JP2022183454A - 弾性波デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】装置の大型化を抑制すること。
【解決手段】弾性波デバイス１００は、支持基板１０と、支持基板１０の一方の面上に設けられる弾性波素子５０と、支持基板１０の一方の面上に設けられ、弾性波素子５０に電気的に接続される配線２０と、支持基板１０の他方の面上に設けられる入力端子１４ａおよびグランド端子１４ｃと、支持基板１０に設けられ、配線２０と入力端子１４ａおよびグランド端子１４ｃとを接続するビア配線１６ａと、支持基板１０の一方の面上に支持基板１０の端に沿って設けられ、平面視して弾性波素子５０および配線２０を囲む枠体１８と、平面視して支持基板１０の一方の面上に支持基板１０の端と弾性波素子５０および配線２０との間に位置して枠体１８に沿って設けられた線路パターン３０ａにより形成され、弾性波素子５０と入力端子１４ａおよびグランド端子１４ｃとに電気的に接続されるインダクタＬ１とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、弾性波デバイスに関する。

弾性波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弾性波素子を封止する弾性波デバイスが知られている（例えば特許文献１）。

特開２０１６－１５２６１２号公報

弾性波デバイスの特性を改善するために、弾性波素子に受動素子を接続させる場合がある。弾性波素子に受動素子を接続させる場合でも、装置が大型化することは望ましくない。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、装置の大型化を抑制することを目的とする。

本発明は、基板と、前記基板の一方の面上に設けられる弾性波素子と、前記基板の前記一方の面上に設けられ、前記弾性波素子に電気的に接続される配線と、前記基板の他方の面上に設けられる端子と、前記基板に設けられ、前記配線と前記端子を接続する素子用ビア配線と、前記基板の前記一方の面上に前記基板の端に沿って設けられ、平面視して前記弾性波素子および前記配線を囲む枠体と、前記基板とで空隙を挟んで前記枠体上に設けられ、前記空隙内に前記弾性波素子を封止するリッドと、平面視して前記基板の前記一方の面上に前記基板の端と前記弾性波素子および前記配線との間に位置して前記枠体に沿って設けられた１または複数の線路パターンにより形成され、前記弾性波素子と前記端子に電気的に接続される受動素子と、を備える、弾性波デバイスである。

上記構成において、前記１または複数の線路パターンは、平面視して前記枠体に重なって前記枠体に沿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１または複数の線路パターンは、平面視して前記枠体と前記基板の端との間に位置して前記枠体に沿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１または複数の線路パターンは、前記基板の前記一方の面に形成された凹部に埋め込まれている構成とすることができる。

上記構成において、金属製の前記枠体と前記１または複数の線路パターンとの間に、前記枠体と前記１または複数の線路パターンとを電気的に絶縁させる絶縁膜を備える構成とすることができる。

上記構成において、前記基板の前記他方の面上に複数の前記端子が設けられ、前記１または複数の線路パターンは、一端が前記複数の端子のうちの第１端子に接続され、他端が前記複数の端子のうちの第２端子に接続された１つの線路パターンであり、前記受動素子は、前記１つの線路パターンにより形成されるインダクタである構成とすることができる。

上記構成において、前記基板に設けられ、前記１つの線路パターンの一端と前記第１端子とを接続し、平面視して前記枠体に重なる第１ビア配線と、前記基板に設けられ、前記１つの線路パターンの他端と前記第２端子とを接続し、平面視して前記枠体に重なる第２ビア配線と、を備える構成とすることができる。

上記構成において、前記基板に設けられ、前記枠体と前記複数の端子のうちのグランド端子とを接続する第３ビア配線を備える構成とすることができる。

上記構成において、前記基板に、複数の前記配線と複数の前記素子用ビア配線とが設けられ、前記複数の素子用ビア配線は、前記複数の配線のうちの第１配線と前記第１端子とを接続し、平面視して前記第１配線に重なる第１ビア配線と、前記複数の配線のうちの第２配線と前記第２端子とを接続し、平面視して前記第２配線に重なる第２ビア配線と、を有し、前記１つの線路パターンの一端は、前記基板の前記一方の面上で前記第１配線に接続することで、前記第１配線と前記第１ビア配線を介して前記第１端子に接続し、前記１つの線路パターンの他端は、前記基板の前記一方の面上で前記第２配線に接続することで、前記第２配線と前記第２ビア配線を介して前記第２端子に接続する構成とすることができる。

上記構成において、前記１つの線路パターンは、前記基板の厚さ方向および前記基板の前記一方の面方向の少なくとも一方に蛇行して設けられたミアンダ線路パターンである構成とすることができる。

上記構成において、前記１または複数の線路パターンは２つの線路パターンであり、前記受動素子は、前記２つの線路パターンが対向したキャパシタである構成とすることができる。

上記構成において、複数の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、装置が大型化することを抑制できる。

