JP7461810B2

JP7461810B2 - Piezoelectric Devices

Info

Publication number: JP7461810B2
Application number: JP2020111420A
Authority: JP
Inventors: 貴大石川
Original assignee: NDK Saw Devices Inc
Current assignee: NDK Saw Devices Inc
Priority date: 2020-06-29
Filing date: 2020-06-29
Publication date: 2024-04-04
Anticipated expiration: 2040-06-29
Also published as: JP2022010717A

Description

本発明は、圧電基板に圧電素子が形成された圧電デバイスに関する。 The present invention relates to a piezoelectric device in which a piezoelectric element is formed on a piezoelectric substrate.

圧電基板に圧電素子が形成された圧電デバイスとして、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave:弾性表面波）デバイスが知られている。そして、圧電デバイスとしては小型化が図られており、ウエハの状態で配線等を形成した後にダイシングを行うことでパッケージとして形成されるＷＬＣＳＰ（Wafer Level Chip Size Package）と呼ばれるフリップチップ構造が採用される場合が有る。例えば特許文献１においては、このＷＬＣＳＰであるＳＡＷデバイスについて示されている。 SAW (Surface Acoustic Wave) devices are known as piezoelectric devices in which a piezoelectric element is formed on a piezoelectric substrate. Piezoelectric devices are being made smaller, and a flip-chip structure called a WLCSP (Wafer Level Chip Size Package) may be used, in which wiring and other elements are formed in the wafer state and then diced to form a package. For example, Patent Document 1 shows a SAW device that is a WLCSP.

特開２０１６－６６９８９Patent Publication No. 2016-66989

ＷＬＣＳＰのＳＡＷデバイスについて、発明の実施の形態にて比較例として示すように、配線間の接続箇所にて比較的強い熱応力が加わる場合が有る。その熱応力によって、デバイスが破損してしまう懸念が有る。 As shown as a comparative example in the embodiment of the invention, WLCSP SAW devices may experience relatively strong thermal stress at the connection points between wiring. There is a concern that the device may be damaged by this thermal stress.

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱応力が抑えられることで信頼性が高い圧電デバイスを提供することである。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to provide a piezoelectric device that is highly reliable by suppressing thermal stress.

本発明の圧電デバイスは、圧電基板と、
前記圧電基板に形成された圧電素子と、
前記圧電素子を囲むように前記圧電基板に設けられた囲壁と、前記圧電基板に対向する区画用対向部と、を備え、前記圧電素子が臨む中空領域を形成する非導電性の区画部と、
前記圧電素子から前記囲壁の下方を介して前記圧電基板の周縁へ向けて形成される導電パターンと、
前記導電パターンと接続されるように前記圧電基板に対向する対向面を備え、前記中空領域の外側において前記囲壁から前記区画用対向部に亘って形成される配線部と、
前記導電パターンにおける前記囲壁の外側に設けられる部位であり、前記対向面よりも前記中空領域とは反対側における前記圧電基板の周縁側に突出する接続用端部と、
を備え、
前記区画部の囲壁と前記導電パターンとの間には非導電性の薄層が介在し、
前記配線部は前記囲壁に沿って前記圧電基板側から前記区画用対向部側へ向けて形成された脚部と、当該脚部における前記圧電基板側から当該圧電基板の周縁部へ向けて突出することで前記対向面を形成する支持部と、を備え、
前記薄層の端が、前記脚部の外面よりも前記中空領域寄りに位置する。

The piezoelectric device of the present invention comprises a piezoelectric substrate and
A piezoelectric element formed on the piezoelectric substrate;
a partitioning portion including a surrounding wall provided on the piezoelectric substrate so as to surround the piezoelectric element and a partitioning facing portion facing the piezoelectric substrate, the partitioning portion being a non-conductive portion that forms a hollow region facing the piezoelectric element;
a conductive pattern formed from the piezoelectric element to a periphery of the piezoelectric substrate via a lower portion of the surrounding wall;
a wiring portion including an opposing surface facing the piezoelectric substrate so as to be connected to the conductive pattern, the wiring portion being formed outside the hollow region from the surrounding wall to the partition opposing portion;
a connection end portion that is provided on the outer side of the surrounding wall of the conductive pattern and that protrudes toward a peripheral edge of the piezoelectric substrate on a side opposite to the hollow region from the opposing surface;
Equipped with
a non-conductive thin layer is interposed between the surrounding wall of the partition and the conductive pattern;
the wiring portion includes a leg portion formed along the surrounding wall from the piezoelectric substrate toward the partitioning opposing portion, and a support portion protruding from the piezoelectric substrate side of the leg portion toward a peripheral portion of the piezoelectric substrate to form the opposing surface,
An end of the thin layer is located closer to the hollow region than the outer surface of the leg.

