WO2005069486A1

WO2005069486A1 - 弾性境界波装置

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Publication number: WO2005069486A1
Application number: PCT/JP2005/000037
Authority: WO
Inventors: Hajime Kando
Original assignee: Murata Manufacturing Co., Ltd.
Priority date: 2004-01-19
Filing date: 2005-01-05
Publication date: 2005-07-28
Also published as: KR20060024399A; JP4911201B2; EP1635459A4; EP1635459A1; US20130133179A1; US8381386B2; JP2009225476A; JPWO2005069486A1; KR100821483B1; US7486001B2; CN1788415B; EP1635459B1; JP4419962B2; CN1788415A; US20060138902A1; KR20070110412A; US8677604B2; KR100850861B1; US20090102318A1

Abstract

　所望でないスプリアスを効果的に抑圧することができ、良好な共振特性やフィルタ特性を得ることを可能とするＳＨタイプの弾性境界波を利用した弾性境界波装置を提供する。　第１の媒質層２と、第１の媒質層２に積層された第２の媒質層６との境界に、インターデジタル電極３、反射器４，５を含む電極が形成されており、第１の媒質層２及び／または第２の媒質層６の境界面とは反対側の面に吸音層７が設けられている、弾性境界波装置１。

Description

明細書

弾性境界波装置

技術分野

[0001] 本発明は、 SHタイプの弾性境界波を利用した弾性境界波装置に関し、より詳細には、圧電体と、誘電体との境界に電極が配置された構造の弾性境界波装置に関する

背景技術

[0002] 従来、携帯電話用の RFフィルタ及び IFフィルタ、並びに VCO用共振子及びテレビジョン用 VIFフィルタなどに、各種弾性表面波装置が用いられている。弾性表面波装置は、媒質表面を伝搬するレイリー波や第 1漏洩波などの弾性表面波を利用している。

[0003] 弾性表面波は、媒質表面を伝搬するため、媒質の表面状態の変化に敏感である。

従って、媒質の弾性表面波伝搬面を保護するために、該伝搬面に臨む空洞を設けたパッケージに弾性表面波素子が気密封止されていた。このような空洞を有するパッケージが用いられていたため、弹¾表面波装置のコストは高くならざるを得な力つた。また、パッケージの寸法は、弾性表面波素子の寸法よりも大幅に大きくなるため、弾性表面波装置は大きくならざるを得な力つた。

[0004] 他方、弾性波の中には、上記弾性表面波以外に、固体間の境界を伝搬する弾性境界波が存在する。

[0005] このような弾性境界波を利用した弾性境界波装置の一例が下記の非特許文献 1に開示されている。従来の弾性境界波装置の構造を図 32を参照して説明する。

[0006] 弾性境界波装置 201は、第 1の媒質層 202と、第 2の媒質層 203との間の境界に電極 204を配置した構造を有する。ここでは、電極 204に交流電界を印加することにより、媒質層 202と媒質層 203との境界面や境界面付近にエネルギーが集中しつつ伝播する弾性境界波が励振される。非特許文献 1では、 126° 回転 Y板 X伝搬の LiTa O基板上に IDTが形成されており、 IDTと LiTaO基板上に SiO膜が所定の厚みに

3 3 2

形成されている弾性境界波装置が開示されている。ここでは、ストンリ一波と称されている SV+P型の弾性境界波が伝搬することが示されている。なお、非特許文献 1では、上記 SiO膜の膜厚を 1. Ο λ ( λは弾性境界波の波長）とした場合、電気機械結

2

合係数は 2%になることが示されている。

[0007] 弾性境界波は、固体間の境界部分にエネルギーが集中した状態で伝搬する。従つて、上記 LiTaO基板の底面及び SiO膜の表面にはエネルギーがほとんど存在しな

3 2

いため、基板や薄膜の表面状態の変化により特性が変化しない。従って、空洞形成ノッケージを省略することができ、弾性波装置のサイズを低減することができる。

[0008] また、下記の非特許文献 2には、 [001]-Si (110) /SiO ZYカット X伝搬 LiNbO

2 3 構造を伝搬する SH型境界波が示されている。この SH型境界波は、上記ストンリ一波と比べて、電気機械結合係数 k²が大きいという特徴を有する。また、 SH型境界波においても、ストンリ一波の場合と同様に、空洞形成パッケージを省略することができる。さらに、 SH型境界波は、 SH型の波動であるため、 IDTや反射器を構成するストリツプの反射係数がストンリ一波の場合に比べて大きいことが予想される。従って、例えば共振子や共振器型フィルタを構成した場合、 SH型境界波を利用することにより、小型化を図ることができ、かつより急峻な特性の得られることが期待される。

非特干文献 1：「Piezoelectric Acoustic Boundary Waves Propagating Along thelnterface Between Si02 and LiTa03」IEEE Trans. Sonics

andultrason.,VOL.SU-25,No.6, 1978 IEEE

非特許文献 2 :「Si/Si02/LiNb03構造を伝搬する高圧電性境界波」（第 26回 EMシンポジゥム， H9年 5月 , pp53-58)

発明の開示

[0009] 弾性境界波装置では、第 1,第 2の媒質層間の境界及び境界付近にエネルギーが集中して伝搬する弾性境界波が用いられている。この場合、第 1の媒質層及び第 2の媒質層の厚みは無限大であることが望ましい。しかしながら、実際の弾性境界波装置では、第 1,第 2の媒質層の厚みは有限である。

[0010] そして、上述した非特許文献 1や非特許文献 2に記載の内容に従って弾性境界波装置を構成した場合、共振特性やフィルタ特性に所望でな!ヽスプリアスが生じると!ヽう問題があった。すなわち、弾性境界波共振子を構成した場合には、共振周波数よりも高周波側に無視できない複数のスプリアス応答が発生しがちであった。また、従来の弾性境界波共振子を複数個組み合わせて構成されたフィルタ、例えばラダー型フィルタなどでは、通過帯域よりも高周波側に複数のスプリアスが発生し、帯域外減衰量が劣化するとヽぅ問題があった。

[0011] これを、図 33—図 36を参照して説明する。第 1の媒質層としての 15° Yカット X伝搬の LiNbO基板上に、 0. 05えの膜厚となるように Au力もなる電極を形成し、さらに

3

、第 2の媒質層として、厚さ 2えの厚みとなるように SiO膜を RFマグネトロンスパッタに

2

よりウェハー加熱温度 200°Cで成膜した。このようにして、弾性境界波共振子を構成した。なお、形成した電極 204は、図 33〖こ示すよう〖こ、 IDT204Aと、反射器 204B, 204Cとを有する。このようにして構成された弾性境界波共振子のインピーダンス一周波数特性及び位相周波数特性を図 34に示す。図 34に矢印 A1— A3で示すように、反共振周波数よりも高域側に大きな複数のスプリアスが現れていた。

[0012] また、上記と同様にして構成された複数の弾性境界波共振子を用いて図 35に示すラダー型回路を構成し、このようにして得られたラダー型フィルタの周波数特性を測定した。結果を図 36に示す。なお、図 35の並列腕共振子 PI, P3は、 IDTの電極指の対数を 50. 5対及び開口長を 30えとして構成した。また、直列腕共振子 SI, S2は、並列腕共振子 PI, P3を構成するのに用いた弾性境界波共振子 2個を直列接続することによりそれぞれ構成した。並列腕共振子 P2は、 IDTの電極指の対数を 100. 5 対、開口長を 30 λとして構成した。また、並列腕共振子 P1— Ρ3の IDT及び反射器における λは 3. 0 /ζ mとし、直列腕共振子における λは、並列腕共振子 P1の反共振周波数と並列腕共振子の共振周波数が重なるように配置した。 IDT及び反射器のデューティ比をいずれも 0. 58、電極は Auにより構成し、その膜厚は 0. 05え、 SiO

2 膜の膜厚は 2. 5えとした。

[0013] 図 36から明らかなように、矢印 B1— B3などで示す複数の大きなスプリアスが通過帯域よりも高域側に現れていることがわかる。

[0014] 本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、共振周波数や通過帯域よりも高域側における複数のスプリアス応答を効果的に抑圧することが可能とされており、良好な周波数特性を有する弾性境界波装置を提供することにある。 [0015] 本発明は、第 1の媒質層と第 2の媒質層との境界を伝搬する弾性境界波を利用した弾性境界波装置であって、第 1の媒質層と、前記第 1の媒質層に積層された第 2の媒質層と、前記第 1,第 2の媒質層の境界に設けられた電極とを備え、前記第 1及び Zまたは第 2の媒質層の境界面とは反対側の面にスプリアスとなるモードを減衰させる吸音層をさらに備えることを特徴とする。

[0016] 本発明に係る弾性境界波装置のある特定の局面では、前記吸音層における横波の音速が、前記吸音層が積層されている第 1及び Zまたは第 2の媒質層の横波の音速よりも低速である。

[0017] 本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の特定の局面では、前記吸音層における縦波の音速が、前記吸音層が積層されている第 1及び Zまたは第 2の媒質層における縦波の音速よりも低速である。

[0018] 本発明に係る弾性境界波装置では、好ましくは、前記吸音層の横波の音速が、前記吸音層が積層されている第 1及び Zまたは第 2の媒質層における横波の音速の 0

. 13倍以上、 1. 23倍以下の範囲にある。

[0019] 本発明に係る弾性境界波装置では、より好ましくは、前記吸音層における音響インピーダンスが、前記吸音層が積層されている第 1及び Zまたは第 2の媒質層の音響インピーダンスの 0. 20倍一 5. 30倍の範囲にある。

[0020] 本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の特定の局面では、前記吸音層が、前記第 1及び Zまたは第 2の媒質層と同種の材料を用いて構成されている。

[0021] 本発明に係る弾性境界波装置のさらに別の特定の局面では、前記吸音層の外側に、該吸音層よりも弾性波の減衰定数力、さい低減衰定数層が設けられている。

[0022] 本発明に係る弾性境界波装置のさらに別の特定の局面では、前記吸音層が、榭脂

、ガラス、セラミックス及び金属力なる群力選択された少なくとも 1種により構成されている。

[0023] 本発明に係る弾性境界波装置のさらに別の特定の局面では、前記吸音層が、フィラーが含有されて、る榭脂により構成されて、る。

[0024] 本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の特定の局面では、前記吸音層が、前記第 1及び Zまたは第 2の媒質層の表面において、前記境界における弾性境界波伝搬路に対向する部分に設けられて!/、る。

[0025] 本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の特定の局面では、前記吸音層の少なくとも片面に、導体層が積層されている。

[0026] 本発明に係る弾性境界波装置のさらに別の特定の局面では、前記境界に設けられた前記電極に電気的に接続されており、かつ前記第 1及び Zまたは第 2の媒質層を貫通するように設けられたスルーホール電極と、該スルーホール電極に接続されており、かつ弾性境界波装置の外表面に設けられた外部電極とがさらに備えられている。

[0027] 本発明に係る弾性境界波装置では、好ましくは、スルーホール電極内に弾性体が充填されている。

[0028] 本発明に係る弾性境界波装置のさらに別の特定の局面では、第 1の媒質層に設けられたスルーホール電極と、第 2の媒質層に設けられたスルーホール電極とを有し、該第 1の媒質層に設けられたスルーホール電極と、第 2の媒質層に設けられたスル一ホール電極とが連続しな!、ように形成されて!、る。

[0029] 本発明に係る弾性境界波装置のさらに別の特定の局面では、前記境界に設けられた電極に電気的に接続されており、かつ弾性境界波装置の外表面に設けられた配線電極がさらに備えられて!/、る。