図１は、実施例１に係る弾性波デバイスの回路図である。 図２は、実施例１に係る弾性波デバイスの平面図である。 図３（ａ）は、図２のＡ－Ａ断面図、図３（ｂ）は、図２のＢ－Ｂ断面図である。 図４は、実施例１における弾性波素子の平面図である。 図５（ａ）から図５（ｄ）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）から図６（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２）である。 図７は、比較例に係る弾性波デバイスが配線基板上に実装された場合の平面図である。 図８は、実施例１に係る弾性波デバイスが配線基板上に実装された場合の平面図である。 図９は、実施例２に係る弾性波デバイスの断面図である。 図１０は、実施例２の変形例１に係る弾性波デバイスの平面図である。 図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、実施例２の変形例２に係る弾性波デバイスの配線近傍の透視斜視図である。 図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、実施例３に係る弾性波デバイスの断面図である。 図１３は、実施例４に係る弾性波デバイスの平面図である。 図１４（ａ）は、図１３のＡ－Ａ断面図、図１４（ｂ）は、図１３のＢ－Ｂ断面図である。 図１５は、実施例５に係る弾性波デバイスの平面図である。 図１６（ａ）は、図１５のＡ－Ａ断面図、図１６（ｂ）は、図１５のＢ－Ｂ断面図である。 図１７は、実施例６に係る弾性波デバイスの平面図である。 図１８（ａ）は、図１７のＡ－Ａ断面図、図１８（ｂ）は、図１７のＢ－Ｂ断面図である。 図１９は、実施例７に係る弾性波デバイスの断面図である。 図２０は、実施例８に係る弾性波デバイスの断面図である。 図２１は、マルチプレクサの一例を示すブロック図である。

図１は、実施例１に係る弾性波デバイス１００の回路図である。図１に示すように、弾性波デバイス１００は、１または複数の直列共振器Ｓ１からＳ６と、１または複数の並列共振器Ｐ１からＰ５と、インダクタＬ１およびＬ２と、を備える。１または複数の直列共振器Ｓ１からＳ６は、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に直列に接続されている。１または複数の並列共振器Ｐ１からＰ５は、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間に並列に接続されている。インダクタＬ１は、入力端子Ｔｉｎと直列共振器Ｓ１の間のノードとグランドとの間に接続されている。インダクタＬ２は、出力端子Ｔｏｕｔと直列共振器Ｓ６の間のノードとグランドとの間に接続されている。このように、弾性波デバイス１００はラダー型フィルタである。

インダクタＬ１、Ｌ２は、弾性波デバイス１００の特性を調整するために設けられている。例えば、インダクタＬ１、Ｌ２は、弾性波デバイス１００のインピーダンス整合のために設けられている。

図２は、実施例１に係る弾性波デバイス１００の平面図である。図３（ａ）は、図２のＡ－Ａ断面図、図３（ｂ）は、図２のＢ－Ｂ断面図である。図２においては、リッド２２を透視して、支持基板１０、圧電層１２、ビア配線１６ａ～１６ｃ、枠体１８、配線２０、および弾性波素子５０を主に図示し、枠体１８の一部を透視して線路パターン３０ａ、３０ｂを図示している。また、図２においては、支持基板１０の下面に設けられた入力端子１４ａ、出力端子１４ｂ、およびグランド端子１４ｃを破線で図示している。なお、図２では、図の明瞭化のために、配線２０および線路パターン３０ａ、３０ｂにハッチングを付している。

図２、図３（ａ）、および図３（ｂ）に示すように、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、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を主成分とする基板である。アルミナ基板は多結晶のＡｌ_２Ｏ_３を主成分とする基板である。スピネル基板は単結晶または多結晶のＭｇＡｌ_２Ｏ_４を主成分とする基板である。石英基板はアモルファスのＳｉＯ_２を主成分とする基板である。水晶基板は単結晶のＳｉＯ_２を主成分とする基板である。

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の波長より小さい。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、弾性波デバイス１００の周波数温度係数を低減できる。圧電層１２と支持基板１０との間に酸化シリコン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。弾性波素子５０によって直列共振器Ｓ１からＳ６および並列共振器Ｐ１からＰ５が形成されている。

図４は、実施例１における弾性波素子５０の平面図である。図４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ＩＤＴ５１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。ＩＤＴ５１が圧電層１２に弾性表面波（主モードの弾性波）を励振する。一対の櫛型電極５３のうち一方の櫛型電極の電極指５４のピッチがほぼ弾性波の波長λとなる。すなわち、弾性波の波長λは、複数の電極指５４のピッチＤの２倍にほぼ等しい。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。

図２、図３（ａ）、および図３（ｂ）に示すように、支持基板１０の下面に入力端子１４ａ、出力端子１４ｂ、およびグランド端子１４ｃが設けられている。入力端子１４ａは信号が入力する端子である。出力端子１４ｂは信号が出力する端子である。グランド端子１４ｃはグランドに接続される端子である。入力端子１４ａは図１における入力端子Ｔｉｎに対応し、出力端子１４ｂは図１における出力端子Ｔｏｕｔに対応する。支持基板１０を貫通する複数のビア配線１６ａ～１６ｃが設けられている。直列共振器Ｓ１からＳ６は、ビア配線１６ａと配線２０を介して、入力端子１４ａと出力端子１４ｂとの間に直列に接続されている。並列共振器Ｐ１からＰ５は、一端が直列共振器Ｓ１からＳ６の間を接続する配線２０に接続され、他端がビア配線１６ａを介してグランド端子１４ｃに接続されることで、入力端子１４ａと出力端子１４ｂとの間に並列に接続されている。

