JP2015156626A - Acoustic wave element, demultiplexer, and communication device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、弾性波素子、分波器および通信装置に関するものである。 The present invention relates to an acoustic wave element, a duplexer, and a communication device.
近年、移動体端末等の通信装置において、アンテナから送信・受信される信号をフィルタリングする分波器として弾性波素子が用いられている。弾性波素子は、圧電基板と、圧電基板の主面に形成された励振電極によって構成されている。弾性波素子は、励振電極と圧電基板との関係で電気信号と弾性表面波とを相互に変換することができる特性を利用するものである。 In recent years, in a communication apparatus such as a mobile terminal, an acoustic wave element is used as a duplexer for filtering a signal transmitted / received from an antenna. The acoustic wave element includes a piezoelectric substrate and excitation electrodes formed on the main surface of the piezoelectric substrate. The acoustic wave element utilizes a characteristic capable of mutually converting an electric signal and a surface acoustic wave by the relationship between the excitation electrode and the piezoelectric substrate.
近年、移動体端末の小型化が進むにつれて、弾性波素子の低背化が必須となっている。弾性波素子を低背化する構造として、例えばウェハーレベルパッケージ(Wafer Level Package:以下、単にWLPという)構造が知られている(例えば、特許文献1参照)。W
LP構造の弾性波素子は、弾性波素子を圧電基板のウエハー状態で形成できるように、圧電基板に形成された励振電極に電気的に接続された導体が、励振電極を封止するカバー体内に配置された構造である。
In recent years, with the progress of miniaturization of mobile terminals, it is essential to reduce the height of acoustic wave elements. As a structure for reducing the height of an acoustic wave device, for example, a wafer level package (hereinafter simply referred to as WLP) structure is known (see, for example, Patent Document 1). W
The LP-structured acoustic wave element has a conductor electrically connected to the excitation electrode formed on the piezoelectric substrate in the cover body that seals the excitation electrode so that the acoustic wave element can be formed in a wafer state of the piezoelectric substrate. Arranged structure.
ところで、近年の弾性波素子において、励振電極を構成する電極指の線幅を細くする傾向がある。電極指の線幅を細くした場合、励振電極の耐電力性を向上させるために、励振電極の温度上昇を低減することが課題の一つとなっている。 By the way, in recent acoustic wave elements, there is a tendency to reduce the line width of the electrode fingers constituting the excitation electrode. When the line width of the electrode fingers is reduced, one of the problems is to reduce the temperature rise of the excitation electrode in order to improve the power durability of the excitation electrode.
そこで、本発明は、上述の事情のもとで考え出されたものであって、励振電極の温度上昇を低減することが可能な弾性波素子、分波器または通信装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been conceived under the above circumstances, and an object thereof is to provide an acoustic wave element, a duplexer, or a communication device that can reduce the temperature rise of an excitation electrode. And
本発明の弾性波装置は、圧電基板と、該圧電基板上に配置された励振電極と、前記圧電基板上に配置された電極パッドと、前記圧電基板上に配置された、前記励振電極と前記電極パッドとを電気的に接続する配線と、前記圧電基板上に配置された、前記圧電基板との間に前記励振電極を封止する振動空間を有するカバー体と、を備え、前記振動空間内に位置する前記カバー体の内壁面は、前記配線または前記圧電基板と接する。 The acoustic wave device of the present invention includes a piezoelectric substrate, an excitation electrode disposed on the piezoelectric substrate, an electrode pad disposed on the piezoelectric substrate, the excitation electrode disposed on the piezoelectric substrate, and the A wiring body electrically connecting the electrode pad, and a cover body disposed on the piezoelectric substrate and having a vibration space for sealing the excitation electrode between the piezoelectric substrate, An inner wall surface of the cover body positioned at is in contact with the wiring or the piezoelectric substrate.
本発明の分波器は、アンテナ端子と、送信信号をフィルタリングして前記アンテナ端子に出力する送信フィルタと、前記アンテナ端子からの受信信号をフィルタリングする受信フィルタとを備えた分波器であって、前記送信フィルタまたは前記受信フィルタは、上述の弾性波素子を有する。 The duplexer of the present invention is a duplexer including an antenna terminal, a transmission filter that filters a transmission signal and outputs the filtered signal to the antenna terminal, and a reception filter that filters a reception signal from the antenna terminal. The transmission filter or the reception filter has the elastic wave element described above.
本発明の通信装置は、アンテナと、該アンテナに電気的に接続された上述の分波器と、該分波器に電気的に接続されたRF−ICとを備える。 The communication apparatus of the present invention includes an antenna, the above-described duplexer electrically connected to the antenna, and an RF-IC electrically connected to the duplexer.
