WO2023162566A1 - 弾性波モジュール - Google Patents

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WO2023162566A1
WO2023162566A1 PCT/JP2023/002433 JP2023002433W WO2023162566A1 WO 2023162566 A1 WO2023162566 A1 WO 2023162566A1 JP 2023002433 W JP2023002433 W JP 2023002433W WO 2023162566 A1 WO2023162566 A1 WO 2023162566A1
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WO
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layer
functional element
linear expansion
peripheral edge
elastic wave
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Application number
PCT/JP2023/002433
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English (en)
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Inventor
敬 岩本
Original Assignee
株式会社村田製作所
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02—Details
    • H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/25—Constructional features of resonators using surface acoustic waves

Definitions

  • the present invention relates to an elastic wave module equipped with an elastic wave device, and more particularly to an elastic wave module having a functional element and a shield covering the functional element.
  • Patent Document 1 describes a surface acoustic wave filter in which two functional elements are arranged facing each other and a thin film shield plate is provided between the two functional elements. ing.
  • Patent Document 1 The shield plate of Patent Document 1 is supported by solder bumps parallel to the surface of the substrate on which the two functional elements are arranged. Further, Patent Document 1 describes that it is preferable to realize a low-profile and compact surface acoustic wave filter, and describes that the thickness of the shield plate is set to, for example, 0.1 to 0.5 mm. ing.
  • the shape of the shield plate changes due to the ambient temperature or the internal stress generated in the shield plate, and the relative positional relationship between the shield plate and the functional element changes. Therefore, the characteristics of the surface acoustic wave filter are affected.
  • the present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide an elastic wave module including a functional element and a shield layer, and to provide an elastic wave module having a relative position between the functional element and the shield layer. It is to restrain the change of the relationship.
  • An elastic wave module includes a first member, a first functional element, a support layer, a second member, a second functional element, and a shield layer.
  • the first member has a first surface.
  • the first functional element is included in the first acoustic wave device and formed on the first surface.
  • the support layer is arranged on the first surface around the region where the first functional element is formed.
  • the second member has a second surface and is arranged at a position where the second surface faces the first surface.
  • the second functional element is included in the second acoustic wave device and formed on the second surface.
  • the shield layer includes a first peripheral edge and a second peripheral edge, and the first peripheral edge and the second peripheral edge are connected to the first surface to cover the first functional element.
  • a hollow space is formed by the first member, the second member and the support layer, and the first functional element, the second functional element and the shield layer are arranged in the hollow space.
  • the shield layer includes a first layer arranged on the side of the functional element and a second layer arranged on the side of the second functional element. The second layer applies a force to the first layer to warp the first layer so that the first layer at the first peripheral edge and the second peripheral edge approaches the first functional element.
  • the shield layer has a first peripheral edge portion and a second peripheral edge portion. are connected to the first surface.
  • the shield layer includes a first layer and a second layer, and the second layer, which is an outer layer far from the functional element, is closer to the functional element than the first layer at the first peripheral edge and the second peripheral edge.
  • a force is applied to the first layer that warps the first layer in a direction. Thereby, the first layer is fixed by the force applied by the second layer, and changes in the relative positional relationship between the functional element and the shield layer can be suppressed.
  • FIG. 1A and 1B are a cross-sectional view and a plan view of an elastic wave module according to Embodiment 1;
  • FIG. FIG. 2 is an enlarged view of a shield layer in FIG. 1;
  • FIG. 10 is a diagram showing a shield layer of an acoustic wave module of Comparative Example 1;
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 1;
  • FIG. 1 is a first diagram for explaining an example of a manufacturing process of an acoustic wave module according to Embodiment 1;
  • FIG. 2 is a second diagram for explaining an example of the manufacturing process of the acoustic wave module according to Embodiment 1;
  • 4 is an enlarged view of a shield layer in Modification 1.
  • FIG. 8A and 8B are a cross-sectional view and a plan view of an elastic wave module according to Embodiment 2;
  • FIG. 8 is an enlarged view of a shield layer and a piezoelectric body in FIG. 7;
  • FIG. 10 is a diagram showing an elastic wave module of Comparative Example 2;
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of elastic wave module 300 including elastic wave devices 110 and 120 according to Embodiment 1, and a plan view of elastic wave module 300 .
  • FIG. 1(A) is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1(B).
