JPWO2018174064A1 - 弾性波装置、分波器および通信装置 - Google Patents

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Abstract

SAW装置は、圧電基板と、圧電基板の下面に貼り合わされている、圧電基板よりも熱膨張係数が小さい支持基板と、圧電基板上に位置しているIDT電極と、IDT電極上に空間を形成しているカバーと、カバー上において互いに並列に延びており、平面透視において少なくとも一部が空間に重なっている複数のストリップ導体と、を有している。

Description

本開示は、弾性波を利用する電子部品である弾性波装置、当該弾性波装置を含む分波器および通信装置に関する。弾性波は、例えば、弾性表面波(SAW:surface acoustic wave)である。
弾性波装置として、いわゆるWLP(ウェハレベルパッケージ)形のものが知られている。WLP形の弾性波装置は、例えば、圧電基板と、圧電基板の上面に位置する励振電極と、励振電極の上から圧電基板の上面を覆って励振電極を封止するカバーとを有している。カバーは、例えば、弾性波が圧電基板の上面を伝搬しやすいように(圧電基板が振動しやすいように)、励振電極上に空間を構成するように形成される。
上記のような構成において、カバーが空間側に撓むことを抑制するために、カバーの上面側に導電体(金属)からなる補強層を設ける技術が知られている(例えば特許文献1〜3)。特許文献1では、平面形状がストライプ状またはメッシュ状の補強層が開示されている。
特開2008−227748号公報 特許第4586852号公報 特開2011−188255号公報
本開示の一態様に係る弾性波装置は、圧電基板と、前記圧電基板の下面に位置する前記圧電基板よりも熱膨張係数が小さい支持基板と、前記圧電基板上に位置している励振電極と、前記励振電極上に空間を形成しているカバーと、前記カバー上において互いに並列に延びており、平面透視において少なくとも一部が前記空間に重なっている複数の第1ストリップ導体と、を有している。
本開示の一態様に係る分波器は、送信信号をフィルタリングしてアンテナへ出力する送信フィルタと、前記アンテナからの受信信号をフィルタリングする受信フィルタと、を有しており、前記送信フィルタおよび前記受信フィルタの少なくとも一部が、上記の弾性波装置に含まれている。
本開示の一態様に係る通信装置は、アンテナと、前記アンテナと接続されている上記の分波器と、前記分波器に接続されているICと、を有している。
第1実施形態に係るSAW装置を示す外観斜視図である。 図1のSAW装置の一部を破断して示す斜視図である。 図1のSAW装置が有するSAW共振子の構成を示す平面図である。 図4(a)は図1のIVa-IVa線における断面図であり、図4(b)は図4(a)の領域IVbの拡大図である。 図1のSAW装置の平面図である。 図6(a)はストリップ導体のIDT電極に対する相対位置の一例を示す平面透視図であり、図6(b)はストリップ導体の変形例を示す平面図であり、図6(c)は図5のVIc−VIc線における断面図である。 第2実施形態に係るSAW装置の構成を示す平面図である。 第3実施形態に係るSAW装置の構成を示す平面図である。 SAW装置により構成された分波器の構成を模式的に示す回路図である。 分波器の利用例としての通信装置を示す模式図である。 図11(a)および図11(b)は実施例および比較例に係るSAW装置における温度変化に起因する特性の変化を示す図である。 他の実施例および比較例に係るSAW装置における温度変化に起因する特性の変化を示す図である。 変形例に係るSAW装置の部分断面図である。 第4実施形態に係るSAW装置の構成を示す平面図である。 貫通導体の変形例を示す断面図である。
以下、本開示に係る実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。
同一または類似する構成については、「端子9A」、「端子9B」のように、同一名称および同一の数字の符号に対して互いに異なるアルファベットの符号を付すことがあり、また、この場合において、単に「端子9」のように、アルファベットを省略することがある。
第2の実施形態以降において、既に説明された構成と共通または類似する構成について、既に説明された構成に付した符号を用い、また、図示や説明を省略することがある。なお、既に説明された構成と対応(類似)する構成については、既に説明された構成と異なる符号を付した場合においても、特に断りがない点は、既に説明された構成と同様である。
本開示に係るSAW装置は、いずれの方向が上方または下方とされてもよいものであるが、以下では、便宜的に、D1軸、D2軸およびD3軸からなる直交座標系を定義するとともに、D3軸の正側を上方として、上面、下面等の用語を用いることがある。また、平面視または平面透視という場合、特に断りがない限りは、D3軸方向に見ることをいう。なお、D1軸は、後述する圧電基板の上面に沿って伝搬するSAWの伝搬方向に平行になるように定義され、D2軸は、圧電基板の上面に平行かつD1軸に直交するように定義され、D3軸は、圧電基板の上面に直交するように定義されている。
<第1実施形態>
(SAW装置の全体構成)
図1は、第1実施形態に係るSAW装置1の構成を示す外観斜視図である。図2は、SAW装置1の一部を破断して示す斜視図である。
SAW装置1は、WLP形の電子部品であり、その外形は、例えば、概略薄型の直方体状とされている。SAW装置1の寸法は適宜に設定されてよい。一例を挙げると、平面視における1辺の長さ(D1軸方向またはD2軸方向)は、0.3mm以上2mm以下であり、厚さ(D3軸方向)は、0.2mm以上0.6mm以下である。
SAW装置1の上面には、複数(図示の例では12個)の端子9A〜9Kが露出している。SAW装置1は、例えば、上面を不図示の回路基板に対向させて配置され、回路基板のパッドと端子9とが半田等のバンプによって接合されることによって回路基板に実装される。その後、トランスファモールド等によって不図示のモールド樹脂がSAW装置1の周囲に配置されてSAW装置1は樹脂封止される。モールド樹脂は、バンプの厚さで回路基板とSAW装置1との間に構成された隙間にも充填される。
SAW装置1は、例えば、基板3と、基板3の上面に設けられる1以上(図示の例では複数)のSAW共振子5(図2)と、SAW共振子5を覆うカバー7と、カバー7の上面7aにおいて露出する上述の複数の端子9と、カバー7の上面7aに重なる補強層11とを有している。
基板3は、例えば、圧電基板13と、圧電基板13の下面に貼り合わされた支持基板15とを有している。
圧電基板13は、例えば、圧電性を有する単結晶によって構成されている。単結晶は、例えば、タンタル酸リチウム(LiTaO)、ニオブ酸リチウム(LiNbO)または水晶(SiO)からなる。カット角は適宜なものとされてよい。例えば、圧電基板13は、回転YカットX伝搬のものである。すなわち、X軸は圧電基板13の上面(D1軸)に平行であり、Y軸は、圧電基板13の上面の法線に対して所定の角度で傾斜している。
圧電基板13の平面形状は、例えば、矩形である。圧電基板13の大きさは適宜に設定されてよい。一例を挙げると、平面視における1辺の長さ(D1軸方向またはD2軸方向)は、0.3mm以上2mm以下であり、厚さ(D3軸方向)は、0.1μm以上30μm以下である。厚さは、SAW共振子5により励振されるSAWの波長により定義されてもよく、その場合には、0.05λ以上15λ以下としてもよい。例えば、SAW装置1が2GHzのフィルタとして機能する場合には、1λは約2μmとなる。
支持基板15は、例えば、圧電基板13の材料よりも熱膨張係数が小さい材料によって形成されている。これにより、例えば、圧電基板13の熱膨張を助長することがなく、SAW装置1の電気特性の温度変化を低減することができる。特に、圧電基板13と支持基板15とが直接接合されているか、15λ以下の介在層を介して接合されているときには、支持基板15により、圧電基板13の熱変形を抑制し、SAW装置1の電気特性の温度変化を低減することができる。このような材料としては、例えば、シリコン等の半導体、サファイア等の単結晶および酸化アルミニウム質焼結体等のセラミックを挙げることができる。なお、支持基板15は、互いに異なる材料からなる複数の層が積層されて構成されていてもよい。
支持基板15の平面形状および平面視における寸法は、例えば、圧電基板13と同等である。支持基板15の厚みは適宜に設定されてよい。例えば、支持基板15の厚みは、圧電基板13の厚みよりも厚くされる。一例として、支持基板15の厚みは、圧電基板13の厚みの10倍以上であり、また、例えば、100μm以上300μm以下である。
圧電基板13および支持基板15は、例えば、不図示の介在層を介して互いに貼り合わされている。介在層の材料は、有機材料であってもよいし、無機材料であってもよい。有機材料としては、例えば、熱硬化性樹脂等の樹脂が挙げられる。無機材料としては、例えば、SiO,Si,AlN等が挙げられる。また、複数の異なる材料からなる薄層を積層させた積層体を介在層としてもよい。このような積層体としては、例えば、音響反射膜を構成していてもよい。また、圧電基板13および支持基板15は、接着面をプラズマや中性子線などで活性化処理した後に介在層無しに貼り合わせる、いわゆる直接接合によって貼り合わされていても良い。
