JP6780324B2 - 弾性波装置 - Google Patents

Description

本発明は弾性波装置に関し、さらに詳しくは、不要信号による特性の低下、および、不要電磁界結合による特性の低下が抑制された弾性波装置に関する。

弾性波装置が、フィルタや分波器などとして、通信機器などに広く使用されている。

そのような弾性波装置が、特許文献１（特開２００８-２８７１３号公報）に開示されている。

図に、特許文献１に開示された弾性波装置１０００を示す。

弾性波装置１０００は、圧電基板（第１の基板）１０１を備える。圧電基板１の一方の主面（図における上側の主面）に、機能電極（櫛型電極）１０２が形成されている。

圧電基板１０１上に、機能電極１０２を覆うように、カバー部材（第２の基板）１０３が設けられている。カバー部材１０３の一方の主面（図における上側の主面）に、端子（外部端子）１０４が形成されている。端子１０４は、カバー部材１０３の側面に形成されたカバー部材側面配線（キャスタレーション）１０５を経由して、機能電極１０２に接続されている。

特開２００８-２８７１３号公報

特許文献１に開示された弾性波装置１０００は、内部で発生した不要信号や、外部との不要電磁界結合により、特性が低下してしまう場合があった。

たとえば、弾性波装置１０００は、圧電基板に受信用機能電極と送信用機能電極とを形成し、分波器を構成した場合には、送信用機能電極が発生させた不要信号がカバー部材１０３を伝搬し、受信用機能電極に伝わり、特性（アイソレーション特性など）を低下させてしまう場合があった。

また、弾性波装置１０００は、カバー部材１０３がシールドされていないため、たとえば、弾性波装置１０００を実装したモジュールの金属シールドと、機能電極１０２とが電磁界結合してしまい、特性（アイソレーション特性など）を低下させてしまう場合があった。

本発明は上述した従来の問題を解決するためになされたものであり、その手段として本発明の弾性波装置は、圧電基板と、圧電基板の一方の主面に形成された機能電極と、圧電基板の一方の主面と対向して配置されたカバー部材と、を備え、圧電基板の他方の主面に、信号用端子と、グランド用端子とが形成され、圧電基板の側面に、機能電極と信号用端子とを接続する信号用側面配線、および、機能電極とグランド用端子とを接続するグランド用側面配線が形成され、カバー部材の一方の主面に天面金属層が形成され、天面金属層が、カバー部材の側面に形成されたカバー部材側面配線を経由して、グランド用側面配線に接続されたものとした。

圧電基板とカバー部材との間には、環状の支持体を設けることができる。この場合には、カバー部材が板状であっても、機能電極とカバー部材との間に空間を形成することができる。

圧電基板に、機能電極として、受信用機能電極と送信用機能電極とを形成することができる。この場合は、弾性波装置は、分波器として構成することができる。

カバー部材の一方の主面に対して垂直な方向から透視したとき、天面金属層が、カバー部材の一方の主面の、受信用機能電極と送信用機能電極との両方と重なる位置に形成されたものとすることができる。この場合には、不要信号や不要電磁界結合による特性の低下を、確実に抑制することができる。

カバー部材の一方の主面に対して垂直な方向から透視したとき、天面金属層が、カバー部材の一方の主面の、受信用機能電極と重なる位置に形成され、送信用機能電極と重なる位置に形成されていないものとすることができる。この場合には、不要信号による特性の低下がより深刻である受信用機能電極を、不要信号や不要電磁界結合から有効に保護することができる。

カバー部材側面配線を、受信用機能電極とグランド用端子とを接続するグランド用側面配線に物理的に直接に接続し、送信用機能電極とグランド用端子とを接続するグランド用側面配線に物理的に直接に接続しないものとすることができる。送信用機能電極（送信用フィルタ）は、高調波特性を改善するために、グランド電位に直接に接続するのではなく、間にインダクタを介在させたうえでグランドに接続する場合がある。この場合において、仮に、カバー部材側面配線を、送信用機能電極とグランド用端子とを接続するグランド用側面配線に接続すると、送信用機能電極の高調波特性が改善されなくなったり、天面金属層のシールド効果が低下したりしてしまう。そこで、上記のように、カバー部材側面配線を、受信用機能電極とグランド用端子とを接続するグランド用側面配線に接続し、送信用機能電極とグランド用端子とを接続するグランド用側面配線に接続しないようにすれば、送信用機能電極の高調波特性を改善し、かつ、天面金属層のシールド効果を低下させないようにすることができる。