入力端子１４ａ、出力端子１４ｂ、グランド端子１４ｃ、ビア配線１６ａ～１６ｃ、および配線２０は、例えばチタン層、銅層、アルミニウム層、白金層、ニッケル層、および／または金層等を含む金属層である。入力端子１４ａ、出力端子１４ｂ、グランド端子１４ｃ、ビア配線１６ａ～１６ｃ、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、弾性波素子５０、および配線２０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の端に沿って支持基板１０上に設けられている。例えば、支持基板１０は平面視にて略矩形状をしていて、枠体１８は平面視にて略矩形の環状（リング状）をしている。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等を含む金属層である。なお、枠体１８は、シリコン層、サファイア層、又は樹脂層の場合でもよい。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２４が形成されるようにリッド２２が設けられている。枠体１８とリッド２２は、はんだ等の接合層２６により接合されている。弾性波素子５０は、枠体１８とリッド２２により空隙２４内に封止されている。リッド２２は、概ね平板であり、平面視にて略矩形状をしている。リッド２２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により形成されている。なお、リッド２２は、シリコンまたはサファイアにより形成されてもよい。リッド２２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２２の厚さは例えば２０μｍ～５０μｍ程度である。

枠体１８はビア配線１６ｂを介してグランド端子１４ｃに電気的に接続されている。これにより、枠体１８およびリッド２２にグランド電位が供給されることで、枠体１８およびリッド２２はシールド効果を発揮するようになる。なお、枠体１８およびリッド２２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。

支持基板１０上に、平面視して支持基板１０の端と弾性波素子５０および配線２０との間に位置して枠体１８に沿って延びた線路パターン３０ａ、３０ｂが設けられている。実施例１においては、線路パターン３０ａ、３０ｂは平面視して枠体１８に重なるようにして枠体１８に沿って延びている。例えば、線路パターン３０ａ、３０ｂは、幅方向の全体が枠体１８に重なっている。線路パターン３０ａ、３０ｂは、支持基板１０の上面に設けられた凹部４４に埋め込まれている。線路パターン３０ａ、３０ｂと枠体１８との間には、線路パターン３０ａ、３０ｂと枠体１８とを電気的に絶縁させるための絶縁膜３２が設けられている。絶縁膜３２も支持基板１０の上面に設けられた凹部４４に埋め込まれている。絶縁膜３２の上面と支持基板１０の上面は例えば同一面となっている。

線路パターン３０ａの一端はビア配線１６ｃを介して入力端子１４ａに電気的に接続され、他端はビア配線１６ｃを介してグランド端子１４ｃに電気的に接続されている。これにより、図１における入力端子Ｔｉｎと直列共振器Ｓ１の間のノードとグランドとの間に接続されたインダクタＬ１が線路パターン３０ａにより形成されている。線路パターン３０ｂの一端はビア配線１６ｃを介して出力端子１４ｂに電気的に接続され、他端はビア配線１６ｃを介してグランド端子１４ｃに電気的に接続されている。これにより、図１において出力端子Ｔｏｕｔと直列共振器Ｓ６の間のノードとグランドとの間に接続されたインダクタＬ２が線路パターン３０ｂにより形成されている。線路パターン３０ａ、３０ｂが接続するビア配線１６ｃは、平面視して枠体１８に重なって設けられている。

線路パターン３０ａ、３０ｂは、チタン層、銅層、アルミニウム層、白金層、ニッケル層、および／または金層等を含む金属層により形成されている。線路パターン３０ａ、３０ｂの幅は例えば１．０μｍ～２０μｍ程度であり、厚さは例えば０．２μｍ～５．０μｍ程度である。絶縁膜３２は、レジストまたは酸化シリコン等により形成されている。絶縁膜３２の幅は例えば１．０μｍ～２５μｍ程度であり、厚さは例えば０．１μｍ～２．０μｍ程度である。例えば、絶縁膜３２の幅は線路パターン３０ａ、３０ｂの幅以上であり、絶縁膜３２の厚さは線路パターン３０ａ、３０ｂの厚さよりも薄い。

［製造方法］
図５（ａ）から図６（ｃ）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１６ａ～１６ｃ（図５（ａ）から図６（ｃ）ではビア配線１６ａ、１６ｃのみを図示）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の上面に弾性波素子５０を形成する。次いで、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１６ａ～１６ｃが露出する。次いで、線路パターン３０ａ、３０ｂが接続するビア配線１６ｃ以外のビア配線１６ａ、１６ｂの上面に金属層４０を形成する。金属層４０は、例えばビア配線１６ａ～１６ｃが銅層である場合ではチタン層である。

図５（ｃ）に示すように、金属層４０をマスクとしてビア配線１６ｃの上部を例えばエッチング法を用いて除去する。次いで、マスク層（不図示）をマスクとして線路パターン３０ａ、３０ｂを形成する領域における支持基板１０の上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の上面に凹部４４が形成される。凹部４４の深さは、例えば０．３μｍ～７．０μｍ程度である。

図５（ｄ）に示すように、弾性波素子５０から金属層４０上に延在する金属層４２を例えばリフトオフ法を用いて形成する。金属層４２は、例えばチタン層と金層の積層金属層である。金属層４０と金属層４２により配線２０が形成される。また、金属層４２の形成と同時に凹部４４に線路パターン３０ａ、３０ｂ（図５（ｄ）から図６（ｃ）では線路パターン３０ｂのみを図示）を形成する。