  • Each of the acoustic wave devices 110 and 120 in the present embodiment will be described as an example of a surface acoustic wave device including an IDT (Inter Digital Transducer) electrode as a functional element. may be used.
  • IDT Inter Digital Transducer
  • the thickness direction of the piezoelectric support substrates 100 and 200 is defined as the Z-axis direction, and planes perpendicular to the Z-axis direction are defined as the X-axis and the Y-axis.
  • the positive direction of the Z-axis in each drawing may be referred to as the upper surface side, and the negative direction thereof as the lower surface side.
  • the elastic wave module 300 has an elastic wave device 110 and an elastic wave device 120 .
  • the acoustic wave device 110 has a piezoelectric body support substrate 100, a piezoelectric body 10, functional elements 50 and 51, and shield layers 70 and 71.
  • the acoustic wave device 120 includes a piezoelectric body support substrate 200, a piezoelectric body 20, functional elements 52 and 53, wiring patterns 31, 32 and 33, through electrodes V1 to V6, solder bumps S1, S2 and S3, It has a support layer 45 .
  • the solder bumps S ⁇ b>2 are connected to ground electrodes (GND electrodes) included in the elastic wave device 110 and the elastic wave device 120 .
  • the piezoelectric substrate 100 and the piezoelectric substrate 10, and the piezoelectric substrate 200 and the piezoelectric substrate 20 each constitute a piezoelectric substrate.
  • the elastic wave devices 110 and 120 are electrically connected by connecting each of the through electrodes V1 to V3 of the elastic wave device 120 to the elastic wave device 110. It is
  • the elastic wave device 110 and the elastic wave device 120 are arranged such that the main surface Sf1 on the positive direction side of the piezoelectric body 10 and the main surface Sf2 on the negative direction side of the piezoelectric body 20 face each other.
  • a support layer 45 made of resin is arranged between the piezoelectric bodies 10 and 20 so as to surround the functional elements 50 to 53 . That is, the support layer 45 is arranged around the region where the functional element 50 is formed.
  • the hollow space Ar ⁇ b>1 is formed by the piezoelectric bodies 10 , 20 and the support layer 45 .
  • the acoustic wave devices 110 and 120 are configured such that surface acoustic waves propagate in the piezoelectric bodies 10 and 20 adjacent to the hollow space Ar1.
  • the piezoelectric bodies 10 and 20 are made of, for example, piezoelectric single crystal materials such as lithium tantalate (LiTaO3), lithium niobate (LiNbO3), and sapphire, or piezoelectric laminated materials made of LiTaO3 or LiNbO3.
  • a silicon substrate or the like is used for the piezoelectric support substrates 100 and 200 .
  • the piezoelectric body 10 can correspond to the "first member" of the present disclosure.
  • the piezoelectric body 20 may correspond to the "second member" of the present disclosure.
  • Functional elements 50 and 51 are arranged on the main surface Sf1 of the piezoelectric body 10 .
  • Functional elements 52 and 53 are arranged on the main surface Sf2 of the piezoelectric body 20 .
  • the functional element 50 and the functional element 52 partially overlap when viewed from the positive direction side of the Z axis.
  • the functional element 51 and the functional element 53 partially overlap when viewed from the positive direction side of the Z axis.
  • an electrode material such as a single metal made of at least one of aluminum, copper, silver, gold, titanium, tungsten, platinum, chromium, nickel and molybdenum, or an alloy containing these as main components is used.
  • a pair of IDT electrodes formed are included.
  • a surface acoustic wave resonator is formed by the piezoelectric body 10 and the functional elements 50 and 51 .
  • a surface acoustic wave resonator is formed by the piezoelectric body 20 and the functional elements 52 and 53 .
  • the conductive wiring patterns 31 to 33 and the through electrodes V1 to V6 are made of metal such as copper or aluminum.
  • the functional elements 50 and 51 of the acoustic wave device 110 are covered with flat-shaped shield layers 70 and 71, respectively.
  • shield layer 70 and shield layer 71 are integrally formed. may be That is, for example, shield layer 70 and shield layer 71 may be separated at dashed line Ln1.
  • each of the shield layers 70 and 71 has an arch shape when the shield layers 70 and 71 are viewed from the positive side of the Y axis.
