JP2005295363A

JP2005295363A - 弾性表面波体

Info

Publication number: JP2005295363A
Application number: JP2004109781A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Shimamura; 徹郎島村; Hideki Higashiya; 秀樹東谷
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-04-02
Filing date: 2004-04-02
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】本発明は、弾性表面波体の薄型化を図ることを目的とするものである。
【解決手段】本発明の弾性表面波体は、シリコン基板１２と、このシリコン基板１２の上面に設けた圧電体薄膜１３と、この圧電体薄膜１３の上面に設けた櫛型電極１４により構成した弾性表面波素子と、この弾性表面波素子と電気的に接続し圧電体薄膜１３の上面の弾性表面波素子外部分に設けたパッド電極１５と、このパッド電極１５下方の圧電体薄膜１３とシリコン基板１２とを貫通するスルーホール１７と、このスルーホール１７に充填した導電性材料と、シリコン基板１２の下面側に設けた外部端子２４とを備え、パッド電極１５と外部端子２４とは、スルーホール１７内の導電性材料を介して電気的に接続した弾性表面波素子であり、これにより、弾性表面波体の薄型化を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に移動体通信機器などで使用される弾性表面波体に関するものである。

従来のこの種弾性表面波体は、例えば特許文献１の図１に記載されているように櫛形電極部４を圧電基板（弾性表面波素子１と記載）上に形成し、その圧電基板は多層基板８上に実装され、この多層基板８に外部端子が設けられていた。
特開平７−９９４２０号公報

上記従来例においては低背化が出来ないという問題があった。

すなわち従来例においては櫛形電極部４を形成するための基板（圧電基板）と、外部端子を設ける多層基板８が別体で、基板二枚構成となるので、低背化には限界が発生してしまうものであった。

そこで、本発明は、弾性表面波素子の薄型化を図ることを目的とするものである。

そして、この目的を達成するために、本発明は、基板と、この基板の上面に形成した圧電体薄膜と、この圧電体薄膜の上面に形成した櫛形電極により構成した弾性表面波素子と、この弾性表面波素子と電気的に接続し前記圧電体薄膜の上面の前記弾性表面波素子外部分に設けたパッド電極と、このパッド電極下方の前記圧電体薄膜と前記基板とを貫通するスルーホールと、このスルーホールに充填した導電性材料と、前記基板の下面側に設けた外部端子とを備え、前記パッド電極と前記外部端子とは、前記スルーホール内の導電性材料を介して電気的に接続したことを特徴とする。

本発明の効果は、弾性表面波素子の薄型化を図ることである。すなわち、櫛形電極と電気的に接続したパッド電極はその下面に設けたスルーホールを介して外部端子との電気的導通を確保することができるため、機能面を上面にして圧電体薄膜を基板上に設けることが可能になる。つまり基板を一枚とすることができるため弾性表面波体の薄型化を図ることができる。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１から請求項７に記載の発明について図１を参照しながら説明する。

図１において、シリコン基板１２は、その上面に圧電体薄膜１３が設けられている。この圧電体薄膜１３は、窒化アルミ、酸化亜鉛、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸カリウムなどで構成したものであり、シリコン基板１２上にスパッタリング法あるいはＣＶＤ法などにより形成したものである。

この圧電体薄膜１３は、その上面の所望の位置に櫛形電極１４が設けられ、圧電体薄膜１３の表面に弾性表面波を励起する（以下、この櫛形電極１４の占める領域を弾性表面波素子の機能面２９という）。

また、圧電体薄膜１３は、その上面の櫛形電極１４により構成した弾性表面波素子外部分に電極パッド１５を有する。この電極パッド１５は電気抵抗を下げるために櫛形電極１４よりも厚く成膜されている。

さらに、櫛形電極１４及びパッド電極１５は、保護膜１６により保護されている。この保護膜１６は、封止プロセスでガスが発生しても電極の腐食が起きないように保護する目的で形成される。なお、この保護膜１６は、通常ＳｉＯ₂などの誘電率の低い誘電体で形成される。

そして、シリコン基板１２および圧電体薄膜１３は、電極パッド１５の下面にスルーホール１７を有する。このスルーホール１７は、ドライエッチング法などによってシリコン基板１２に設けた垂直に深い貫通穴であり、金属などで構成する導電性材料を充填する。このスルーホール１７内の導電性材料は、電極パッド１５と電気的に接続され、後述のように、シリコン基板１２の下面側に設けた外部端子２４との導通がとれるようになっている。

また、スルーホール１７は、貫通穴側壁に絶縁物１８を有し、この絶縁物１８は、シリコン基板１２に導電性材料が流出することを防ぐもので、例えば、ＣＶＤ法などによりＳｉＯ₂などの誘電体で形成される。

