられたダミーバンプ３２ｂの領域まで広げることができる。よって、ダミーバンプ３２ａからの放熱性を向上できる。

実施例１と同様に、弾性波素子１２ａは、送信フィルタ６０に含まれる１または複数の第１弾性波共振器を含み、弾性波素子１２ｂは、送信フィルタ６０とは異なる通過帯域を有する受信フィルタ６２に含まれる１または複数の第２弾性波共振器を含んでもよい。平面視においてダミーバンプ３２ａに最も近い弾性波共振器は１または複数の第１弾性波共振器の少なくとも１つであり、平面視においてダミーバンプ３２ｂに最も近い弾性波共振器は１または複数の第２弾性波共振器の少なくとも１つである。

実施例１のサンプルＤと同様に、金属パターン５０は、送信フィルタ６０の接地パッドに電気的に接続された第２金属パターンと、受信フィルタ６２の接地パッドに電気的に接続された第３金属パターンと、の少なくとも一方と基板２０の上面内において電気的に接続されていない。これにより、送信フィルタ６０と受信フィルタ６２とのアイソレーションを向上できる。送信フィルタ６０の共通パッドＰａ１と受信フィルタ６２の共通パッドＰａ２とは基板１０において電気的に接続されていないが、基板１０において電気的に接続されていてもよい。

［実施例２の変形例１および２］
図１７（ａ）および図１７（ｂ）は、実施例２の変形例１および２に係る弾性波デバイスの断面図である。図１７（ａ）に示すように、基板２０上に基板１０がフリップチップ実装されている。封止部は設けられていない。その他の構成は実施例２および実施例１の変形例４と同じであり説明を省略する。実施例２の変形例１のように封止部は設けられていなくてもよい。

図１７（ｂ）に示すように、基板２０はキャップ部であり、例えばシリコン、アルミナ、スピネル、サファイア、ガラス等の無機材料または樹脂である。基板２０は周縁において基板１０側に突出した突出部２１を有している。突出部２１の上面は基板１０周縁の下面に接合される。バンプ３０ａ、３０ｂ、ダミーバンプ３２ａおよび３２ｂは基板２０の上面に設けられた金属パターン２２に接続する。金属パターン２２は基板２０を貫通するビア配線２４により基板２０の下面に設けられた端子に接続される。その他の構成は実施例２の変形例１と同じであり説明を省略する。実施例２の変形例２のように、基板２０は、基板１０の弾性波素子１２ａおよび１２ｂを覆うように設けられたキャップでもよい。

実施例１、２およびその第１フィルタおよび第２フィルタとして送信フィルタ６０および受信フィルタ６２を例に説明したが、両方が送信フィルタまたは両方が受信フィルタでもよい。また、マルチプレクサとしてデュプレクサの例を説明したがトリプレクサまたはクワッドプレクサでもよい。ラダー型フィルタの直列共振器および並列共振器の個数は任意に設計できる。フィルタとしてラダー型フィルタを例に説明したが、多重モードフィルタ等でもよい。弾性波素子１２ａおよび１２ｂはフィルタでなくてもよい。弾性波素子１２ａおよび１２ｂの一方は受動素子のような機能素子でもよく、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）素子でもよい。

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、１０ａ、１０ｂ、２０基板
１２ａ、１２ｂ弾性波素子
１４ａ、１４ｂ、２２ａ、２２ｂ、２４ａ、２４ｂ金属パターン
３０ａ、３０ｂバンプ
３２ａ、３２ｂダミーバンプ
６０送信フィルタ
６２受信フィルタ

