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KR101931508B1 - 탄성파 장치, 통신 모듈 기기 및 탄성파 장치의 제조 방법 - Google Patents

탄성파 장치, 통신 모듈 기기 및 탄성파 장치의 제조 방법 Download PDF

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KR101931508B1
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다이스케 세키야
타쿠 키쿠치
야스히코 히라노
히로시 타나카
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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

실장기판과 커버 부재 사이에 몰드 수지가 충분하게 충전되어 있으면서, 커버 부재가 오목해지기 어려운 탄성파 장치를 제공한다.
탄성파 장치(1)는, 압전기판(13) 상에 마련되어 있는 제1 지지층(15a1, 15a2)과, 상기 압전기판(13)의 한쪽 주면에 수직인 방향으로 봤을 때, 제1 지지층(15a1, 15a2)을 둘러싸도록, 압전기판(13) 상에 마련되어 있는 제2 지지층(15b)과, 제1 지지층(15a1, 15a2) 상 및 제2 지지층(15b) 상에 마련되어 있는 커버 부재(16)를 가지는 탄성파 소자(2)와, 탄성파 소자(2)가 실장되어 있는 실장기판(3)과, 실장기판(3) 상에 마련되어 있고, 탄성파 소자(2)를 봉지하고 있는 몰드 수지(7)를 포함한다. 제2 지지층(15b)의 두께보다도 제1 지지층(15a1, 15a2)의 두께는 얇다. 커버 부재(16)는, 실장기판(3)으로부터 멀어지도록 압전기판(13)을 향해 볼록 형상으로 만곡되어 있다. 실장기판(3)과 커버 부재(16) 사이에 몰드 수지(7)가 충전되어 있다.

Description

탄성파 장치, 통신 모듈 기기 및 탄성파 장치의 제조 방법
본 발명은, WLP(Wafer Level Package) 구조를 가지는 탄성파 소자가 실장기판에 실장되어 있는 탄성파 장치, 통신 모듈 기기 및 탄성파 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
종래, WLP 구조를 가지는 탄성파 소자가 실장기판에 실장되어 있는 탄성파 장치가 휴대전화기 등에 널리 이용되고 있다.
하기의 특허문헌 1에서의 탄성파 소자에서는, 압전기판 상의 기능부를 둘러싸도록, 압전기판 상에 지지체가 마련되어 있다. 또한, 압전기판 상에는, 지지체에 둘러싸여 있는 부분에 지지 기둥이 마련되어 있다.
하기의 특허문헌 2에서의 탄성파 소자는, 압전기판 측에 접근하도록 중앙부가 만곡(灣曲)되어 있는 커버 부재를 가진다. 탄성파 소자는, 윗면 및 아랫면으로부터 2층의 절연층에 의해 끼여 있고, 측면이 3층째의 절연층에 의해 덮여 있다. 3층의 절연층을 압착할 때에 커버 부재에 압력이 가해져 커버 부재가 만곡된다고 되어 있다.
일본 특허 제5141852호 일본 공개특허공보 2014-14131호
최근에는, 탄성파 장치의 한층 더한 저배화(低背化)가 요구되고 있다. 따라서, 실장기판과 탄성파 소자의 커버 부재의 간격이 보다 좁게 되어 있다. 그러나 특허문헌 1에서의 커버 부재는 평탄하다. 그 때문에, 탄성파 소자를 몰드 수지에 의해 봉지(封止)할 때에 실장기판과 커버 부재 사이의 몰드 수지의 충전이 충분하지 않은 경우가 있었다.
특허문헌 2에서는 압착된 3층의 절연층에 의해 탄성파 소자가 봉지되어 있다.
본 발명의 목적은, 실장기판과 커버 부재 사이에 몰드 수지가 충분히 충전되어 있으면서, 커버 부재가 오목해지기 어려운, 탄성파 장치, 통신 모듈 기기 및 탄성파 장치의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치는, 서로 대향하고 있는 한 쌍의 주면을 가지는 압전기판과, 상기 압전기판의 한쪽 주면(主面) 상에 마련되어 있는 여진(勵振)전극과, 상기 압전기판의 상기 한쪽 주면 상에 마련되어 있는 적어도 1개의 제1 지지층과, 상기 압전기판의 상기 한쪽 주면에 수직인 방향으로 봤을 때, 상기 여진전극 및 상기 제1 지지층을 둘러싸도록 상기 압전기판의 상기 한쪽 주면 상에 마련되어 있는 제2 지지층과, 상기 제1, 제2 지지층 상에 마련되어 있고, 상기 제2 지지층 및 상기 압전기판과 함께 상기 여진전극을 봉지하고 있는 커버 부재를 가지는 탄성파 소자와, 상기 탄성파 소자가 실장되어 있는 실장기판과, 상기 실장기판 상에 마련되어 있고, 상기 탄성파 소자를 봉지하고 있는 몰드 수지를 포함하며, 상기 제2 지지층의 두께보다도 상기 제1 지지층의 두께가 얇고, 상기 커버 부재가 상기 실장기판으로부터 멀어지도록 상기 압전기판을 향해 볼록 형상으로 만곡되어 있으며, 상기 실장기판과 상기 커버 부재 사이에 상기 몰드 수지가 충전되어 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 어느 특정 국면에서는, 상기 제1 지지층이 상기 제1 지지층을 횡단하는 방향으로서의 폭 방향을 가지고, 상기 제2 지지층이 상기 제2 지지층을 횡단하는 방향으로서의 폭 방향을 가지며, 적어도 1개의 상기 제1 지지층의 폭이 상기 제2 지지층의 폭보다도 좁다. 이 경우에는 여진전극 등을 배치하는 부분의 면적을 크게 할 수 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 다른 특정 국면에서는, 상기 제1 지지층이 복수 존재하고, 상기 복수의 제1 지지층 중 적어도 1개의 제1 지지층의 폭이 다른 제1 지지층의 폭보다도 좁으면서, 상기 복수의 제1 지지층 중 적어도 1개의 제1 지지층의 두께가 다른 제1 지지층의 두께보다도 얇다. 이 경우에는 여진전극 등을 배치하는 부분의 면적을 크게 할 수 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 또 다른 특정 국면에서는, 상기 탄성파 장치를 상기 압전기판의 상기 한쪽 주면에 수직인 방향으로 봤을 때, 상기 제1 지지층이 상기 제2 지지층과 양단(兩端)에서 접해 있다. 이 경우에는, 제1 지지층은 제2 지지층을 측면 방향에서 지지할 수 있으므로 강도가 한층 강해진다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 다른 특정 국면에서는, 상기 제1 지지층이 한쪽 단부(端部) 및 다른 쪽 단부를 가지고, 상기 탄성파 장치를 상기 압전기판의 상기 한쪽 주면에 수직인 방향으로 봤을 때, 상기 제1 지지층의 한쪽 단부가 상기 제2 지지층과 접해 있으며, 상기 제1 지지층의 다른 쪽 단부의 형상이 상기 다른 쪽 단부 이외의 형상보다도 크다. 이 경우에는 커버 부재를 안정적으로 지지할 수 있다.
