JP5453787B2 - 弾性表面波デバイス - Google Patents

Description

本発明は、主として移動体通信機器において使用される表面実装型の弾性表面波デバイスに関するものである。

従来の弾性表面波デバイスは、図７に示すように、圧電基板１の表面に複数の櫛形電極２と、複数のパッド電極３と、前記複数の櫛形電極２間および櫛形電極２とパッド電極３との間を接続する配線４を設け、そして、前記圧電基板１の上において櫛形電極２を囲むように側壁５を設けるとともに、前記櫛形電極２を上面から覆うように側壁５の上面に金属製の天板６を接着層７を介して接着することにより、櫛形電極２の励振空間８を確保し、さらに、その上を封止樹脂９で覆うことにより外形を確保し、そして、前記封止樹脂９を貫通する柱状電極１０を用いて封止樹脂９の上に設けられた外部端子１１とパッド電極３とを電気的に接続するようにしていた。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００８−１５９８４４号公報

しかしながら、このような弾性表面波デバイスでは、側壁５による誘電率の寄与を抑制するため、配線４と天板６との間に側壁５を設けずに空間を設けて寄生容量の発生を抑制しているが、櫛形電極２の面積の大きい箇所では、天板６が封止樹脂９の注入圧力や外力などによりたわんだ時に、櫛形電極２や配線４と天板６との距離が短くなって寄生容量が増大してしまい、弾性表面波デバイスの電気特性が低下してしまうという課題が生じるものであった。そのため、従来の弾性表面波デバイスにおいては、励振空間８の高さを高く設定する必要があり、低背化には限界があった。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、低背化することが可能な弾性表面波デバイスを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。

本発明は、圧電基板と、この圧電基板の表面に設けられた複数の櫛形電極および複数のパッド電極と、前記複数の櫛形電極間および櫛形電極とパッド電極との間を接続する配線と、前記圧電基板の上に設けられ、かつ前記櫛形電極を囲む側壁と、この側壁の上に設けられ、かつ前記櫛形電極の励振空間を覆う天板と、前記天板および圧電基板の表面を覆う封止樹脂と、この封止樹脂の上に設けられ、かつ前記パッド電極と電気的に接続された外部端子とを備え、前記配線の上に前記天板に至る柱状部を設けたもので、この構成によれば、配線の上に天板に至る柱状部を設けているため、天板のたわみを防止することができ、そして、外力が加わった場合にも圧電基板と天板との距離を確保することができるため、配線と天板との間の寄生容量の増加を抑制することができ、その結果、弾性表面波デバイスを低背化した場合であっても電気特性の低下を抑制することができるという作用効果を有するものである。

さらに本発明は、柱状部の下に位置して配線の中に非導体部を設けたもので、この構成によれは、柱状部の下に位置して配線の中に非導体部を設けているため、柱状部を構成する材料の誘電率による配線と天板との間の寄生容量の増加を抑制することができ、その結果、弾性表面波デバイスを低背化した場合であっても電気特性の低下を抑制することができるという作用効果を有するものである。

さらに本発明は、柱状部の下部外周端を非導体部の周囲の配線にかかるように形成したもので、この構成によれば、柱状部の下部外周端を非導体部の周囲の配線にかかるように形成しているため、外力に対する柱状部の特に下部における強度をより強固に確保することができるとともに、配線から柱状部を経由して天板に放熱する放熱性をより良好にすることができるという作用効果を有するものである。

以上のように本発明の弾性表面波デバイスは、圧電基板と、この圧電基板の表面に設けられた複数の櫛形電極および複数のパッド電極と、前記複数の櫛形電極間および櫛形電極とパッド電極との間を接続する配線と、前記圧電基板の上に設けられ、かつ前記櫛形電極を囲む側壁と、この側壁の上に設けられ、かつ前記櫛形電極の励振空間を覆う天板と、前記天板および圧電基板の表面を覆う封止樹脂と、この封止樹脂の上に設けられ、かつ前記パッド電極と電気的に接続された外部端子とを備え、前記配線の上に天板に至る柱状部を設けているため、天板のたわみを防止することができ、そして、外力が加わった場合にも圧電基板と天板との距離を確保することができるため、配線と天板との間の寄生容量の増加を抑制することができ、その結果、弾性表面波デバイスを低背化した場合であっても電気特性の低下を抑制することが可能になるという優れた効果を奏するものである。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１に記載の発明について説明する。なお、上述した従来の弾性表面波デバイスと同様の構成については同じ符号を付して説明する。

