JP6310371B2 - 弾性波デバイス - Google Patents
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Description
本発明は、弾性波デバイスに関し、例えばインダクタと弾性波素子を備える弾性波デバイスに関する。
弾性波素子とインダクタとを備える弾性波デバイスとして、積層パッケージ等の絶縁基板に、インダクタを有するＩＰＤ（集積受動デバイス）チップと、弾性波素子を有するチップと、を実装することが知られている（特許文献１）。上面にインダクタが形成された絶縁基板上にフィルタ等の弾性波素子が形成された素子基板を実装することが知られている（特許文献２）。
特許文献１のように、ＩＰＤチップを積層パッケージ等の絶縁基板に実装する場合、ＩＰＤチップの実装のときにＩＰＤチップが割れることがある。ＩＰＤチップの割れを抑制するためには、ＩＰＤチップを厚くすることになり、弾性波デバイスの低背化が難しい。そこで、特許文献２のように、インダクタが形成された絶縁基板上に弾性波素子を有する素子基板を実装する。これにより、ＩＰＤチップを用いないため、特許文献１に比べ弾性波デバイスの低背化が可能となる。しかしながら、さらに弾性波デバイスを低背化しようとすると、インダクタと弾性波素子とが短絡してしまう可能性がある。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、インダクタと弾性波素子との短絡を抑制することを目的とする。
本発明は、絶縁基板と、前記絶縁基板の上面に形成されたインダクタと、下面に弾性波素子が形成され、前記弾性波素子が前記インダクタに対向し、前記弾性波素子と前記インダクタとの間に空隙が形成されるように、前記絶縁基板上に搭載された素子基板と、前記インダクタを形成する金属膜の側面間の前記金属膜の側面に形成されずかつ前記インダクタの上面に形成された絶縁膜と、を具備することを特徴とする弾性波デバイスである。
上記構成において、前記絶縁膜は、前記インダクタの上面に形成され、前記弾性波素子の下面には形成されていない構成とすることができる。
上記構成において、前記弾性波素子は、前記素子基板の下面に形成された電極指を有するＩＤＴを備え、前記絶縁膜は、前記ＩＤＴの下面に形成され、前記電極指間の前記素子基板の下面には形成されていない構成とすることができる。
上記構成において、前記インダクタは、スパイラルインダクタである構成とすることができる。
本発明は、絶縁基板と、前記絶縁基板上に形成された第１コイルと、前記第１コイル上に空隙を介し形成された第２コイルと、を含むインダクタと、下面に弾性波素子が形成され、前記弾性波素子が前記インダクタに対向し、前記弾性波素子と前記インダクタとの間に空隙が形成されるように、前記絶縁基板上に搭載された素子基板と、前記第２コイルの上面に形成され、前記第２コイルの下面および前記第１コイルの上面には形成されていない絶縁膜と、を具備することを特徴とする弾性波デバイスである。
上記構成において、前記インダクタは、前記弾性波素子に電気的に接続されたバランに含まれる構成とすることができる。
本発明によれば、インダクタと弾性波素子との短絡を抑制することができる。
図面を参照し、本発明の実施例について説明する。
図１（ａ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）の拡大図である。図２は、実施例１の絶縁基板の平面図である。なお、図１（ａ）、図１（ｂ）および図２は概念図であり、図１（ａ）および図１（ｂ）と、図２と、は一致していない。図１（ａ）、図１（ｂ）および図２に示すように、弾性波デバイス１００において、基板１０（素子基板）の上面（図では下面）に弾性波素子１２、配線１４およびパッド１６が形成されている。基板１０は、例えばタンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板等の圧電基板である。基板１０の膜厚は、例えば１５０μｍである。弾性波素子１２は、例えば弾性表面波共振器を含むフィルタである。弾性表面波共振器はＩＤＴ（Interdigital Transducer）を有する。ＩＤＴは、アルミニウム膜または銅膜等の金属膜から形成される。フィルタは、例えばラダー型フィルタまたは多重モード型フィルタである。配線１４は、弾性波素子１２とパッド１６とを電気的に接続する。配線１４およびパッド１６は、金膜または銅膜等の金属膜を含む。
