JPWO2018235433A1 - 弾性波装置 - Google Patents
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Abstract
アイソレーション特性の低下を抑制する。第１の弾性波素子（第１フィルタ２）は、少なくとも一部に圧電性を有する第１の基板（２０）と、第１の基板（２０）の第１面（２０Ａ）に設けられている第１の機能電極（２１）と、第１の機能電極（２１）と電気的に接続する第１の配線導体（２３）とを有する。第１の弾性波素子（第１フィルタ２）は更に、第１の基板（２０）の第１面（２０Ａ）に設けられて第２の配線導体（３３）と電気的に接続されている中継電極（２４）と、第１の基板２０の第１面２０Ａに設けられて第１の機能電極２１と電気的に接続されているグランド電極２５とを有する。グランド電極（２５）は、第１の機能電極（２１）及び第１の配線導体（２３）のうちの少なくとも１つと、中継電極（２４）と、の間に設けられており、かつ、中継電極（２４）と電気的に絶縁されている。
Description
本発明は、弾性波装置に関し、より詳細には、複数の弾性波素子の積層構造を有する弾性波装置に関する。
従来の弾性波装置の一例として特許文献１記載の圧電部品を例示する。特許文献１記載の圧電部品は、３つの圧電素子を有している。これらの圧電素子は、圧電基板の主面に櫛歯電極及び素子配線を有する配線電極、並びに配線電極に接続された電極端子を有する。圧電部品は、各圧電素子間に中空部が形成されるように積層されている。また、各圧電基板には貫通電極が形成されている。さらに、貫通電極が電極端子に接続され、かつ、圧電基板が、樹脂封止層により封止されている。
ところで、特許文献１記載の圧電部品（弾性波装置）においては、１つの弾性波素子の導体（電極及び配線）を通る信号が別の弾性波素子の導体に漏れてしまう可能性がある。そして、弾性波素子の導体間における信号の漏れ（クロストーク）が増えると、弾性波装置のアイソレーション特性の低下を招いてしまう。
本発明の目的は、アイソレーション特性の低下を抑制することができる弾性波装置を提供することである。
本発明の一態様に係る弾性波装置は、第１の弾性波素子と第２の弾性波素子を含む複数の弾性波素子を有し、前記第１の弾性波素子の上に前記第２の弾性波素子を積層した弾性波装置である。前記第１の弾性波素子は、少なくとも一部に圧電性を有する第１の基板と、前記第１の基板の一方の主面に設けられている第１の機能電極と、前記第１の基板に設けられ、前記第１の機能電極と電気的に接続された第１の配線導体とを有している。前記第２の弾性波素子は、少なくとも一部に圧電性を有する第２の基板と、前記第２の基板の一方の主面に設けられている第２の機能電極とを有している。前記第１の弾性波素子は更に、前記第１の基板の前記一方の主面に設けられ、前記第２の機能電極と電気的に接続されている中継電極と、前記第１の基板の前記一方の主面に設けられているグランド電極とを有している。前記グランド電極は、前記第１の機能電極及び前記第１の配線導体のうちの少なくとも１つと、前記中継電極と、の間に設けられており、かつ、前記中継電極と電気的に絶縁されている。
本発明の一態様に係る弾性波装置は、アイソレーション特性の低下を抑制することができる。
以下、本発明の一実施形態に係る弾性波装置について、図面を参照して詳細に説明する。本実施形態においては、弾性波装置の一実施形態として１つのアンテナで受信する受信信号を複数の周波数帯域に分けて、周波数帯域毎に出力するように構成されたフィルタ装置を例示する。なお、以下の実施形態で説明する構成は本発明の一例にすぎない。本発明は、以下の実施形態に限定されず、本発明の効果を奏することができれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
弾性波装置１は、図１に示すように、第１の弾性波素子である第１フィルタ２と、第２の弾性波素子である第２フィルタ３とを有している。第１フィルタ２は、アンテナ端子１０から入力される受信信号から第１の周波数帯域の受信信号（以下、第１受信信号と呼ぶ）のみを通過させて第１出力端子１１から出力する。第２フィルタ３は、アンテナ端子１０から入力される受信信号から第２の周波数帯域の受信信号（以下、第２受信信号と呼ぶ）のみを通過させて第２出力端子１２から出力する。ただし、第２の周波数帯域は、例えば、第１の周波数帯域よりも低い周波数帯域である。
本実施形態における第１フィルタ２は、図１に示すように４個の直列腕共振子２０１、２０２、２０３、２０４と４個の並列腕共振子２０５、２０６、２０７、２０８とを接続して構成されるラダー形の弾性波フィルタである。第２フィルタ３は、例えば、第１フィルタ２の通過帯域よりも低い通過帯域を有するラダー形の弾性波フィルタである。なお、第１フィルタ２の通過帯域は第１の周波数帯域を含み、第２フィルタ３の通過帯域は第２の周波数帯域を含んでいる。ただし、第１フィルタ２及び第２フィルタ３はラダー形以外の弾性波フィルタであっても構わない。
４個の直列腕共振子２０１〜２０４及び４個の並列腕共振子２０５〜２０８は、いずれも機能電極（第１の機能電極２１）を有している。第１の機能電極２１は、例えば、ＩＤＴ（Inter Digital Transducer）電極と、ＩＤＴ電極の弾性波の伝搬方向の両側に設けられている２つの反射器とを有している。ただし、以下の説明における弾性波は、弾性表面波だけでなく、バルク弾性波や弾性境界波などを含んでいる。
次に、弾性波装置１の構造について詳細に説明する。弾性波装置１は、図２に示すように、第１フィルタ２と第２フィルタ３が所定の方向（図２における上下方向）に積層されて構成されている。このように弾性波装置１は、複数のフィルタ（弾性波素子）の積層構造を有しているため、プリント配線板などに実装される際の専有面積の減少を図ることができる。なお、以下の説明で参照する図２〜図１０は弾性波装置１を模式的に表した図であり、図中の各構成要素の大きさや厚さの各々の比が必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。