[0030] 本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の特定の局面では、前記弾性境界波装置が前記境界と交叉する側面に段差部を有し、前記境界に設けられた電極に接続されており、かつ該段差部に引き出されている接続電極とをさらに備え、前記配線電極が該段差部〖こ至るように形成されており、段差部におヽて前記接続電極と接続されている。

[0031] 本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の特定の局面では、第 1の媒質層と第 2 の媒質層との間、第 1の媒質層の外側表面及び第 2の媒質層の外側表面の少なくとも 1つに、前記境界面と平行な方向の線膨張係数が第 1,第 2の媒質層よりも低い第 3の材料層が設けられている。なお、媒質層の「外側表面」とは、境界面とは反対側の面をいうものとする。

[0032] 本発明に係る弾性境界波装置のさらに別の特定の局面では、第 1の媒質層と第 2 の媒質層との間、第 1の媒質層の外側表面及び第 2の媒質層の外側表面の少なくとも 1つに、前記境界面と平行な方向の線膨張係数の符号が第 1,第 2の媒質層の線膨張係数の符号と異なる第 3の材料層が設けられている。

[0033] 本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の特定の局面では、第 1の媒質層と第 2 の媒質層との間、第 1の媒質層の外側表面及び第 2の媒質層の外側表面の少なくとも 1つに、前記第 1,第 2の媒質層よりも熱伝導率が高い第 4の材料層が設けられている。

[0034] 本発明に係る弾性境界波装置のさらに別の特定の局面では、前記境界または第 1 ,第 2の媒質層の外側表面にインピーダンス整合回路が構成されている。

[0035] 本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の特定の局面では、第 2の媒質層の厚みが 0. 5 λ以上であり、吸音層の厚みが 1. Ο λ以上である。

[0036] 本発明に係る弾性境界波装置では、好ましくは、吸音層が積層構造を有する。

[0037] 本発明に係る弾性境界波装置のさらに別の特定の局面では、吸音層が複数の吸音材料層を積層してなる積層構造を有し、第 2の媒質層に近ヽ側の吸音材料層の音響特性インピーダンスが、該吸音材料層よりも第 2の媒質層カゝら隔てられた吸音材料層の音響インピーダンスと、第 2の媒質層の音響インピーダンスとの間の中間の値を有する。

[0038] 本発明に係る弾性境界波装置の他の特定の局面では、実装側の面にバンプを介して接合されており、かつ第 1,第 2の媒質層及び吸音層を有する構造部分よりも固い材料力なる実装用基板をさらに備え、該実装用基板を用いて実装されるように構成されている。

[0039] 本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の特定の局面では、実装側の面に設けられた応力緩衝体がさらに備えられる。

[0040] 本発明に係る弾性境界波装置の製造方法は、第 1の媒質層上に電極を形成する工程と、該電極を覆うように第 2の媒質層を形成する工程と、前記第 1の媒質層及び

Ζまたは第 2の媒質層の前記境界面とは反対側の面に吸音層を形成する工程とを備える。

[0041] 本発明に係る弾性境界波装置の製造方法のある特定の局面では、前記吸音層を形成する工程にお!ヽて、吸音層内のガスを脱気する工程が含まれる。

[0042] 本発明に係る弾性境界波装置の製造方法のさらに別の特定の局面では、前記弾性境界波装置の製造方法が、複数の弾性境界波装置を連結してなるマザ一の状態で行われ、前記吸音層を形成した後に、個々の弾性境界波装置単位に分割される。

[0043] 本発明に係る弾性境界波装置の製造方法のさらに他の特定の局面では、前記吸音層を形成する工程までの工程がマザ一の状態で行われ、個々の弾性境界波装置に分割された後に前記吸音層を形成する工程が行われる。

[0044] 本発明に係る弾性境界波装置では、第 1の媒質層の第 2の媒質層の境界に電極が設けられており、さらに第 1及び Zまたは第 2の媒質層の境界面とは反対側の面である外側面にスプリアスとなるモードを減衰させる吸音層が備えられている。従って、後述の実験例から明らかなように、吸音層の存在により、共振周波数よりも高域側や通過帯域の高域側における複数のスプリアス応答を効果的に抑圧することができる。従つて、共振特性やフィルタ特性の良好な弾性境界波装置を提供することが可能となる。

[0045] 吸音層における横波の音速が、吸音層が積層されている第 1及び Zまたは第 2の媒質層の横波の音速よりも低速である場合には、横波によるスプリァス応答を効果的に抑圧することができる。

[0046] 吸音層における縦波の音速が、吸音層が積層されている第 1及び Zまたは第 2の媒質層における縦波の音速よりも低速である場合には、縦波による所望でないスプリァス応答を効果的に抑圧することができる。

[0047] 特に、吸音層の横波の音速が、吸音層が積層されている第 1及び Zまたは第 2の媒質層における横波の音速の 0. 13倍以上、 1. 23倍以下の範囲にある場合には、横波による所望でないスプリアス応答を効果的に抑圧することができる。

[0048] また、吸音層における音響インピーダンスが、第 1及び Zまたは第 2の媒質層の音響インピーダンスの 0. 2-5. 3倍の範囲にある場合には、上記所望でない複数のスプリアス応答を効果的に抑圧することができる。

[0049] 吸音層が第 1及び Zまたは第 2の媒質層と同種の材料を用いて構成されている場合には、吸音層を第 1及び Zまたは第 2の媒質層と同様の工程で製造することができる。

[0050] また、吸音層の外側に、該吸音層よりも減衰定数が小さい低減衰定数層が設けられている場合には、減衰定数の小さい膜が緻密性に優れていることが多いため、耐湿性能を向上することができる。従って、吸音層やその下の層を効果的に保護することがでさる。

[0051] 本発明においては、吸音層は様々な材料で構成されるが、榭脂、ガラス、セラミックス及び金属からなる群力選択された少なくとも 1種により構成されている場合には、十分な吸音性をもつものを有し、かつ比較的硬いため、所望でないスプリアスを効果的に抑圧することができ、かつ強度に優れた弾性境界波装置を提供することができる。上記吸音層は単一材料で形成される必要は必ずしもない。また、榭脂材料は減衰定数の大きい材料が多ぐ炭素やシリカ、タングステンなどのセラミックスや金属等をフイラ一として加えることにより、様々な音速や音響特性インピーダンスをもつ吸音媒質を構成することができる。例えば、エポキシ系榭脂などの榭脂材料に、上記のようなフイラ一を含有させることにより、音速や音響特性インピーダンスを調整し得るだけでなぐ弾性波を散乱させることにより、減衰定数の増大効果を得ることもできる。

[0052] 吸音層が、第 1及び Zまたは第 2の媒質層の表面において、境界における弾性境界波伝搬路と対向する部分に設けられている場合には、吸音層の存在により、所望でな、スプリアスを効果的に抑圧することができる。

[0053] 吸音層の少なくとも片面に導体層が積層されている場合には、導体層により電磁シ一ルド機能を果たすことができる。

[0054] 境界に設けられた電極に電気的に接続されており、第 1及び Zまたは第 2の媒質層を貫通するように設けられたスルーホール電極と、該スルーホール電極に接続されており、かつ弾性境界波装置の外表面に設けられた外部電極とをさらに備える場合には、弾性境界波装置をスルーホール電極を用いて電気的に接続することができるので、弾性境界波装置の小型化を図ることができる。

[0055] スルーホール電極内に弾性体が充填されている場合には、空洞を有しないので、媒質層との音響インピーダンス差を小さくすることができる。従って、弾性境界波の所望でない反射や散乱を抑制できる。また、腐食性ガスの侵入を抑制することもできる [0056] 第 1の媒質層に設けられたスルーホール電極と、第 2の媒質層に設けられたスルーホール電極とを有し、第 1の媒質層に設けられたスルーホール電極と、第 2の媒質層に設けられたスルーホール電極とが厚み方向に重ならなヽように形成されてヽる場合には、腐食性ガス等の内部への侵入を抑制することができる。

[0057] 境界に設けられた電極に電気的に接続されており、かつ弾性境界波装置の外表面に設けられた配線電極をさらに備える場合には、外部表面を利用して弾性境界波装置の電極を外部に取り出すことができる。

[0058] 弾性境界波装置は、境界と交差する側面に段差部を有し、該段差部において、外表面に形成された配線電極が接続電極に接続されている場合には、電気的接続の信頼性を高めることができる。

[0059] 第 1の媒質層と第 2の媒質層との間、第 1の媒質層の外側表面及び第 2の媒質層の外側表面の少なくとも 1つに、境界面と平行な方向の線膨張係数が第 1,第 2の媒質層よりも低い第 3の材料層が設けられている場合には、温度変化による反りなどの外形の歪みを抑制できるとともに、フィルタの場合には中心周波数、共振子の場合には共振周波数などの周波数特性の温度特性を改善できる。

[0060] 第 1の媒質層と第 2の媒質層との間、第 1の媒質層の外側表面及び第 2の媒質層の外側表面の少なくとも 1つに、境界面と平行な方向の線膨張係数の符号が第 1,第 2 の媒質層の線膨張係数の符号と異なる第 3の材料層が設けられている場合には、さらに温度変化による反りなどの外形の歪みを抑制できるとともに、フィルタの場合には中心周波数、共振子の場合には共振周波数などの周波数特性の温度特性を改善できる。

[0061] 第 1の媒質層と第 2の媒質層との間、第 1の媒質層の外側表面及び第 2の媒質層の外側表面の少なくとも 1つに、第 1,第 2の媒質層よりも熱伝導率が高い第 4の材料層が配置されている場合には、放熱性が高められ、大電力印加時の温度上昇が抑制でき、耐電力性能が改善する。

[0062] 境界または第 1,第 2の媒質層の表面に、インピーダンス整合回路が構成されている場合には、弾性境界波装置にインピーダンス整合回路を内蔵させることができる。 [0063] 第 2の媒質層の厚みは 0. 5 λ以上であり、吸音層の厚みは 1. Ο λ以上である場合には、本発明に従って、所望でないスプリアス応答をより効果的に抑圧することができる。

[0064] 吸音層が積層構造を有する場合には、吸音層を構成する各層の厚み及び材料を選択することにより、所望とする性能を有する吸音層を容易に構成することができる。

[0065] 吸音層が複数の材料層を有する積層構造を有し、第 2の媒質層に近い側の吸音材料層の音響特性インピーダンスが、該吸音材料層よりも第 2の媒質層から隔てられた吸音材料層の音響インピーダンスと、第 2の媒質層の音響インピーダンスとの中間の値を有する場合には、第 2の媒質層と、外側の吸音材料層との音響インピーダンスの整合性を高めることができる。

[0066] 本発明に係る弾性境界波装置において、実装側の面にバンプを介して実装用基板が接合されており、該実装用基板が第 1,第 2の媒質層及び吸音層を有する構造部分よりも固い材料力もなる場合には、該実装用基板を用いてプリント回路基板などにより本発明に係る弾性境界波装置を容易に実装することができる。この場合、実装用基板が相対的に高い強度を有するため、プリント基板などに半田により実装されたとしても、プリント回路基板側力もの応力が弾性境界波チップ側に加わることを抑制することができる。従って、例えばプリント回路基板が曲がったりした場合であっても、弾性境界波装置の周波数特性の劣化や割れを抑制することができる。

[0067] また、弾性境界波装置と実装基板との間に応力緩衝体が設けられている場合には、該応力緩衝体によって、実装構造が固定されるプリント基板の曲げ等による応力の境界波チップへの伝達が抑制されるので、境界波チップが曲がらず、周波数特性の劣化やチップの割れが防げる。

[0068] 本発明に係る弾性境界波装置の製造方法では、第 1の媒質層上に電極を形成する工程と、該電極を覆うように第 2の媒質層を形成する工程と、第 1の媒質層及び Ζまたは第 2の媒質層の境界面とは反対側の面に吸音層を形成する工程とを備えるため、本発明に係る弾性境界波装置を提供することができる。