  • each of the shield layers 70 and 71 in Embodiment 1 has a tunnel shape. That is, each of the shield layers 70 and 71 has a cross-sectional view similar to that of FIG. 1A in any cross-sectional view in the Y-axis direction. In other words, regardless of whether the position of line AA in FIG. has a shape similar to the arch shape shown in FIG. That is, in the first embodiment, each of shield layers 70 and 71 has two openings on the positive direction side and the negative direction side of the Y axis.
  • Each of the shield layers 70, 71 includes at least two layers. Specifically, the shield layer 70 includes an inner first layer 70I and an outer second layer 70E. Similarly, shield layer 71 includes an inner first layer 71I and an outer second layer 71E.
  • the first layers 70I, 71I are located inside the arch-shaped shield layers 70,71. In other words, the first layers 70I and 71I are arranged on the functional element 50 and 51 sides, respectively.
  • the second layers 70E and 71E are arranged outside the arch-shaped shield layers 70 and 71 . In other words, the second layers 70E and 71E are arranged on the functional element 52 and 53 sides, respectively.
  • the shield layer 70 includes a peripheral edge 81 on the negative side of the X axis and a peripheral edge 82 on the positive side of the X axis.
  • FIG. 1B shows a plan view of the piezoelectric body 10 and the functional elements 50 and 51 from the positive side of the Z axis.
  • the contact surface 81C is a contact surface between the peripheral end portion 81 and the piezoelectric body 10 in FIG. 1(A).
  • the contact surface 81C has a rectangular shape extending in the Y-axis direction. That is, the longitudinal direction D1 of the contact surface 81C is the same direction as the Y-axis direction.
  • a contact surface 82C is a contact surface between the peripheral end portion 82 and the piezoelectric body 10 in FIG. 1(A).
  • the contact surface 82C has a rectangular shape extending in the Y-axis direction. That is, the longitudinal direction D2 of the contact surface 82C is the same direction as the Y-axis direction.
  • the shield layer 70 having a flat shape covers the functional element 50 by connecting the peripheral end portion 81 and the peripheral end portion 82 to the main surface Sf1.
  • the shield layer 70 forms an arch shape having a vertex on the positive side of the Z-axis, thereby suppressing the functional element 50 from interfering with other components.
  • the shield layer 71 also has two peripheral edges, and the two peripheral edges of the shield layer 71 also contact the piezoelectric body 10 at the contact surfaces 83C and 84C.
  • the contact surfaces 83C and 84C similarly have a rectangular shape extending in the Y-axis direction.
  • the shape of the contact surfaces 81C to 84C is not limited to a rectangular shape, and may be an elliptical shape, for example.
  • FIG. 1(B) shows the linear expansion coefficient of the piezoelectric body 10 due to temperature changes.
  • the piezoelectric body 10 has different coefficients of linear expansion depending on the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the linear expansion coefficient of the piezoelectric body 10 in the Y-axis direction is a linear expansion coefficient ⁇ 1
  • the linear expansion coefficient of the piezoelectric body 10 in the X-axis direction is a linear expansion coefficient ⁇ 2.
  • the linear expansion coefficient ⁇ 1 in the Y-axis direction of the main surface Sf1 is smaller than the linear expansion coefficient ⁇ 2 in the X-axis direction.
  • the coefficient of linear expansion ⁇ 1 is the direction in which the coefficient of linear expansion is the smallest in the piezoelectric body 10
  • the coefficient of linear expansion ⁇ 2 is the direction in which the coefficient of linear expansion is the largest in the piezoelectric member .
  • the longitudinal direction D1 of the contact surface 81C and the longitudinal direction D2 of the contact surface 82C in the first embodiment are along the Y-axis.
  • the circumferential end portion 81 and the circumferential end portion 82 having the longitudinal direction are connected to the piezoelectric body 10 along the Y-axis direction.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the shield layer 70 in FIG. 1(A).
  • FIG. 2 shows the shield layer 70, the functional element 50, and the piezoelectric body 10.
  • the shield layer 70 includes an outer second layer 70E and an inner first layer 70I.
  • the linear expansion coefficient of outer second layer 70E is greater than the linear expansion coefficient of inner first layer 70I.
  • the second layer 70E expands more than the first layer 70I when the temperature of the shield layer 70 changes.
  • the frictional force generated between the second layer 70E and the first layer 70I causes the first layer 70I to be pulled from the expanding second layer 70E and the second layer 70E A force that tries to expand is generated in the same way as On the other hand, a force that tries to keep the shape of the first layer 70I is also generated in the first layer 70I.