本発明の圧電デバイスによれば、圧電素子が格納される中空領域を形成する区画部の側壁に形成される配線部と、圧電素子から圧電基板の周縁部へ向けて形成される導電パターンとの接続箇所において熱応力が抑制される。その結果として、当該熱応力による圧電デバイスの破損を防ぎ、当該圧電デバイスの信頼性を向上させることができる。 The piezoelectric device of the present invention suppresses thermal stress at the connection between the wiring portion formed on the side wall of the partition that forms the hollow area in which the piezoelectric element is stored and the conductive pattern formed from the piezoelectric element toward the peripheral edge of the piezoelectric substrate. As a result, damage to the piezoelectric device due to the thermal stress can be prevented, and the reliability of the piezoelectric device can be improved.

本発明の第１の実施形態に係るＳＡＷデバイスの縦断正面図である。1 is a longitudinal sectional front view of a SAW device according to a first embodiment of the present invention. 前記ＳＡＷデバイスの配線の接続部を示す縦断正面図である。FIG. 2 is a longitudinal sectional front view showing a connection portion of wiring of the SAW device. 前記ＳＡＷデバイスを構成する圧電基板の概略平面図である。FIG. 2 is a schematic plan view of a piezoelectric substrate that constitutes the SAW device. 前記ＳＡＷデバイスを構成する樹脂膜を示す横断平面図である。FIG. 2 is a cross-sectional plan view showing a resin film that constitutes the SAW device. 比較例に係るＳＡＷデバイスの配線の接続部を示す縦断正面図である。FIG. 13 is a longitudinal sectional front view showing a connection portion of wiring of a SAW device according to a comparative example. 前記比較例に係るＳＡＷデバイスの樹脂膜の平面図である。FIG. 4 is a plan view of a resin film of the SAW device according to the comparative example. 前記比較例に係るＳＡＷデバイスについての評価試験の結果を示す模式図である。5A to 5C are schematic diagrams showing the results of an evaluation test on the SAW device according to the comparative example. 前記第１の実施形態についての評価試験の結果を示す模式図である。5A to 5C are schematic diagrams showing results of an evaluation test for the first embodiment. 本発明の第２の実施形態に係るＳＡＷデバイスの配線の接続部を示す縦断正面図である。FIG. 11 is a vertical sectional front view showing a connection portion of wiring of a SAW device according to a second embodiment of the present invention. 前記第２の実施形態についての評価試験の結果を示す模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing the results of an evaluation test for the second embodiment.

本発明の第１の実施形態に係る圧電デバイスであるＳＡＷ（Surface Acoustic Wave:弾性表面波）デバイス１について、図１、図２の縦断正面図を参照しながら説明する。図２は、図１の一部を拡大して示している。ＳＡＷデバイス１はＷＬＣＳＰ型のＳＡＷデバイスであり、フリップチップ実装により実装基板に搭載される。ＳＡＷデバイス１は角型の圧電基板１１を備えている。 A SAW (Surface Acoustic Wave) device 1, which is a piezoelectric device according to a first embodiment of the present invention, will be described with reference to the longitudinal front views of Figs. 1 and 2. Fig. 2 shows an enlarged view of a portion of Fig. 1. The SAW device 1 is a WLCSP type SAW device, and is mounted on a mounting substrate by flip-chip mounting. The SAW device 1 has a rectangular piezoelectric substrate 11.

以降、ＳＡＷデバイス１について、当該実装基板への接続側（＝圧電基板１１の表面側）を上側として説明する。図１、図２においても当該接続側が上側になるように示している。また、圧電基板１１の長辺、短辺に夫々沿った方向を夫々前後方向、左右方向と記載する場合が有る。なお、デバイスの構成の説明の便宜上、このように各方向を定義するが、ＳＡＷデバイス１はどのような向きで使用されてもよい。 Hereinafter, the SAW device 1 will be described with the side connected to the mounting substrate (= the surface side of the piezoelectric substrate 11) as the upper side. The connection side is also shown as the upper side in Figures 1 and 2. The directions along the long sides and short sides of the piezoelectric substrate 11 may be referred to as the front-rear direction and the left-right direction, respectively. Note that for the sake of convenience in explaining the device configuration, each direction is defined in this way, but the SAW device 1 may be used in any orientation.