少なくとも、圧電基板の側面と、カバー部材の側面および天面金属層が形成された天面とを、さらに、絶縁性の保護層で覆うことができる。この場合には、天面金属層、信号用側面配線、グランド用側面配線、カバー部材側面配線が、外部の導体と接触し、短絡してしまうことを防止することができる。

本発明の弾性波装置は、不要信号や不要電磁界結合による特性の低下が抑制されている。

第１実施形態にかかる弾性波装置１００を示す断面図である。 弾性波装置１００を示す斜視図である。 弾性波装置１００を示す分解斜視図である。 第２実施形態にかかる弾性波装置２００を示す斜視図である。 第３実施形態にかかる弾性波装置３００を示す斜視図である。 実施例１、実施例２、比較例にかかる各弾性波装置のアイソレーション特性を比較して示したグラフである。 モジュールに組込まれた実施例１、実施例２、比較例にかかる各弾性波装置のアイソレーション特性を比較して示したグラフである。 特許文献１に開示された弾性波装置１０００を示す断面図である。

以下、図面とともに、本発明を実施するための形態について説明する。

なお、各実施形態は、本発明の実施の形態を例示的に示したものであり、本発明が実施形態の内容に限定されることはない。また、異なる実施形態に記載された内容を組合せて実施することも可能であり、その場合の実施内容も本発明に含まれる。また、図面は、実施形態の理解を助けるためのものであり、必ずしも厳密に描画されていない場合がある。たとえば、描画された構成要素ないし構成要素間の寸法の比率が、明細書に記載されたそれらの寸法の比率と一致していない場合がある。また、明細書に記載されている構成要素が、図面において省略されている場合や、個数を省略して描画されている場合などがある。

［第１実施形態］
図１〜図３に、第１実施形態にかかる弾性波装置１００を示す。ただし、図１は、弾性波装置１００の断面図である。図２は、保護層１２を省略したうえで示した弾性波装置１００の斜視図である。図３は、保護層１２を省略したうえで各構成要素を分解して示した弾性波装置１００の分解斜視図である。

なお、図１は、図２の一点鎖線Ｘ-Ｘ部分を示している。また、図３では、受信用機能電極２、送信用機能電極３については、それぞれ、具体的な櫛歯電極などは描写せず、領域として示している。これらの領域内に、少なくとも１つの共振器が形成され、必要な回路（フィルタ回路など）が構成されている。

弾性波装置１００は、デュプレクサ（分波器）である。

弾性波装置１００は、圧電基板１を備える。圧電基板１の材質は任意であるが、たとえば、ＬｉＮｂＯ_３基板、ＬｉＴａＯ_３基板、水晶基板などを用いることができる。

圧電基板１の一方の主面（図における上側の主面）に、受信用機能電極２と、送信用機能電極３とが形成されている。受信用機能電極２と送信用機能電極３とは、それぞれ、櫛歯電極を含み、必要な回路（たとえばフィルタ回路）が構成されている。

受信用機能電極２、送信用機能電極３は、それぞれ、たとえば、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｗ、Ｔａ、Ｆｅ、Ｃｒ、ＡｌおよびＰｄから選ばれる金属、もしくはこれらの金属を1種以上含む合金により形成されている。受信用機能電極２、送信用機能電極３は、それぞれ、複数種類の上記の金属や合金を使って、多層構造に形成されても良い。

圧電基板１の他方の主面（図における下側の主面）に、信号用端子４と、グランド用端子５とが形成されている。信号用端子４と、グランド用端子５は、たとえば、１層目がＴｉからなり、２層目がＣｕからなる。

また、圧電基板１の側面に、受信用機能電極２と信号用端子４とを接続する、または、送信用機能電極３と信号用端子４とを接続する信号用側面配線６が形成されている。また、圧電基板１の側面に、受信用機能電極２とグランド用端子５とを接続するグランド用側面配線Ｒｘ７、および、送信用機能電極３とグランド用端子５とを接続するグランド用側面配線Ｔｘ７が形成されている。信号用側面配線６、グランド用側面配線Ｒｘ７、Ｔｘ７は、それぞれ、一端が圧電基板１の一方の主面にまで及んで形成され、他端が圧電基板の他方の主面にまで及んで形成されている。なお、信号用側面配線６、グランド用側面配線Ｒｘ７、Ｔｘ７は、圧電基板１の側面に直接に形成されるのではなく、圧電基板１の側面に絶縁材（たとえば樹脂からなる）が形成され、その絶縁材上に形成される場合がある。信号用側面配線６、グランド用側面配線Ｒｘ７、Ｔｘ７は、たとえば、１層目がＴｉからなり、２層目がＣｕからなる。