図６（ａ）に示すように、線路パターン３０ａ、３０ｂ上に凹部４４に埋め込まれるように例えばリフトオフ法を用いて絶縁膜３２を形成する。絶縁膜３２は、例えば樹脂膜を用いることができる。

図６（ｂ）に示すように、支持基板１０上に例えば電解めっき法を用いて枠体１８および接合層２６を形成する。例えば、枠体１８は、チタン層と銅層のシード層と、シード層上に順に設けられた銅層およびニッケル層と、を含む。例えば、接合層２６は、金錫はんだ層である。次いで、枠体１８上に接合層２６を用いてリッド２２を接合する。例えば、リッド２２の表面に金層が設けられていて、この金層と接合層２６が反応することで、枠体１８上にリッド２２が接合される。弾性波素子５０は、リッド２２および枠体１８により空隙２４内に封止される。

図６（ｃ）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１６ａ～１６ｃが支持基板１０の下面に露出する。次いで、支持基板１０の下面にビア配線１６ａ～１６ｃに接続する入力端子１４ａ、出力端子１４ｂ、およびグランド端子１４ｃ（図６（ｃ）では入力端子１４ａは不図示）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。

［比較例］
図７は、比較例に係る弾性波デバイス１０００が配線基板８０上に実装された場合の平面図である。図７に示すように、比較例の弾性波デバイス１０００では、インダクタＬ１、Ｌ２を形成する線路パターン３０ａ、３０ｂが設けられていない。このため、インダクタＬ１、Ｌ２を形成するために、配線基板８０上に信号用のパッド８２ａとグランド用のパッド８２ｂとに跨るチップインダクタ８４が設けられている。このように、配線基板８０上にチップインダクタ８４が設けられると、配線基板８０が大きくなり、モジュール装置が大型化してしまう。

図８は、実施例１に係る弾性波デバイス１００が配線基板８０上に実装された場合の平面図である。図８に示すように、インダクタＬ１、Ｌ２は支持基板１０上に設けられた線路パターン３０ａ、３０ｂにより形成されているため、配線基板８０上にチップインダクタ８４を設けなくて済む。このため、配線基板８０を小さくでき、モジュール装置の大型化を抑制することができる。

実施例１によれば、図２に示すように、平面視して支持基板１０の上面に支持基板１０の端と弾性波素子５０および配線２０との間に位置して枠体１８に沿って延びた線路パターン３０ａ、３０ｂが設けられている。線路パターン３０ａは、一端が入力端子１４ａ（第１端子）に接続され、他端がグランド端子１４ｃ（第２端子）に接続されている。よって、線路パターン３０ａにより弾性波素子５０と入力端子１４ａおよびグランド端子１４ｃとに電気的に接続されたインダクタＬ１が形成されている。同様に、線路パターン３０ｂは、一端が出力端子１４ｂ（第１端子）に接続され、他端がグランド端子１４ｃ（第２端子）に接続されている。よって、線路パターン３０ｂにより弾性波素子５０と出力端子１４ｂおよびグランド端子１４ｃとに電気的に接続されたインダクタＬ２が形成されている。これにより、図８に示したように、弾性波デバイス１００の特性を調整するためにインダクタＬ１、Ｌ２を設ける場合でも、弾性波デバイス１００が実装される配線基板８０が大きくなることを抑制でき、モジュール装置が大型化することを抑制できる。また、線路パターン３０ａ、３０ｂと弾性波素子５０が支持基板１０の厚さ方向で重なる（すなわち平面視して重なる）ことが抑制されるため、線路パターン３０ａ、３０ｂと弾性波素子５０との間での電気的な結合が低減される。よって、弾性波デバイス１００の特性劣化を抑制できる。

また、実施例１では、図２に示すように、線路パターン３０ａ、３０ｂは、平面視して枠体１８に重なって枠体１８に沿って設けられている。これにより、線路パターン３０ａ、３０ｂを支持基板１０の上面に設けた場合でも、弾性波デバイス１００が大型化することを抑制できる。線路パターン３０ａ、３０ｂは、平面視して幅の一部が枠体１８に重なって枠体１８に沿って延びる場合でもよいが、弾性波デバイス１００の大型化を抑制する点から、平面視して幅の半分以上が枠体１８に重なって枠体１８に沿って延びる場合が好ましく、幅の２／３以上が枠体１８に重なって枠体１８に沿って延びる場合がより好ましい。幅の３／４以上が枠体１８に重なって枠体１８に沿って延びる場合が更に好ましく、幅全体が枠体１８に重なって枠体１８に沿って延びる場合が最も好ましい。

また、実施例１では、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、線路パターン３０ａ、３０ｂは、支持基板１０の上面に形成された凹部４４に埋め込まれている。これにより、支持基板１０の上面のうち枠体１８を設ける箇所における凹凸を低減でき、枠体１８とリッド２２によって弾性波素子５０を空隙２４内に封止するときの気密性の低下を抑制できる。

