JP5729526B1 - 弾性波装置 - Google Patents

Abstract

弾性波素子部が臨む中空部のリーク不良が生じ難い、弾性波装置を提供する。圧電基板２上に、ＩＤＴ電極を有する複数の弾性波素子部が構成されており、各弾性波素子部が臨む中空部を形成するように圧電基板２上に弾性波素子部を囲む支持層１６が設けられており、該支持層１６上にカバー部材が積層されて弾性波素子部が臨む各中空部が構成されており、支持層１６が、第１の支持層１７と、第２の支持層１８とを有し、第１の支持層１７が圧電基板２の外周縁に沿っており、第２の支持層１８が第１の支持層１７で囲まれた領域内に位置しており、各弾性波素子部が存在する中空部を有するように弾性波素子部の周りに設けられており、中空経路１９が第１の支持層１７と第２の支持層１８との間に設けられており、かつ中空経路１９が少なくとも２個の中空部を連通するように設けられている、弾性波装置１。

Description

本発明は、圧電基板上に複数のＩＤＴ電極が形成されている弾性波装置に関する。本発明は、より詳細には、複数のＩＤＴ電極が、支持層及びカバー部材により封止されている弾性波装置に関する。

従来、ウェハレベルパッケージ（ＷＬＰ）と称されている弾性波装置が種々提案されている。下記の特許文献１には、この種の弾性波装置の一例が開示されている。１枚の圧電基板上に、複数の弾性表面波素子部分が構成されている。各弾性表面波素子部分は、少なくとも一部にＩＤＴ電極を有する。この弾性表面波素子部分を封止するために、特許文献１では、圧電基板上に弾性表面波素子部分を囲むように支持層が形成されている。そして、支持層上に、カバー部材が接合されている。それによって、弾性表面波素子部分が臨む中空部分が構成されている。

ＷＯ２００９／１１６２２２

上記特許文献１に記載の弾性波装置では、支持層の上にカバー部材を積層し、接合している。この接合部分に、ボイドが生じることがあった。そのため、ボイドを通じて、中空部と外部とが連通し、中空部の密閉性が低下し、リーク不良が生じることがあった。

本発明の目的は、上記リーク不良が生じがたい、弾性波装置を提供することにある。

本発明に係る弾性波装置は、圧電基板と、複数の弾性波素子部と、支持層と、カバー部材とを備える。上記複数の弾性波素子部は、上記圧電基板上に設けられており、少なくとも１つのＩＤＴ電極を有する。上記支持層は、上記弾性波素子部が設けられているそれぞれの部分に中空部を構成するために、該弾性波素子部が設けられている領域の外側の上記圧電基板上に配置されている。上記カバー部材は、上記弾性波素子部が設けられているそれぞれの部分を封止し、上記中空部を形成するために、上記支持層上に積層されている。本発明では、上記支持層が、上記圧電基板の外周縁に沿うように配置されている第１の支持層と、第１の支持層に囲まれている領域内に配置されている第２の支持層とを有する。第２の支持層は、第１の支持層に囲まれている領域内において、上記弾性波素子部が設けられている部分を囲むように設けられている。本発明では、第１の支持層と第２の支持層との間に、中空経路が設けられており、該中空経路が少なくとも２個の上記中空部を連通するように配置されている。

本発明に係る弾性波装置のある特定の局面では、前記第２の支持層の平面積を小さくするように、前記第２の支持層内に、開口部が設けられている。

本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、上記第１の支持層は、閉じたループ状の形状とされている。

本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、上記複数の中空部は液密封止されている。

本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、平面視した場合、前記カバー部材の外周縁が前記圧電基板の外周縁に至っており、ウェハレベルパッケージが構成されている。