初めに、第２フィルタ３の構造を説明する。第２フィルタ３は、少なくとも一部に圧電性を有する第２の基板３０と、第２の基板３０の第１面３０Ａ（図２における下面）に設けられている複数の第２の機能電極３１とを有している。第２フィルタ３は、更に、第２の基板３０に設けられている複数の第２の信号電極３２と、第２の機能電極３１と第２の信号電極３２を電気的に接続する複数の第２の配線導体３３とを有している。なお、複数の第２の信号電極３２及び複数の第２の配線導体３３は第２の基板３０の第１面３０Ａに設けられている。
第２の基板３０は、支持基板３４と低音速膜３５０と圧電膜３５１とがこの順で積層された積層構造を有している。
圧電膜３５１は、例えば、５０°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３圧電単結晶又は圧電セラミックス（Ｘ軸を中心軸としてＹ軸から５０°回転した軸を法線とする面で切断したタンタル酸リチウム単結晶、又はセラミックスであって、Ｘ軸方向に弾性波が伝搬する単結晶又はセラミックス）からなる。圧電膜３５１の厚みは、第２の機能電極３１が有するＩＤＴ電極の電極指周期で定まる弾性波の波長をλ［ｍ］としたときに、３．５λ以下が好ましい。例えば、圧電膜３５１の厚みは、５００ｎｍ程度である。
低音速膜３５０は、圧電膜３５１を伝搬する弾性波の伝搬速度よりも低速な伝搬速度で弾性波（バルク弾性波）を伝搬する材料によって形成されている。低音速膜３５０は、例えば、二酸化ケイ素を主成分とする誘電体膜である。低音速膜３５０の厚みは、２．０λ以下が好ましい。低音速膜３５０の厚みは、例えば６７０ｎｍ程度である。
支持基板３４は、圧電膜３５１を伝搬する弾性波の伝搬速度よりも高速な伝搬速度で弾性波（バルク弾性波）を伝搬する材料によって形成されている。支持基板３４は、弾性波を圧電膜３５１及び低音速膜３５０に閉じ込めて支持基板３４よりも上方に漏らさないように機能する。支持基板３４は、例えば、シリコン基板であり、支持基板３４の厚み（図２における上下方向の長さ）は、例えば、１２０μｍ程度である。
第２の基板３０の第１面３０Ａに複数の第２の機能電極３１、複数の第２の信号電極３２及び複数の第２の配線導体３３が設けられている。複数の第２の機能電極３１は互いに、複数の第２の配線導体３３によって電気的に接続されている。また、各第２の信号電極３２は、対応する第２の配線導体３３と電気的に接続されている。
上述した第２の基板３０の積層構造によれば、第２の基板３０が単層の圧電基板である場合と比較して、共振周波数及び反共振周波数におけるＱ値を大幅に高めることが可能となる。すなわち、この積層構造により、Ｑ値の高い弾性波共振子を構成しうるので、当該弾性波共振子を用いて、挿入損失の小さいフィルタを構成することが可能となる。
続いて、第１フィルタ２の構造を説明する。第１フィルタ２は、少なくとも一部に圧電性を有する第１の基板２０と、第１の基板２０の第１面２０Ａ（図２における上面）に設けられている複数の第１の機能電極２１と、第１の基板２０に設けられている複数の第１の信号電極２２とを有している。また、第１フィルタ２は、第１の機能電極２１の第１端と第１の信号電極２２を電気的に接続する複数の第１の配線導体２３と、第１の基板２０の第１面２０Ａに設けられて第２の信号電極３２と電気的に接続されている複数の中継電極２４とを有している。さらに、第１フィルタ２は、第１の基板２０の第１面２０Ａに設けられて第１の機能電極２１の第２端と電気的に接続されている複数のグランド電極２５を有している。ここで、「第１の機能電極２１の第１端」とは、第１の機能電極２１の有するＩＤＴ電極の一対の櫛形電極のうちの一方の櫛形電極を意味している。また、「第１の機能電極２１の第２端」とは、ＩＤＴ電極の一対の櫛形電極のうちの他方の櫛形電極を意味している。
第１の基板２０は、第２の基板３０と共通の構成を有している。すなわち、第１の基板２０は、支持基板２６と低音速膜２７０と圧電膜２７１とがこの順で積層された積層構造を有している。圧電膜２７１は、例えば、５０°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３圧電単結晶又は圧電セラミックス（Ｘ軸を中心軸としてＹ軸から５０°回転した軸を法線とする面で切断したタンタル酸リチウム単結晶、又はセラミックスであって、Ｘ軸方向に弾性波が伝搬する単結晶又はセラミックス）からなる。低音速膜２７０は、圧電膜２７１を伝搬する弾性波の伝搬速度よりも低速な伝搬速度で弾性波（バルク弾性波）を伝搬する材料によって形成されている。低音速膜２７０は、例えば、二酸化ケイ素を主成分とする誘電体膜である。支持基板２６は、圧電膜２７１を伝搬する弾性波の伝搬速度よりも高速な伝搬速度で弾性波（バルク弾性波）を伝搬する材料によって形成されている。支持基板２６は、弾性波を圧電膜２７１及び低音速膜２７０に閉じ込め、支持基板２６よりも下方に漏らさないように機能する。支持基板２６は、例えば、シリコン基板である。
第１の基板２０は第２の基板３０と同様の積層構造を有しているので、第１の基板が単体の圧電基板で構成されている場合と比較して、共振周波数及び反共振周波数におけるＱ値を大幅に高めることが可能となる。すなわち、この積層構造により、Ｑ値の高い弾性波共振子を構成しうるので、当該弾性波共振子を用いて、挿入損失の小さいフィルタを構成することが可能となる。