[0069] 吸音層を形成する工程にぉ、て、吸音層内のガスを脱気する工程が含まれて!/、る場合には、経時による周波数特性の変化を抑制とすることができる。 [0070] 本発明の製造方法において、複数の弾性境界波装置を連結してなるマザ一の状態で吸音層形成までの製造工程が行われ、吸音層を形成した後に、個々の弾性境界波装置単位に分割される場合には、本発明の弾性境界波装置を効率良く製造することができる。また、吸音層を形成する前までの工程がマザ一の状態で行われ、個々の弾性境界波装置に分割された後に吸音層を形成する工程が行われる場合には、外部端子を除くチップ全体を吸音層で覆うことができるので、境界波装置の耐環境特性を高めることができる。

図面の簡単な説明

[0071] [図 1]図 1 (a)及び (b)は、本発明の一実施形態に係る弾性境界波装置の正面断面図及び模式的斜視図である。

[図 2]図 2は、 SiO /Au/LiNbO構造において、 Auの厚みを 0. 05 λ、 SiO膜の

2 3 2 厚みを 1. 5 λとした時のメインモードである弾性境界波の変位分布を示す図である。

[図 3]図 3 (a)及び (b)は、図 2と同じ条件における各スプリアスモードの変位分布を示す図である。

[図 4]図 4 (a)及び (b)は、図 2と同じ条件における各スプリアスモードの変位分布を示す図である。

[図 5]図 5 (a)及び (b)は、図 2と同じ条件における各スプリアスモードの変位分布を示す図である。

[図 6]図 6 (a)及び (b)は、図 2と同じ条件における各スプリアスモードの変位分布を示す図である。

[図 7]図 7は、図 2に示した場合と同一条件におけるその他のスプリアスモードの変位分布を示す図である。

[図 8]図 8は、図 1に示した弾性境界波装置のインピーダンス周波数特性及び位相 -周波数特性を示す図である。

[図 9]図 9 (a)及び (b)は、吸音層の密度 pが変化した場合の SH型境界波、ストンリ一波及び様々なスプリアスモードの音速の変化及び減衰定数の変化を示す各図である。

[図 10]図 10 (a)及び (b)は、吸音層の横波音速 Vsが変化した場合の SH型境界波、ストンリー波及び様々なスプリアスモードの音速の変化及び減衰定数の変化を示す各図である。

[図 11]図 11 (a)及び (b)は、吸音層の音響特性インピーダンス Zsを固定した条件で吸音層の横波音速 Vsを変化させた場合の SH型の弾性境界波、ストンリー波及び様々なスプリアスモードの音速の変化及び減衰定数の変化を示す各図である。

圆 12]図 12 (a)及び (b)は、吸音層の横波音速を固定した条件で、吸音層の音響特性インピーダンス Zsが変化した場合の SH型境界波、ストンリー波及び様々なスプリァスモードの音速の変化及び減衰定数の変化を示す各図である。

[図 13]図 13は、 SiO膜の膜厚を変化させた場合の横波音速の比と、スプリアスモー

2

ドのインピーダンス比との関係を示す図である。

[図 14]図 14は、 SiO膜の膜厚を変化させた場合の音響インピーダンスの比と、スプリ

2

ァスモードのインピーダンス比との関係を示す図である。

[図 15]図 15は、本実施形態の弾性境界波共振子のインピーダンス及び位相一周波数特性を示す図である。

圆 16]図 16、本発明の実施形態に係る弾性境界波フィルタの減衰量-周波数特性を示す図である。

[図 17]図 17は、本発明に係る弾性境界波装置の変形例を示す部分切欠正面断面図である。

[図 18]図 18は、本発明に係る弾性境界波装置の他の変形例を示す部分切欠正面断面図である。

[図 19]図 19は、本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の変形例を示す部分切欠正面断面図である。

[図 20]図 20は、本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の変形例を示す部分切欠正面断面図である。

[図 21]図 21は、本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の実施形態を説明するための部分切欠正面断面図である。

[図 22]図 22は、本発明に係る弾性境界波装置の他の実施形態を説明するための部分切欠正面断面図である。 [図 23]図 23は、図 22に示した弾性境界波装置の要部を示す斜視図である。

[図 24]図 24は、本発明の弾性境界波装置のさらに別の実施形態を示す正面断面図である。

[図 25]図 25は、本発明の弾性境界波装置のさらに他の実施形態を示す正面断面図である。

[図 26]図 26は、本発明の弾性境界波装置のさらに別の実施形態を示す正面断面図である。

[図 27]図 27は、（a)— (g)は、本発明の弾性境界波装置の製造方法の一例を説明するための正面断面図である。

[図 28]図 28 (a)一 (f)は、本発明の弾性境界波装置の製造方法の他の例を説明するための各正面断面図である。

[図 29]図 29 (a)一 (h)は、本発明の弾性境界波装置の製造方法のさらに他の例を説明するための正面断面図である。

[図 30]図 30 (a)一 (f)は、本発明の弾性境界波装置の製造方法のさらに別の例を説明するための各正面断面図である。

[図 31]図 31は、本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の実施形態を説明するための部分切欠正面断面図である。

[図 32]図 32は、従来の弾性境界波装置を説明するための正面断面図である。

[図 33]図 33は、従来の弾性境界波装置として形成した 1ポート型弾性境界波共振子の電極構造を模式的平面図である。

[図 34]図 34は、従来の弾性境界波装置のインピーダンス周波数特性上に現れるスプリアスモードを説明するための図である。

[図 35]図 35は、従来の弾性境界波装置を複数用いて構成されたラダー型回路の回路図である。

[図 36]図 36は、従来の弾性境界波素子を複数用いて構成されたラダー型フィルタの減衰量周波数特性を示す図である。

符号の説明

1…弾性境界波装置 · · '第 2の媒質層

· · IDT

, 5…反射器

· · '第 2の媒質層

... •吸音層

a- ··第 1の吸音材料層b- ··第 2の吸音材料層1· 弾性境界波装置2· ··第 1の媒質層

3· ••IDT

6· 第 2の媒質層

6a, 26b…媒質材料層1· 弾性境界波装置1, 42…導体層

1 · 弾性境界波装置2· "配線電極

3， 54· . 'スノレ一ホール電極5· "配線電極

1· 弾性境界波装置3· ••IDT

6· 第 2の媒質層

7· "接続電極

8· 第 3の媒質層

9· "配線電極

1 · ··配線電極

2· "配線電極

3· ··外部接続電極

· "保護膜 81·· -弾性境界波装置

82·· -熱伝導性材料層

83·· -エポキシ榭脂層

84, 85…配線電極

86·· '保護膜

90··弾性境界波装置

91··· '弾性境界波装置チップ

91a, 91b…電極

92a, 92b…バンプ

93··· 'セラミック基板

93a, 93b…電極

94··'保護膜

96···弾性境界波装置

97a, 97b…導電ペースト

98a, 98b…外部端子

99···補強榭脂層

101· "ウェハー

102· ••IDT

103, 104…反射器

105， 106···配線電極

107· 第 2の媒質層

107a…上面

108· "配線電極

109· ··吸音層

110· ••SiN膜

in, 112…開口部

113, 114···外部端子

121· ··第 4の媒質層 121Α· · ·パターユングされた感光性榭脂薄膜

123…吸音層

124, 125· · ·開口部

126, 127…外部接続端子

132, 133…外部接続端子

134…吸音層

発明を実施するための最良の形態

[0073] 以下、図面を参照しつつ本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

[0074] 本願発明者らは、上記スプリアスの原因を調べるため、数値解析を行った。この数値解、文献「A method for estimating optimal cuts and propagation directions for

excitation and propagation directions for excitation of piezoelectric surface wavesj (J.J.Campvell and W.R.Jones, IEEE Trans. Sonics and Ultras on., Vol.

SU-15(1968)pp.209-217)に開示されている方法を元に行ったものである。ここでは、 SiOと Auとの境界及び Auと LiNbOとの境界における変位と上下方向の応力を連

2 3

続とし、短絡境界であるため電位を 0とし、 SiOの厚みを所定の値とし、 15° Y— X伝

2

搬の LiNbOの厚みを無限大として、境界波の変位分布とスプリアスモードの変位分

3

布を求めた。

[0075] 図 2は、 Auの厚みを 0· 05 λ、 SiOの厚みを 1 · 5 λとした時のメインモードである

2

弾性境界波の変位分布を示す。

[0076] また、図 3 (a)—図 7は、図 2と同一条件における各スプリアスモードの変位分布を示す図である。また、図 2に示されている変位分布を示す境界波と、図 3 (a)—図 7に示す各変位分布が示されて、るスプリアスモードは、応答周波数が低!、順力並べられている。すなわち、図 2に示す境界波の周波数が最も低ぐ図 7に示すスプリアスモードの周波数が最も高い。また、 λは、メインモードである境界波の波長である。

[0077] また、図 2—図 7において、実線は U1成分 (変位の X方向成分）、破線は U2成分（

1

変位の X方向成分)、一点鎖線 U3成分 (変位の X方向成分)を示す。 [0078] 上記 X方向とは、境界面において境界波が伝搬する方向をいうものとし、 X方向と

1 2 は、境界面に含まれる方向であって、かつ X

1方向と直交する方向であり、 X

3方向とは

、境界面と直交する方向である。

[0079] 一般に、弾性波には、 U1成分で構成される P波、 U2成分で構成される SH波及び U3成分で構成される SV波が存在する。弾性境界波や上記スプリアスモードは、部分波である P波、 SH波及び SV波の組み合わせによるモードである。なお、図 3 (b) 一図 7では、 Au層の位置のみを示し、 SiO層及び LiNbO層の表示は図示を容易と

2 3

するために省略している。

[0080] 図 2から明らかなように、メインモードである境界波では、 U2成分が主体である SH 型の境界波であることがわかる。

[0081] そして、図 3 (a)—図 7から明らかなように、スプリアスモードは U2成分主体のスプリァスモードと、 U1及び U3成分主体のスプリアスモードと、 U1成分主体のスプリアスモードの 3種類に大別されることがわかる。この 3種類のスプリアスモードは、第 2の媒質層である SiO膜の表面と境界層に配置された Auカゝらなる電極との間でエネルギ

2

一の多くを閉じ込められて伝搬する。そして、 3種類のスプリアスモードが発生するため、上述した図 34及び 36に示した複数の高域側のスプリアス応答が生じたと考えられる。

[0082] なお、図 3 (a)—図 7に示したスプリアスモードの他に、 U1及び U3成分主体のストンリ一波と類似したモード (以下、ストンリ一波と総称する)も伝搬するが、 SiO /Au (

2

0. 05 λ ) Zl5° Y-X伝搬 LiNbO構造では、ストンリ一波の電気機械結合係数は

3

ほぼ 0であり、ストンリ一波は励振されない。

[0083] 本願発明者らは、上記図 2—図 7に示した結果を考慮し、第 2の媒質層にエネルギ一が閉じ込められて伝搬するモードを抑制すれば、上述した高域側の複数のスプリァス応答を抑制し得ると考え、本発明をなすに至った。

[0084] 図 1 (a)及び (b)は、本発明の第 1の実施形態に係る弾性境界波装置を示す正面断面図及び模式的斜視図である。

[0085] 弾性境界波装置 1は、第 1の媒質層 2を有する。第 1の媒質層 2は、 15° Y - X伝搬の LiNbO単結晶基板により構成されている。もっとも、本発明において、第 1の媒質層 2は、他の単結晶基板、例えば他の結晶核の LiNbO圧電単結晶基板などにより