本発明によれば、励振電極の温度上昇を低減することが可能な弾性波素子、分波器または通信装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the elastic wave element, duplexer, or communication apparatus which can reduce the temperature rise of an excitation electrode can be provided.
以下、本発明の一実施形態に係る弾性波素子、分波器および通信装置について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。 Hereinafter, an elastic wave element, a duplexer, and a communication device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the drawings used in the following description are schematic, and the dimensional ratios and the like on the drawings do not necessarily match the actual ones.
<弾性波素子>
本発明の一実施形態に係る弾性波素子について以下説明する。本実施形態に係る弾性波(Surface Acoustic Wave:SAW)素子1は、図1〜3に示すように、圧電基板2、励
振電極3、電極パッド4、配線5およびカバー体6を有している。
<Elastic wave device>
An acoustic wave device according to an embodiment of the present invention will be described below. The surface acoustic wave (SAW)
SAW素子1は、それぞれの構成をウェハーレベルで形成することができる。SAW素子1は、移動体端末において、アンテナと信号演算回路(例えば、ICなど)がやり取りする電気信号をフィルタリングする機能を有する。
Each of the
SAW素子1は、電極パッド4を複数有しており、そのうちのいずれかの電極パッド4を介して信号の入力がなされる。入力された信号は、励振電極3等によってフィルタリングされる。そして、SAW素子1は、フィルタリングした信号を、複数の電極パッド4のうち入力信号が入った電極パッド4以外の電極パッド4を介して出力する。なお、信号の入出力に使用されない電極パッド4は、例えば基準電位に接続されている。
The
圧電基板2は、タンタル酸リチウム単結晶、二オブ酸リチウム単結晶、四ホウ酸リチウム単結晶など圧電性を有する結晶の基板によって構成されている。圧電基板2は、例えば、直方体状に形成されており、平面視形状が矩形状となっている。圧電基板2は、例えば、平坦な上面2Aを有している。圧電基板2は、厚みが、例えば、0.2mm以上0.5mm以下に設定されている。圧電基板2は、一辺の長さが、例えば、0.6mm以上3mm以下に設定されている。本実施形態では、圧電基板2がタンタル酸リチウム単結晶で構成されている場合である。
The
圧電基板2の上面2Aには励振電極3が設けられている。励振電極3は、図2に示すように、櫛歯状電極で構成されている。励振電極3は、少なくとも2本のバスバー電極3aが対向するように配置されている。電極指3bは、互いのバスバー電極3aの方向に延びるとともに、両者が交差するように配置されている。
An
複数の励振電極3は、直接接続または並列接続などにより接続されたラダー型SAWフィルタを構成していてもよい。また、励振電極3は、複数の励振電極3が一方向に配列された2重モードSAW共振器フィルタであってもよい。さらに、励振電極3は、図1または図2に示すように、反射器3cを有していてもよい。
The plurality of
電極パッド4は、図1または図2等に示すように、圧電基板2上に配置されている。電極パッド4の平面視形状は適宜設定すればよい。本実施形態では、電極パッド4は円形状の場合である。電極パッド4の数および配置位置は、複数の励振電極3によって構成されるフィルタの構成に応じて適宜設定すればよい。電極パッド4の幅は、例えば60μm以上100μm以下となるように設定することができる。
The
電極パッド4は、図2に示すように、配線5を介して励振電極3と電気的に接続されている。配線5は、上面2Aの上に層状に形成され、励振電極3のバスバー電極3aと電極パッド4を電気的に接続している。なお、配線5は上面2Aに形成されている必要はなく、例えば絶縁体を介して立体交差させている部分があってもよい。
As shown in FIG. 2, the
励振電極3、電極パッド4および配線5(上面2Aに形成された部分)は、同じ製造プロセスで形成することができる。そのため、励振電極3、電極パッド4および配線5は、例えば同じ導電材料によって構成されている。導電材料としては、例えばAl−Cu合金等を用いることができる。また、励振電極3、電極パッド4および配線5は、例えば、同じ膜厚に設定される。これらの厚さとしては、例えば100nm以上500nm以下に設定することができる。
励振電極3、電極パッド4および配線5上には、保護膜を形成してもよい。保護膜は、絶縁性材料によって構成されており、例えば、酸化ケイ素(SiO2)、窒化ケイ素(Si3N4)またはシリコン(Si)等を用いることができる。保護膜の厚みは、例えば、5nm以上50nm以下に設定することができる。このような保護膜を形成することにより、励振電極3および配線5を保護することができる。具体的には、励振電極3等を酸化されにくくすることができたり、後の工程中のダメージを防止したりすることができる。なお、保護膜は、電極パッド4の上面が露出するように設けられる。
