JP5799641B2

JP5799641B2 - 弾性波装置

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Publication number: JP5799641B2
Application number: JP2011167188A
Authority: JP
Inventors: 大村　正志; 正志大村
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2015-10-28
Anticipated expiration: 2031-07-29
Also published as: JP2013031107A

Description

本発明は、弾性波装置に関し、特に、圧電基板が励振される周波数を調整可能な弾性波装置に関する。

弾性波装置の周波数調整が従来から行なわれている。たとえば、特開２００９−３８７７３号公報（特許文献１）には、圧電基板（１２）の一方の主面（１２ａ）にＩＤＴ（１４）を形成し、圧電基板（１２）の他方の主面（１２ｂ）に周波数調整膜（３０）を形成する構成において、周波数調整膜（３０）の形成によって生じる応力によって圧電基板（１２）を反らし、周波数調整膜（３０）の膜厚を削って圧電基板（１２）の反り量を減らすことで、周波数を調整することが開示されている。

特開２００９−３８７７３号公報

特許文献１に示す方法では、実装工程または経時変化等によって、周波数調整膜（３０）の状態が変化したとき、一度調整した周波数が変動する場合がある。本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、周波数の調整を安定して行なうことが可能な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、主面を有する圧電基板と、圧電基板の主面上に形成され、所定の周波数で圧電基板を励振させる励振部と、圧電基板に所定の応力を生じさせて所定の周波数を変化させる加圧部とを備える。

１つの実施態様では、上記弾性波装置において、加圧部は、圧電基板に対して変位可能に設けられ、加圧部の変位量に応じて圧電基板に生じる応力が変化する。

１つの実施態様では、上記弾性波装置において、加圧部は、移動可能に設けられ、加圧部の移動量に応じて圧電基板に生じる応力が変化する。

１つの実施態様では、上記弾性波装置は、加圧部に対して螺合され、該螺合による圧電基板に対する変位量が加圧部より小さくなるように形成される支持部をさらに備え、支持部に対する加圧部の相対位置に応じて圧電基板に生じる応力が変化する。

１つの実施態様では、上記弾性波装置において、加圧部は雄ねじ部を含み、支持部は雄ねじ部に対して螺合する雌ねじ部を含む。

１つの実施態様では、上記弾性波装置は、圧電基板を封止する封止部をさらに備え、加圧部の少なくとも一部は、封止部の外部に露出して配置されている。

１つの実施態様では、上記弾性波装置は、圧電基板上に設けられた保護部をさらに備え、加圧部は、保護部を介して圧電基板を加圧することにより、圧電基板に応力を生じさせる。

１つの実施態様では、上記弾性波装置は、所定の隙間を形成しながら圧電基板と対向する支持基板と、所定の隙間に設けられ、圧電基板と支持基板とを接合するバンプとをさらに備え、励振部は、圧電基板における支持基板と対向する側の主面上に形成されたインターディジタルトランスデューサ電極を含み、加圧部は、圧電基板における支持基板から離れた側の主面に対して垂直方向に変位可能に設けられている。

１つの実施態様では、上記弾性波装置において、バンプは、インターディジタルトランスデューサ電極を取り囲むように設けられており、加圧部は、バンプが取り囲む領域の内側に配置されている。

１つの実施態様では、上記弾性波装置において、バンプは、インターディジタルトランスデューサ電極を取り囲むように設けられており、加圧部は、バンプが取り囲む領域の外側に配置されている。

１つの実施態様では、上記弾性波装置において、バンプは、インターディジタルトランスデューサ電極を取り囲むように設けられており、加圧部は、バンプが取り囲む領域の内側および外側に各々配置されている。

１つの実施態様では、上記弾性波装置は、支持基板が実装される実装基板と、実装基板に接合され、圧電基板を収納する空間を実装基板とともに形成する蓋部材とをさらに備え、加圧部の少なくとも一部は、蓋部材に形成される。

