CN112564667A - 电子设备 - Google Patents

电子设备 Download PDF

Info

Publication number
CN112564667A
CN112564667A CN202011015054.7A CN202011015054A CN112564667A CN 112564667 A CN112564667 A CN 112564667A CN 202011015054 A CN202011015054 A CN 202011015054A CN 112564667 A CN112564667 A CN 112564667A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cover
support substrate
piezoelectric layer
columnar body
acoustic wave
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011015054.7A
Other languages
English (en)
Inventor
岩渕亮太
山内基
宫川卓
菊地努
丸屋优树
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiyo Yuden Co Ltd
Original Assignee
Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiyo Yuden Co Ltd filed Critical Taiyo Yuden Co Ltd
Publication of CN112564667A publication Critical patent/CN112564667A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/88—Mounts; Supports; Enclosures; Casings
    • H10N30/883—Additional insulation means preventing electrical, physical or chemical damage, e.g. protective coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/05—Holders; Supports
    • H03H9/10—Mounting in enclosures
    • H03H9/1064—Mounting in enclosures for surface acoustic wave [SAW] devices
    • H03H9/1071—Mounting in enclosures for surface acoustic wave [SAW] devices the enclosure being defined by a frame built on a substrate and a cap, the frame having no mechanical contact with the SAW device
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/08—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of resonators or networks using surface acoustic waves
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02818—Means for compensation or elimination of undesirable effects
    • H03H9/02897—Means for compensation or elimination of undesirable effects of strain or mechanical damage, e.g. strain due to bending influence
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02818—Means for compensation or elimination of undesirable effects
    • H03H9/02913—Measures for shielding against electromagnetic fields

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

电子设备。一种电子设备，该电子设备包括：支撑基板；压电层，其设置在支撑基板上；功能元件，其包括设置在压电层的表面上的电极；金属的框体，其以在平面图围绕压电层和功能元件的方式设置在支撑基板上；金属的盖，其以在盖和支撑基板之间形成空间的方式设置在框体上，并将功能元件密封在空间中；以及柱状体，其设置于空间中的支撑基板与盖之间。