  • the second layer 70E applies a force to the first layer 70I to warp the first layer 70I at the peripheral end portion 81 and the peripheral end portion 82 so that the first layer 70I approaches the functional element 50 . That is, in the flat-shaped shield layer 70, there is a compressive stress that expands and warps toward the functional element 52 with the center point CP1 as the vertex when the outer second layer 70E is viewed from the positive direction side of the Z axis. Occur. Therefore, in the first embodiment, force F1 directed toward functional element 50 is generated in first layer 70I at peripheral ends 81 and 82, as shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing a shield layer 70Z of an acoustic wave module 300Z1 of Comparative Example 1.
  • FIG. 3 in the shield layer 70Z, unlike the first embodiment, the linear expansion coefficient of the outer second layer 70E is smaller than the linear expansion coefficient of the inner first layer 70I. Therefore, in the acoustic wave module 300Z1 in Comparative Example 1, the peripheral ends 81 and 82 of the shield layer 70 generate a force FZ that tends to separate them from the functional element 50 as shown in FIG. That is, in Comparative Example 1, the outer second layer 70E functions as a tensile stress layer.
  • a force FZ in the direction opposite to F1 shown in FIG. 2 is generated in the first layer 70I, and the shape of a part of the first layer 70I can be changed as shown in the region Rg1. If the shape of the first layer 70I partially changes, the relative positional relationship between the functional element 50 and the shield layer 70Z changes, and the capacitive component between the functional element 50 and the shield layer 70Z changes. Therefore, in Comparative Example 1, the characteristics of the functional element 50 may unintentionally change from the designed characteristics. Furthermore, the force FZ can cause the shield layer 70Z to be peeled off from the main surface Sf1.
  • the coefficient of linear expansion of the second layer 70E is greater than that of the first layer 70I, so that the second layer 70E A force is applied to the first layer 70I to warp the first layer 70I so that the portion 81 and the peripheral edge portion 82 approach the functional element 50 .
  • the force F1 shown in FIG. 2 is generated, and the first layer 70I can maintain the arch shape, so that changes in the relative positional relationship between the functional element 50 and the shield layer 70 can be suppressed.
  • a shield layer 70 can be fixed to the piezoelectric body 10 .
  • the linear expansion coefficient ⁇ 1 of the piezoelectric body 10 in the Y-axis direction is smaller than the linear expansion coefficient ⁇ 2 of the piezoelectric body 10 in the X-axis direction.
  • the longitudinal directions D1 and D2 of the contact surfaces 81C and 82C are directions along the Y-axis. That is, the shield layer 70 in the first embodiment is arranged so that the longitudinal directions D1 and D2 of the contact surfaces 81C and 82C are along the Y-axis direction where the coefficient of linear expansion is small in the piezoelectric body 10 .
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 1(B).
  • the longitudinal direction D1 of the contact surface 81C is the same direction as the coefficient of linear expansion ⁇ 1, which is smaller than the coefficient of linear expansion ⁇ 2. Therefore, in the acoustic wave module 300 according to Embodiment 1, when the piezoelectric body 10 expands or contracts due to temperature change, the friction generated between the piezoelectric body 10 and the shield layer 70 at the contact surface 81C can be reduced. can be done. As a result, in the elastic wave module 300 according to the first embodiment, strong friction is generated between the shield layer 70 and the piezoelectric body 10 due to temperature changes, and peeling of the shield layer 70 from the piezoelectric body 10 can be suppressed.
  • FIG. 5 is the first diagram for explaining an example of the manufacturing process of the elastic wave module 300 according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a second diagram for explaining an example of the manufacturing process of the elastic wave module 300 according to the first embodiment.
  • wiring patterns 41, 42, 43 and functional elements 50, 51 are formed on the piezoelectric body 10.
  • the wiring patterns 41, 42, 43 are made of, for example, conductive metal such as copper, aluminum, or Sn--Ag alloy.
  • the piezoelectric body 10 is formed on the main surface of the piezoelectric body support substrate 100 using a thin film forming process such as sputtering.
  • a sacrificial layer 40 for forming shield layers 70 and 71 is formed as shown in FIG. 5(B).
