JP2022178485A - 電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】リッドの撓みを低減すること。【解決手段】弾性波デバイス１００は、支持基板１０と、支持基板１０上に設けられる弾性波素子５０と、平面視して弾性波素子５０を囲んで支持基板１０上に設けられる枠体１８と、支持基板１０とで空隙２２を挟んで枠体１８上に設けられ、空隙２２内に弾性波素子５０を封止するリッド３０と、空隙２２内において支持基板１０とリッド３０との間に設けられる柱状体２６と、リッド３０の空隙２２側の面に設けられ、長さが柱状体２６の幅よりも長い細長形状の補強部３２とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、電子部品に関する。

機能素子を空隙内に封止することが知られている（例えば特許文献１から特許文献３）。機能素子を囲む枠体上にリッドを設け、リッドと基板との間の空隙内に機能素子を封止する電子部品が知られている（例えば特許文献４）。リッドに圧力が加わった場合でも、リッドが撓むことを抑制するために、空隙内で基板とリッドとの間に柱状体を設けることが知られている（例えば特許文献５）。

特開２００１－１０２８９４号公報 特開２００６－１９６７９９号公報 特開２０１８－１６０８２９号公報 特開２０１６－１５２６１２号公報 特開２０２１－５２３５９号公報

しかしながら、特許文献５に記載のように基板とリッドとの間に柱状体を設けた場合でも、リッドの撓みを低減する点において改善の余地が残されている。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、リッドの撓みを低減することを目的とする。

本発明は、基板と、前記基板上に設けられる機能素子と、平面視して前記機能素子を囲んで前記基板上に設けられる枠体と、前記基板とで空隙を挟んで前記枠体上に設けられ、前記空隙内に前記機能素子を封止するリッドと、前記空隙内において前記基板と前記リッドとの間に設けられ、前記基板に対して前記リッドを支持する柱状体と、前記リッドの前記空隙側の面に設けられ、平面視して細長形状をしていて、長さが前記柱状体の長さよりも長い補強部と、を備える電子部品である。

上記構成において、前記補強部は、平面視して前記柱状体と重なって設けられ、前記柱状体は、前記補強部を介して前記リッドを支持する構成とすることができる。

上記構成において、前記リッドは、平面視して略矩形状であり、前記補強部は細長形状であり、前記補強部の長手方向の長さは前記長手方向と同じ方向における前記リッドの長さに対して１／２以上である構成とすることができる。

上記構成において、前記枠体は、四辺を有する略矩形の環状であり、前記補強部は、前記枠体の対向する辺の両方に接している構成とすることができる。

上記構成において、前記補強部は、平面視における前記リッドの中心を通って設けられている構成とすることができる。

上記構成において、前記補強部の幅は、前記柱状体の長さの０．５倍以上３倍以下である構成とすることができる。

上記構成において、前記リッド、前記柱状体、および前記補強部は、金属またはシリコンを主成分とする構成とすることができる。

上記構成において、前記機能素子は弾性波素子である構成とすることができる。

上記構成において、前記弾性波素子によりフィルタが形成されている構成とすることができる。

上記構成において、前記フィルタによりマルチプレクサが形成されている構成とすることができる。

本発明によれば、リッドの撓みを低減することができる。

図１（ａ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの平面図、図１（ｂ）は、実施例１におけるリッドの平面図である。 図２（ａ）は、図１（ａ）のＡ－Ａ断面図、図２（ｂ）は、図１（ａ）のＢ－Ｂ断面図である。 図３は、実施例１における弾性波素子の平面図である。 図４（ａ）はフィルタの回路図、図４（ｂ）はディプレクサのブロック図である。 図５（ａ）から図５（ｃ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図（その１）である。 図６（ａ）および図６（ｂ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図（その２）である。 図７（ａ）から図７（ｃ）は、実施例１の変形例１から変形例３に係る弾性波デバイスの断面図である。 図８（ａ）から図８（ｃ）は、比較例１から比較例３に係る弾性波デバイスの断面図である。 図９は、シミュレーションに用いたモデルの平面図である。 図１０（ａ）から図１０（ｇ）は、モデルＡからモデルＧにおける図９のＡ－Ａ断面図である。 図１１（ａ）から図１１（ｃ）は、シミュレーションしたリッドのモデルＨ、Ｉ、Ｊの平面図である。 図１２（ａ）から図１２（ｈ）は、柱状体および補強部の他の例を示す平面図である。 図１３（ａ）は、実施例２に係る弾性波デバイスの断面図、図１３（ｂ）は、実施例２における弾性波素子の断面図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施例について、電子部品として弾性波デバイスの場合を例に説明する。