본 발명에 따른 통신 모듈 기기는, 본 발명에 따라 구성된 탄성파 장치를 포함하는 프론트 엔드(front-end)부와, 상기 프론트 엔드부에 접속되어 있는 능동 소자를 포함한다. 이 경우에는 실장기판과 커버 부재 사이에 몰드 수지를 보다 한층 충분하게 충전할 수 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 제조 방법은, 서로 대향하고 있는 한 쌍의 주면을 가지는 압전기판과, 상기 압전기판의 한쪽 주면 상에 마련되어 있는 여진전극과, 상기 압전기판의 상기 한쪽 주면 상에 마련되어 있는 적어도 1개의 제1 지지층과, 상기 압전기판의 상기 한쪽 주면에 수직인 방향으로 봤을 때, 상기 여진전극 및 상기 제1 지지층을 둘러싸도록 상기 압전기판의 상기 한쪽 주면 상에 마련되어 있는 제2 지지층과, 상기 제1, 제2 지지층 상에 마련되어 있고, 상기 제2 지지층 및 상기 압전기판과 함께 상기 여진전극을 봉지하고 있는 커버 부재를 가지는 탄성파 소자를 제작하는 공정과, 상기 탄성파 소자를 실장기판 상에 실장하는 공정과, 상기 실장기판 상에 몰드 수지를 마련하고, 상기 탄성파 소자를 봉지하는 공정을 포함하며, 상기 탄성파 소자를 제작하는 공정에서는, 상기 제2 지지층의 두께보다도 상기 제1 지지층의 두께가 얇도록 상기 제1, 제2 지지층을 마련하면서, 상기 커버 부재를 상기 실장기판으로부터 멀어지도록 상기 압전기판을 향해 볼록 형상으로 만곡시키고, 상기 탄성파 소자를 봉지하는 공정에서는, 상기 실장기판과 상기 커버 부재 사이에 상기 몰드 수지가 충전되도록 상기 몰드 수지를 마련한다. 이 경우에는 실장기판과 커버 부재 사이에 몰드 수지를 보다 한층 충분하게 충전할 수 있다.
본 발명에 따른 탄성파 장치의 제조 방법의 어느 특정 국면에서는, 상기 제1 지지층을 복수 마련하고, 상기 복수의 제1 지지층 중 적어도 1개의 제1 지지층의 폭이 다른 제1 지지층의 폭보다도 작아지도록 상기 복수의 제1 지지층을 마련한다. 이 경우에는 제2 지지층의 두께보다도 적어도 1개의 제1 지지층의 두께를 용이하게 얇게 할 수 있다. 따라서, 생산성을 높일 수 있다. 또한, 폭이 넓은 제1 지지층을 가지기 때문에 강도를 높일 수 있다.
본 발명에 의하면, 실장기판과 커버 부재 사이에 몰드 수지가 충분하게 충전되어 있으면서, 커버 부재가 오목해지기 어려운, 탄성파 장치, 통신 모듈 기기 및 탄성파 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 정면 단면도이다.
도 2(a)는 본 발명의 제1 실시형태에서의 탄성파 소자의 평면도이고, 도 2(b)는 도 2(a) 중의 A-A선을 따르는 탄성파 소자의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태의 제1 변형예에서의 탄성파 소자의 정면 단면도이다.
도 4(a)는 본 발명의 제2 실시형태에서의 탄성파 소자의 평면도이고, 도 4(b)는 도 4(a) 중의 B-B선을 따르는 탄성파 소자의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시형태의 제2 변형예에서의 탄성파 소자의 평면도이다.
도 6(a)~도 6(c)는 제2 실시형태에서의 탄성파 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 정면 단면도이다.
도 7(a) 및 도 7(b)는 제2 실시형태에 따른 탄성파 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 정면 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시형태에서의 탄성파 소자의 정면 단면도이다.
도 9(a)는 본 발명의 제4 실시형태에서의 탄성파 소자의 평면도이고, 도 9(b)는 도 9(a) 중의 C-C선을 따르는 탄성파 소자의 여진부의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 탄성파 장치를 포함하는 통신 모듈 기기의 정면 단면도이다.
도 11은 본 발명의 탄성파 장치를 포함하는 통신 모듈 기기의 일례를 나타내는 블록도이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명함으로써, 본 발명을 분명하게 한다.
또한, 본 명세서에 기재된 각 실시형태는 예시적인 것이며, 다른 실시형태 간에 구성의 부분적인 치환 또는 조합이 가능한 것을 지적해 둔다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 탄성파 장치의 정면 단면도이다. 또한, 본원의 도면에서는 후술하는 여진전극을 직사각형에 대각선을 그은 약도에 의해 나타낸다.
탄성파 장치(1)는 실장기판(3)을 가진다. 실장기판(3)의 재료는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 세라믹스 등이 사용될 수 있다.