圧電基板１１は、例えばタンタル酸リチウムなどの圧電材料により構成されている。圧電基板１１の表面には、圧電素子としてＩＤＴ（Interdigital Transducer）電極及び反射器を備えたＳＡＷフィルタ１２が形成されている。圧電基板１１の表面を概略的に示した平面図である図３も参照すると、弾性表面波素子であるＳＡＷフィルタ１２を構成するＩＤＴ電極から、圧電基板１１の周縁部へ向かうように、例えばアルミニウム膜である下側導電パターン１３が６つ形成されている。６つの下側導電パターン１３のうちの３つはＳＡＷフィルタ１２の左側から圧電基板１１の左側端部へ、他の３つはＳＡＷフィルタ１２の圧電基板１１の右側端部へ向けて、夫々伸びている。 The piezoelectric substrate 11 is made of a piezoelectric material such as lithium tantalate. On the surface of the piezoelectric substrate 11, a SAW filter 12 is formed, which is equipped with an IDT (Interdigital Transducer) electrode and a reflector as a piezoelectric element. With reference to FIG. 3, which is a plan view showing the surface of the piezoelectric substrate 11, six lower conductive patterns 13, which are, for example, aluminum films, are formed from the IDT electrodes constituting the SAW filter 12, which is a surface acoustic wave element, toward the periphery of the piezoelectric substrate 11. Three of the six lower conductive patterns 13 extend from the left side of the SAW filter 12 to the left end of the piezoelectric substrate 11, and the other three extend toward the right end of the piezoelectric substrate 11 of the SAW filter 12.

各下側導電パターン１３上にはデバイスの配線抵抗値を低減させるために、アルミニウム膜である上側導電パターン１４が積層されている。上側導電パターン１４は、ＳＡＷフィルタ１２の近傍から下側導電パターン１３よりも圧電基板１１の端寄りの位置に亘って形成されている。これらの上側導電パターン１４及び下側導電パターン１３については、まとめて導電パターン１５として示す場合が有る。 In order to reduce the wiring resistance of the device, an upper conductive pattern 14 made of an aluminum film is laminated on each lower conductive pattern 13. The upper conductive pattern 14 is formed from near the SAW filter 12 to a position closer to the edge of the piezoelectric substrate 11 than the lower conductive pattern 13. These upper conductive patterns 14 and lower conductive patterns 13 are sometimes collectively referred to as conductive patterns 15.

そして圧電基板１１の周縁部は樹脂膜２１によって被覆されており、従って、上記の導電パターン１５において圧電基板１１の周縁部寄りに形成された部位は、当該樹脂膜２１に被覆されている。非導電性の薄層である樹脂膜２１は、導電パターン１５と後述する囲壁３２とを接着する役割をなすと共に、ＳＡＷデバイス１の製造時のダイシングのために圧電基板１１の周縁に形成される金属性のパターン（不図示）について、不要な露出を防止する役割を有する。 The peripheral portion of the piezoelectric substrate 11 is covered with a resin film 21, and therefore the portion of the conductive pattern 15 formed near the peripheral portion of the piezoelectric substrate 11 is covered with the resin film 21. The resin film 21, which is a thin non-conductive layer, serves to bond the conductive pattern 15 to the surrounding wall 32 described below, and also serves to prevent unnecessary exposure of the metallic pattern (not shown) formed on the peripheral portion of the piezoelectric substrate 11 for dicing during the manufacture of the SAW device 1.

以降、樹脂膜２１の表面を示した平面図である図４も参照しながら説明する。なお、図４では当該樹脂膜２１の表面に、上記の図３では導電パターン１５の表面に、夫々多数のドットを付して示している。樹脂膜２１は、２×３の行列状（左右方向に２個、前後方向に３個）に並んだ矩形状の開口部２２を備えており、図４ではそのうちの一つを示している。より具体的には、図３の左下に示す導電パターン１５に対応する開口部２２を示している。各開口部２２は上記の導電パターン１５に重なり、開口部２２の各辺の向きは圧電基板１１の各辺の向きに対して揃っている。 The following description will be made with reference to FIG. 4, which is a plan view showing the surface of the resin film 21. Note that the surface of the resin film 21 in FIG. 4 and the surface of the conductive pattern 15 in FIG. 3 are shown with numerous dots. The resin film 21 has rectangular openings 22 arranged in a 2x3 matrix (two in the left-right direction and three in the front-back direction), and FIG. 4 shows one of them. More specifically, the opening 22 corresponds to the conductive pattern 15 shown in the lower left of FIG. 3. Each opening 22 overlaps with the conductive pattern 15, and the orientation of each side of the opening 22 is aligned with the orientation of each side of the piezoelectric substrate 11.