A protective film may be formed on the
電極パッド4上には、後述する外部接続端子13との密着性または電気特性を向上させるために、金属材料を積層させた接続電極4’を配置してもよい。接続電極4’の厚みは、例えば1μm以上2μm以下となるように設定することができる。このような接続電極4’は、リフトオフ法により形成することができる。接続電極4’の材料は、適宜を選択すればよい。なお、接続電極4’は、以下の説明において電極パッド4として説明するこ
とがある。
On the
外部接続端子13として銅からなる金属バンプを用いる場合には、例えばチタンおよび銅を順次積層させたものを用いることができる。本実施形態のSAW素子1は、外部接続端子13として、カバー体6内に設けられた柱状電極13aと、圧電基板2側に設けられた第2柱状電極13bとで構成されている場合である。
When metal bumps made of copper are used as the
カバー体6は、圧電基板2上に配置されている。カバー体6は、例えば、シリコンからなる基板、セラミック材料からなるセラミック基板、または有機材料からなる有機基板、感光性材料からなるフィルム状の部材または水晶などで構成することができる。カバー体6は、圧電基板2の熱伝導率よりも大きい熱伝導率の材料を用いることができる。本実施形態は、タンタル酸リチウム単結晶の熱伝導率(8W/(m・K))よりも熱伝導率が大きいシリコン(熱伝導率:165W/(m・K))からなるカバー体6の場合である。
The
カバー体6に用いるシリコンとしては、例えばシート抵抗が5kΩ・cm以上の高抵抗シリコンを用いることができる。高抵抗シリコンをカバー体6に用いることで、蓋部6b内に配置する外部接続端子13を形成する場合、またはカバー体6に形成するインダクタなどのパターンを形成する場合(例えば、図10(b)のカバー体6の構成)でも、カバー体6から信号がリークすることを低減することができる。その結果、SAW素子1の挿入損失等の特性劣化を低減することができる。シート抵抗が5kΩ・cmよりも小さいシリコンをカバー体6に用いる場合には、カバー体6の表面を酸化させて、表面に酸化シリコン膜を形成されたカバー体6を用いればよい。
As silicon used for the
カバー体6は、枠部6aおよび蓋部6bにより構成されている。蓋部6bが枠部6a上に配置されることにより、励振電極3とカバー体6との間に振動空間Spが形成される。枠部6aは複数の励振電極3の周りを囲むように配置されており、枠部6aの厚みによって振動空間Spの高さが概ね決定される。なお、カバー体6を枠部6aおよび蓋部6bと一体的に形成した場合には、枠部6aと圧電基板2との間に別の枠部材(密着層)を介在させてもよい。
The
蓋部6bは、異なる材料からなる板状部材を複数積層してもよいし、振動空間Spと重なるように金属層を積層させて、蓋部6bの強度を向上させてもよい。このように蓋部6bの強度を向上させることにより、SAW素子1の実装時における耐衝撃性を向上させることができる。本実施形態のSAW素子は枠部6aおよび蓋部6bが一体的に形成されている場合であるが、両者を別体で形成してもよい。枠部6aとしては、エポキシ系の樹脂材料、または銅などの金属材料を用いることができる。
The
カバー体6の蓋部6bは、1層の厚みが例えば40μm以上60μm以下となるように設定することができる。カバー体6の全体厚みは、例えば80μm以上300μm以下となるように設定することができる。カバー体6の平面方向の幅は、例えば0.6mm以上3mm以下となるように設定することができる。
The
カバー体6は、貫通孔6cを有している。貫通孔6cは、圧電基板2側の開口部が、例えば、電極パッド4の外周よりも小さくなるように配置すればよい。貫通孔6cの内壁は、電極パッド4に対して、垂直となっていてもよいし、蓋部6bの上面6bA側に拡径するように傾斜していてもよい。貫通孔6cが傾斜していた場合、後述する外部接続端子13との密着性を向上させることができる。
The
カバー体6は、内壁面6bBが配線5または圧電基板2と接するように配置されている。本実施形態では、カバー体6が突起部7を有していて、この突起部7がカバー体6の内
壁面6bBとして配線5または圧電基板2と接する場合である。また本実施形態では、突起部7が配線5と接している。突起部7は、蓋部6bの内壁面6bBまたは枠部6aの一部に配置されている。本実施形態では、蓋部6bの内壁面6bBに配置されている場合について説明する。突起部7は、蓋部6bと一体的に形成されていてもよいし、蓋部6bと異なる材料で構成されていてもよい。
The
突起部7を蓋部6bと一体的に形成した場合には突起部7および蓋部6bの密着性を高くすることができる。一方で、突起部7を蓋部6bと異なる材料で構成した場合、材料選択の自由度を高めることができる。例えば、突起部7として蓋部6bを構成する材料の熱膨張係数よりも高い熱膨張係数をもつ材料を用いることで、本発明の効果を向上させることができる。本実施形態は、カバー体6と突起部7が一体的に形成されている場合である。
When the
突起部7は、配線5または圧電基板2に直接的または間接的に接している。突起部7が配線5に間接的に接している場合は、例えば熱導電部材などを介して配線5と突起部7が接している場合である。突起部7は、図3に示すように、配線5の一部に接していてもよいし、1つの励振電極3の周りを囲むように配置されていてもよい。励振電極3の周りを囲むように突起部7が配置されていた場合には、振動空間Sp内で配線5と接するカバー体6の面積が大きくなることから、励振電極3周辺の温度上昇をさらに低減することができる。
The
本実施形態のSAW素子では、突起部7が配線5の一部に接していることにより、配線5の熱を外部へ逃がすことができる。これにより、励振電極3で発生した熱を、配線5を介して外部へ逃がすことができるため、励振電極3の温度上昇を低減することができる。その結果、励振電極3におけるストレスマイグレーションの発生を低減することができるため、励振電極3にヒロックまたはボイドを生じにくくすることができる。これにより、励振電極3が破壊されることを低減することができるため、SAW素子の耐温度特性を向上させることができる。