絶縁基板２０の上面にインダクタ２２、配線２４、パッド２６、環状電極２５および２７が形成されている。絶縁基板２０は、例えばサファイア基板、アルミナ（酸化アルミニウム）基板、セラミック基板または樹脂基板等の絶縁基板である。インダクタ２２は、例えばスパイラルコイルである。配線２４は、パッド２６とインダクタ２２とを電気的に接続する。ブリッジ２９は、インダクタ２２の内端と配線２４とを接続する配線であり、インダクタ２２の上方にインダクタ２２に接触しないように設けられている。絶縁基板２０の下面にはパッド３０が形成されている。パッド３０は、弾性波デバイスを外部と電気的に接続するための端子である。貫通電極２８は、絶縁基板２０を貫通し、インダクタ２２および／または弾性波素子１２とパッド３０とを電気的に接続する。環状電極２５および２７は、絶縁基板２０の上面に環状に形成されている。
インダクタ２２、配線２４、パッド２６、環状電極２５、２７、貫通電極２８およびパッド３０は、例えば銅または金等の金属から形成される。インダクタ２２、配線２４および環状電極２５は例えば同じ金属膜で形成されている。インダクタ２２、配線２４および環状電極２５の膜厚は、例えば１０〜１５μｍである。絶縁基板２０の上面を平坦化するため、インダクタ２２、配線２４および環状電極２５の膜厚のばらつきは、例えば±１．５μｍ以下が好ましい。パッド３０および環状電極２７は例えば同じ金属膜で形成されている。パッド３０および環状電極２７の膜厚は例えば５μｍである。インダクタ２２の上面を覆うように、絶縁膜３２が形成されている。パッド２６および環状電極２７の上面は絶縁膜３２から露出する。絶縁膜３２は、例えばＢＣＢ（Benzocyclobutene）樹脂膜である。絶縁膜３２のインダクタ２２および配線２４上の膜厚は例えば１μｍである。
パッド２６と１６とは、バンプ４０により接続される。バンプ４０は、例えば半田バンプまたは金バンプである。これにより、基板１０が絶縁基板２０にフリップチップ接合される。封止部４２は、環状電極２７上に形成され、基板１０の側面の一部に接している。封止部４２は、例えばハンダ等の金属または樹脂等の絶縁体である。リッド４６は、基板１０および封止部４２の上面に設けられている。リッド４６は、例えばコバール板等の金属板または樹脂板等の絶縁板である。封止部４２およびリッド４６は、基板１０を封止する。インダクタ２２と弾性波素子１２とは、その間には空隙１８が形成されるように対向している。インダクタ２２と弾性波素子１２との間の距離は、例えば１０μｍである。封止部４２およびリッド４６を覆うように保護膜４４が形成されている。保護膜４４は、封止部４２を保護する。保護膜４４は、例えばニッケル膜等の金属膜または酸化シリコン膜等の絶縁膜である。
図３（ａ）は、実施例１の変形例に係る弾性波デバイスの断面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）の拡大図である。図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、弾性波デバイス１０２において、インダクタ２２は、コイル２２ａとコイル２２ｂを有する。コイル２２ａと２２ｂとは空隙１８を挟み設けられている。コイル２２ａおよび２２ｂの膜厚は例えば１０〜１５μｍであり、コイル２２ａと２２ｂとの距離は例えば１０〜３０μｍである。縦方向配線２３はコイル２２ａと２２ｂとを電気的に接続する。バンプ４０とパッド２６との間に、ピラー４８が設けられている。ピラー４８は銅または金等の金属から形成される。絶縁膜３２は形成されておらず、コイル２２ｂ上に絶縁膜３４が形成され、弾性波素子１２の下に絶縁膜３６が形成されている。その他の構成は、実施例１と同じであり説明を省略する。
図４（ａ）および図４（ｂ）は、実施例１の変形例の別の例を示す拡大断面図である。図４（ａ）に示すように、絶縁膜３４は設けられていなくともよい。図４（ｂ）に示すように、絶縁膜３６は設けられていなくともよい。図１から図４（ｂ）の絶縁膜３２、３４または３６としては、有機絶縁膜または無機絶縁膜とすることができる。有機絶縁膜としては、ＢＣＢ樹脂等の樹脂を用いることができる。無機絶縁膜としては酸化シリコン膜等の金属酸化膜または金属窒化膜を用いることができる。