図１（ａ）は、実施例１に係る弾性波デバイス１００の平面図、図１（ｂ）は、実施例１におけるリッド３０の平面図である。図２（ａ）は、図１（ａ）のＡ－Ａ断面図、図２（ｂ）は、図１（ａ）のＢ－Ｂ断面図である。図１（ａ）は、リッド３０を透視して、支持基板１０、圧電層１２、ビア配線１６、枠体１８、配線２０、柱状体２６、補強部３２、および弾性波素子５０を主に示している。図１（ｂ）は、リッド３０を透視して補強部３２を図示している。図１（ａ）では、図の明瞭化のために、枠体１８、配線２０、補強部３２、および弾性波素子５０にハッチングを付している。図１（ａ）、図１（ｂ）、図２（ａ）、および図２（ｂ）に示すように、実施例１の弾性波デバイス１００は、支持基板１０の上面に圧電層１２が接合されている。

支持基板１０は、例えばサファイア基板、アルミナ基板、スピネル基板、石英基板、水晶基板、炭化シリコン基板、またはシリコン基板であり、その厚さは５０μｍ～３００μｍである。サファイア基板は単結晶のＡｌ_２Ｏ_３基板であり、アルミナ基板は多結晶のＡｌ_２Ｏ_３基板であり、スピネル基板は単結晶または多結晶のＭｇＡｌ_２Ｏ_４基板である。石英基板はアモルファスＳｉＯ_２基板であり、水晶基板は単結晶ＳｉＯ_２基板である。炭化シリコン基板は多結晶または単結晶のＳｉＣ基板であり、シリコン基板は単結晶または多結晶のＳｉ基板である。支持基板１０の線膨張係数は圧電層１２の線膨張係数より小さい。これにより、弾性波素子５０の周波数温度依存性を小さくできる。

圧電層１２は、例えば単結晶タンタル酸リチウム層または単結晶ニオブ酸リチウム層であり、その厚さは０．５μｍ～３０μｍである。圧電層１２の厚さは、例えば弾性波素子５０が励振する主モードの弾性波（例えば弾性表面波）の波長より小さい。支持基板１０と圧電層１２との間に酸化シリコン、酸化アルミニウム、および／または窒化アルミニウム等の絶縁層を設けてもよい。このように、圧電層１２は支持基板１０に直接または間接的に接合されている。

圧電層１２の上面に、１または複数の弾性波素子５０が設けられている。支持基板１０の下面に端子１４が設けられている。端子１４は、弾性波素子５０を外部と電気的に接続するためのフットパッドである。支持基板１０を貫通するビア配線１６が設けられている。ビア配線１６の一端は端子１４に接続されている。ビア配線１６の他端は圧電層１２の上面から支持基板１０の上面に延在する配線２０に接続されている。これにより、弾性波素子５０は配線２０およびビア配線１６を介して端子１４に電気的に接続される。端子１４、ビア配線１６、および配線２０は、例えばチタン、銅、アルミニウム、白金、ニッケル、および／または金等を含む金属層である。端子１４、ビア配線１６、および配線２０は、単層の金属層の場合でもよいし、複数層が積層された積層金属層の場合でもよい。

支持基板１０の周縁領域には圧電層１２は設けられていない。平面視において、圧電層１２および弾性波素子５０を囲むように支持基板１０上に枠体１８が設けられている。枠体１８は圧電層１２から離れて支持基板１０上に設けられている。枠体１８は、例えば銅、コバール、金、アルミニウム、および／またはタングステンを含む金属層、若しくはシリコン層、或いは樹脂層である。コバールは、鉄にニッケルとコバルトを配合した合金である。枠体１８は、単層の場合でもよいし、複数層が積層されている場合でもよい。枠体１８の高さは例えば１５μｍ～３０μｍ程度であり、幅は例えば１０μｍ～４０μｍ程度である。

枠体１８上に、支持基板１０との間に空隙２２が形成されるようにリッド３０が設けられている。枠体１８とリッド３０は、はんだ等の接合層により接合されている。弾性波素子５０は、枠体１８とリッド３０により空隙２２内に封止されている。リッド３０は、例えばコバール、銅、金、アルミニウム、および／またはタングステン等の金属、若しくはシリコンにより形成されている。コバールは、上述したように、鉄にニッケルとコバルトを配合した合金である。リッド３０は、単層の場合でもよいし、複数層が積層されている場合でもよい。リッド３０の厚さは例えば２０μｍ～５０μｍ程度である。

枠体１８およびリッド３０が金属で形成されている場合、枠体１８は、支持基板１０の下面に設けられたグランド端子に支持基板１０を貫通するビア配線を介して電気的に接続されていてもよい。これにより、枠体１８にグランド電位を供給することで、枠体１８およびリッド３０にシールド効果を付与することができる。また、枠体１８およびリッド３０が金属で形成されている場合、弾性波素子５０を空隙２２内に気密性良く封止することができる。なお、枠体１８およびリッド３０は支持基板１０上では弾性波素子５０に電気的に接続されていない。