Description

电子设备
相关申请的交叉引用
本申请基于并要求2019年9月26日提交的在先日本专利申请No.2019-175663的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明的一些方面涉及电子设备。
背景技术
已知一种电子设备，其中设置有盖以在盖和诸如设置在基板上的声波元件之类的功能元件之间形成空间，并且功能元件密封到该空间中(例如，日本专利申请公开No.2013-58911、2014-90340、2014-143640、2016-201780和国际公开小册子No.2009/090895。
发明内容
在金属的盖设置在空间上方的结构中，当将压力施加到盖上时，盖可能会挠曲。盖的挠曲导致盖与功能元件等接触，这可能导致特性劣化。
本公开的目的在于提供一种能够减小盖的挠曲的电子设备。
根据本发明的一个方面，提供了一种电子设备，其包括：支撑基板；压电层，其设置在支撑基板上；功能元件，其包括设置在压电层的表面上的电极；金属的框体，其以在平面图围绕压电层和功能元件的方式设置在支撑基板上；金属的盖，其以在该盖和支撑基板之间形成空间的方式设置在框体上，并将功能元件密封在空间中；以及柱状体，其设置于空间中的支撑基板与盖之间。
在以上配置中，压电层可以具有贯穿该压电层的贯通孔，并且柱状体可以设置于贯通孔中的支撑基板和盖之间。
在以上配置中，柱状体的高度可以大于从支撑基板的上表面到电极的上表面的距离。
在以上配置中，柱状体可以设置为与压电层分离。
在以上配置中，柱状体的一个端面可以与支撑基板接触，并且柱状体的另一端面可以与盖接触。
在以上配置中，压电层可以具有凹部，该凹部的底表面上存在有所述压电层，并且柱状体可以在支撑基板与盖之间设置于凹部中。
在以上配置中，盖可以接地，并且柱状体可以由金属制成并且具有从盖朝向支撑基板变窄的宽度。
在以上配置中，柱状体可以位于盖的框体内部的区域的重心处，并且设置在支撑基板与盖之间。
在以上配置中，支撑基板可以是蓝宝石基板、氧化铝基板、尖晶石基板、石英基板、晶体基板和硅基板中的一种，压电层可以是单晶钽酸锂层和单晶铌酸锂层中的一种，并且功能元件可以是声波元件，该声波元件包括设置在压电层上的、作为电极的叉指电极。
在以上配置中，功能元件可以是压电薄膜谐振器，该压电薄膜谐振器包括将压电层夹在中间的，作为电极的下电极和上电极。
附图说明
图1A是根据第一实施方式的声波设备的截面图，并且图1B是根据第一实施方式的声波设备的平面图；
图2是根据第一实施方式的声波元件的平面图；
图3A是滤波器的电路图，并且图3B是双工器的电路图；
图4A至图4D是例示了根据第一实施方式的制造声波设备的方法的截面图(部分1)；
图5A至图5C是例示了根据第一实施方式的制造声波设备的方法的截面图(部分2)；
图6A是比较例的声波设备的截面图，并且图6B是根据比较例的声波设备的平面图；
图7是用于说明根据比较例的声波设备中发生的问题的截面图；
图8A是用于仿真A的模型的立体图，图8B是用于仿真A的模型的平面图，并且图8C是用于仿真A的模型的截面图。
图9A和图9B是例示了仿真A中的盖的挠曲的图；
图10A是用于仿真B的模型的平面图，并且图10B是用于仿真B的模型的截面图；
图11A和图11B是例示了仿真B中的盖的挠曲的图；
图12是根据第一实施方式的第一变型例的声波设备的平面图；
图13是用于仿真C的模型的平面图；
图14A和图14B是例示了仿真C中的盖的挠曲的图；
图15是第一实施方式的第二变型例的声波设备的平面图；
图16是用于仿真D的模型的平面图；
图17A和图17B是例示了仿真D中的盖的挠曲的图；
图18是根据第二实施方式的声波设备的截面图；
图19是根据第三实施方式的声波设备的截面图；
图20是根据第四实施方式的声波设备的截面图；
图21是根据第五实施方式的声波设备的截面图；
图22A至图22K是例示了柱状体形状的示例的平面图；
图23A至图23G是例示了柱状体形状的示例的侧视图；以及
图24A和图24B是例示了柱状体的布置的示例的平面图。
具体实施方式
在下文中，将通过使用声波设备作为电子设备的示例，参照附图描述本公开的实施方式。
第一实施方式
图1A是根据第一实施方式的声波设备的截面图，并且图1B是根据第一实施方式的声波设备的平面图。图1B主要表示盖24、框体20、压电层13和柱状体30。在第一实施方式的声波设备100中，压电层13接合在支撑基板10的上表面11上，如图1A和图1B所示。支撑基板10例如是蓝宝石基板、氧化铝基板、尖晶石基板、石英基板、晶体基板或硅基板。蓝宝石基板是包含单晶Al2O3作为主要成分的基板。氧化铝基板是包含多晶Al2O3作为主要成分的基板。尖晶石基板是包含单晶或多晶MgAl2O4作为主要成分的基板。石英基板是包含非晶SiO2作为主要成分的基板。晶体基板是包含单晶SiO2作为主要成分的基板。压电层13例如是单晶钽酸锂层或单晶铌酸锂层。支撑基板10的线性膨胀系数小于压电层13的线性膨胀系数。这使得可以减小声波设备100的频率温度系数。可以在压电层13和支撑基板10之间设置诸如氧化硅或氮化铝的绝缘层。因此，压电层13直接或间接地接合到支撑基板10。
在压电层13的上表面14上设置有一个或更多个声波元件15。在支撑基板10的外周区域中未设置压电层13。在平面图中，框体20以围绕压电层13和声波元件15的方式设置在支撑基板10上。框体20设置在支撑基板10上，并与压电层13分开。框体20包括环状金属层21和环状接合层22。环状金属层21与支撑基板10的上表面11接触。环状接合层22设置在环状金属层21上。
端子18设置在支撑基板10的下表面12上。端子18是用于将声波元件15电连接到外部的脚垫(footpad)。通孔配线16设置为穿过支撑基板10。通孔配线16的一端连接至端子18。通孔配线16的另一端连接至从压电层13的上表面14延伸到支撑基板10的上表面11的配线17。由此，声波元件15经由配线17和通孔配线16电连接至端子18。通孔配线16a设置为穿过支撑基板10。通孔配线16a将端子18a和框体20电连接。
盖24以在盖24和支撑基板10之间形成空间27的方式设置在框体20上。盖24接合到框体20。声波元件15密封在由盖24和框体20形成的空间27中。盖24包括接合层25和主体26。接合层25接合到环状接合层22。主体26比接合层25厚，并且由比接合层25更硬的材料制成，使得盖24不太可能被压碎。