3

構成されていてもよぐ LiTaOなどの他の圧電単結晶により構成されていてもよい。

3

[0086] 第 1の媒質層 2の上面には、 IDT3及び反射器 4, 5が形成されている。本実施形態では、 IDT3の両側にグレーティング反射器 4, 5が配置されて、 1ポート型弾性境界波素子が構成されている。

[0087] 上記 IDT3及び反射器 4, 5を覆うように第 2の媒質層 6が形成されている。第 2の媒質層 6は、本実施形態では、 SiO膜により構成されている。

2

[0088] そして、第 2の媒質層 6の上面に、吸音層 7が形成されている。吸音層 7は、弾性波の減衰定数が第 2の媒質層 6よりも大きな榭脂により構成されている。本実施形態では、上記 IDT3及び反射器 4, 5は、厚さ 0. 003えの NiCrからなる密着層上に、厚さ 0. 05えの Auからなる主電極層を積層することにより構成した。そして、 IDTには、図 34に示した特性を得た弾性境界波素子の場合と同様に、交叉幅重み付けを施し、電極指の対数は 50対、対向するバスバー間の距離は 30. 5え、 IDT3を構成する電極指のデューティ比は 0. 55とした。また、反射器 4, 5の電極指の本数はそれぞれ 5 0本とした。さらに IDTの電極指の電極指先端間距離は 0. 25 λ、最大交差幅は 30 えとした。 IDT3と反射器 4, 5のえは一致させ、 IDT3と反射器 4, 5との電極指中心間距離は 0. 5えとした。さらに、 SiO膜の厚みは 2えとし、図 34に示した特性の比較

2

例の場合と同様に、 RFマグネトロンスパッタによりウェハー加熱温度 200°Cで成膜を行った。

[0089] 従って、弾性境界波装置 1は、吸音層 7が設けられていることを除いては、上記した比較例と同様に構成されている。

[0090] そして、吸音層 7は、硬度調整したエポキシ系榭脂により構成されており、 5 λ以上の厚みを有する。吸音層 7の形成は、第 2の媒質層 6上にエポキシ系榭脂を塗布し、硬化することにより行った。

[0091] 弾性境界波装置 1のインピーダンス周波数特性及び位相周波数特性を図 8〖こ示す。

[0092] 図 8を、図 34と比較すれば明らかなように、 1700MHz付近のスプリアス応答のインピーダンス比（共振周波数と反共振周波数におけるインピーダンスの比）は、図 34では 29. 3dBであったのに対し、本時実施形態では 7. ldBと著しく小さくなつていることがわかる。すなわち、吸音層 7の形成により、高域側の所望でないスプリアス応答を効果的に抑圧し得ることがわかる。

[0093] もっとも、図 8に示した周波数特性では、 1700MHz付近のスプリアスを完全に抑圧することはできていない。

[0094] 本願発明者の知見によれば、音速の遅い層と音速の速い層が混在する積層構造を伝搬する弾性波は、音速の遅い層にエネルギーを集中させて伝搬することがわかつている。従って、第 2の媒質層の表面に配置される吸音層 7は、弾性波の音速が遅い材料で構成し、吸音層 7Z第 2の媒質層 Z電極 Z第 1の媒質層 2の積層構造を用いることにより、第 2の媒質層から吸音層 7にスプリアスとなるモードのエネルギーを移行させ得ることがゎカゝる。

[0095] すなわち、吸音層 7は、吸音媒質として作用し、吸音層 7に移行したスプリアスモードのエネルギーは再度第 2の媒質層 6には戻らないことになる。この場合、弾性境界波装置 1の主応答である弾性境界波は境界面近傍にエネルギーを集中して伝搬して、るため、弾性境界波自体のエネルギーの劣化は生じ難!、。

[0096] 図 2—図 7に示した上述した解析結果では、 SV波が主成分とするスプリアスモード、 SH波が主成分となるスプリアスモード及び P波が主成分となるスプリアスモードの 3 種類のスプリアスモードが確認された。

[0097] 従って、 SH波と SV波が主成分となるスプリアスモードを抑制するには、第 2の媒質層における横波の音速よりも、吸音層 7の横波の音速を遅くすれば強く抑制し得ることがわかる。また、 P波が主成分となるスプリアスモードを効果的に抑制するには、第 2 の媒質層における縦波の音速よりも吸音層 7の縦波の音速を遅くすればよいことがわかる。

[0098] 他方、第 2の媒質層 6から吸音層 7に移行するモードのエネルギー Tは、第 2の媒質層 6の音響特性インピーダンスを Z、吸音層 7の音響特性インピーダンスを Zとすると

0 し

、 T=4Z Z Z(Z +Z )²で表される。

0 し 0 し

[0099] 上記式から明らかなように、第 2の媒質層 6の音響特性インピーダンス Zと吸音層 7

0 の音響特性インピーダンス Zとが近いほど、第 2の媒質層 6から吸音層 7に移行するエネルギー量 Tが増加し、スプリアスモードを効率良く抑制し得ることがわかる。

[0100] 従って、 SH波と SV波を主成分とするスプリアスモードを抑制するには、第 2の媒質層 6と吸音層 7の横波の音響特性インピーダンスを整合、すなわち近接させることが望ましい。また、 Ρ波を主成分とするスプリアスモードを抑制するには、第 2の媒質層 6 と吸音層 7における縦波の音響インピーダンスを整合させることが望ましい。

[0101] よって、第 2の媒質層よりも低速であり、音響整合性が高ぐ吸音効果の高い材料により吸音層 7を構成することが望ましい。

[0102] また、上記検討結果を確かめるために、図 1に示した弾性境界波装置 1における解析を行った。この解析においては、第 1の媒質層 2は、厚み無限大の 15° Y-X Li NbO基板からなり、第 2の媒質層 6が厚さ 1. 5 λの SiO膜、 IDTが厚さ 0. 05 λの A

3 2

u膜とした。吸音層 7と SiO膜との境界、 SiO膜と Auとの境界及び Auと LiNbOとの

2 2 3 境界における変位と上下方向の応力を連続とし、 SiOと Auとの境界及び Auと LiNb

2

Oの境界は短絡境界であるため、電位を 0とした。吸音層 7は等方体として扱い、厚

3

さを無限とし、 SiO膜から吸音層 7に通過した波が吸収される様子を模した。この構

2

造にぉ、て、境界波とスプリアスモードの音速と伝搬損失を求めた。

[0103] 等方体を伝搬する縦波と横波の音速と音響特性インピーダンスにっき説明する。等方体の弾性スチフネス係数 Cl l, C12と、密度 pより、横波の音速を Vs、縦波の音速を Vp、横波の音響特性インピーダンスを Zs、縦波の音響特性インピーダンスを Zp とした時、 Vs、 Vpは以下の式で表される。

[0104] [数 1]

図 9 (a)—図 10 (b)は、上記弹'性境界波装置において、吸音層の密度 pを様々に変化させたことを除いては、上記と同様に構成された弾性境界波装置における吸音層の密度 pと、横波音速 Vsと、伝搬する境界波、 U2成分主体のスプリアスモード及び U3成分主体のスプリアスモードの各音速及び減衰定数との関係を示す各図である。

[0106] なお、図 9から後述の図 12までにおいて、 U2成分主体のスプリアスモードとしては、 U2成分主体の次数の低いスプリアスモード、すなわち U2高次 1モードと、 U2成分主体の次数の高、スプリアスモード、すなわち U2高次— 2モードが示されて!/、る。また、 U3成分主体のスプリアスモードとしては、 U3成分主体の次数の低い U3高次 1モードと、次数の高!ヽ U3高次ー2モードとが示されて!/、る。

[0107] SiO 2の横波音速は 3757mZ秒であり、密度は 2210kgZm³であるため、吸音層の横波音速は 3757mZ秒、密度が 2210kgZm³でスプリアスモードの減衰定数が極大となり、スプリアスが抑圧される。他方、 SH型境界波とストンリ一波は全く減衰しない。なお、ここで計算した構成では、ストンリ一波の電気機械結合係数は前述したようにほぼ 0となるため、ストンリ一波は伝搬可能である力励振されないため、スプリァスとはならない。

[0108] 図 9 (a)—図 10 (b)では、吸音層の密度を変化させただけであるため、吸音層の横波音速と横波の音響特性インピーダンスによる効果を評価することはできな、。そこで、吸音層における横波の音響特性インピーダンス Zsを、 SiO 2の横波の音響特性ィンピーダンスである 8. 30 X 10⁶kgZm²'秒に固定し、下記の関係式を用いて定数を決定し、吸音層の横波音速 Vsを変化させ、 SH型の弾性境界波と、 U2成分主体のスプリアスモード及び U3成分主体のスプリアスモードの各音速及び減衰定数との関係を求めた。図 11 (a)及び (b)に結果を示す。

[0110] 次に、吸音層の横波音速 Vsを 3757mZ秒に固定し、下記の関係式を用いて定数を決定し、音響特性インピーダンス Zsを変化させ、 SH型境界波、 U2成分主体のスプリアスモード及び U3成分主体のスプリアスモードの各音速及び減衰定数との関係を求めた。図 12 (a)及び (b)に結果を示す。

[0111] Cl l = C12 + 2 p Vs²

[0112] 図 12 (a)及び (b)から、吸音層の横波音速 Vsが SiO 2の音速 3757mZ秒に近いほど、スプリアスモードの減衰定数が大きくなり、かつ SiOの音速よりも低音速の場合に減衰定数が大きいことがわかる。弾性境界波装置に用いられる IDTの電極指の対数は通常 10— 50対であり、伝搬波長に対して 10 λ— 50えの範囲とされている。計算で求められた減衰定数 αは ±Χ方向のエネルギーの放射を表す。スプリアスモード

3

が減衰定数が 0. 5dBZ であれば 10 λで例えば 5dB減衰し、 50 λでは例えば 25 dB減衰する。この減衰は、吸音層側に弾性波が放射することによる減衰である。

[0113] さらに、吸音層自体の吸音効果による減衰も加わる。従って、十分なスプリアス抑制効果が得られる。スプリアスモードの減衰定数が 1. 0-1. 5dBZ 以上であれば、さらに優れたスプリアス抑制効果が得られる。

[0114] 吸音層の横波音速 Vsは、より好ましくは、 SiOの横波音速の 0. 13-1. 23倍の範

2

囲で、 U2成分主体及び U3成分主体の次数の高いスプリアスモード、すなわち U2 高次 2モード及び U3高次 2モードが 1. 5dBZ 以上減衰し、また U 2成分主体の次数の低いスプリアスモードすなわち U2高次 1が 0. 5dBZ λ以上減衰することが確認できた。さらに好ましくは、吸音層の横波音速 Vsが、 SiOの横波音速の 0. 6

2

一 1. 00倍の範囲で、 U3成分主体の次数が低いスプリアスモード、すなわち U3高次モードが 0. 5dB以上減衰する。同一の部分波成分を主体とするモードの場合、次数が低いモードほど電気機械結合係数が大きい傾向があり、大きなスプリアスとなりやすい。

[0115] なお、 U2成分主体の 2つ目の高次スプリアスモードである U2高次 2と表記されているスプリアスモードは、吸音層の横波音速 Vsが 5000mZ秒以上であっても、 0. 0 03dB/ λの減衰定数を有する。また、 U3成分主体の 2つ目の高次スプリアスモード (U3高次— 2)も、吸音層の横波音速 Vsが 5000mZ秒以上であっても、 0. 477dB Ζ λの減衰定数を持つ。これらの減衰定数は、スプリアスモードの音速力 LiNbO