圧電層１２は、リッド３０の中央付近に位置し、上面から下面にかけて貫通する開口２４を有する。開口２４では例えば支持基板１０の上面が露出している。開口２４において、支持基板１０とリッド３０との間でリッド３０の中央付近に位置し、支持基板１０に対してリッド３０を支持する柱状体２６が設けられている。柱状体２６は、空隙２２内に位置し、圧電層１２から離れて設けられ、例えば支持基板１０の上面に接している。柱状体２６は、例えば銅、コバール、金、アルミニウム、および／またはタングステンを含む金属層、若しくはシリコン層、或いは樹脂層である。柱状体２６は、単層の場合でもよいし、複数層が積層されている場合でもよい。実施例１においては、柱状体２６の高さは枠体１８の高さより低く、例えば１０μｍ～２５μｍ程度であり、柱状体２６の幅は枠体１８の幅より大きく、例えば３０μｍ～６０μｍ程度である。なお、柱状体２６は、支持基板１０とリッド３０との間に１つ設けられる場合に限られず、２つ以上設けられていてもよい。

リッド３０の下面に、細長形状をした補強部３２が設けられている。補強部３２は、例えばリッド３０の下面に接合されている、或いは、リッド３０と一体成型により形成されている。実施例１においては、補強部３２は、平面視して略矩形状をしたリッド３０の長手方向および短手方向に直線状に延び、リッド３０の対向する辺それぞれの中央を結ぶ直線上に位置して設けられ、四辺を有する略矩形の環状をした枠体１８の対向する辺の両方の側面に接している。したがって、２つの補強部３２は、平面視におけるリッド３０の中心３４を通り、中心３４において交差している。２つの補強部３２が交差した箇所に柱状体２６が配置されている。よって、補強部３２は平面視にて柱状体２６と重なっていて、柱状体２６は補強部３２を介してリッド３０を支持している。補強部３２と柱状体２６は、はんだ等の接合層により接合されていてもよいし、接合されずに接触していてもよい。補強部３２は、細長形状における長手方向を長さとし、短手方向を幅とする。

補強部３２は、例えば銅、コバール、金、アルミニウム、および／またはタングステンを含む金属層、若しくはシリコン層、或いは樹脂層である。補強部３２は、リッド３０と同じ材料で形成されていてもよいし、異なる材料で形成されていてもよい。リッド３０と補強部３２が同じ材料で形成される場合、一体成型による製造が可能となる。リッド３０と補強部３２が異なる材料で形成される場合、使用状況および／または使用用途等に応じた適切な材料をそれぞれ選択することができる。補強部３２の高さは、柱状体２６の高さより低く、例えば２μｍ～５μｍ程度である。補強部３２の幅は、例えば柱状体２６の幅と略同じであり、例えば３０μｍ～６０μｍである。ここで言う略同じとは、製造誤差程度の違いを許容するものである。

図３は、実施例１における弾性波素子５０の平面図である。図３に示すように、弾性波素子５０は弾性表面波共振子である。圧電層１２の上面にＩＤＴ（Interdigital Transducer）５１と反射器５２が設けられている。ＩＤＴ５１は、対向する一対の櫛型電極５３を有する。櫛型電極５３は、複数の電極指５４と、複数の電極指５４が接続するバスバー５５と、を有する。反射器５２は、ＩＤＴ５１の両側に設けられている。ＩＤＴ５１が圧電層１２に弾性表面波を励振する。一対の櫛型電極５３のうち一方の櫛型電極５３の電極指５４のピッチがほぼ弾性波の波長λとなる。複数の電極指５４のピッチＤの２倍が、一方の櫛型電極５３のピッチとなる。ＩＤＴ５１および反射器５２は、例えばアルミニウム、銅、またはモリブデン等の金属膜により形成される。圧電層１２の上面にＩＤＴ５１および反射器５２を覆う保護膜または温度補償膜が設けられていてもよい。櫛型電極５３はダミー電極指を有していてもよい。

圧電層１２の上面に形成された複数の弾性波素子５０によってフィルタが形成されてもよいし、デュプレクサが形成されてもよい。図４（ａ）はフィルタの回路図、図４（ｂ）はディプレクサのブロック図である。

図４（ａ）に示すように、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に１または複数の直列共振器Ｓ１からＳ４が直列に接続されている。入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に１または複数の並列共振器Ｐ１およびＰ２が並列に接続されている。直列共振器Ｓ１からＳ４および並列共振器Ｐ１、Ｐ２が弾性波素子５０である。直列共振器および並列共振器の個数等は適宜設定できる。フィルタとしてラダー型フィルタを例に説明したが、フィルタは多重モード型フィルタであってもよい。