SAW共振子5は、圧電基板13の上面13aに導電層等が設けられることによって構成されている。複数のSAW共振子5は、例えば、ラダー型に接続されてラダー型SAW共振子フィルタを構成してよい。また、そのようなフィルタが2つ以上設けられることによって、複数のSAW共振子5(SAW装置1)は、分波器(例えばデュプレクサ)を構成してよい。
なお、本実施形態の説明においては、端子9の機能等について説明するときに、SAW装置1が分波器である場合を例に取ることがある。
カバー7は、例えば、平面視において枠状の枠部17と、枠部17の開口を塞ぐ蓋部19とを有している。これにより、圧電基板13の上面13a上には、上面13aの振動を容易化するための空間21(図2)が構成される。
枠部17は、例えば、概ね一定の厚さの層に空間21となる開口が1以上形成されることにより構成されている。枠部17の厚さ(空間21の高さ)は、例えば、数μm〜30μmである。蓋部19は、例えば、枠部17上に積層される、概ね一定の厚さの層により構成されている。蓋部19の厚さは、例えば、数μm〜30μmである。
枠部17および蓋部19は、同一の材料により形成されていてもよいし、互いに異なる材料により形成されていてもよい。図1および図2では、説明の便宜上、枠部17と蓋部19との境界線を明示しているが、現実の製品においては、枠部17と蓋部19とは、同一材料により一体的に形成されていてもよい。
カバー7(枠部17および蓋部19)は、基本的に絶縁材料によって構成されている。絶縁材料は、例えば、感光性の樹脂である。感光性の樹脂は、例えば、アクリル基やメタクリル基などのラジカル重合により硬化する、ウレタンアクリレート系、ポリエステルアクリレート系、エポキシアクリレート系の樹脂である。なお、カバー7の一部に導体が配されていてもよい。なお、カバー7の熱膨張係数は、適宜な大きさであってよく、例えば、圧電基板13を構成する圧電体の材料の熱膨張係数よりも大きい。
端子9は、例えば、カバー7の上面7aに位置する層状の導電体(例えば金属)からなる。金属は、例えば、Cuである。なお、端子9は、複数の導体層(複数の材料)から構成されていてもよい。端子9の平面形状は、適宜に設定されてよく、図示の例では円形である。端子9は、例えば、後述するようにSAW共振子5と電気的に接続されている。複数の端子9の数および配置は、適宜に設定されてよい。図示の例では、複数の端子9は、平面視で矩形のカバー7(圧電基板13)の外周縁に沿って配置されている。
端子9A〜9Lの役割は適宜に設定されてよい。例えば、端子9C、9Gおよび9Kは、信号の入力または出力に利用される端子であり、その他の端子9(9A、9B、9D、9F、9H、9I、9Jおよび9L)は、基準電位が付与される端子である。SAW装置1が分波器である場合においては、例えば、端子9Cは、アンテナと接続されるアンテナ端子であり、端子9Gおよび9Kの一方はアンテナ端子(9C)から出力すべき送信信号が入力される送信端子であり、他方はアンテナ端子から入力された受信信号を出力する受信端子である。
補強層11の材料は、例えば、カバー7の材料よりもヤング率が高い材料であり、例えば、金属(導体)である。金属は、例えば、Cuであり、また、端子9(その大部分)と同一材料であってもよい。また、補強層11は、複数の導体層(複数の材料)から構成されていてもよい。導体(補強層11の材料、金属)は、一般に、圧電基板13を構成する圧電体の材料よりも熱膨張係数が大きい。なお、補強層11の材料およびカバー7の材料は、いずれが他方よりも熱膨張係数が大きくてもよい。補強層11の厚さは適宜に設定されてよく、例えば、20μm以上30μm以下である。
(SAW共振子の基本構成)
図3は、SAW共振子5の構成を示す平面図である。
SAW共振子5は、いわゆる1ポートSAW共振子によって構成されている。SAW共振子5は、例えば、概念的かつ模式的に示すパッド39Aおよび39Bの一方から所定の周波数の電気信号が入力されると共振を生じ、その共振を生じた信号をパッド39Aおよび39Bの他方から出力する。
SAW共振子5は、例えば、上述の圧電基板13と、圧電基板13の上面13a上に設けられたIDT(interdigital transducer)電極23と、IDT電極23の両側に位置する1対の反射器25とを含んでいる。
IDT電極23および反射器25は、圧電基板13上に設けられた層状導体によって構成されている。IDT電極23および反射器25は、例えば、互いに同一の材料および厚さで構成されている。これらを構成する層状導体は、例えば、金属である。金属は、例えば、AlまたはAlを主成分とする合金(Al合金)である。Al合金は、例えば、Al−Cu合金である。層状導体は、複数の金属層から構成されていてもよい。層状導体の厚さは、SAW共振子5に要求される電気特性等に応じて適宜に設定される。一例として、層状導体の厚さは50nm〜600nmである。
IDT電極23は、1対の櫛歯電極27を含んでいる。なお、視認性を良くするために、一方の櫛歯電極27にはハッチングを付している。各櫛歯電極27は、バスバー29と、バスバー29から互いに並列に延びる複数の電極指31と、複数の電極指31間においてバスバー29から突出するダミー電極33とを含んでいる。1対の櫛歯電極27は、複数の電極指31が互いに噛み合うように(交差するように)配置されている。
バスバー29は、例えば、概ね一定の幅でSAWの伝搬方向(D1軸方向)に直線状に延びる長尺状に形成されている。そして、一対のバスバー29は、SAWの伝搬方向に直交する方向(D2軸方向)において互いに対向している。なお、バスバー29は、幅が変化したり、SAWの伝搬方向に対して傾斜したりしていてもよい。
各電極指31は、例えば、概ね一定の幅でSAWの伝搬方向に直交する方向(D2軸方向)に直線状に延びる長尺状に形成されている。各櫛歯電極27において、複数の電極指31は、SAWの伝搬方向に配列されている。また、一方の櫛歯電極27の複数の電極指31と他方の櫛歯電極27の複数の電極指31とは、基本的には交互に配列されている。
複数の電極指31のピッチp(例えば互いに隣り合う2本の電極指31の中心間距離)は、IDT電極23内において基本的に一定である。なお、IDT電極23の一部に、他の大部分よりもピッチpが狭くなる狭ピッチ部、または他の大部分よりもピッチpが広くなる広ピッチ部が設けられてもよい。
電極指31の本数は、SAW共振子5に要求される電気特性等に応じて適宜に設定されてよい。なお、図2は模式図であることから、電極指31の本数は少なく示されている。実際には、図示よりも多くの電極指31が配列されてよい。後述する反射器25のストリップ電極37についても同様である。
複数の電極指31の長さは、例えば、互いに同等である。なお、IDT電極23は、複数の電極指31の長さ(別の観点では交差幅)が伝搬方向の位置に応じて変化する、いわゆるアポダイズが施されていてもよい。電極指31の長さおよび幅は、要求される電気特性等に応じて適宜に設定されてよい。
ダミー電極33は、例えば、概ね一定の幅でSAWの伝搬方向に直交する方向に突出している。その幅は、例えば電極指31の幅と同等である。また、複数のダミー電極33は、複数の電極指31と同等のピッチで配列されており、一方の櫛歯電極27のダミー電極33の先端は、他方の櫛歯電極27の電極指31の先端とギャップを介して対向している。なお、IDT電極23は、ダミー電極33を含まないものであってもよい。
1対の反射器25は、SAWの伝搬方向において複数のIDT電極23の両側に位置している。各反射器25は、例えば、電気的に浮遊状態とされてもよいし、基準電位が付与されてもよい。各反射器25は、例えば、格子状に形成されている。すなわち、反射器25は、互いに対向する1対のバスバー35と、1対のバスバー35間において延びる複数のストリップ電極37とを含んでいる。複数のストリップ電極37のピッチ、および互いに隣接する電極指31とストリップ電極37とのピッチは、基本的には複数の電極指31のピッチと同等である。
なお、特に図示しないが、圧電基板13の上面13aは、IDT電極23および反射器25の上から、SiOやSi等からなる保護膜によって覆われていてもよい。保護膜はこれらの材料からなる複数層の積層体としてもよい。保護膜は、単にIDT電極23等の腐食を抑制するためのものであってもよいし、温度補償に寄与するものであってもよい。また、保護膜が設けられる場合等において、IDT電極23および反射器25の上面または下面には、SAWの反射係数を向上させるために、絶縁体または金属からなる付加膜が設けられてもよい。
保護膜が設けられる場合において、保護膜は、圧電基板13と枠部17との間に介在してもよいし、介在しなくてもよい。すなわち、カバー7は、圧電基板13の上面13a上に直接に載置されてもよいし、間接的に載置されてもよい。
1つの櫛歯電極27によって圧電基板13の上面13aに電圧が印加されることによって上面13aをD1軸方向に伝搬するSAWが励振される。SAW共振子5において、共振周波数は、電極指31のピッチpを半波長とするSAWの周波数と概ね同等となる。反共振周波数は、共振周波数と容量比とによって決定され、容量比は、主として圧電基板13によって規定され、電極指31の本数、交差幅または膜厚等によって調整される。
(端子とSAW共振子との接続)
図4(a)は、図1のIVa-IVa線における断面図である。図4(b)は、図4(a)の領域IVbの拡大図である。
上記のように端子9は、SAW共振子5(IDT電極23)と電気的に接続されている。より具体的には、例えば、図2および図4(a)に示すように、複数の端子9の一部(例えば9Aおよび9K)は、配線41、パッド43および貫通導体45によって、SAW共振子5と接続されている。