3 単結晶基板の SH波の音速または SV波の音速よりも速いため、単結晶基板側にェネルギーを放射するために発生する。

[0116] また、図 12 (a)及び (b)から、吸音層の音響特性インピーダンス Zsが SiOの音響特

2 性インピーダンスである 8. 30 X 10⁶kgZm²'秒に近いほどスプリアスモードの減衰定数が大きいことがわかる。 U2高次- 1と表記されているスプリアスモードは、吸音層の音響特性インピーダンス Zsが、 SiOの音響特性インピーダンスの 0. 45倍一 3. 61倍で 0. 5dBZ 以上減衰し、 0. 75倍一 1. 99倍で 1. OdBZ λ以上減衰し望ましぐ 0. 89倍一 1. 48倍で 1. 5dBZ 以上減衰しさらに望ましい。

[0117] また、 U2高次 2で表されるスプリアスモードは、吸音層の音響特性インピーダンスが SiOの音響特性インピーダンスの 0. 20倍一 5. 30倍で 0. 5dBZ 以上減衰し、

2

0. 41倍一 3. 25倍で 1. OdB以上減衰し望ましく、 0. 57倍一 1. 88倍で 1. 5dB/ λ以上減衰しさらに望ましい。

[0118] また、 U3高次 1で表されているスプリアスモードは、吸音層の音響特性インピーダンス Zsが SiOの音響特性インピーダンスの 0. 84倍

2 一 1. 29倍以上で 0. 5άΒ/ λ 以上減衰し、 0. 96倍一 1. 08倍で 1. OdBZ 以上減衰し望ましぐ 0. 99倍一 1. 0 2倍で 1. 5dB以上減衰しさらに望ましい。

[0119] さらに、 U3高次 2と表されているスプリアスモードは、吸音層の音響特性インピーダンス Zsが SiOの音響特性インピーダンスの 0. 71倍以上で 0. 5dB/ 以上減衰

2

し、 0. 76倍一 1. 98倍で 1. OdBZ λ以上減衰し望ましぐ 0. 89倍一 1. 47倍で 1. 5dB/ λ以上減衰しさらに望まし!/、。

[0120] 計算結果を実証するために、実験を行った。図 34に示した特性を有する比較例の弾性境界波共振子の SiO表面に、種々の吸音層を密着形成し、図 1に示した実施

2

形態の弾性境界波装置 1を構成した。図 13は吸音層の横波音速を SiOの横波音速

2 で除算することにより得られた横波音速比 (Vs比）と、スプリアスモードのインピーダンス比の関係を示し、図 14は、吸音層の横波の音響インピーダンスを SiOの横波の音

2 響インピーダンスで除算して得られた音響インピーダンス比 (Zs比）と、スプリアスモードのインピーダンス比との関係を示す。なお、スプリアスモードのインピーダンス比とは、スプリアスモードの共振周波数と反共振周波数のインピーダンスの比が、最も大き Vヽスプリアスモードのインピーダンスの比を、うものとする。

[0121] 上記弾性境界波装置においては、 Vs比を 0. 273及び Zs比を 0. 127とした場合、スプリアスモードのインピーダンス比は 7. ldB以上であるが、吸音層の Zs比を 0. 39 3以上とすると、スプリアスモードのインピーダンス比は 3. 9dB以下となり、 Zs比が 1に近づくほどスプリアスモードのインピーダンス比が小さくなる。また、 Vs比を 0. 488以上とすれば、スプリアスモードのインピーダンス比は 3. 9dB以下となり、 Vs比が 1に近づくほど、スプリアスモードのインピーダンス比は小さくなる。

[0122] 図 15は、 SiO膜の表面に、 Vs比 0. 633及び Zs比 0. 547の吸音層を形成した場

2

合の弾性境界波共振子の共振特性を示し、図 16は、上記弾性境界波共振子を用いて構成されたラダー型フィルタのフィルタ特性を示す。

[0123] 前述した図 7では、吸音層の吸音効果による横波の減衰定数は 7. ldBZ であつたのに対し、図 15及び図 16に示した特性で得られた構成では、吸音層の横波の減衰定数は 1. 75dBZえであった。この結果から、吸音層は、減衰定数が大きいのみでは、スプリアスモードを十分に抑圧できず、音響インピーダンスを整合させることにより、スプリアスモードをより一層効果的に抑圧し得ることがわかる。

[0124] なお、本発明においては、吸音層は、第 2の媒質層と同種類の材料により構成されてもよい。その場合であっても、主応答である弾性境界波のエネルギーが存在する領域においてのみ減衰定数を小さくし、その外側の減衰定数を大きくすればよい。なお、「同種の材料」とは、必ずしも全く同一であることを意味せず、例えば、以下に述ベる例のように、 SiO 2膜であっても、成膜方法の相違により特性が異なるものとなる。このように、製法が異なる 2種の SiO膜のような組み合わせ力上記同種の材料の表

2

現に含まれるものである。第 2の媒質層をスパッタ膜などで構成する場合、一般に減衰定数の大きな低品位な膜は高速で成膜でき、かつ安価であるのに対し、減衰定数の小さな高品位の膜では、低速成膜でありかつ高価である。例えば、 SiO 2膜 ZA1電極 ZAu電極 ZLiNbOカゝらなる弾性境界波装置において、吸音層として、 SiO膜の

3 2 上方に、第 2の SiO膜を形成してもよい。この場合、第 2の媒質層を構成する SiO膜

2 2 については、減衰定数が小さく高品位な SiO膜で構成し、厚さを 0. 5 λ程度とし、吸

2

音層を構成する第 2の SiO膜は、減衰定数の大きな低品位な SiO膜により、例えば

2 2

厚み 1. Ο λ程度に形成すればよい。このような構成では、弾性境界波装置の性能をほとんど劣化させず、安価にスプリアス応答を抑制することができる。この場合、高品位の SiO膜と、低品位の SiOの弾性定数や密度は近い値であるため、主モードであ

2 2

る弾性境界波の深さ方向の変位分布はほとんど変化しない。低品位の膜は、高品位の膜と同一の装置で連続的に成膜することができるが、後述の工程で製造されてもよい。すなわち、高品位の膜及び低品位の膜の一方をスパッタリング、スピンコート法、スクリーン印刷及び CVDの!、ずれ力により、他方他の!/、ずれかにより形成してもよ！/ヽ

[0125] また、第 1,第 2の媒質層は、それぞれ、第 1の材料層で構成されている必要は必ずしもない。例えば、第 2の媒質層は、複数の媒質材料層を積層した積層構造を有していてもよい。図 17は、第 2の媒質層が積層構造を有する変形例の弾性境界波装置の部分切欠正面断面図である。この弾性境界波装置 21では、第 1の媒質層 22上に ID T23が形成されており、 IDT23を覆うように、第 2の媒質層 26が形成されている。ここでは、第 2の媒質層 26は、媒質材料層 26a上に、媒質材料層 26bを積層した構造を有する。また、第 2の媒質層 26上に、吸音層 27が形成されている。

[0126] 媒質材料層 26a, 26bは、適宜の材料により構成される。例えば、媒質材料層 26a は SiOにより、媒質材料層は SiNにより構成されることができる。 3以上の媒質材料層

2

を積層し、それによつて第 2の媒質層を構成してもよい。

[0127] さらに、減衰定数が大きい媒質材料層と、減衰定数が小さい媒質材料層とを積層した構造としてもよぐ減衰定数が大きい媒質材料層と、減衰定数が小さい媒質材料層とを交互に積層してもょヽ。減衰定数の小さヽ媒質材料層は緻密性に優れてヽることが多ぐ従って、境界面に対して外側に配置することにより、境界面付近の耐湿性を高めることができる。

[0128] また、本発明においては、第 1の媒質層も、積層構造を有していてもよい。本発明は、境界波が伝搬する境界面及びその近傍における境界波伝搬材料の減衰定数を小さくし、かつ外側の少なくとも一部の層に吸音層を構成することによりスプリアスモードを抑制したことに特徴を有する。さらに、吸音層により吸音効率を高めるために、上記のように吸音層と境界波伝搬媒質層の音響特性インピーダンスが整合されたり、吸音層が低音速ィ匕されて、スプリアスモードを漏洩モードとし、スプリアスを効果的に抑圧したことに特徴を有する。従って、吸音層の弾性波の減衰定数は、第 1,第 2の媒質層の減衰定数よりも大きヽことが望ま、。

[0129] 本発明において用いられる上記吸音層を構成する材料は、第 1,第 2の媒質層に比べて、弾性波の減衰定数が大きければ特に限定されない。吸音層を構成する材料の例としては、例えば、エポキシ、フエノール、アタリレート、ポリエステル、シリコーン、ウレタン、ポリイミドなどの各種榭脂、低融点ガラスや水ガラスなどの各種ガラス、アルミナセラミックスや金属膜なども利用できる。

[0130] 特に榭脂材料は減衰定数が大きい材料が多ぐその組成を容易に調製することができる。従って、様々な音速や音響特性インピーダンスを有する吸音層を構成することができるため、吸音層は、好ましくは榭脂材料により構成される。

[0131] 吸音層も複数の吸音材料層を積層してなる積層構造を有していてもよい。例えば、図 18に示す変形例の弾性境界波装置 31では、第 2の媒質層 6の上面に、第 1の吸音材料層 7aと、第 2の吸音材料層 7bとが積層された吸音層 7が構成されている。ここでは、吸音材料層 7aの音響特性インピーダンスが、好ましくは、第 2の媒質層 6の音響特性インピーダンスと、第 2の吸音材料層 7bの音響特性インピーダンスの中間の値とされ、それによつて音響特性インピーダンスの整合状態が高められる。この場合、吸音材料層 7aは、第 2の媒質層 6と吸音材料層 7bの音響整合を図るために設けられているものであるため、吸音材料層 7aは、媒質層 6よりも減衰定数が大きいことが望まヽが、必ずしも減衰定数が媒質層 6の減衰定数よりも大き、必要はなヽ。

[0132] 本発明に係る弾性境界波装置では、図 19に示すように、吸音層 7の下方に導体層 41が形成されていてもよい。また、図 20に示すように、吸音層 7の上面に導体層 42 が設けられていてもよい。このように、本発明においては、吸音層の上面及び下面の少なくとも一方に導体層が備えられていてもよぐそれによつて、例えばフィルタを構成した場合には入出力端子間の直達電磁波による減衰量の劣化を抑制することができる。好ましくは、上記導体層 41, 42は、 IDTや反射器が設けられている領域と、媒質層を介して対向している領域に形成されていることが望ましぐそれによつて減衰量の劣化を抑制する効果を高めることができる。

[0133] さらに、入力側 IDTと出力側 IDTとを含む場合には、入力側 IDTと媒質層を介して対向される導体層と、出力側 IDTと媒質層を介して対向される導体層とが分割されていることが望ましぐかつそれぞれの導体層が別の配線電極によりグラウンド電位に接続されることが望ましい。それによつて、減衰量劣化抑制効果をより一層高めることができる。

[0134] また、本発明に係る弾性境界波装置では、上記吸音層 7は、榭脂系接着剤などの榭脂材料により構成することが望ましい。しかし、内部にガスが残留していると、リフロ一半田時に割れが発生したり、経時的な脱気によりチップ応力の変化が生じ、周波数特性の経時変化が生じるおそれがある。これを防止するには、吸音層を榭脂材料により形成する工程において、すなわち例えば室温で吸音層を塗布した後、真空中で脱気することが望ましい。この場合、真空中で加熱し、吸音材料層を硬化すればよい。

[0135] 本発明に係る弾性境界波装置では、第 2の媒質層や吸音層の上面に引き回しなどのために、配線電極を形成してもよい。例えば、図 21に示す変形例の弾性境界波装置 51では、吸音層 7の上面に、配線電極 52が形成されている。配線電極 52の一端力スルーホール電極 53、スルーホール電極 54及び配線電極 55を介して IDT3に電気的に接続されている。ここで、スルーホール電極 53は、吸音層 7に設けられており、スルーホール電極 54は第 2の媒質層 6に設けられて!/、る。