実施例１およびその変形例によれば、弾性波素子１２がインダクタ２２に対向し、弾性波素子１２とインダクタ２２との間に空隙１８が形成されるように、絶縁基板２０上に基板１０が搭載されている。弾性波素子１２の下面およびインダクタ２２の上面の少なくとも一方に絶縁膜３２、３４または３６が形成されている。このように、ＩＰＤチップを用いないため、弾性波デバイスの低背化が可能となる。また、弾性波デバイスの低背化のため弾性波素子１２とインダクタ２２との距離を短くしても、弾性波素子１２とインダクタ２２との短絡を抑制することができる。弾性波素子１２とインダクタ２２との距離は、例えば１μｍから３０μｍである。絶縁膜３２、３４および３６の膜厚は例えば１００ｎｍから５μｍである。
図３（ｂ）においては、インダクタ２２の上面に絶縁膜３４が形成され、弾性波素子１２の下面に絶縁膜３６が形成されている。このように、絶縁膜３４と３６を形成することにより、弾性波素子１２とインダクタ２２との短絡をより抑制できる。
弾性波素子１２は、例えば弾性表面波素子、弾性境界波素子、ラブ波素子または圧電薄膜共振素子である。これらの弾性波素子１２上に絶縁膜３６が形成されると、弾性波素子１２の共振周波数等の特性が変化してしまう。よって、図１（ｂ）および図４（ｂ）のように、絶縁膜３２または３４は、インダクタ２２の上面に形成され、弾性波素子１２の下面に絶縁膜３６は形成されていないことが好ましい。
弾性波素子１２が、弾性表面波素子のようにＩＤＴを備える場合、ＩＤＴの電極指の間の基板１０上に絶縁膜３６が形成されると、弾性波素子１２の特性が変化してしまう。そこで、図３（ｂ）および図４（ａ）のように、絶縁膜３６は、ＩＤＴの下面に形成され、電極指間の基板１０の下面には形成されていないことが好ましい。
図１（ｂ）のように、絶縁膜３２はインダクタ２２を覆うように絶縁基板２０上の全体に形成されている。これにより、弾性波素子１２とインダクタ２２との短絡をより抑制できる。絶縁膜３２は、例えば樹脂等の有機絶縁膜である。これにより、絶縁膜３２を厚く形成でき、弾性波素子１２とインダクタ２２との短絡をより抑制できる。
図３（ｂ）および図４（ｂ）のように、絶縁膜３４は、インダクタ２２の上面に形成され、インダクタ２２が形成されていない領域の絶縁基板２０の上面に形成されていない。これにより、インダクタ２２に付加される寄生容量を抑制できる。
インダクタ２２は、絶縁基板２０の上面に形成された金属膜により形成されている。例えば、金属膜はめっきにより形成される。金属膜上に絶縁膜を形成することにより、インダクタ２２の上面に絶縁膜３２または３４を形成することができる。また、インダクタ２２は、スパイラルインダクタである。これにより、インダクタのＱ値を向上させ、かつ小型化が可能となる。
図３（ｂ）から図４（ｂ）のように、インダクタ２２は、絶縁基板２０上に形成されたコイル２２ａ（第１コイル）と、コイル２２ａ上に空隙を介し形成されたコイル２２ｂ（第２コイル）と、を含む。これにより、インダクタ２２のＱ値を向上できる。また、この場合、衝撃等により、コイル２２ｂと弾性波素子１２とが短絡しやすくなる。よって、絶縁膜３４および絶縁膜３６の少なくとも一方を設けることが好ましい。
絶縁基板２０としてサファイア基板を用いることができる。サファイアは、石英ガラス、アルミナおよびシリコンに対し、ビッカース強度がそれぞれ２．３倍、１．５倍および１．１倍である。これにより、絶縁基板２０をサファイア基板とすることで、絶縁基板２０の強度が向上するため、絶縁基板２０を薄くできる。例えば、絶縁基板２０として多層セラミック基板を用いた場合、膜厚は２５０μｍである。絶縁基板２０としてサファイア基板を用いた場合、膜厚は８０μｍである。これにより、弾性波デバイスをより低背化することができる。弾性波デバイスが封止部４２を有する例を説明したが、封止部４２は形成されていなくともよい。
