JP2008187451A

JP2008187451A - 音響波装置及びフィルタ装置並びに通信装置

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Publication number: JP2008187451A
Application number: JP2007019281A
Authority: JP
Inventors: Toru Fukano; 徹深野
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2007-01-30
Filing date: 2007-01-30
Publication date: 2008-08-14
Anticipated expiration: 2027-01-30
Also published as: JP4942498B2

Abstract

【課題】音響波を発生する電極をウェハレベルで簡単かつ良好に封止することができる音響波装置を提供すること。
【解決手段】基板と、前記基板上に形成された音響波共振子と、前記基板上に設けられ、前記音響波共振子を収容する収容空間を有する封止部材と、前記音響波共振子から前記収容空間の外側にかけて電気信号を入出力するための入出力電極と、を備え、前記封止部材は、樹脂材料からなる内側の第１封止部材と、無機材料膜からなる外側の第２封止部材と、これら第１封止部材および第２封止部材の間に設けられ、前記無機材料膜と前記樹脂材料との間の弾性率を有する中間層と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば携帯電話等の通信装置に用いられる小型な弾性表面波装置や薄膜バルク音響波装置等の音響波装置に関するものであり、詳細には音響波共振子をウェハレベルで簡単かつ良好に封止することができる音響波装置及びそれを用いたフィルタ装置並びに通信装置に関するものである。

従来から、弾性表面波装置や薄膜バルク音響波装置において、基板上に各音響波を発生させる音響波共振子とその音響波共振子を空隙を介して封止する封止部材とが設けられることにより、基板上で音響波共振子が封止された音響波装置が知られている。このような従来の音響波装置は、音響波共振子が封止部材により基板上の中空である収容空間に収容されて封止されていることから、通常の音響波共振子全体をパッケージに収容して封止するものと比べて小型にすることができる。

また、非特許文献１には、複数の音響波素子が形成されたウェハ状態の基板に、エポキシ樹脂で上記のような収容空間を形成する封止部材を設け、それぞれの音響波素子をウェハ段階（ウェハレベル）で封止してから、封止された各音響波素子がウェハから切り出されるような音響波装置が開示されている。なお、このようなウェハレベルで封止された音響波装置をウェハレベルパッケージ（ＷＬＰ）型の音響波装置と呼ぶことがある。
「ウェハーレベルパッケージフォーバルクアコースティックウェーブフィルタ」（Ｗａｆｅｒ−Ｌｅｖｅｌ−ＰａｃｋａｇｅｆｏｒＢｕｌｋＡｃｏｕｓｔｉｃｗａｖｅｆｉｌｔｅｒ）アイトリプルイーエムティーティーエスダイジェスト（ＩＥＥＥＭＴＴ−Ｓ２００４Ｄｉｇｅｓｔ）

しかしながら、非特許文献１に示すような樹脂材料からなる封止部材を用いた場合には外部からの水分の浸入を遮断する事ができない為、音響波共振子を構成する電極材料が腐食する問題があった。

このような問題を解決すべく、電極上に二酸化シリコン等の保護膜を形成する方式も提案されているが、保護膜自体が水分を吸着しその質量を変化させることにより、音響波の音速を変化させ、音響波装置の周波数特性が変動する問題があった。さらに、水分の透湿だけに留まらず、エポキシ等の樹脂材料は水分を吸湿した際に樹脂自体が膨潤する為、基板上に形成された電極に加わる応力が変わり、周波数特性が変動する問題もあった。

また、収容空間を形成する材料として、二酸化シリコン等の無機材料を用いる方式が検討されているが、無機材料を数十ミクロン以上形成することが難しく、電極を保護する収容空間としての強度を確保できない問題がある。また、無機材料の形成には真空装置を使用する必要があるが、その場合、収容空間内部が必然的に真空雰囲気となる為、収容空間を形成する無機材料が圧力差によって変形し、収容空間を形成する無機材料が基板上の音響波共振子と接触する問題もあった。

本発明は上記事情に鑑みて完成されたものであり、その目的は、音響波を発生する電極をウェハレベルで簡単かつ良好に封止することができる、周波数特性の変動の少ない、信頼性の高い小型な音響波装置およびその信頼性の高い小型な音響波装置を具備するフィルタ装置並びに通信装置を提供することにある。

本発明の音響波装置は、基板と、前記基板上に形成された音響波共振子と、前記基板上に設けられ、前記音響波共振子を収容する収容空間を有する封止部材と、前記音響波共振子から前記収容空間の外側にかけて電気信号を入出力するための入出力電極と、を備え、前記封止部材は、樹脂材料からなる内側の第１封止部材と、無機材料膜からなる外側の第２封止部材と、これら第１封止部材および第２封止部材の間に設けられ、前記無機材料膜と前記樹脂材料との間の弾性率を有する中間層と、を有するものである。

また、本発明の音響波装置は、上記構成において、前記樹脂材料がエポキシを主成分とするものであり、前記無機材料膜及び前記中間層が窒化シリコンを主成分とするものである。

また、本発明の音響波装置は、上記構成において、前記基板は圧電性材料からなり、前記音響波共振子は、弾性表面波を発生する電極を含むものである。

また、本発明のフィルタ装置は、入力端子と出力端子と基準電位端子とを有し、前記入力端子と前記出力端子とをつなぐ入出力ライン上、または前記入出力ラインと基準電位端子との間に、上記の音響波装置のいずれかを設けたものである。

また、本発明の通信装置は、受信回路もしくは送信回路の少なくとも１つを有し上記構成のフィルタ装置が前記受信回路もしくは前記送信回路に用いられているものである。

本発明の弾性表面波装置によれば、基板と、基板上に形成された音響波共振子と、基板上に設けられ、音響波共振子を収容する収容空間を有する封止部材と、音響波共振子から収容空間の外側にかけて電気信号を入出力するための入出力電極と、を備え、封止部材は、樹脂材料からなる内側の第１封止部材と、無機材料膜からなる外側の第２封止部材と、これら第１封止部材および第２封止部材の間に設けられ、無機材料膜と樹脂材料との間の弾性率を有する中間層と、を有することから、第１封止部材により安定して収容空間を形成するとともに、第２封止部材により基板の一方主面上（以下、単に基板上ということもある）に形成された音響波共振子を収容する収容空間に水分の浸入を遮断する事ができる。このため、周波数変動等のない、長期安定性に優れた音響波装置を提供する事ができる。

また、第１封止部材および第２封止部材の間に挟持され、無機材料膜と樹脂材料との間の弾性率を有する中間層を有することから、第１封止部材と無機材料からなる第２封止部材との線膨張係数差による応力を緩和し、樹脂材料にシワがよったり、無機材料にクラックが入ったりすることによる収容空間内への水分の浸入を防止することができる。

また、収容空間の外側を無機材料で封止しているので気密性に優れたものとなり、収容空間内の雰囲気を不活性ガス等で置換することができる。このため、音響波共振子の変質を防ぐことができ、信頼性の高い音響波装置を提供することができる。

なお、樹脂材料はエポキシを主成分とするものが好適であり、無機材料膜と中間層は窒化シリコンを主成分とするものが好適である。

なぜならば、エポキシ樹脂は耐熱性に優れており、弾性率の変化や質量変化が生じる温度が、一般に音響波装置を回路基板に実装する温度よりも高いため、基板上に形成された音響波共振子を保護する収容空間を安定して維持することができ、長期信頼性を向上させることができるからである。また、このような耐熱性に優れた特性は、回路基板上に実装する際のアウトガスも低減されることを意味し、これにより、収容空間内の雰囲気を制御することが可能となる。

また、エポキシを主成分とする樹脂は、微細なパターン形状を形成する事が容易である。例えば、感光性の材料を使用する事により、フォトリソグラフィ法によりパターンを容易に形成できるほか、印刷法を使用するのにも適した材料である。さらに、ポリイミド樹脂は収容空間を形成する為に必要な数十ミクロン以上の厚さを形成する事が可能である為、機械的な強度が必要とされる収容空間を形成する材料としては好適である。

さらに、エポキシを主成分とする樹脂は、フィラーにより線熱膨張係数を調整することができるので、基板や、第２封止部材を構成する無機材料の線熱膨張係数に近づけることで、より応力を緩和させることができ、収容空間内への水分の浸入をより確実に防止することができる。

また、窒化シリコンは、非常に水分の透湿性、吸湿性が低いため、収容空間内部への水分の浸入を遮断することができる。このため、基板上に形成された音響波共振子を構成する電極を腐食させたり、電極上の保護膜の質量を変化させたりすることによる、周波数特性の変動を防ぐことができる。

また、窒化シリコンを主成分とする材料は第１封止材料の樹脂との密着性も優れる。このため、強固な封止部材を安定して作製することができる。

また、窒化シリコンは半導体プロセスにおける一般的な成膜方法を使用することが可能であるため、容易に形成することができる。例えば、スパッタリング方式、各種ＣＶＤ方式、ポリシラザン等の有機材料のコーティング方式があげられる。また、近年、有機液体シラン系の材料を用いたＣＶＤ法や熱触媒ＣＶＤ法（ＣＡＴ−ＣＶＤ）等３００℃以下の低温で窒化シリコンを主成分とする膜を形成する事が可能となり、樹脂材料上に形成するには好適の材料である。

さらに、これらの種々の方式では成膜時のパワー、添加物、添加ガス等により、膜の密度を変化させ、容易に膜の弾性率を変更させる事ができる為、中間層と第２封止部材とを同一プロセスにて形成することが可能となり、生産性の高いものとすることができる。

また、本発明の音響波装置によれば、上記構成において、基板は圧電性材料からなり、音響波共振子は、弾性表面波を発生する電極を含むときには、圧電基板上に形成された音響波共振子を構成する電極の、水分の浸入による腐食等を防ぐことができるので、この電極により発生する弾性表面波の周波数特性の変動を少なくすることができる。

また、本発明のフィルタ装置によれば、入力端子と出力端子と基準電位端子とを有し、入力端子と出力端子とをつなぐ入出力ライン上、または入出力ラインと基準電位端子との間に、上記の音響波装置のいずれかを設けたことから、小型で周波数変動の少ない、信頼性の高いものとすることができる。

また、本発明の通信装置によれば、受信回路もしくは送信回路の少なくとも１つを有し上記構成のフィルタ装置が前記受信回路もしくは前記送信回路に用いられていることから、小型で周波数変動の少ない、信頼性の高いものとすることができる。

本発明の音響波装置について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は本発明の音響波装置の実施の形態の一例を示す模式的な図である。なお、音響波装置として、弾性表面波装置を例に説明する。

図１において、１は圧電材料からなる基板，１ａは基板１の一方主面，２は音響波共振子を構成する、弾性表面波を発生する電極，３は電極２を収容する収容空間，５は第１封止部材，６は第２封止部材，７は中間層，１０は音響波共振子を構成する電極２を収容空間の外側に導出し、電気信号を入出力するための入出力電極である。なお、この第１封止部材５，第２封止部材６，中間層７を併せて封止部材とする。

以下の図面でも同様であるが、同様の箇所には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に示す本発明の弾性表面波装置は、基板上１に弾性表面波を発生する電極２が形成され、この電極２を収容する収容空間３を有する封止部材が基板１上に接合されて収容空間３内に電極２が収容されているとともに、電極２から収容空間３の外側にかけて電気信号を入出力するための入出力電極１０が形成されている。ここで、封止部材は、樹脂材料からなる内側の第１封止部材５と、無機材料からなる外側の第２封止部材６と、これら第１封止部材５および第２封止部材６の間に設けられ、第１封止部材５と第２封止部材６との間の弾性率を有する中間層７とからなる。さらに第１封止部材５は、内側に位置する第１層５ａと第１層５ａを覆うように外側に位置する第２層５ｂとからなる。第１層５ａには少なくとも１つの貫通孔９が形成されており、第２層５ｂはこの貫通孔９を塞ぐことで、第１層５ａ，第２層５ｂで基板１の一方主面１ａとの間に電極２を収容する収容空間３を形成することができる。ここで、封止部材の一方主面１ａに配設される配設面は、電極２が形成された領域を囲繞するように形成されている。そして、封止部材のうち、この配設面から厚み方向に続く部位を枠部といい、この枠部の上に備えられ、一方主面１ａの電極２が形成された領域と対向するように配置された部位を蓋部というものとする。なお、蓋部は平板状であるが、歪み，厚みのばらつき等があることは何ら差し支えない。また、枠部の断面形状は長方形に限定されるものではなく、台形状，平行四辺形等、蓋部を支え収容空間３を維持できれば、その形状は自由に設計できる。

図１に示す本発明の弾性表面波装置によれば、上記構成とすることから、樹脂材料からなる第１封止部材５で収容空間３を安定して形成するとともに、無機材料膜からなる第２封止部材６により水分の透過を遮断することが可能となり、収容空間３内部への水分の侵入を防ぐ事が可能となる。さらに、第１封止部材５と第２封止部材６との中間の弾性率を有する中間層７により、第１封止部材５と第２封止部材６との線膨張係数差による応力を緩和することができ、弾性表面波装置の実装時の熱衝撃や熱履歴が加わった時においても、クラックやシワの発生による収容空間３内部への水分の侵入を防ぐ事が可能となる。

このような音響波装置を外部回路と接続するためには、例えば、図１に示すように、入出力電極１０の端部を封止部材の外部まで導出し、この入出力電極１０上に封止部材を構成する材料が付着しない部分を有するように一部分を露出させ、その露出部にワイヤボンドする等の手法を用いればよい。

次に、本発明の弾性表面波装置は、さらに具体的には次のように構成すればよい。

基板１の材質は、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３，ＬｉＴａＯ_ｘ；ｘ＜３），ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３，ＬｉＮｂＯ_ｙ；ｙ＜３），四ホウ酸リチウム（Ｌｉ_２Ｂ_７Ｏ_４，Ｌｉ_２Ｂ_７Ｏ_ｚ；ｚ＜４），酸化亜鉛（ＺｎＯ），ランガサイト，水晶等の圧電性誘電体の中から選択することができる。

電極２の材質としては、アルミニウム（Ａｌ），アルミニウム・銅合金（Ａｌ−Ｃｕ），アルミニウム・銅・マグネシウム合金（Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ）等が好適である。また、これらの下地層としてチタン（Ｔｉ）またはクロム（Ｃｒ）を用いてもよい。これらの材質で電極２を、弾性表面波を発生させるように互いに噛み合う櫛歯状電極対を構成するように形成すればよい。なお、必要に応じて、反射器電極等を設けることに何ら差し障りはない。

また、第１封止部材５の材料は、ポリイミド樹脂，エポキシ樹脂，フェノール樹脂，シロキサン樹脂，アクリル樹脂，ポリメチルメタクリート（ＰＭＭＡ）樹脂，ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂，ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）樹脂等が挙げられる。また、第１封止部材５の厚さは収容空間３を形成する為に自立膜として機能する５μｍ程度の厚さから形成が可能な数百μｍ程度が利用されるが、機械的な強度および弾性表面波装置のトータルの厚さを考慮すると１０μｍから１００μｍが好適な範囲である。

また、第１層５ａ，第２層５ｂは同じ材料を用いても、異なる材料を用いてもよい。

さらに、第２封止部材６，中間層７の材質は、二酸化シリコン（ＳｉＯ_２），窒化シリコン（ＳｉＮｘ），ガラス材料等が、透湿性が低いことから好適である。また、第２封止部材６の厚さは、連続膜として機能する０．１μｍ程度の厚さから形成が可能な数１０μｍ程度が好適である。

なお、中間層７の弾性率は、第１封止部材５と第２封止部材６の間にあるものとするが、応力緩和層としての効果を考慮すると、第１封止部材５と第２封止部材７との中間に位置するものが好適である。例えば、第１封止部材５，中間層７，第２封止部材７として、エポキシ樹脂，低弾性窒化シリコン，窒化シリコンを用いた場合には、弾性率をエポキシ樹脂が2．１ＧＰａ，低弾性窒化シリコンが２０−６０ＧＰａ，窒化シリコンが８０ＧＰａとすればよい。また、これらの弾性率はナノインテンデーション法と呼ばれる、ダイヤモンド製の三角錐型鋭角圧子に加える荷重を精密に制御しながら圧子の侵入量をｎｍの精度で測定する事により評価できる。

なお、第２封止部材と６と中間層７との材質はそれぞれ別の材料を用いてもよいが、第２封止部材６と中間層７との密着性や生産性を考慮すると同一材料とする事が好ましい。同一材料とした場合には、成膜条件の変更により、膜の密度を変更したり、膜中に有機組成物を残留させたりする事により、中間層７の弾性率を調整することができる。中間層７の弾性率を調整する詳細な方法については、後述する。

入出力電極１０の材質としては、Ａｌ、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｕ等の導電性を有する材料であれば特に限定されない。好ましくは、電極２と同一材料，同一工程で形成することが好ましい。このような入出力電極１０は、電極２に接続されて、電極２を収容空間３の内側から外側に導出するためのものである。

次に、図２を用いて、図１に示す音響波装置（弾性表面波装置）の製造方法を説明する。図１に示す本発明の弾性表面波装置の製造方法は、弾性表面波を発生する電極２，入出力電極１０が形成された基板１上に、電極２を収容する収容空間３を形成する領域に犠牲層８を形成する工程Ａと、この犠牲層８を第１封止部材５の１層目である第１層５ａで覆う工程Ｂと、犠牲層８を第１封止部材５の第１層５ａに形成された貫通孔９から除去して収容空間３を形成する工程Ｃと、貫通孔９を第１封止部材の２層目である第２層５ｂで塞ぐ工程Ｄと、第１封止部材５を中間層７，第２封止部材６で覆う工程Ｅと、を具備する構成である。なお、図２（ａ）〜（ｅ）の断面図はそれぞれ弾性表面波装置の製造工程における工程Ａ〜Ｅの各段階を示している。

上記構成において、犠牲層８が形成される領域は、図２（ａ）に示すように、後に電極２を収容する収容空間３と成るものである。

また、犠牲層８は、図２（ｂ）に示すように、犠牲層８上に第１層５ａを形成した後、第１層５ａに通常のフォトリソグラフィ技術により貫通孔９を設け、図２（ｃ）に示すように、それら貫通孔９からエッチングにより除去されて、収容空間３を形成するためのものである。犠牲層８に、このような働きをさせるには、第１層５ａにダメージを与えることなく犠牲層８のみを選択的にエッチングすることができるような第１層５ａ、犠牲層８およびエッチャントの材質の組合せを適切に選定すればよい。例えば、第１層５ａに、ポリイミド樹脂，エポキシ樹脂，フェノール樹脂，シロキサン樹脂，アクリル樹脂，ポリメチルメタクリート（ＰＭＭＡ）樹脂，ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂，ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）樹脂を用いるのであれば、犠牲層８としては、二酸化シリコン（ＳｉＯ_２），シリコン（Ｓｉ）、銅（Ｃｕ）が好適である。エッチャントとしては、例えば希釈したフッ化水素（ＨＦ）は二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）に好適に用いることができる。その際、フッ化水素（ＨＦ）によるエッチングは、水溶液によるウェットエッチングかまたはフッ化水素（ＨＦ）蒸気によるドライエッチングを用いることができる。また、エッチャントとしてフッ化キセノン（ＸｅＦ_２）を用いた場合には、シリコン（Ｓｉ）を選択的にエッチングするのに好適に用いることができる。また、銅（Ｃｕ）をエッチングする場合は、エッチャントとして第２塩化鉄溶液等が好適に用いられる。

また、犠牲層８は、上記のようにウェットエッチングを用いても構わないが、好ましくは、ドライエッチングにより貫通孔９から除去するとよい。具体的には、犠牲層８としては例えば非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）を好適に使用することができ、この非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）から成る犠牲層８をフッ化キセノン（ＸｅＦ_２）ガスでドライエッチングして貫通孔９から除去すればよい。このようにすれば、そのドライエッチング用のフッ化キセノン（ＸｅＦ_２）ガスは第１層５ａには影響せず、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）から成る犠牲層８のみをエッチングするから、犠牲層８をきれいに残らず除去することができる。また、犠牲層８をシリコン（Ｓｉ）としてフッ化キセノン（ＸｅＦ_２）ガスでドライエッチングされるようにすると、収容空間３に収容されているアルミニウム（Ａｌ）等から成る電極２にもほとんどダメージを与えないことからも好適である。また、ドライエッチング用のフッ化キセノン（ＸｅＦ_２）ガスは気体であるから、ドライエッチングの終了後には流体としてのフッ化キセノン（ＸｅＦ_２）ガスを収容空間３から貫通孔９を通して速やかに排出させることができる。このとき、フッ化キセノンは流体であるので、貫通孔９が小さく、狭い流路となっても、確実に排出させることができる。また、収容空間３においてフッ化キセノン（ＸｅＦ_２）ガスを排出した後、さらに収容空間３に残留するフッ化キセノン（ＸｅＦ_２）ガスを窒素（Ｎ_２）やアルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスで希釈する場合においても、希釈したガスを貫通孔９から速やかに排出させたりすることができるので、収容空間３を容易に清浄な状態にすることができる。

このような材料からなる犠牲層８は、例えばＣＶＤ法で，第１層５ａは、例えばスピンコート法で樹脂層を形成してフォトリソグラフィ技術でパターニングして形成すればよい。また、第２層５ｂは、第１層５ａと同様にして形成することができる。

また、中間層７，第２封止部材６は、例えば有機シリコン化合物を利用したＣＶＤ法やシランガスを用いたＣＶＤ法によって水分の透湿性の低い良好な膜を形成する事ができる。これらの方法で窒化シリコンを形成する為には、シランガスを用いたＣＶＤ法においては、アンモニアガスを添加する方法が用いられる。また、有機シリコン化合物を用いた場合においては、有機シリコン化合物と分子内に少なくとも窒素原子を含むガスを用いて成膜される。ここで有機シリコン化合物とは、テトラ・エトキシ・シラン（ＴＥＯＳ）の他、テトラメトキシシラン、テトライソプロポキシラン等のアルコキシラン類やアルコキシアンセトキシシラン類、鎖状ポリシロキサン類、環状ポリシロキシサン類があげられる。また、分子内部に窒素原子を含むガスとしては、窒素（Ｎ_２）、アジ化水素（Ｎ_３Ｈ）、アンモニア（ＮＨ_３）、ヒトラジン（Ｎ_２Ｈ_４）を用いる事ができる。

このようにＣＶＤ法によって中間層７，第２封止部材６を形成すれば、透湿性の低い第２封止部材６を形成することができる。さらに、ＣＶＤ法はカバレッジ性に優れる性質を持つ事から、収容空間３上に均一に形成できることから好適である。

ここで、中間層７の弾性率を調整するには、例えば、成膜時の温度を低くすれば、弾性率を低くすることができる。なお、成膜時の温度を下げる事を目的とした場合、有機シリコン化合物を利用したＣＶＤ法が好適である。さらに、シランガスを用いたＣＶＤ法においても、触媒体の表面で接触分解反応させる、触媒化学気相成長法等を用いると成膜時の温度を低減する事ができ、膜の弾性率を下げる事が可能となる。さらに、成膜時の圧力を高くしたり、膜中に故意に水素を含有させたりすることで、弾性率を低くすることができる。

図２に示す本発明の弾性表面波装置の製造方法によれば、上記構成とすることから、収容空間３においてその良好な状態を維持することができるので、弾性表面波を発生する電極２をウェハレベルで簡単かつ良好に封止することができるものとなる。

次に、図１に示す音響波装置の変形例について図３〜５を用いて説明する。

図３は第１の変形例を示す断面図であり、図１とは第１封止部材５の構成及び外部の実装基板に接続するために柱状電極１３を有している点で異なる。

まず、第１封止部材５の構成について説明する。図３において、第１封止部材５は、基板１上に設けられた、電極２が形成された領域を囲むように形成された枠体１２ａと、電極２が形成された領域を覆い、基板１と枠体１２ａとの間に収容空間３を形成するように、枠体１２ａ上に配置された蓋体１２ｂと、からなる。

枠体１２ａ，蓋体１２ｂは、それぞれ異なる材料を用いてもよいし、同一の材料を用いてもよいが、両者を接合し隙間なく一体化させることができるので同一材料を用いることが好ましい。具体的な材料としては、図１の第１封止部材５と同様の材料を用いることができるが、特に、基板１と熱膨張係数が近いエポキシ樹脂が好適に用いられる。

このような材料からなる枠体１２ａは、液状の材料を用いてスピンコート法により形成したり、フィルム状の材料をフィルム貼り装置を用いたりして形成後、パターニングして形成すればよい。また、蓋体１２ｂは、フィルム状の材料をフィルム貼り装置を用いて加圧しながら枠体１２ａ上に載置することが好ましい。これは、蓋体１２ｂにフィルム状の材料を用いることにより、容易に収容空間３を形成することが可能となるためである。なお、枠体１２ａおよび蓋体１２ｂは所望の形状に加工することを考慮すると、感光性の材料を用いてフォトリソグラフィ法により形成することが好ましい。次に、枠体５と蓋体６とを加熱・硬化することで、枠体５と蓋体６を一体化させて、封止部材とすることができる。

また、不活性ガス雰囲気下で蓋体１２ｂを形成すれば、収容空間３内に窒素やアルゴンなどの不活性ガスを充填することができる。これにより、温度変化時による結露を防止し、音響波装置を安定して動作させる事が可能となり、さらには、収容空間３内の電極２等の酸化等を防ぎ、信頼性の高いものとすることができる。

次に、外部の実装基板への接続を容易にするための構成である、柱状電極１３について説明する。

図３において、音響波装置は、封止部材の外側まで延出された入出力電極１０上に設けられた柱状電極１３と、封止部材と柱状電極１３とを基板１にかけて覆うとともに、柱状電極１３の上面を露出させる保護膜１４と、保護膜１４から露出する柱状電極１３の上面に形成されたバンプ電極１５と、を有している。

柱状電極１３の材料は、金（Ａｕ），銅（Ｃｕ），ニッケル（Ｎｉ）等から成り、径が５０〜１００μｍ，高さが２０〜４００μｍ程度が好適である。このような柱状電極１３は、具体的には、無電解や電界等のメッキプロセス、スクリーン印刷等で形成すればよい。

保護膜１４を形成する材料としては、ポリイミド樹脂，エポキシ樹脂，フェノール樹脂，シロキサン樹脂，アクリル樹脂，ポリメチルメタクリート（ＰＭＭＡ）樹脂，ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂，ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）樹脂等が挙げられる。これらの樹脂材料を用いれば基板１に対して１００〜３００℃程度の低温で樹脂封止することができる。特に、基板１と同等の熱膨張係数を有するエポキシ系の樹脂を用いることが好ましい。これにより、実装基板へ実装する時に、リフローによる熱応力が基板１および柱状電極１３に加わることを防止することができる。このため、基板１の破損や柱状電極１３と実装基板上のパターンとの接続不良の発生を抑制し、信頼性の高いものとすることができる。なお、保護膜１４の熱膨張係数を基板１と同等にするためには保護膜１４を形成する材料にＳｉＯ_２等のフィラーを添加して調整することが好ましい。また、基本的には、封止部材により収容空間３内への水分の浸入を遮断するが、さらに確実に水分の浸入を遮断するように保護膜１４にシリカゲル、ゼオライト、ポリアクリル酸塩系の吸湿剤を添加しても良い。さらに、保護膜１４には２５０℃以上での耐熱性がある材料を選択することが好ましい。これは、柱状電極１３の露出部にバンプ電極１５を設け、それを介して弾性表面波装置を実装基板側の電極に実装する際のプロセスに対応するためであり、このような材料を用いることにより、実装基板に弾性表面波装置を安定に固定することができる。

このような保護膜１４は、樹脂を印刷機や真空印刷機を用いて形成することが可能である。

バンプ電極１５は、半田等からなり、スクリーン印刷後、リフロー工程を経てバンプ形状にすればよい。

このような構成により、保護膜１４がさらに封止部を機械的に保護するとともに第１封止部材５および入出力電極１０が、実装基板等に弾性表面波装置を実装する際に弾性表面波装置が保護された状態を保つことができる。このため、ウェハレベルで封止された弾性表面波装置を実装する際にも良好な封止状態が維持されるので、弾性表面波を発生する電極２をウェハレベルでさらに確実に封止することができる。また、バンプ電極１５により実装基板に接続するための工程を経ても、弾性表面波装置のバンプ電極１５以外の部分が耐熱性のある保護膜１４で保護されているので、実装基板に弾性表面波装置を安定に固定することができる。

次に、図４を用いて、第２の変形例について説明する。図４（ａ）は第２の変形例を示す断面図であり、図１とは、封止部材と入出力電極１０との間に密着層１６を設けている点で異なる。

密着層１６は、封止部材が入出力電極１０を跨ぐ際に、入出力電極１０による段差部分に隙間が生じることを防ぐために段差形状を緩和するように設けられるものであり、少なくとも、封止部材が入出力電極１０を跨ぐ部位に設ければよいが、電極２が形成されている領域を囲うように形成してもよい。密着層１６としては、絶縁性の材料であれば特に限定されず、第１封止部材５や第２封止部材６と同様の材料を用いることができる。

この密着層１６は、例えば、ステップカバレッジの優れたＣＶＤ法等で形成すればよい。また、第１封止部材５と同様の材料で形成するときには、樹脂材料を塗布する液の粘性を低くすればよい。

また、密着層１６の材料としてＳｉＯ_２を用いる場合には、図４（ｂ）に示すように、密着層１６を電極２が形成された領域にも延在させてもよい。このような構成とすることで、電極２により発生する弾性表面波に影響を与えることなく電極２を保護し、電極２の酸化等による劣化をより確実に防ぐことができるので、信頼性の高いものとすることができる。このように、基板１上に封止部材を密着層１６を介して設けてもよい。

次に、図５を用いて、第３の変形例について説明する。

図５は、第３の変形例を示す断面図であり、図１とは、収容空間３内に、下部電極１７，圧電体１８，上部電極１９を厚み方向に積層してなる、バルク音響波を発生させるバルク音響波共振子を収容している点で異なる。

図５において、基板１’は、バルク音響波共振子を支持する機能を有し、通常は厚みが０．０５〜１ｍｍ、直径が７５〜２００ｍｍ程度の鏡面研磨されたＳｉウエハが用いられる。Ｓｉウエハの他にも、薄膜プロセスと相性の良い、Ｓｉ，Ａｌ_２Ｏ_３，ＳｉＯ_２，ガラス等のウエハまたは平板を使用することができる。また、基板１’のバルク音響波共振子が形成されている側と反対の面から、バルク音響波共振子を音響的にアイソレートするための貫通孔２０が形成されている。

下部電極１７は、圧電体１８に高周波電圧を印加する機能を有する部材であり、Ｗ，Ｍｏ，Ａｕ，Ａｌ，Ｃｕ等の金属材料で形成される。下部電極１７はスパッタリング法やＣＶＤ法等の薄膜プロセスで基体１’上に所定の厚さで形成され、フォトリソグラフィ技術等により所定の形状に加工される。

圧電体１８は、例えばＺｎＯやＡｌＮ，ＰＺＴ等の圧電体材料からなり、下部電極１７及び上部電極１９によって印加された高周波電圧に応じて伸縮し、電気的な信号を機械的な振動に変換する機能を持つ。圧電体１８はスパッタリング法やＣＶＤ法等の薄膜プロセスで下部電極１７上に所定の厚さで形成され、フォトリソグラフィ技術等により所定の形状に加工される。

上部電極１９は、下部電極１７とともに、圧電体１８に高周波電圧を印加する機能を有する部材であり、Ｗ、Ｍｏ、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ等の金属材料で形成される。上部電極１９はスパッタリング法やＣＶＤ法等の薄膜プロセスで圧電体１８上に所定の厚さで形成され、フォトリソグラフィ技術等により所定の形状に加工される。

ここで、下部電極１７，上部電極１９が、音響波としてのバルク音響波を発生させる電極であり、これらが、それぞれ収容空間３の外側まで延在するように形成されている。この延在部が、入出力電極１０としての機能を有するものとなる。

このように、本発明は、音響波を発生させる音響波共振子を良好に封止する構成に特徴を有するものであり、図１〜図４のような弾性表面波装置としても、図５に示すようなバルク音響波装置としても機能するものとなる。

さらに、図１〜図５に示す例では、音響波共振子が１個の場合の例を示したが、基板１，１’上に音響波を発生する電極が複数のある場合には、それら複数組の電極のそれぞれに独立した収容空間３を設けてそれぞれの収容空間３に収容された電極から入出力電極１０により収容空間３の外部に電気的に導出するようにしてもよい。このようにすれば、それぞれの収容空間の大きさが小さくなる等の利点がある。また、複数組の電極に共通の収容空間３を設けてもよい。

さらに、図１〜図５に示す例において、収容空間３には窒素，アルゴンなどの不活性ガスを充填することが好ましい。中に収容される音響波共振子の酸化等による劣化を防ぐためである。

次に、本発明のフィルタ装置について説明する。

図６は、本発明のフィルタ装置の一実施形態を示す等価回路図である。

本発明のフィルタ装置は、図６に示すように、入力端子Ｉｎと出力端子Ｏｕｔとをつなぐ入出力ラインと基準電位端子との間および入出力ライン上に、本発明の音響波装置１００を接続すればよい。なお、図６に示す例では、基準電位を接地電位としている。

また、入力端子Ｉｎと出力端子Ｏｕｔとをつなぐ入出力ラインと基準電位端子との間のみに、本発明の音響波装置１００ｂを接続したり、入出力ライン上のみに、音響波装置１００ａを接続したりしてもよい。

このようにしてラダー型のフィルタを形成してもよいし、非平衡入力―平衡出力等のバランス型のフィルタを形成してもよい。

次に、本発明のフィルタ装置を用いて通信装置を形成した例について説明する。

図７は、本発明の通信装置の一実施形態の通信装置を示すブロック図である。

図７において、アンテナ１４０に送信回路Ｔｘと受信回路Ｒｘが分波器１５０を介して接続されている。送信される高周波信号は、フィルタ２１０によりその不要信号が除去され、パワーアンプ２２０で増幅された後、アイソレータ２３０と分波器１５０を通り、アンテナ１４０から放射される。また、アンテナ１４０で受信された高周波信号は、分波器１５０を通りローノイズアンプ１６０で増幅されフィルタ１７０でその不要信号を除去された後、アンプ１８０で再増幅されミキサ１９０で低周波信号に変換される。

図７において、分波器１５０，フィルタ１７０，フィルタ２１０のいずれかに、本発明のフィルタ装置を用いれば、小型でＱ値の高いものとすることができる。

なお、図７では送信回路Ｔｘと受信回路Ｒｘとを有する通信装置について説明したが、送信回路Ｔｘまたは受信回路Ｒｘのいずれか一方を有する通信装置としてもよい。

特に、本発明のフィルタ装置は、水分の浸入を抑制し，収容空間３内を不活性ガスで充填することのできる音響波装置を用いていることから、フィルタ１７０，フィルタ２１０に比べて、高い電力が加わる分波器１５０にも十分に対応することができるものとなる。

このように、本発明の通信装置によれば、フィルタ装置に設けられる弾性表面波装置を、ウェハレベルで良好に封止することにより実用的な性能を備えつつ小型にすることができるので、通信装置を小型にすることができる。例えば、このように小型化された通信装置は、携帯電話，パーソナルハンディホン（ＰＨＳ），アマチュア無線用ポータブルトランシーバ，ＩＣカード等の携帯通信端末、パームトップコンピュータ等の電子情報処理端末または車載用のカーナビケーションシステムおよびＥＴＣ（エレクトロニック・トール・コレクション・システム）車載端末等に好適に使用することができる。

かくして、本発明によれば、音響波を発生する電極をウェハレベルで簡単かつ良好に封止することができる小型な弾性表面波及びフィルタ装置並びに通信装置を提供することができる。

なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更・改良を施すことは何等差し支えない。例えば、中間層７を金属から成るものとしても構わない。

本発明の弾性表面波装置の実施の形態の一例を示す模式的な断面図である。図１に示す弾性表面波装置の製造方法の一例を示す模式的な図であり、（ａ）〜（ｅ）は各工程毎の断面図である。図１に示す弾性表面波装置の第１の変形例を示す断面図である。（ａ），（ｂ）はそれぞれ、図１に示す弾性表面波装置の第２の変形例を示す断面図である。図１に示す弾性表面波装置の第３の変形例を示す断面図である。本発明のフィルタ装置の一実施形態を示す等価回路図である。本発明の通信装置の一実施形態を示すブロック図である。

符号の説明

１：圧電基板
１’：基板
１ａ：一方主面
２：電極
３：収容空間
５：第１封止部材
５ａ：一層目
５ｂ：２層目
６：第２封止部材
７：中間層
１０：入出力電極

Claims

基板と、
前記基板上に形成された音響波共振子と、
前記基板上に設けられ、前記音響波共振子を収容する収容空間を有する封止部材と、
前記音響波共振子から前記収容空間の外側にかけて電気信号を入出力するための入出力電極と、
を備え、
前記封止部材は、
樹脂材料からなる内側の第１封止部材と、
無機材料膜からなる外側の第２封止部材と、
これら第１封止部材および第２封止部材の間に設けられ、前記無機材料膜と前記樹脂材料との間の弾性率を有する中間層と、を有する音響波装置。
前記樹脂材料がエポキシを主成分とするものであり、前記無機材料膜及び前記中間層が窒化シリコンを主成分とするものである請求項１記載の音響波装置。
前記基板は圧電性材料からなり、
前記音響波共振子は、弾性表面波を発生する電極を含む、請求項１又は２のいずれかに記載の音響波装置。
入力端子と出力端子と基準電位端子とを有し、前記入力端子と前記出力端子とをつなぐ入出力ライン上、または前記入出力ラインと基準電位端子との間に、請求項１乃至３のいずれかに記載の音響波装置を設けたフィルタ装置。
受信回路もしくは送信回路の少なくとも１つを有し、請求項４に記載のフィルタ装置が前記受信回路もしくは前記送信回路に用いられている通信装置。