[0136] 例えば、第 1の媒質層 2が LiNbO基板、第 2の媒質層 6が SiOで構成されている

3 2

場合、第 1の媒質層 2の誘電率が相対的に高ぐ第 2の媒質層 6の誘電率が相対的に低くなる。このような場合には、第 2の媒質層 6の上面に前記各種電極間を電気的に接続するための引き回し等のための配線電極 52等を形成することが望ましぐそれによって引き回し配線による寄生容量を抑制することができる。また、例えば、第 1 の媒質層 2がガラス基板、第 2の媒質層 6が ZnO薄膜、吸音層 7が低誘電率の誘電体により構成されている場合には、第 2の媒質層 6の誘電率が相対的に高ぐ吸音層 7の誘電率が相対的に低くなる。このような場合には、吸音層 7の上面に引き回し等のための配線電極等を形成することが望ましぐそれによつて引き回し配線による寄生容量を抑制することができる。従って、弾性境界波装置において、フィルタ特性や共振特性の劣化を抑制することができる。寄生容量が存在すると、減衰量が劣化したり、フィルタや共振子の帯域が狭くなつたりし、望ましくない。

[0137] また、上記のように、 IDT3が配置されて、る部分と、配線電極 52とが異なる層に配置されている場合、層間の接続はスルーホール電極 53, 54を用いることが望ましい。また、弾性境界波が伝搬する際には、 IDT3の形成されている領域のみではなぐ電極力も僅かに滲み出しながら伝搬する。そのため、スルーホール電極 53, 54、特にスルーホール電極 54内が空洞の場合、空洞部と媒質層 6との音響インピーダンス差が大きくなり、スルーホール部における反射係数が大きくなる。従って、スルーホール電極 54の形成位置によっては、弾性境界波を反射もしくは散乱したり、共振を生じたりするおそれがある。そのため、スプリアスや減衰量の劣化などの問題を生じるおそれがある。そこで、好ましくは、スルーホール電極 54内には、弾性体が充填され、それによつて上記音響インピーダンスの差を低減することが望ましい。なお、スルーホール電極 53につ、ても同様に弾性体を充填することが望まヽ。

[0138] また、 IDT3の形成は、通常フォトリソグラフィ一で行われる力スルーホール電極 5 4内が空洞である場合、レジストのコーティングやウェハーの真空宫中などにより不具合を生じるおそれがある。従って、このような不具合を防止するためによも、スルーホール電極 53, 54内に、弾性体を充填することが望ましい。また、上記弾性体として、 Cuなどの導電材を用いた場合には、配線抵抗を低める効果も期待できる。

[0139] スルーホール電極 53, 54内が弾性体で充填されていない場合には、外部力もガスが弾性境界波装置の深部まで流入しやすくなり、腐食性ガスによる性能劣化を生じるおそれがある。また、スルーホール電極 53, 54内が弾性体で充填されている場合にお、ても、該弾性体と弾性境界波装置の第 2の媒質層 6などとの熱膨張率や弾性率が異なり、応力が発生し、クラックなどが入りやすくなる。従って、外部からの腐食性ガスの侵入に対して脆弱となるおそれがある。特に、弾性境界波装置の一部の層が SiOなどの非晶体ゃ ZnOなどの多結晶体で形成されている場合、上記クラックにより

2

膜内部に腐食性ガスが侵入、電極の腐食等を引き起こすおそれがある。

[0140] そこで、上記のように、複数のスルーホール電極 53, 54が形成されている構造ではゝ図 21に示されているように、スルーホール電極 53とスルーホール電極 54とが弾性境界波装置内において厚み方向に連続していないことが望ましい。図 21では、スル一ホール電極 53, 54は、平面視した場合に異なる位置に配置され、接続電極 56により接続されている。それによつて、弾性境界波装置の深部への腐食性ガスの侵入を抑制することができる。

[0141] 上記スルーホール電極による層間結線は、配線の自由度が高いため、弾性境界波装置のチップサイズを縮小することができる。し力しながら、弾性境界波装置の第 1, 第 2の媒質層等に単結晶材料を用いた場合には、スルーホール形成が困難となることがある。すなわち、 Arと CF混合ガスによる反応性イオンエッチングなどによりスル

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一ホールが形成され得るが、弾性境界波装置の媒質層の厚みが厚い場合には、スルーホール側壁の垂直性を確保することが困難となったり、加工時間が長くなつたりするという問題がある。また、穴あけ加工により、媒質層の強度が低下したり、回路基板への実装時や環境温度の変化により、チップ割れが生じたりするおそれがある。さらにスルーホール部分での弾性境界波の反射や散乱が生じたり、腐食性ガスによる問題が生じるおそれもある。これらの問題は、スルーホール電極を用いずに、弾性境界波装置の外表面に設けられた配線電極により結線を行うことにより解決することができる。

[0142] 図 22は、外表面に配線電極が形成されている変形例の弾性境界波装置を示す模式的部分切欠断面図である。

[0143] 弾性境界波装置 61では、第 1の媒質層 2上に IDT63と反射器 (図示せず)が形成されている。 IDT63及び反射器を覆うように第 2の媒質層 66が積層されている。第 1 の媒質層 2と第 2の媒質層 66との境界面において、 IDT63に接続されるように接続電極 67が形成されている。接続電極 67は、弾性境界波装置 61の外表面に引き出されている。そして、第 2の媒質層 66の上面に、第 3の媒質層 68が積層されている。第 2の媒質層 66と第 3の媒質層 68との間の境界に、配線電極 69が形成されている。配線電極 69もまた、弾性境界波装置 61の外側面に引き出されて!/ヽる。

[0144] なお、第 1,第 2の媒質層 2, 66は、第 1の実施形態の弾性境界波装置の第 1,第 2 の媒質層 2, 6と同様に構成され得る。第 3の媒質層 68は、第 2の媒質層 66と同種の材料で構成されている。すなわち、本実施形態では、第 2の媒質層 66と第 3の媒質層 68とを有する積層構造により、境界面の上方の媒質層が構成されている。もっとも、第 3の媒質層 68は、第 2の媒質層 66と異種の材料で構成されていてもよい。

[0145] 第 3の媒質層 68の上面には、吸音層 7が形成されている。吸音層 7は、第 1の実施形態における吸音層 7と同様の材料で構成され得る。

[0146] 第 3の媒質層 68と吸音層 7との間の界面に、配線電極 71が形成されている。配線電極 71もまた、弾性境界波装置 61の外表面に引き出されて!/ヽる。 [0147] そして、弾性境界波装置 61の外側面には、配線電極 72が形成されている。配線電極 72は、接続電極 67、配線電極 69, 71を弾性境界波装置 61の外表面において電気的に接続している。

[0148] また、弾性境界波装置 61では、吸音層 7の上面に外部接続電極 73が形成されており、外部接続電極 73に配線電極 72が接続されている。また、弾性境界波装置 61 では、第 2の媒質層 66、第 3の媒質層 68及び吸音層 7が積層されている構造の外表面が、外部接続電極 73が設けられている部分を除いて保護膜 74により被覆されている。保護膜 74は、適宜の絶縁性榭脂、例えばエポキシ榭脂などにより構成され得る。保護膜 74の形成により、弾性境界波装置 61の耐湿性などの耐環境特性を高めることがでさる。

[0149] 図 23は、図 22に示す弾性境界波装置 61において、上記保護膜 74及び外部接続電極 73とを除去した構造を模式的に示す斜視図である。図 22及び図 23から明らかなように、弾性境界波装置 61では、上記第 2の媒質層 66、第 3の媒質層 68及び吸音層 7が、配線電極 72が設けられてヽる外側面部分にぉヽて段差を有するように積層されている。言い換えれば、第 2の媒質層 66、第 3の媒質層 68及び吸音層 7の、配線電極 72が設けられて、る外側面部分力 Sこの順序で中央寄りに位置して、る。また、接続電極 67、及び配線 69, 71は、該段差部に引き出されている。そのため、配線電極 72は、接続電極 67及び配線 69, 71と大きな面積で確実に電気的に接続されている。

[0150] 上記段差部を有する弾性境界波装置 61の製造に際しては、マザ一のウェハー段階で多数の弾性境界波装置 61を構成し、し力る後フォトリソグラフィー、スクリーン印刷またはめつきなどにより、一括して外部接続電極 73を形成した後、配線電極 72を形成した後、個々の弾性境界波装置 61単位にマザ一のウェハーを分割することにより得られる。従って、層間結線を効率良くかつ安価に行うことができる。

[0151] 図 24は、本発明のさらに他の実施形態に係る弾性境界波装置を示す模式的正面断面図である。本実施形態の弾性境界波装置 81では、 LiNbOからなる第 1の媒質

3

層 2上に IDT3及び反射器 4, 5が形成されている。そして、 IDT3及び反射器 4, 5を含む電極構造を被覆するように第 2の媒質層 6が形成されている。第 2の媒質層 6は、 SiO膜により形成されている。

2

[0152] そして、第 2の媒質層 6の上面には、 LiNbO基板よりも線膨張係数が小さぐ熱伝

3

導率が大きい熱伝導性材料層 82が積層されている。熱伝導性材料層 82は、本実施形態では、ダイヤモンドライクカーボン薄膜により形成されている。熱伝導性材料層 8 2の上面には、吸音層 7が積層されている。吸音層 7は、第 1の実施形態の吸音層 7と同様の材料で構成され得る。

[0153] また、吸音層 7の上面には、エポキシ榭脂層 83が形成されている。エポキシ榭脂層 83の上面には、配線電極 84, 85が形成されている。そして、配線電極 84, 85を覆うように保護膜 86が形成されている。エポキシ榭脂層 83、配線電極 84, 85及び保護膜 86は、弾性境界波装置 81において、上方に配線回路部分を構成するために設けられている。

[0154] 保護膜 86は、前述した保護膜 74と同様に、エポキシ榭脂などカゝらなり、弾性境界波装置 81の上方部分において耐湿性等を高めるために設けられている。

[0155] 本実施形態の弾性境界波装置 81では、第 2の媒質層 6の上面に熱伝導性材料層 82が設けられているため、放熱効果が高められ、大電力投入時の温度上昇を抑制することができる。従って、弾性境界波装置の耐電力性を高めることができる。

[0156] カロえて、吸音層 7が設けられているため、第 1の実施形態の弾性境界波装置と同様に、不要スプリアスを効果的に抑圧することができる。

[0157] また、熱伝導性材料層 82を構成する材料としては、上記のように第 1の媒質層 2を構成している基板材料よりも熱膨張係数が小さぐ熱伝導率が高い適宜の材料を用いることがでさる。

[0158] なお、本発明に係る弾性境界波装置の温度変化による特性の変化量は、単位温度あたりの音速変化量と、単位温度あたりの伝搬方向の基板の長さ変化量により決定される。従って、温度による基板の伸縮を抑制できれば、温度変化による周波数変動を小さくすることができる。そこで、線膨張係数が弾性境界波伝搬基体にある第 1 の媒質層よりも小さい線膨張係数材料層を第 1,第 2の媒質層間や、第 1または第 2 の媒質層の表面に配置すればよい。それによつて第 1及び Zまたは第 2の媒質層の伸縮を抑制し、温度変化による特性変化を小さくすることができる。上記のような低線膨張係数材料層を構成する材料としては、例えば前述したダイヤモンドライクカーボン薄膜などを挙げることができる。