また圧電基板１１上には非導電性部材、例えば樹脂からなる区画部３１が設けられており、当該区画部３１は囲壁３２と、天井板３３とを備える。囲壁３２は圧電基板１１の周に沿ってＳＡＷフィルタ１２を囲み、既述した樹脂膜２１の内周側に重なるように設けられている。従って、当該樹脂膜２１については圧電基板１１においてその周縁部から囲壁３２に重なる領域に亘って形成されている。なお、上記の樹脂膜２１における各開口部２２は、この囲壁３２から離れて圧電基板１１の周縁部寄りに設けられている。 A partition 31 made of a non-conductive material, for example, resin, is provided on the piezoelectric substrate 11, and the partition 31 includes a surrounding wall 32 and a ceiling plate 33. The surrounding wall 32 surrounds the SAW filter 12 along the periphery of the piezoelectric substrate 11 and is provided so as to overlap the inner periphery of the resin film 21 described above. Therefore, the resin film 21 is formed on the piezoelectric substrate 11 from its periphery to the area overlapping with the surrounding wall 32. Note that each opening 22 in the resin film 21 is provided away from the surrounding wall 32 and toward the periphery of the piezoelectric substrate 11.

区画部３１の説明に戻ると、囲壁３２と圧電基板１１によって囲まれる領域を上から塞ぐように、圧電基板１１に対向する区画用対向部である天井板３３が設けられており、囲壁３２の上面に支持されている。囲壁３２、圧電基板１１及び天井板３３により、ＳＡＷフィルタ１２が臨むと共にデバイスの外部から区画された中空領域３５が形成されている。天井板３３の側周は、囲壁３２の側周よりも圧電基板１１の中心寄りに位置し、天井板３３及び囲壁３２により段が形成されている。 Returning to the explanation of the partition 31, a ceiling plate 33, which is a partitioning opposing part facing the piezoelectric substrate 11, is provided to cover from above the area surrounded by the surrounding wall 32 and the piezoelectric substrate 11, and is supported on the upper surface of the surrounding wall 32. The surrounding wall 32, the piezoelectric substrate 11, and the ceiling plate 33 form a hollow area 35 that faces the SAW filter 12 and is partitioned off from the outside of the device. The side periphery of the ceiling plate 33 is located closer to the center of the piezoelectric substrate 11 than the side periphery of the surrounding wall 32, and a step is formed by the ceiling plate 33 and the surrounding wall 32.

上記の樹脂膜２１上から、囲壁３２の表面及び天井板３３の表面に沿って天井板３３上に向けて伸びるように、例えば銅によって構成される金属膜である配線部４１が設けられている。上記の囲壁３２と天井板３３とがなす段に沿うことで、配線部４１は階段状に形成されている。この配線部４１において、囲壁３２の側周面に沿って設けられた部位を脚部４２とし、この脚部４２の下端部から圧電基板１１の周縁に向けて伸びる部位を支持部４３とする。この支持部４３の下面を４４として示しており、当該下面４４は、圧電基板１１に対向する対向面をなす。 A wiring portion 41, which is a metal film made of, for example, copper, is provided on the resin film 21 so as to extend along the surface of the surrounding wall 32 and the surface of the ceiling plate 33 toward the top of the ceiling plate 33. The wiring portion 41 is formed in a stepped shape by following the steps formed by the surrounding wall 32 and the ceiling plate 33. In this wiring portion 41, the portion provided along the side peripheral surface of the surrounding wall 32 is called a leg portion 42, and the portion extending from the lower end of this leg portion 42 toward the periphery of the piezoelectric substrate 11 is called a support portion 43. The lower surface of this support portion 43 is shown as 44, and this lower surface 44 forms the opposing surface facing the piezoelectric substrate 11.

配線部４１は６つ設けられており、各配線部４１の下面４４が開口部２２上に位置し、この開口部２２を介して導電パターン１５に対して電気的に接続される。そして天井板３３上において、各配線部４１上には、実装基板への実装用のはんだボール４５が設けられている。つまりＳＡＷデバイス１には、開口部２２、配線部４１、導電パターン１５、はんだボール４５の組が６つ設けられており、図示は省略するが配線部４１及びはんだボール４５については樹脂膜２１の開口部２２と同様に、平面視２×３の行列状に配置されている。 There are six wiring sections 41, and the underside 44 of each wiring section 41 is located above an opening 22 and is electrically connected to the conductive pattern 15 through this opening 22. Solder balls 45 for mounting to a mounting board are provided on each wiring section 41 on the ceiling board 33. In other words, the SAW device 1 has six sets of openings 22, wiring sections 41, conductive patterns 15, and solder balls 45, and although not shown in the figure, the wiring sections 41 and solder balls 45 are arranged in a 2 x 3 matrix in plan view, similar to the openings 22 in the resin film 21.