  • the sacrificial layer 40 is formed of a positive photoresist and is preferably formed of novolac resin. As shown in FIG. 5B, the sacrificial layer 40 is disposed inside the tunnel-shaped shield layer 70 . More specifically, the sacrificial layer 40 is formed by exposing the photoresist through a photomask having a predetermined pattern and developing the photoresist.
  • a shield layer 70 including a first layer 70I and a second layer 70E is formed.
  • the shield layer 70 is formed, for example, by using a lift-off method after forming the first layer 70I and the second layer 70E by vapor deposition.
  • the first layer 70I uses, for example, Ti as a base material.
  • the coefficient of linear expansion of the first layer 70I is 8.6 ⁇ 10 ⁇ 6 /K.
  • the second layer 70E is made of, for example, Cu as a base material.
  • the coefficient of linear expansion of the second layer 70E is 16.5 ⁇ 10 ⁇ 6 /K. That is, the coefficient of linear expansion of the second layer 70E is greater than the coefficient of linear expansion of the first layer 70I.
  • the number of layers included in the shield layer 70 of Embodiment 1 is not limited to two layers, and the shield layer 70 may include three or more layers.
  • shield layer 70 has a plurality of interlayers.
  • the layers are formed such that the coefficient of linear expansion of the outer layer is higher than the coefficient of linear expansion of the inner layer between adjacent layers. That is, the shield layer 70 can be formed so that the coefficient of linear expansion increases stepwise from the inside to the outside.
  • the layers may be partially included in a relation that the coefficient of linear expansion of the outer layer is smaller than the coefficient of linear expansion of the inner layer.
  • the number of layers between which the coefficient of linear expansion of the outer layer is greater than the coefficient of linear expansion of the inner layer is The shield layers 70 are formed so that the number of layers between the layers is larger than the linear expansion coefficient of the layers.
  • the sacrificial layer 40 is removed using a peeling liquid, and the elastic wave device 110 is formed.
  • the elastic wave device 110 and the elastic wave device 120 are joined using a joining material.
  • the thickness of the elastic wave module 300 is reduced by grinding the piezoelectric support substrates 100 and 200 .
  • the elastic wave module 300 is manufactured by forming the through electrodes V4 to V6 and the solder bumps S1 to S3.
  • Modification 1 In Embodiment 1, the configuration in which the piezoelectric body 10 and the first layer 70I are in contact has been described. However, an intermediate layer may be arranged between the piezoelectric body 10 and the first layer 70I. Modification 1 describes an example in which an insulating layer 80 is arranged as an intermediate layer between the piezoelectric body 10 and the first layer 70I.
  • FIG. 7 is an enlarged view of the shield layer 70 in Modification 1.
  • the insulating layer 80 is arranged between the piezoelectric body 10 and the first layer 70I at the peripheral end portion 81 and the peripheral end portion 82 .
  • the base material of the insulating layer 80 can be, for example, a resin containing an organic material or an insulating inorganic material.
  • the organic material includes, for example, at least one of polyimide, epoxy resin, cyclic olefin resin, benzocyclobutene, polybenzoxazole, phenolic resin, silicone, and acrylic resin.
  • the insulating inorganic material includes, for example, at least one of silicon oxide and silicon nitride.
  • the height of the insulating layer 80 in the Z-axis direction is the distance D1.
  • the distance between the shield layer 70 and the functional element 50 in Modification 1 is longer than the distance between the shield layer 70 and the functional element 50 in the first embodiment by a distance D1.
  • the distance between the shield layer 70 and the functional element 50 can be adjusted by arranging the intermediate layer between the piezoelectric body 10 and the first layer 70I. can.
  • Modification 2 In Embodiment 1, the coefficient of linear expansion of the second layer 70E on the outside is higher than the coefficient of linear expansion of the first layer 70I on the inside, so that the first layer 70I functions at the peripheral end portion 81 and the peripheral end portion 82.
  • An example of generating a force that causes the element 50 to warp closer has been described.
  • the outer second layer 70E functions as a compressive stress layer with respect to the inner first layer 70I regardless of the coefficient of linear expansion, the force F1 that causes the peripheral ends 81 and 82 to face the center point CP1 occurs.
  • the outer second layer 70E functions as a compressive stress layer by forming the outer second layer 70E by sputtering.
  • the outer second layer 70E is formed by sputtering to become a compressive stress layer that generates compressive stress in the inner first layer 70I.