실장기판(3) 상에는 탄성파 소자(2)가 실장되어 있다. 보다 구체적으로는, 실장기판(3) 상에는 전극 랜드(4a, 4b)가 마련되어 있다. 한편, 상세한 내용은 후술하지만, 탄성파 소자(2)는 압전기판(13)을 가진다. 압전기판(13)의 도 1에서의 아래쪽에는 제2 지지층(15b)이 마련되어 있다. 제2 지지층(15b)의 아래쪽에는 커버 부재(16)가 마련되어 있다. 커버 부재(16)의 아래쪽에는 복수의 범프(bump)(6)가 마련되어 있다. 범프(6)는 솔더(solder) 등으로 이루어진다. 탄성파 소자(2)는 범프(6)에 의해 전극 랜드(4a, 4b)에 접합되어 있다.
실장기판(3) 상에는 몰드 수지(7)가 마련되어 있다. 몰드 수지(7)에 의해 탄성파 소자(2)가 봉지되어 있다.
본 실시형태의 특징은, 커버 부재(16)가 실장기판(3)으로부터 멀어지도록 압전기판(13)을 향해 볼록 형상으로 만곡되어 있는 것에 있다. 그로써, 커버 부재(16)와 실장기판(3) 사이를 포함시켜, 몰드 수지(7)를 충분하게 충전하는 것이 가능해진다. 또한, 커버 부재(16)를 지탱하는 제1 지지층(15a1, 15a2)이 있음으로써 커버 부재(16)가 오목해지기 어려워진다. 즉, 제1 지지층(15a1, 15a2)이 있음으로써 커버 부재(16)를 지탱할 수 있다. 따라서, 커버 부재(16)와 실장기판(3) 사이를 포함시킨, 몰드 수지(7)의 높은 충전성을 담보하면서, 높은 내구성을 가지는 것이 가능해진다. 이것을 탄성파 소자(2)의 구성의 상세와 함께 설명한다.
도 2(a)는 본 발명의 제1 실시형태에서의 탄성파 소자의 평면도이다. 도 2(b)는 도 2(a)의 A-A선을 따르는 탄성파 소자의 단면도이다.
상술한 바와 같이, 탄성파 소자(2)는 압전기판(13)을 가진다. 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 압전기판(13)은, 서로 대향하고 있는 한 쌍의 주면인, 제1 주면(13a)과 제2 주면(13b)을 가진다. 압전기판(13)은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, LiNbO3이나 LiTaO3 등의 압전 단결정으로 이루어진다. 압전기판(13)은 압전 세라믹스 등으로 이루어져 있어도 된다.
압전기판(13)의 한쪽의 주면으로서의 제2 주면(13b) 상에는 여진전극이 마련되어 있다. 본 실시형태에서는, 여진전극은 복수의 IDT 전극(14a~14c)이다. 각 IDT 전극(14a~14c)에 전압을 인가함으로써, 탄성표면파가 각각 여진된다. 도시되어 있지 않지만, 본 실시형태에서는, IDT 전극(14a)의 탄성표면파 전파 방향의 양측에는 반사기가 마련되어 있다. 그로써, 탄성파 공진자가 구성되어 있다. 마찬가지로, IDT 전극(14b, 14c)을 여진전극으로 하는 탄성파 공진자도 각각 구성되어 있다. 탄성파 소자(2)에서는 상기 각 탄성파 공진자를 포함하는 필터가 구성되어 있다. 또한, 탄성파 소자(2)의 회로 구성은 특별히 한정되지 않는다.
도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 압전기판(13)의 제2 주면(13b) 상에는 복수의 제1 지지층(15a1, 15a2) 및 제2 지지층(15b)이 마련되어 있다. 제1 지지층(15a1)은 IDT 전극(14a)과 IDT 전극(14b) 사이에 마련되어 있다. 제1 지지층(15a2)은 IDT 전극(14b)과 IDT 전극(14c) 사이에 마련되어 있다. 또한, 제1 지지층은 적어도 1개 마련되어 있으면 된다.
제1 지지층(15a1, 15a2)은, 제1 지지층(15a1, 15a2)의 두께 방향으로 수직인 길이 방향(L) 및 폭 방향(W1)을 가진다. 제2 지지층(15b)은, 제2 지지층(15b)을 횡단하는 방향으로서의 폭 방향(W2)을 가진다. 제1 지지층(15a1, 15a2)은, 압전기판(13)의 제2 주면(13b)에 수직인 방향으로 봤을 때, 직사각형상의 형상을 가진다. 제1 지지층(15a1)은 길이 방향(L)의 양단부(15a11, 15a12)를 가진다. 제1 지지층(15a2)은 길이 방향(L)의 양단부(15a21, 15a22)를 가진다. 또한, 제1 지지층(15a1, 15a2)의 평면 형상은 특별히 한정되지 않는다. 제1 지지층(15a1, 15a2)의 평면 형상은, 예를 들면 굴곡되어 있는 부분을 가져도 된다.
제2 지지층(15b)은, 압전기판(13)의 제2 주면(13b)에 수직인 방향으로 봤을 때, IDT 전극(14a~14c) 및 제1 지지층(15a1, 15a2)을 둘러싸고 있다. 제1 지지층(15a1)의 양단부(15a11, 15a12) 및 제1 지지층(15a2)의 양단부(15a21, 15a22)는 제2 지지층(15b)에 접해 있다. 본 실시형태에서는 제1 지지층(15a1, 15a2)의 폭과 제2 지지층(15b)의 폭은 동일한 넓이이다. 또한, 제1 지지층(15a1, 15a2)의 폭과 제2 지지층(15b)의 폭은 다른 넓이여도 된다. 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 제2 지지층(15b)의 두께보다도 제1 지지층(15a1, 15a2)의 두께는 얇다.