また、実施例１では、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、金属製の枠体１８と線路パターン３０ａ、３０ｂとの間に、枠体１８と線路パターン３０ａ、３０ｂとを電気的に絶縁させる絶縁膜３２が設けられている。これにより、空隙２４内に弾性波素子５０を封止するときの気密性および／または弾性波素子５０を保護するためのシールド効果を考慮して枠体１８およびリッド２２に金属を用いた場合でも、線路パターン３０ａ、３０ｂと枠体１８およびリッド２２とが電気的に接続されることを抑制できる。弾性波素子５０を空隙２４内に良好な気密性を保持して封止する点から、絶縁膜３２の上面と支持基板１０の上面とは略同一面となっている場合が好ましい。なお、枠体１８がサファイア又は樹脂などの絶縁物で形成され、絶縁膜３２が設けられない場合では、線路パターン３０ａ、３０ｂの上面と支持基板１０の上面とが略同一面となっている場合が好ましい。略同一面とは、製造誤差程度の段差を許容するものである。

また、実施例１では、図２および図３（ｂ）に示すように、線路パターン３０ａの一端と入力端子１４ａとを接続し、平面視して枠体１８に重なるビア配線１６ｃ（第１ビア配線）が支持基板１０に設けられている。線路パターン３０ａの他端とグランド端子１４ｃとを接続し、平面視して枠体１８に重なるビア配線１６ｃ（第２ビア配線）が支持基板１０に設けられている。同様に、図２および図３（ａ）に示すように、線路パターン３０ｂの一端と出力端子１４ｂとを接続し、平面視して枠体１８に重なるビア配線１６ｃ（第１ビア配線）が支持基板１０に設けられている。線路パターン３０ｂの他端とグランド端子１４ｃとを接続し、平面視して枠体１８に重なるビア配線１６ｃ（第２ビア配線）が支持基板１０に設けられている。このように、ビア配線１６ｃが枠体１８に重なることで、枠体１８がシールド効果を有する場合に、ビア配線１６ｃが外部に与える影響を抑制することができる。また、インダクタＬ１、Ｌ２のインダクタンスにはビア配線１６ｃも寄与することから、大きなインダクタンスのインダクタＬ１、Ｌ２を得ることができる。外部への影響を抑制する点から、ビア配線１６ｃは、平面視して面積の半分以上が枠体１８に重なる場合が好ましく、面積の２／３以上が枠体１８に重なる場合がより好ましく、面積の３／４以上が枠体１８に重なる場合が更に好ましく、面積全てが枠体１８に重なる場合が最も好ましい。

また、実施例１では、図２に示すように、枠体１８とグランド端子１４ｃとを接続するビア配線１６ｂ（第３ビア配線）が支持基板１０に設けられている。これにより、枠体１８およびリッド２２にグランド電位が供給され、枠体１８およびリッド２２にシールド効果を付与することができる。

図９は、実施例２に係る弾性波デバイス２００の断面図である。図９は、図２のＢ－Ｂ間に相当する箇所の断面図である。図９に示すように、弾性波デバイス２００では、線路パターン３０ａは、ミアンダ線路パターンであり、支持基板１０の厚さ方向に絶縁膜３６を間に挟みながら蛇行して延びている。例えば、線路パターン３０ａは、下層、中層、上層を形成するように蛇行して延びていて、下層と中層の間および中層と上層の間に絶縁膜３６が設けられている。なお、図９では、線路パターン３０ａが３層構造のミアンダ線路パターンである場合を例に示したが、２層または４層以上の層構造のミアンダ線路パターンである場合でもよい。また、図９では、線路パターン３０ａ、３０ｂのうちの線路パターン３０ａのみが図示されているが、線路パターン３０ｂも線路パターン３０ａと同じミアンダ線路パターンとなっていてもよい。その他の構成は実施例１と同じであるため説明を省略する。

実施例２によれば、線路パターン３０ａは、支持基板１０の厚さ方向に蛇行して設けられたミアンダ線路パターンとなっている。これにより、線路パターン３０ａにより形成されるインダクタＬ１のインダクタンスを大きくすることができる。

［変形例］
図１０は、実施例２の変形例１に係る弾性波デバイス２１０の平面図である。図１０に示すように、弾性波デバイス２１０では、線路パターン３０ａ、３０ｂは、ミアンダ線路パターンであり、支持基板１０の上面の面方向に蛇行して延びている。なお、図１０では、線路パターン３０ａ、３０ｂは略平行線が３本の場合のミアンダ線路パターンの場合を例に示したが、略平行線が２本または４本以上のミアンダ線路パターンの場合でもよい。また、線路パターン３０ａ、３０ｂのいずれか一方のみがミアンダ線路パターンの場合でもよい。その他の構成は実施例１と同じであるため説明を省略する。

実施例２の変形例１によれば、線路パターン３０ａ、３０ｂは、支持基板１０の上面の面方向に蛇行して設けられたミアンダ線路パターンとなっている。これにより、線路パターン３０ａ、３０ｂにより形成されるインダクタＬ１、Ｌ２のインダクタンスを大きくすることができる。

図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、実施例２の変形例２に係る弾性波デバイス２２０の線路パターン３０ａ近傍の透視斜視図である。図１１（ａ）では、絶縁膜３２、３６を透視して、線路パターン３０ａにハッチングを付して図示し、図１１（ｂ）では、絶縁膜３２、３６にハッチングを付して図示している。図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、弾性波デバイス２２０では、線路パターン３０ａは、ミアンダ線路パターンであり、支持基板１０の厚さ方向および面方向の両方に蛇行しながら延びている。すなわち、線路パターン３０ａは、下層、中層、上層の各層において支持基板１０の面方向に蛇行して延びていて、各層の間がビア配線３８で接続されることで支持基板１０の厚さ方向に蛇行して延びている。下層と中層の間および中層と上層の間に絶縁膜３６が設けられている。なお、ミアンダ線路パターンの層の数および面方向の略平行線の数は上述したように適宜変更できる。また、図１１（ａ）および図１１（ｂ）では、線路パターン３０ａ、３０ｂのうちの線路パターン３０ａのみが図示されているが、線路パターン３０ｂも線路パターン３０ａと同じミアンダ線路パターンとなっていてもよい。その他の構成は実施例１と同じであるため説明を省略する。