図４（ｂ）に示すように、共通端子Ａｎｔと送信端子Ｔｘとの間に送信フィルタ６０が接続されている。共通端子Ａｎｔと受信端子Ｒｘとの間に受信フィルタ６２が接続されている。送信フィルタ６０は、送信端子Ｔｘから入力された高周波信号のうち送信帯域の信号を送信信号として共通端子Ａｎｔに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。受信フィルタ６２は、共通端子Ａｎｔから入力された高周波信号のうち受信帯域の信号を受信信号として受信端子Ｒｘに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。なお、マルチプレクサとしてデュプレクサを例に示したがトリプレクサまたはクワッドプレクサであってもよい。

図１においては、複数の弾性波素子５０により２つのラダー型フィルタ６４が形成されている場合を示している。２つのラダー型フィルタ６４の一方は送信フィルタ６０であり、他方は受信フィルタ６２である場合を示している。

［製造方法］
図５（ａ）から図６（ｂ）は、実施例１に係る弾性波デバイス１００の製造方法を示す断面図である。図５（ａ）に示すように、支持基板１０の上面に例えばレーザ光を照射してビアホールを形成し、ビアホール内に銅等の金属層を例えば電解めっき法を用い形成する。その後、支持基板１０の上面が露出するように金属層の上面を例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法を用い平坦化する。これにより、支持基板１０にビア配線１６が形成される。次いで、支持基板１０の上面に圧電基板を例えば表面活性化法を用い常温接合する。支持基板１０と圧電基板とは数ｎｍのアモルファス層を介し直接接合されてもよいし、絶縁層を介し間接的に接合されてもよい。その後、圧電基板の上面を例えばＣＭＰ法を用い研磨する。これにより、支持基板１０の上面に直接または間接的に接合された圧電層１２が形成される。

図５（ｂ）に示すように、圧電層１２の一部を例えばエッチング法を用いて除去する。これにより、支持基板１０の周縁領域の圧電層１２が除去され、ビア配線１６が露出する。また、圧電層１２に開口２４が形成される。開口２４では例えば支持基板１０の上面が露出している。次いで、圧電層１２の上面に弾性波素子５０を形成する。圧電層１２の上面からビア配線１６まで延在し、弾性波素子５０とビア配線１６とを電気的に接続する配線２０を形成する。

図５（ｃ）に示すように、弾性波素子５０および圧電層１２を囲む枠体１８と、圧電層１２に形成した開口２４内の柱状体２６と、を支持基板１０上に形成する。枠体１８と柱状体２６は、例えば電解めっき法により形成する。

図６（ａ）に示すように、補強部３２が設けられたリッド３０を準備し、補強部３２が柱状体２６と重なるように位置合わせをして、リッド３０をはんだ等の接合層により枠体１８に接合する。補強部３２と柱状体２６ははんだ等の接合層で接合してもよいし、接合せずに接触した状態にしてもよい。

図６（ｂ）に示すように、支持基板１０の下面を例えばＣＭＰ法を用い研磨する。これにより、ビア配線１６が支持基板１０の下面から露出する。次いで、支持基板１０の下面にビア配線１６に接続する端子１４を形成する。以上により、実施例１に係る弾性波デバイス１００が製造される。

［変形例］
図７（ａ）から図７（ｃ）は、実施例１の変形例１から変形例３に係る弾性波デバイス１１０から１３０の断面図である。図７（ａ）から図７（ｃ）は、図１（ａ）のＢ－Ｂ間に相当する箇所の断面図である。図７（ａ）に示すように、変形例１の弾性波デバイス１１０では、補強部３２がリッド３０と枠体１８の間に挿入されていて、補強部３２の延伸方向に垂直な補強部３２の側面がリッド３０の側面および枠体１８の外側面と同一面となっている。なお、補強部３２の側面は、枠体１８の内側面と外側面の間に位置していてもよいし、枠体１８の外側面よりも外側に位置していてもよい。その他の構成は実施例１の弾性波デバイス１００と同じであるため説明を省略する。

図７（ｂ）に示すように、変形例２の弾性波デバイス１２０では、補強部３２は枠体１８に接してなく、補強部３２の延伸方向に垂直な補強部３２の側面は、柱状体２６と枠体１８との間隔の半分よりも枠体１８側に位置している。したがって、補強部３２は、リッド３０の対向する辺の間の長さが当該対向する辺の間隔の１／２以上の長さとなっている。その他の構成は実施例１の弾性波デバイス１００と同じであるため説明を省略する。

図７（ｃ）に示すように、変形例３の弾性波デバイス１３０では、補強部３２の延伸方向に垂直な補強部３２の側面は、柱状体２６と枠体１８との間隔の半分よりも柱状体２６側に位置している。その他の構成は実施例１の弾性波デバイス１００と同じであるため説明を省略する。

［比較例］
図８（ａ）から図８（ｃ）は、比較例１から比較例３に係る弾性波デバイス５００から５２０の断面図である。図８（ａ）から図８（ｃ）は、図１（ａ）のＢ－Ｂ間に相当する箇所の断面図である。図８（ａ）に示すように、比較例１の弾性波デバイス５００では、リッド３０に補強部３２が設けられてなく、かつ、空隙２２内で支持基板１０とリッド３０との間に柱状体２６が設けられていない。その他の構成は実施例１の弾性波デバイス１００と同じであるため説明を省略する。