なお、第１フィルタ２の支持基板２６及び第２フィルタ３の支持基板３４は、支持基板と高音速膜とが積層された構造であってもよい。高音速膜は、圧電膜２７１、３５１を伝搬する弾性波の伝搬速度よりも、高音速膜を伝搬するバルク波の伝搬速度が高速となる膜である。各支持基板２６、３４が支持基板と高音速膜との積層構造である場合、支持基板は、サファイア、リチウムタンタレート、リチウムニオベイト、水晶等の圧電体、アルミナ、マグネシア、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライト等の各種セラミック、ガラス等の誘電体又はシリコン、窒化ガリウム等の半導体及び樹脂等を用いることができる。また、高音速膜は、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、ＤＬＣ（Diamond-like Carbon）若しくはダイヤモンド、上記材料を主成分とする媒質、又は、上記材料の混合物を主成分とする媒質等、様々な高音速材料を用いることができる。あるいは、第１フィルタ２の支持基板２６及び第２フィルタ３の支持基板３４は、支持基板２６、３４の第１面２０Ａ、３０Ａに、圧電膜２７１、３５１が直接積層された構造であってもよい。
第１フィルタ２において、第１の基板２０の第１面（図２における圧電膜２７１の上面）に複数（図示例では８つ）の第１の機能電極２１Ａ〜２１Ｈ、複数（図示例では６つ）の第１の信号電極２２Ａ〜２２Ｆ及び複数の第１の配線導体２３Ａ〜２３Ｇが設けられている（図３参照）。８つの第１の機能電極２１Ａ〜２１Ｈは、図１に示した４つの直列腕共振子２０１〜２０４及び４つの並列腕共振子２０５〜２０８と一対一に対応している。ただし、図３においては、ＩＤＴ電極と２つの反射器からなる各第１の機能電極２１Ａ〜２１Ｈの形状を長方形に簡略化して図示している。また、図３においては、第１の基板２０の第１面（圧電膜２７１の表面）のうちで露出している領域にドット模様を施している。
第１の機能電極２１Ａは、図３に示すように、第１の基板２０の第１面２０Ａの左右方向の一端（右端）における前後方向のほぼ中央に、その長手方向を第１面２０Ａの前後方向と平行させるように配置されている。また、第１の機能電極２１Ｂ〜２１Ｄは、第１の基板２０の第１面２０Ａの前後方向の中央より後方の範囲において、右から左に向かって間隔を空け、かつ、各々の長手方向を第１面２０Ａの前後方向と平行させるように設けられている。さらに、第１の機能電極２１Ｅ〜２１Ｈは、第１の基板２０の第１面２０Ａの前後方向の中央より前方の範囲において、右から左に向かって間隔を空け、かつ、各々の長手方向を第１面２０Ａの前後方向と平行させるように配置されている。
複数の第１の信号電極２２のうち、アンテナで受信された受信信号が入力される第１の信号電極２２Ａが、第１の基板２０の第１面２０Ａの隅（図３における右後方の隅）に設けられている。また、複数の第１の信号電極２２のうち、第１受信信号が出力される第１の信号電極２２Ｂが、第１の基板２０の第１面２０Ａの隅（図３における左後方の隅）に設けられている。さらに、複数の第１の信号電極２２のうち、グランド（シグナル・グランド）と電気的に接続されている第１の信号電極２２Ｃ〜２２Ｆが、第１の基板２０の第１面２０Ａにおける前端に左右方向に間隔を空けて並ぶように設けられている。
図１及び図３に示すように、複数の第１の配線導体２３のうちの第１の配線導体２３Ａは、第１の信号電極２２Ａと第１の機能電極２１Ａの第１端とを電気的に接続している。複数の第１の配線導体２３のうちの第１の配線導体２３Ｂは、第１の機能電極２１Ａの第２端と第１の機能電極２１Ｂ、２１Ｅのそれぞれの第１端とを電気的に接続している。複数の第１の配線導体２３のうちの第１の配線導体２３Ｃは、第１の機能電極２１Ｂの第２端と第１の機能電極２１Ｃ、２１Ｆのそれぞれの第１端とを電気的に接続している。複数の第１の配線導体２３のうちの第１の配線導体２３Ｄは、第１の機能電極２１Ｃの第２端と第１の機能電極２１Ｄ、２１Ｇのそれぞれの第１端とを電気的に接続している。複数の第１の配線導体２３のうちの第１の配線導体２３Ｅは、第１の機能電極２１Ｄの第２端と第１の機能電極２１Ｈの第１端と第１の信号電極２２Ｂとを電気的に接続している。複数の第１の配線導体２３のうちの第１の配線導体２３Ｆは、第１の機能電極２１Ｅ、２１Ｆの各々の第２端と第１の信号電極２２Ｃ、２２Ｄとを電気的に接続している。複数の第１の配線導体２３のうちの第１の配線導体２３Ｇは、第１の機能電極２１Ｇの第２端と第１の信号電極２２Ｅとを電気的に接続している。複数の第１の配線導体２３のうちの第１の配線導体２３Ｈは、第１の信号電極２２Ｆと第１の機能電極２１Ｈの第２端とを電気的に接続している。
また、第１の基板２０の第１面２０Ａには、複数の中継電極２４Ａ〜２４Ｈと複数のグランド電極２５Ａ〜２５Ｈとが設けられている。複数の中継電極２４Ａ〜２４Ｈはそれぞれ、第１の基板２０の第１面２０Ａにおいて、複数の第１の機能電極２１、複数の第１の信号電極２２及び複数の第１の配線導体２３のそれぞれとの間で必要な絶縁距離を確保することが可能な位置に設けられている（図３参照）。具体的には、各中継電極２４Ａ〜２４Ｈは、第１の基板２０の横方向（図３における左右方向）において隣り合った２つの第１の機能電極２１の間に設けられている。さらに、各中継電極２４Ａ〜２４Ｈは、第２フィルタ３の複数の第２の信号電極３２のうちの対応する第２の信号電極３２と、バンプ３６によって電気的に接続されている（図２参照）。なお、バンプは、はんだ又は金又は銅などの導電材料で形成されている。