実施例２の変形例２によれば、線路パターン３０ａは、支持基板１０の厚さ方向および面方向に蛇行して設けられたミアンダ線路パターンとなっている。これにより、線路パターン３０ａにより形成されるインダクタＬ１のインダクタンスを大きくすることができる。

線路パターン３０ａ、３０ｂは、実施例１のような直線線路パターン、実施例２からその変形例２のようなミアンダ線路パターンの場合に限られず、スパイラル線路パターン等のその他の場合でもよい。

図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、実施例３に係る弾性波デバイス３００の断面図である。図１２（ａ）は、図２のＡ－Ａ間に相当する箇所の断面図であり、図１２（ｂ）は、図２のＢ－Ｂ間に相当する箇所の断面図である。図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すように、弾性波デバイス３００では、線路パターン３０ａ、３０ｂおよび絶縁膜３２は、支持基板１０の上面の平坦面に設けられている。すなわち、支持基板１０の上面に凹部４４は形成されていない。絶縁膜３２は線路パターン３０ａ、３０ｂの上面および側面を覆うように設けられている。例えば、線路パターン３０ａ、３０ｂの幅は枠体１８の幅より小さく、絶縁膜３２の幅は枠体１８の幅と略同じ大きさとなっている。略同じ大きさとは、枠体１８の幅が、絶縁膜３２の幅の９５％以上１０５％以下の場合である。その他の構成は実施例１と同じであるため説明を省略する。

実施例１から実施例２の変形例２では、線路パターン３０ａ、３０ｂおよび絶縁膜３２は、支持基板１０に形成された凹部４４に設けられている場合を例に示した。しかしながら、この場合に限られず、実施例３のように、線路パターン３０ａ、３０ｂおよび絶縁膜３２は、支持基板１０の上面の平坦面に設けられている場合でもよい。この場合、凹部４４の形成工程が不要となるため、製造工数を削減することができる。

図１３は、実施例４に係る弾性波デバイス４００の平面図である。図１４（ａ）は、図１３のＡ－Ａ断面図、図１４（ｂ）は、図１３のＢ－Ｂ断面図である。図１３、図１４（ａ）、および図１４（ｂ）に示すように、弾性波デバイス４００では、線路パターン３０ａ、３０ｂは支持基板１０の上面で配線２０に接続されている。線路パターン３０ａは、一端が配線２０とビア配線１６ａを介して入力端子１４ａに接続され、他端が配線２０とビア配線１６ａを介してグランド端子１４ｃに接続されている。線路パターン３０ｂは、一端が配線２０とビア配線１６ａを介して出力端子１４ｂに接続され、他端が配線２０とビア配線１６ａを介してグランド端子１４ｃに接続されている。その他の構成は実施例１と同じであるため説明を省略する。

実施例１から実施例３では、線路パターン３０ａ、３０ｂは、一端が平面視して枠体１８に重なって設けられたビア配線１６ｃを介して入力端子１４ａまたは出力端子１４ｂに接続され、他端が平面視して枠体１８に重なって設けられたビア配線１６ｃを介してグランド端子１４ｃに接続される場合を例に示したが、この場合に限られない。実施例４のように、線路パターン３０ａの一端は、支持基板１０の上面で配線２０（第１配線）に接続することで、配線２０と平面視して配線２０に重なるビア配線１６ａ（第１ビア配線）とを介して入力端子１４ａに接続されてもよい。線路パターン３０ａの他端は、支持基板１０の上面で配線２０（第２配線）に接続することで、配線２０と平面視して配線２０に重なるビア配線１６ａ（第２ビア配線）とを介してグランド端子１４ｃに接続されてもよい。線路パターン３０ｂについても同様である。この場合、線路パターン３０ａ、３０ｂの長さの調整幅が大きくなるため、インダクタＬ１、Ｌ２のインダクタンスの調整幅を大きくできる。

図１５は、実施例５に係る弾性波デバイス５００の平面図である。図１６（ａ）は、図１５のＡ－Ａ断面図、図１６（ｂ）は、図１５のＢ－Ｂ断面図である。図１５では、配線２０および線路パターン３０ａ、３０ｂに加えて枠体１８にもハッチングを付している。図１５、図１６（ａ）、および図１６（ｂ）に示すように、弾性波デバイス５００では、線路パターン３０ａ、３０ｂは、平面視して枠体１８と弾性波素子５０および配線２０との間に位置して枠体１８に沿って設けられている。すなわち、線路パターン３０ａ、３０ｂは、枠体１８と重ならずに枠体１８に沿って設けられている。また、線路パターン３０ａ、３０ｂは圧電層１２を介さずに支持基板１０上に設けられている。その他の構成は実施例１と同じであるため説明を省略する。