제1 지지층(15a1, 15a2) 상 및 제2 지지층(15b) 상에는 커버 부재(16)가 마련되어 있다. 보다 구체적으로는, 커버 부재(16)는 제1 지지층(15a1, 15a2) 및 제2 지지층(15b)에 접하도록 마련되어 있다. 따라서, 커버 부재(16)는, 제1 지지층(15a1, 15a2) 및 제2 지지층(15b)의 두께의 차에 추종한 형상으로 되어 있다. 제2 지지층(15b)의 두께보다도 제1 지지층(15a1, 15a2)의 두께는 얇기 때문에, 커버 부재(16)는, 압전기판(13)에 접근하도록 압전기판(13)을 향해 볼록 형상으로 만곡되어 있다.
제2 지지층(15b) 및 커버 부재(16)를 관통하도록, 언더 범프 메탈(Under-bump metal)층(17a, 17b)이 마련되어 있다. 언더 범프 메탈층(17a)은 제1, 제2 단부(17a11, 17a12)를 가진다. 언더 범프 메탈층(17b)은 제1, 제2 단부(17b11, 17b12)를 가진다. 언더 범프 메탈층(17a, 17b)의 제1 단부(17a11, 17b11)는 압전기판(13) 상에 각각 도달해 있다.
커버 부재(16) 상에는 복수의 범프(6)가 마련되어 있다. 언더 범프 메탈층(17a, 17b)의 제2 단부(17a12, 17b12)는 각 범프(6)에 각각 접속되어 있다. 도시되어 있지 않지만, IDT 전극(14a~14c)은 언더 범프 메탈층(17a) 또는 언더 범프 메탈층(17b)에 전기적으로 접속되어 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 각 범프(6)는 전극 랜드(4a, 4b)에 접합되어 있다. 전극 랜드(4a, 4b), 각 범프(6) 및 언더 범프 메탈층(17a) 또는 언더 범프 메탈층(17b)을 통해 IDT 전극(14a~14c)은 실장기판(3)에 전기적으로 접속되어 있다.
그런데 최근, 탄성파 장치의 한층 더한 저배화가 요구되고 있다. 그 때문에, 실장기판과 커버 부재의 간격이 보다 좁게 되어 있다. 몰드 수지를 마련할 때에는 가열에 의해 연화(軟化)시킨 고체의 몰드 수지를 압력을 가하여 충전한다. 그러나 간격이 좁은 부분에 몰드 수지를 충전하는 것은 곤란했다. 그 때문에, 실장기판과 커버 부재 사이에 몰드 수지가 충분하게 충전되어 있지 않은 경우가 있었다.
이에 반하여, 도 1로 되돌아가, 본 실시형태에서는 커버 부재(16)가 실장기판(3)으로부터 멀어지도록 압전기판(13)을 향해 볼록 형상으로 만곡되어 있다. 그 때문에, 실장기판(3)과 커버 부재(16)의 간격이 넓게 되어 있다. 따라서, 실장기판(3)과 커버 부재(16) 사이에 몰드 수지(7)를 용이하게 충전할 수 있다. 도 1에 나타나있는 바와 같이, 커버 부재(16) 및 실장기판(3)과 몰드 수지(7) 사이에는 공극이 존재하지 않는다. 이와 같이, 몰드 수지(7)를 확실하면서 충분하게 충전할 수 있다.
도 2(a) 및 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 커버 부재(16)는 제1 지지층(15a1, 15a2)에 접하도록 마련되어 있다. 따라서, 제1 지지층(15a1, 15a2)의 두께를 제어함으로써, 제1 지지층(15a1, 15a2)의 두께와 제2 지지층(15b)의 두께의 차를 제어할 수 있다. 커버 부재(16)가, 제1 지지층(15a1, 15a2)의 두께와, 제2 지지층(15b)의 두께의 차에 추종한 형상이 되기 때문에, 커버 부재(16)의 만곡 정도를 확실하게 제어할 수 있다. 그리고 제1 지지층(15a1, 15a2)의 두께를 제2 지지층(15b)의 두께보다도 얇게 함으로써, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 커버 부재(16)가 아래쪽으로 오목해진다. 이로써, 도 1에 나타내는 바와 같이, 실장기판과 커버 부재 사이에 몰드 수지가 보다 한층 충분하게 충전되게 된다. 또한, 제1 지지층(15a1)의 양단부(15a11, 15a12) 및 제1 지지층(15a2)의 양단부(15a21, 15a22)는 제2 지지층(15b)에 접해 있다. 이로써, 제1 지지층(15a1, 15a2)은 제2 지지층(15b)을 측면 방향에서 지지하고 있으므로 강도가 한층 강해진다. 제1 지지층(15a1, 15a2)의 두께가 제2 지지층(15b)의 두께보다도 얇기 때문에, 지지층 수지 경화 시의 제1 지지층(15a1, 15a2)의 열수축의 정도는 작다. 따라서, 제2 지지층(15b)이 변형되기 어렵다. 따라서, 탄성파 소자(2)의 두께 방향의 강도뿐만 아니라, 측면 방향의 강도도 높일 수 있다.
또한, 제1 지지층(15a1)의 양단부(15a11, 15a12) 및 제1 지지층(15a2)의 양단부(15a21, 15a22)는 제2 지지층(15b)에 반드시 접해 있지 않아도 된다. 이 경우에도 두께 방향의 강도를 높일 수 있으면서, 몰드 수지를 충분하게 충전할 수 있다.
본 실시형태와 같이, 복수의 제1 지지층이 마련되어 있는 경우, 적어도 1개의 제1 지지층의 폭은 제2 지지층의 폭보다도 넓어도 된다. 예를 들면, 도 3에 나타내는 제1 변형예의 탄성파 소자(52)에서는 제1 지지층(55a1, 55a2)이 마련되어 있다. 제1 지지층(55a2)의 폭은 제2 지지층(15b)의 폭보다도 넓다. 이 경우에는 탄성파 소자의 강도를 높일 수 있다.
도 4(a)는 본 발명의 제2 실시형태에서의 탄성파 소자의 평면도이다. 도 4(b)는 도 4(a) 중의 B-B선을 따르는 탄성파 소자의 단면도이다.