そして以上のような構成により、ＳＡＷデバイス１とはんだボール４５とが、導電パターン１５及び配線部４１を介して電気的に接続されている。また、圧電基板１１の周縁部上には、溶融したはんだボール４５が配線部４１に沿って流れることを防止するための樹脂層４６が設けられている。当該樹脂層４６は区画部３１を囲うように形成されることで配線部４１のうち、天井板３３上に形成された部位以外の部位を被覆する。 With the above-mentioned configuration, the SAW device 1 and the solder balls 45 are electrically connected via the conductive pattern 15 and the wiring portion 41. In addition, a resin layer 46 is provided on the peripheral portion of the piezoelectric substrate 11 to prevent the molten solder balls 45 from flowing along the wiring portion 41. The resin layer 46 is formed to surround the partition portion 31, thereby covering the wiring portion 41 except for the portion formed on the ceiling plate 33.

続いて樹脂膜２１の開口部２２、配線部４１及び導電パターン１５の位置関係について、さらに詳しく説明する。説明にあたり、導電パターン１５において囲壁３２よりも圧電基板１１の周縁側に突出して形成された部位を接続用端部１６とする。接続用端部１６は矩形状であり、その各辺が圧電基板１１の各辺に揃うように形成されている。また、樹脂膜２１の開口部２２の口縁について、中空領域３５側の部位を中空領域側口縁２２Ａ、中空領域３５とは反対側における圧電基板１１の周縁側の部位を基板周縁側口縁２２Ｂとして述べる場合が有る。なお、上記のように開口部２２、配線部４１及び導電パターン１５の組は６つ設けられるが、６つとも同様の位置関係である。 Next, the positional relationship between the opening 22 of the resin film 21, the wiring portion 41, and the conductive pattern 15 will be described in more detail. In the description, the portion of the conductive pattern 15 that is formed to protrude toward the peripheral edge of the piezoelectric substrate 11 beyond the surrounding wall 32 is referred to as the connection end 16. The connection end 16 is rectangular, and each side is formed to align with each side of the piezoelectric substrate 11. In addition, with respect to the edge of the opening 22 of the resin film 21, the portion on the hollow region 35 side may be referred to as the hollow region side edge 22A, and the portion on the peripheral edge side of the piezoelectric substrate 11 on the opposite side to the hollow region 35 may be referred to as the substrate peripheral side edge 22B. As described above, six sets of the opening 22, the wiring portion 41, and the conductive pattern 15 are provided, but all six have the same positional relationship.

同じ組をなす導電パターン１５の接続用端部１６及び配線部４１の下面４４について見ると、接続用端部１６は下面４４よりも、中空領域３５とは反対側の圧電基板１１の周縁側に向けて突出している。つまり左右方向において下面４４の端と接続用端部１６との端との位置はずれており、このずれの大きさＷ１（図２、図３参照）は、例えば１μｍ～４μｍであり、より具体的には例えば２．５μｍである。なお、前後の幅について比べると、配線部４１の下面４４の幅の方が導電パターン１５の接続用端部１６の幅よりも若干大きい。 Looking at the connection end 16 of the conductive pattern 15 and the underside 44 of the wiring portion 41, which form the same pair, the connection end 16 protrudes further from the underside 44 toward the peripheral edge of the piezoelectric substrate 11 on the side opposite the hollow region 35. In other words, the end of the underside 44 and the end of the connection end 16 are misaligned in the left-right direction, and the magnitude of this misalignment W1 (see Figures 2 and 3) is, for example, 1 μm to 4 μm, and more specifically, for example, 2.5 μm. Comparing the front-to-back width, the width of the underside 44 of the wiring portion 41 is slightly larger than the width of the connection end 16 of the conductive pattern 15.

また、平面視、開口部２２については配線部４１の下面４４及び接続用端部１６よりも小さく形成されており、図４に示すように、当該開口部２２の周縁は当該下面４４の周縁及び接続用端部１６の周縁に囲まれている。つまり開口部２２は、下面４４の周縁及び接続用端部１６の周縁に重ならないように形成されている。 In addition, in plan view, the opening 22 is formed smaller than the lower surface 44 and the connection end 16 of the wiring portion 41, and as shown in FIG. 4, the periphery of the opening 22 is surrounded by the periphery of the lower surface 44 and the periphery of the connection end 16. In other words, the opening 22 is formed so as not to overlap the periphery of the lower surface 44 and the periphery of the connection end 16.

ここで、比較例のＳＡＷデバイスの配線構造について説明する。この比較例については、以下に述べる差異点を除いて、発明の実施例である既述のＳＡＷデバイス１と同様の構成である。図５は比較例のＳＡＷデバイスの縦断正面図であり、図６は当該比較例における樹脂膜２１の上面を示す平面図である。 Here, we will explain the wiring structure of a SAW device of a comparative example. This comparative example has the same configuration as the SAW device 1 described above, which is an embodiment of the invention, except for the differences described below. Figure 5 is a vertical front view of the SAW device of the comparative example, and Figure 6 is a plan view showing the top surface of the resin film 21 in the comparative example.