図１は本発明の実施の形態１における弾性表面波デバイスの一例である弾性表面波デュプレクサの断面図である。

図１に示すように、その基本的な構造は、従来の弾性表面波デバイスと同様、圧電基板１の表面に複数の櫛形電極２と、複数のパッド電極３と、前記複数の櫛形電極２間および櫛形電極２とパッド電極３との間を接続する配線４を設け、そして、前記圧電基板１の上において櫛形電極２を囲むように側壁５を設けるとともに、前記櫛形電極２を上面から覆うように側壁５の上面に金属製の天板６を接着層７を介して接着することにより、櫛形電極２の励振空間８を確保し、さらに、その上を封止樹脂９で覆うことにより外形を確保し、そして、前記封止樹脂９を貫通する柱状電極１０を用いて封止樹脂９の上に設けられた外部端子１１とパッド電極３とを電気的に接続するようにしているもので、これにより、弾性表面波デバイスの一例である弾性表面波デュプレクサを構成しているものである。

ここで、前記圧電基板１は、板厚１００〜３５０μｍ程度の回転ＹカットＸ伝播のタンタル酸リチウムで構成され、かつ前記櫛形電極２、パッド電極３および配線４は厚みが約１μｍのアルミニウムを主成分とする合金で構成され、また前記側壁５はフォトリソグラフィによりパターン形成され、かつ熱により硬化させるようにしたポリイミド系の樹脂で構成され、さらに前記天板６は１〜１０μｍ程度の銅箔６ａに厚さ２０〜４０μｍ程度のメッキ層６ｂを施したもので構成されているもので、これは外力に対して励振空間の形状を確保するとともに櫛形電極２の発熱に対して放熱性を確保するもので、グランドに接続しているものである。

また、前記接着層７は厚みが１〜１０μｍ程度のエポキシ系の樹脂で構成され、かつ前記封止樹脂９は酸化シリコンをフィラーとして配合したエポキシ系の樹脂で構成され、そして、前記柱状電極１０は銅を主成分としてメッキにより形成され、さらに前記外部端子１１は銅などの金属製の導体から成るもので、弾性表面波デュプレクサにおけるアンテナ端子、送信端子、受信端子、グランド端子として機能するものである。

そして、本発明の実施の形態１においては、複数の櫛形電極２間および櫛形電極２とパッド電極３との間を接続する配線４の上に天板６に至る非導電性の柱状部１２を設けたものである。このように本発明の実施の形態１においては、側壁５とほぼ同じ高さの柱状部１２を櫛形電極２の近くにおいて配線４と天板６との間に設けているため、天板６のたわみを抑制することができるとともに、配線４と天板６との間の距離を確保することができ、これにより、弾性表面波デバイスを低背化しても配線４と天板６との間の容量結合による寄生容量の発生を抑制することができるため、弾性表面波デバイスの低背化が可能となるものである。

次に、本発明の実施の形態１における弾性表面波デバイスの一例である弾性表面波デュプレクサのパターン配置について図２（ａ）（ｂ）を参照しながら説明する。

図２（ａ）は本発明の実施の形態１における弾性表面波デバイスの圧電基板の上の電極パターン配置図、図２（ｂ）は同弾性表面波デバイスの圧電基板の上の側壁および柱状部のパターン配置図である。

図２（ａ）および図２（ｂ）において、３ａはアンテナ端子に接続するパッド電極、３ｂは送信端子に接続するパッド電極、３ｃは受信端子に接続するパッド電極、３ｄはグランド端子に接続するパッド電極で、前記パッド電極３ａからパッド電極３ｂ側の回路が送信回路、パッド電極３ａからパッド電極３ｃ側の回路が受信回路である。そして、前記パッド電極３ａからパッド電極３ｂまでの直列線路上およびパッド電極３ａからパッド電極３ｃまでの直列線路上の配線４ａは信号ラインを構成しているもので、これらの直列線路上の櫛形電極２が直列共振器である。また、直列線路から分岐してパッド電極３ｄに繋がる並列線路上の櫛形電極２は並列共振器を構成し、そして、並列線路上の櫛形電極２とパット電極３ｄを接続する配線４ｂはグランドラインを構成しているものである。そしてまた、ポリイミド系の樹脂により構成された側壁５は、前記圧電基板１の上において櫛形電極２を囲むように設けられているものである。

そして、本発明の実施の形態１においては、圧電基板１の上において、櫛形電極２に接続する配線４のうち、信号ラインの配線４ａの上に位置して天板６に至る非導電性の柱状部１２を設けたものである。