圧電基板１の一方の主面に、受信用機能電極２と送信用機能電極３とを囲むように、たとえば樹脂からなる環状の支持体８が取付けられている。なお、信号用側面配線６、グランド用側面配線Ｒｘ７、Ｔｘ７は、圧電基板１と支持体８との間を経由する。

さらに、支持体８の上に、板状のカバー部材９が取付けられている。カバー部材９の材質は任意であり、たとえば、アルミナなどのセラミック、樹脂などからなる。あるいは、カバー部材９は、圧電基板１と同じ材質であっても良い。

カバー部材９の一方の主面（図における上側の主面）全面に、天面金属層１０が形成されている。天面金属層１０は、たとえば、１層目がＴｉからなり、２層目がＣｕからなる。

また、カバー部材９の側面に、カバー部材側面配線１１が形成されている。カバー部材側面配線１１は、天面金属層１０とグランド用側面配線Ｒｘ７、Ｔｘ７とを接続する。カバー部材側面配線１１は、たとえば、１層目がＴｉからなり、２層目がＣｕからなる。

弾性波装置１００は、下側主面（底面）の信号用端子４とグランド用端子５とが形成された部分を除いたすべての外表面に、樹脂からなる絶縁性の保護層１２が形成されている。

弾性波装置１００は、保護層１２から露出した信号用端子４およびグランド用端子５上に、たとえば半田からなるバンプ１３が形成されている。

第１実施形態にかかる弾性波装置１００は、たとえば、次の方法で製造することができる。なお、通常は、多数の弾性波装置１００が、マザー基板などを使って一括して製造されるが、ここでは便宜上、１個の弾性波装置１００を製造する場合について説明する。

まず、圧電基板１を準備する。

次に、フォトリソ技術を利用して、圧電基板１の一方主面に、受信用機能電極２、送信用機能電極３を形成する。

次に、たとえばスパッタリングやめっきにより、圧電基板１の他方の主面に、信号用端子４、グランド用端子５を形成し、圧電基板１の側面に信号用側面配線６、グランド用側面配線Ｒｘ７、Ｔｘ７を形成する。

次に、圧電基板１上に、たとえば接着剤により、支持体８を取付ける。

また、予め、カバー部材９を準備し、カバー部材９の上側主面に、たとえばスパッタリングやめっきにより、天面金属層１０を形成しておく。

次に、支持体８上に、たとえば接着剤により、カバー部材９を取付ける。

次に、たとえばスパッタリングやめっきにより、カバー部材９の側面に、カバー部材側面配線１１を形成する。なお、カバー部材側面配線１１は、一端が天面金属層１０と重なり、他端がグランド用側面配線Ｒｘ７、Ｔｘ７と重なるように形成する。

次に、信号用端子４とグランド用端子５とが形成された部分を除いた全ての表面に、たとえばスピンコートにより、保護層１２を形成する。

最後に、保護層１２から露出した信号用端子４およびグランド用端子５上に、たとえばスタッドバンプ法により、バンプ１３を形成して、第１実施形態にかかる弾性波装置１００を完成させる。

第１実施形態にかかる弾性波装置１００は、カバー部材９に天面金属層１０が形成され、かつ、天面金属層１０が、カバー部材側面配線１１、グランド用側面配線Ｒｘ７、Ｔｘ７、グランド用端子５を経由して、グランド電位に接続されて使用される。

この結果、弾性波装置１００は、送信用機能電極３が発生させた不要信号がカバー部材９を伝搬しても、天面金属層１０によってグランド電位に落とすことができるため、不要信号がこの経路で受信用機能電極２に伝搬することが抑制されており、特性（アイソレーション特性など）の低下が抑制されている。

また、弾性波装置１００は、カバー部材９が天面金属層１０によってシールドされているため、受信用機能電極２や送信用機能電極３が、外部（たとえば弾性波装置１００を実装したモジュールの金属シールドなど）と電磁界結合することが抑制されており、特性（アイソレーション特性など）の低下が抑制されている。

［第２実施形態］
図４に、第２実施形態にかかる弾性波装置２００を示す。ただし、図４は、保護層１２を省略したうえで示した弾性波装置２００の斜視図である。

弾性波装置２００は、第１実施形態にかかる弾性波装置１００に変更を加えた。すなわち、弾性波装置１００では、カバー部材９の一方の主面の全面に天面金属層１０が形成されていたが、弾性波装置２００では、大きさ（面積）を半分にした天面金属層２０を、カバー部材９の一方の主面の受信用機能電極２に対応する位置に形成した。