１つの実施態様では、上記弾性波装置は、支持基板に接合され、圧電基板を収納する空間を支持基板とともに形成する蓋部材をさらに備え、加圧部の少なくとも一部は、蓋部材に形成される。

本発明によれば、弾性波装置の周波数の調整を安定して行なうことができる。

本発明の実施の形態１に係る弾性波装置を示す断面図である。図１に示す弾性波装置の上面図である。本発明の実施の形態２に係る弾性波装置を示す断面図である。図３に示す弾性波装置の上面図である。本発明の実施の形態３に係る弾性波装置を示す断面図である。本発明の実施の形態４に係る弾性波装置を示す断面図である。加圧部の構造の一例を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。

なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る弾性波装置を示す断面図であり、図２は、図１に示す弾性波装置の上面図である。

（弾性波装置の構成）
図１に示すように、本実施の形態に係る弾性波装置は、圧電基板１００と、圧電基板１００の下面に形成され、所定の周波数で圧電基板１００を励振させる「励振部」としての複数の電極指がバスバーで共通接続される一対の櫛歯電極が、それぞれの櫛歯電極の電極指をかみ合わせるように配置されたＩＤＴ電極（インターディジタルトランスデューサ電極）２００と、圧電基板１００の下面に設けられたバンプ３００と、圧電基板１００の下面に対して所定の隙間を形成しながら圧電基板１００と対向する支持基板４００と、圧電基板１００を封止する樹脂５００と、圧電基板１００を加圧する加圧部６００とを備える。

圧電基板１００は、たとえば、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３：ＬＴ）やニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３：ＬＮ）などからなる。ＩＤＴ電極２００は、たとえばＡｌ、Ｃｕ、Ａｕなどを含む一対の櫛型電極を互いに間挿してなるものである。

バンプ３００は、たとえばＡｕなどからなる。バンプ３００は、圧電基板１００と支持基板４００との隙間に設けられ、圧電基板１００と支持基板４００とを接合する。

支持基板４００は、たとえば高抵抗シリコン基板やセラミック基板や樹脂基板などから構成される。樹脂５００は、たとえばエポキシ樹脂などからなる。

加圧部６００は、圧電基板１００を加圧し、圧電基板１００に所定の応力を生じさせる。加圧部６００は、圧電基板１００に対して変位可能に設けられ、加圧部６００の変位量に応じて圧電基板１００に生じる応力が変化する。

より具体的に言えば、図７に示すように、圧電基板１００に対して螺合による変位量が加圧部より小さい「支持部」としての雌ねじ部６２０が、樹脂５００から露出した状態で樹脂５００に固定されており、雌ねじ部６２０に螺合する雄ねじ部６１０によって加圧部６００を構成する。すなわち、雄ねじ部６１０は、圧電基板１００に対して移動可能に設けられ、雄ねじ部６１０の移動によって、圧電基板１００が加圧される。圧電基板１００は、樹脂５００を介して加圧される。雄ねじ６１０は、図２中のＡ部領域（バンプ３００が取り囲む領域の内側）に設けられている。支持部である雌ねじ部６２０は、圧電基板１００に対して少なくとも加圧部材６００の変位方向に拘束力を受ける。なお、支持部は圧電基板に対して固定されてもよい。

雄ねじ部６１０が樹脂５００の上面に対して垂直方向に移動することにより、バンプ３００を支点として、圧電基板１００に反り変形が生じ、圧電基板１００に応力が生じる。なお、バンプが配置される側から圧電基板の主面を貫く方向を上向きとして、バンプが配置されない側の圧電基板の主面を上面とする。

上記の例では、樹脂５００に対して雌ねじ部６２０を固定し、雄ねじ部６１０を移動可能な加圧部６００としたが、樹脂５００に対して雄ねじ部を固定し、雌ねじ部によって加圧部６００を構成してもよい。