탄성파 소자(22)는, 제1 지지층(25a1, 25a2)의 폭이 제2 지지층(15b)의 폭보다도 좁은 점에서, 제1 실시형태와 다르다. 제2 실시형태의 탄성파 소자(22) 및 탄성파 장치는, 상기 이외의 점에서는, 제1 실시형태의 탄성파 소자(2) 및 탄성파 장치(1)와 동일한 구성을 가진다.
본 실시형태에서도 실장기판과 커버 부재(16)의 간격을 넓게 할 수 있다. 따라서, 제1 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 제1 지지층(25a1, 25a2)의 폭이 좁기 때문에, IDT 전극(14a~14c) 등을 배치하는 부분의 면적을 크게 할 수 있다. 혹은, 압전기판(13)의 면적을 작게 할 수도 있고, 탄성파 소자(22) 및 탄성파 장치를 소형으로 할 수도 있다.
도 5에 나타내는 제2 실시형태의 제2 변형예의 탄성파 소자(62)와 같이, 제1 지지층(65a1, 65a2)은 다른 부분보다도 폭이 넓은 폭광(幅廣)부(65A1, 65A2)를 가져도 된다. 환언하면, 폭광부(65A1, 65A2)의 형상은 다른 부분의 형상보다도 크다. 보다 구체적으로는, 폭광부(65A1)는 제1 지지층(65a1)의 한쪽 단부(65a11)를 포함하는 위치에 배치되어 있다. 제1 지지층(65a1)의 폭광부(65A1)에 포함되는 단부(65a11)는 제2 지지층(15b)에 접해 있지 않다. 제1 지지층(65a2)의 한쪽 단부(65a21)도 폭광부(65A2)에 포함되어 있고, 제2 지지층(15b)에 접해 있지 않다. 이로써, IDT 전극(14a~14c) 등을 배치하는 부분의 면적을 크게 할 수 있으면서, 커버 부재(16)를 안정적으로 지지할 수 있다.
또한, 탄성파 소자(62)에서는, 제1 지지층(65a1, 65a2)의 다른 쪽 단부(65a12, 65a22)는 제2 지지층(15b)에 접해 있다.
폭광부(65A1)의 위치는 특별히 한정되지 않는다. 또한, 제1 지지층(65a1)의 양단부(65a11, 65a12)가 제2 지지층(15b)에 접해 있는 경우의 제1 지지층(65a1)의 길이 방향(L)의 중앙부 부근에, 폭광부(65A1)가 위치하고 있는 것이 바람직하다. 상기의 위치는 제2 지지층(15b)으로부터 길이 방향(L)에서 가장 떨어져 있는 위치이다. 그 때문에, 커버 부재(16), 제2 지지층(15b) 및 압전기판(13)으로 이루어지는 중공(中空)부는 두께 방향의 압력에 의해 상기의 위치에서 찌그러지기 쉽다. 상기의 위치에 폭광부(65A1)를 배치함으로써, 탄성파 소자(62)의 강도를 효과적으로 높일 수 있다. 폭광부(65A2)에 대해서도 마찬가지이다.
폭광부(65A1)는, 제1 지지층(65a1)의 단부(65a11, 65a12)의 어느 것도 포함하지 않는 위치에 배치되어 있어도 된다. 폭광부(65A2)도, 제1 지지층(65a2)의 단부(65a21, 65a22)의 어느 것도 포함하지 않는 위치에 배치되어 있어도 된다. 이때, 예를 들면, 제1 지지층(65a1)의 양단부(65a11, 65a12) 및 제1 지지층(65a2)의 양단부(65a21, 65a22)가 제2 지지층(15b)에 접해 있어도 된다. 이 경우, 탄성파 소자(62)의 강도를 보다 한층 높일 수 있다.
도 5에 나타나있는 바와 같이, 폭광부(65A1, 65A2)의 평면 형상은 직사각형상이지만, 평면 형상은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 다각형이나 원형 등이어도 된다.
다음으로, 제2 실시형태에 따른 탄성파 장치의 제조 방법을 설명한다.
도 6(a)~도 6(c)는 제2 실시형태에서의 탄성파 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 정면 단면도이다. 도 7(a) 및 도 7(b)는 제2 실시형태에 따른 탄성파 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 정면 단면도이다.
도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 압전기판(13)을 준비한다. 다음으로, 압전기판(13)의 제2 주면(13b) 상에 IDT 전극(14a~14c)을 마련한다. IDT 전극(14a~14c)을 마련할 때에는 예를 들면, 스퍼터링법(sputtering method)이나 CVD법 등에 의해 금속막을 형성한다. 다음으로, 포토리소그래피법 등에 의해 금속막을 패터닝(patterning)한다.
다음으로, 압전기판(13)의 제2 주면(13b) 상에 제1 지지층 및 제2 지지층을 마련한다. 제1 지지층 및 제2 지지층은 예를 들면, 포토리소그래피법 등에 의해 마련할 수 있다. 이 경우, 제1 지지층 및 제2 지지층을 동시에 마련할 수도 있다.
보다 구체적으로는, 도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 압전기판(13)의 제2 주면(13b) 상에 광경화성 수지층(25)을 적층한다. 다음으로, 광경화성 수지층(25)의 제1 영역(25X1) 및 제2 영역(25X2)에 동시에 노광한다. 이때, 제2 영역(25X2)의 폭보다도 제1 영역(25X1)의 폭이 작아지도록 노광한다. 그로써, 광경화성 수지층(25)의 제1, 2 영역(25X1, 25X2)을 광경화한다. 광경화성 수지층(25)의 제3 영역(25Y)에는 노광하지 않기 때문에 제3 영역(25Y)은 광경화되지 않는다. 또한, 노광에 사용하는 마스크의 패턴을 조정함으로써, 제1 영역(25X1)의 폭 및 제2 영역(25X2)의 폭을 용이하게 조정할 수 있다.