配線41およびパッド43は、例えば、圧電基板13の上面13a上に導体層が設けられることによって構成されている。当該導体は、IDT電極23および反射器25を構成する導体層と同一の材料および厚さの導体層から構成されてよい。なお、パッド43は、他の部分と共通する導体層上に他の材料からなる導体層を含んでいてもよい。配線41は、例えば、SAW共振子5とパッド43とを接続し、またはSAW共振子5同士を接続している。なお、IDT電極23を構成する導体層と同一の導体層からなる配線41に対して絶縁層を介して交差する配線41が設けられていてもよい。
貫通導体45は、例えば、パッド43上に立つ柱状に形成されており、枠部17および蓋部19を貫通している。貫通導体45は、例えば、Cu等の金属によって構成されている。なお、貫通導体45は、複数の材料から構成されていてもよい。例えば、内部と外周面とが互いに異なる材料から構成されていてもよい。貫通導体45の上には、複数の端子9のうちの一部(例えば9Aおよび9K)が配置されている。なお、貫通導体45は、複数の端子9および補強層11と同一の材料から一体的に構成されていてもよい。
また、図4(a)に示すように、複数の端子9の他の一部(例えば9L)は、貫通導体45上には設けられておらず、補強層11を介して貫通導体45と接続されている。
なお、このような貫通導体45上にない端子9と、補強層11との区別は、適宜になされてよい。例えば、SAW装置1が不図示の回路基板に不図示のバンプによって表面実装されている場合においては、そのバンプの接合位置によって特定可能である。また、例えば、SAW装置1のパンフレットおよび仕様書等に基づいて端子9の位置が特定され、ひいては、端子9と補強層11とが区別されてもよい。
また、図4(a)および図4(b)に示すように、補強層11上に、ソルダーレジスト等からなる絶縁層47が設けられている場合においては、絶縁層47から露出している部分が端子9として特定されてよい。絶縁層47は、例えば、バンプによって意図しない短絡が生じてしまうおそれを低減することに寄与する。なお、絶縁層47は設けられなくてもよい。
また、図4(b)に示すように、カバー7上に、端子9および補強層11を構成する第1金属層49と、端子9の表面を構成する(補強層11の表面を構成しない)第2金属層51とが設けられている場合においては、第2金属層51が配置されている領域が端子9として特定されてよい。第1金属層49は、例えば、Cuから構成され、第2金属層51は、例えば、AuまたはAgから構成されている。第2金属層51は、例えば、端子9とバンプとの接合強度の向上、および/または端子9の腐食防止に寄与する。なお、第2金属層51は、設けられなくてもよい。
(補強層の平面形状)
図5は、SAW装置1の平面図である。
なお、この図では、貫通導体45も点線で示している。図示の例では、端子9A〜9Lのうち、端子9A、9C、9E、9Gおよび9Kは貫通導体45上に位置しており、その他の端子9は貫通導体45から離れている。
補強層11は、平面視において、所定方向に延びている複数の長尺状パターンを含んでいる。複数の長尺状パターンは、例えば、バス導体55Aおよび55Bと、バス導体55Aよりも幅が狭いストリップ導体57Aおよび57Bとを有している。なお、補強層11は、端子9Hに接続されているエリアパターン56のように、長尺状パターンに分類すること(所定方向に延びていると概念すること)が困難な導体パターンを含んでいてもよい。
Aの付加符号を付したバス導体55Aおよびストリップ導体57Aは、例えば、SAWの伝搬方向(D1軸方向)に直交する方向(電極指31に平行な方向)に延びる導体である。Bの付加符号を付したバス導体55Bおよびストリップ導体57Bは、例えば、SAWの伝搬方向(D1軸方向、電極指31に直交する方向)に延びる導体である。なお、後述する他の実施形態においても、バス導体55およびストリップ導体57の付加符号AおよびBと、SAWの伝搬方向との対応関係は上記と同様である。
補強層11がバス導体55およびストリップ導体57から構成されていることから、カバー7の上面7aには、補強層11および端子9の非配置領域が複数構成されている。補強層11および端子9の合計面積は、適宜に設定されてよい。例えば、補強層11および端子9の合計面積は、上面7aの面積の2/3以下または1/2以下である。
後に詳述するように、バス導体55は、直接または端子9等を介して間接に貫通導体45に接続され、ひいては、パッド43および配線41を介してIDT電極23と接続されている。同様に、ストリップ導体57は、直接またはバス導体55等を介して間接に貫通導体45に接続され、ひいては、パッド43および配線41を介してIDT電極23と接続されている。換言すれば、バス導体55またはストリップ導体57は、カバー7内に少なくとも一部が位置する接続導体(貫通導体45、パッド43および配線41等)によってIDT電極23と接続されていることになる。これにより、IDT電極23からバス導体55またはストリップ導体57までの放熱経路が構成されている。
(バス導体)
バス導体55は、例えば、一定の幅で直線状に延びている。バス導体55の幅は、適宜に設定されてよい。例えば、バス導体55の幅は、端子9の幅(当該端子9に接続されているバス導体55の幅方向における端子9の大きさ。端子9が円形の場合は直径。)と概ね同等である。ここでいう概ね同等は、例えば、両者の差が端子9の幅の±20%以下の状態である。もちろん、バス導体55の幅は、端子9の幅よりも小さくてもよいし、大きくてもよい。
複数のバス導体55の本数または面積の合計は適宜に設定されてよい。例えば、バス導体55(55Aおよび55Bの双方)の面積の合計は、カバー7の上面の面積の1/2未満または1/3未満である。また、バス導体55Aおよび55Bは、いずれの本数が多くてもよい。同様に、バス導体55Aの面積の合計と、バス導体55Bの面積の合計とはいずれが大きくてもよい。図示の例では、バス導体55Aおよび55Bの本数(または面積の合計)は、概ね同等であり、若干、バス導体55Aの方がバス導体55Bよりも本数が多い(または面積の合計が大きい)。
複数のバス導体55は、カバー7の上面7aの適宜な位置に適宜な長さで配置されてよい。例えば、図5では、上面7aの外縁(1辺)に隣接して当該外縁に沿って、当該外縁よりも短い長さで延びるバス導体55が設けられている。また、上面7aの外縁に隣接する位置から上面7aの内側に延びるバス導体55が設けられている。この他、特に図示しないが、上面7aの外縁(1辺)に隣接して当該外縁に沿って当該外縁と概ね同等の長さで延びるバス導体55、上面7aの外縁から離れた位置において延びるバス導体55、または上面7aを横断または縦断する(すなわち外縁から外縁まで延びる)バス導体55が設けられていてもよい。なお、上記において、バス導体55が上面7aの外縁に隣接するとは、例えば、バス導体55と外縁との距離が、バス導体55の幅よりも小さい距離である状態である。
複数のバス導体55の空間21(別の観点では枠部17)に対する位置も任意である。例えば、複数のバス導体55のうち、上述した上面7aの外縁に沿って延びるバス導体55は、少なくとも外縁側が枠部17に重なっており、蓋部19を介して枠部17に支持されている。また、例えば、上面7aの外縁から内側へ延びるバス導体55は、外縁側は蓋部19を介して枠部17に支持され、内側は空間21に重なっている。なお、複数の空間21が構成されているような場合には、複数の空間21を仕切る壁部(枠部17)の上にバス導体55が位置していてもよい。また、図示の例とは異なり、平面透視において、空間21に重なるバス導体55が存在しなくてもよい。
複数のバス導体55は、互いに適宜な位置関係で配置されてよく、また、端子9を介してまたは介さずに、適宜に接続されて所定の形状を構成してよい。例えば、L字を構成するように2本のバス導体55が接続されていてもよいし(端子9F付近参照)、矩形の3辺を構成するように3本のバス導体55が接続されていてもよいし(端子9Dおよび9E付近参照)、矩形の4辺を構成するように4本のバス導体55が接続されていてもよい(端子9A、9Bおよび9L付近参照)。その他、T字が構成されるように2本(3本と捉えられてもよい)のバス導体55が接続されたり、十字が構成されるように2本(4本と捉えられてもよい)のバス導体55が接続されたりしてもよい。
バス導体55は、例えば、端子9から延びている。バス導体55と接続される端子9は、貫通導体45上に位置しているもの(9A等)であってもよいし、貫通導体45から離れているもの(9L等)であってもよい。バス導体55と接続される端子9は、例えば、基準電位が付与される端子である。なお、図示の例とは異なり、バス導体55は、端子9と分離されていてもよいし、基準電位が付与される端子9に代えて、信号が入力または出力される端子9から延びていてもよい。
以下の説明では、例えば、端子9Iは1本のバス導体55Bの中途に位置しているのではなく、端子9Iから互いに逆側に2本のバス導体55Bが延びていると捉え、このような捉え方のもと、バス導体55の本数を数える。このとき、一の端子9から延びるバス導体55の本数は、1〜4本のいずれであってもよい。バス導体55は、2つの端子9の電気的な接続に寄与していてもよいし、寄与していなくてもよい。
複数のバス導体55がなす形状(L字等)と、バス導体55と端子9との接続態様とは適宜に組み合わされてよい。