複数のグランド電極２５Ａ〜２５Ｈはそれぞれ、複数の中継電極２４Ａ〜２４Ｈのうちの対応する中継電極２４Ａ〜２４Ｈと、第１の機能電極２１、第１の信号電極２２及び第１の配線導体２３との間に設けられている（図３参照）。具体的には、各グランド電極２５Ａ〜２５Ｈは、第１の基板２０の第１面２０Ａにおいて、対応する中継電極２４Ａ〜２４Ｈを中継電極２４Ａ〜２４Ｈの三方又は四方から囲むように形成されている。例えば、４つの中継電極２４Ａ〜２４Ｃ、２４Ｅは、第１の基板２０の第１面２０Ａの左右方向及び前後方向において第１の機能電極２１Ａ〜２１Ｇ及び第１の配線導体２３Ａ〜２３Ｄ、２３Ｆに四方から囲まれている。したがって、これら４つの中継電極２４Ａ〜２４Ｃ、２４Ｅに対応する４つのグランド電極２５Ａ〜２５Ｃ、２５Ｅは四方（第１の基板２０の左右方向及び前後方向）から、対応する中継電極２４Ａ〜２４Ｃ、２４Ｅを囲むように形成されている。一方、中継電極２４Ｄの左端と第１の基板２０の左端との間には第１の機能電極２１、第１の信号電極２２及び第１の配線導体２３が存在しない。ゆえに、グランド電極２５Ｄは、第１の基板２０の左方を除く三方（図３における右方向及び前後方向）から中継電極２４Ｄを囲むように形成されている。同様に、３つの中継電極２４Ｆ〜２４Ｈの前端と第１の基板２０の前端との間には第１の機能電極２１、第１の信号電極２２及び第１の配線導体２３が存在しない。ゆえに、３つのグランド電極２５Ｆ〜２５Ｈは、第１の基板２０の前方を除く三方（図３における後方向及び左右方向）から、対応する中継電極２４Ｆ〜２４Ｈを囲むように形成されている。ただし、８つのグランド電極２５Ａ〜２５Ｈのうちで、第１フィルタ２の４つの中継電極２４Ｅ〜２４Ｈとそれぞれ対応する隣り合う４つのグランド電極２５Ｅ〜２５Ｈは、４つの第１の配線導体２３Ｅ〜２３Ｈのうちの対応する第１の配線導体２３Ｅ〜２３Ｈと一体に形成されている（図３参照）。
ここで、図４〜図７に示すように、第１の基板２０の第１面２０Ａと積層の方向に沿って対向する第１の基板２０の第２面２０Ｂには、第２フィルタ３用の複数の信号端子４１と、複数のグランド端子４２とが設けられている。なお、図７に示すように、第１の基板２０の第２面２０Ｂには、第１フィルタ２用の複数の信号端子４１も設けられている。図４〜図７では図示を省略しているが、各信号端子４１と第１の基板２０の第２面２０Ｂとの間、及び各グランド端子４２と第１の基板２０の第２面２０Ｂとの間にシリコン窒化膜あるいはシリコン酸化膜などからなる絶縁膜が形成されている。この絶縁膜により、各信号端子４１及び各グランド端子４２と第１の基板２０とが電気的に絶縁されている。さらに、図４〜図７に示すように、各グランド端子４２の表面（図４における下面）の一部を覆うように、シリコン窒化膜あるいはシリコン酸化膜などからなる絶縁膜４３が設けられている。そして、各信号端子４１の一部は、絶縁膜４３を挟んでグランド端子４２と積層されている（図５〜図７参照）。つまり、各信号端子４１は、絶縁膜４３によって各グランド端子４２と電気的に絶縁されている。
さらに、第１の基板２０には、複数の第１の貫通電極５１と、複数の第２の貫通電極５２と、複数の第３の貫通電極５３とが設けられている（図４〜図７参照）。図４〜図７に示すように、複数の第１〜第３の貫通電極５１〜５３は、第１の基板２０を積層の方向に沿って貫通している。第１の貫通電極５１は、中継電極２４と、中継電極２４に対応する第２フィルタ３用の信号端子４１とを電気的に接続している。第２の貫通電極５２は、グランド電極２５と、グランド電極２５に対応するグランド端子４２とを電気的に接続している。第３の貫通電極５３は、第１の信号電極２２と、第１の信号電極２２に対応する第１フィルタ２用の信号端子４１とを電気的に接続している（図７参照）。また、各第２の貫通電極５２は、第１の基板２０内において第１の貫通電極５１の周囲に設けられている。各第２の貫通電極５２は、第１の貫通電極５１及び第３の貫通電極５３と電気的に絶縁されている。すなわち、図２及び図４〜図７では図示を省略しているが、第１の貫通電極５１、第２の貫通電極５２並びに第３の貫通電極５３と第１の基板２０との境界面にシリコン酸化膜などからなる絶縁膜が形成されている。この絶縁膜により、第１の貫通電極５１、第２の貫通電極５２並びに第３の貫通電極５３とシリコン基板からなる第１の基板２０とが電気的に絶縁されるとともに、第１の貫通電極５１、第２の貫通電極５２並びに第３の貫通電極５３同士が互いに電気的に絶縁されている。
ここで、複数の第１の貫通電極５１のうちで４つの中継電極２４Ａ〜２４Ｃ、２４Ｅと電気的に接続されている４つの第１の貫通電極５１Ａ〜５１Ｃ、５１Ｅは、第１の基板２０の左右方向及び前後方向において第２の貫通電極５２に四方から囲まれている。したがって、これら４つの第１の貫通電極５１Ａ〜５１Ｃ、５１Ｅに対応する４つの第２の貫通電極５２Ａ〜５２Ｃ、５２Ｅは四方（第１の基板２０の左右方向及び前後方向）から、対応する第１の貫通電極５１Ａ〜５１Ｃ、５１Ｅを囲むように形成されている（図４〜図６参照）。一方、残り４つの中継電極２４Ｄ、２４Ｆ〜２４Ｈと電気的に接続されている４つの第１の貫通電極５１Ｄ、５１Ｆ〜５１Ｈ（ただし、５１Ｇ、５１Ｈは図示せず）は、第１の基板２０の左右方向及び前後方向において第２の貫通電極５２に三方のみから囲まれている。したがって、これら４つの第１の貫通電極５１Ｄ、５１Ｆ〜５１Ｈに対応する４つの第２の貫通電極５２Ｄ、５２Ｆ〜５２Ｈ（ただし、５２Ｆ〜５２Ｈは図示せず）は、第１の基板２０の左右方向及び前後方向において、対応する第１の貫通電極５１Ｄ、５１Ｆ〜５１Ｈを三方から囲むように形成されている。
ところで、第１フィルタ２と第２フィルタ３とが積層された構造体は、図示しない樹脂製又はセラミックス製のパッケージに収容される。パッケージの底面に信号用の電極及びグランド用の電極が設けられている。そして、第１フィルタ２の複数の信号端子４１と複数のグランド端子４２は、パッケージの内底面に形成されている信号用のパッド及びグランド用のパッドとバンプ４４を介して電気的に接続されている。つまり、第１の基板２０の第２面２０Ｂに設けられている複数の信号端子４１及び複数のグランド端子４２は、パッケージの内底面のパッドを介してパッケージの底面の端子と電気的に接続されている。
ここで、弾性波装置１の製造方法（製造プロセス）について簡単に説明する。まず、第１の基板２０の圧電膜２７１上に第１の機能電極２１、第１の信号電極、第１の配線導体、中継電極２４及びグランド電極２５を形成する。例えば、圧電膜２７１上に薄く無電解めっきを行った後、電気めっき及びエッチングによって導体パターンを形成することにより、圧電膜２７１上に第１の機能電極２１、第１の信号電極、第１の配線導体、中継電極２４及びグランド電極２５を形成する（図８Ａ参照）。