図８（ｂ）に示すように、比較例２の弾性波デバイス５１０では、空隙２２内で支持基板１０とリッド３０との間に柱状体２６が設けられていない。リッド３０に設けられた補強部３２は、変形例１の弾性波デバイス１１０と同じく、リッド３０と枠体１８との間に挿入されている。その他の構成は実施例１の弾性波デバイス１００と同じであるため説明を省略する。

図８（ｃ）に示すように、比較例３の弾性波デバイス５２０では、リッド３０に補強部３２が設けられていない。柱状体２６は、枠体１８と略同じ高さとなって、空隙２２内で支持基板１０とリッド３０との間に設けられている。その他の構成は実施例１の弾性波デバイスと同じであるため説明を省略する。

［シミュレーション１］
リッド３０の上面に一様に外部から力が加わったときのリッド３０の変形量をシミュレーションした。図９は、シミュレーションに用いたモデルの平面図である。図１０（ａ）から図１０（ｇ）は、モデルＡからモデルＧにおける図９のＡ－Ａ断面図である。なお、図９では図１０（ａ）のモデルＡを例に図示しているが、図１０（ｂ）から図１０（ｇ）のモデルＢからモデルＧでは補強部３２の有無や形状が異なる点および柱状体２６の有無の点以外は同じである。リッド３０の法線方向をＺ方向、リッド３０の辺方向をＸ方向及びＹ方向とする。

図９に示すように、シミュレーションはリッド３０の１／４対称モデルを用いて行った。すなわち、リッド３０の＋Ｘ側の面および－Ｙ側の面に枠体１８が設けられてなく、これらの面の境界条件を鏡面条件とした。リッド３０のＸ方向およびＹ方向の長さをＤ１およびＤ２とする。枠体１８の幅をＤ３とする。柱状体２６の長さおよび補強部３２の幅をＤ４とする。図１０（ａ）から図１０（ｇ）に示すように、リッド３０の厚さをＴ１とし、補強部３２の厚さをＴ２とする。図１０（ａ）、図１０（ｃ）、図１０（ｄ）、図１０（ｅ）、および図１０（ｇ）のモデルＡ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｇにおいて、枠体１８の厚さをＴ３とする。図１０（ｂ）および図１０（ｆ）のモデルＢ、Ｆにおいて、枠体１８の厚さをＴ３´とする。図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）、図１０（ｄ）のモデルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおいて、柱状体２６の厚さをＴ４とする。図１０（ｇ）のモデルＧにおいて、柱状体２６の厚さをＴ４´とする。図１０（ｃ）のモデルＣにおいて、補強部３２と枠体１８との間隔をＷ１とする。図１０（ｄ）のモデルＤにおいて、補強部３２と枠体１８との間隔をＷ２とする。

図１０（ａ）のモデルＡは実施例１に相当し、図１０（ｂ）のモデルＢは実施例１の変形例１に相当し、図１０（ｃ）のモデルＣは実施例１の変形例２に相当し、図１０（ｄ）のモデルＤは実施例１の変形例３に相当する。図１０（ｅ）のモデルＥは比較例１に相当し、図１０（ｆ）のモデルＦは比較例２に相当し、図１０（ｇ）のモデルＧは比較例３に相当する。

シミュレーション条件は以下である。
リッド３０：コバール
枠体１８：銅（Ｃｕ）
柱状体２６：銅（Ｃｕ）
補強部３２：コバール
Ｄ１：４４２μｍ
Ｄ２：５４２μｍ
Ｄ３：２３μｍ
Ｄ４：２３μｍ
Ｔ１：３０μｍ
Ｔ２：４μｍ
Ｔ３：２０．５μｍ
Ｔ３´：１６．５μｍ
Ｔ４：１６．５μｍ
Ｔ４´：２０．５μｍ
Ｗ１：５μｍ
Ｗ２：３９０μｍ

表１は、シミュレーションに用いた材料のヤング率、ポアソン比、体積弾性率、およびせん断弾性係数を示す表である。

リッド３０の変形量として、枠体１８および柱状体２６の下面が不動の固定物に固定されているとし、この状態でリッド３０の上面全体に一様に６ＭＰａの力が加わったときのリッド３０の下面の最大変位量をシミュレーションした。

表２にシミュレーション結果を示す。表２に示すように、比較例３に相当するモデルＧは、柱状体２６を設けたことにより、比較例１に相当するモデルＥに比べて、リッド３０の最大変位量が大きく低減された。しかしながら、柱状体２６に加えて補強部３２を設けた実施例１から実施例１の変形例３に相当するモデルＡ～Ｄは、リッド３０の最大変位量がモデルＧよりも更に低減された結果となった。なお、柱状体２６を設けずに、補強部３２だけを設けた比較例２に相当するモデルＦでは、リッド３０の最大変位量がほとんど低減されなかった。このことから、柱状体２６と補強部３２の両方を設けることでリッド３０の最大変位量を低減できることが分かる。