例えば、図5では、貫通導体45から離れている端子9Lは、2本のバス導体55が構成するL字の頂点に位置している。換言すれば、端子9Lからは、互いに交差(例えば直交)する方向に(少なくとも)2本のバス導体55(55Aおよび55B)が延びている。端子9B、9D、9F、9Iおよび9J(これらは貫通導体45から離れている端子9である。)についても同様である。
また、例えば、貫通導体45から離れている端子9Lは、3本のバス導体55が構成する矩形の3辺の一の頂点に位置している。換言すると、端子9Lから延びるバス導体55Aおよび55Bが設けられているとともに、端子9から延びているバス導体55Aの端子9Lから離れた位置から、端子9Lから延びているバス導体55Bと並列に延びるバス導体55Bが設けられている(A、Bは逆でもよい。)。端子9B、9D、9Iおよび9J(これらは貫通導体45から離れている端子9である。)についても同様である。
また、例えば、貫通導体45から離れている端子9Lは、4本のバス導体55が構成する矩形の4辺の一の頂点に位置している。換言すると、端子9Lから延びるバス導体55Aおよび55Bが設けられているとともに、端子9から延びているバス導体55Aおよび55Bの端子9Lから離れた位置から、端子9Lから延びているバス導体55Bおよび55Aに並列に延びるバス導体55Bおよび55Aが設けられている。端子9B(貫通導体45から離れている端子9である。)についても同様である。
なお、貫通導体45から離れている端子9に着目したが、貫通導体45上の端子9についても、上記と同様のバス導体55がなす形状と端子9との位置関係が成立してよい。
(ストリップ導体)
ストリップ導体57は、例えば、一定の幅で直線状に延びている。ストリップ導体57の幅は、適宜に設定されてよい。例えば、ストリップ導体57の幅は、バス導体55の幅(別の観点では端子9の幅乃至は最大径)の1/2以下または1/4以下である。
複数のストリップ導体57の本数または面積の合計は適宜に設定されてよい。例えば、複数のストリップ導体57の本数(57Aおよび57Bの合計)は、複数のバス導体55の本数(55Aおよび55Bの合計)よりも多い。また、例えば、複数のストリップ導体57の合計面積は、複数のバス導体55の合計面積よりも大きくてもよいし、同等でもよいし、小さくてもよい。
ストリップ導体57Aおよび57Bは、いずれの本数が多くてもよい。同様に、ストリップ導体57Aの面積の合計と、ストリップ導体57Bの面積の合計とはいずれが大きくてもよい。本実施形態では、SAWの伝搬方向に直交する方向(D2軸方向)に延びるストリップ導体57Aの方が、SAWの伝搬方向に延びるストリップ導体57Bよりも、本数が多い(または合計面積が大きい)。例えば、ストリップ導体57Aの本数(または合計面積)は、ストリップ導体57Bの本数(または合計面積)の2倍よりも多く、5倍以上または10倍以上である。
複数のストリップ導体57は、カバー7の上面7aの適宜な位置に適宜な長さで配置されてよい。例えば、ストリップ導体57は、上面7aを概ね縦断または横断する長さを有していてもよいし、そのような長さを有していなくてもよい。複数のバス導体55の空間21(別の観点では枠部17)に対する位置も適宜に設定されてよい。ただし、例えば、少なくとも一部のストリップ導体57は、その長さ方向の一部または全体が空間21に重なっている。
複数のストリップ導体57は、互いに適宜な位置関係で配置されてよく、また、適宜に接続されて所定の形状を構成してよい。図示の例では、比較的多い数でストリップ導体57AがSAWの伝搬方向に概ね均等のピッチで配列されている。そして、ストリップ導体57Bは、複数のストリップ導体57Aに交差している。なお、本実施形態の説明では、ストリップ導体57Aとストリップ導体57Bとが交差するという場合、十字を構成するような交差だけでなく、T字またはL字を構成するような交差も含むものとする。
カバー7の上面7a上のストリップ導体57全体ではなく、上記のように互いに交差しているストリップ導体57Aおよび57Bの一纏りに着目したときも、ストリップ導体57Aおよび57Bは、いずれの本数が多くてもよい(合計面積が大きくてもよい)。そして、図示の例では、ストリップ導体57Aの方がストリップ導体57Bよりも本数が多い(または合計面積が大きい)。例えば、ストリップ導体57Aの本数(または合計面積)は、ストリップ導体57Bの本数(または合計面積)の2倍よりも多く、または5倍以上である。
複数のストリップ導体57は、例えば、バス導体55から延びている(バス導体55と接続されている)。なお、本実施形態の説明では、ストリップ導体57とバス導体55とが十字を構成するように交差していると捉えてよい構成についても、ストリップ導体57がバス導体55から延びていると表現する(バス導体55を挟んで互いに逆側のストリップ導体57は互いに異なるものとして表現する。)。
図5でも多数例示されているように、互いに接続されているストリップ導体57とバス導体55とは、互いに交差する方向に延びていてもよいし(すなわち、バス導体55Aからストリップ導体57Bが延びていたり、バス導体55Bからストリップ導体57Aが延びていたりしてよい)、互いに同一方向に延びていてもよい(すなわち、バス導体55Aからストリップ導体57Aが延びていたり、バス導体55Bからストリップ導体57Bが延びていたりしてよい)。
また、例えば、複数のストリップ導体57は、バス導体55から延びているストリップ導体57と接続されている(交差している。)。例えば、図5の例では、端子9Jから−D2方向に延びているバス導体55Aから+D1軸方向に1本のストリップ導体57Bが延びており、このストリップ導体57Bに対して複数のストリップ導体57Aが交差している。
また、例えば、複数のストリップ導体57は、端子9Hに接続されているエリアパターン56から延びている。あるいは、複数のストリップ導体57は、エリアパターン56から延びているストリップ導体57に交差している。
複数のストリップ導体57のうち一部は、端子9同士の電気的な接続に寄与してもよい。例えば、端子9Fと端子9Hとの間に位置している複数のストリップ導体57は、これらの接続に寄与している。なお、この例では、複数のストリップ導体57は、直接には、端子9Fに接続されているバス導体55と、端子9Hに接続されているエリアパターン56とを接続している。この他、ストリップ導体57は、例えば、バス導体55同士を接続したり、エリアパターン56同士を接続したりすることによって、端子9同士を電気的に接続してもよい。
なお、特に図示しないが、ストリップ導体57は、バス導体55、エリアパターン56、端子9および他のストリップ導体57と接続されずに単体で存在していてもよい。また、例えば、互いに接続された(互いに交差している)複数のストリップ導体57が、バス導体55、エリアパターン56および端子9と接続されずに存在していてもよい。
複数のバス導体55同士の位置関係(複数のバス導体55がなす形状)に対する複数のストリップ導体57の位置関係も適宜に設定されてよい。例えば、端子9Aから−D1方向に延びているバス導体55Bと、端子9Lから−D1方向に延びているバス導体55Bとは互いに並列に延びており、この2つのバス導体55Bに架け渡されるように複数のストリップ導体57Aが設けられている。また、この複数のストリップ導体57Aは、別の観点では、複数のバス導体55によって構成される矩形の3辺または4辺の内部において2本のバス導体55に架け渡されている。
(ストリップ導体のIDT電極に対する相対位置)
図6(a)は、ストリップ導体57のIDT電極23(SAW共振子5)に対する相対位置の一例を示す平面透視図である。
既述のように、ストリップ導体57Aは、IDT電極23の電極指31に対して平行な方向に延びており、ひいては、複数のストリップ導体57Aは、複数の電極指31の配列方向において配列されている。また、ストリップ導体57Bは、電極指31に対して直交する方向に延びている。
複数のストリップ導体57Aは、例えば、複数の電極指31のピッチよりは大きいが、IDT電極23のSAWの伝搬方向(D1軸方向)における大きさよりは小さいピッチで配列されている。その結果、複数のストリップ導体57Aは、複数の電極指31の配置領域に重なっている。一方、ストリップ導体57Bは、例えば、複数の電極指31の配置領域に重なっていない。なお、複数の電極指31の配置領域は、例えば、複数の電極指31の配列方向における両端の電極指31と、1対のバスバー29の互いに対向する側の縁部とによって囲まれる領域(すなわち、IDT電極23の配置領域から1対のバスバー29の配置領域を除いた領域)である。
より具体的には、例えば、2つのIDT電極23が直列に接続されており、ストリップ導体57Bは、その間に位置している。なお、図示の例では、2つのIDT電極23は、配線41によって接続され、ストリップ導体57Bは、配線41上に位置している。ただし、2つのIDT電極23は、バスバー29同士が直接に接続されていてもよいし、ストリップ導体57Bは、2つのIDT電極23の間に位置するバスバー29に少なくとも一部が重なっていてもよい。
この直列接続された2つ(2以上)のIDT電極23(SAW共振子5)は、例えば、ラダー型SAW共振子フィルタ内の1つの直列共振子または1つの並列共振子を構成するものである。すなわち、設計上の思想としては、2つのSAW共振子5は、1つのSAW共振子を2以上に分割したものである。このような分割は、例えば、耐電力性の向上に有利である。
なお、このような相対関係とされずに、ストリップ導体57Bが複数の電極指31の配置領域と重なっていたり、および/またはストリップ導体57Aが複数の電極指31の配置領域と重ならないように配置されたりしてもよい。