配线17、通孔配线16和16a、端子18和18a以及环状金属层21是诸如铜层、铝层、铂层、镍层或金层之类的金属层。环状接合层22是诸如金锡、银锡、锡或锡银铜之类的钎焊材料金属层。接合层25是接合至环状接合层22的金属层，并且例如是金层。主体26是线性膨胀系数小的金属层，例如Kovar(科瓦)层。由于框体20和盖24由金属制成，因此通过向通孔配线16a提供地电位，能够给予框体20和盖24屏蔽效果。此外，由于框体20和盖24由金属制成，因此声波元件15能够以良好的气密性被密封在空间27中。框体20和盖24未电连接至支撑基板10上的声波元件15。
压电层13具有从上表面14到下表面贯穿压电层13的贯通孔40。尽管作为示例在压电层13的一部分中贯通孔40设置为开口，但是贯通孔40也可以设置为将压电层13划分成多片。在贯通孔40中，例如暴露出支撑基板10的上表面11。柱状体30设置在贯通孔40中的支撑基板10和盖24之间。柱状体30位于空间27中。柱状体30设置成与压电层13分离。柱状体30包括金属层31和接合层32。金属层31与支撑基板10的上表面11接触。接合层32设置在金属层31上。由此，柱状体30的一端为与支撑基板10的上表面11接触，并且柱状体30的另一端接合到盖24。
金属层31是诸如铜层、铝层、铂层、镍层或金层之类的金属层，并且作为示例，由与环状金属层21相同的材料制成。接合层32是诸如金锡、银锡、锡或锡银铜之类的钎焊金属层，并且作为示例，由与环状接合层22相同的材料制成。柱状体30不限于由金属制成，而可以由诸如陶瓷之类的绝缘材料制成。
框体20以大致矩形框的形状围绕压电层13延伸，并且围绕压电层13和声波元件15。因此，支撑基板10的位于框体20内部的盖的内部区域29中的一侧的表面具有大致矩形的形状。术语“大致矩形的形状”也包括矩形的顶点被圆化到制造误差的程度和/或矩形的每条边是弯曲的情况。盖24的内部区域29暴露于空间27。柱状体30位于盖24的内部区域29的重心处，并且设置在支撑基板10和盖24之间。
支撑基板10例如是蓝宝石基板，并且其厚度例如是50μm至300μm。压电层13例如是42°旋转Y切割X传播的钽酸锂层，并且其厚度例如是0.5μm至30μm，并且例如是声波的波长或更小。框体20的高度例如是10μm至30μm。环状金属层21例如是从支撑基板10侧层叠厚度为5μm至20μm的铜层和厚度为2.5μm的镍层的叠层。环状接合层22例如是厚度为3.5μm的金锡层。盖24的接合层25例如是厚度为2μm的金层。盖24的主体26例如是厚度30μm至100μm的科瓦板。例如，通孔配线16和16a例如由直径为30μm至100μm的铜制成。端子18例如是从支撑基板10侧层叠厚度为2μm的铜层、厚度为5μm的镍层以及厚度为0.3μm的金层的叠层。
框体20的宽度例如是20μm至30μm。框体20的侧表面与支撑基板10和盖24的侧表面之间的距离例如是5μm至10μm。支撑基板10的尺寸例如是1.2mm×1.0mm。支撑基板10的下表面12与盖24的上表面之间的距离例如是0.15mm。
柱状体30的高度与框体20的高度基本上相同，并且例如是10μm至30μm。柱状体30的长度和宽度是20μm至30μm。与环状金属层21一样，金属层31例如是从支撑基板10侧层叠厚度为5μm至20μm的铜层和厚度为2.5μm的镍层的叠层。与环状接合层22一样，接合层32例如是厚度为3.5μm的金锡层。柱状体30与压电层13之间的距离D例如是1μm至10μm。
图2是根据第一实施方式的声波元件的平面图。如图2所示，声波元件15是表面声波谐振器。IDT(叉指换能器)50和反射器51形成在压电层13的上表面14上。IDT 50具有一对彼此面对的叉指电极52。叉指电极52中的每个具有多个电极指53和连接多个电极指53的汇流条54。反射器51设置在IDT 50的两侧。IDT 50在压电层13上激发表面声波。在叉指层52之一中的电极指53之间的节距(pitch)近似为声波的波长λ。即，声波的波长λ近似等于一对叉指电极52中的电极指53之间的节距的两倍。IDT 50和反射器51由例如金属膜(诸如铝膜、铜膜或钼膜)制成。覆盖IDT 50和反射器51的保护膜或温度补偿膜可以设置在压电层13的上表面14上。
滤波器或双工器可以形成有在压电层13的上表面14上形成的多个声波元件15。图3A是滤波器的电路图，并且图3B是双工器的电路图。如图3A所示，一个或更多个串联谐振器S1至S4串联连接在输入端子Tin和输出端子Tout之间。一个或更多个并联谐振器P1至P3并联连接在输入端子Tin和输出端子Tout之间。串联谐振器S1至S4和并联谐振器P1至P3中的每个是声波元件15。能够适当地设置串联谐振器的数量和并联谐振器的数量。尽管梯形滤波器被描述为滤波器的示例，但是滤波器可以是多模型滤波器。
如图3B所示，发送滤波器60连接在公共端子Ant和发送端子Tx之间。接收滤波器61连接在公共端子Ant和接收端子Rx之间。发送滤波器60允许从发送端子Tx输入的高频信号当中的，发送频带中的信号作为发送信号通过公共端子Ant，并抑制具有其他频率的其他信号。接收滤波器61允许从公共端子Ant输入的高频信号当中的，接收频带中的信号作为接收信号通过接收端子Rx，并抑制其他频率的其他信号。尽管将双工器描述为多路复用器的示例，但是可以使用三工器或四工器。
(制造方法)
图4A至图5C是例示了根据第一实施方式的制造声波设备的方法的截面图。如图4A所示，用例如激光束照射支撑基板10的上表面11以形成通孔，并且例如通过电镀方法在通孔中形成诸如铜之类的金属层。然后，例如通过使用CMP(化学机械抛光)方法使金属层的上表面平坦化，使得暴露出支撑基板10的上表面11。从而，在支撑基板10中形成通孔配线16和16a。
如图4B所示，例如，通过使用表面活化方法，在室温下将压电基板接合到支撑基板10的上表面11。支撑基板10和压电基板可以经由几nm的非晶层等直接接合，或者经由绝缘层间接接合。然后，例如通过CMP方法对压电基板的上表面进行抛光。由此，形成直接或间接接合到支撑基板10的上表面11的压电层13。
如图4C所示，例如通过使用蚀刻方法去除压电层13的一部分。由此，去除支撑基板10的外周区域中的压电层13，并且暴露出通孔配线16和16a。另外，在压电层13中形成贯通孔40。在贯通孔40中，例如，暴露出支撑基板10的上表面11。
如图4D所示，声波元件15形成在压电层13的上表面14上。形成从压电层13的上表面14延伸到通孔配线16并且电连接声波元件15和通孔配线16的配线17。