本発明に係る弾性波装置によれば、支持層が第１及び第２の支持層を有し、第１の支持層と第２の支持層との間に中空経路が設けられているため、ボイドの発生によるリーク不良を効果的に抑制することが可能となる。すなわち、第２の支持層においてボイドが生じたとしても、中空経路と中空部が連通するだけであり、外部と中空部との間のリーク不良が生じ難い。加えて、第１の支持層と第２の支持層とに分割されているため、第２の支持層の面積を小さくすることができ、ボイドの発生も抑制することができる。従って、ボイドの発生によるリーク不良が生じ難い。よって、ボイドの発生によるリーク不良を効果的に抑制することが可能となる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置のカバー部材を除去した構造を示す略図的平面図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の要部を示す部分切欠断面図である。 図３（ａ）は第１の実施形態の弾性波装置の回路構成を示す図であり、図３（ｂ）は１ポート型弾性波共振子の電極構造の一例を示す平面図である。 図４は、第２の実施形態に係る弾性波装置において、カバー部材を除去した構造を示す模式的平面図である。 図５は、比較例の弾性波装置においてカバー部材を除去した構造を示す模式的平面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の具体的な実施形態を説明することにより本発明を明らかにする。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置において、カバー部材を除去した構造を示す略図的平面図である。図２は、本発明の第１の実施形態の弾性波装置の要部を示す部分切欠断面図であり、図３（ａ）は第１の実施形態の弾性波装置の回路図である。

図１及び図２の示すように、弾性波装置１は、圧電基板２を有する。圧電基板２は、ＬｉＴａＯ_３やＬｉＮｂＯ_３のような圧電単結晶基板または圧電セラミック板により形成される。本実施形態では、圧電基板２は矩形板状の圧電単結晶基板からなる。

圧電基板２上に複数の弾性波素子部を構成することにより、本実施形態では、デュプレクサが構成されている。より具体的には、図３（ａ）に示す回路構成のデュプレクサが構成されている。

図３（ａ）に示すように、弾性波装置１は、アンテナ端子３を有する。アンテナ端子３に共通端子４が接続されている。この共通端子４と送信端子５との間に送信フィルタ７が構成されている。また、共通端子４と、一対の平衡端子６ａ，６ｂとの間に受信フィルタ８が構成されている。

送信フィルタ７は、ラダー型回路構成を有する。すなわち、それぞれが弾性波共振子からなる直列腕共振子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ａ，Ｓ３ｂ及びＳ４と、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４とを有する。直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ４及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４は、１ポート型弾性波共振子からなる。

１ポート型弾性波共振子は、図３（ｂ）に示す電極構造を有する。ＩＤＴ電極１１と、ＩＤＴ電極１１の弾性波伝搬方向両側に配置された反射器１２，１３とが、圧電基板２上に形成されている。それによって、１ポート型弾性波共振子が構成されている。

図１に戻り、圧電基板２上において、Ｘを矩形の枠で囲んだ記号により、上記直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ４及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４が構成されている部分を略図的に示す。すなわち、これらの直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ４及び並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４が構成されている部分が、それぞれ弾性波素子部である。

図３（ａ）に戻り、受信フィルタ８においては、共通端子４にトラップフィルタとしての１ポート型弾性波共振子９が接続されている。そして、１ポート型弾性波共振子９と、平衡端子６ａ，６ｂとの間に、３ＩＤＴ型の縦結合共振子型弾性波フィルタ部１４，１５が設けられている。縦結合共振子型弾性波フィルタ部１４，１５は、互いに縦続接続されている。なお、本実施形態では、受信フィルタ８は、一対の平衡端子６ａ，６ｂを有するバランス型のフィルタである。もっとも、受信フィルタは、不平衡型のフィルタであってもよい。縦結合共振子型弾性波フィルタ部は、圧電基板２の表面を伝搬する弾性表面波の伝搬方向において、複数のＩＤＴが並んで形成され、この複数のＩＤＴ群の両側に反射器が設けられていればよい。例えば、３以上の奇数個のＩＤＴ群を有する構成として、縦結合共振子型弾性波フィルタ部が５つのＩＤＴを有する構成であってもよい。

図１に戻り、圧電基板２上において、上記１ポート型弾性波共振子９及び縦結合共振子型弾性波フィルタ部１４，１５が構成される各部分を、Ｘを枠で囲んだ形状で模式的に示すこととする。受信フィルタ８においても、上記１ポート型弾性波共振子９及び縦結合共振子型弾性波フィルタ部１４，１５が構成される部分が、それぞれ、本発明における弾性波素子部である。