  • the second layer 70E is formed by bombarding the target with ionized argon or the like so that sputtered atoms constituting the second layer 70E are incident on the first layer 70I.
  • the first layer 70I not only the sputtered atoms but also the argon positive ions that are neutralized and reflected at a certain rate enter the first layer 70I while having kinetic energy.
  • high-energy argon enters between crystal lattices in the first layer 70I, expands the lattice spacing, and generates compressive stress. That is, as in the first embodiment, a force is generated in the first layer 70I at the peripheral end portion 81 and the peripheral end portion 82 to warp closer to the functional element 50 .
  • the compressive stress layer is formed using sputtering as in Modification 2, for example, the base material of the second layer 70E is Cu or Au, and the base material of the first layer 70I is Ti or Ni. is.
  • the force F1 shown in FIG. As a result, even in Modification 2, the first layer 70I can maintain the arch shape without changing its shape, so that changes in the relative positional relationship between the functional element 50 and the shield layer 70 can be suppressed. Furthermore, since the force F1 that presses the main surface Sf1 from the outside toward the inside is generated at the peripheral end portions 81 and 82 of the shield layer 70, the pressure between the shield layer 70 and the main surface Sf1 is increased even in the second modification. Adhesion can be improved.
  • the method of forming the compressive stress layer is not limited to sputtering, and may be formed by electroplating film, for example.
  • a Cu film is formed as a plating film on the sacrificial layer 40 on which the Ti film serving as the first layer 70I is formed.
  • the additive added to the plating solution is adjusted so that the Cu film that forms the second layer 70E becomes a compressive stress layer.
  • the thickness of the Cu film that forms the second layer 70E and the thickness of the Ti film that forms the first layer 70I are also adjusted so that the Cu film has a desired compressive stress layer.
  • the base material of the second layer 70E is not limited to Cu, and may be Ni (nickel).
  • the method of forming the compressive stress layer may be an electron beam vapor deposition method, an electroless plating method, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, a thermal spraying method, or the like.
  • Embodiment 2 In Embodiment 1, the longitudinal directions D1 and D2 of the contact surfaces 81C and 82C are the same as the linear expansion coefficient ⁇ 1, and the linear expansion coefficient ⁇ 1 is smaller than the linear expansion coefficient ⁇ 2 ( ⁇ 1 ⁇ 2). did. In Embodiment 2, a configuration in which the arrangement direction of the main surface Sf1 is changed and the positional relationship between the coefficient of linear expansion ⁇ 1 and the coefficient of linear expansion ⁇ 2 is exchanged will be described.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view (FIG. 8(A)) of elastic wave devices 110 and 120 according to Embodiment 2, and a plan view (FIG. 1(B)) of elastic wave device 110 in FIG. 8(A).
  • FIG. 8(A) is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. 8(B).
  • FIG. 8 the description of the configuration that overlaps with elastic wave module 300 in FIG. 1 will not be repeated.
  • the linear expansion coefficient ⁇ 1 is smaller than the linear expansion coefficient ⁇ 2, the linear expansion coefficient ⁇ 1 is the linear expansion coefficient in the Y-axis direction, and the linear expansion coefficient ⁇ 2 is the linear expansion coefficient in the X-axis direction. It was a configuration with an expansion rate.
  • the coefficient of linear expansion ⁇ 1 is similarly smaller than the coefficient of linear expansion ⁇ 2, while the coefficient of linear expansion ⁇ 1 is the coefficient of linear expansion in the X-axis direction, and the coefficient of linear expansion ⁇ 2 is the coefficient of linear expansion in the Y direction. It is the coefficient of linear expansion in the axial direction.
  • the piezoelectric body 10 according to the second embodiment is arranged at an angle of 90 degrees from the arrangement of the piezoelectric body 10 according to the first embodiment.
  • the direction of the coefficient of linear expansion ⁇ 1 and the direction of the coefficient of linear expansion ⁇ 2 are interchanged from the first embodiment.
  • FIG. 9 is an enlarged view of the shield layer 70 and the piezoelectric body 10 in FIG. 8(A).
  • the linear expansion coefficient ⁇ 1 of the piezoelectric body 10 in the X-axis direction is smaller than the linear expansion coefficient ⁇ 2 of the piezoelectric body 10 in the Y-axis direction.
  • the longitudinal directions D1 and D2 of the contact surfaces 81C and 82C are directions along the Y-axis direction where the coefficient of linear expansion ⁇ 2 is greater than the coefficient of linear expansion ⁇ 1.