続いて、第１の基板２０に対して、深掘りＲＩＥ（Reactive Ion Etching：反応性イオンエッチング）法などにより、第１の基板２０の第２面２０Ｂ（支持基板２６の表面）から第１の基板２０の第１面２０Ａに貫通する貫通孔（ビア：via）を形成する。また、第１の基板２０の第２面２０Ｂ及び各貫通孔の内周面に絶縁膜２８を形成する。そして、絶縁膜２８を介して各貫通孔をビアフィルめっきすることにより、第１の貫通電極５１、第２の貫通電極５２並びに第３の貫通電極を形成する（図８Ｂ参照）。さらに、第１の基板２０の第２面２０Ｂの絶縁膜２８上に、第１の貫通電極５１、第２の貫通電極５２並びに第３の貫通電極と電気的に接続された導電層を形成する。なお、これらの導電層が信号端子４１及びグランド端子４２となる。最後に、第２フィルタ３の第２の信号電極と、第１の基板２０の中継電極２４とをバンプによって接合することにより、第１フィルタ２の上に第２フィルタ３をスタック（積層）する（図２参照）。このようにして第１フィルタ２と第２フィルタ３との積層構造を有する弾性波装置１を製造することができる。
弾性波装置１では、アンテナから入力される受信信号が第１フィルタ２の信号ライン及び第２フィルタ３の信号ラインを通過する間に第１フィルタ２及び第２フィルタ３によって受信信号がフィルタリングされる。そして、第１フィルタ２でフィルタリングされた受信信号（第１の受信信号）及び第２フィルタ３でフィルタリングされた受信信号（第２受信信号）が弾性波装置１から出力される。ここで、第１フィルタ２の信号ラインとは、フィルタリング前の受信信号、フィルタリング途中の受信信号及びフィルタリング後の第１受信信号が通過する電路、具体的には、第１の機能電極２１、第１の信号電極２２及び第１の配線導体２３を含む導体である。また、第２フィルタ３の信号ラインとは、フィルタリング前の受信信号、フィルタリング途中の受信信号及びフィルタリング後の第２受信信号が通過する電路、具体的には、第２の機能電極３１、第２の信号電極３２及び第２の配線導体３３を含む導体である。ここで、第１受信信号及び第２受信信号を含む受信信号は高周波信号であるので、第１フィルタ２の信号ラインを流れる受信信号（フィルタリング途中の受信信号及び第１受信信号）が第２フィルタ３の信号ラインに空間伝導する虞がある。同じく、第２フィルタ３の信号ラインを流れる受信信号（フィルタリング途中の受信信号及び第２受信信号）が第１フィルタ２の信号ラインに空間伝導する虞がある。
そこで、弾性波装置１においては、シグナル・グランドと電気的に接続されたグランド電極２５が第１フィルタ２の信号ラインと第２フィルタ３の信号ラインとの間に設けられている。つまり、第２フィルタ３の信号ラインが、グランド電極２５によって第１フィルタ２の信号ラインに対して電磁シールドされている。その結果、弾性波装置１は、第１フィルタ２の信号ラインと第２フィルタ３の信号ラインとの間で空間伝導する受信信号の低減を図ることにより、第１フィルタ２と第２フィルタ３とのアイソレーション特性の低下を抑制することができる。
さらに、弾性波装置１においては、第１の基板２０を貫通する第１の貫通電極５１を囲むように、シグナル・グランドと電気的に接続された第２の貫通電極５２が第１の基板２０に設けられている。つまり、第２フィルタ３の信号ラインの一部である第１の貫通電極５１が、第２の貫通電極５２によって電磁シールドされている。そのため、弾性波装置１は、第１の基板２０に設けられた第１の貫通電極５１及び第３の貫通電極を通して第１フィルタ２の信号ラインと第２フィルタ３の信号ラインとの間で空間伝導する受信信号の更なる低減を図ることができる。その結果、弾性波装置１は、第１フィルタ２と第２フィルタ３とのアイソレーション特性の低下を更に抑制することができる。
ところで、第１の基板２０に設けられている第２フィルタ３の信号ラインは貫通電極に限られない。例えば、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、第１の貫通電極５１Ｄの代わりに第１の基板２０の左右方向の左端における側面に沿って第１の基板２０の第１面２０Ａから第２面２０Ｂに至る導電体２９が設けられても構わない。すなわち、第１の基板２０の第１面２０Ａに設けられている中継電極２４Ｄは、第１の基板２０の第２面２０Ｂに設けられている信号端子４１と導電体２９を介して電気的に接続されている。また、この導電体２９は、第１の基板２０に設けられている第２の貫通電極５２Ｄに三方（前後方向及び右方向）から囲まれて電磁シールドされている。ゆえに、弾性波装置１は、第２フィルタ３の信号ラインに、第１の基板２０の側面に形成された導電体２９が含まれている場合においても、第１フィルタ２と第２フィルタ３とのアイソレーション特性の低下を抑制することができる。
次に、弾性波装置１の変形例について、図１０を参照して説明する。ただし、変形例の弾性波装置１は、上述した実施形態の弾性波装置１とほぼ共通の構成を有している。よって、実施形態の弾性波装置１と共通の構成要素には共通の符号を付して図示及び説明を適宜省略する。
図１０に示すように、変形例の弾性波装置１は、積層の方向（図１０における上下方向）において第１フィルタ２と第２フィルタ３の積層体を支持する支持部材６を有している。第１フィルタ２は、第１フィルタ２の第１面（第１の基板２０の第１面）を支持部材６の第１面（図１０における上面）と対向させるようにして支持部材６に支持されている。第１フィルタ２と第２フィルタ３の積層体は、第１の基板２０の第２面（支持基板２６の表面）と第２の基板３０の第１面とを積層の方向に沿って対向させて第１フィルタ２と第２フィルタ３とが積層されて構成されている。なお、第２フィルタ３の第２の信号電極３２と、第１フィルタ２の第１の貫通電極５１とがバンプ５４によって接合されている。