なお、上記各弾性波素子部におけるＩＤＴ電極や反射器並びに接続配線は、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｗなどの適宜の金属もしくは合金により形成することができる。

弾性波装置１においては、弾性波素子部の振動を妨げないための空間を設ける必要がある。もっとも、周波数変動を抑制したり、耐湿性を高めるためには、空間を封止することが必要である。

本実施形態では、上記各弾性波素子部が中空部に臨むように、弾性波素子部の周囲に支持層１６が設けられている。支持層１６は、第１の支持層１７と、第２の支持層１８とを有する。

支持層１６は、適宜の絶縁性材料により形成することができる。好ましくは、軽量化及び低コスト化を果たし得るため、さらに製造容易であるため、合成樹脂が好適に用いられる。より好ましくは、パターニングが容易であるため、感光性樹脂が用いられる。感光性樹脂を用いることにより、フォトリソグラフィー法などにより容易にパターニングすることができる。それによって、後述する第１，第２の支持層１７，１８及び中空経路１９を容易に形成することができる。

上記感光性樹脂としては、従来より周知の適宜の感光性樹脂を用いることができる。このような感光性樹脂としては、感光性ポリイミド、感光性エポキシ樹脂、感光性シリコーン樹脂などを使用できる。適度な剛性及び弾力性を有し、パターニングを高精度に行い得るため、感光性ポリイミドがより一層望ましい。

図１に示すように、支持層１６は、圧電基板２の外周縁に沿って設けられている第１の支持層１７と、第１の支持層１７に囲まれた領域に配置されている第２の支持層１８とを有する。第２の支持層１８は、それぞれの弾性波素子部が臨む中空部を構成するように、該弾性波素子部の周囲を囲むように設けられている。

そして、第２の支持層１８と第１の支持層１７との間には、支持層が存在しない中空経路１９が設けられている。変形例として、圧電基板２の表面の法線方向において、第２の支持層１８の高さ及び第１の支持層１７の高さよりも、高さの低い支持層を部分的に設けることで中空経路１９が形成されてもよい。

図２は並列腕共振子Ｐ３が構成されている部分を模式的に示す部分切欠断面図である。ここでは、弾性波素子部として並列腕共振子Ｐ３が形成されている。ＩＤＴ電極３１が臨むように中空部Ａが形成されている。すなわち、中空部Ａが第２の支持層１８と、カバー部材２０とにより囲まれ、形成されている。そして、圧電基板２の一方側面側では、中空経路１９を介して第２の支持層１８の外側に第１の支持層１７が位置している。上記中空経路１９は、弾性波素子部を臨む少なくとも２個の中空部を連通するように設けられている。

支持層１６は、第１の支持層１７と第２の支持層１８とに分割されているため、第２の支持層１８の面積を小さくすることができる。

これを、図５を対比して説明する。図５は上記支持層１６に代えて、中空経路１９を有しない支持層１０２が設けられている比較例の弾性波装置１０１を示す。弾性波装置１０１は、支持層１０２が設けられていることを除いては、上記実施形態と同様である。

図５に示した比較例の弾性波装置１０１では、支持層１０２の面積は大きくなる。

これに対して、本実施形態では、図１に示したように、支持層１６が、第１の支持層１７と第２の支持層１８とに分割されている。第１の支持層１７の矩形枠状の本体部１７ａは、ビア導体形成部１７ｂとを接続している。第１の支持層１７の本体部１７ａの幅は、接合面での空気の混入を抑制するため５０μｍ以下が好ましく、支持層１６とカバー部材２０との接合強度を確保するため、１０μｍ以上が好ましい。本実施形態では、本体部１７ａの幅は、２０μｍである。すなわち、中空経路１９により分割されているため、第１の支持層１７の面積及び第２の支持層１８の面積は、比較例の弾性波装置１０１の支持層１０２の面積よりも小さい。また、中空経路１９の幅は、１０μｍ以上、１００μｍ以下の範囲が好ましい。

