JP5786969B2

JP5786969B2 - 弾性波装置

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Publication number: JP5786969B2
Application number: JP2013556290A
Authority: JP
Inventors: 基嗣津田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2012-01-30
Filing date: 2013-01-09
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2033-01-09
Also published as: WO2013114918A1; JP2015181262A; US20140333391A1; JPWO2013114918A1; CN104067515A; US9166556B2; CN104067515B

Description

本発明は、弾性波装置に関する。

従来、フィルタや共振子として、弾性波装置が広く用いられている。弾性波装置は、通電状態で発熱する。このため、弾性波装置の放熱性が低い場合は、弾性波装置の温度が上昇し、弾性波装置の動作異常や故障が生じる虞がある。

電子部品の放熱性を改善する方法としては、例えば特許文献１に記載されているように、実装基板に放熱用のビアホール導体を設ける方法が知られている。

特開２００３-８１８６号公報

弾性波装置には、インダクタを有するものも存在する。インダクタは、通常、実装基板に設けられる。このような実装基板に設けられたインダクタを有する弾性波装置では、放熱用のビアホール導体を単に設けたのみでは、弾性波装置の放熱性を十分に改善することが困難である場合がある。インダクタンスに接続された共振子における発熱は、引き回し長が長いインダクタを経由した後にビアホール導体を経由して放熱されることとなり、放熱経路が長くなるためである。

本発明は、実装基板に設けられており、一端が共振子に接続されたインダクタを備える弾性波装置の放熱性を改善することを主な目的とする。

本発明に係る弾性波装置は、共振子と、インダクタとを備える。インダクタの一端は、共振子に接続されており、インダクタの他端は、グラウンド電極または信号電極に接続されている。本発明に係る弾性波装置は、チップと、実装基板とを備える。チップは、圧電基板と、ＩＤＴ電極とを有する。ＩＤＴ電極は、圧電基板の上に設けられている。ＩＤＴ電極は、共振子を構成している。実装基板には、チップが実装されている。実装基板には、インダクタが設けられている。実装基板のチップとは反対側の表面の上には、インダクタの一端側が接続されたダミー電極と、グラウンド電極または信号電極とが配されている。

本発明に係る弾性波装置のある特定の局面では、インダクタが実装基板の内部に設けられている。

本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、インダクタとダミー電極とがビアホール電極で接続されている。インダクタとグラウンド電極または信号電極とがビアホール電極で接続されている。

本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、実装基板が、基板本体と、基板本体の上に配された樹脂層とを有する。インダクタが基板本体と樹脂層との間に配されている。

本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、共振子がラダー型フィルタの並列腕共振子を構成している。

本発明によれば、実装基板に設けられており、一端が共振子に接続されたインダクタを備える弾性波装置の放熱性を改善することができる。

図１は、第１の実施形態に係る弾性波装置の略図的回路図である。図２は、第１の実施形態に係る弾性波装置の略図的断面図である。図３は、第１の実施形態における弾性波チップの略図的透視裏面図である。図４は、第１の実施形態における実装基板のダイアタッチ面の略図的平面図である。図５は、第１の実施形態における中間電極層の略図的平面図である。図６は、第１の実施形態における実装基板の略図的透視裏面図である。図７は、第２の実施形態に係る弾性波装置の略図的断面図である。図８は、第２の実施形態における中間電極層の略図的平面図である。図９は、第２の実施形態における実装基板の略図的透視裏面図である。

以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。

また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る弾性波装置の略図的回路図である。まず、図１を参照しながら、弾性波装置１の回路構成について説明する。

弾性波装置１は、弾性表面波、弾性境界波またはバルク弾性波を利用した弾性波フィルタ装置である。但し、本発明はこの構成に限定されない。本発明に係る弾性波装置は、例えば、弾性波共振子などの弾性波フィルタ装置以外の弾性波装置であってもよい。また、本発明に係る弾性波装置は、例えば複数のフィルタ部を有するデュプレクサやトリプレクサなどの弾性波分波器などであってもよい。

弾性波装置１は、少なくともひとつの共振子Ｓ１〜Ｓ３，Ｐ１〜Ｐ４と、一端が共振子Ｓ１〜Ｓ３，Ｐ１〜Ｐ４の少なくともひとつに接続されており、他端がグラウンド電極または信号電極に接続されているインダクタＬとを備えている。