[0159] また、弾性境界波装置の境界面と平行な方向における熱膨張を抑制することにより、熱膨張係数の小さなセラミック基板力なる実装基板に実装された際の熱膨張係数差により生じる応力を軽減することができ、該応力による破壊を抑制することができる。なお、線膨張係数の極性が、第 1,第 2の媒質層と逆である層を同様に第 1及び Zまたは第 2の媒質層表面に形成した場合においても、同様に、熱膨張係数差により生じる応力を破壊することにより、弾性境界波装置の破壊や実装構造の破壊を抑 ff¾することができる。

[0160] すなわち、図 24に示した熱伝導性材料層 82の代わりに、上記のように、低線膨張係数材料層や、極性が逆の線膨張係数を有する材料層を配置することにより、実装された際の実装構造の温度変化による破壊を抑制することができる。

[0161] また、図 24に示した弾性境界波装置 81では、上記配線電極 84, 85により配線回路が構成されている。この場合、配線電極 84, 85が構成されている配線回路において、インダクタンス素子、キヤノシタンス素子、レジスタンス素子、ストリップライン、あるいはスタブやストリップラインで構成されたマイクロストリップフィルタもしくはミキサーなどを構成してもよい。すなわち、このような様々な電極や回路素子部分を上記ェポキシ榭脂層 83の上面に形成し、様々な整合回路などを内蔵した弾性境界波装置 81を構成することができる。このような回路を内蔵させた場合には、インピーダンス整合回路ゃ変調回路などの外部回路を省略することができる。

[0162] もっとも、配線電極 84, 85を含む上記回路部分は、エポキシ榭脂層 83の上面に形成される必要は必ずしもなぐ例えば第 2の媒質層 6の境界面とは反対側の面、あるいは吸音層 7の少なくとも片面に形成されていてもよい。すなわち、エポキシ榭脂層 8 3及び保護膜 86を有しなヽ弾性境界波装置にお!、ても、図 24に示した弾性境界波装置 81の場合と同様に様々な回路を内蔵させることができる。

[0163] また、弾性境界波装置 81にワイヤボンディングやバンプボンドを接合した場合、数

^一数百/ z mの線路が外部に存在することが多い。これらの線路の特性インピーダンスは、弾性境界波装置の入出力インピーダンスと通常ずれている。従って、インピ一ダンスミスマッチングによる反射損失などの劣化を生じるおそれがある。従って、弹性境界波装置の内部に、配線電極 84, 85などを含む回路層を形成した場合には、上述したような長、経路の線路を省略することができ、上記反射損失を低減することができる。特に、 1GHzを超える周波数帯では、経路の短縮により、特性を効果的に改善することができる。

[0164] なお、前記配線電極や回路素子、外部接続電極は、 IDTや反射器と厚さ方向に重ねて配置してもよい。このように配置することで、弾性境界波装置チップの面積を小型化できる。

[0165] なお、本発明に係る弾性境界波装置では、弾性境界波は第 1,第 2の媒質層間の境界を伝搬するため、ケースにパッケージングされずとも、伝搬特性はさほど劣化しない。そのため、短期的な使用目的に用いられる場合には、弾性境界波装置のパッケージングは必ずしも必要ではな、。

[0166] し力しながら、例えば携帯電話機などに組み込まれる用途などのように、長期的に用いられる場合には、弾性境界波装置の外表面に、例えば図 22に示した保護膜 74 を形成することが望ましい。保護膜 74は、耐環境特性や耐湿性を高めるために設けられる。従って、保護膜は、 IDTや反射器などの腐食に弱い電極、またはスルーホール周辺などのクラックの入りやす、箇所を覆うように配されることが望ま、。保護膜 7 4の形成により、吸音層を構成している SiO膜の腐食を抑制したり、腐食性ガスによ

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る電極の腐食を抑制したり、耐湿性を高めたりすることができる。

[0167] 上記保護膜としては、例えば、金属材料層及び合成樹脂層を積層した構造、合成榭脂層、あるいは金属材料層などで構成され得る。一例を挙げると、 Au層、 Ni層、 A

1合金層もしくは Au層、 Ni層 ZA1N層からなる金属材料層を形成し、さらにその表面を合成樹脂で被覆することにより保護膜が形成され得る。

[0168] また、厚膜形成法により形成された金属材料層上に、合成樹脂層を形成することにより保護膜を構成してもよい。

[0169] 図 25は、本発明のさらに他の実施形態に係る弾性境界波装置の正面断面図である。弾性境界波装置 90では、弾性境界波装置チップ 91の下面に、電極 91a, 91bが設けられている。弾性境界波装置チップ 91は、これまで説明してきた各弾性表面波装置と同様にして構成されており、図 25では、ノ、ツチングをして略図的に示されている。

[0170] 電極 91a, 91b力 Auからなるバンプ 92a, 92bにより、セラミック基板 93上の電極 93a, 93bに接合されている。バンプ 92a, 92bは、電極 91a, 91b上に超音波接合により接合されている。上記バンプ 92a, 92bを接合した後に、榭脂からなる保護膜 9 4により弾性境界波 91が被覆されている。このように、保護膜 94の形成は、弾性境界波装置チップ 91をセラミック基板 93上に実装した後に行われてもよい。この場合には、保護膜 94により、セラミック基板 93から弾性境界波装置チップに加わる応力の緩和も期待され得る。

[0171] セラミック基板 93は、弾性境界波装置チップ 91よりも固い材料により構成されている。より具体的には、弾性境界波装置チップ 91を構成している媒質層及び誘電体層を積層した構造よりも固い材料で構成されている。電極 93a, 93bは、下面に設けられた端子 93c, 93dに電気的に接続されている。ここで、電極 93aは、基板 93の側面を経て下面に延長され、下面の外部端子 93cに電気的に接続されている。他方、電極 93bは、スルーホール電極 93eにより下面の外部端子 93dに接続されている。このように、基板 93の下面の外部端子と上面の電極との接続は、スルーホール電極を用いてもよい。

[0172] 本実施例形態の弾性境界波装置 90では、セラミック基板 93に Au力もなるバンプ 9 2a, 92bを用いて、弾性境界波装置チップ 91が接合されている。

[0173] 従って、弾性境界波装置 90は、外部端子 93c, 93dを利用してプリント回路基板などに表面実装され得る。この場合、プリント回路基板が温度変化等により曲がったりしたとしても、該プリント回路基板からの応力がセラミック基板 93により受け止められ、弹性境界波装置チップ 91へ該応力が伝わることが抑制される。従って、弾性境界波装置チップ 91における周波数特性の劣化が生じ 1 、またチップの割れも生じ難い。

[0174] なお、上記電極 91a, 91bは、例えば、 Au、 Ni、及び A1などの適宜の金属から構成されることができ、またこれらの金属からなる複数の電極層が積層されたものであつてもよい。

[0175] 図 26は、本発明のさらに他の実施形態に係る弾性境界波装置の正面断面図である。弾性境界波装置 96では、弾性境界波装置チップ 91の下面に電極 91a, 91bが設けられている。ここまでは、弾性境界波装置 96は、弾性境界波装置 90と同様に構成されている。異なるところは、弾性境界波装置チップ 91の下面において、電極 91a , 91b上に、導電ペースト 97a, 97bを介して外部端子 98a, 98bが接合されていること、並びにこの導電ペースト 97a, 97bが設けられている部分において、補強榭脂層 99力 S設けられて、ることにある。

[0176] 導電ペースト 97a, 97bは、榭脂系接着剤中に導電性粉末を添加した構成を有する。従って、硬化後においても、比較的柔らかい。よって、外部端子 98a, 98b側からプリント回路基板などに実装した場合、プリント回路基板側から伝わる応力が導電べ一スト 97a, 97bにおいて緩和される。すなわち、応力緩和層として、導電ペースト 97 a, 97bが機能する。そのため、弾性境界波装置チップ 91における特性の劣化や割れが生じ難い。

[0177] なお、上記導電ペースト 97a, 97bが比較的柔らかい場合には、好ましくは、図 26 に示されている補強榭脂層 99を設けることが望ましい。補強榭脂層 99は、導電べ一スト 97a, 97bの硬化後の強度が十分な場合であり、かつ応力緩和機能を有する場合には必ずしも設けられずともよい。補強榭脂層 99は、例えばエポキシ系接着剤などにより構成され得る。

[0178] なお、本発明に係る弾性境界波装置では、第 1,第 2の媒質層間の境界を弾性境界波は伝搬するものであるため、該境界波はモードがチップ表面に達することがほとんどない。従って、ノッケージングに際して空洞の形成は不要である。すなわち、弹性境界波装置ゃ圧電フィルタでは、振動を妨げな、ための空隙を有するようにパッケ一ジングを構成しなければならな力つた。これに対して、本発明に係る弾性境界波装置では、空隙の形成が不要であるため、ノッケージングを施した場合であっても、小型化を進めることができる。

[0179] 図 27 (a)一 (g)は、本発明に係る弾性境界波装置の製造方法の一例を示す正面断面図である。

[0180] 本実施形態では、まず、マザ一のウェハー 101が用意される。ウェハー 101は、 3 一 4インチの LiNbO基板により構成されており、第 1の媒質層を構成するために用意されている。

[0181] ウェハー 101の上面に、 IDT102、反射器 103, 104及び配線電極 105, 106などを含む電極構造が形成される。電極構造は、フォトリソグラフィ一—リフトオフ法などの適宜の方法により形成され得る。

[0182] 図 27 (b)に示すように、第 2の媒質層 107が電極構造を覆うように形成される。第 2 の媒質層 107は、本実施形態では、 SiO薄膜をスパッタリングにより成膜することに

2

より形成されている。

[0183] し力る後、図 27 (c)に示すように、外部接続部分である配線電極 105, 106を露出するように、第 2の媒質層 107がエッチングされる。

[0184] し力る後、図 27 (d)に示すように、接続電極 108が配線電極 106に電気的に接続されるように形成される。接続電極 108は、第 2の媒質層 107の上面 107a上に至るように形成されている。

[0185] し力る後、感光性榭脂をスピンコートすることにより、吸音層 109が形成される。吸音層 109の上面に、保護膜として、 SiN膜 110がスパッタリングにより成膜される。

[0186] し力る後、図 27 (e)に示すように、フォトリソグラフィ一一エッチングにより、配線電極 105と、配線電極 108を露出するための開口部 111, 112が形成される。この開口部 111, 112内に、外部端子 113, 114がスクリーン印刷により付与される。外部端子 1 13, 114は、配線電極 105及び接続電極 108に電気的に接続されている。

[0187] このようにして、外部端子 113, 114が形成された多数の弾性境界波装置力図 27

(f)に示すように、マザ一のウェハー 101において多数構成される。そして、図 27 (g) に示すように、マザ一のウェハー 101を分割することにより、多数の弾性境界波装置 115を得ることができる。

[0188] 本実施形態の製造方法では、上記のようにマザ一のウェハー 101の段階で一括して吸音層 109が形成される。従って、多数の弾性境界波装置 115において、吸音層 109のばらつきを低減することができる。また、吸音層 109が、感光性榭脂を用いて構成されて、るので、吸音層 109のパターニングを高精度にかつ容易に行うことができる。さらに、保護膜として、 SiN膜 110の形成により、耐湿性に優れた弾性境界波装置を提供することができる。 [0189] 図 28 (a)一 (f)は、本発明の弾性境界波装置の製造方法の他の実施形態を説明するための各正面断面図である。

[0190] 本実施形態では、第 2の媒質層 107の形成工程が異なることを除いては、図 27に示した製造方法と同様である。すなわち、図 28 (a)に示すように、ウェハー 101上に図 27 (a)と同様の電極構造を形成する。し力る後、ウェハー 101上において、スパッタ粒子をマスキングしながら外部端子が形成される部分を除いて上記電極構造を覆うように第 2の媒質層 107を構成する薄膜をスパッタリング法により形成する。このようにして、開口部 111, 112 (図 27 (e) )に相当する開口部が設けられるようにパター- ングされた第 2の媒質層 107が形成される。