図１では、カバー部材が図示されていないが、弾性波装置１では、図２に示すように、カバー部材２０が支持層１６の上面の全面を覆うように、積層されている。このカバー部材２０は、適宜の絶縁性材料により形成することができる。好ましくは、カバー部材２０は、合成樹脂からなる。その場合には、製造工程の簡略化及び低コスト化を図ることができる。

このような合成樹脂としては、特に限定されないが、例えばエポキシ樹脂やポリイミドなどを用いることができる。エポキシ樹脂を用いた場合、例えば１７０℃〜２２０℃程度の温度で硬化させることができる。従って、比較的低温の硬化プロセスにより、カバー部材２０を熱硬化により形成するとともに、支持層１６上に接合することができる。

ところで、上記のような合成樹脂からなるカバー部材２０の接合は、例えば、ローラーを用いてシート状であるカバー部材２０の一方側から他方側に向かって、支持層１６上に圧接することで接合する工程などを用いて行われる。この場合、カバー部材２０と支持層１６との接合面に空気が混入しボイドが発生することがある。しかしながら、本実施形態では、支持層１６が第１，第２の支持層１７，１８に分割されているため、ボイドの発生が抑制される。このため、ボイドによる中空部のリーク不良も効果的に抑制することができる。

しかも、弾性波装置１がモジュール基板上に実装した後、トランスファーモード工法を用いて弾性波装置１がモールド樹脂で封止される場合がある。この場合、カバー部材２０側から圧電基板２側に向って、カバー部材２０に大きな圧力が加わり、カバー部２０と支持層１６との接合部にも大きな圧力が加わる。そのため、上記中空部においてカバー部材の一部がＩＤＴ電極側に変形して干渉するおそれがある。しかしながら、本実施形態では、第１の支持層１７及び第２の支持層１８が設けられることによって、中空経路１９の変形によって発生するカバー部材２０の張力によって、この変形が抑制される。従って、所望通りの形状の中空部を確実に液密封止、より好ましくは気密封止することができる。

本実施形態では、前述したように第１の支持層１７は、圧電基板２の外周縁に沿う閉じた形状を有するように形成されている。従って、第２の支持層１８においては、その内壁と外壁とを結ぶ厚み方向寸法は比較的小さい。他方、第２の支持層１８は、中空経路１９を介して第１の支持層１７よりも内側に設けられているが、比較的面積は大きい。もっとも、第２の支持層１８は、図５に示した比較例の弾性波装置１０１の支持層１０２よりも小さな面積を有する。

カバー部材２０をローラー圧着により支持層１６上に貼り合わせる工程においては、貼り合わせる部分の面積が大きいほどボイドが生じやすい。従って、図５に示した弾性波装置１０１では、矢印Ｂで示すようなボイドが中空部と外側との間をつなぐように発生することがあった。そのため、リーク不良が生じがちであった。

これに対して、本実施形態の弾性波装置１では、第２の支持層１８において、中空部に至るボイドがたとえ生じたとしたとしても、このボイドの他端は外気には連通せず、中空経路１９に至る部分に留まることとなる。従って、中空部と外部との間のリーク不良を確実に抑制することができる。

第２の支持層１８の支持層面積は大きく、ボイドが生じやすいが、中空経路１９を有すことから支持層１８のボイドは問題とならない。

以上のように、本実施形態の弾性波装置１では、リーク不良による周波数特性の変動や耐湿性の低下を確実に抑制することが可能となる。

図４は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置の模式的平面図である。図４においても、カバー部材の図示は省略してある。すなわち、カバー部材を取り去った弾性波装置２１が、示されている。弾性波装置２１は、支持層２４が、第１の支持層１７と、第２の支持層２６とを有する。この第２の支持層２６が、第２の支持層１８と異なることを除いては、弾性波装置２１は、弾性波装置１と同様に構成されている。従って、同一部分については同一の参照番号を付することにより、第１の実施形態の説明を援用することとする。