具体的には、弾性波装置１は、第１の信号端子１１と第２の信号端子１２とを有する。弾性波装置１が送信装置である場合は、第１の信号端子１１がアンテナ端子を構成しており、第２の信号端子１２が入力信号端子を構成している。第１の信号端子１１と第２の信号端子１２との間には複数の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３が直列に接続されている。これら複数の直列腕共振子Ｓ１〜Ｓ３により直列腕１３が構成されている。

直列腕１３とグラウンド電極との間には、複数の並列腕１４ａ〜１４ｄが接続されている。複数の並列腕１４ａ〜１４ｄのそれぞれには、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ４が設けられている。並列腕１４ａは、グラウンド電位に接続されるグラウンド電極１７に接続されている。並列腕１４ｂと並列腕１４ｄとは、グラウンド電位に接続されるグラウンド電極１５に共通に接続されている。並列腕１４ｃは、グラウンド電位に接続されるグラウンド電極１６に接続されている。

並列腕１４ｂにおいて、並列腕共振子Ｐ２に対して直列にインダクタＬが接続されている。インダクタＬの一端は、並列腕共振子Ｐ２に接続されており、インダクタＬの他端は、グラウンド電極１５に接続されている。すなわち、インダクタＬの一端が接続された共振子は、ラダー型フィルタの並列腕共振子を構成している。

図２は、第１の実施形態に係る弾性波装置の略図的断面図である。図３は、第１の実施形態における弾性波チップの略図的透視裏面図である。図４は、第１の実施形態における実装基板のダイアタッチ面の略図的平面図である。図５は、第１の実施形態における中間電極層の略図的平面図である。図６は、第１の実施形態における実装基板の略図的透視裏面図である。

次に、主として図２〜図６を参照しながら、弾性波装置１の具体的な構成について説明する。

弾性波装置１は、弾性波チップ２０と、実装基板３０とを有する。

弾性波チップ２０は、圧電基板２１と、電極２２とを有する。圧電基板２１は、例えば、ＬｉＮｂＯ_３、ＬｉＴａＯ_３などにより構成することができる。なお、圧電基板は、電気機械結合係数を調整などの目的で、表面に誘電体層等の電気機械結合係数を調整する層が形成された圧電基板を含む。

電極２２は、圧電基板２１の実装基板３０側の主面２１ａ上に設けられている。電極２２は、共振子Ｓ１〜Ｓ３，Ｐ１〜Ｐ４を構成しているＩＤＴ電極２２ａ〜２２ｇを有する。各ＩＤＴ電極２２ａ〜２２ｇは、互いに間挿し合っている一対のくし歯状電極を有する。

電極２２は、パッド電極２２ｈ〜２２ｍをさらに有する。図１に示されるように、パッド電極２２ｈは、第１の信号端子１１に接続されている。パッド電極２２ｉは第２の信号端子１２に接続されている。パッド電極２２ｊは、第１の並列腕共振子Ｐ１に接続されている。パッド電極２２ｋは、第２の並列腕共振子Ｐ２に接続されている。パッド電極２２ｌは、第３の並列腕共振子Ｐ３に接続されている。パッド電極２２ｍは、第４の並列腕共振子Ｐ４に接続されている。

弾性波チップ２０は、実装基板３０の上に実装されている。実装基板３０は、積層された第１及び第２の誘電体層３１，３２を有する。第１の誘電体層３１の上には、第１の電極層３３が設けられている。第１の誘電体層３１と第２の誘電体層３２との間には、第２の電極層３８が設けられている。第２の誘電体層３２の上には、第３の電極層３５が設けられている。

図４に示されるように、第１の電極層３３は、パッド電極３３ａ〜３３ｆを含む。図１に示されるように、パッド電極３３ａは、バンプ３７ａを介してパッド電極２２ｈに接続されている。パッド電極３３ｂは、バンプ３７ｂを介してパッド電極２２ｉに接続されている。パッド電極３３ｃは、バンプ３７ｃを介してパッド電極２２ｊに接続されている。パッド電極３３ｄは、バンプ３７ｄを介してパッド電極２２ｋに接続されている。パッド電極３３ｅは、バンプ３７ｅを介してパッド電極２２ｌに接続されている。パッド電極３３ｆは、バンプ３７ｆを介してパッド電極２２ｍに接続されている。