In the SAW element of this embodiment, the
また、このようにカバー体6が突起部7を有していることにより、カバー体6を圧電基板2上に実装するときに、カバー体6が励振電極3に衝突することを低減することができる。さらに、突起部7が配線5と接していることから、SAW素子1を回路基板等に実装したときに、蓋部6bが変形されにくくすることができるため、SAW素子1の耐衝撃性を向上させることができる。
Further, since the
(SAW素子の変形例1)
突起部7は、図4に示すように、圧電基板2から離れるにつれて幅が大きくなるように設けられていてもよい。具体的には、厚み方向(z方向)における断面において、突起部7が台形状となるように設けられている。このように突起部7を構成することで、配線5と接する箇所を小さくしつつ、蓋部6bに近づくにつれて幅が大きくなるように設定することができる。これにより、線幅の細い配線5に接触させつつ(配線5との接触面積を低減しつつ)、配線5から伝わった熱を蓋部6b側に伝わりやすくすることができる。なお、本変形例のSAW素子1は、枠部6aおよび蓋部6bが異なる材料で構成されている場合である。
(
As shown in FIG. 4, the
(SAW素子の変形例2)
カバー体6の外部接続端子13として、図5に示すように、第2柱状電極13bの代わりにバンプ13cを用いてもよい。なお、図5は、SAW素子1を回路基板14に第2バンプ14’を介して実装した場合であり、貫通孔6cが蓋部6bの上面6bA側に拡径するように傾斜している場合である。このようにカバー体6の柱状電極13aが、圧電基板
2の電極パッド4にバンプ13cを介して電気的に接続されていることにより、カバー体6を実装した際に確実に電気的接続を行なうことができる。その結果、SAW素子1の信頼性を向上させることができる。バンプ13cおよび第2バンプ14’は、例えばスズからなる導電性材料を用いることができる。
(
As the
(SAW素子の変形例3)
図6に示すように、電極パッド4をカバー体6の枠部6aよりも外側(圧電基板2の外周側)に配置してもよい。このように配置することにより、回路基板等に実装する際に、直接バンプ等で実装することができ、低背化することができる。なかでもカバー体6として、シリコンを用いることで、SAW素子1の耐衝撃性を向上させることができる。またこの場合、カバー体6の構造が簡単であるため、加工を容易にすることができ、生産性を向上させることができる。
(
As shown in FIG. 6, the
また、図6は、枠部6aが配線5と接触しており、突起部7の機能を兼ねている場合である。このようにカバー体6を配置することにより、SAW素子において平面方向に小型化することができる。また、図6は、励振電極3、配線5および電極パッド4の一部に保護膜Hgが形成されている場合であり、突起部7(枠部6a)が保護膜Hgを介して配線5に接触している場合である。
FIG. 6 shows a case where the
(SAW素子の変形例4)
上述の説明では、カバー体6の内壁面6bBが配線5または圧電基板2に接する場合として、カバー体6に突起部7が設けられている場合であったが、図7に示すように、配線5が内壁面6bB側に突出した第2突起部5aを有していてもよい。配線5の一部が第2突起部5aを有していることにより、配線5と内壁面6bBが接している。本変形例では、配線5を内壁面6aBと接するようにするために、配線5および圧電基板2の間に突状体5bを配置して、配線5を突出させている場合である。
(
In the above description, the case where the inner wall surface 6bB of the
突状体5bは、例えばポリイミドまたはエポキシ樹脂等の感光性樹脂で構成されている。このような突状体5bは、感光性樹脂を圧電基板2上にスピンコート法等で1.0μm以上2.0μm程度の膜厚で塗布した後、縮小投影露光機(ステッパー)で露光および現像処理することで所定のパターンに形成することができる。突状体5bを覆うように導体層を成膜した後、導体層を所定のパターンにパターニングすることで所定の形状の配線5を形成することができる。
The protruding
このように配線5の一部を突出させてカバー体6と接するようにすることで、励振電極3で発生した熱をカバー体6側に逃がすことができるので、励振電極3の温度上昇を低減することができる。また、第2突起部5aが配線の一部で構成されていることから、熱伝導性が樹脂等で形成する場合と比較して、励振電極3で発生した熱をカバー体6側にさらに逃がしやすくすることができる。
By making a part of the
また、突状体5bは、図8に示すように、配線5の上に設けてもよい。この場合、配線5および突状体5b上に配線上導体5cが積層されて第2突起部5aを構成する。配線上導体5cは、突状体5bを覆うように配置される。また、図8に示すように、突状体5bは、圧電基板2から離れるにつれて幅が小さくなっていてもよい。すなわち、突状体5bは、圧電基板2に向かうにつれて幅が大きくなっていることから、突状体5bの側面と配線5の上面とのなす角が鈍角となる。その結果、配線5および突状体5b上に配置する配線上導体5cの被覆性を向上させて、配線上導体5cの密着性を向上させることができる。なお、励振電極3および配線5を覆うように保護膜が設けられている場合には、保護膜上に突状体5bおよび配線上導体5cを設けてもよい。
Further, the protruding