상기 노광 시에, 광경화성 수지층(25)의 제2 영역(25X2)을 노광하는 면적보다도 제1 영역(25X1)을 노광하는 면적은 작다. 그로써, 제2 영역(25X2)의 광경화 반응의 속도보다도 제1 영역(25X1)의 광경화 반응의 속도를 느리게 할 수 있다. 따라서, 제1 영역(25X1) 및 제2 영역(25X2)을 동시에 노광해도 제2 영역(25X2)의 미(未)경화부보다도 제1 영역(25X1)의 미경화부를 많게 할 수 있다.
다음으로, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 광경화성 수지층의 미경화부를 에칭에 의해 제거한다. 그로써, 도 6(a)에 나타낸 광경화성 수지층(25)의 제1 영역(25X1)으로부터 제1 지지층(25a1, 25a2)을 형성한다. 광경화성 수지층(25)의 제2 영역(25X2)으로부터 제2 지지층(15b)을 형성한다.
이때, 도 6(a)에 나타낸 제2 영역(25X2)의 미경화부보다도 제1 영역(25X1)의 미경화부 쪽이 많다. 따라서, 제2 영역(25X2)이 에칭에 의해 제거되는 부분보다도 제1 영역(25X1)이 에칭에 의해 제거되는 부분 쪽이 많다. 따라서, 제2 지지층(15b)의 두께보다도 제1 지지층(25a1, 25a2)의 두께는 얇아진다.
상기의 포토리소그래피법에 의해, 제1 지지층(25a1, 25a2) 및 제2 지지층(15b)을 동시에 마련할 수 있다. 또한, 광경화성 수지층(25)에 노광하는 선폭을 조정함으로써, 제1 지지층(25a1, 25a2) 및 제2 지지층(15b)의 두께를 조정할 수 있다. 그로써, 제1 지지층(25a1, 25a2) 및 제2 지지층(15b)을 마련함과 동시에, 양자의 두께의 차도 형성할 수 있다. 이와 같이, 생산성을 효과적으로 높일 수 있다.
또한, 제1 지지층(25a1, 25a2) 및 제2 지지층(15b)을 마련하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 제1 지지층(25a1, 25a2) 및 제2 지지층(15b)의 두께의 조정은 예를 들면, 연마 등에 의해 실시해도 된다.
다음으로, 도 6(c)에 나타내는 바와 같이, 제1 지지층(25a1, 25a2) 상 및 제2 지지층(15b) 상에 커버 부재(16)를 마련한다. 이때, 제1 지지층(25a1, 25a2) 및 제2 지지층(15b)에 접하도록 커버 부재(16)를 마련한다. 그로써, 커버 부재(16)를 압전기판(13)을 향해 볼록 형상으로 만곡시킨다.
다음으로, 커버 부재(16) 및 제2 지지층(15b)에 복수의 관통 구멍을 마련한다. 다음으로, 상기 복수의 관통 구멍을 채우도록, 언더 범프 메탈층(17a, 17b)을 마련한다. 언더 범프 메탈층(17a, 17b)은 예를 들면, 전해 도금법 등에 의해 마련할 수 있다.
다음으로, 언더 범프 메탈층(17a, 17b)에 접속하도록, 커버 부재(16) 상에 범프(6)를 각각 마련한다. 이로써, 탄성파 소자(22)를 얻을 수 있다.
다음으로, 도 7(a)에 나타내는 바와 같이, 탄성파 소자(22)를, 각 범프(6)를 사이에 두고 실장기판(3) 상의 전극 랜드(4a, 4b)에 접속한다.
다음으로, 도 7(b)에 나타내는 바와 같이, 실장기판(3) 상에 몰드 수지(7)를 마련한다. 그로써, 탄성파 소자(22)를 봉지한다. 탄성파 소자(22)의 커버 부재(16)는, 실장기판(3)으로부터 멀어지도록 압전기판(13)을 향해 볼록 형상으로 만곡되어 있다. 따라서, 실장기판(3)과 커버 부재(16) 사이에 몰드 수지(7)를 확실하면서 충분하게 충전할 수 있다. 이로써, 탄성파 장치(21)를 얻을 수 있다.
도 8은 제3 실시형태에서의 탄성파 소자의 정면 단면도이다.
탄성파 소자(32)의 제1 지지층(35a2)의 두께는 제2 지지층(15b)의 두께와 동일한 두께이면서, 제1 지지층(35a2)의 폭은 제2 지지층(15b)의 폭과 동일한 넓이이다. 제1 지지층(35a1)의 폭은 제1 지지층(35a2)의 폭보다도 좁으면서, 제1 지지층(35a1)의 두께는 제1 지지층(35a2) 및 제2 지지층(15b)의 두께보다도 얇다. 제3 실시형태의 탄성파 소자(32) 및 탄성파 장치는, 상기의 점 이외에는 제1 실시형태의 탄성파 소자(2) 및 탄성파 장치(1)와 동일한 구성을 가진다.
이 경우에도 커버 부재(36)는 압전기판(13) 측을 향해 볼록 형상이 되도록 만곡되어 있다. 따라서, 제1 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
제1 지지층(35a1)과 제1 지지층(35a2) 및 제2 지지층(15b)의 폭 및 두께의 차는, 제2 실시형태의 탄성파 소자(22)의 제조 방법과 동일한 방법에 의해 용이하게 마련할 수 있다. 따라서, 생산성을 높일 수 있다. 또한, 폭이 넓은 제1 지지층(35a2)을 가지기 때문에 강도가 높다. 또한, 제1 지지층(35a1)의 폭은 제1 지지층(35a2)의 폭 이상의 넓이여도 된다.
제1 실시형태, 제2 실시형태 및 제3 실시형태에서의 탄성파 소자(2, 22 및 32)는 탄성표면파를 이용한다. 본 발명은 탄성표면파를 이용하는 탄성파 소자에 한정되지 않고, 벌크파(bulk waves)를 이용하는 탄성파 소자를 가지는 탄성파 장치에도 적용할 수 있다.
도 9(a)는 본 발명의 제4 실시형태에서의 탄성파 소자의 평면도이다. 도 9(b)는 도 9(a) 중의 C-C를 따르는 탄성파 소자의 여진부의 단면도이다. 또한, 도 9(a)에서는 여진부를 직사각형에 대각선을 그은 약도에 의해 나타낸다.