また、加圧部６００は、上述した「ねじ機構」に限定されるものではなく、たとえばピンによって加圧部６００を構成してもよい。さらに、金属または樹脂を含むばねで、例えば金属の板ばねや樹脂に気体を封止した空圧ばね、加圧部６００を構成してもよい。なお、ばねは弾性力を調整できると好ましい。あるいは、収縮または膨張できる駆動素子で、例えば駆動が制御可能な圧電駆動素子、加圧部６００を構成してもよい。このとき、圧電駆動素子が圧電基板上に形成されてもよい。

また、ＩＤＴ電極２００は、圧電基板１００の下面に形成したものに限定されず、圧電基板１００の上面に形成されてもよい。

（作用効果）
本実施の形態に係る弾性波装置では、上述のとおり、雄ねじ６１０は、ＩＤＴ電極２００を取り囲むバンプ３００の内側に設けられている。したがって、雄ねじ部６１０が下方向に移動したときは、圧電基板１００は下方向に凸変形する。これにより、圧電基板１００の下面に形成されたＩＤＴ電極２００の電極指間の間隔が広がり、ＩＤＴ電極２００の周期が大きくなる。この結果、圧電基板１００が励振される周波数は低くなる。

上記とは逆に、雄ねじ部６１０が上方向に移動したときは、ＩＤＴ電極２００の電極指間の間隔は狭くなり、ＩＤＴ電極２００の周期が小さくなる。ＩＤＴ電極２００の周期は、雄ねじ部６１０の移動量に応じて変化する。

なお、周波数は、ＩＤＴ電極２００の周期が大きくなることのみによって変化するわけではなく、加圧部６００の加圧による圧電基板１００の弾性定数および密度の変化の影響も受けていると考えられる。いずれにしても、雄ねじ部６１０の移動量と、調整される上記周波数との関係には再現性があるため、雄ねじ部６１０の移動量を管理することで、周波数調整を正確に行なうことが可能である。

このように、本実施の形態に係る弾性波装置によれば、圧電基板１００に所定の応力を生じさせる加圧部６００を設けることにより、圧電基板１００が励振される周波数を調整することができる。このため、周波数調整のための膜を圧電基板１００上に形成する必要がなく、当該膜の状態変化等による周波数の変動を小さくすることができるので、安定した周波数調整を行なうことができる。

さらに、本実施の形態に係る弾性波装置によれば、圧電基板１００に対する加圧部６００の変位量に応じて圧電基板１００に生じる応力を変化させることにより、周波数の調整量を加圧部６００の変位量で確認しながら簡略に調整することができ、さらに、一度調整した周波数を容易に元に戻すことも可能である。より具体的に言えば、圧電基板１００に対する加圧部６００の移動量に応じて圧電基板１００に生じる応力を変化させることにより、周波数の調整量を加圧部６００の移動量で確認しながら簡略に調整することができる。また、先行技術のように周波数調整膜を削って周波数を調整する場合と異なり、可逆的に周波数を増減して調整できる点で有利である。

さらに、本実施の形態に係る弾性波装置によれば、圧電基板１００に対して変位しない雌ねじ部６２０に対する雄ねじ部６１０の相対位置に応じて圧電基板１００に生じる応力を変化させることにより、加圧部６００の移動量の増減を、ねじを回すことで簡略に調整可能である。

さらに、本実施の形態に係る弾性波装置によれば、加圧部６００の一部を樹脂５００の外部に露出して配置することにより、樹脂５００から露出した部分を操作して、簡略に周波数調整を行なうことが可能である。

さらに、本実施の形態に係る弾性波装置によれば、加圧部６００が樹脂５００を介して圧電基板１００を加圧することにより、樹脂５００が応力の緩衝部となり、圧電基板１００の破損を抑制することができる。樹脂５００が圧電基板１００よりも縦弾性係数の値が小さければ、加圧部６００が圧電基板１００に与える応力を樹脂５００の弾性変形によって容易に緩衝できるため好ましい。さらに、加圧部６００が樹脂５００を介して圧電基板１００の主面に沿った方向である側面方向に圧電基板１００を加圧する変形例も実施ができる。