比較例における導電パターン１５の接続用端部１６について、前後、左右の幅が、実施例における接続用端部１６の前後、左右の幅よりも夫々小さい。そのように左右の幅が小さいことで、開口部２２の基板周縁側口縁２２Ｂと、接続用端部１６の端との位置が揃っている。また、前後方向における開口部２２の端の位置と接続用端部１６の端の位置とについても揃っている。従って、ＳＡＷデバイス１と比較例のＳＡＷデバイスとの関係を端的に述べると、比較例における接続用端部１６を前後方向及び左右方向における圧電基板１１の周縁に向けて拡張させ、拡張された分を樹脂膜２１の開口部２２の口縁部下方に潜り込ませたものが、ＳＡＷデバイス１の構成となる。そのように接続用端部１６が広げられているため、上記したように開口部２２は接続用端部１６の周縁とは重なっていない。 The front-rear and left-right widths of the connection end 16 of the conductive pattern 15 in the comparative example are smaller than those of the connection end 16 in the embodiment. Because the left-right width is small, the position of the edge 22B of the opening 22 on the substrate peripheral side and the end of the connection end 16 are aligned. The position of the edge of the opening 22 in the front-rear direction and the position of the edge of the connection end 16 are also aligned. Therefore, to briefly describe the relationship between the SAW device 1 and the SAW device of the comparative example, the connection end 16 in the comparative example is expanded toward the periphery of the piezoelectric substrate 11 in the front-rear and left-right directions, and the expanded portion is inserted below the edge of the opening 22 of the resin film 21, which is the configuration of the SAW device 1. Because the connection end 16 is expanded in this way, the opening 22 does not overlap with the periphery of the connection end 16 as described above.

図７は、シミュレーションによる実験によって取得された、温度変化が生じたときの比較例のＳＡＷデバイスの導電パターン１５におけるミーゼスの応力の分布を示したものである。なお実際に実験で取得されたコンター図は、カラーのグラデーションで応力の分布を表示するものであるが、図７では図示の便宜上、応力範囲に応じた等高線を引き、等高線で囲まれた領域にその領域の圧力範囲に対応する模様を付すことで、応力分布の概要を示している。 Figure 7 shows the distribution of von Mises stress in the conductive pattern 15 of a SAW device of a comparative example when a temperature change occurs, obtained through a simulation experiment. Note that the contour diagram actually obtained in the experiment shows the stress distribution using a color gradation, but in Figure 7, for the sake of convenience, contour lines corresponding to the stress range are drawn and a pattern corresponding to the pressure range of the region surrounded by the contour lines is applied to show an overview of the stress distribution.

この図７に示すように比較例では導電パターン１５の接続用端部１６について、開口部２２に重なる領域、即ち配線部４１の下面４４との接続領域に比較的高い応力が加わっている。より詳しく述べると当該接続領域の周縁部、特に前方側の端部及び後方側の端部における応力が高かった。このように接続用端部１６に比較的高い応力が加わると、接続用端部１６が設けられる圧電基板１１の破損を招くおそれが有る。 As shown in Figure 7, in the comparative example, a relatively high stress is applied to the connection end 16 of the conductive pattern 15 in the area that overlaps the opening 22, i.e., the connection area with the underside 44 of the wiring portion 41. More specifically, the stress was high at the periphery of the connection area, particularly at the front end and rear end. When a relatively high stress is applied to the connection end 16 in this way, there is a risk of damage to the piezoelectric substrate 11 on which the connection end 16 is provided.

図８はＳＡＷデバイス１について、比較例のＳＡＷデバイスで行ったシミュレーションと同様のシミュレーションを行って得た試験結果を、図７と同様に表した応力分布の概要図である。この図８から分かるように比較例に比べるとＳＡＷデバイス１では、上記の接続領域についての前後方向の端部の応力に関して周囲への分散がなされており、当該端部の応力について緩和されている。従って、接続領域の縁（開口部２２の縁）と接続用端部１６の縁とが離れることで応力分布が改善された。さらに述べるとこの応力分布の改善は、いわば柱をなす配線部４１の下面４４の面積に対して土台をなす接続用端部１６の面積が大きくなったことで、配線部４１の安定性が増したことによると考えられる。 Figure 8 is a schematic diagram of stress distribution, similar to Figure 7, showing the test results obtained by performing a simulation of SAW device 1 similar to that performed on the comparative SAW device. As can be seen from Figure 8, in SAW device 1, the stress at the front-rear end of the connection area is dispersed to the surroundings, and the stress at the end is alleviated, compared to the comparative example. Therefore, the stress distribution is improved by separating the edge of the connection area (edge of opening 22) from the edge of connection end 16. More specifically, this improvement in stress distribution is believed to be due to the increased stability of wiring part 41, caused by the area of connection end 16 forming the base being larger than the area of the lower surface 44 of wiring part 41 forming a pillar.