如图5A所示，环状金属层21和环状接合层22以围绕压电层13和声波元件15的方式形成在支撑基板10的上表面11上。由此，形成框体20。在形成环状金属层21和环状接合层22的同时，在通过压电层13的贯通孔40暴露的支撑基板10的上表面11上形成由与环状金属层21相同的材料制成的金属层31和由与环状接合层22相同的材料制成的接合层32。由此，在贯通孔40中形成柱状体30。
如图5B所示，盖24接合到框体20的环状接合层22上。由此，声波元件15被盖24和框体20密封在空间27中。盖24也被接合至柱状体30的接合层32。
如图5C所示，例如通过CMP方法对支撑基板10的下表面12进行抛光。从而，通孔配线16和16a从支撑基板10的下表面12暴露出来。连接到通孔配线16和16a的端子18和18a形成在支撑基板10的下表面12上。凭借以上步骤，制造第一实施方式的声波设备100。
(比较例)
图6A是根据比较例的声波设备的截面图，并且图6B是根据比较例的声波设备的平面图。图6B主要表示盖24、框体20和压电层13。如图6A和图6B所示，在比较例的声波设备1000中，在支撑基板10与盖24之间未设置有柱状体30。声波设备1000的其他配置与第一实施方式的声波设备100相同，并且将省略其描述。
图7是用于说明在根据比较例的声波设备中出现的问题的截面图。例如，当用模制树脂密封包括安装在配线板上的声波设备1000的多个电子组件时，将配线板放置在树脂密封设备的空腔中，然后将树脂倒入空腔中。当将树脂倒入空腔中时，压力施加到声波设备1000。为了提高空间27的气密性，框体20和盖24优选由金属制成。然而，当盖24由金属制成时，延展性变高。因此，当压力施加到盖24时，盖24可能如图7所示地挠曲。当盖24挠曲时，盖24与声波元件15和/或配线17接触，并且特性可能劣化。
(仿真)
将给出计算当将压力施加到盖时的挠曲的仿真的描述。使用仅考虑框体20和盖24的简单模型进行仿真。图8A是用于仿真A的模型的立体图，图8B是用于仿真A的模型的平面图，并且图8C是用于仿真A的模型的截面图。如图8A至图8C所示，盖24为长度X为1.284mm、宽度Y为0.784mm、并且高度Z为30μm的矩形形状。框体20的宽度D为23μm且高度H为20μm。盖24由杨氏模量为138GPa且泊松(Poisson)比为0.317的科瓦合金制成。框体20由杨氏模量为110GPa且泊松比为0.343的铜制成。如图8C所示，当框体20的下表面28固定并且压力F施加到盖24的上表面时对盖24的挠曲进行仿真。压力F被设置为与形成模塑树脂时的压力相对应的6MPa。
图9A和图9B是例示了仿真A中的盖的挠曲的图。图9A是例示在以盖24的没有挠曲的部分为基准的情况下相对于基准的挠曲量的侧视图，图9B是等高线图(它们也适用于以下仿真结果)。关于挠曲量，朝向框体20的挠曲表示为负值。如图9A和9B所示，越靠近盖24的内部区域29的重心，挠曲量越大。最大挠曲量为-17.6μm。
在压力F被设置为对应于静水压力测试的12MPa和18MPa时，也执行仿真。即使在这种情况下，也确认了盖24以与图9A和图9B相同的形状挠曲。当压力F为12MPa时，最大挠曲量为-35.2μm，并且当压力F为18MPa时，最大挠曲量为-52.8μm。
图10A是用于仿真B的模型的平面图，并且图10B是用于仿真B的模型的截面图。如图10A和图10B所示，在仿真B中，柱状体30设置在盖24的内部区域29的重心处。柱状体30是长度为23μm、宽度为23μm、高度为20μm的矩形形状。柱状体30由杨氏模量为110GPa且泊松比为0.343的铜制成。仿真B的其他配置与仿真A的其他配置相同。如图10B所示，当框体20的下表面28和柱状体30的下表面38被固定并且将6Mpa的压力F施加到盖24的上表面时，对盖24的挠曲进行仿真。
图11A和图11B是例示了仿真B中的盖的挠曲的图。当如图11A和图11B所示提供柱状体30时，最大挠曲量为-6.4μm。
比较例的声波设备1000不具有如图6A和图6B所示的柱状体30。在这种情况下，如图9A和9B所示，当压力F施加到盖24时，盖24的挠曲变大。因此，在比较例的声波设备1000中，如图7所示，盖24挠曲并与声波元件15和/或配线17接触，并且特性可能劣化。
另一方面，根据第一实施方式的声波设备100，如图1A和图1B所示，在空间27中在支撑基板10与盖24之间设置有柱状体30。在这种情况下，如图11A和图11B所示，即使当压力F施加到盖24上时，也能够减小盖24的挠曲。因此，能够防止盖24与声波元件15和配线17接触，并且能够抑制特性的劣化。从减少盖24的挠曲的角度而言，柱状体30的长度和宽度优选为20μm以上，更优选为30μm以上，并且进一步更优选为40μm以上。而且，从减小压电层13的面积的角度而言，柱状体30的长度和宽度优选为100μm以下，更优选为80μm以下，并且进一步更优选为60μm以下。
压电层13优选地具有贯穿该压电层13的贯通孔40，并且柱状体30优选地设置于贯通孔40中的支撑基板10和盖24之间。由此，即使在压力被施加到盖24并且柱状体30被推动时，也抑制了载荷施加到压电层13。因此，能够抑制在压电层13中产生裂纹。
柱状体30的高度优选地大于从支撑基板10的上表面11到形成声波元件15的叉指电极52的上表面的距离。即使在盖24挠曲时，也可防止盖24与声波元件15接触，从而抑制特性劣化。
压电层13是单晶钽酸锂层或单晶铌酸锂层。在这种情况下，由于压电层13具有解理属性，因此在施加载荷时压电层13容易破裂。在这种情况下，柱状体30优选地设置于压电层13的贯通孔40的支撑基板10与盖体24之间。此外，在压电层13的厚度为等于或小于声波的波长λ短的情况下，在施加载荷时压电层13容易破裂。因此，即使在这种情况下，柱状体30也优选设置于压电层13的贯通孔40中的支撑基板10与盖24之间。
为了抑制在柱状体30被盖24推动时载荷施加到压电层13，优选的是，柱状体30与压电层13分开设置。从抑制载荷施加到压电层13以及抑制声波设备尺寸增加的角度出发，柱状体30和压电层13之间的距离D优选地为2μm以上且10μm以下，更优选地为3μm以上且8μm以下，并且进一步优选地为4μm以上且6μm以下。
柱状体30与支撑基板10和盖24中的一个接触并且与另一个不接触，并且可以形成间隙。然而，为了有效地减小盖24的挠曲，优选的是，柱状体30的一个端面与支撑基板10接触，而另一个端面与盖24接触。
柱状体30优选地设置在盖24的内部区域29的重心处，并且设置于支撑基板10和盖24之间。由此，即使在将压力施加到盖24时，也能够有效地减小盖24的挠曲。