実施例２は、実施例１およびその変形例を用いたデュプレクサの例である。図５は、実施例２に係るデュプレクサのブロック図である。図５に示すように、デュプレクサ１１０は、受信フィルタ５０、送信フィルタ５２およびバラン５４を備えている。受信フィルタ５０は、受信端子Ｒｘ１およびＲｘ２とアンテナ端子Ａｎｔとの間に接続されている。受信フィルタ５０は平衡入力および平衡出力である。送信フィルタ５２は、送信端子Ｔｘとアンテナ端子Ａｎｔとの間に接続されている。送信フィルタ５２は不平衡入力および不平衡出力である。バラン５４は、アンテナ端子Ａｎｔと受信フィルタ５０との間に接続されている。
受信フィルタ５０は、アンテナ端子Ａｎｔから入力された信号のうち受信帯域の信号を通過させ、他の信号を抑圧する。送信フィルタ５２は、送信端子Ｔｘから入力された信号のうち送信帯域の信号を通過させ、他の信号を抑圧する。バラン５４は、インダクタＬ１およびＬ２、キャパシタＣ１およびＣ２を備えている。バラン５４はアンテナ端子Ａｎｔから入力された不平衡信号を互いに逆相の平衡信号に変換する。
実施例２におけるバラン５４のインダクタＬ１およびＬ２を実施例１およびその変形例のインダクタ２２とすることができる。また、キャパシタＣ１およびＣ２を、絶縁基板２０上に形成してもよい。キャパシタＣ１およびＣ２としては、絶縁基板２０上に形成されたＭＩＭ（Metal-Insulator- Metal）キャパシタを用いることができる。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例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 基板
１２ 弾性波素子
１８ 空隙
２０ 絶縁基板
２２ インダクタ
２２ａ、２２ｂ コイル
３２、３４、３６ 絶縁膜
４０ バンプ
１２ 弾性波素子
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２０ 絶縁基板
２２ インダクタ
２２ａ、２２ｂ コイル
３２、３４、３６ 絶縁膜
４０ バンプ
Claims (7)
- 絶縁基板と、
前記絶縁基板の上面に形成されたインダクタと、
下面に弾性波素子が形成され、前記弾性波素子が前記インダクタに対向し、前記弾性波素子と前記インダクタとの間に空隙が形成されるように、前記絶縁基板上に搭載された素子基板と、
前記インダクタを形成する金属膜の側面間の前記金属膜の側面に形成されずかつ前記インダクタの上面に形成された絶縁膜と、
を具備することを特徴とする弾性波デバイス。 - 絶縁基板と、
前記絶縁基板の上面に形成されたインダクタと、
下面に弾性波素子が形成され、前記弾性波素子が前記インダクタに対向し、前記弾性波素子と前記インダクタとの間に空隙が形成されるように、前記絶縁基板上に搭載された素子基板と、
前記インダクタを形成する金属膜の側面間を埋め込みかつ前記インダクタの上面に形成された絶縁膜と、
を具備することを特徴とする弾性波デバイス。 - 絶縁基板と、
前記絶縁基板上に形成された第１コイルと、前記第１コイル上に空隙を介し形成された第２コイルと、を含むインダクタと、
下面に弾性波素子が形成され、前記弾性波素子が前記インダクタに対向し、前記弾性波素子と前記インダクタとの間に空隙が形成されるように、前記絶縁基板上に搭載された素子基板と、
前記第２コイルの上面に形成され、前記第２コイルの下面および前記第１コイルの上面には形成されていない絶縁膜と、
を具備することを特徴とする弾性波デバイス。 - 前記絶縁膜は、前記弾性波素子の下面には形成されていないことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
- 前記弾性波素子は、前記素子基板の下面に形成された電極指を有するＩＤＴを備え、前記絶縁膜は、前記ＩＤＴの下面に形成され、前記電極指間の前記素子基板の下面には形成されていないことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
- 前記インダクタは、スパイラルインダクタであることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
- 前記インダクタは、前記弾性波素子に電気的に接続されたバランに含まれることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
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