さらに、本実施の形態に係る弾性波装置によれば、加圧部６００からの加圧力により、圧電基板１００と支持基板４００との隙間に設けられたバンプ３００を支点として、圧電基板１００が反り変形する。この圧電基板１００の反りによって、圧電基板１００の主面上に形成されたＩＤＴ電極２００の周期が変化する。このとき、バンプ３００は、ＩＤＴ電極２００によって励振される弾性波が圧電基板１００に伝搬する伝搬方向にＩＤＴ電極２００の電極指の間隔が変化するように、配置されることが好ましい。具体的には、圧電基板が矩形形状である場合、弾性波の伝搬方向に圧電基板１００が反り変形するように、ＩＤＴ電極１００から発生する弾性波の伝搬方向に互いに対向する圧電基板の一対の辺の端部に沿って配置される複数のバンプ３００が、弾性波の伝搬方向に垂直な方向に互いに対向する圧電基板の一対の辺の端部に沿って配置される複数のバンプ３００よりバンプ間の距離が短くまたはバンプ数が多く配置される構成とする。このような構成であれば、ＩＤＴ電極１００の電極指間の距離変化と圧電基板の応力変化とによるＩＤＴ電極から発生する弾性波の周波数変化の増減方向を同じにすることが容易となるため、周波数調整が容易になる点で好ましい。
このように、バンプ３００を圧電基板１００の反りの支点、電気接続および圧電基板１００の支持として利用できるため、部品点数の増加を抑制しながら周波数調整を行なうことが可能である。

（実施の形態２）
図３は、実施の形態２に係る弾性波装置を示す断面図であり、図４は、図３に示す弾性波装置の上面図である。

本実施の形態に係る弾性波装置は、実施の形態１に係る弾性波装置の変形例であって、加圧部６００の配置に特徴を有する。すなわち、本実施の形態では、加圧部６００は、図４中のＢ部領域の外縁に沿って設けられており、加圧部６００は、ＩＤＴ電極２００を取り囲むバンプ３００の外側に配置されている。

したがって、雄ねじ部６１０が下方向に移動したときは、圧電基板１００は上方向に凸変形する。これにより、圧電基板１００の下面に形成されたＩＤＴ電極２００の周期が狭くなる。この結果、圧電基板１００が励振される周波数は高くなる。

本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、加圧部６００の移動量を管理することで、周波数調整を正確に行なうことが可能である。

なお、ＩＤＴ電極２００を取り囲むバンプ３００の内側に配置された加圧部６００と、ＩＤＴ電極２００を取り囲むバンプ３００の外側に配置された加圧部６００とを組み合わせて用いてもよい。

（実施の形態３）
図５は、実施の形態３に係る弾性波装置を示す断面図である。本実施の形態に係る弾性波装置は、実施の形態１，２に係る弾性波装置の変形例であって、図５に示すように、支持基板４００が実装される実装基板７００と、実装基板７００に接合され、圧電基板１００を収納する空間を実装基板７００とともに形成する蓋部材８００とをさらに備えることを特徴とする。

本実施の形態において、加圧部６００は、蓋部材８００に固定されている。蓋部材８００はねじ穴を有しており、加圧部６００は、上記ねじ穴に螺合している。加圧部６００の一部は、蓋部材８００の外側に露出している。したがって、蓋部材８００の外側から加圧部６００を操作して、周波数の調整を行なうことが可能である。

（実施の形態４）
図６は、実施の形態４に係る弾性波装置を示す断面図である。本実施の形態に係る弾性波装置は、実施の形態１〜３に係る弾性波装置の変形例であって、図６に示すように、支持基板４００に接合され、圧電基板１００を収納する空間を支持基板４００とともに形成する蓋部材９００をさらに備えることを特徴とする。