为了减小声波设备100的高度，优选的是，盖24的厚度小于支撑基板10的厚度。在这种情况下，当将压力施加到盖24时，盖24容易挠曲。因此，在这种情况下，优选的是设置柱状体30。
优选的是，在柱状体30下方不设置配线17。由此，即使在将压力施加到盖24并推动柱状体30时，也抑制应力经由配线17向压电层13的传播，并且能够抑制压电层13中产生裂纹。
(第一实施方式的第一变型例)
图12是根据第一实施方式的第一变型例的声波设备的平面图。图12主要表示盖24、框体20、压电层13以及柱状体30a和30b。如图12所示，在第一实施方式的第一变型例的声波设备110中，当在平面图中观察盖24的内部区域29时，柱状体30a和30b沿着内部区域29的长度方向位于虚拟线70上，并且柱状体30a和30b设置在支撑基板10和盖24之间。例如，柱状体30a和30b设置在相对于盖24的内部区域29的重心71彼此对称的位置处。例如，框体20与柱状体30a之间的距离A、柱状体30a与30b之间的距离B、以及柱状体30b与框体20之间的距离C是彼此近似相同的尺寸。声波设备110的其他配置与第一实施方式的声波设备100的配置相同，因此省略其描述。
(仿真)
图13是用于仿真C的模型的平面图。在仿真C中，当在平面中观察盖24的内部区域29时，柱状体30a和30b沿着内部区域29的长度方向位于虚拟线70上。柱状体30a和30b设置在相对于盖24的内部区域29的重心71彼此对称的位置处。框体20与柱状体30a的中心之间的距离X1、柱状体30a的中心和30b的中心之间的距离X2、以及柱状体30b的中心与框架体20之间的距离X3全部具有相同的尺寸(即，0.448mm)。与仿真B一样，每个柱状体30a和30b为长度是23μm、宽度为23μm、并且高度为20μm的矩形形状，并且由杨氏模量为110GPa并且泊松比0.343的铜制成。仿真C的其他配置与仿真A的配置相同。当框体20以及柱状主体30a和30b的下表面固定并且将6MPa的压力F施加到盖24的上表面上时，对盖24的挠曲进行仿真。
图14A和图14B是例示了仿真C中的盖的挠曲的图。当柱状体30a和30b如图14A和14B所示地设置时，最大挠曲量减小到-2.5μm。
如第一实施方式的第一变型例所示，柱状体30a和30b可以沿着内部区域29的长度方向位于虚拟线70上，并且可以设置在支撑基板10和盖24之间。由此，能够减小盖24的挠曲。从减小盖24的挠曲的角度而言，优选的是，柱状体30a和30b设置在相对于盖24的内部区域29的重心71彼此对称的位置处。此外，柱状体30a、30b优选地设置为，使得框体20与柱状体30a之间的距离A、柱状体30a与柱状体30b之间的距离B、以及柱状体30b与框体20之间的距离C为彼此近似相同的尺寸。术语“近似相同”包括制造误差程度的差异。
(第一实施方式的第二变型例)
图15是根据第一实施方式的第二变型例的声波设备的平面图。如图15所示，在第一实施方式的第二变型例的声波设备120中，当在平面图中观察盖24的内部区域29时，柱状体30c和30d位于内部区域29的对角线72上，并且柱状体30c和30d设置在支撑基板10和盖24之间。例如，柱状体30c和30d设置在相对于盖24的内部区域29的重心71彼此对称的位置处。例如，内部区域29的角部与柱状体30c之间的距离A、柱状体30c与柱状体30d之间的距离B、以及柱状体30d与内部区域29的另一角部之间的距离C为彼此近似相同的尺寸。声波设备120的其他配置与第一实施方式的声波设备100的配置相同，因此将省略其描述。
(仿真)
图16是用于仿真D的模型的平面图。在仿真D中，当在平面图中观察盖24的内部区域29时，柱状体30c和30d位于内部区域29的对角线72上。柱状体30c和30d设置在相对于盖24的内部区域29的重心71彼此对称的位置。盖24的内部区域29的角部与柱状体30c的中心之间的距离X1、柱状体30c和柱状体30d的中心之间的距离X2、以及柱状体30d的中心和盖24的内部区域29的另一角部之间的距离X3全部具有相同的尺寸(即0.478毫米)。与仿真B一样，每个柱状体30a和30b是长度为23μm、宽度为23μm、并且高度为20μm的矩形形状，并且由杨氏模量为110GPa且泊松比0.343的铜制成。仿真D的其他配置与仿真A的配置相同。当框体20以及柱状体30c和30d的下表面被固定且6Mpa的压力F被施加到盖24的上表面时，对盖24的挠曲进行仿真。
图17A和图17B是例示了仿真D中的盖的挠曲的图。当柱状体30c和30d如图17A和图17B所示地设置时，最大挠曲量减小到-4.7μm。
如第一实施方式的第二变型例所示的，柱状体30c和30d可以位于内部区域29的对角线72上，并且可以设置在支撑基板10和盖24之间。因此，能够减小盖24的挠曲。从减小盖24的挠曲的角度而言，优选的是，柱状体30c和30d设置在相对于盖24的内部区域29的重心71彼此对称的位置处。此外，柱状体30c和30d优选地设置成使得内部区域29的角部与柱状体30c之间的距离A、柱状体30c与柱状体30d之间的距离B、以及柱状体30d与内部区域29的另一角部之间的距离C为彼此近似相同的尺寸。
在第一实施方式的第一变型例和第二变型例中，作为示例设置了两个柱状体，但是可以设置三个或更多个柱状体。
(第二实施方式)
图18是根据第二实施方式的声波设备的截面图。如图18所示，在第二实施方式的声波设备200中，柱状体30e具有从盖24朝向支撑基板10变窄的宽度。柱状体30e的侧表面与支撑基板10的上表面11之间的夹角为θ可以例如大于90°且小于或等于130°以下、大于或等于95°且小于或等于120°、或者大于或等于100°且小于或等于110°。声波设备200的其他配置与第一实施方式的声波设备100的配置相同，因此将省略其描述。
根据第二实施方式，柱状体30e具有从盖24朝向支撑基板10变窄的宽度。盖24优选地接地以用于屏蔽。为了提高刚性，柱状体30e优选地由金属制成。在这种情况下，柱状体30e处于地电位。在这种情况下，为了减小柱状体30e与声波元件15和配线17之间的寄生电容，优选的是，柱状体30e的宽度从盖24朝向支撑基板10变窄，并且柱状体30e与声波元件15和配线17之间的距离增加。在此，柱状体30e与支撑基板10上的声波元件15不电连接。
(第三实施方式)