支持部材６は板状の本体６１を備える。本体６１は、電気絶縁性を有するとともに、その線膨張率が第１フィルタ２の支持基板２６を構成するシリコン基板の線膨張率に近い値を有する材料、例えば、ガラス基板などで形成されることが好ましい。
本体６１の第１面（図１０における上面）の一部に凹所６１０が設けられている。本体６１は、第１フィルタ２の第１面に設けられている第１の機能電極２１に凹所６１０を対向させるようにして第１フィルタ２を支持する。本体６１の第１面において凹所６１０が設けられていない部分に第１の貫通導体６４及び第２の貫通導体６５の端部が露出している。第１の貫通導体６４及び第２の貫通導体６５は、積層の方向に沿って本体６１を貫通するように設けられている。第１の貫通導体６４は、本体６１の第１面に露出する端部において、第１フィルタ２の中継電極２４と電気的に接続されている。また、第２の貫通導体６５は、本体６１の第１面に露出する端部において、第１フィルタ２のグランド電極２５と電気的に接続されている。
本体６１の第２面（図１０における下面）には１つ以上の端子電極６２及びグランド電極６３が設けられている。端子電極６２は、本体６１の第２面において第１の貫通導体６４と電気的に接続されている。また、グランド電極６３は、本体６１の第２面において第２の貫通導体６５と電気的に接続されている。さらに、本体６１の第２面は、電気絶縁性を有する材料で形成された絶縁層６６によって覆われている。なお、端子電極６２及びグランド電極６３はそれぞれ、バンプ６７を介して、図示しないインターポーザの複数のパッドのうちの対応するパッドと電気的に接続されている。
上述のように変形例の弾性波装置１においても、シグナル・グランドと電気的に接続されたグランド電極２５や第２の貫通導体６５が、第１フィルタ２の信号ラインと第２フィルタ３の信号ラインとの間に設けられている。そのため、変形例の弾性波装置１も第１フィルタ２の信号ラインと第２フィルタ３の信号ラインとの間で空間伝導する受信信号の低減を図り、第１フィルタ２と第２フィルタ３とのアイソレーション特性の低下を抑制することができる。
なお、上述した実施形態及び変形例の弾性波装置１は、２つの弾性波素子（第１フィルタ２と第２フィルタ３）を積層して構成されているが、３つ以上の弾性波素子を積層して構成されてもかまわない。例えば、互いに通過帯域の異なる３つ以上の弾性波素子（フィルタ）が積層されて弾性波装置１が構成されてもかまわない。
ここで、本実施形態及び変形例では、アンテナで受信する受信信号を複数の周波数帯域に分けて出力する受信用のフィルタ装置である弾性波装置１を例示したが、弾性波装置は受信用のフィルタ装置に限定されない。例えば、弾性波装置１は、１つのアンテナに複数の送信用フィルタが並列に接続されて構成されている送信用のフィルタ装置であっても構わない。あるいは、弾性波装置１は、第１フィルタ２を受信フィルタとし、第２フィルタ３を送信フィルタとすることにより、送信と受信の双方で１つのアンテナを共用するための分波器（Duplexer）やマルチプレクサ（Multiplexer）などであっても構わない。また、第１フィルタ２において、第１の信号電極２２Ａ〜２２Ｆは必須の構成要素ではない。例えば、第１の基板２０の第１面２０Ａにおいて第３の貫通電極５３と第１の配線導体２３とが直接電気的に接続されても構わない。
以上述べた実施形態から明らかなように、本発明の第１の態様に係る弾性波装置（１）は、第１の弾性波素子（第１フィルタ２）と第２の弾性波素子（第２フィルタ３）を含む複数の弾性波素子を有している。第１の弾性波素子（第１フィルタ２）と第２の弾性波素子（第２フィルタ３）は所定の方向に沿って積層されている。第１の弾性波素子（第１フィルタ２）は、少なくとも一部に圧電性を有する第１の基板（２０）と、第１の基板（２０）の一方の主面（第１面２０Ａ）に設けられている第１の機能電極（２１）とを有している。第１の弾性波素子（第１フィルタ２）は、第１の基板（２０）に設けられており、第１の機能電極（２１）と電気的に接続された第１の配線導体（２３）を有している。第２の弾性波素子（第２フィルタ３）は、少なくとも一部に圧電性を有する第２の基板（３０）と、第２の基板（３０）の一方の主面（第１面３０Ａ）に設けられている第２の機能電極（３１）とを有している。第１の弾性波素子（第１フィルタ２）は更に、第１の基板（２０）の一方の主面（第１面２０Ａ）に設けられており、第２の機能電極（３１）と電気的に接続されている中継電極（２４）と、第１の基板（２０）の一方の主面（第１面２０Ａ）に設けられているグランド電極（２５）とを有している。グランド電極（２５）は、第１の機能電極（２１）及び第１の配線導体（２３）のうちの少なくとも１つと、中継電極（２４）と、の間に設けられており、かつ、中継電極（２４）と電気的に絶縁されている。
第１の態様に係る弾性波装置（１）では、第１の弾性波素子（第１フィルタ２）の信号ラインと、第２の弾性波素子（第２フィルタ３）の信号ラインとの間にグランド電極（２５）が設けられている。そして、グランド電極（２５）は、中継電極（２４）と電気的に絶縁されている。つまり、グランド電極（２５）がシグナル・グランドに電気的に接続されることにより、第１の態様の弾性波装置（１）は、第１の弾性波素子（第１フィルタ２）の信号ラインと第２の弾性波素子（第２フィルタ３）の信号ラインとの間で空間伝導する信号の低減を図ることができる。その結果、第１の態様の弾性波装置（１）は、アイソレーション特性の低下を抑制することができる。
本発明の第２の態様に係る弾性波装置（１）では、第１の態様において、グランド電極（２５）は、第１の機能電極（２１）と電気的に接続されている。
本発明の第３の態様に係る弾性波装置（１）では、第１又は第２の態様において、第１の弾性波素子（第１フィルタ２）は、第１の基板（２０）に設けられており、第１の配線導体（２３）を介して第１の機能電極（２１）と電気的に接続されている第１の信号電極（２２）を更に有する。第２の弾性波素子（第２フィルタ３）は、第２の基板（３０）に設けられており、第２の機能電極（３１）と電気的に接続された第２の配線導体（３３）と、第２の基板（３０）に設けられており、第２の配線導体（３３）を介して第２の機能電極（３１）と電気的に接続されている第２の信号電極（３２）とを更に有する。