탄성파 소자(42)는 멤브레인(membrane)형 탄성파 소자이다. 탄성파 소자(42)에서는 벌크파가 여진된다. 제4 실시형태에서는 벌크파가 여진되는 부분의 구성이 제1 실시형태와 다르다. 또한, 탄성파 소자(42)의 기판(48)은 압전기판에는 한정되지 않는다. 상기의 점 이외에는, 제4 실시형태의 탄성파 소자(42) 및 탄성파 장치는 제1 실시형태의 탄성파 소자(2) 및 탄성파 장치(1)와 동일한 구성을 가진다.
도 9(a)에 나타내는 바와 같이, 탄성파 소자(42)는 기판(48)을 가진다. 기판(48)의 재료는 특별히 한정되지 않지만, 세라믹스 등이 사용될 수 있다.
기판(48) 상에는 벌크파가 여진되는 부분인 여진부(44A~44C)가 구성되어 있다. 여진부(44A~44C)는 모두 동일한 구성을 가진다. 도 9(b)를 이용하여 여진부(44A)의 구성을 설명한다.
기판(48) 상에는 유전체막(49)이 마련되어 있다. 유전체막(49)은, 기판(48)에 접해 있는 제1 부분(49a)과, 기판(48)에는 접해 있지 않은 제2 부분(49b)을 가진다. 기판(48)과 유전체막(49)의 제2 부분(49b) 사이에는 공극(D)이 배치되어 있다. 유전체막(49)은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, SiO2나 SiN 등으로 이루어져 있어도 된다.
유전체막(49) 상에는 제1 전극(44a)이 마련되어 있다. 유전체막(49) 상 및 제1 전극(44a) 상에는 압전체막(43)이 마련되어 있다. 압전체막(43) 상에는 제2 전극(44b)이 마련되어 있다. 제1 전극(44a)과 제2 전극(44b)은 압전체막(43)을 사이에 두고 서로 대향하고 있는 부분을 가진다.
제1 전극(44a) 및 제2 전극(44b)에 전압을 인가함으로써, 벌크파가 여진된다. 상기한 바와 같이 여진되는 부분과, 기판(48) 사이에는 공극(D)이 배치되어 있다. 이와 같이, 여진부(44A)는 멤브레인형 구성을 가진다.
제4 실시형태의 탄성파 장치는 도 1에서의 IDT 전극(14a~14c)이 여진부(44A~44C)로 치환된 구성을 가진다. 따라서, 본 실시형태에서도 제1 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 탄성파 장치는 다양한 전자기기나 통신기기에 널리 이용된다. 이 예를 도 10을 이용하여 설명한다.
도 10은 본 발명의 탄성파 장치를 포함하는 통신 모듈 기기의 정면 단면도이다.
통신 모듈 기기(10)의 실장기판(3) 상에는 탄성파 소자(2) 및 소자(5A, 5B)가 실장되어 있다. 소자(5A, 5B)는 콘덴서나 저항 등의 수동 소자여도 되고, IC나 트랜지스터 등의 능동 소자여도 된다. 또한, 실장기판(3) 상에 실장되어 있는 소자의 개수 및 종류는 특별히 한정되지 않는다.
도 11은 본 발명의 탄성파 장치를 포함하는 통신 모듈 기기의 일례를 나타내는 블록도이다.
통신 모듈 기기(10)는 예를 들면, 프론트 엔드부(2A)와, 프론트 엔드부(2A)에 접속되어 있는 능동 소자(2B)를 가진다. 보다 구체적으로는 프론트 엔드부(2A)는, 복수의 탄성파 소자(2)와, 스위치(2Aa)를 포함한다. 스위치(2Aa)에 의해, 이용되는 탄성파 소자(2)가 전환된다. 프론트 엔드부(2A)는 안테나(2C)에 접속되어 있다. 능동 소자(2B)로는 예를 들면, PA(Power Amplifier)나 LNA(Low Noise Amplifier) 등을 들 수 있다. 이 통신 모듈 기기(10)는 이동체 통신기기나 헬스케어 통신기기 등에 이용된다.
이동체 통신기기로는 휴대전화, 스마트폰, 카 네비게이션 등이 있다. 헬스케어 기기로는 체중계나 체지방계 등이 있다. 헬스케어 기기나 이동체 통신기기는 안테나, RF 모듈, LSI, 디스플레이, 입력부, 전원 등을 포함하고 있다.
여기서, 실장기판 상에 복수의 소자가 실장되어 있는 경우, 몰드 수지를 복수의 소자끼리의 사이에 충전할 필요가 있다. 그 때문에, 실장기판과 탄성파 소자의 커버 부재 사이에 몰드 수지를 충분하게 충전하는 것은 곤란했다. 이에 반하여, 도 10에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 통신 모듈 기기(10)에서의 탄성파 소자(2)의 커버 부재(16)는, 실장기판(3)으로부터 멀어지도록 압전기판(13)을 향해 볼록형상으로 만곡되어 있다. 따라서, 몰드 수지(7)를 확실하면서 충분하게 충전할 수 있다.