(ストリップ導体の変形例)
図6(b)は、ストリップ導体57の変形例を示す平面図である。この図に示すように、ストリップ導体57は、端子9から延びていても構わない。なお、図示の例では、ストリップ導体57の端子9とは反対側の端部は、他の導体に接続されていない。もちろん、当該反対側の端部は、他の端子9、バス導体55、エリアパターン56または図示のストリップ導体57(ここでは57A)と直交する方向に延びるストリップ導体57(ここでは57B)と接続されていてもよい。また、図示のストリップ導体57(ここでは57A)の中途位置に対して、不図示の他のストリップ導体57(ここでは57B)が交差していてもよい。
(ストリップ導体の幅および厚さの大小関係)
図6(c)は、図5のVIc−VIc線における断面図である。
ストリップ導体57(補強層11)の厚さt1は、例えば、ストリップ導体57の幅w1よりも大きい。例えば、厚さt1は、幅w1に比較して1μm以上、または4μm以上大きい。また、別の観点では、例えば、厚さt1は、幅w1の5%以上、または20%以上大きい。一例として、例えば、幅w1は20μm程度であり、厚さt1は25μm程度である。ただし、厚さt1は、幅w1と同等とされてもよいし、幅w1よりも小さくされてもよい。
以上のとおり、本実施形態では、SAW装置1は、圧電基板13と、圧電基板13の下面に貼り合わされている、圧電基板13よりも熱膨張係数が小さい支持基板15と、圧電基板13上に位置しているIDT電極23と、IDT電極23上に空間21を形成しているカバー7と、カバー7上において互いに並列に延びており、平面透視において少なくとも一部が空間21に重なっている複数のストリップ導体57と、を有している。
従って、例えば、支持基板15によって圧電基板13の熱膨張が抑制され、ひいては、温度変化に起因する電気特性の変化が抑制される。すなわち、温度補償効果が得られる。また、例えば、複数のストリップ導体57によってカバー7の剛性を強化してカバー7が空間21側へ撓むおそれを低減できる。
ここで、補強層(導体)は、一般に圧電基板13よりも熱膨張係数が大きく、また、ヤング率が比較的大きい(例えばカバー7よりも大きい)。従って、例えば、カバー7の上面7aにベタ状の補強層を設けた場合においては、補強層の熱膨張によって圧電基板13に引張応力が加えられるおそれがある。その結果、支持基板15による温度補償効果が減じられるおそれがある。
しかし、SAW装置1では、複数のストリップ導体57によって補強層11を構成していることから、ベタ状の補強層を設けた態様に比較して、支持基板15による効果が減じられるおそれが低減される。また、例えば、補強層11は、ベタ状の補強層に比較して、体積に対する表面積が大きくなるから、体積に対する放熱の効率性が向上する。
本実施形態では、SAW装置1は、カバー7上において複数のストリップ導体57それぞれよりも広い幅で延びているバス導体55をさらに有している。複数のストリップ導体57は、バス導体55から延びている。
従って、例えば、複数のストリップ導体57はバス導体55に支持されることになり、複数のストリップ導体57によるカバー7の補強の効果が増大する。また、例えば、断面積が相対的に大きく、熱を伝え易いバス導体55に複数のストリップ導体57が接続されていることによって、複数のストリップ導体57間において熱を伝え易くなり、熱の偏りを解消して複数のストリップ導体57から均等に(効率的に)放熱を行い易くなる。
本実施形態では、SAW装置1は、端子9Aおよび9L付近において例示されているように、一のバス導体55と、当該バス導体55に対して並列に延びており、複数のストリップ導体57よりも幅が広い他のバス導体55をさらに有している。複数のストリップ導体57は、上記の2つのバス導体55の間に架け渡されている。
従って、例えば、複数のストリップ導体57は、バス導体55によって両端支持されることになり、複数のストリップ導体57によるカバー7の補強の効果がさらに増大する。また、複数のストリップ導体57間において熱を伝える効果も向上し、ひいては、放熱性も向上する。
本実施形態では、SAW装置1は、互いに並列に延びる複数のストリップ導体57(本実施形態では57A)と、当該複数のストリップ導体57Aと交差している1以上のストリップ導体57Bとを有している。この互いに交差する複数のストリップ導体57Aおよび1以上のストリップ導体57Bにおいて、1以上のストリップ導体57Bの数は、複数のストリップ導体57Aの数の1/2未満である。
従って、例えば、複数のストリップ導体57Aが1以上のストリップ導体57Bによって互いに接続されていることによって、複数のストリップ導体57A間において熱が伝わり易くなり、熱の偏りを解消して放熱効果を向上させることができる。このことは、特に図示しないが、本願発明者の行ったシミュレーション計算によって確認されている。その一方で、ストリップ導体57Bの数が相対的に少なくされていることにより、例えば、ストリップ導体57Bの熱膨張に起因して圧電基板13に生じる、ストリップ導体57Bの延在方向における引張応力が低減される。
なお、ストリップ導体57Aおよび57Bによってミアンダ型のインダクタを構成した態様(この態様も本開示に係る技術に含まれても構わない。)を考える。このインダクタにおいて、ストリップ導体57Aの数に対してストリップ導体57Bの数が最小になるようにインダクタを区切った場合、1本のストリップ導体57Bと2本のストリップ導体57Aとの組み合わせが抽出される。すなわち、ストリップ導体57Aの数に対してストリップ導体57Bの数が最小になるようにインダクタを区切ったとしても、ストリップ導体57Bの数は、ストリップ導体57Aの1/2である。従って、ストリップ導体57Bの数がストリップ導体57Aの数の1/2未満という事項は、ミアンダ型のインダクタとの差異を示していることにもなる。
本実施形態では、励振電極は、互いに並列に延びる複数の電極指31を有しているIDT電極23である。ストリップ導体57Aおよび57Bのうち相対的に数が多い複数のストリップ導体57Aは、複数の電極指31が延びる方向に延びている。
すなわち、複数の電極指31に交差(例えば直交)するストリップ導体57Bの数が少なくされている。これにより、例えば、SAWの伝搬方向において補強層11(ストリップ導体57B)から圧電基板13に加えられる引張応力が低減されることになる。一方、圧電基板13の膨張は、特にSAWの伝搬方向における膨張がSAW装置1の電気特性に影響を及ぼす。従って、例えば、支持基板15による温度補償効果の低下が効果的に低減される。
本実施形態では、上記のように複数のストリップ導体57Aに交差するとともに相対的に数が少ない1以上のストリップ導体57Bは、例えば、平面透視において複数の電極指31と重なっていない。
従って、例えば、ストリップ導体57BとIDT電極23との間で、意図しない電気的な結合が生じてしまうおそれが低減される。すなわち、ストリップ導体57BがSAW装置1の特性に影響を及ぼすおそれが低減される。ストリップ導体57Bは、数が少ないことから、そのような配置も可能になる。
本実施形態では、複数のストリップ導体57は、厚みが幅よりも大きい。
従って、例えば、ストリップ導体57は、その断面積に対して、空間21側への撓み変形に関する断面2次モーメントが相対的に大きくされる。その結果、例えば、カバー7が空間21側へ撓むおそれを低減する効果を保ちつつ、圧電基板13に対してその平面方向に及ぼす熱応力を低減することができる。
本実施形態では、SAW装置1は、少なくとも一部がカバー7内に位置しており、IDT電極23と複数のストリップ導体57とを接続している接続導体(例えば配線41、パッド43、貫通導体45、端子9およびバス導体55)をさらに有している。
従って、例えば、IDT電極23からストリップ導体57への伝熱経路が構成されていることになる。その結果、IDT電極23において、温度変化に起因する特性変化が低減される。また、例えば、ストリップ導体57が基準電位が付与される端子9に接続されている場合においては、基準電位が付与される導体の体積が大きくなるから、基準電位が安定する。その結果、例えば、SAW装置1の特性が向上する。
また、本実施形態では、SAW装置1は、一つのバス導体55Bに複数のストリップ導体57Aが接続されている。そして、これら複数のストリップ導体57Aが略同一のピッチで配置されている。
従って、ストリップ導体57Aが梁のように機能して、蓋部19が空間21の側に変形することを抑制することができる。また、ストリップ導体57Aが均等ピッチで配置されていることから、外部からの応力を分散させることができるので、SAW装置1の信頼性を高めることができる。
さらに、上述の構成より、ストリップ導体57Aの幅に比べ複数のストリップ導体57A間の距離が大きくなっていても、蓋部19の変形を抑制することができる。また、ストリップ導体57Aの幅に比べ複数のストリップ導体57A間の距離を大きくすることで、圧電基板13に対してその平面方向に及ぼす熱応力を低減することができる。
本実施形態では、別の観点では、SAW装置1は、圧電基板13と、圧電基板13上に位置しているIDT電極23と、IDT電極23を覆っているカバー7と、カバー7の少なくとも上面7a側部分を貫通している、IDT電極23と電気的に接続されている貫通導体45と、カバー7上に位置しており、平面視において貫通導体45から離れている端子9(例えば端子9L、9B、9D、9F、9Iまたは9J)と、カバー7上に位置しており、貫通導体45と上記の貫通導体45から離れている端子9とを接続している補強層11と、を有している。補強層11は、貫通導体45から離れている端子9を起点として互いに交差する方向に延びるバス導体55Aおよび55Bを有している。