図１７は、実施例６に係る弾性波デバイス６００の平面図である。図１８（ａ）は、図１７のＡ－Ａ断面図、図１８（ｂ）は、図１７のＢ－Ｂ断面図である。図１７では、配線２０および線路パターン３０ａ、３０ｂに加えて枠体１８にもハッチングを付している。図１７、図１８（ａ）、および図１８（ｂ）に示すように、弾性波デバイス６００では、線路パターン３０ａ、３０ｂは、平面視して枠体１８と支持基板１０の端との間に位置して枠体１８に沿って設けられている。すなわち、線路パターン３０ａ、３０ｂは、枠体１８と重ならずに枠体１８に沿って設けられている。また、線路パターン３０ａ、３０ｂは圧電層１２を介さずに支持基板１０上に設けられている。その他の構成は実施例１と同じであるため説明を省略する。実施例６では、線路パターン３０ａ、３０ｂと弾性波素子５０との間の距離が大きくなるため、線路パターン３０ａ、３０ｂと弾性波素子５０との間に電気的な結合を低減できる。よって、弾性波デバイス６００の特性劣化を抑制できる。

実施例５のように、線路パターン３０ａ、３０ｂは、平面視して枠体１８と弾性波素子５０および配線２０との間に位置して枠体１８に沿って設けられていてもよい。実施例６のように、線路パターン３０ａ、３０ｂは、平面視して枠体１８と支持基板１０の端との間に位置して枠体１８に沿って設けられていてもよい。このように、線路パターン３０ａ、３０ｂは、平面視して支持基板１０の端と弾性波素子５０および配線２０との間に位置して枠体１８に沿って設けられていれば、枠体１８に重なっていない場合でもよい。

実施例５、６において、弾性波デバイスの小型化の点から、線路パターン３０ａ、３０ｂは、枠体１８に沿って設けられている箇所における枠体１８との間隔が枠体１８の幅の１／２よりも小さい場合が好ましく、枠体１８の幅の１／４よりも小さい場合がより好ましく、枠体１８の幅の１／１０よりも小さい場合が更に好ましい。

図１９は、実施例７に係る弾性波デバイス７００の断面図である。図１９は、図２のＡ－Ａ間に相当する箇所の断面図である。図１９に示すように、弾性波デバイス７００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６２と、圧電層６２を挟む下部電極６０および上部電極６４と、を備える。下部電極６０と支持基板１０との間に空隙６６が形成されている。圧電層６２の少なくとも一部を挟み下部電極６０と上部電極６４とが対向する領域が共振領域６８である。共振領域６８において、下部電極６０および上部電極６４は圧電層６２内に厚み縦振動モードの弾性波を励振する。なお、圧電層６２の共振領域６８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６０および上部電極６４は例えばルテニウム膜等を含む金属膜である。圧電層６２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６６の代わりに弾性波を反射する音響反射膜が設けられていてもよい。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から実施例６のように、支持基板１０上に設けられた弾性波素子は、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７のように、弾性波素子は、圧電層６２を挟んで下部電極６０と上部電極６４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。

実施例１から実施例７において、線路パターン３０ａ、３０ｂの長さは、インダクタンスを確保する点から、支持基板１０の複数の辺のうち線路パターン３０ａ、３０ｂが沿って設けられている辺の１／２以上の長さである場合が好ましく、３／４以上の長さである場合がより好ましく、７／８以上の長さである場合が更に好ましい。

図２０は、実施例８に係る弾性波デバイス８００の断面図である。図２０は、図２のＢ－Ｂ間に相当する箇所の断面図である、図２０に示すように、弾性波デバイス８００では、入力端子１４ａに接続されかつグランド端子１４ｃには接続されていない線路パターン３１ａと、グランド端子１４ｃに接続されかつ入力端子１４ａには接続されていない線路パターン３１ｂと、が設けられている。線路パターン３１ａと線路パターン３１ｂは、支持基板１０の厚さ方向で誘電膜３９を間に挟んで対向している。したがって、線路パターン３１ａと線路パターン３１ｂによりキャパシタＣが形成されている。その他の構成は実施例１と同じであるため説明を省略する。

実施例１から実施例７では、受動素子は、線路パターン３０ａ、３０ｂにより形成されたインダクタＬ１、Ｌ２である場合を例に示したが、この場合に限られるわけではない。実施例８のように、受動素子は、線路パターン３１ａと線路パターン３１ｂとが対向したキャパシタＣである場合でもよい。また、受動素子は、入力端子１４ａと直列共振器Ｓ１の間および／または出力端子１４ｂと直列共振器Ｓ６の間に直列に接続されている場合でもよい。

実施例８において、線路パターン３１ａと線路パターン３１ｂが支持基板１０の厚さ方向で対向する場合を例に示したが、支持基板１０の上面の面方向で対向する場合でもよい。また、実施例８において、線路パターン３１ａおよび線路パターン３１ｂの長さは、キャパシタンスを確保する点から、支持基板１０の複数の辺のうち線路パターン３１ａ、３１ｂが沿って設けられている辺の１／２以上の長さである場合が好ましく、３／４以上の長さである場合がより好ましく、７／８以上の長さである場合が更に好ましい。