一般に、デュプレクサ（分波器）においては、受信信号の方が送信信号よりもＳＮ比が小さいため、受信用機能電極（受信用フィルタ）２の方が、送信用機能電極（送信用フィルタ）３よりも、不要信号や、不要な電磁界結合による電気的特性の低下が大きく、深刻な問題となる。そこで、弾性波装置２００では、受信用機能電極２に対応する位置に形成された天面金属層２０により、受信用機能電極（受信用フィルタ）２を保護することにした。

また、弾性波装置２００では、天面金属層２０に接続されたカバー部材側面配線１１を、受信用機能電極２とグランド用端子５とを接続するグランド用側面配線Ｒｘ７に接続し、送信用機能電極３とグランド用端子５とを接続するグランド用側面配線Ｔｘ７には接続していない。上述したとおり、送信用機能電極３（送信用フィルタ）は、高調波特性を改善するために、グランド電位に直接に接続するのではなく、間にインダクタを介在させたうえでグランドに接続する場合がある。この場合において、仮に、カバー部材側面配線１１を、送信用機能電極３とグランド用端子５とを接続するグランド用側面配線Ｔｘ７に接続に接続すると、送信用機能電極３の高調波特性が改善されなくなったり、天面金属層２０のシールド効果が低下したりしてしまう。そこで、弾性波装置２００は、天面金属層２０に接続されたカバー部材側面配線１１を、受信用機能電極２とグランド用端子５とを接続するグランド用側面配線Ｒｘ７に接続し、送信用機能電極３とグランド用端子５とを接続するグランド用側面配線Ｔｘ７に接続しないことにより、送信用フィルタを、間にインダクタを介在させたうえでグランドに接続した場合においても、送信用フィルタの高調波特性が改善され、かつ、天面金属層２０のシールド効果が低下しないようにした。

弾性波装置２００の他の構成は、弾性波装置１００と同じにした。

［電気的特性（アイソレーション特性）の比較］
実施例１として、第１実施形態にかかる弾性波装置１００を用意した。また、実施例２として、第２実施形態にかかる弾性波装置２００を用意した。さらに、比較例として、天面金属層が形成されていない弾性波装置を用意した。比較例にかかる弾性波装置は、天面金属層とカバー部材側面配線とが形成されていないことを除けば、実施例１や実施例２の弾性波装置と同じ構造である。

図６に、実施例１、実施例２、比較例の各弾性波装置について、単体でのアイソレーション特性を比較して示す。なお、周波数は、受信用フィルタの通過帯域である、１９３０ＭＨｚ〜１９９０ＭＨｚをみている。

図６から分かるように、比較例に比べて、実施例１は大きくアイソレーション特性が改善されている。また、実施例２も、アイソレーション特性が改善されている。

以上より、実施例１、実施例２のように、カバー部材９に天面金属層１０、２０を形成し、天面金属層１０をグランド電位に接続すれば、アイソレーション特性を改善できることが確認できた。

次に、図７に、実施例１、実施例２、比較例の各弾性波装置について、モジュールに組込んだ状態でのアイソレーション特性を比較して示す。なお、各弾性波装置は、モジュールにおいて、天面から０．３ｍｍ離れたところに（モジュールの）金属シールドが配置された状態で、回路基板に実装された。

図７から分かるように、比較例に比べて、実施例１は大きくアイソレーション特性が改善されている。また、実施例１には及ばないが、実施例２も、比較例に比べて大きくアイソレーション特性が改善されている。そして、モジュールに組込んで測定した場合の方が、弾性波装置を単体で測定した場合よりも、実施例１と実施例２の改善の度合いの差が縮まっている。

以上より、外部との不要な電磁結合によるアイソレーション特性の低下を抑制するためには、特に受信用機能電極２をグランド電位に接続された天面金属層１０、２０で保護することが重要であることが分かった。すなわち、実施例２（弾性波装置２００）のように、少なくとも受信用機能電極２を天面金属層２０で保護すれば、ある程度、有効に、不要な電磁結合によるアイソレーション特性の低下を抑制できることが分かった。ただし、実施例１（弾性波装置１００）のように、天面金属層１０で受信用機能電極２と送信用機能電極３の両方を保護する方が、より好ましいことは言うまでもない。