图19是根据第三实施方式的声波设备的截面图。如图19所示，在第三实施方式的声波设备300中，贯通孔40中的压电层13a的侧表面呈朝向支撑基板10扩展地倾斜的锥体形状。压电层13a的侧表面与支承基板10的上表面11之间的从压电层13a的侧表面开始的角度θ可以小于90°且大于或等于65°、小于或等于85°且大于或等于70°、或者小于或等于80°且大于或等于75°。声波设备300的其他配置与第一实施方式的声波设备100的配置相同，因此将省略其描述。
根据第三实施方式，贯通孔40中的压电层13a的侧表面倾斜以朝向支撑基板10扩展。由此，柱状体30与声波元件15和配线17之间的距离能够增加，并且能够减小柱状体30与声波元件15和配线17之间的寄生电容。
而且，在第三实施方式中，与第二实施方式中一样，可以使用具有从盖24朝向支撑基板10变窄的宽度的柱状体30e。
(第四实施方式)
图20是根据第四实施方式的声波设备的截面图。在第四实施方式的声波设备400中，压电层13b不具有贯通孔40，但是在上表面14上具有凹部19。压电层13b存在于凹部19的底表面。柱状体30在支撑基板10与盖24之间设置于凹部19中。例如，柱状体30的一个端面与凹部19的底表面接触，并且其另一端面与盖24接触。凹部19的深度例如可以是压电层13b的厚度的1/4以上且3/4以下、或者1/3以上且2/3以下。声波设备400的其他配置与第一实施方式的声波设备100的配置相同，因此将省略其描述。
根据第三实施方式，柱状体30设置于压电层13b的凹部19内的支撑基板10与盖24之间。从而，当压力被施加到盖24并且柱状体30被推动时，载荷被施加到压电层13b的凹部19的底表面。因此，能够抑制在压电层13的上表面14上产生裂纹，并且能够抑制声波元件15的特性劣化。
柱状体30的高度优选地大于从凹部19的底表面到形成声波元件15的叉指电极52的上表面的距离。由此，即使盖24挠曲时，也可以抑制盖24与声波元件15接触，并且抑制特性的劣化。
柱状体30可以与压电层13b的凹部19的底表面或盖24之一接触，但是可以不与另一个接触并且可以形成间隙。但是，为了有效地减小盖24的挠曲，优选的是，柱状体30的一个端面与压电层13b的凹部19的底表面接触，并且其另一个端面与盖24接触。
而且，在第四实施方式中，与第二实施方式中一样，可以使用具有从盖24朝向支撑基板10变窄的宽度的柱状体30e。如在第三实施方式中一样，凹部19的侧表面可以倾斜以朝向支撑基板10扩展。此外，在第二实施方式至第四实施方式中，如在第一实施方式的第一变型例和第二变型例中一样，可以设置多个柱状体。
(第五实施方式)
图21是根据第五实施方式的声波设备的截面图。如图21所示，在第五实施方式的声波设备500中，声波元件15a设置在支撑基板10的上表面11上。压电层83设置在支撑基板10的上表面11上。下电极82和上电极84设置为将压电层83夹在中间。在下电极82和支撑基板10之间形成有空间87。下电极82和上电极84彼此面对以将压电层83的至少一部分夹在中间的区域是谐振区域86。在谐振区域86中，下电极82和上电极84在压电层83中激发厚度纵向振动模式的声波。在谐振区域86外部，在下电极82上设置有下配线81，并且在上电极84上设置有上配线85。这里，用于增加Q值或温度补偿的插入膜可以插入在压电层83的谐振区域86的外周区域中。
下电极82和上电极84是诸如钌膜之类的金属膜。下配线81和上配线85是诸如铜的金属膜。压电层83是例如氮化铝层或氧化锌层。可以设置反射声波的声学反射膜来代替空间87。通过公知方法制造声波元件15a。
压电层83等未设置在支撑基板10的外周区域中，但是框体20以围绕压电层83等的方式设置在支撑基板10上。盖24被接合在框体20上。由此，将声波元件15a密封在空间27中。
形成贯穿压电层83等的贯通孔90。如在第一实施方式的贯通孔40中一样，贯通孔90可以设置为在压电层83等的一部分中的开口，或者可以被设置为将压电层83等划分为多片。在贯通孔90中，例如暴露出支撑基板10的上表面11。柱状体30设置于贯通孔90中的支撑基板10和盖24之间。柱状体30与压电层83等分离设置。柱状体30的一端与支撑基板10的上表面11接触，并且柱状体30的另一端接合至盖24。
如在第一实施方式的第一变型例和第二变型例中一样，柱状体30设置在相对于盖24的内部区域29的重心对称的位置处。如在第一实施方式中一样，柱状体30可以设置在盖24的内部区域29的重心处。
如在第一实施方式至第四实施方式中一样，包括设置在压电层的表面上的电极的功能元件可以是包括设置在作为单晶钽酸锂层或单晶铌酸锂层的压电层13、13a或13b的上表面14上的叉指电极52的声波设备。如在第五实施方式中一样，功能元件可以是包括设置在压电层83的上表面和下表面上的下电极82和上电极84的压电薄膜谐振器。此外，功能元件可以是声波元件以外的元件，或者可以是诸如MEMS(微电子机械系统)元件之类的压电元件。而且，在第五实施方式中，如在第二实施方式中一样，可以使用宽度从盖24朝向支撑基板10变窄的柱状体30e。
图22A至图22K是例示了柱状体的形状的示例的平面图。在图22A至图22K中，为附图清楚起见增加了交叉阴影线。如图22A和图22B所示，柱状体30在平面图中可以具有正方形或矩形形状。如图22C和图22D中所例，正方形和矩形的角部可以是倒圆。如图22E和图22F所示，柱状体30可以具有各个侧边向外突出的矩形形状，或者可以具有各个侧边向内凹陷的矩形形状。如图22G至图22I所示，柱状体30可以具有圆形、椭圆形或菱形形状。如图22J所示，柱状体30可以具有十字形状。如图22K所示，柱状体30可以是中空的。
图23A至图23G是例示了柱状体的形状的示例的侧视图。在图23A至23G中，为附图清楚起见增加了交叉阴影线。如图23A和23B所示，柱状体30在侧视图中可以具有正方形或矩形形状。如图23C所示，柱状体30可以具有宽度从盖24朝向支撑基板10减小的梯形形状。如图23D所示，柱状体30可以具有宽度从盖24朝向支撑基板10增大的梯形形状。如图23E和23F所示，柱状体30可以具有两个梯形叠置的形状。如图23G所示，柱状体30可以具有侧边向外突出的矩形形状。
图24A和图24B是例示了柱状体的布置的示例的平面图。如图24A所示，柱状体30可以布置在盖24的内部区域29的外周边缘部分。如图24B所示，柱状体30可以布置在盖24的内部区域29的四个角部处。
尽管已经详细描述了本发明的实施方式，但是应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行各种改变、替换和更改。