実施例１から実施例７では、線路パターン３０ａ、３０ｂ、３１ａ、３１ｂは、平面視して支持基板１０の短辺に沿って設けられている場合を例に示した。しかしながら、この場合に限られず、線路パターン３０ａ、３０ｂ、３１ａ、３１ｂは、長辺に沿って設けられていてもよいし、短辺から長辺にかけて設けられていてもよい。

実施例１から実施例８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。

実施例１から実施例８では、支持基板１０上に複数の弾性波素子５０によりフィルタが形成されている場合を例に示したが、この場合に限られず、マルチプレクサが形成されていてもよい。図２１は、マルチプレクサの一例を示すブロック図である。図２１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７０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７２が接続されている。送信フィルタ７０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７２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、図２１では、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等であってもよい。

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
１４ａ 入力端子
１４ｂ 出力端子
１４ｃ グランド端子
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ ビア配線
１８ 枠体
２０ 配線
２２ リッド
２４ 空隙
２６ 接合層
３０ａ、３０ｂ、３１ａ、３１ｂ 線路パターン
３２ 絶縁膜
３６ 絶縁膜
３８ ビア配線
３９ 誘電膜
４０、４２ 金属層
４４ 凹部
５０、５０ａ 弾性波素子
５１ ＩＤＴ
５２ 反射器
５３ 櫛型電極
５４ 電極指
５５ バスバー
６０ 下部電極
６２ 圧電層
６４ 上部電極
６６ 空隙
６８ 共振領域
７０ 送信フィルタ
７２ 受信フィルタ
８０ 配線基板
８２ａ 信号用のパッド
８２ｂ グランド用のパッド
８４ チップインダクタ
１００、２００、２１０、２２０、３００、４００、５００、６００、７００、８００、１０００ 弾性波デバイス

Claims (13)

1. 基板と、
   前記基板の一方の面上に設けられる弾性波素子と、
   前記基板の前記一方の面上に設けられ、前記弾性波素子に電気的に接続される配線と、
   前記基板の他方の面上に設けられる端子と、
   前記基板に設けられ、前記配線と前記端子を接続する素子用ビア配線と、
   前記基板の前記一方の面上に前記基板の端に沿って設けられ、平面視して前記弾性波素子および前記配線を囲む枠体と、
   前記基板とで空隙を挟んで前記枠体上に設けられ、前記空隙内に前記弾性波素子を封止するリッドと、
   平面視して前記基板の前記一方の面上に前記基板の端と前記弾性波素子および前記配線との間に位置して前記枠体に沿って設けられた１または複数の線路パターンにより形成され、前記弾性波素子と前記端子に電気的に接続される受動素子と、を備える、弾性波デバイス。
2. 前記１または複数の線路パターンは、平面視して前記枠体に重なって前記枠体に沿って設けられている、請求項１に記載の弾性波デバイス。
3. 前記１または複数の線路パターンは、平面視して前記枠体と前記基板の端との間に位置して前記枠体に沿って設けられている、請求項１に記載の弾性波デバイス。
4. 前記１または複数の線路パターンは、前記基板の前記一方の面に形成された凹部に埋め込まれている、請求項１から３のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
5. 金属製の前記枠体と前記１または複数の線路パターンとの間に、前記枠体と前記１または複数の線路パターンとを電気的に絶縁させる絶縁膜を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
6. 前記基板の前記他方の面上に複数の前記端子が設けられ、
   前記１または複数の線路パターンは、一端が前記複数の端子のうちの第１端子に接続され、他端が前記複数の端子のうちの第２端子に接続された１つの線路パターンであり、
   前記受動素子は、前記１つの線路パターンにより形成されるインダクタである、請求項１から５のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
7. 前記基板に設けられ、前記１つの線路パターンの一端と前記第１端子とを接続し、平面視して前記枠体に重なる第１ビア配線と、
   前記基板に設けられ、前記１つの線路パターンの他端と前記第２端子とを接続し、平面視して前記枠体に重なる第２ビア配線と、を備える、請求項６に記載の弾性波デバイス。
8. 前記基板に設けられ、前記枠体と前記複数の端子のうちのグランド端子とを接続する第３ビア配線を備える、請求項６または７に記載の弾性波デバイス。
9. 前記基板に、複数の前記配線と複数の前記素子用ビア配線とが設けられ、
   前記複数の素子用ビア配線は、前記複数の配線のうちの第１配線と前記第１端子とを接続し、平面視して前記第１配線に重なる第１ビア配線と、前記複数の配線のうちの第２配線と前記第２端子とを接続し、平面視して前記第２配線に重なる第２ビア配線と、を有し、
   前記１つの線路パターンの一端は、前記基板の前記一方の面上で前記第１配線に接続することで、前記第１配線と前記第１ビア配線を介して前記第１端子に接続し、
   前記１つの線路パターンの他端は、前記基板の前記一方の面上で前記第２配線に接続することで、前記第２配線と前記第２ビア配線を介して前記第２端子に接続する、請求項６に記載の弾性波デバイス。
10. 前記１つの線路パターンは、前記基板の厚さ方向および前記基板の前記一方の面方向の少なくとも一方に蛇行して設けられたミアンダ線路パターンである、請求項６から９のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
11. 前記１または複数の線路パターンは２つの線路パターンであり、
    前記受動素子は、前記２つの線路パターンが対向したキャパシタである、請求項１から５のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
12. 複数の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１から１１のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
13. 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１２に記載の弾性波デバイス。
    

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