［第３実施形態］
図５に、第３実施形態にかかる弾性波装置３００を示す。ただし、図５は、保護層１２を省略したうえで示した弾性波装置３００の斜視図である。

弾性波装置３００は、第１実施形態にかかる弾性波装置１００と同様に、カバー部材９の一方の主面の全面に、天面金属層１０を形成した。また、弾性波装置３００は、第２実施形態にかかる弾性波装置２００と同様に、天面金属層１０に接続されたカバー部材側面配線１１を、受信用機能電極２とグランド用端子５とを接続するグランド用側面配線Ｒｘ７に接続し、送信用機能電極３とグランド用端子５とを接続するグランド用側面配線Ｔｘ７には接続しなかった。弾性波装置３００の他の構成は、弾性波装置１００、２００と同じにした。

弾性波装置３００は、送信用機能電極３が発生させた不要信号がカバー部材９を伝搬しても、天面金属層１０によってグランド電位に落とすことができるため、不要信号がこの経路で受信用機能電極２に伝搬することが抑制されており、特性の低下が抑制されている。

また、弾性波装置３００は、カバー部材９が天面金属層１０によってシールドされているため、受信用機能電極２や送信用機能電極３が、外部と電磁界結合することが抑制されており、特性（アイソレーション特性など）の低下が抑制されている。

さらに、弾性波装置３００は、天面金属層１０を、受信用機能電極２とグランド用端子５とを接続するグランド用側面配線Ｒｘ７を経由させてグランド電位に接続しているため、送信用フィルタを、間にインダクタを介在させたうえでグランドに接続した場合においても、送信用フィルタの高調波特性が改善され、かつ、天面金属層１０のシールド効果が低下しない。

以上、第１実施形態〜第３実施形態にかかる弾性波装置１００〜３００について説明したが、本発明が上述した内容に限定されることはなく、発明の主に沿って、種々の変更をなすことができる。

たとえば、弾性波装置１００〜３００はデュプレクサであったが、弾性波装置の種類は任意であり、デュプレクサに代えて、単体のフィルタであっても良く、あるいは、トリプレクサなどさらに機能が追加されたマルチプレクサであっても良い。

１・・・圧電体
２・・・受信用機能電極
３・・・送信用機能電極
４・・・信号用端子
５・・・グランド用端子
６・・・信号用側面配線
Ｒｘ７・・・グランド用側面配線（受信用機能電極２に接続されたもの）
Ｔｘ７・・・グランド用側面配線（送信用機能電極３に接続されたもの）
８・・・支持体
９・・・カバー部材
１０、２０・・・天面金属層
１１・・・カバー部材側面配線
１２・・・保護層
１３・・・バンプ
１００、２００、３００・・・弾性波装置（分波器；デュプレクサ）

Claims (7)

1. 圧電基板と、
   前記圧電基板の一方の主面に形成された機能電極と、
   前記圧電基板の一方の主面と対向して配置されたカバー部材と、を備えた弾性波装置であって、
   前記圧電基板の他方の主面に、信号用端子と、グランド用端子とが形成され、
   前記圧電基板の側面に、前記機能電極と前記信号用端子とを接続する信号用側面配線、および、前記機能電極と前記グランド用端子とを接続するグランド用側面配線が形成され、
   前記カバー部材の一方の主面に天面金属層が形成され、
   前記天面金属層が、前記カバー部材の側面に形成されたカバー部材側面配線を経由して、前記グランド用側面配線に接続された弾性波装置。
2. 前記圧電基板と前記カバー部材との間に、環状の支持体が設けられた、請求項１に記載された弾性波装置。
3. 前記機能電極が、受信用機能電極と、送信用機能電極とを含み、分波器として機能する、請求項１または２に記載された弾性波装置。
4. 前記カバー部材の前記一方の主面に対して垂直な方向から透視したとき、
   前記天面金属層が、前記カバー部材の前記一方の主面の、前記受信用機能電極と前記送信用機能電極との両方と重なる位置に形成された、請求項３に記載された弾性波装置。
5. 前記カバー部材の前記一方の主面に対して垂直な方向から透視したとき、
   前記天面金属層が、前記カバー部材の前記一方の主面の、前記受信用機能電極と重なる位置に形成され、前記送信用機能電極と重なる位置に形成されていない、請求項３に記載された弾性波装置。
6. カバー部材側面配線が、前記受信用機能電極と前記グランド用端子とを接続する前記グランド用側面配線に物理的に直接に接続され、前記送信用機能電極と前記グランド用端子とを接続するグランド用側面配線に物理的に直接に接続されていない、請求項３ないし５のいずれか１項に記載された弾性波装置。
7. 少なくとも、前記圧電基板の前記側面と、前記カバー部材の前記側面および前記天面金属層が形成された天面とを、さらに、絶縁性の保護層で覆った、請求項１ないし６のいずれか１項に記載された弾性波装置。

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