ここでは、図２（ａ）（ｂ）に示しているように、櫛形電極２の近くにおける信号ラインの配線４ａの上には側壁５を設けずに空間を設けるとともに、配線４ａの上に側壁５とは独立した複数の孤立した柱状部１２を設けるとよい。これは、信号ラインの配線４ａとグランドラインに繋がる天板６との間に電位差が存在し、そして、これらの間の誘電性の物質による影響を最小限にすることにより寄生容量の発生を抑制できるためである。一方、グランドラインの配線４ｂは天板６と同電位であって、寄生容量が発生しないため、側壁５で覆ってもよいものである。

なお、上記した本発明の実施の形態１における弾性表面波デバイスにおいては、弾性表面波デュプレクサを一例に挙げて説明したが、その他の弾性表面波デバイスに適用した場合においても、同様の効果を有するものである。

（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項２に記載の発明について説明する。

この実施の形態２においては、上記した本発明の実施の形態１と共通する構成部品については同一番号を付しており、その説明は省略する。

なお、この実施の形態２において、上記した本発明の実施の形態１と相違する点は、柱状部１２の下の配線４に非導体部を設けたことである。

図３は本発明の実施の形態２における弾性表面波デバイスの一例である弾性表面波デュプレクサの断面図である。

図３に示すように、本発明の実施の形態２においては、複数の櫛形電極２間および櫛形電極２とパッド電極３との間を接続する配線４の中に非導体部１３を設けるとともに、この非導体部１３の上に位置して圧電基板１から天板６に至る非導電性の柱状部１２を設けたものである。このように、配線４の導体の上に柱状部１２を設けずに、配線４の中に非導体部１３を設け、そして、この非導体部１３の上に位置して柱状部１２を設けることにより、配線４と天板６との間の容量結合に対する柱状部１２の誘電率の影響を最小限にすることができるため、弾性表面波デバイスの低背化がさらに可能となるものである。

次に、本発明の実施の形態２における弾性表面波デバイスの一例である弾性表面波デュプレクサのパターン配置について図４（ａ）（ｂ）を参照しながら説明する。

図４（ａ）は本発明の実施の形態２における弾性表面波デバイスの圧電基板の上の電極パターン配置図、図４（ｂ）は同弾性表面波デバイスの圧電基板の上の側壁および柱状部のパターン配置図である。

図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、本発明の実施の形態２においては、櫛形電極２に接続する配線のうち、信号ラインの配線４ａの中に非導体部１３を設けるとともに、この非導体部１３の上に位置して圧電基板１から天板６に至る非導電性の柱状部１２を設けたものである。

ここでは、図４（ａ）（ｂ）に示しているように、櫛形電極２の近くにおける配線４ａの上には側壁５を設けずに空間を設け、そして、配線４ａの中に非導体部１３を設け、さらにこの非導体部１３の上に位置して柱状部１２を設けているもので、このような構成にしたことによる効果は、信号ラインの配線４ａにおいて著しいものである。これは、信号ラインの配線４ａとグランドラインに繋がる天板６との間に電位差が存在し、そして、これらの間に誘電性の物質を存在させないことにより寄生容量の発生を抑制できるためである。一方、グランドラインの配線４ｂは天板６と同電位であって、寄生容量が発生しないため、側壁５で覆ってもよいものである。

なお、送信回路における信号ラインにおいては、送信端子に繋がるパッド電極３ｂに近い側の櫛形電極２には大きな電力がかかるため、その櫛形電極２を繋ぐ配線４ａの中の非導体部１３を複数に分割し、そして、それぞれの非導体部１３の上に柱状部１２を設けると良く、このように配線４ａを分割するようにすれば、櫛形電極２に流入・流出する電流を局所的に集中させることなく均等化することが可能となるものであり、そして、抵抗成分の増加を抑制することによって、挿入損失の増加を抑制でき、かつ熱放散を均等化できるものである。

次に、本発明の実施の形態２における弾性表面波デバイスの製造方法について、図５（ａ）〜（ｆ）を参照しながら説明する。

まず、図５（ａ）に示すように、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウムで構成された圧電基板１の表面に、フォトリソグラフィ技術を用いて複数の櫛形電極２、複数のパッド電極３、そして前記複数の櫛形電極２間および櫛形電極２とパッド電極３との間を接続する配線４をアルミニウムを主成分とする合金で形成する。このとき、配線４を櫛形電極２の近くにおいて分割し、そして、分割された配線４の間に非導体部１３を設ける。

次に、図５（ｂ）に示すように、感光性のポリイミド系樹脂を圧電基板１に塗布し、そして、露光、現像を行うことにより櫛形電極２を囲む側壁５を形成する。この側壁５の高さは５〜１５μｍ程度である。また、この側壁５を形成する工程において、この側壁５の形成と同時に、配線４の間に設けられた非導体部１３に感光性ポリイミド樹脂からなる柱状部１２を形成する。この同時形成により、柱状部１２の高さは側壁５の高さとほぼ同じとなるものである。