配線上導体5cは、例えば、アルミニウムおよび銅の合金、またはチタンおよびアルミニウムの合金等をスパッタリング法で積層し、パターニングすることで形成することができる。配線上導体5cは、厚みを、例えば3.0μm以上4.0μmに設定することができる。なお、突状体5bおよび配線上導体5cの高さは、振動空間Spの高さに応じて、内壁面6bBと接するように調整すればよい。なお、突状体5bと配線上導体5cの厚みは概ね同じであってもよい。
The on-
(SAW素子の変形例5)
またSAW素子1は、図9に示すように、カバー体6に一部が突出する突起部7を有するとともに、配線5の一部が突出する第2突起部5aを有していてもよい。この場合、突起部7および第2突起部5aが接することにより、内壁面6bBと配線5が接することになる。その結果、励振電極3の温度上昇を低減することができる。またこのように突起部7と第2突起部5aを有していることにより、それぞれの突起部7、5aの高さを小さくすることができるので、容易に突起部を作製することができる。
(
As shown in FIG. 9, the
それぞれの突起部7、5aが接する部分は、図9に示すように、異なっていてもよい。このように突起部7および第2突起部5aの接する部分である頂面の面積が異なっていることにより、例えばSAW素子1の耐衝撃性をさらに向上させることができる。具体的には、突起部7および第2突起部5aの頂面は、突起部7の方が第2突起部5aよりも面積が大きくなっていてもよいし、第2突起部5aの方が突起部7よりも面積が大きくなっていてもよい。
As shown in FIG. 9, the portions with which the
(SAW素子の変形例6)
またSAW素子1は、図10に示すように、第2突起部5aと接触する貫通導体6dをカバー体6に有していてもよい。貫通導体6dはカバー体6内に配置されており、この貫通導体6dと第2突起部5aが接することにより、配線5と内壁面6bBが接することになるため、励振電極3の温度上昇をさらに低減することができる。
(
Further, as shown in FIG. 10, the
貫通導体6dは、例えば銅等を用いることができる。貫通導体6dをカバー体6に形成する方法としては、例えばCVD法、真空蒸着法、スパッタリング法、めっき法等を用いることができる。このような貫通導体6dは、基準電位または入出力信号線に電気的に接続されていてもよい。
For example, copper or the like can be used for the through
なお、カバー体6と圧電基板2とを接合する枠部6aは突状体5bと同じ感光性樹脂で構成してもよい。この場合、枠部6aと突状体5bを同じ工程で作製することができるので、SAW素子1の生産性を向上させることができる。また、カバー体6側と圧電基板2側の双方に突状体5bと同様の手法にて枠部6aを形成して接合してもよい。
The
さらにSAW素子1は、図11に示すように、カバー体6として圧電基板2を用いてもよい。この場合、カバー体6の振動空間Sp側の主面に励振電極3を形成してもよい。このようにカバー体6側にも励振電極3を形成することにより、圧電基板2上に設ける励振電極3の数を減らすことができため、平面(xy)方向の小型化をすることができる。また、第2突起部5aを基準電位に繋いだ際に、圧電基板2側とカバー体6側の励振電極3の両方に電気的に接続することで、それぞれ別に基準電位を繋いだ場合と比較して、SAW素子1を小型化することができる。
Further, the
図11に示すSAW素子1は、第2突起部5aの周囲を囲む壁状樹脂6daを有している。壁状樹脂6daを第2突起部5aの周囲に配置しておくことにより、実装したときに、第2突起部5aの一部が欠けて周囲へ飛散することなどを低減することができる。その結果、励振電極3が短絡することなどを低減することができる。または、第2突起部5a
(配線上導体5c)をめっき法で形成する場合には、壁状樹脂6daをめっき法で形成する際の成型部材として用いることができる。
The
When the (on-
(分波器)
SAW素子1は、図12に示すように、アンテナ端子8、送信フィルタ9および受信フィルタ10を有する分波器1’に適用してもよい。アンテナ端子8はアンテナに接続される端子である。送信フィルタ9は送信端子9aから入力された送信信号TSをフィルタリングしてアンテナ端子8に出力するフィルタである。受信フィルタ10はアンテナ端子8から入力された受信信号RSをフィルタリングするフィルタである。フィルタリングされた受信信号RSは出力端子10aから出力される。送信フィルタ9および受信フィルタ10はアンテナ端子8に電気的に接続されている。なお、図12において、Gはグランドを示しており、Lはインダクタを示すものである。また、受信フィルタ10は、ダブルモードSAWフィルタDを示すものである。
(Demultiplexer)
The
送信フィルタ9は、アンテナ端子8および送信端子9aに直列的に接続した直列共振子S1〜S3と、アンテナ端子8および送信端子9aに並列的に接続した並列共振子P1〜P3とを有するラダー型フィルタで構成されている。なお、3段のラダー型フィルタの例を用いているがこれに限定されず、何段のラダー型フィルタであってもよい。送信フィルタ9がラダー型フィルタで構成されている場合、直列共振子S1〜S3を構成する励振電極3に接続する配線5に突起部7を接するように配置してもよい。
The transmission filter 9 is a ladder type having series resonators S1 to S3 connected in series to the antenna terminal 8 and the
送信フィルタ9におけるラダー型フィルタでは直列共振子S1〜S3で発熱しやすいことから、直列共振子S1〜S3付近の配線5または直列共振子S1〜S3を囲むように圧電基板2に突起部7を接触させることで、効果的に励振電極3の温度上昇を低減することができる。
Since the ladder type filter in the transmission filter 9 easily generates heat from the series resonators S1 to S3, the