［シミュレーション２］
図１１（ａ）から図１１（ｃ）は、シミュレーションしたリッド３０のモデルＨ、Ｉ、Ｊの平面図である。図１１（ａ）から図１１（ｃ）では、リッド３０の全体の平面図を図示しているが、シミュレーションは、図９のシミュレーション１と同じく、リッド３０の１／４対称モデルを用いて行った。

図１１（ａ）に示すように、モデルＨは、補強部３２が３本設けられた、実施例１の変形例に相当するモデルである。３本の補強部３２のうちの１本は、リッド３０の長手方向で対向する辺の間をそれぞれの辺の２等分点を結んだ線上に位置して延在し、柱状体２６と重なって設けられている。３本の補強部３２のうちの残りの２本は、リッド３０の短手方向で対向する辺の間をそれぞれの辺の３等分点を結んだ線上に位置して延在している。

図１１（ｂ）に示すように、モデルＩは、補強部３２が４本設けられた、実施例１の変形例に相当するモデルである。４本の補強部３２のうちの２本は、リッド３０の長手方向で対向する辺の間をそれぞれの辺の３等分点を結んだ線上に位置して延在している。４本の補強部３２のうちの残りの２本は、リッド３０の短手方向で対向する辺の間をそれぞれの辺の３等分点を結んだ線上に位置して延在している。４本の補強部３２は全て柱状体２６と重ならずに設けられている。

図１１（ｃ）に示すように、モデルＪは、補強部３２が設けられていない、比較例３に相当するモデルである。

シミュレーション条件は、柱状体２６の長さおよび補強部３２の幅Ｄ４が１２．５μｍの点以外は、上記シミュレーション１と同じである。また、シミュレーションに用いた材料のヤング率、ポアソン比、体積弾性率、およびせん断弾性係数は表１の値を用いた。リッド３０の変形量として、上記シミュレーション１と同じく、枠体１８および柱状体２６の下面が不動の固定物に固定されているとし、この状態でリッド３０の上面全体に一様に６ＭＰａの力が加わったときのリッド３０の下面の最大変位量をシミュレーションした。

表３にシミュレーション結果を示す。表３に示すように、補強部３２と柱状体２６を設けたモデルＨおよびモデルＩは、柱状体２６が補強部３２を介してリッド３０を支持している場合（モデルＨ）でも、補強部３２を介さずにリッド３０を支持している場合（モデルＩ）でも、柱状体２６のみが設けられているモデルＪに比べて、リッド３０の最大変位量が低減された。リッド３０の最大変位量を低減する点からは、補強部３２が柱状体２６と重なって設けられ、柱状体２６は補強部３２を介してリッド３０を支持する場合が好ましい結果となった。

実施例１およびその変形例によれば、空隙２２内において支持基板１０とリッド３０との間に、支持基板１０に対してリッド３０を支持する柱状体２６が設けられている。リッド３０の空隙２２側の面に、平面視して細長形状をしていて、長さが柱状体２６の長さよりも長い補強部３２が設けられている。これにより、上記のシミュレーション１、２の結果のように、リッド３０に外部から力が加わった場合でも、リッド３０の撓みを低減することができる。

リッド３０の撓みを低減しようとしてリッド３０全体の厚みを厚くする場合では、リッド３０と弾性波素子５０との間の距離が近づくため、電気的な結合が生じて特性が劣化してしまうことがある。しかしながら、実施例１およびその変形例では、リッド３０に細長形状の補強部３２を設けているだけであるため、リッド３０および補強部３２と弾性波素子５０との間の距離が近づくことが抑制され、特性の劣化を抑制することができる。

補強部３２は平面視にて柱状体２６と重なり、柱状体２６は補強部３２を介してリッド３０を支持する場合が好ましい。これにより、上記のシミュレーション２の結果のように、リッド３０の撓みを効果的に低減することができる。

補強部３２は、平面視して略矩形状をしたリッド３０の対向する辺の間の長さが、当該対向する辺の間隔の１／２以上となる細長形状である場合が好ましい。言い換えると、補強部３２の長手方向の長さは、当該長手方向と同じ方向におけるリッド３０の長さに対して１／２以上である場合が好ましい。これにより、上記のシミュレーション１の結果のように、リッド３０の撓みを効果的に低減できる。リッド３０の撓みを低減する点から、補強部３２の長手方向の長さは、当該長手方向と同じ方向におけるリッド３０の長さに対して２／３以上である場合が好ましく、３／４以上である場合がより好ましい。