次に、図５（ｃ）に示すように、側壁５の上面および柱状部１２の上面に、銅箔６ａを接着層７を介して貼り合わせ、その上からレジストを用いて銅箔６ａを所定のパターンにエッチングする。そして、この上に金属からなるスパッタ膜を成膜する。

次に、図５（ｄ）に示すように、圧電基板１の上に、メッキ層６ｂおよび柱状電極１０を形成する部分を開口したレジストパターン１４ａを形成し、そして、電解メッキによりメッキ層６ｂおよび柱状電極１０を形成する。

次に、図５（ｅ）に示すように、柱状電極１０を形成する部分を開口したレジストパターン１４ｂを形成し、電解メッキを施すことにより柱状電極１０を更に上まで形成する。

次に、図５（ｆ）に示すように、レジストパターン１４ａ、１４ｂを除去した後、圧電基板１の表面全体を封止樹脂９で覆い、そして、この表面を研磨して平坦化するとともに、柱状電極１０の上面を露出させ、柱状電極１０の上面と電気的に接続された外部端子１１を形成する。その後、ダイシングにより圧電基板１および封止樹脂９を同時に切断することにより、集合基板から個片状の弾性表面波デバイスを得るものである。

（実施の形態３）
以下、実施の形態３を用いて、本発明の特に請求項３に記載の発明について説明する。

この実施の形態３においては、上記した本発明の実施の形態２と共通する構成部品については同一番号を付しており、その説明は省略する。

なお、この実施の形態３において、上記した本発明の実施の形態２と相違する点は、柱状部１２の下部外周端を非導体部１３の周囲の配線４にかかるように形成したことである。

図６は本発明の実施の形態３における弾性表面波デバイスの一例である弾性表面波デュプレクサの断面図である。

図６に示すように、本発明の実施の形態３においては、柱状部１２の下部外周端を非導体部１３の周囲の配線４にかかるように形成したもので、このような構成とすることにより、外力に対する柱状部１２の特に下部における強度をより強固に確保することができるとともに、櫛形電極２から発生する熱も柱状部１２を通して天板６に効果的に伝えることができ、これにより、良好な放熱特性を得ることができるものである。この放熱特性の向上は、耐電力特性を向上させることができるものであり、そして、この耐電力特性の向上は多段の櫛形電極の段数を減らすことができるなど、櫛形電極の面積を小さくすることも可能となり、その結果、更なる小型化が可能になるものである。

また、前記柱状部１２の壁面は、図６に示すように上から下に向けて広がるようにテーパー形状にしても良いもので、このような構成とすることにより、配線４と天板６との間の容量結合に対する柱状部１２の誘電率の寄与をより抑制することができるため、寄生容量をより効果的に抑制することができるものである。

本発明に係る弾性表面波デバイスは、低背化を実現することができ、主として移動体通信機器に用いられる面実装型の弾性表面波フィルタや弾性表面波デュプレクサなどの弾性表面波デバイス等において有用となるものである。

本発明の実施の形態１における弾性表面波デバイスの断面図 （ａ）（ｂ）同弾性表面波デバイスのパターン配置図 本発明の実施の形態２における弾性表面波デバイスの断面図 （ａ）（ｂ）同弾性表面波デバイスのパターン配置図 （ａ）〜（ｆ）同弾性表面波デバイスの製造方法を示す製造工程図 本発明の実施の形態３における弾性表面波デバイスの断面図 従来の弾性表面波デバイスの断面図

符号の説明

１ 圧電基板
２ 櫛形電極
３ パッド電極
４ 配線
５ 側壁
６ 天板
８ 励振空間
９ 封止樹脂
１１ 外部端子
１２ 柱状部
１３ 非導体部

Claims (3)

1. 圧電基板と、
   前記圧電基板の表面に設けられた櫛形電極と、
   前記櫛形電極に接続された配線と、
   前記圧電基板の上に設けられ、かつ前記櫛形電極を囲む側壁と、
   前記側壁の上に設けられ、かつ前記櫛形電極の励振空間を覆う天板と、を備え、
   前記側壁の内側に前記側壁と非接触になるように、前記圧電基板側から前記天板側に至る柱状部を設け、
   前記柱状部は、前記圧電基板に近づくにつれて広がるようなテーパー形状を有する弾性表面波デバイス。
2. 前記弾性表面波デバイスは弾性表面波デュプレクサである請求項１に記載の弾性表面波デバイス。
3. 前記天板および前記圧電基板の上を覆う封止樹脂を設けた請求項１に記載の弾性表面波デバイス。

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