なかでも、シミュレーションを行った結果、受信信号RSと送信信号TSがフィルタリングされるアンテナ端子8側の直列共振子S1の発熱が大きいことがわかった。そのため、突起部7は直列共振子S1〜S3のうちアンテナ端子8に直近の直列共振子S1とアンテナ端子8との間に位置する配線5に突起部7を接触させてもよい。これにより、より効果的に励振電極3の温度上昇を低減することができる。さらに、直列共振子S1と直列共振子S2の間に位置する配線5に突起部7を接触させることにより、直列共振子S2の温度上昇の低減を行なうことができる。
Above all, as a result of the simulation, it was found that the series resonator S1 on the antenna terminal 8 side where the reception signal RS and the transmission signal TS are filtered generates a large amount of heat. Therefore, the
突起部7を、直列共振子S1〜S3を囲むように圧電基板2に接触させ配置する場合には、複数の直列共振子S1〜S3を囲むように配置してもよいし、それぞれの直列共振子S1〜S3を囲むように配置してもよい。また、突起部7は、直列共振子S1〜S3の周囲において圧電基板2と接していればよい。さらに、突起部7は、保護膜等を介して圧電基板2と接していてもよい。
When the
(通信装置)
図13に示すように、アンテナ15と、アンテナ15に電気的に接続された分波器1’と、分波器1’に電気的に接続されたRF−IC16とを備える通信装置17であってもよい。通信装置17によれば、励振電極3の温度上昇を低減することが可能である。
(Communication device)
As shown in FIG. 13, the
<弾性波素子の製造方法>
次に、上述した本発明の一実施形態にかかるSAW素子1を製造する方法について、以下それぞれの工程に分けて説明する。
<Method for producing acoustic wave element>
Next, a method for manufacturing the
(圧電基板に励振電極等を形成する工程)
圧電基板2の上面2Aに励振電極3、電極パッド4および配線5を形成する。励振電極3、電極パッド4および配線5を形成する方法は、まず、スパッタリング法、蒸着法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法等の薄膜形成法により金属膜を上面2Aに形成す
る。その後、その金属膜を微小投影露光機(ステッパー)またはRIE(Reactive Ion Etching)装置を用いたフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、励振電極3、電極パッド4および配線5を形成することができる。保護膜を形成する場合は、CVD法、スパッタリング法等の薄膜形成法により形成した膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることで形成することができる。
(Process for forming excitation electrodes on the piezoelectric substrate)
外部接続端子13として、カバー体6側に設けた柱状電極13aと、圧電基板2側に設けた第2柱状電極13bを導通させる場合には、圧電基板2側に第2柱状電極13bをカバー体6を実装する前に作製しておく。第2柱状電極13bは、図14(a)に示すように、電極パッド4を露出するレジストパターンを形成する。その後、図14(b)に示すように、無電解メッキを施すことにより作製することができる。そして、図14(c)に示すように、レジストパターンを除去することにより、電極パッド4上に第2柱状電極13bを設けることができる。
When the
(カバー体を形成する工程)
本実施形態のSAW素子1は、カバー体6としてシリコンからなる基板を用いていることから、例えば、シリコン(100)面、(110)面を主面として、ウエット方式による異方性エッチングを行なうことにより、枠部6aおよび蓋部6bを形成することができる。このような面を主面として利用した場合は、(111)面とエッチングレートが異なるため、枠部6aまたは突起部7を形成することができる。また、このようにエッチングレートの差を用いることで、枠部6aまたは突起部7を傾斜させることもできる。
(Process of forming the cover body)
Since the
異方性エッチングに用いるエッチャントとしては、例えば、水酸化カリウム(KOH)、水酸化ナトリウム(NaOH)または水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)等のアルカリ性水溶液を用いることができる。その際、エッチングマスクとしては例えばシリコン酸化膜を用いることができる。エッチングマスクのパターニングには、例えば、レジストパターンをフォトリソグラフィで形成し、このレジストパターンの開口部の酸化膜をバッファードフッ酸(BHF)でエッチング除去する方法を用いることができる。 As an etchant used for anisotropic etching, for example, an alkaline aqueous solution such as potassium hydroxide (KOH), sodium hydroxide (NaOH), or tetramethylammonium hydroxide (TMAH) can be used. At that time, for example, a silicon oxide film can be used as an etching mask. For patterning the etching mask, for example, a method can be used in which a resist pattern is formed by photolithography, and an oxide film at an opening of the resist pattern is etched away with buffered hydrofluoric acid (BHF).