本発明の第４の態様に係る弾性波装置（１）では、第１〜３のいずれか１つの態様において、第１の弾性波素子（第１フィルタ２）は、第１の基板（２０）の一方の主面（第１面２０Ａ）と対向する他方の主面（第２面２０Ｂ）に設けられている信号端子（４１）を有している。第１の弾性波素子（第１フィルタ２）は、第１の基板（２０）の他方の主面（第２面２０Ｂ）に設けられているグランド端子（４２）を有している。第１の弾性波素子（第１フィルタ２）は、第１の基板（２０）を積層の方向に沿って貫通し、中継電極（２４）と信号端子（４１）とを電気的に接続する第１の貫通電極（５１）を有している。第１の弾性波素子（第１フィルタ２）は、第１の基板（２０）を積層の方向に沿って貫通し、グランド電極（２５）とグランド端子（４２）とを電気的に接続する第２の貫通電極（５２）を有している。第２の貫通電極（５２）は、第１の貫通電極（５１）と電気的に絶縁されている。
第４の態様に係る弾性波装置（１）では、第２の弾性波素子（第２フィルタ３）の信号ラインに含まれる第１の貫通電極（５１）とともに第１の基板（２０）に設けられた第２の貫通電極（５２）がシグナル・グランドに電気的に接続されることにより、アイソレーション特性の低下を抑制することができる。
本発明の第５の態様に係る弾性波装置（１）では、第４の態様において、第２の貫通電極（５２）は、第１の基板（２０）内において第１の貫通電極（５１）の周囲に設けられている。
第５の態様に係る弾性波装置（１）では、第１の貫通電極（５１）の周囲に第２の貫通電極（５２）が設けられることにより、アイソレーション特性の低下を更に抑制することができる。
本発明の第６の態様に係る弾性波装置（１）では、第４又は第５の態様において、第１の弾性波素子（第１フィルタ２）は、第１の基板（２０）を積層の方向に沿って貫通し、第１の配線導体（２３）と電気的に接続される第３の貫通電極（５３）を更に有する。
第６の態様に係る弾性波装置（１）では、第１の弾性波素子（第１フィルタ２）の信号ラインの一部が第１の基板（２０）を貫通する第３の貫通電極（５３）で構成されることにより、信号ラインの省配線化を図ることができる。
本発明の第７の態様に係る弾性波装置（１）では、第１〜第６のいずれか１つの態様において、第１の基板（２０）及び第２の基板（３０）のうちの少なくとも一方の基板は、支持基板（２６；３４）と、支持基板（２６；３４）の一方の主面に直接又は間接的に形成される圧電膜（２７１；３５１）とを有する。
第７の態様に係る弾性波装置（１）では、第１の基板（２０）又は第２の基板（３０）全体が圧電基板で構成される場合と比較して、支持基板（２６；３４）及び圧電膜（２７１；３５１）のそれぞれを適切な材料で形成することができる。
本発明の第８の態様に係る弾性波装置（１）では、第７の態様において、少なくとも一方の基板は、支持基板（２６；３４）と圧電膜（２７１；３５１）の間に形成される低音速膜（２７０；３５０）を更に有している。低音速膜（２７０；３５０）は、圧電膜（２７１；３５１）を伝搬する弾性波の伝搬速度よりも低速な伝搬速度で弾性波を伝搬する材料によって形成されている。支持基板（２６；３４）は、圧電膜（２７１；３５１）を伝搬する弾性波の伝搬速度よりも高速な伝搬速度で弾性波を伝搬する材料によって形成されている。
第８の態様に係る弾性波装置（１）では、第１の弾性波素子（第１フィルタ２）又は第２の弾性波素子（第２フィルタ３）のＱ値を高めることができる。
本発明の第９の態様に係る弾性波装置（１）では、第１〜第８の態様のいずれか１つにおいて、第１の機能電極（２１）及び第２の機能電極（３１）のうちの少なくとも一方は、ＩＤＴ電極である。
第９の態様に係る弾性波装置（１）では、第１の弾性波素子（第１フィルタ２）又は第２の弾性波素子（第２フィルタ３）を、Ｑ値の高い弾性波素子を用いて、挿入損失の小さいフィルタ（弾性波フィルタ）とすることができる。
本発明の第１０の態様に係る弾性波装置（１）では、第１〜第４の態様のいずれか１つにおいて、積層の方向において第１の弾性波素子（第１フィルタ２）及び第２の弾性波素子（第２フィルタ３）の積層体を支持する支持部材（６）を更に有している。積層体（第１フィルタ２及び第２フィルタ３）は、第１の弾性波素子（第１フィルタ２）を支持部材（６）の第１面と対向させるようにして支持部材（６）に支持されている。支持部材（６）は、積層の方向において支持部材（６）の第１面と対向する第２面に設けられている端子電極（６２）と、支持部材（６）の第２面に設けられているグランド電極（６３）とを有している。支持部材（６）は、積層の方向に沿って支持部材（６）を貫通するように形成され、第１の弾性波素子（第１フィルタ２）の中継電極（２４）と端子電極（６２）を電気的に接続する第１の貫通導体（６４）を有している。支持部材（６）は、積層の方向に沿って支持部材（６）を貫通するように形成され、第１の弾性波素子（第１フィルタ２）のグランド電極（２５）と支持部材（６）の第２面に設けられたグランド電極（６３）を電気的に接続する第２の貫通導体（６５）とを有している。
第１０の態様に係る弾性波装置（１）では、第１の弾性波素子（第１フィルタ２）及び第２の弾性波素子（第２フィルタ３）の積層体を支持部材（６）に支持させることにより、積層体の機械的な強度の向上を図ることができる。
１ 弾性波装置
２ 第１フィルタ（第１の弾性波素子）
３ 第２フィルタ（第２の弾性波素子）
６ 支持部材
２０ 第１の基板
２０Ａ 第１面（一方の主面）
２１ 第１の機能電極
２２ 第１の信号電極
２３ 第１の配線導体
２４ 中継電極
２５ グランド電極
２６ 支持基板
３０ 第２の基板
３０Ａ 第１面（一方の主面）
３１ 第２の機能電極