なお、ドライエッチング法などで用いるエッチング剤は、シリコン基板１２及び圧電体薄膜１３等を通過し、異種の材料を用いている電極パッド１５で止まるので機能面２９に与える影響が少ない。

シリコン基板１２は、その下面に、ビアホール１７ａを有する第１の絶縁体膜１９と、この第１の絶縁体膜１９の下面に設けた第２の絶縁体膜２０とからなる。また、この第２の絶縁体膜２０は再配線用電極２１を有し、再配線用電極２１とスルーホール１７とに充填した導電性材料はそれぞれ電気的に接続し、パッド電極１５と外部端子２４とを電気的に接続している。さらに、この第２の絶縁体膜２０は、外部端子２４が所定の場所のみに形成されるように、必要な部分のみが開口するように形成する。

外部端子２４は、まず、第２の絶縁体膜２０の開口部分にスパッタ等の密着性の高い被膜プロセスで第１の金属膜２２を作製し、次に、その上に重ねるようにめっき等の手法により第２の金属膜２３を形成し、その後、この第２の金属膜２３上に形成したものである。

一方、電極パッド１５の上面に設けた保護膜１６は、さらにその上部に圧電体薄膜１３の機能面２９を保護するため、接着樹脂２６を介して接着した樹脂フィルム２５を有する。

ここで、接着樹脂２６は、樹脂フィルム２５の表面全体に塗布されていてもよいが、圧電体薄膜１３の機能面２９を避けた領域のみに塗布されていることが望ましい。このようにすることによって、振動空間３０を容易に作り出すことができ、樹脂フィルム２５がたわんで弾性表面波の機能面２９に接触することを防ぐことができる。

また、接着樹脂２６は感光性樹脂により構成されている。これにより、接着部分のパタンを容易に作製することができるため、弾性表面波素子の生産性を向上することができる。なお、接着樹脂２６は硬化する際に有機ガスが発生しないものが望ましい。すなわち、振動空間３０に有機ガス等が出ると弾性表面波に影響が出る可能性があるためである。したがって、熱硬化するものよりは化学反応や光によって硬化するものが望ましい。

このようにして形成した弾性表面波素子は、その上面および外周にスパッタリング等の薄膜プロセスで形成した第３の金属膜２７を有する。これにより、弾性表面波素子を密閉するため、圧電体薄膜１３の機能面２９が外気から保護されるので信頼性が確保される。

また、第３の金属膜２７は、その上面にさらにめっき等のプロセスで形成した第４の金属膜２８を有する。これにより、第４の金属膜２８により第３の金属膜２７に厚みを持たせることで、抵抗が下がり導電性も高められ、さらにシールド効果を高めることができる。

以上のような構成において、本実施の形態１の弾性表面波体の薄型化を図ることができる。すなわち、櫛形電極１４も外部端子２４も一枚のシリコン基板１２に設けるので、薄型化が図れるのである。また、圧電体薄膜１３はシリコン基板１２上に形成されているため、シリコン基板１２から第４の金属膜２８までの厚みは、シリコン基板１２の厚みに、圧電体薄膜１３、樹脂フィルム２５、接着樹脂２６、第３の金属膜２７、第４の金属膜２８等の膜厚を加えたもので決まる。これらは薄膜であり、シリコン基板１２と圧電体薄膜１３との間に隙間を設ける必要はないため、この結果として、弾性表面波素子の薄型化を図ることができる。

また、基板をシリコン基板１２とすることにより、弾性表面波素子の薄型化を図ることができる。すなわち、一般に弾性表面波素子で使用されるタンタル酸リチウム基板は劈開性を持つ結晶であり、セラミクスなどの十分な強度を持つ別の基板で補強する必要があるとされる。ところが、シリコン基板１２は強度が高いので上記実施の形態で説明した構造をとることで、０．３ｍｍ以下で作製することも可能である。この結果として、弾性表面波素子の薄型化を図ることができる。

さらに、この構造によれば、弾性表面波チップの大きさの範囲内で電極の引き出し等の再配線などを行うことができるので、弾性表面波チップと全く同様のサイズまでパッケージ全体を小型化することができる。

（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項８から請求項１３に記載の発明について図２を参照しながら説明する。なお、本発明の実施の形態１と同一の構成をとるものについては、同一符号を付し、説明を簡略化する。

図２において本発明の実施の形態２の特徴は、まず、第１の絶縁体膜１９と第２の絶縁体膜２０との間に、グランド電極３１および第３の絶縁体膜３２を形成した点である。すなわち、シリコン基板１２側から順に、第１の絶縁体膜１９、グランド電極３１、第３の絶縁体膜３２、第２の絶縁体膜２０となるように形成した。

このグランド電極３１は、できるだけ広い面積をとるように形成されており、グランド端子（図示せず）と接続されている。また、このグランド電極３１は、このシリコン基板１２の一辺の縁３３まで延長されており、外周を覆うように形成される第３の金属膜２７、第４の金属膜２８と接続されている。