貫通孔6cは、フォトリソグラフィによるレジストパターンをマスクとして、DEEP−RIEによるエッチングプロセスとデポジションプロセスを交互に切り替えながらシリコンをドライエッチングすることで形成することができる。電極パッド4に対して傾斜した貫通孔6cは、エッチングプロセスとデポジションプロセスのプロセス時間を調整することにより作成することができる。図15(a)に示すのが枠部6a、突起部7および貫通孔6cを設けたカバー体6である。
The through-
柱状電極13aは、図15(b)に示すように、貫通孔6c内に銅を電気メッキで充填できる。電気メッキの下地層としてスパッタリング等でチタンおよび銅を順次成膜する。その後、銅の電気メッキすることにより、下地層上に銅からなる柱状電極13aを形成することができる。この際、蓋部6bの内壁面6bBにコイル等の配線パターン19を形成したり、励振電極3の外周部に気密封止を目的としたリング状の銅からなる枠部材を枠部6aの下面に形成したりしてもよい。柱状電極13aとしてニッケルを用いてもよい。
As shown in FIG. 15B, the
(カバー体を圧電基板に実装する工程)
その後、このように作製されたカバー体6は、例えば、加熱接合技術または常温直接接合技術を用いて圧電基板2に固定される。常温直接接合技術を用いることにより、カバー体6および圧電基板2の熱膨張率が異なることに起因する反り等を低減することができる
。接合する場合、カバー体6および圧電基板2の接合面における酸化膜の除去、表面活性化をするために、接合前に接合面を前処理することが望ましい。接合面の前処理は、例えばイオンビームの照射、原子ビームの照射または蟻酸処理等を用いることができる。なお、枠部6aの下面を銅リングを介して圧電基板2と接合する場合には、接合する際に、例えばグランドラインと接触するように接合することで、カバー体6の実装とともにアイソレーション特性を向上させることができる。
(Process of mounting the cover body on the piezoelectric substrate)
Thereafter, the
1 弾性波素子(SAW素子)
1’ 分波器
2 圧電基板
2A 上面
3 励振電極
3a バスバー電極
3b 電極指
3c 反射器
4 電極パッド
4’ 接続電極
5 配線
5a 第2突起部
5b 突状体
5c 配線上導体
6 カバー体
6a 枠部
6b 蓋部
6bA 上面
6bB 内壁面
6c 貫通孔
6d 貫通導体
6da 壁状樹脂
7 突起部
8 アンテナ端子
9 送信フィルタ
10 受信フィルタ
11 直列共振子
12 並列共振子
13 外部接続端子
13a 柱状電極
13b 第2柱状電極
13c バンプ
14 回路基板
14’ 第2バンプ
15 アンテナ
16 RF−IC
17 通信装置
18 レジストパターン
19 配線パターン
1 Elastic wave device (SAW device)
1 '
17
Claims (13)
該圧電基板上に配置された励振電極と、
前記圧電基板上に配置された電極パッドと、
前記圧電基板上に配置された、前記励振電極と前記電極パッドとを電気的に接続する配線と、
前記圧電基板上に配置された、前記圧電基板との間に前記励振電極を封止する振動空間を有するカバー体と、を備え、
前記振動空間内に位置する前記カバー体の内壁面は、前記配線または前記圧電基板と接する弾性波素子。 A piezoelectric substrate;
An excitation electrode disposed on the piezoelectric substrate;
An electrode pad disposed on the piezoelectric substrate;
A wiring disposed on the piezoelectric substrate for electrically connecting the excitation electrode and the electrode pad;
A cover body disposed on the piezoelectric substrate and having a vibration space for sealing the excitation electrode between the piezoelectric substrate, and
An elastic wall element in which an inner wall surface of the cover body located in the vibration space is in contact with the wiring or the piezoelectric substrate.
該突起部は、前記配線または前記圧電基板と接するとともに、前記圧電基板から離れるにつれて幅が大きくなっている請求項1に記載の弾性波素子。 The cover body has a protrusion protruding from the inner wall surface,
2. The acoustic wave element according to claim 1, wherein the protruding portion is in contact with the wiring or the piezoelectric substrate and has a width that increases with distance from the piezoelectric substrate.