３２ 第２の信号電極
３３ 第２の配線導体
３４ 支持基板
５１ 第１の貫通電極
５２ 第２の貫通電極
６２ 端子電極
６３ グランド電極
６４ 第１の貫通導体
６５ 第２の貫通導体
２７０ 低音速膜
２７１ 圧電膜
３５０ 低音速膜
３５１ 圧電膜
２ 第１フィルタ（第１の弾性波素子）
３ 第２フィルタ（第２の弾性波素子）
６ 支持部材
２０ 第１の基板
２０Ａ 第１面（一方の主面）
２１ 第１の機能電極
２２ 第１の信号電極
２３ 第１の配線導体
２４ 中継電極
２５ グランド電極
２６ 支持基板
３０ 第２の基板
３０Ａ 第１面（一方の主面）
３１ 第２の機能電極
３２ 第２の信号電極
３３ 第２の配線導体
３４ 支持基板
５１ 第１の貫通電極
５２ 第２の貫通電極
６２ 端子電極
６３ グランド電極
６４ 第１の貫通導体
６５ 第２の貫通導体
２７０ 低音速膜
２７１ 圧電膜
３５０ 低音速膜
３５１ 圧電膜
Claims (10)
- 第１の弾性波素子と第２の弾性波素子を含む複数の弾性波素子を有し、前記第１の弾性波素子の上に前記第２の弾性波素子を積層した弾性波装置であって、
前記第１の弾性波素子は、
少なくとも一部に圧電性を有する第１の基板と、
前記第１の基板の一方の主面に設けられている第１の機能電極と、
前記第１の基板に設けられており、前記第１の機能電極と電気的に接続された第１の配線導体と
を有し、
前記第２の弾性波素子は、
少なくとも一部に圧電性を有する第２の基板と、
前記第２の基板の一方の主面に設けられている第２の機能電極と、
を有し、
前記第１の弾性波素子は更に、
前記第１の基板の前記一方の主面に設けられており、前記第２の機能電極と電気的に接続されている中継電極と、
前記第１の基板の前記一方の主面に設けられているグランド電極と
を有し、
前記グランド電極は、
前記第１の機能電極及び前記第１の配線導体のうちの少なくとも１つと、前記中継電極と、の間に設けられており、かつ、前記中継電極と電気的に絶縁されている
ことを特徴とする弾性波装置。 - 前記グランド電極は、前記第１の機能電極と電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項１記載の弾性波装置。 - 前記第１の弾性波素子は、
前記第１の基板に設けられており、前記第１の配線導体を介して前記第１の機能電極と電気的に接続されている第１の信号電極を更に有し、
前記第２の弾性波素子は、
前記第２の基板に設けられており、前記第２の機能電極と電気的に接続された第２の配線導体と、
前記第２の基板に設けられており、前記第２の配線導体を介して前記第２の機能電極と電気的に接続されている第２の信号電極と、を更に有する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の弾性波装置。 - 前記第１の弾性波素子は、
前記第１の基板の前記一方の主面と対向する他方の主面に設けられている信号端子と、
前記第１の基板の前記他方の主面に設けられているグランド端子と、
前記第１の基板を前記積層の方向に沿って貫通し、前記中継電極と前記信号端子とを電気的に接続する第１の貫通電極と、
前記第１の基板を前記積層の方向に沿って貫通し、前記グランド電極と前記グランド端子とを電気的に接続する第２の貫通電極と
を有し、
前記第２の貫通電極は、前記第１の貫通電極と電気的に絶縁されている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性波装置。 - 前記第２の貫通電極は、前記第１の基板内において前記第１の貫通電極の周囲に設けられている
ことを特徴とする請求項４記載の弾性波装置。 - 前記第１の弾性波素子は、
前記第１の基板を前記積層の方向に沿って貫通し、前記第１の配線導体と電気的に接続される第３の貫通電極を更に有する
ことを特徴とする請求項４又は５記載の弾性波装置。 - 前記第１及び第２の基板のうちの少なくとも一方の基板は、
支持基板と、
前記支持基板の一方の主面に直接又は間接的に形成される圧電膜と、
を有する、
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の弾性波装置。 - 前記少なくとも一方の基板は、
前記支持基板と前記圧電膜の間に形成される低音速膜を更に有し、
前記低音速膜は、前記圧電膜を伝搬する弾性波の伝搬速度よりも低速な伝搬速度で弾性波を伝搬する材料によって形成され、
前記支持基板は、前記圧電膜を伝搬する弾性波の伝搬速度よりも高速な伝搬速度で弾性波を伝搬する材料によって形成されている
ことを特徴とする請求項７記載の弾性波装置。 - 前記第１の機能電極及び前記第２の機能電極のうちの少なくとも一方は、ＩＤＴ電極である、
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の弾性波装置。 - 前記積層の方向において前記第１の弾性波素子及び前記第２の弾性波素子の積層体を支持する支持部材を更に有し、
前記積層体は、前記第１の弾性波素子を前記支持部材の第１面と対向させるようにして前記支持部材に支持されており、
前記支持部材は、
前記積層の方向において前記支持部材の前記第１面と対向する第２面に設けられている端子電極と、
前記支持部材の前記第２面に設けられているグランド電極と、
前記積層の方向に沿って前記支持部材を貫通するように形成され、前記第１の弾性波素子の前記中継電極と前記端子電極を電気的に接続する第１の貫通導体と、
前記積層の方向に沿って前記支持部材を貫通するように形成され、前記第１の弾性波素子の前記グランド電極と前記支持部材の前記第２面に設けられた前記グランド電極を電気的に接続する第２の貫通導体と
を有する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
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