Claims (10)

1.一种电子设备，该电子设备包括：
支撑基板；
压电层，该压电层设置在所述支撑基板上；
功能元件，该功能元件包括设置在所述压电层的表面上的电极；
金属的框体，该框体以在平面图围绕所述压电层和所述功能元件的方式设置在所述支撑基板上；
金属的盖，该盖以在所述盖与所述支撑基板之间形成空间的方式设置在所述框体上，并且将所述功能元件密封在所述空间中；以及
柱状体，该柱状体设置于所述空间中的所述支撑基板与所述盖之间。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其中
所述压电层具有贯穿该压电层的贯通孔，并且
所述柱状体设置于所述贯通孔中的所述支撑基板和所述盖之间。
3.根据权利要求2所述的电子设备，其中
所述柱状体的高度大于从所述支撑基板的上表面到所述电极的上表面的距离。
4.根据权利要求2所述的电子设备，其中
所述柱状体设置为与所述压电层分离。
5.根据权利要求2所述的电子设备，其中
所述柱状体的一个端面与所述支撑基板接触，并且所述柱状体的另一端面与所述盖接触。
6.根据权利要求1所述的电子设备，其中
所述压电层具有凹部，该凹部的底表面上存在有所述压电层，并且
所述柱状体在所述支撑基板与所述盖之间设置于所述凹部中。
7.根据权利要求1所述的电子设备，其中
所述盖接地，
所述柱状体由金属制成，并且具有从所述盖朝向所述支撑基板变窄的宽度。
8.根据权利要求1所述的电子设备，其中
所述柱状体位于所述盖的所述框体内部的区域的重心处，并且设置在所述支撑基板与所述盖之间。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的电子设备，其中
所述支撑基板是蓝宝石基板、氧化铝基板、尖晶石基板、石英基板、晶体基板和硅基板中的一种，
所述压电层是单晶钽酸锂层和单晶铌酸锂层中的一种，并且
所述功能元件是声波元件，该声波元件包括设置在所述压电层上的、作为所述电极的叉指电极。
10.根据权利要求1至8中的任一项所述的电子设备，其中
所述功能元件是压电薄膜谐振器，该压电薄膜谐振器包括将所述压电层夹在中间的、作为所述电极的下电极和上电极。
CN202011015054.7A 2019-09-26 2020-09-24 电子设备 Pending CN112564667A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-175663 2019-09-26
JP2019175663A JP7397611B2 (ja) 2019-09-26 2019-09-26 電子デバイス