1: 탄성파 장치 2: 탄성파 소자
2A: 프론트 엔드부 2Aa: 스위치
2B: 능동 소자 2C: 안테나
3: 실장기판 4a, 4b: 전극 랜드
5A, 5B: 소자 6: 범프
7: 몰드 수지 10: 통신 모듈 기기
13: 압전기판 13a, 13b: 제1, 제2 주면
14a~14c: IDT 전극 15a1, 15a2: 제1 지지층
15a11, 15a12, 15a21, 15a22: 단부 15b: 제2 지지층
16: 커버 부재 17a, 17b: 언더 범프 메탈층
17a11, 17b11: 제1 단부 17a12, 17b12: 제2 단부
21: 탄성파 장치 22: 탄성파 소자
25: 광경화성 수지층 25a1, 25a2: 제1 지지층
25X1, 25X2: 제1, 제2 영역 25Y: 제3 영역
32: 탄성파 소자 35a1, 35a2: 제1 지지층
36: 커버 부재 42: 탄성파 소자
43: 압전체막 44A~44C: 여진부
44a, 44b: 제1, 제2 전극 48: 기판
49: 유전체막 49a, 49b: 제1, 제2 부분
52: 탄성파 소자 55a1, 55a2: 제1 지지층
62: 탄성파 소자 65A1, 65A2: 폭광부
65a1, 65a2: 제1 지지층 65a11, 65a12, 65a21, 65a22: 단부

Claims (8)

  1. 서로 대향하고 있는 한 쌍의 주면(主面)을 가지는 압전기판과, 상기 압전기판의 한쪽 주면 상에 마련되어 있는 여진(勵振)전극과, 상기 압전기판의 상기 한쪽 주면 상에 마련되어 있는 적어도 1개의 제1 지지층과, 상기 압전기판의 상기 한쪽 주면에 수직인 방향으로 봤을 때, 상기 여진전극 및 상기 제1 지지층을 둘러싸도록 상기 압전기판의 상기 한쪽 주면 상에 마련되어 있는 제2 지지층과, 상기 제1, 제2 지지층 상에 마련되어 있고, 상기 제2 지지층 및 상기 압전기판과 함께 상기 여진전극을 봉지(封止)하고 있는 커버 부재를 가지는 탄성파 소자와,
    상기 탄성파 소자가 실장되어 있는 실장기판과,
    상기 실장기판 상에 마련되어 있고, 상기 탄성파 소자를 봉지하고 있는 몰드 수지를 포함하며,
    상기 제2 지지층의 두께보다도 상기 제1 지지층의 두께가 얇고,
    상기 커버 부재가 상기 실장기판으로부터 멀어지도록 상기 압전기판을 향해 볼록 형상으로 만곡(灣曲)되어 있으며,
    상기 실장기판과 상기 커버 부재 사이에 상기 몰드 수지가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 탄성파 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 지지층은, 상기 제1 지지층의 두께 방향에 수직인 방향 중 상기 제1 지지층을 가장 짧게 횡단하는 방향으로서의 폭 방향을 가지고,
    상기 제2 지지층은, 상기 제2 지지층의 두께 방향에 수직인 방향 중 상기 제2 지지층을 가장 짧게 횡단하는 방향으로서의 폭 방향을 가지며,
    적어도 1개의 상기 제1 지지층의 폭이 상기 제2 지지층의 폭보다도 좁은 것을 특징으로 하는 탄성파 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 지지층이 복수 존재하고,
    상기 복수의 제1 지지층 중 적어도 1개의 제1 지지층의 폭이 다른 제1 지지층의 폭보다도 좁으면서, 상기 복수의 제1 지지층 중 적어도 1개의 제1 지지층의 두께가 다른 제1 지지층의 두께보다도 얇은 것을 특징으로 하는 탄성파 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 탄성파 장치를 상기 압전기판의 상기 한쪽 주면에 수직인 방향으로 봤을 때, 상기 제1 지지층이 상기 제2 지지층과 양단(兩端)에서 접해 있는 것을 특징으로 하는 탄성파 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 지지층이 한쪽 단부(端部) 및 다른 쪽 단부를 가지고, 상기 탄성파 장치를 상기 압전기판의 상기 한쪽 주면에 수직인 방향으로 봤을 때, 상기 제1 지지층의 한쪽 단부가 상기 제2 지지층과 접해 있으며, 상기 제1 지지층의 다른 쪽 단부의 형상이 상기 다른 쪽 단부 이외의 형상보다도 큰 것을 특징으로 하는 탄성파 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 기재된 탄성파 장치를 포함하는 프론트 엔드(front-end)부와,
    상기 프론트 엔드부에 접속되어 있는 능동 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 모듈 기기.
  7. 서로 대향하고 있는 한 쌍의 주면을 가지는 압전기판과, 상기 압전기판의 한쪽 주면 상에 마련되어 있는 여진전극과, 상기 압전기판의 상기 한쪽 주면 상에 마련되어 있는 적어도 1개의 제1 지지층과, 상기 압전기판의 상기 한쪽 주면에 수직인 방향으로 봤을 때, 상기 여진전극 및 상기 제1 지지층을 둘러싸도록 상기 압전기판의 상기 한쪽 주면 상에 마련되어 있는 제2 지지층과, 상기 제1, 제2 지지층 상에 마련되어 있고, 상기 제2 지지층 및 상기 압전기판과 함께 상기 여진전극을 봉지하고 있는 커버 부재를 가지는 탄성파 소자를 제작하는 공정과,
    상기 탄성파 소자를 실장기판 상에 실장하는 공정과,
    상기 실장기판 상에 몰드 수지를 마련하고, 상기 탄성파 소자를 봉지하는 공정을 포함하며,
    상기 탄성파 소자를 제작하는 공정에서는, 상기 제2 지지층의 두께보다도 상기 제1 지지층의 두께가 얇도록 상기 제1, 제2 지지층을 마련하면서, 상기 커버 부재를 상기 실장기판으로부터 멀어지도록 상기 압전기판을 향해 볼록 형상으로 만곡시키고,
    상기 탄성파 소자를 봉지하는 공정에서는, 상기 실장기판과 상기 커버 부재 사이에 상기 몰드 수지가 충전되도록 상기 몰드 수지를 마련하는 것을 특징으로 하는 탄성파 장치의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 지지층을 복수 마련하고, 상기 제1 지지층의 두께 방향에 수직인 방향 중 상기 제1 지지층을 가장 짧게 횡단하는 방향을 상기 제1 지지층의 폭 방향이라고 하면, 상기 복수의 제1 지지층 중 적어도 1개의 제1 지지층의 폭이 다른 제1 지지층의 폭보다도 작아지도록 상기 복수의 제1 지지층을 마련하는 것을 특징으로 하는 탄성파 장치의 제조 방법.
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