このようにすることで、グランドの面積が広くなり、グランド電位が安定し、さらに外周を覆う金属の電位がより理想グランドに近くなることでシールドの効果が増すことになる。

なお、第１、第２、第３の絶縁体膜１９、２０、３２はさらに多層に形成することが可能であり、それぞれの界面に電極パタンを形成することで、位相線路や、インダクタ、キャパシタなどを構成することができる。特に、キャパシタは絶縁体膜の両側に対向するように電極を構成すればよく、この絶縁体膜の層を強誘電体にすれば、大きなキャパシタンスを得ることも可能である。

さらに、これら第１、第２、第３の絶縁体膜１９、２０、３２の材料は、ＳｉＯ₂などをスパッタリング等で作製した方が、ファインなパタンを形成するには有利であるが、第３の絶縁体膜３２はシリコンの熱酸化膜でよく、また、残りの絶縁体膜はポリイミドなどで作製すれば、コストをかけずに膜厚の制御、ファインなパタンやスルーホールの形成が可能である。また、ポリイミドならば、絶縁体膜の厚みを数十ミクロンといった厚みをもたせることも可能であり、膜厚の制御もコストをかけずに自由にできるので有利である。

本発明は、弾性表面波体の薄型化ができるという効果を有し、主に移動体通信機器などで使用される弾性表面波体に有用である。すなわち、弾性表面波体の厚みは、主に、基板の厚みに圧電体薄膜、めっき電極、接着樹脂、樹脂フィルム等の膜厚を加えたもので決まり、一枚の基板で構成するので、この結果として、弾性表面波体の薄型化を図ることができる。

本発明の実施の形態１における弾性表面波体の断面図本発明の実施の形態２における弾性表面波体の断面図

符号の説明

１２シリコン基板
１３圧電体薄膜
１４櫛形電極
１５パッド電極
１６保護膜
１７スルーホール
１８絶縁物
１９第１の絶縁体膜
２０第２の絶縁体膜
２１再配線用電極
２２第１の金属膜
２３第２の金属膜
２４外部端子
２５樹脂フィルム
２６接着樹脂
２７第３の金属膜
２８第４の金属膜
２９弾性表面波素子の機能面
３０振動空間
３１グランド電極
３２第３の絶縁体膜
３３シリコン基板の一辺の縁

Claims

基板と、
この基板の上面に設けた圧電体薄膜と、
この圧電体薄膜の上面に設けた櫛形電極により構成した弾性表面波素子と、
この弾性表面波素子と電気的に接続し前記圧電体薄膜の上面の前記弾性表面波素子外部分に設けたパッド電極と、
このパッド電極下方の前記圧電体薄膜と前記基板とを貫通するスルーホールと、
このスルーホールに充填した導電性材料と、
前記基板の下面側に設けた外部端子とを備え、
前記パッド電極と前記外部端子とは、前記スルーホール内の導電性材料を介して電気的に接続した弾性表面波体。
外部端子は、基板と、この基板の下面に設けた絶縁体膜をそれぞれ貫通したスルーホール、ビアホール内の導電性材料を介して、パッド電極と電気的に接続した請求項１に記載の弾性表面波体。
絶縁体膜は少なくとも、
基板の下面において、ビアホールを有する第１の絶縁体膜と、
この第１の絶縁体膜の下面において、再配線用電極を有する第２の絶縁体膜とからなり、スルーホール、ビアホールに充填した導電性材料と再配線用電極とを電気的に接続し、
パッド電極と外部端子とを電気的に接続する請求項２に記載の弾性表面波体。
弾性表面波素子上を樹脂フィルムでカバーした請求項１に記載の弾性表面波体。
樹脂フィルムは、弾性表面波が伝搬する部分に対応する部分以外の面に塗布した接着樹脂により基板側に接着した請求項４に記載の弾性表面波体。
接着樹脂は感光性樹脂とした請求項５に記載の弾性表面波体。
樹脂フィルムの表面と基板の側面には、金属箔を設けた請求項５に記載の弾性表面波体。
第１の絶縁体膜はシリコンの熱酸化膜とした請求項３に記載の弾性表面波体。
絶縁体膜の少なくとも１層は強誘電体とした請求項３に記載の弾性表面波体。
絶縁体膜はポリイミドにより構成した請求項３に記載の弾性表面波体。
絶縁体膜の少なくとも１層は、面の５０％以上の領域が接地された単一のグランド電極とした請求項３に記載の弾性表面波体。
グランド電極は弾性表面波素子の少なくとも一辺の縁まで延長した請求項１１に記載の弾性表面波体。
金属膜はグランド電極と接触した請求項１１に記載の弾性表面波体。