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112564667A true CN112564667A (zh) 2021-03-26

Family

ID=75041126

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011015054.7A Pending CN112564667A (zh) 2019-09-26 2020-09-24 电子设备

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11751480B2 (zh)
JP (1) JP7397611B2 (zh)
CN (1) CN112564667A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010125873A1 (ja) * 2009-04-28 2010-11-04 京セラ株式会社 弾性波装置及びその製造方法
CN104104356A (zh) * 2008-11-28 2014-10-15 京瓷株式会社 弹性波装置及电路基板
JP2015156626A (ja) * 2014-01-16 2015-08-27 京セラ株式会社 弾性波素子、分波器および通信装置
CN105322909A (zh) * 2014-06-06 2016-02-10 精工爱普生株式会社 电子器件封装用基板、电子器件封装、电子器件及制造方法
US20170272051A1 (en) * 2016-03-17 2017-09-21 Taiyo Yuden Co., Ltd. Acoustic wave device
JP2018074124A (ja) * 2016-11-04 2018-05-10 太陽誘電株式会社 電子デバイス
JP2019021998A (ja) * 2017-07-12 2019-02-07 太陽誘電株式会社 電子部品

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3386056B2 (ja) * 2000-10-17 2003-03-10 株式会社村田製作所 複合電子部品
US7429495B2 (en) * 2002-08-07 2008-09-30 Chang-Feng Wan System and method of fabricating micro cavities
JP5077357B2 (ja) 2008-01-17 2012-11-21 株式会社村田製作所 圧電デバイス
JP4460612B2 (ja) * 2008-02-08 2010-05-12 富士通メディアデバイス株式会社 弾性表面波デバイス及びその製造方法
JP5442216B2 (ja) * 2008-05-16 2014-03-12 京セラ株式会社 Ｓａｗデバイス
JP2012151698A (ja) * 2011-01-19 2012-08-09 Taiyo Yuden Co Ltd 弾性波デバイス
JP5823219B2 (ja) 2011-09-08 2015-11-25 太陽誘電株式会社 電子部品
JP5358724B1 (ja) * 2012-06-28 2013-12-04 太陽誘電株式会社 弾性波デバイス内蔵モジュール及び通信装置
JP6106404B2 (ja) 2012-10-30 2017-03-29 太陽誘電株式会社 電子部品モジュール
JP6261867B2 (ja) 2013-01-25 2018-01-17 太陽誘電株式会社 弾性波デバイスの製造方法
JP6360678B2 (ja) * 2013-12-09 2018-07-18 太陽誘電株式会社 モジュールおよびその製造方法
JP6362327B2 (ja) 2013-12-26 2018-07-25 太陽誘電株式会社 弾性波デバイスおよびその製造方法
JP2016201780A (ja) 2015-04-14 2016-12-01 太陽誘電株式会社 弾性波デバイス
JP6509147B2 (ja) * 2016-02-29 2019-05-08 太陽誘電株式会社 電子デバイス
JP6653646B2 (ja) * 2016-12-02 2020-02-26 太陽誘電株式会社 電子部品およびその製造方法
WO2018143045A1 (ja) * 2017-02-03 2018-08-09 株式会社村田製作所 弾性表面波装置
WO2019044178A1 (ja) * 2017-08-31 2019-03-07 株式会社村田製作所 弾性波装置およびそれを備えた弾性波モジュール
WO2021024993A1 (ja) * 2019-08-05 2021-02-11 株式会社村田製作所 弾性波装置
JP2022072241A (ja) * 2020-10-29 2022-05-17 太陽誘電株式会社 弾性波デバイス及び通信モジュール

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104104356A (zh) * 2008-11-28 2014-10-15 京瓷株式会社 弹性波装置及电路基板
WO2010125873A1 (ja) * 2009-04-28 2010-11-04 京セラ株式会社 弾性波装置及びその製造方法
JP2015156626A (ja) * 2014-01-16 2015-08-27 京セラ株式会社 弾性波素子、分波器および通信装置
CN105322909A (zh) * 2014-06-06 2016-02-10 精工爱普生株式会社 电子器件封装用基板、电子器件封装、电子器件及制造方法
US20170272051A1 (en) * 2016-03-17 2017-09-21 Taiyo Yuden Co., Ltd. Acoustic wave device
JP2018074124A (ja) * 2016-11-04 2018-05-10 太陽誘電株式会社 電子デバイス
JP2019021998A (ja) * 2017-07-12 2019-02-07 太陽誘電株式会社 電子部品

Also Published As

Publication number Publication date
JP7397611B2 (ja) 2023-12-13
US20210098683A1 (en) 2021-04-01
US11751480B2 (en) 2023-09-05
JP2021052359A (ja) 2021-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6710161B2 (ja) 弾性波装置
US7378922B2 (en) Piezoelectric filter
JP4587732B2 (ja) 弾性表面波装置
JP6661521B2 (ja) フィルタおよびマルチプレクサ
US11677378B2 (en) Elastic wave device
JP6427075B2 (ja) 弾性波デバイス、分波器、及びモジュール
CN105684308A (zh) 弹性波元件、滤波器元件以及通信装置
JP7084744B2 (ja) 弾性波デバイス、モジュールおよびマルチプレクサ
JP6538007B2 (ja) 弾性波デバイス
US11539342B2 (en) Acoustic wave device and communication apparatus
JP5823219B2 (ja) 電子部品
EP1871007B1 (en) Piezoelectric thin film filter
JP6668201B2 (ja) 圧電薄膜共振器、フィルタおよびマルチプレクサ。
US20220140224A1 (en) Acoustic wave device and communication module
JP4889426B2 (ja) 弾性表面波装置、フィルタ装置および通信装置
WO2021060444A1 (ja) 弾性波フィルタ及び通信装置
CN112564667A (zh) 电子设备
JP5127969B2 (ja) 弾性表面波装置、フィルタ装置および通信装置
JP4454410B2 (ja) 弾性表面波装置およびその製造方法ならびに通信装置
JP6766250B2 (ja) 弾性波装置、分波器および通信装置
JP2020191535A (ja) 弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサ
WO2023167101A1 (ja) 電子モジュール
US20240333258A1 (en) Filter device with pcb heat spreader and integrated ground inductance
JP2022178485A (ja) 電子部品
JP7406341B2 (ja) 電子部品、フィルタおよびマルチプレクサ

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination