JP2010056984A - 弾性表面波装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 異なる複数の周波数帯に対応する弾性表面波装置において、その封止構造を小型化し、省スペース化を可能にする。
【解決手段】 本発明に係る弾性表面波装置１は、圧電基板７と、圧電基板７上に形成され、第1導電膜３１を有する第１のＩＤＴ電極９と、圧電基板７上に形成され、第１導電膜３１及び該第1導電膜３１と成膜のタイミングが異なる第２導電膜３２を有する第２のＩＤＴ電極１３と、圧電基板７上に形成され、第１導電膜３１、第２導電膜３２、並びに該第1導電膜３１及び該第２導電膜３２と成膜のタイミングが異なる第３導電膜３３を有し、第１のＩＤＴ電極９及び第２のＩＤＴ電極１３を別個に又は一括して取り囲む枠体と、
を備える。
【選択図】 図２
【解決手段】 本発明に係る弾性表面波装置１は、圧電基板７と、圧電基板７上に形成され、第1導電膜３１を有する第１のＩＤＴ電極９と、圧電基板７上に形成され、第１導電膜３１及び該第1導電膜３１と成膜のタイミングが異なる第２導電膜３２を有する第２のＩＤＴ電極１３と、圧電基板７上に形成され、第１導電膜３１、第２導電膜３２、並びに該第1導電膜３１及び該第２導電膜３２と成膜のタイミングが異なる第３導電膜３３を有し、第１のＩＤＴ電極９及び第２のＩＤＴ電極１３を別個に又は一括して取り囲む枠体と、
を備える。
【選択図】 図２
Description
本発明は、弾性表面波装置に関する。
従来、異なる複数の周波数帯に対応する弾性表面波装置が種々提案されている。例えば、特許文献１に記載の弾性表面波フィルタでは、１つの圧電基板上に第１フィルタ部と第２フィルタ部とが形成され、第１フィルタ部を構成するＩＤＴ電極の膜厚と、第２フィルタ部を構成するＩＤＴ電極の膜厚とを異ならせることで、異なる２つの周波数帯の周波数信号を抽出する２つのフィルタ部を形成している。
特開２００１−８５９６７号公報
しかしながら、特許文献１の弾性表面波フィルタは、第１フィルタ部及び第２フィルタ部が形成された圧電基板をパッケージ内に収容することによって封止されているため、その封止構造が大型化し、省スペース化が図れないという問題があった。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、異なる複数の周波数帯に対応する弾性表面波装置において、その封止構造を小型化し、省スペース化を可能にすることを目的とする。
本発明に係る弾性表面波装置は、圧電基板と、前記圧電基板上に形成され、第１導電膜を有する第１のＩＤＴ電極と、前記圧電基板上に形成され、前記第1導電膜及び該第1導電膜と成膜のタイミングが異なる第２導電膜を有する第２のＩＤＴ電極と、前記圧電基板上に形成され、前記第１導電膜、前記第２導電膜、並びに該第1導電膜及び該第２導電膜と成膜のタイミングが異なる第３導電膜を有し、前記第１のＩＤＴ電極及び前記第２のＩＤＴ電極を別個に又は一括して取り囲む枠体と、を備えている。
本発明によれば、異なる複数の周波数帯に対応する弾性表面波装置において、その封止構造を小型化し、省スペース化を可能にすることができる。
以下、本発明に係る弾性表面波装置の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態に係る弾性表面波装置の平面図である。図２は、図１の弾性表面波装置のII−II線断面図である。図３は、図１の弾性表面波装置のIII−III線断面図である。図４は、図１の弾性表面波装置のIV−IV線断面図である。
図１〜図４に示すように、本実施形態に係る弾性表面波装置１は、弾性表面波素子３と、この弾性表面波素子３を接合するベース基板５とを備えている。なお、図１では、説明の便宜のため、ベース基板５及び後述する半田バンプ２５の図示を省略している。
弾性表面波素子３は、例えば弾性表面波フィルタや弾性表面波共振子等であり、圧電基板７と、圧電基板７上に形成された第１のＩＤＴ電極９、第１の電極端子１１、第２のＩＤＴ電極１３、第２の電極端子１５及び枠体１７とを備えている。圧電基板７は、タンタル酸リチウム単結晶、ニオブ酸リチウム単結晶、四ホウ酸リチウム単結晶等の圧電材料で形成されている。
第１のＩＤＴ電極９は、図１の矢印Ｙ方向に２個並べて配置されている。各第１のＩＤＴ電極９は、櫛歯状に形成された電極（以下、第１の櫛歯状電極という）１９，１９を互いに対向させ、各第１の櫛歯状電極１９，１９の電極指１９ａ，１９ａを互いに噛み合わせて構成されている。
第１の電極端子１１は、第１のＩＤＴ電極９の基端部１９ｂに連続しており、図２に示すように、後述するベース基板５に設けられた素子接続用電極２１に接続されるようになっている。
第２のＩＤＴ電極１３は、第１のＩＤＴ電極９と同様に、図１の矢印Ｙ方向に２個並べて配置されている。各第２のＩＤＴ電極１３は、櫛歯状に形成された電極（以下、第２の櫛歯状電極という）２３，２３を互いに対向させ、各第２の櫛歯状電極２３，２３の電極指２３ａ，２３ａを噛み合わせて構成されている。
第２の電極端子１５は、第２のＩＤＴ電極１３の基端部２３ｂに連続しており、図２に示すように、後述するベース基板５に設けられた素子接続用電極２１に接続されるようになっている。
図２に示すように、枠体１７は、第１のＩＤＴ電極９及び第２のＩＤＴ電極１３を一括して取り囲むように、圧電基板７の周縁部に沿って設けられている。
ベース基板５は、セラミックやガラスセラミックなどの絶縁性材料で形成されており、図２〜図４に示すように、半田バンプ２５によってその周縁部が枠体１７の上面に接合されている。こうすることで、弾性表面波素子は、枠体１７とベース基板５とによって封止されている。
図２に示すように、ベース基板５における第１の電極端子１１及び第２の電極端子１５に対応する位置には、ベース基板５を貫通する貫通孔５ａが形成されている。この貫通孔５ａには、素子接続用電極２１が設けられており、各素子接続用電極２１は、半田バンプ２５によって、対応する各電極端子１１，１５に接合されている。この構成により、ベース基板５に接合された弾性表面波素子３は、ベース基板５の素子接続用電極２１に接続される外部の駆動回路と電気的に接続可能となっている。
次に、上記のように構成された第１のＩＤＴ電極９、第２のＩＤＴ電極１３、第１の電極端子１１、第２のＩＤＴ電極１３及び枠体１７の断面構成について、詳細に説明する。
第１のＩＤＴ電極９は、図２及び図３に示すように、第２導電膜３２で構成されている。そして、第２のＩＤＴ電極１３は、図２及び図３に示すように、第１導電膜３１及び第２導電膜３２をこの順に積層して形成されている。こうすることで、第２のＩＤＴ電極１３の膜厚が、第１のＩＤＴ電極９の膜厚より大きくなり、第２のＩＤＴ電極１３が低周波側の周波数帯域に対応するフィルタ特性を有し、第１のＩＤＴ電極９が高周波側の周波数帯域に対応するフィルタ特性を有している。
枠体１７は、図２〜図４に示すように、第１導電膜３１、第２導電膜３２及び第３導電膜３３をこの順に積層して形成されている。こうすることで、枠体１７の高さが、第１のＩＤＴ電極９及び第２のＩＤＴ電極１３の高さより高くなり、第１のＩＤＴ電極９及び第２のＩＤＴ電極１３と、ベース基板５との間に空隙が確保される。
第１の電極端子１１及び第２の電極端子１５は、図２に示すように、枠体１７と同様、第１導電膜３１、第２導電膜３２及び第３導電膜３３をこの順に積層して形成されている。こうすることで、第１の電極端子１１及び第２の電極端子１５の高さが、枠体１７の高さと同じになり、弾性表面波素子３をベース基板５に接合したときに、第１の電極端子１１及び第２の電極端子１５を、ベース基板５に設けられた素子接続用電極２１に接合することができる。
なお、上記の第１導電膜３１、第２導電膜３２及び第３導電膜３３は、後述するように、互いに成膜のタイミングを異ならせて形成されている。
以上の第１導電膜３１及び第２導電膜３２は、例えば、ＡｌやＡｌ合金（例えば、Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｔｉ系）等の金属薄膜で形成することができる。
また、図示しないが、第１のＩＤＴ電極９及び第２のＩＤＴ電極１３の露出した表面上には、Ｓｉ，ＳｉＯ２，ＳｉＮｘ，Ａｌ２Ｏ３等の絶縁性の高い材料で形成された保護膜を設けてもよい。これによって、導電性の異物が第１のＩＤＴ電極９及び第２のＩＤＴ電極１３に付着することによる短絡を防止することができる。
次に、以上のように構成された弾性表面波装置１の製造方法について、図５を参照しつつ説明する。
まず、圧電基板７を準備し、図５（ａ）に示すように、この圧電基板７上に、蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の結晶成長法を用いて、第１導電膜３１を形成する。
次に、図５（ｂ）に示すように、第１導電膜３１上にレジストＲ１を塗布し、フォトリソグラフィー法により所望のパターンを露光、現像した後、ウェットエッチング法により第１導電膜３１の一部をエッチングして、圧電基板７を露出させる。その後、レジストＲ１を剥離する。こうすることで、圧電基板７上に、第１導電膜３１が存在する第１の領域Ｓと、第１導電膜３１が存在しない第２の領域Ｐとを形成する。
次に、図５（ｃ）に示すように、蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の結晶形成法を用いて、第１の領域Ｓ及び第２の領域Ｐに第２導電膜３２を形成する。
続いて、図５（ｄ）に示すように、第２導電膜３２上にレジストＲ２を塗布し、フォトリソグラフィー法により所望のパターンを露光、現像した後、ドライエッチング法により第２の領域Ｐにおける第２導電膜３２の一部をエッチングして、圧電基板７を露出させる。
その後、図５（ｅ）に示すように、レジストＲ２を剥離する。こうして、第１のＩＤＴ電極９と、第１の電極端子１１の下側部分を構成する第１の段部１１ｕが形成される。
次に、図６（ｆ）に示すように、第２導電膜３２及び圧電基板７上にレジストＲ３を塗布し、フォトリソグラフィー法により所望のパターンを露光、現像した後、ドライエッチング法により第１の領域Ｓにおける第１導電膜３１及び第２導電膜３２の一部をエッチングして、圧電基板７を露出させる。
その後、図６（ｇ）に示すように、レジストＲ３を剥離する。こうして、第２のＩＤＴ電極１３が形成されるとともに、枠体１７の下側部分を構成する枠状部１７ｕが形成される。
次に、図６（ｈ）に示すように、第２導電膜３２及び圧電基板７上にレジストＲ４を塗布し、フォトリソグラフィー法により所望のパターンを露光、現像した後、スパッタリング法等により第３導電膜３３を形成する。
続いて、図６（ｉ）に示すように、レジストＲ４を剥離して、レジストＲ４上に形成された第３導電膜３３を除去する。こうすることで、枠状部１７ｕ及び第１の段部１１ｕ上に第３導電膜３３が形成され、枠体１７及び第１の電極端子１１がそれぞれ形成される。また、第２のＩＤＴ電極１３の基端部２３ｂ上にも第３導電膜３３が形成され、これによって第２の電極端子１５が形成される。
以上のようにして、本実施形態に係る弾性表面波素子３が製造される。
そして、図２に示すように、弾性表面波素子３をベース基板５に対向させて配置し、半田バンプ２５によって、ベース基板５の周縁部と枠体１７とを接合するとともに、ベース基板５に設けられた素子接続用電極２１と、第１の電極端子１１及び第２の電極端子１５とを接合する。こうして、本実施形態に係る弾性表面波装置１が製造される。
以上のような本実施形態に係る弾性表面波装置１によれば、第１のＩＤＴ電極９が第２導電膜３２によって形成され、第２のＩＤＴ電極１３が第１導電膜３１及び第２導電膜３２によって形成されている。そのため、第２のＩＤＴ電極１３の膜厚が第１のＩＤＴ電極９の膜厚より大きくなっており、第１のＩＤＴ電極９の膜厚と第２のＩＤＴ電極１３の膜厚とが異なるため、異なる２つの周波数帯の周波数信号を抽出する２つのフィルタ部を形成することができる。
そして、本実施形態によれば、第１のＩＤＴ電極９及び第２のＩＤＴ電極１３を取り囲む枠体１７が、第１導電膜３１、第２導電膜３２及び第３導電膜３３によって形成されているため、第１のＩＤＴ電極９及び第２のＩＤＴ電極１３の膜厚より大きくなっている。したがって、この枠体１７をベース基板５に接合することによって、第１のＩＤＴ電極９及び第２のＩＤＴ電極１３がベース基板５と接触することなく、弾性表面波素子３を封止することができる。よって、本実施形態の弾性表面波装置１によれば、第１のＩＤＴ電極９及び第２のＩＤＴ電極１３を設けた圧電基板７が、従来例のようなパッケージに収容されるという封止構造ではなく、圧電基板７上に形成された枠体１７を用いた封止構造によって封止される。
したがって、本実施形態によれば、異なる複数の周波数帯に対応する弾性表面波装置において、その封止構造を小型化し、省スペース化を可能にすることができる。
また、本実施形態によれば、枠体１７が、第１のＩＤＴ電極９及び第２のＩＤＴ電極１３を形成する第１導電膜３１及び第２導電膜３２からなる積層体上に、第３導電膜３３を積層することで形成されている。そのため、例えば上記のように結晶成長法によって各導電膜３１，３２，３３を形成する場合には、第１のＩＤＴ電極９及び第２のＩＤＴ電極１３の圧電基板７上への形成と同時に、枠体１７の一部（枠状部１７ｕ）を形成することができる。枠体１７は第２のＩＤＴ電極１３の膜厚より大きく形成する必要があるため、このように枠体１７の一部を同時に形成することで、別個に形成する場合に比べて製造時間を短縮することができる。
また、本実施形態では、１つの枠体１７によって、第１のＩＤＴ電極９と第２のＩＤＴ電極１３とを一括して包囲しているため、弾性表面波装置の小型化を図ることができる。
また、本実施形態によれば、第１の電極端子１１が、第２導電膜３２及び第３導電膜３３だけではなく、第１導電膜３１を含む積層体で形成されているため、第１の電極端子１１の膜厚が厚くなっている。そのため、第１の電極端子１１と素子接続用電極２１との接続抵抗が小さくなり、弾性表面波装置１の挿入損失が低減される。また、このように第１の電極端子１１の膜厚が厚くなると、半田バンプによる半田食われに起因する第１のＩＤＴ電極９と第１の電極端子１１との断線を防止することができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、図１に示すように、第１のＩＤＴ電極９と第２のＩＤＴ電極１３とが、枠体１７によって一括して取り囲まれるように形成されているが、第１のＩＤＴ電極９を取り囲む枠体部分（図示例では、枠体１７の左半分）が、第２のＩＤＴ電極１３を取り囲む枠体部分（図示例では、枠体１７の右半分）と同じ層構成で形成されている限り、これに限定されるものではない。例えば、図７及び図８に示すように、第１のＩＤＴ電極９を取り囲む第１の枠体部分１７ａを、第２のＩＤＴ電極１３を取り囲む第２の枠体部分１７ｂと同じ層構成で形成し、第１のＩＤＴ電極９と第２のＩＤＴ電極１３とを別個に取り囲むように枠体を形成してもよい。なお、図７及び図８では、図１及び図２の実施形態と同一又は同種の構成要素に同一の符合を付し、詳細な説明を省略する。また、図７では、説明の便宜のため、ベース基板５及び半田バンプ２５の図示を省略している。
ここで、以上の実施形態によれば、第１のＩＤＴ電極９を取り囲む枠体部分と、第２のＩＤＴ電極１３を取り囲む枠体部分とが、同じ層構成で形成されており、図２及び図８に示す弾性表面波素子３では共に、第１導電膜３１、第２導電膜３２及び第３導電膜３３によって形成されている。第１のＩＤＴ電極を取り囲む枠体部分と、第２のＩＤＴ電極を取り囲む枠体部分とを異なる層構成で形成した場合は、それぞれの枠体部分の高さが異なり易く、両枠体部分の間に段差が生じるので、両枠体部分をベース基板へ接合した際に、両枠体部分とベース基板との密着性が悪くなる。これに対し、上記の実施形態では、両枠体部分を同じ層構成で形成しているため、このような段差が生じ難く、ベース基板５との密着性を向上させることができる。また、例えば上記のように結晶成長法によって各導電膜３１，３２，３３を形成すると、各導電膜を均一な膜厚で形成することができ、枠体１７，１７ａ，１７ｂの高さを容易に均一にすることができる。
また、上記実施形態では、第１のＩＤＴ電極９を第２導電膜３２によって形成しているが、第１導電膜３１によって形成してもよい。この場合、例えば、図５（ｂ）に示される製造工程において、第１導電膜３１をエッチングするときに第１のＩＤＴ電極９を形成するようにし、その後、第１導電膜３１上に第２導電膜３２を積層しないようにフォトリソグラフィー法等を適用して、弾性表面波素子を製造すればよい。
また、上記実施形態では、異なる２つの周波数帯に対応するように、膜厚の異なる第１のＩＤＴ電極９と第２のＩＤＴ電極１３とを１つの圧電基板７上に形成しているが、これに限定されるものではなく、３つ以上の周波数帯に対応するように、膜厚の異なる３つ以上のＩＤＴ電極を１つの圧電基板上に形成するようにしてもよい。
また、第１の電極端子１１、第２の電極端子１５及び枠体１７の高さが、第２のＩＤＴ電極１３より高く、第２のＩＤＴ電極１３が第１のＩＤＴ電極９の高さより高くなっていれば、第１のＩＤＴ電極９、第１の電極端子１１、第２のＩＤＴ電極１３、第２の電極端子１５及び枠体１７のうちの少なくとも１つが、これらを構成する第１導電膜３１、第２導電膜３２及び第３導電膜３３の他に、１層以上の導電膜を含んでいてもよい。
また、上記実施形態において、枠体３、第１の電極端子及び第２の電極端子は、第３導電膜３３を有する少なくとも１層からなるアンダーバンプメタル層を備えてもよい。このアンダーバンプメタル層は、例えば、図２に示す第３導電膜３３と半田バンプ２５との間に、図示しない第４導電膜及び第５導電膜を第３導電膜３３側からこの順に積層し、第３導電膜３３、第４導電膜及び第５導電膜からなる積層体によって構成する。このとき、例えば、第３導電膜３３をＣｒ，Ｎｉ，Ｔｉ等で、第４導電膜をＮｉ，Ｗ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｐｄ等で、第５導電膜をＡｕ等で形成する。なお、このアンダーバンプメタル層は、３層以外の複数層や単一層で構成してもよく、この場合、半田バンプに対するバリア層となるＮｉ，Ｗ，Ｔａ，Ｒｕ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｐｄ等からなる層を含むように構成すればよい。
１ 弾性表面波装置
３ 弾性表面波素子
５ ベース基板
７ 圧電基板
９ 第１のＩＤＴ電極
１１ 第１の電極端子
１３ 第２のＩＤＴ電極
１５ 第２の電極端子
１７ 枠体
２５ 半田バンプ
３１ 第１導電膜
３２ 第２導電膜
３３ 第３導電膜
３ 弾性表面波素子
５ ベース基板
７ 圧電基板
９ 第１のＩＤＴ電極
１１ 第１の電極端子
１３ 第２のＩＤＴ電極
１５ 第２の電極端子
１７ 枠体
２５ 半田バンプ
３１ 第１導電膜
３２ 第２導電膜
３３ 第３導電膜
Claims (5)
- 圧電基板と、
前記圧電基板上に形成され、第1導電膜を有する第１のＩＤＴ電極と、
前記圧電基板上に形成され、前記第１導電膜及び該第1導電膜と成膜のタイミングが異なる第２導電膜を有する第２のＩＤＴ電極と、
前記圧電基板上に形成され、前記第１導電膜、前記第２導電膜、並びに該第1導電膜及び該第２導電膜と成膜のタイミングが異なる第３導電膜を有し、前記第１のＩＤＴ電極及び前記第２のＩＤＴ電極を別個に又は一括して取り囲む枠体と、
を備えることを特徴とする、弾性表面波装置。 - 前記第１のＩＤＴ電極と電気的に接続される第１の電極端子と、前記第２のＩＤＴ電極と電気的に接続される第２の電極端子とを前記圧電基板上にさらに備え、
前記第１の電極端子及び前記第２の電極端子は、前記枠体と同じ膜構成で形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の弾性表面波装置。 - 前記枠体は、前記第１導電膜及び前記第２導電膜を有する積層体上に、前記第３導電膜を有する少なくとも１層からなるアンダーバンプメタル層を備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の弾性表面波装置。
- 前記第１の電極端子及び前記第２の電極端子の少なくとも一方は、前記第１導電膜及び前記第２導電膜を有する積層体上に、前記第３導電膜を有する少なくとも１層からなるアンダーバンプメタル層を備えることを特徴とする、請求項２又は３に記載の弾性表面波装置。
- 前記圧電基板に対向して配置され、前記枠体に半田バンプによって接合されるベース基板をさらに備えることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の弾性表面波装置。
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