また、リッド３０の撓みを低減する点から、補強部３２は、略矩形の環状である枠体１８の対向する辺の両方に接している場合が好ましく、枠体１８とリッド３０との間に挿入されていてもよい。

補強部３２は、平面視におけるリッド３０の中心を通って設けられている場合が好ましい。これにより、リッド３０の撓みを効果的に低減することができる。ここで、リッド３０の中心は、リッド３０を平面で観察したときにおける重心に対応する。

補強部３２の幅は、リッド３０の撓みを低減する点から、柱状体２６の長さの０．５倍以上が好ましく、１倍以上がより好ましく、１．５倍以上が更に好ましい。補強部３２の幅は、リッド３０の２組の対向する辺のうち狭い方の間隔の１／３０以上が好ましく、１／２０以上がより好ましく、１／１５以上が更に好ましい。一方、補強部３２の幅が大きくなると、補強部３２と弾性波素子５０との間の距離が近づきやすくなるため、補強部３２の幅は、柱状体２６の長さの３倍以下が好ましく、２．５倍以下がより好ましく、２倍以下が更に好ましい。補強部３２の幅は、リッド３０の２組の対向する辺のうち狭い方の間隔の１／６以下が好ましく、１／８以下がより好ましく、１／１０以下が更に好ましい。補強部３２の幅は柱状体２６の長さと略同じである場合が好ましい。略同じとは、製造誤差程度の差を許容するものである。柱状体２６の長さとは、柱状体２６が平面視にて短手方向と長手方向を有する場合は長手方向の長さである。

補強部３２と弾性波素子５０との間の距離が近づくことを抑制するために、補強部３２の高さは、リッド３０と圧電層１２との間の距離の１／２以下が好ましく、１／３以下がより好ましく、１／４以下が更に好ましい。リッド３０の撓みを低減する点から、補強部３２の高さは、リッド３０と圧電層１２との間の距離の１／１０以上が好ましく、１／８以上がより好ましく、１／５以上が更に好ましい。

リッド３０、柱状体２６、および補強部３２は、金属またはシリコンを主成分として形成されている場合が好ましい。これにより、リッド３０が撓むことを抑制できる。主成分とするとは、リッド３０、柱状体２６、および補強部３２に含まれる元素の合計に対する金属またはシリコンの割合が５０ａｔ％（原子％）以上のことであり、８０ａｔ％以上でもよい。

実施例１では、柱状体２６はリッド３０の中心３４に設けられ、補強部３２はリッド３０の対向する辺の中央部間を、リッド３０の長手方向および短手方向に直線状に延びて設けられている場合を例に示したが、この場合に限られない。図１２（ａ）から図１２（ｈ）は、柱状体２６および補強部３２の他の例を示す平面図である。図１２（ａ）に示すように、補強部３２は、リッド３０の長手方向にのみ延びて設けられていてもよい。図１２（ｂ）に示すように、補強部３２は、上記シミュレーション２のモデルＨのように、リッド３０の長手方向に１本延びて設けられ、短手方向に２本延びて設けられていてもよい。図１２（ｃ）に示すように、補強部３２は、上記シミュレーション２のモデルＩのように、リッド３０の長手方向および短手方向にそれぞれ２本ずつ延びて設けられていてもよい。

図１２（ｄ）に示すように、補強部３２は、リッド３０の長手方向にのみ延びて設けられ、柱状体２６は、リッド３０の長手方向で対向する辺それぞれの中央を結ぶ線上にリッド３０の中心３４に対して点対称に２つ設けられていてもよい。柱状体２６がリッド３０の中心３４に対して点対称に２つ設けられている場合でも、図１２（ｅ）に示すように、補強部３２は、リッド３０の長手方向および短手方向にそれぞれ１本ずつ延びて設けられていてもよい。図１２（ｆ）に示すように、補強部３２は、リッド３０の長手方向に１本延びて設けられ、短手方向に２本延びて設けられていてもよい。図１２（ｇ）に示すように、補強部３２は、リッド３０の長手方向および短手方向にそれぞれ２本ずつ延びて設けられていてもよい。また、図１２（ｈ）に示すように、補強部３２は、リッド３０の対角線上に延びて設けられていてもよい。なお、補強部３２は、延在方向の途中で途切れている場合でもよい。

柱状体２６は、リッド３０の長手方向で対向する辺それぞれの中央を結ぶ線上、短手方向で対向する辺それぞれの中央を結ぶ線上、または対角線上に位置することが好ましい。柱状体２６が１つだけ設けられる場合は、リッド３０の中心３４に設けられる場合が好ましく、柱状体２６が複数設けられる場合は、リッド３０の中心３４に対して略点対称に設けられる場合が好ましい。補強部３２は、平面視におけるリッド３０の中心３４を通って線状に設けられる場合、および／または、リッド３０の中心３４に対して略点対称に設けられる場合が好ましい。補強部３２は直線状に設けられる場合に限られず、曲線状に設けられていてもよい。略点対称とは、完全な点対称の位置に限られず、リッド３０の撓みを効果的に低減できる程度に点対称の位置からずれている場合を許容するものである。