本実施の形態において、加圧部６００は、蓋部材９００に固定されている。蓋部材９００はねじ穴を有しており、加圧部６００は、上記ねじ穴に螺合している。加圧部６００の一部は、蓋部材９００の外側に露出している。したがって、蓋部材９００の外側から加圧部６００を操作して、周波数の調整を行なうことが可能である。なお、ねじ穴を実装基板７００に形成することも可能である。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等である意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００圧電基板、２００ＩＤＴ電極、３００バンプ、４００支持基板、５００樹脂、６００加圧部、６１０雄ねじ部、６２０雌ねじ部、７００実装基板、８００，９００蓋部。

Claims

主面を有する圧電基板と、
前記圧電基板の主面上に形成され、所定の周波数で前記圧電基板を励振させる励振部と、
前記圧電基板に所定の応力を生じさせて前記所定の周波数を変化させる加圧部と、
前記圧電基板を封止する封止部とを備え、
前記加圧部の少なくとも一部は、前記封止部の外部に露出して配置されている、弾性波装置。
前記加圧部は、前記圧電基板に対して変位可能に設けられ、
前記加圧部の変位量に応じて前記圧電基板に生じる応力が変化する、請求項１に記載の弾性波装置。
前記加圧部は、移動可能に設けられ、
前記加圧部の移動量に応じて前記圧電基板に生じる応力が変化する、請求項２に記載の弾性波装置。
前記加圧部に対して螺合され、該螺合による前記圧電基板に対する変位量が前記加圧部より小さくなるように形成される支持部をさらに備え、
前記支持部に対する前記加圧部の相対位置に応じて前記圧電基板に生じる応力が変化する、請求項１から請求項３のいずれかに記載の弾性波装置。
前記加圧部は雄ねじ部を含み、
前記支持部は前記雄ねじ部に対して螺合する雌ねじ部を含む、請求項４に記載の弾性波装置。
前記圧電基板上に設けられた保護部をさらに備え、
前記加圧部は、前記保護部を介して前記圧電基板を加圧することにより、前記圧電基板に応力を生じさせる、請求項１から請求項５のいずれかに記載の弾性波装置。
所定の隙間を形成しながら前記圧電基板と対向する支持基板と、
前記所定の隙間に設けられ、前記圧電基板と前記支持基板とを接合するバンプとをさらに備え、
前記励振部は、前記圧電基板における前記支持基板と対向する側の主面上に形成されたインターディジタルトランスデューサ電極を含み、
前記加圧部は、前記圧電基板における前記支持基板から離れた側の主面に対して垂直方向に変位可能に設けられている、請求項１から請求項６のいずれかに記載の弾性波装置。
前記バンプは、前記インターディジタルトランスデューサ電極を取り囲むように設けられており、
前記加圧部は、前記バンプが取り囲む領域の内側に配置されている、請求項７に記載の弾性波装置。
前記バンプは、前記インターディジタルトランスデューサ電極を取り囲むように設けられており、
前記加圧部は、前記バンプが取り囲む領域の外側に配置されている、請求項７に記載の弾性波装置。
前記バンプは、前記インターディジタルトランスデューサ電極を取り囲むように設けられており、
前記加圧部は、前記バンプが取り囲む領域の内側および外側に各々配置されている、請求項７に記載の弾性波装置。
前記支持基板が実装される実装基板と、
前記実装基板に接合され、前記圧電基板を収納する空間を前記実装基板とともに形成する蓋部材とをさらに備え、
前記加圧部の少なくとも一部は、前記蓋部材に形成される、請求項７から請求項１０のいずれかに記載の弾性波装置。
前記支持基板に接合され、前記圧電基板を収納する空間を前記支持基板とともに形成する蓋部材をさらに備え、
前記加圧部の少なくとも一部は、前記蓋部材に形成される、請求項７から請求項１０のいずれかに記載の弾性波装置。