[0191] 以下、図 28 (c)— (e)に示す各工程は、図 27 (d)一（g)に示す工程と同様にして行われる。

[0192] 本実施形態では、第 2の媒質層 107がエッチングにより除去されにくい材料で構成されて、た場合であっても、上記のように第 2の媒質層 107を外部端子が設けられている開口部を有するように高精度に形成することができる。

[0193] 図 29 (a)一 (h)は、本発明の弾性境界波装置の製造方法のさらに他の実施形態を説明するための正面断面図である。

[0194] 本実施形態では、マザ一のウェハー 101上に、第 4の媒質層 121が形成される（図 29 (a) )。次に、上記第 4の媒質層 121をパターユングする。図 29 (b)に示されているように、パターユングされた第 4の媒質層 121Aでは、後述の電極構造が形成される部分が開口部とされている。

[0195] し力る後、図 29 (c)に示すように、上記開口部に開口部の深さと同じ力、開口部の深さよりも僅かに薄い厚みとなるように電極構造をフォトリソグラフィ一法により形成する。この電極構造では、 IDT102、反射器 103, 104及び配線電極 105, 106などが形成される。

[0196] しカゝる後、図 29 (c)に示す第 2の媒質層 107が形成される。本実施形態では、第 2 の媒質層は第 4の媒質層と同じ材料であるが、別の材料でもよい。

[0197] 次に、図 29 (d)に示すように、第 2の媒質層 107上に、第 3の媒質層 122が形成される。そして、図 29 (e)に示すように、第 3の媒質層 122上に吸音層 123が成膜される。

[0198] 第 3の媒質層 122は、 Si単結晶カゝらなる基板により構成されており、該基板を第 2の媒質層 107に貼り合わせることにより、図 29 (d)に示す構造が得られている。

[0199] 次に、感光性榭脂からなる吸音層 123をフォトリソグラフィ一法によりエッチングし、図 29 (f)に示されている開口部 124, 125を形成する。開口部 124, 125は、配線電極 105, 106を露出するように設けられる。そして、この開口部 124, 125に、外部接続端子 126, 127が設けられる。し力る後、図 29 (g)に示すように、上記弾性境界波装置が多数形成されたマザ一のウェハー 101を分割し、図 29 (h)に示すように、多数の弾性境界波装置を得ることができる。

[0200] 図 30 (a)一 (f)は、本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の製造方法を説明するための断面図である。

[0201] 本実施形態では、図 27 (a)一 (c)に示す工程と同様の工程を、図 30 (a)一 (c)に示すように実施する。このようにして、マザ一のウェハー 101上において、複数の弾性境界波装置の IDT102、反射器 103, 104及び配線電極 105, 106が形成され、かつ第 2の媒質層 107がパターユングされた状態で形成される。

[0202] 本実施形態では、図 30 (d)に示すように、上記第 2の媒質層 107のパターユングが完了した段階で、図 30 (d)に示すように、マザ一のウェハー 101を個々の弾性境界波装置単位にダイシングにより分割する。し力る後、図 30 (f)に示す弾性境界波装置 131を得るために、個々の弾性境界波チップ段階で外部接続端子 132, 133及び吸音層 134が設けられる。ここで、吸音層 134は、本実施形態では、第 2の媒質層における横波の音速より、横波の音速が低速となるように組成を調整したエポキシ榭脂により個々の弾性境界波装置を外部接続端子 132, 133の露出部分を除くように被覆することにより形成される。すなわち、榭脂モールド法により吸音層 134が設けられている。

[0203] このように、吸音層を形成する工程は、マザ一のウェハーを個々の弾性境界波装置単位に分割した後に行われてもよい。また、吸音層は、外部接続端子を除く部分をモールドするように形成されてもよぐそれによつて、弾性境界波装置の耐環境特性をより一層高めることができる。 [0204] 図 31は、本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の変形例を説明するための正面断面図である。

[0205] 図 31に示す弾性境界波装置では、第 1の媒質層 2の下面に第 2の吸音層 151が設けられている。その他の構造は、図 1に示した弾性境界波装置 1と同様である。このように、吸音層は、第 2の媒質層の境界面とは反対側の面だけでなぐ第 1の媒質層の境界面と反対側の面にも設けられてもよい。

[0206] さらに、吸音層は、第 2の媒質層の表面ではなぐ第 1の媒質層の表面にのみ設けられてちよい。

Claims

請求の範囲

[1] 第 1の媒質層と第 2の媒質層との境界を伝搬する弾性境界波を利用した弾性境界波装置であって、

第 1の媒質層と、

前記第 1の媒質層に積層された第 2の媒質層と、

前記第 1,第 2の媒質層の境界に設けられた電極とを備え、

前記第 1及び Zまたは第 2の媒質層の境界面とは反対側の面にスプリアスとなるモードを減衰させる吸音層をさらに備えることを特徴とする、弾性境界波装置。

[2] 前記吸音層における横波の音速が、前記吸音層が積層されている第 1及び Zまたは第 2の媒質層の横波の音速よりも低速である、請求項 1に記載の弾性境界波装置

[3] 前記吸音層における縦波の音速が、前記吸音層が積層されている第 1及び Zまたは第 2の媒質層における縦波の音速よりも低速である、請求項 1に記載の弾性境界波装置。

[4] 前記吸音層の横波の音速が、前記吸音層が積層されている第 1及び Zまたは第 2 の媒質層における横波の音速の 0. 13倍以上、 1. 23倍以下の範囲にある、請求項

1に記載の弾性境界波装置。

[5] 前記吸音層における音響インピーダンスが、前記吸音層が積層されている第 1及び Zまたは第 2の媒質層の音響インピーダンスの 0. 20倍一 5. 30倍の範囲にある、請求項 1一 4のいずれか 1項に記載の弾性境界波装置。

[6] 前記吸音層が、前記第 1及び Zまたは第 2の媒質層と同種の材料を用いて構成されている、請求項 1一 5のいずれか 1項に記載の弾性境界波装置。

[7] 前記吸音層の外側に、該吸音層よりも弾性波の減衰定数が小さい低減衰定数層が設けられている、請求項 1一 6のいずれか 1項に記載の弾性境界波装置。

[8] 前記吸音層が、榭脂、ガラス、セラミックス及び金属力なる群力選択された少なくとも 1種により構成されている、請求項 1一 7のいずれ力 1項に記載の弾性境界波装置。

[9] 前記吸音層が、フィラーが含有されている榭脂により構成されている、請求項 1一 7 の！、ずれか 1項に記載の弾性境界波装置。

[10] 前記吸音層が、前記第 1及び Zまたは第 2の媒質層の表面において、前記境界における弾性境界波伝搬路に対向する部分に設けられている、請求項 1一 9のいずれ力 1項に記載の弾性境界波装置。

[11] 前記吸音層の少なくとも片面に、導体層が積層されている、請求項 1一 10のいずれか 1項に記載の弾性境界波装置。

[12] 前記境界に設けられた前記電極に電気的に接続されており、かつ前記第 1及び Z または第 2の媒質層を貫通するように設けられたスルーホール電極と、該スルーホール電極に接続されており、かつ弾性境界波装置の外表面に設けられた外部電極とをさらに備える、請求項 1一 11のいずれか 1項に記載の弾性境界波装置。

[13] 前記スルーホール電極内に、弾性体が充填されている、請求項 12に記載の弾性境界波装置。

[14] 第 1の媒質層に設けられたスルーホール電極と、第 2の媒質層に設けられたスルーホール電極とを有し、該第 1の媒質層に設けられたスルーホール電極と、第 2の媒質層に設けられたスルーホール電極とが連続しなヽように形成されてヽる、請求項 12または 13に記載の弾性境界波装置。

[15] 前記境界に設けられた電極に電気的に接続されており、かつ弾性境界波装置の外表面に設けられた配線電極をさらに備える、請求項 1一 14のいずれか 1項に記載の弾性境界波装置。

[16] 前記弾性境界波装置が前記境界と交叉する側面に段差部を有し、前記境界に設けられた電極に接続されており、かつ該段差部に引き出されてヽる接続電極とをさらに備え、前記配線電極が該段差部に至るように形成されており、段差部において前記接続電極と接続されてヽる、請求項 15に記載の弾性境界波装置。

[17] 第 1の媒質層と第 2の媒質層との間、第 1の媒質層の外側表面及び第 2の媒質層の外側表面の少なくとも 1つに、前記境界面と平行な方向の線膨張係数が第 1,第 2の媒質層よりも低い第 3の材料層が設けられている、請求項 1一 16のいずれ力 1項に記載の弾性境界波装置。

[18] 第 1の媒質層と第 2の媒質層との間、第 1の媒質層の外側表面及び第 2の媒質層の外側表面の少なくとも 1つに、前記境界面と平行な方向の線膨張係数の符号が第 1, 第 2の媒質層の線膨張係数の符号と異なる第 3の材料層が設けられている、請求項

1一 16のいずれか 1項に記載の弾性境界波装置。

[19] 第 1の媒質層と第 2の媒質層との間、第 1の媒質層の外側表面及び第 2の媒質層の外側表面の少なくとも 1つに、前記第 1,第 2の媒質層よりも熱伝導率が高い第 4の材料層が設けられている、請求項 1一 16のいずれか 1項に記載の弾性境界波装置。

[20] 前記境界または第 1,第 2の媒質層の外側表面にインピーダンス整合回路が構成されている、請求項 1一 19のいずれか 1項に記載の弾性境界波装置。

[21] 第 2の媒質層の厚みが 0. 5 λ以上であり、吸音層の厚みが 1. Ο λ以上である、請求項 1一 20のいずれか 1項に記載の弾性境界波装置。

[22] 前記吸音層が積層構造を有する、請求項 1一 21のいずれか 1項に記載の弾性境界波装置。

[23] 吸音層が複数の吸音材料層を積層してなる積層構造を有し、第 2の媒質層に近い側の吸音材料層の音響特性インピーダンスが、該吸音材料層よりも第 2の媒質層から隔てられた吸音材料層の音響インピーダンスと、第 2の媒質層の音響インピーダンスとの間の中間の値を有する、請求項 22に記載の弾性境界波装置。

[24] 実装側の面にバンプを介して接合されており、かつ第 1,第 2の媒質層及び吸音層を有する構造部分よりも固い材料力もなる実装用基板をさらに備え、該実装用基板を用いて実装されるように構成されている、請求項 1一 23のいずれか 1項に記載の弹性境界波装置。

[25] 実装側の面に設けられた応力緩衝体をさらに備える、請求項 1一 23のいずれか 1 項に記載の弾性境界波装置。

[26] 第 1の媒質層上に電極を形成する工程と、

該電極を覆うように第 2の媒質層を形成する工程と、

前記第 1の媒質層及び Ζまたは第 2の媒質層の前記境界面とは反対側の面に吸音層を形成する工程とを備える、弾性境界波装置の製造方法。

[27] 前記吸音層を形成する工程にぉヽて、吸音層内のガスを脱気する工程を含む、請求項 26に記載の弾性境界波装置の製造方法。

[28] 前記弾性境界波装置の製造方法が、複数の弾性境界波装置を連結してなるマザ一の状態で行われ、前記吸音層を形成した後に、個々の弾性境界波装置単位に分割される、請求項 26または 27に記載の弾性境界波装置の製造方法。

[29] 前記吸音層を形成する工程までの工程がマザ一の状態で行われ、個々の弾性境界波装置に分割された後に前記吸音層を形成する工程が行われる、請求項 26または 27に記載の弾性境界波装置の製造方法。