該第2突起部は、前記内壁面に接している請求項1〜4のいずれかに記載の弾性波素子。 The wiring has a second protruding portion protruding toward the inner wall surface side,
The elastic wave device according to claim 1, wherein the second protrusion is in contact with the inner wall surface.
該突状体は、前記配線の第2突起部と重なる箇所に配置されている請求項5または6に記載の弾性波素子。 A protrusion between the wiring and the piezoelectric substrate;
The elastic wave device according to claim 5 or 6, wherein the protruding body is disposed at a position overlapping the second protrusion of the wiring.
該貫通導体の下面は前記カバー体の前記内壁面の一部を構成し、
該下面は前記配線または前記圧電基板と接している請求項5〜7のいずれかに記載の弾性波素子。 The cover body further includes a through conductor connecting the inner wall surface and the outside,
The lower surface of the through conductor constitutes a part of the inner wall surface of the cover body,
The acoustic wave device according to claim 5, wherein the lower surface is in contact with the wiring or the piezoelectric substrate.
該壁状樹脂は、前記第2突起部の周りに配置されている請求項5〜8のいずれかに記載の弾性波素子。 A wall-shaped resin disposed between the cover body and the piezoelectric substrate;
The acoustic wave element according to claim 5, wherein the wall-shaped resin is disposed around the second protrusion.
前記送信フィルタまたは前記受信フィルタは、請求項1〜9のいずれかに記載の弾性波素子を有する分波器。 A duplexer comprising an antenna terminal, a transmission filter that filters a transmission signal and outputs the filtered signal to the antenna terminal, and a reception filter that filters a reception signal from the antenna terminal,
The said transmission filter or the said reception filter is a duplexer which has an elastic wave element in any one of Claims 1-9.
前記送信フィルタを構成する前記弾性波素子は、前記アンテナ端子に対して直列に接続された前記励振電極と、前記アンテナ端子に対して並列に接続された前記励振電極とを有す
るラダー型フィルタであり、
前記突起部が、前記アンテナ端子と直列に接続された前記励振電極を電気的に接続する前記配線に接している請求項10に記載の分波器。 The acoustic wave element has a plurality of the excitation electrodes,
The acoustic wave element constituting the transmission filter is a ladder type filter having the excitation electrode connected in series to the antenna terminal and the excitation electrode connected in parallel to the antenna terminal. ,
The duplexer according to claim 10, wherein the protrusion is in contact with the wiring that electrically connects the excitation electrode connected in series with the antenna terminal.
該アンテナに電気的に接続された請求項10〜12のいずれかに記載の分波器と、
該分波器に電気的に接続されたRF−ICとを備える通信装置。 An antenna,
The duplexer according to any one of claims 10 to 12, electrically connected to the antenna;
A communication apparatus comprising: an RF-IC electrically connected to the duplexer.
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