図５に示されるように、第２の電極層３８は、電極３８ａ〜３８ｇを含む。電極３８ａは、ビアホール電極３６ａを介してパッド電極３３ａに接続されている。電極３８ｂは、ビアホール電極３６ｂを介してパッド電極３３ｂに接続されている。電極３８ｃは、ビアホール電極３６ｃを介してパッド電極３３ｃに接続されている。電極３８ｄは、ビアホール電極３６ｄを介してパッド電極３３ｄに接続されている。電極３８ｅは、ビアホール電極３６ｅを介してパッド電極３３ｅに接続されている。電極３８ｆは、ビアホール電極３６ｆを介してパッド電極３３ｆに接続されている。電極３８ｄと電極３８ｆとは、引き回し電極３８ｇにより接続されている。この引き回し電極３８ｇによりインダクタＬが構成されている。このため、インダクタＬは、実装基板３０に設けられている。

図６に示されるように、第３の電極層３５は、グラウンド電極１５、１６、１７、信号電極３５ａ、３５ｂ及びダミー電極３５ｃを有する。

グラウンド電極１５は、ビアホール電極３９ｆを介して電極３８ｆに接続されている。グラウンド電極１６は、ビアホール電極３９ｅを介して電極３８ｅに接続されている。グラウンド電極１７は、ビアホール電極３９ｃを経由して電極３８ｃに接続されている。信号電極３５ａは、ビアホール電極３９ａを介して電極３８ａに接続されている。信号電極３５ｂは、ビアホール電極３９ｂを介して電極３８ｂに接続されている。

ダミー電極３５ｃは、ビアホール電極３９ｄを介して電極３８ｄに接続されている。このため、図１にも示されるように、実装基板３０の弾性波チップ２０とは反対側の表面（裏面）の上には、インダクタＬの一端側が接続されたダミー電極３５ｃと、インダクタＬの他端側が接続されたグラウンド電極１５とが設けられている。インダクタＬは、実装基板３０の内部に設けられており、インダクタＬと、ダミー電極３５ｃ及びグラウンド電極１５のそれぞれとがビアホール電極３９ｄ、３９ｆで接続されている。

例えば、ダミー電極３５ｃが設けられていない場合は、並列腕共振子Ｐ２の熱は、実質的に、インダクタＬを構成している引き回し電極３８ｇのみを経由して発散される。ここで、引き回し電極３８ｇは、引き回し長が長い電極である。特に、大きなインダクタンス値を得るためには、引き回し電極３８ｇを長くする必要がある。従って、並列腕共振子Ｐ２の放熱経路が長くなる。その結果、並列腕共振子Ｐ２の放熱が行われにくくなり、弾性波装置１の温度が上昇しやすい。

それに対して、本実施形態では、ダミー電極３５ｃが設けられている。このため、並列腕共振子Ｐ２の放熱経路として、引き回し電極３８ｇを経由する経路とは別に、引き回し電極３８ｇを経由しない、ダミー電極３５ｃへの経路が存在する。この経路は、引き回し長が長い引き回し電極３８ｇを経由しないため、短い。よって、放熱効率が高い。従って、並列腕共振子Ｐ２の放熱が効率的に行われ、弾性波装置１の温度上昇が好適に抑制される。

なお、放熱性を改善する観点からは、実装基板のダイアタッチ面にインダクタを構成する電極を設けることも考えられる。しかしながら、この場合は、ダイアタッチ面の平坦性が低下してしまうため、チップの実装が困難になるなどの弊害が生じ得る。それに対して弾性波装置１では、実装基板３０の弾性波チップ２０側の表面の平坦性が低下しにくい。従って、弾性波チップ２０の実装性が良好である。

以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。

（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態に係る弾性波装置の略図的断面図である。図８は、第２の実施形態における中間電極層の略図的平面図である。図９は、第２の実施形態における実装基板の略図的透視裏面図である。なお、第２の実施形態において、図１、図３、図４を第１の実施形態と共通に参照する。

本実施形態に係る弾性波装置２では、図７及び図９に示されるように、実装基板３０が、第１及び第２の誘電体層３１，３２と、第１〜第３の電極層３３〜３５とを有する基板本体４０と、基板本体４０の上に配された樹脂層４１とを有する。インダクタＬを構成している引き回し電極３８ｇは、基板本体４０と樹脂層４１との間に位置する第３の電極層３５に含まれている。弾性波装置２においても、第１の実施形態の弾性波装置１と同様に、優れた放熱性を実現することができる。