従って、例えば、実装されているSAW装置1に平面方向(D1軸方向および/またはD2軸方向)における力が加えられたときに、SAW装置1の変形または破損のおそれが低減される。すなわち、せん断応力耐性を向上させることができる。具体的には、例えば、以下のとおりである。
SAW装置1は、例えば、複数の端子9と、不図示の回路基板とが不図示のバンプによって接合されることによって回路基板に実装される。従って、実装されているSAW装置1に平面方向の力が加えられると、この力は、複数の端子9に加えられることになる。ここで、例えば、貫通導体45上の端子9は、カバー7よりもヤング率が大きい貫通導体45から反力を受けることから、圧電基板13またはカバー7に対する平面方向における変位が生じにくい。一方、貫通導体45から離れている端子9においては、そのような反力が得られないことから、圧電基板13またはカバー7に対する変位が生じやすい。その結果、貫通導体45から離れている端子9およびその周囲においては、変形乃至は破損が生じやすい。例えば、端子9がカバー7上の本来の位置からずれてしまう。ひいては、例えば、短絡または断線が生じるおそれがある。
しかし、本実施形態では、貫通導体45から離れている端子9から、互いに交差する方向へバス導体55Aおよび55Bが延びている。バス導体55Aは、その延在方向(D2軸方向)において比較的長い距離に亘ってカバー7と密着しているから、当該延在方向において変位しにくい。このようなバス導体55Aが端子9を起点として延びていることから、端子9は、バス導体55Aの延在方向における変位が抑制される。同様に、貫通導体45から離れている端子9は、バス導体55Bの延在方向(D1軸方向)における変位が抑制される。その結果、貫通導体45から離れている端子9は、平面方向における変位が抑制される。ひいては、端子9およびその周囲における変形乃至は破損が抑制される。
本実施形態では、補強層11は、例えば、端子9Lから延びるバス導体55Bに対して並列に延びて、端子9Lから延びるバス導体55Aと接続されているバス導体55Bをさらに有している(この接続は、端子9を介していても介していなくてもよく、本実施形態では端子9Aを介している。)。すなわち、矩形の3辺が構成されるようにバス導体55Aおよび55Bが設けられている。
従って、例えば、端子9Lの平面方向における変位は、矩形の3辺の変形(例えば2辺がなす角度を変化させるような変形)を伴うことになる。その結果、例えば、端子9Lは、補強層11からさらに反力を得やすくなる。ひいては、せん断応力耐性がさらに向上する。特に、矩形の4辺が構成されるようにバス導体55Aおよびバス導体55Bが設けられている場合においては、この効果が増大する。
本実施形態では、補強層11は、例えば、端子9Lから延びるバス導体55Aおよび55Bのバス導体55Bから延びており、バス導体55Aおよび55Bよりも幅が狭い複数のストリップ導体57Aを有している。
従って、例えば、ストリップ導体57Aの延びる方向において、端子9Lの変位がさらに抑制される。また、複数のバス導体55Aがバス導体55Bから延びる場合に比較して、補強層11の面積を小さくすることができる。その結果、例えば、補強層11の熱膨張に起因して圧電基板13に生じる引張応力を低減することができ、ひいては、SAW装置1の特性が変化してしまうおそれを低減できる。この効果は、複数のストリップ導体57がSAWの伝搬方向に配列されているものである場合に顕著となる。
本実施形態では、補強層11は、例えば、端子9Lから延びるバス導体55Bと、当該バス導体55Bに並列に延びるバス導体55B(端子9Aから延びるもの)との間に架け渡されており、バス導体55Aおよび55Bよりも幅が狭い複数のストリップ導体57Aを有している。
従って、例えば、端子9Lの平面方向における変位は、1対のバス導体55Bおよび複数のストリップ導体57Aによって構成されている形状の変形を伴うことになる。その結果、例えば、端子9Lは、補強層11からさらに反力を得やすくなる。また、複数のバス導体55Aが1対のバス導体55B間に架け渡されている場合に比較して、補強層11の面積を小さくすることができる。
本実施形態では、SAW装置1は、圧電基板13の下面に貼り合わされている、圧電基板13よりも熱膨張係数が小さい支持基板15をさらに有している。補強層11は、バス導体55を含む構成である。
従って、例えば、複数のストリップ導体によって補強層11を構成していることによる効果と同様に、ベタ状の補強層を設けた場合に比較して、補強層11によって支持基板15の温度補償効果が減じられてしまうおそれが低減される。
なお、第1実施形態において、SAW装置1は弾性波装置の一例である。IDT電極23は励振電極の一例である。ストリップ導体57Aは第1ストリップ導体の一例である。ストリップ導体57Bは第2ストリップ導体の一例である。バス導体55Bは第1バス導体および第2バス導体の一例である。補強層11は導体層の一例である。バス導体55Aまたは55Bは第1延出部〜第4延出部の一例である。
また、上述の例では、貫通導体45がカバー7を貫通することで、パッド43をカバー7の上面まで電気的に導出しているが、この限りではない。例えば、カバー7の外周縁の外側にパッド43が位置するようにカバー7を配置し、パッド43の上面からカバー7の上面までカバー7の外側面の一部を連続して覆うような導出電極を設けてもよい。この場合には、カバー7を導出電極で補強し、かつ、水分等の侵入を防ぐことができる。
さらに、上述の説明では、端子9に半田等を形成して、SAW装置1を回路基板に実装する構成について説明したが、この限りではない。図13に、SAW装置1の変形例を示す。図13は、図5のXIII−XIII線に相当する位置における断面図である。
図13に示すように、蓋部19上に、比較的厚みのある絶縁層47を設けてもよい。この場合には、例えば、絶縁層47は空間21と同等以上の高さ(厚み)を備えていてもよい。絶縁層47は、例えば、図4と同様にソルダ―レジストにより形成される。
そして、端子9上に位置し、絶縁層47中を厚み方向に貫通する上部貫通導体44を備え、この上部貫通導体44上に半田を形成することで回路基板への実装を容易なものにしてもよい。
この場合には、半田から上部貫通導体44を介して端子9に応力が伝わる。そして、端子9の直下に貫通導体45を有する場合には、端子9の上下に一連の貫通導体(45,44)があることから、端子9に加わる面方向における応力に対抗することができる。
一方で、端子9が貫通導体45から離れている場合、すなわち端子9の直下に貫通導体45がなく、直上のみに上部貫通導体44が位置する場合には、端子9に加わる面方向における応力に対抗する力が弱くなる。しかしながら、バス導体55A,55Bが端子9を起点に延在していることから、バス導体55により端子9に加わる面方向における応力に対抗する力を高めることができる。
なお、図13に示す構成のSAW装置1を回路基板に実装してダイシェアテストを行なったところ、端子9の剥がれ、絶縁層47とカバー7との剥がれ共に生じなかった。これに対して、比較例のSAW装置として端子9から延びるバス導体55を備えない点のみSAW装置1と異なり、その他の点は図13に示すSAW装置1と同様としたものを作製した。比較例のSAW装置は、同様のテストの結果、貫通導体45から離れた位置における端子9がカバー7から剥離し、かつ、絶縁層47とカバー7との剥がれも生じた。以上より、バス導体55によりSAW装置1の信頼性を高めることができることを確認した。
<第2実施形態>
図7は、第2実施形態に係るSAW装置201の構成を示す平面図である。この図は、第1実施形態の図5に対応している。
SAW装置201は、補強層の具体的な形状がSAW装置1と異なり、その他は同様である。SAW装置201の補強層211は、SAW装置1の補強層11に比較して、バス導体55の数が減じられている。また、これに伴い、複数のストリップ導体57の配置領域は、第1実施形態よりも広くされている。
<第3実施形態>
図8は、第3実施形態に係るSAW装置301の構成を示す平面図である。この図は、第1実施形態の図5に対応している。
SAW装置301は、補強層の具体的な形状がSAW装置1と異なり、その他は同様である。SAW装置1の補強層11では、ストリップ導体57Aの本数がストリップ導体57Bの本数よりも多くされた。これに対して、SAW装置301の補強層311では、ストリップ導体57Bの本数がストリップ導体57Aの本数よりも多くされている。なお、SAW装置301において、バス導体55の配置は、SAW装置1におけるものと同様である。
<第4実施形態>
図14は、第4実施形態に係るSAW装置401の構成を示す平面図である。この図は、第1実施形態の図5に対応している。
SAW装置401は、補強層の具体的な形状がSAW装置1と異なり、その他は同様である。SAW装置401の補強層411は、SAW装置1の補強層11において、複数のストリップ導体57が省略された形状である。
このような構成においても、貫通導体45から離れている端子9を起点として互いに交差する方向に延びるバス導体55Aおよび55Bが設けられていることにより、例えば、せん断応力耐性が向上する。
(貫通導体の変形例)
図15は、貫通導体の変形例を示す断面図である。この図は、図4(a)に相当する。