弾性波装置２１においては、第２の支持層２６は、第１の支持層１７と同じ材料で形成されるが、第２の支持層２６は、さらに、複数の開口部２６ａ，２６ｂを有する。開口部２６ａ，２６ｂは、第２の支持層２６内に設けられている。従って、第２の支持層２６の面積は、第１の実施形態の第２の支持層１８の面積よりも小さくされている。

よって、カバー部材２０（図２）を第１，第２の支持層１７，２６上に積層する工程において、第２の支持層２６とカバー部材との間でボイドがより一層生じ難い。また、上記開口部２６ａ，２６ｂに至るボイドが形成されたとしても、すなわち内側の中空部から第２の中空部に至るボイドが生じたとしても、該ボイドは外部に至らない。すなわち、支持層１６とカバー部材２０との接合面に混入した空気の塊が、支持層１６の周縁近傍に配置された中空経路１９に放出することができる構造を備えるため、ボイドの発生を抑制することができる。よって、リーク不良の発生をより一層効果的に防止することができる。

このように、本発明においては、第２の支持層内に、１以上の開口部が適宜形成されていてもよい。

なお、第１，第２の実施形態では、第１の支持層１７は、圧電基板２の外周縁に沿っており、閉じたループ状の形状とされていた。このように、第１の支持層１７は閉じたループ形状とされていることが望ましく、それによって、弾性波装置内の密閉性をより一層高めることができる。もっとも、第１の支持層は、一部においても切欠かれていても良い。

また、第１の実施形態では、１つの中空経路１９が複数の中空部を連通するように設けられていたが、中空経路１９は、少なくとも２個の中空部を連通するように配置されている限り特に限定されない。

さらに、複数の中空経路が設けられていても良い。

また、本発明の弾性波装置における複数の弾性波素子部の構成についても上記実施形態の構成に限定されるものではない。すなわち、弾性波共振子や弾性波フィルタからなる弾性波素子部が圧電基板上に複数構成されている適宜の弾性波装置に、本発明を適用することができる。

１…弾性波装置
２…圧電基板
３…アンテナ端子
４…共通端子
５…送信端子
６ａ，６ｂ…平衡端子
７…送信フィルタ
８…受信フィルタ
９…１ポート型弾性波共振子
１１…ＩＤＴ電極
１２，１３…反射器
１４，１５…弾性波フィルタ部
１６…支持層
１７…第１の支持層
１７ａ…本体部
１７ｂ…ビア導体形成部
１８…第２の支持層
１９…中空経路
２０…カバー部材
２１…弾性波装置
２４…支持層
２６…第２の支持層
２６ａ，２６ｂ…開口部
３１…ＩＤＴ電極
Ｐ１〜Ｐ４…並列腕共振子
Ｓ１〜Ｓ４…直列腕共振子

Claims (5)

1. 圧電基板と、
   前記圧電基板上に設けられており、少なくとも１つのＩＤＴ電極を有する、複数の弾性波素子部と、
   前記弾性波素子部が設けられているそれぞれの部分に中空部を構成するために、前記弾性波素子部が設けられている領域の外側の前記圧電基板上に配置されている支持層と、
   前記弾性波素子部が設けられているそれぞれの部分を封止し、前記中空部を形成するために、前記支持層上に積層されたカバー部材とを備え、
   前記支持層が、前記圧電基板の外周縁に沿うように配置されている第１の支持層と、
   前記第１の支持層に囲まれている領域内に配置されており、該領域内において、前記弾性波素子部が設けられている部分を囲むように設けられている第２の支持層とを有し、
   前記第１の支持層と前記第２の支持層との間に、中空経路が設けられており、該中空経路が少なくとも２個の前記中空部を連通するように配置されている、弾性波装置。
2. 前記第２の支持層の平面積を小さくするように、前記第２の支持層内に開口部が設けられている、請求項１に記載の弾性波装置。
3. 前記第１の支持層が閉じたループ状の形状とされている、請求項１または２に記載の弾性波装置。
4. 前記中空部が液密封止されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
5. 平面視した場合、前記カバー部材の外周縁が前記圧電基板の外周縁に至っており、ウェハレベルパッケージが構成されている、請求項１または２に記載の弾性波装置。

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