上記した導電パターン１５の接続用端部１６が配線部４１の下面４４よりも周縁側に向けて突出するように構成することは、下面４４の面積に対して当該接続用端部１６の面積を増大させ、応力分布を改善することに寄与している。以上に述べたように、ＳＡＷデバイス１では温度変化時に過度な応力が接続用端部１６に加わることが抑制される。より具体的に述べると、例えば＋２５℃を基準にしてデバイスの温度が上昇あるいは低下すると熱応力が生じる。そして、周囲環境について高温、低温のサイクルが繰り返される状態となったり、デバイスに熱衝撃が加えられたりしたときに、そのような熱応力が生じるが、ＳＡＷデバイス１では比較例に比べて、接続用端部１６におけるこの熱応力が緩和されるので、信頼性が高い。 The above-mentioned configuration in which the connection end 16 of the conductive pattern 15 protrudes toward the periphery from the lower surface 44 of the wiring portion 41 increases the area of the connection end 16 relative to the area of the lower surface 44, contributing to improving stress distribution. As described above, in the SAW device 1, excessive stress is prevented from being applied to the connection end 16 when the temperature changes. More specifically, when the temperature of the device rises or falls relative to, for example, +25°C, thermal stress occurs. Such thermal stress occurs when the surrounding environment is subjected to repeated cycles of high and low temperatures or when the device is subjected to thermal shock. However, in the SAW device 1, this thermal stress in the connection end 16 is alleviated compared to the comparative example, and therefore reliability is high.

続いて、第２の実施形態のＳＡＷデバイス１Ａについて、ＳＡＷデバイス１との差異点を説明する。図９は当該ＳＡＷデバイス１Ａの縦断正面図である。ＳＡＷデバイス１Ａでは樹脂膜２１の開口部２２について、中空領域３５側に向けて拡大されている。そのように開口部２２が広げられることで、当該開口部２２を形成する中空領域側口縁２２Ａの位置（図９中Ｌ１）は、配線部４１の脚部４２における外面の位置（図９中Ｌ２）よりも、中空領域３５寄りに位置する。例えばＬ１とＬ２との間隔Ｗ２は１μｍ～１０μｍであり、より具体的には例えば５μｍである。 Next, the differences between the SAW device 1A of the second embodiment and the SAW device 1 will be described. Figure 9 is a longitudinal sectional front view of the SAW device 1A. In the SAW device 1A, the opening 22 of the resin film 21 is enlarged toward the hollow region 35. By widening the opening 22 in this way, the position of the hollow region side edge 22A that forms the opening 22 (L1 in Figure 9) is located closer to the hollow region 35 than the position of the outer surface of the leg portion 42 of the wiring portion 41 (L2 in Figure 9). For example, the distance W2 between L1 and L2 is 1 μm to 10 μm, and more specifically, for example, 5 μm.

図１０はＳＡＷデバイス１Ａについて、比較例のＳＡＷデバイスで行ったシミュレーションと同様のシミュレーションを行って得た試験結果を、図７と同様に表した応力分布の概要図である。ＳＡＷデバイス１の試験結果である図８と比べると、図８では接続用端部１６における中空領域側口縁２２Ａが位置する付近に、前後に帯状に伸びるように応力が若干高い領域が存在している。しかしこの図１０に示すようにＳＡＷデバイス１Ａでは、接続用端部１６においてそのようにＳＡＷデバイス１で若干応力が高くなった領域の応力が周囲に分散されることで緩和されている。そしてＳＡＷデバイス１Ａにおいて中空領域側口縁２２Ａが位置する付近の応力は比較的低い Figure 10 is a schematic diagram of stress distribution, similar to Figure 7, showing the test results obtained by performing a simulation similar to that performed for the comparative SAW device for SAW device 1A. Compared to Figure 8, which shows the test results for SAW device 1, in Figure 8, there is a region of slightly high stress that extends in a band shape in the front and back near the location of hollow area side edge 22A at connection end 16. However, as shown in Figure 10, in SAW device 1A, the stress in the region of connection end 16 where the stress is slightly high in SAW device 1 is mitigated by dispersing it to the surrounding area. And the stress in the vicinity of hollow area side edge 22A in SAW device 1A is relatively low.