紙面左側に示すように、カバー7の全体を貫通する貫通導体45が設けられるのではなく、枠部17(別の観点ではカバー7の下面側部分)を貫通する貫通導体46Aと、蓋部19(別の観点ではカバー7の上面側部分)を貫通する貫通導体46Bと、貫通導体46Aおよび46Bを接続する内部配線42とが設けられてもよい。
貫通導体46Aは、例えば、パッド43上に位置している。貫通導体46Bは、平面視において貫通導体46Aから離れている。内部配線42は、枠部17と蓋部19との間(別の観点ではカバー7内)において圧電基板13の上面13aに平行に延びる層状導体からなる。端子9は、図示の例のように、補強層11(例えばバス導体55)を介して貫通導体46Bと接続されていてもよいし、図示とは異なり、貫通導体46B上に設けられて貫通導体46Bと接続されていてもよい。
このような貫通導体46Aおよび46Bならびに内部配線42を用いることによって、貫通導体(46B)と補強層11(バス導体55)との接続位置に対する、圧電基板13上のパッド43の位置による制約が緩和される。その結果、例えば、貫通導体46Bによってバス導体55の変位を抑制できるように適宜な位置に貫通導体46Bを配置することができる。ひいては、せん断応力耐性を向上させることが容易化される。
<分波器>
図9は、SAW装置1(または201、301もしくは401)が分波器である場合における、SAW装置1の構成を模式的に示す回路図である。この図の紙面左上に示された符号から理解されるように、この図では、櫛歯電極27が二叉のフォーク形状によって模式的に示されている。
分波器101は、例えば、送信端子(例えば9K)からの送信信号をフィルタリングしてアンテナ端子(例えば9C)へ出力する送信フィルタ109と、アンテナ端子9Cからの受信信号をフィルタリングして1対の受信端子(例えば9G)に出力する受信フィルタ111とを有している。
送信フィルタ109および受信フィルタ111は、例えば、それぞれ、複数のSAW共振子5がラダー型に接続されて構成された、ラダー型SAW共振子フィルタによって構成されている。例えば、送信フィルタ109は、送信端子9Kとアンテナ端子9Cとの間に直列に接続された複数(1つでも可)のSAW共振子5(いわゆる直列共振子)と、その直列のラインと基準電位とを接続する複数(1つでも可)のSAW共振子5(いわゆる並列共振子)とを有している。
なお、特に図示しないが、送信フィルタ109および/または受信フィルタ111は、ラダー型フィルタ以外のフィルタであってもよい。例えば、これらのフィルタは、縦結合多重モード(2重モードを含むものとする)型SAW共振子フィルタであってもよい。この多重モード型フィルタにおいては、例えば、複数のIDT電極23がSAWの伝搬方向に互いに隣接して配列され、その両側に1対の反射器25が設けられる。
<通信装置>
図10は、SAW装置1(分波器)の利用例としての通信装置151の要部を示すブロック図である。通信装置151は、電波を利用した無線通信を行うものであり、SAW装置1を含んでいる。
通信装置151において、送信すべき情報を含む送信情報信号TISは、RF−IC(Radio Frequency Integrated Circuit)153によって変調および周波数の引き上げ(搬送波周波数の高周波信号への変換)がなされて送信信号TSとされる。送信信号TSは、バンドパスフィルタ155によって送信用の通過帯以外の不要成分が除去され、増幅器157によって増幅されてSAW装置1(送信端子9K)に入力される。そして、SAW装置1は、入力された送信信号TSから送信用の通過帯以外の不要成分を除去し、その除去後の送信信号TSをアンテナ端子9Cからアンテナ159に出力する。アンテナ159は、入力された電気信号(送信信号TS)を無線信号(電波)に変換して送信する。
また、通信装置151において、アンテナ159によって受信された無線信号(電波)は、アンテナ159によって電気信号(受信信号RS)に変換されてSAW装置1(アンテナ端子9C)に入力される。SAW装置1は、入力された受信信号RSから受信用の通過帯以外の不要成分を除去して増幅器161に出力する。出力された受信信号RSは、増幅器161によって増幅され、バンドパスフィルタ163によって受信用の通過帯以外の不要成分が除去される。そして、受信信号RSは、RF−IC153によって周波数の引き下げおよび復調がなされて受信情報信号RISとされる。
なお、送信情報信号TISおよび受信情報信号RISは、適宜な情報を含む低周波信号(ベースバンド信号)でよく、例えば、アナログの音声信号もしくはデジタル化された音声信号である。無線信号の通過帯は、各種の規格に従ったものでよい。変調方式は、位相変調、振幅変調、周波数変調もしくはこれらのいずれか2つ以上の組み合わせのいずれであってもよい。回路方式は、図10では、ダイレクトコンバージョン方式を例示したが、それ以外の適宜なものとされてよく、例えば、ダブルスーパーヘテロダイン方式であってもよい。また、図10は、要部のみを模式的に示すものであり、適宜な位置にローパスフィルタやアイソレータ等が追加されてもよいし、また、増幅器等の位置が変更されてもよい。
<実施例および比較例>
実施例および比較例に係るSAW装置を試作してその特性を調べた。その結果を以下に示す。
図11(a)および図11(b)は、実施例および比較例に係るSAW装置における温度変化に起因する特性の変化を示す図である。図11(a)は、SAW装置の周囲温度を−25℃から85℃へ変化させたときの結果を示している。図11(b)は、SAW装置の周囲温度を25℃から85℃へ変化させたときの結果を示している。
横軸の「E1」は、実施例に対応しており、横軸の「C1」〜「C3」は、比較例に対応している。具体的には、実施例E1では、補強層は、バス導体55およびストリップ導体57を有している。なお、実施例E1の補強層の詳細形状は、図7(第2実施形態)のものに近い。比較例C1では、カバー7の上面にベタ状の補強層が設けられている。比較例C2は、補強層が設けられていない。比較例C3は、補強層および補強層を覆う絶縁層(図4の47参照。実施例および他の比較例では設けられている。)が設けられていない。
縦軸は、SAW装置1の周囲の温度を変化させたときの、周波数の変化量df(Hz)または圧電基板13に生じる応力σ(Pa)を示している。変化量dfは、SAW装置1が含むラダー型フィルタにおいて、減衰量が20dBとなる周波数の変化量である。変化量dfは、実測によって得られている。応力σはシミュレーション計算によって得られている。
線L1は、応力σを示している。線L2〜L4は、変化量dfを示しており、具体的な種々の設計値および/または補強層の厚みが互いに異なっている。
これらの図から、バス導体55およびストリップ導体57によって補強層11(E1)が構成されることによって、ベタ状の補強層(C1)が設けられる場合に比較して、変化量dfが小さくなることが確認できる。すなわち、支持基板15による温度補償効果が補強層によって低減されることを抑制できることが確認できる。さらに言い換えると、本構成によれば、補強層11が存在していても、支持基板15による温度補償効果を維持できる。また、その効果の程度は、比較例C1〜C3および実施例E1の比較から、十分な大きさであることが確認できる。また、変化量dfの改善の傾向は、応力σの変化の傾向と類似しており、変化量dfの改善が応力σに起因するものであることが確認できる。
なお、比較例C2、C3は、変化量dfの改善は見込めるが、外部からの応力により蓋部19が空間21の側に変形し圧電基板13と接触してしまうことを確認した。なお、実際に回路基板に実装し、トランスファモールド方式でモールドした際に、比較例C1、実施例E1は空間21を維持していたが、比較例C2、C3は空間21が潰れていることを確認した。
なお、枠部17の外周で囲まれた面積に対して補強層11の面積の割合を変化させて製造したSAW装置1を回路基板に実装し、トランスファモールド方式でモールドして空間21の形状を確認した。その結果、図7に示すSAW装置201のように、バス導体55を減らし、枠部17の外周で囲まれた面積に対してに対して補強層11の面積の割合を35%としたときも、空間21を維持できることを確認した。
図12は、他の実施例および比較例に係るSAW装置における温度変化に起因する特性の変化を示す図である。
横軸の「E11」〜「E13」は、実施例に対応しており、横軸の「C11」は、比較例に対応している。具体的には、実施例E11では、補強層の詳細形状は、第1実施形態(図5)の補強層11と概ね同じである。実施例E12では、補強層の詳細形状は、第2実施形態(図7)の補強層211と概ね同じである。実施例E13では、補強層の詳細形状は、第3実施形態(図8)の補強層311と概ね同じである。比較例C1では、カバー7の上面にベタ状の補強層が設けられている。
縦軸は、図11と同様に、SAW装置1の周囲の温度を変化させたときの、周波数の変化量dfまたは圧電基板13に生じる応力σを示している。この図においても、変化量dfは、実測によって得られ、応力σはシミュレーション計算によって得られている。
棒グラフは、その頂部の位置によって変化量dfを示している。菱形のプロットは、応力σを示している。
この図から、実施例E11〜E13のいずれにおいても、比較例C11に比較して、変化量dfを小さくする効果が得られること、この効果は、熱応力の低下によって得られていることが確認できる。また、実施例E11およびE13の比較から、SAWの伝搬方向に延びるストリップ導体57Bの数を相対的に少なくした方が、変化量dfが小さくなることが確認できる。なお、変化量dfの縮小の観点からは、実施例E12が最もよい。ただし、カバー7の補強の観点も踏まえると、必ずしもその限りではない。