弾性波装置２を製造するに際しては、弾性波チップ２０を実装基板３０に実装した後に引き回し電極３８ｇを形成することが好ましい。

例えば基板本体４０の作製と同時に引き回し電極を形成する場合は、セラミック基板や樹脂基板内に電極を形成することが多い。セラミック基板の場合は、シート材料に配線材料をパターニングした後、焼成工程を実施することで内層配線が形成される。焼成工程時にシート材料が変形するため、微細で複雑な配線パターンでは断線の可能性がある。また、厚い配線層を作製した場合、基板のうねりが発生し、部品実装不良が発生する。樹脂基板の場合も、内層の配線膜厚を厚くした場合のうねりはセラミック基板と同様である。従って、引き回し電極を高い形状精度で形成することは困難である。それに対して、弾性波チップ２０を実装基板３０に実装した後に引き回し電極３８ｇを形成する場合は、引き回し電極３８ｇの形成方法の制約が少ない。また、基板の変形が起こりにくいため、電極形成に塗布、めっき、蒸着、スパッタリングなど、さまざまな電極形成方法が可能である。具体的には、フォトリソ工法とめっき工法とを組み合わせて用いることもできるため、線幅の微細なかつ厚みの厚い配線層の作製が可能となる。従って、引き回し電極３８ｇを高い形状精度で形成することが可能となる。従って、小さな引き回し電極３８ｇにより大きなインダクタンス値を有するインダクタＬを構成することが可能となる。

なお、実装基板３０上に、弾性波チップ２０を封止する封止材を設けてもよい。その場合は、封止材を設けた後に、引き回し電極３８ｇを形成することが好ましい。引き回し電極３８ｇ形成時に実装基板３０に生じる反り等の封止材形成に対する影響を排除できるためである。

なお、第１及び第２の実施形態では、インダクタの一端がダミー電極に接続されている例について説明したが、インダクタの一端は、信号電極に接続されていてもよい。例えば、インダクタは、直列腕に設けられたものであってもよい。インダクタは、例えば直列腕に設けられており、ＬＣ共振回路を構成しているものであってもよい。

また、本発明の弾性波装置は、ラダー型弾性波フィルタ装置以外の弾性波装置であってもよい。

１…弾性波装置
Ｐ１〜Ｐ４…並列腕共振子
Ｓ１〜Ｓ３…直列腕共振子
１１…第１の信号端子
１２…第２の信号端子
１３…直列腕
１４ａ〜１４ｄ…並列腕
１５、１６，１７…グラウンド電極
２０…弾性波チップ
２１…圧電基板
２１ａ…主面
２２…電極
２２ａ〜２２ｇ…ＩＤＴ電極
２２ｈ〜２２ｍ…パッド電極
３０…実装基板
３１…第１の誘電体層
３２…第２の誘電体層
３３…第１の電極層
３３ａ〜３３ｆ…パッド電極
３５…第３の電極層
３５ａ、３５ｂ…信号電極
３５ｃ…ダミー電極
３６ａ〜３６ｆ…ビアホール電極
３７ａ〜３７ｆ…バンプ
３８ａ〜３８ｇ…電極
３９ａ〜３９ｆ…ビアホール電極
４０…基板本体
４１…樹脂層

Claims

共振子と、一端が前記共振子に接続されており、他端がグラウンド電極または信号電極に接続されているインダクタとを備える弾性波装置であって、
圧電基板と、前記圧電基板の上に設けられており、前記共振子を構成しているＩＤＴ電極とを有するチップと、
前記チップが実装されており、電極の引き回しにより構成された前記インダクタが設けられた実装基板と、
を備え、
前記実装基板の前記チップとは反対側の表面の上には、前記インダクタの前記一端側が接続されたダミー電極と、前記グラウンド電極または信号電極とが配されており、
前記インダクタの前記一端から、前記インダクタの前記他端に接続された前記グラウンド電極または前記信号電極に至る電極引き回し長に比べて、前記インダクタの前記一端から前記ダミー電極に至る電極引き回し長が相対的に短くされており、相対的に短い電極引き回し長により、相対的に短い放熱経路を前記ダミー電極が構成しており、
前記実装基板が、基板本体と、前記基板本体の上に配された樹脂層とを有し、
前記インダクタが前記基板本体と前記樹脂層との間に配されている、弾性波装置。
前記インダクタが前記実装基板の内部に設けられている、請求項１に記載の弾性波装置。
前記インダクタと前記ダミー電極とがビアホール電極で接続されており、
前記インダクタと前記グラウンド電極または信号電極とがビアホール電極で接続されている、請求項２に記載の弾性波装置。
前記共振子がラダー型フィルタの並列腕共振子を構成している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の弾性波装置。