Claims

第１面を有する第１基板と、
前記第１面に設けられた弾性波素子と、
第２面を有する第２基板と、
前記第２面に設けられた機能素子と、
前記第１面および前記第２面と空隙を挟み向かい合う第３面と前記第３面の反対の面の第４面とを有する第３基板と、
前記第１基板内において前記弾性波素子および前記弾性波素子に接続された配線から分離され、前記第１面と前記第３面との間を接続する第１ダミーバンプと、
前記第２基板内において前記機能素子および前記機能素子に接続された配線から分離され、前記第２面と前記第３面との間を接続する第２ダミーバンプと、
前記第３面に設けられ、前記第１ダミーバンプと前記第２ダミーバンプとが接触し、前記第３面内において前記第１ダミーバンプおよび前記第２ダミーバンプを接続する第１金属パターンと、
前記第３面に設けられ、前記第１面および前記第２面のいずれか一方に設けられた接地パッドに電気的に接続され、前記第３面において前記第１金属パターンから電気的に独立する第５金属パターンと、
前記第４面に設けられ、前記第１金属パターンと電気的に接続可能な端子と、
前記第３基板に含まれ、前記第３面を有する第１絶縁層と、
前記第１ダミーバンプと前記第２ダミーバンプとの間の前記第１金属パターンと接触し前記第１絶縁層を貫通する第１ビア配線と、
を具備し、
前記第１金属パターンは、前記第１ビア配線を介し前記端子と電気的に接続され、
平面視において、前記第１金属パターンの面積は前記第５金属パターンの面積より大きい弾性波デバイス。
前記第１金属パターンと接触し前記第１絶縁層を貫通する第２ビア配線と、
前記第３基板に含まれ、前記第１絶縁層と前記第４面との間に設けられ、第５面を有する第２絶縁層と、
前記第５面に設けられ、前記端子と接続され、前記第１ビア配線および前記第２ビア配線を並列に介し前記第１金属パターンと接続された第２金属パターンと、
を具備する請求項１に記載の弾性波デバイス。
前記弾性波素子は、第１フィルタに含まれる１または複数の第１弾性波共振器を含み、
前記機能素子は、前記第１フィルタとは異なる通過帯域を有する第２フィルタに含まれる１または複数の第２弾性波共振器を含む請求項１または２に記載の弾性波デバイス。
前記機能素子はインダクタおよびキャパシタの少なくとも一方である請求項１または２に記載の弾性波デバイス。
前記第１ダミーバンプおよび前記第２ダミーバンプは前記弾性波素子および前記機能素子から電気的に独立されている請求項１から４のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
第１面を有する第１基板と、
前記第１面に設けられ、第１フィルタに含まれる１または複数の第１弾性波共振器と、
前記第１面に設けられ、前記第１フィルタとは異なる通過帯域を有する第２フィルタに含まれる１または複数の第２弾性波共振器と、
前記第１面と空隙を挟み向かい合う第２面と前記第２面の反対の面の第３面とを有する第２基板と、
平面視において最も近い弾性波共振器は１または複数の第１弾性波共振器の少なくとも１つであり、前記第１基板内において、前記１または複数の第１弾性波共振器、前記１または複数の第２弾性波共振器、前記１または複数の第１弾性波共振器に接続された配線および前記１または複数の第２弾性波共振器に接続された配線から分離され、前記第１面と前記第２面との間を接続する第１ダミーバンプと、
平面視において最も近い弾性波共振器は１または複数の第２弾性波共振器の少なくとも１つであり、前記第１基板内において、前記１または複数の第１弾性波共振器、前記１または複数の第２弾性波共振器、前記１または複数の第１弾性波共振器に接続された配線および前記１または複数の第２弾性波共振器に接続された配線から分離され、前記第１面と前記第２面との間を接続する第２ダミーバンプと、
前記第２面に設けられ、前記第１ダミーバンプと前記第２ダミーバンプとが接触し、前記第２面内において前記第１ダミーバンプおよび前記第２ダミーバンプを接続する第１金属パターンと、
前記第２面に設けられ、前記第１面に設けられた接地パッドに電気的に接続され、前記第２面において前記第１金属パターンから電気的に独立する第４金属パターンと、
前記第３面に設けられ、前記第１金属パターンと電気的に接続可能な端子と、
前記第２基板に含まれ、前記第２面を有する絶縁層と、
前記第１ダミーバンプと前記第２ダミーバンプとの間の前記第１金属パターンと接触し前記絶縁層を貫通するビア配線と、
を具備し、
前記第１金属パターンは、前記ビア配線を介し前記端子と電気的に接続され、
平面視において、前記第１金属パターンの面積は前記第４金属パターンの面積より大きい弾性波デバイス。
前記第１ダミーバンプおよび前記第２ダミーバンプは前記１または複数の第１弾性波共振器および前記１または複数の第２弾性波共振器から電気的に独立されている請求項６記載の弾性波デバイス。
前記端子は、接地端子である請求項１から７のいずれか一項記載の弾性波デバイス。