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
弾性波装置は、SAW装置に限定されない。例えば、弾性波装置は、BAW(Bulk Acoustic Wave)装置であってもよいし、圧電薄膜共振器を含むものであってもよい。また、弾性波装置は、送信フィルタと受信フィルタとを有する分波器(狭義のデュプレクサ)に限定されず、例えば、複数の受信信号を分波する分波器であってもよい。また、弾性波装置は、3つ以上の信号を分波するものであってもよいし、3つ以上のフィルタを有するものであってもよい。
弾性波装置は、カバーを貫通する貫通導体45およびカバー上の端子9を有さないものであってもよい。例えば、カバーの、パッド43上に貫通孔を設け、弾性波装置が実装される回路基板のパッドと、パッド43とが直接にバンプによって接合されてもよい。
バス導体およびストリップ導体は、弾性波の伝搬方向に対して傾斜していてもよい。バス導体およびストリップ導体は、一定の幅で延びていなくてもよく、連続的または階段状に幅が変化してもよい。また、バス導体およびストリップ導体は、直線状に延びていなくてもよく、湾曲したり、屈曲したりするように延びていてもよい。ストリップ導体よりも幅が広いバス導体は設けられなくてもよい。また、ストリップ導体は、比較的幅が広くてもよい。例えば、ストリップ導体は、実施形態のバス導体と同程度の幅を有していてもよい。
なお、本開示からは、支持基板の存在を前提としない技術を抽出可能である。例えば、以下の技術を抽出可能である。
圧電基板と、
前記圧電基板上に位置している励振電極と、
前記励振電極上に空間を形成しているカバーと、
前記カバー上において延びているバス導体と、
前記カバー上において、前記バス導体よりも狭い幅で前記バス導体から延びており、平面透視において少なくとも一部が前記空間に重なっている第1ストリップ導体と、
を有している弾性波装置。
圧電基板と、
前記圧電基板上に位置している励振電極と、
前記励振電極上に空間を形成しているカバーと、
前記カバー上において延びており、平面透視において少なくとも一部が前記空間に重なっている複数の第1ストリップ導体と、
前記複数の第1ストリップ導体と交差している1以上の第2ストリップ導体と、
有しており、
前記1以上の第2ストリップ導体の数が前記複数の第1ストリップ導体の数の1/2未満である
弾性波装置。
圧電基板と、
前記圧電基板上に位置している励振電極と、
前記励振電極上に空間を形成しているカバーと、
前記カバー上において延びており、平面透視において少なくとも一部が前記空間に重なっている複数の第1ストリップ導体と、
を有しており、
前記複数の第1ストリップ導体は、厚みが幅よりも大きい
弾性波装置。
また、本開示からは、支持基板だけでなく、ストリップ導体の存在を前提としない技術を抽出可能である。例えば、以下の技術を抽出可能である。
圧電基板と、
前記圧電基板上に位置している励振電極と、
前記励振電極を覆っているカバーと、
前記カバーの少なくとも上面側部分を貫通している、前記励振電極と電気的に接続されている第1貫通導体と、
前記カバー上に位置しており、平面視において前記第1貫通導体から離れている端子と、
前記カバー上に位置しており、前記第1貫通導体と前記端子とを接続している導体層と、
を有しており、
前記導体層は、前記端子を起点として互いに交差する方向に延びる第1延出部および第2延出部を有している
弾性波装置。
なお、上記の技術においては、カバーは、励振電極上に空間を形成しないものであってもよい。従って、弾性波装置は、弾性境界波装置(ただし、広義にはSAW装置に含まれる。)であってもよい。
また、上述の例では、カバー7を構成する枠部17は圧電基板13上に位置する場合を例に説明したが、この限りではない。具体的には、圧電基板13を平面視で支持基板15よりも内側に位置させ、枠部17を、圧電基板13に覆われていない支持基板15上に位置させてもよい。上述の例では、圧電基板に加わる引張応力を抑制することで、支持基板15による温度補償効果が効果的に発現されるようにした。これに対して、枠部17を支持基板15上に位置させる場合には、導体パターンがベタパターンの場合に比べて支持基板15に加わる引張応力を減少させることができる。これにより、効果的に圧電基板13の熱膨張を抑制することができるものとなる。
1…SAW装置(弾性波装置)、7…カバー、13…圧電基板、15…支持基板、23…IDT電極(励振電極)、55(55Aおよび55B)…ストリップ導体。

Claims (16)

  1. 圧電基板と、
    前記圧電基板の下面に位置する、前記圧電基板よりも熱膨張係数が小さい支持基板と、
    前記圧電基板上に位置している励振電極と、
    前記励振電極上に空間を形成しているカバーと、
    前記カバー上において互いに並列に延びており、平面透視において少なくとも一部が前記空間に重なっている複数の第1ストリップ導体と、
    を有している弾性波装置。
  2. 前記カバー上において前記複数の第1ストリップ導体それぞれよりも広い幅で延びている第1バス導体をさらに有しており、
    前記複数の第1ストリップ導体は、前記第1バス導体から延びている
    請求項1に記載の弾性波装置。
  3. 前記第1バス導体と並列に延びており、前記複数の第1ストリップ導体よりも幅が広い第2バス導体をさらに有しており、
    前記複数の第1ストリップ導体は、前記第1バス導体と前記第2バス導体との間に架け渡されている
    請求項2に記載の弾性波装置。
  4. 前記複数の第1ストリップ導体と交差している1以上の第2ストリップ導体をさらに有しており、
    前記1以上の第2ストリップ導体の数が前記複数の第1ストリップ導体の数の1/2未満である
    請求項1〜3のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  5. 前記励振電極は、互いに並列に延びる複数の電極指を有しているIDT電極であり、
    前記複数の第1ストリップ導体は、前記複数の電極指が延びる方向に延びている
    請求項4に記載の弾性波装置。
  6. 前記1以上の第2ストリップ導体は、平面透視において前記複数の電極指と重なっていない
    請求項4または5に記載の弾性波装置。
  7. 前記複数の第1ストリップ導体は、厚みが幅よりも大きい
    請求項1〜6のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  8. 少なくとも一部が前記カバー内に位置しており、前記励振電極と前記複数の第1ストリップ導体とを接続している接続導体をさらに有している
    請求項1〜7のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  9. 前記カバーの少なくとも上面側部分を貫通している、前記励振電極と電気的に接続されている第1貫通導体と、
    前記カバー上に位置しており、平面視において前記第1貫通導体から離れている端子と、
    前記カバー上に位置しており、前記第1貫通導体と前記端子とを接続している導体層と、
    を有しており、
    前記導体層は、前記端子を起点として互いに交差する方向に延びる第1延出部および第2延出部を有している
    請求項1〜8のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  10. 前記導体層は、前記第1延出部に対して並列に延びて前記第2延出部と接続されている第3延出部をさらに有している
    請求項9に記載の弾性波装置。
  11. 前記導体層は、前記第1延出部と前記第3延出部とに架け渡されている第4延出部をさらに有している
    請求項10に記載の弾性波装置。
  12. 前記複数の第1ストリップ導体は、前記第1延出部から前記第1延出部に交差する方向に延びており、前記第1延出部および前記第2延出部よりも幅が狭い
    請求項9〜11のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  13. 前記複数の第1ストリップ導体は、前記第1延出部と前記第3延出部との間に架け渡されており、前記第1〜第3延出部よりも幅が狭い
    請求項10または11に記載の弾性波装置。
  14. 前記カバーの下面側部分のみを貫通している第2貫通導体と、
    前記カバーに埋設されており、前記第2貫通導体から前記圧電基板の上面に平行に延びている内部配線と、
    をさらに有しており、
    前記第1貫通導体は、前記カバーの上面側部分のみを貫通しており、前記内部配線と接続されている
    請求項9〜13のいずれか1項に記載の弾性波装置。
  15. 送信信号をフィルタリングしてアンテナへ出力する送信フィルタと、
    前記アンテナからの受信信号をフィルタリングする受信フィルタと、
    を有しており、
    前記送信フィルタおよび前記受信フィルタの少なくとも一部が、請求項1〜14のいずれか1項に記載の弾性波装置に含まれている
    分波器。
  16. アンテナと、
    前記アンテナと接続されている請求項15に記載の分波器と、
    前記分波器に接続されているICと、
    を有している通信装置。
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