このように比較例の試験結果に対して、ＳＡＷデバイス１ＡではＳＡＷデバイス１よりもさらなる応力の分散、緩和が見られた。また、最も高い応力が加わった箇所の応力についてＳＡＷデバイス１ＡとＳＡＷデバイス１とを比べると、ＳＡＷデバイス１Ａの応力の方が低く、ＳＡＷデバイス１Ａについては熱応力に対する配線の信頼性がより高いことが示された。 As described above, in comparison with the test results for the comparative example, SAW device 1A showed more dispersion and relaxation of stress than SAW device 1. Furthermore, when comparing the stress at the point where the highest stress was applied between SAW device 1A and SAW device 1, the stress of SAW device 1A was lower, indicating that SAW device 1A has higher wiring reliability against thermal stress.

なお、開口部２２の中空領域側口縁２２Ａについて、図９に示した位置よりもさらに囲壁３２寄りにすることで開口部２２を広げ、導電パターン１５の接続用端部１６と配線部４１の下面４４との接続領域の面積を増加させ、さらなる応力の緩和を図ることも考えられる。しかし、デバイスの製造誤差を考慮して、囲壁３２と導電パターン１５との接着が確実になされるように、当該中空領域側口縁２２Ａについては既述の各例のように囲壁３２から圧電基板１１の周縁側に離れた位置とすることが好ましい。 It is also possible to widen the opening 22 by positioning the hollow region side edge 22A of the opening 22 even closer to the surrounding wall 32 than the position shown in FIG. 9, thereby increasing the area of the connection region between the connection end 16 of the conductive pattern 15 and the underside 44 of the wiring portion 41, thereby further alleviating stress. However, taking into account manufacturing errors in the device, it is preferable to position the hollow region side edge 22A away from the surrounding wall 32 toward the peripheral edge of the piezoelectric substrate 11, as in the examples described above, so as to ensure that the surrounding wall 32 and the conductive pattern 15 are bonded reliably.

例えば圧電デバイスとしてＳＡＷデバイスを例示したが、本発明の圧電デバイスはＳＡＷデバイスには限られず、水晶発振器やＭＥＭＳ共振器など、各種のデバイスに適用することが可能である。なお、今回開示された実施形態は、全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。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更、組み合わせが行われてもよい。 For example, a SAW device has been given as an example of a piezoelectric device, but the piezoelectric device of the present invention is not limited to a SAW device and can be applied to various devices such as a crystal oscillator or a MEMS resonator. The embodiments disclosed herein should be considered to be illustrative in all respects and not restrictive. The above embodiments may be omitted, substituted, modified, or combined in various forms without departing from the scope and spirit of the appended claims.

１ＳＡＷデバイス
１１圧電基板
１２ＳＡＷフィルタ
１５導電パターン
１６接続用端部
３１区画部
３５中空領域
４１配線部
４４下面 REFERENCE SIGNS LIST 1 SAW device 11 Piezoelectric substrate 12 SAW filter 15 Conductive pattern 16 Connection end 31 Partition 35 Hollow region 41 Wiring section 44 Lower surface

Claims

A piezoelectric substrate;
A piezoelectric element formed on the piezoelectric substrate;
a partitioning portion including a surrounding wall provided on the piezoelectric substrate so as to surround the piezoelectric element and a partitioning facing portion facing the piezoelectric substrate, the partitioning portion being a non-conductive portion that forms a hollow region facing the piezoelectric element;
a conductive pattern formed from the piezoelectric element toward a periphery of the piezoelectric substrate through a lower portion of the surrounding wall;
a wiring portion including an opposing surface facing the piezoelectric substrate so as to be connected to the conductive pattern, the wiring portion being formed outside the hollow region from the surrounding wall to the partition opposing portion;
a connection end portion that is provided on the outer side of the surrounding wall of the conductive pattern and that protrudes toward a peripheral edge of the piezoelectric substrate on a side opposite to the hollow region from the opposing surface;
Equipped with
a non-conductive thin layer is interposed between the surrounding wall of the partition and the conductive pattern;
the wiring portion includes a leg portion formed along the surrounding wall from the piezoelectric substrate toward the partitioning opposing portion, and a support portion protruding from the piezoelectric substrate side of the leg portion toward a peripheral portion of the piezoelectric substrate to form the opposing surface,
A piezoelectric device in which an end of the thin layer is located closer to the hollow region than an outer surface of the leg .

the thin layer is formed on the piezoelectric substrate from its peripheral portion to a region overlapping the surrounding wall, and has an opening for connecting the opposing surface and the connection end portion;
The piezoelectric device according to claim 1 , wherein an end of the thin layer is a lip of the opening on the side of the hollow region.

The piezoelectric device according to claim 2 , wherein the opening does not overlap a peripheral edge of the connection end portion.

4. The piezoelectric device according to claim 1, wherein the piezoelectric element is a surface acoustic wave element made of an IDT electrode.