実施例１では、支持基板１０上に圧電層１２が設けられている場合を例に示したが、支持基板１０が設けられずに、圧電層１２が厚い圧電基板となっている場合でもよい。

図１３（ａ）は、実施例２に係る弾性波デバイス２００の断面図、図１３（ｂ）は、実施例２における弾性波素子５０ａの断面図である。図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、実施例２の弾性波デバイス２００では、支持基板１０上に弾性波素子５０の代わりに弾性波素子５０ａが設けられている。弾性波素子５０ａは圧電薄膜共振子である。弾性波素子５０ａは、支持基板１０上に設けられた圧電層７２と、圧電層７２を挟む下部電極７０および上部電極７４と、を備える。下部電極７０と支持基板１０との間に空隙７６が形成されている。圧電層７２の少なくとも一部を挟み下部電極７０と上部電極７４とが対向する領域が共振領域７８である。共振領域７８において、下部電極７０および上部電極７４は圧電層７２内に厚み縦振動モードの弾性波を励振する。なお、圧電層７２の共振領域７８の外周領域にＱ値を高めるため、または、温度補償のための挿入膜が挿入されていてもよい。

下部電極７０および上部電極７４は例えばルテニウム膜等を含む金属膜である。圧電層７２は例えば窒化アルミニウム層または酸化亜鉛層である。空隙７６の代わりに弾性波を反射する音響反射膜が設けられてもよい。弾性波素子５０ａは一般的に知られた方法により製造される。

実施例１のように、支持基板１０上に設けられた機能素子は、単結晶タンタル酸リチウム層または単結晶ニオブ酸リチウム層である圧電層１２上に設けられた櫛型電極５３を含む弾性波素子５０の場合でもよい。実施例２のように、機能素子は、圧電層７２を挟んで下部電極７０と上部電極７４が設けられた圧電薄膜共振子である弾性波素子５０ａの場合でもよい。また、機能素子は、弾性波素子以外の場合でもよく、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）素子等の圧電素子の場合や、その他の場合でもよい。

以上、本願発明の実施形態について詳述したが、本願発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本願発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ 支持基板
１２ 圧電層
１４ 端子
１６ ビア配線
１８ 枠体
２０ 配線
２２ 空隙
２４ 開口
２６ 柱状体
３０ リッド
３２ 補強部
３４ 中心
５０、５０ａ 弾性波共振子
５１ ＩＤＴ
５２ 反射器
５３ 櫛型電極
５４ 電極指
５５ バスバー
６０ 送信フィルタ
６２ 受信フィルタ
６４ ラダー型フィルタ
７０ 下部電極
７２ 圧電層
７４ 上部電極
７６ 空隙
７８ 共振領域
１００、１１０、１２０、１３０、２００、５００、５１０、５２０ 弾性波デバイス

Claims (10)

1. 基板と、
   前記基板上に設けられる機能素子と、
   平面視して前記機能素子を囲んで前記基板上に設けられる枠体と、
   前記基板とで空隙を挟んで前記枠体上に設けられ、前記空隙内に前記機能素子を封止するリッドと、
   前記空隙内において前記基板と前記リッドとの間に設けられ、前記基板に対して前記リッドを支持する柱状体と、
   前記リッドの前記空隙側の面に設けられ、平面視して細長形状をしていて、長さが前記柱状体の長さよりも長い補強部と、を備える電子部品。
2. 前記補強部は、平面視して前記柱状体と重なって設けられ、
   前記柱状体は、前記補強部を介して前記リッドを支持する、請求項１に記載の電子部品。
3. 前記リッドは、平面視して略矩形状であり、
   前記補強部は細長形状であり、前記補強部の長手方向の長さは前記長手方向と同じ方向における前記リッドの長さに対して１／２以上である、請求項１または２に記載の電子部品。
4. 前記枠体は、四辺を有する略矩形の環状であり、
   前記補強部は、前記枠体の対向する辺の両方に接している、請求項１から３のいずれか一項に記載の電子部品。
5. 前記補強部は、平面視における前記リッドの中心を通って設けられている、請求項１から４のいずれか一項に記載の電子部品。
6. 前記補強部の幅は、前記柱状体の長さの０．５倍以上３倍以下である、請求項１から５のいずれか一項に記載の電子部品。
7. 前記リッド、前記柱状体、および前記補強部は、金属またはシリコンを主成分とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の電子部品。
8. 前記機能素子は弾性波素子である、請求項１から７のいずれか一項に記載の電子部品。
9. 前記弾性波素子によりフィルタが形成されている、請求項８に記載の電子部品。
10. 前記フィルタによりマルチプレクサが形成されている、請求項９に記載の電子部品。
    

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