  • the shield layer 70 in the second embodiment is arranged such that the direction (X-axis direction) perpendicular to the longitudinal directions D1 and D2 on the main surface Sf1 is along the X-axis direction in which the coefficient of linear expansion of the piezoelectric body 10 is small. ing. Therefore, as shown in FIG. 9, the linear expansion coefficient in the direction from the peripheral end portion 81 to the peripheral end portion 82 of the tunnel-shaped shield layer 70 is the linear expansion coefficient ⁇ 1.
  • FIG. 10 is a diagram showing an elastic wave module 300Z2 of Comparative Example 2.
  • the coefficient of linear expansion in the direction from the peripheral end portion 81 to the peripheral end portion 82 is the linear expansion coefficient ⁇ 2. If the coefficient of linear expansion in the X-axis direction, which is the direction perpendicular to the longitudinal directions D1 and D2 of the contact surfaces 81C and 82C, is large, the expansion and contraction of the piezoelectric body 10 will cause the peripheral edge portion 81 and the peripheral edge portion of the shield layer 70 to expand and contract. The amount of change in the position of the portion 82 increases. That is, as shown in FIG.
  • the contact surfaces 81C and 82C have a small linear expansion coefficient in the X-axis direction perpendicular to the longitudinal directions D1 and D2.
  • deformation of the arch shape can be suppressed before and after expansion and contraction of the piezoelectric body 10, so that the relative positional relationship between the functional element 50 and the shield layer 70 is change can be suppressed.
  • the propagation direction of the signal propagating through the piezoelectric body 10 is the Y-axis direction. As a result, it is possible to prevent the signal propagating through the piezoelectric body 10 from being disturbed by the contact surfaces 81C and 82C between the shield layer 70 and the piezoelectric body 10 .
  • the shield layer 70 includes the second layer 70E having a large linear expansion coefficient and the first layer 70I having a smaller linear expansion coefficient than the second layer 70E.
  • a force is applied to the first layer 70I to warp the first layer 70I so that the peripheral edge portion 81 and the peripheral edge portion 82 approach the functional element 50 .
  • the first layer 70 ⁇ /b>I can maintain the arch shape, so that changes in the relative positional relationship between the functional element 50 and the shield layer 70 can be suppressed.

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Abstract

主面（Ｓｆ１）を有する圧電体（１０）と、主面（Ｓｆ１）上に形成され、弾性波装置（１１０）に含まれる機能素子（５０）と、主面（Ｓｆ１）面上において、機能素子（５０）が形成された領域の周囲に配置される支持層（４５）と、主面（Ｓｆ２）を有し、主面（Ｓｆ２）が主面（Ｓｆ１）と対向する位置に配置される圧電体（２０）と、主面（Ｓｆ２）上に形成され、弾性波装置（１２０）に含まれる機能素子（５２）と、周端部（８１）と周端部（８２）とを含み、周端部（８１）と周端部（８２）とが主面（Ｓｆ１）と接続されて機能素子（５０）を覆うシールド層（７０）とを備える。圧電体（１０）、圧電体（２０）、および支持層（４５）によって中空空間（Ａｒ１）が形成され、中空空間（Ａｒ１）内に機能素子（５０）、機能素子（５２）、およびシールド層（７０）が配置される。シールド層（７０）は、機能素子（５０）側に配置される第１層（７０Ｉ）と、機能素子（５２）側に配置される第２層（７０Ｅ）とを含む。第２層（７０Ｅ）は、周端部（８１）と周端部（８２）とにおける第１層（７０Ｉ）が機能素子（５０）に近づくように第１層（７０Ｉ）を反らせる力を第１層（７０Ｉ）に付加する。

Description

弾性波モジュール
　本発明は、弾性波装置を搭載した弾性波モジュールに関し、より特定的には、機能素子と、当該機能素子を覆うシールドを有する弾性波モジュールに関する。
　携帯電話あるいはスマートフォンなどの電子機器において、弾性表面波（ＳＡＷ：Surface　Acoustic　Wave）あるいはバルク波（ＢＡＷ：Bulk　Acoustic　Wave）共振子を用いた弾性波装置を搭載した弾性波モジュールが使用されている。特開２０００－２３６２３０号公報（特許文献１）には、２つの機能素子が互いに対向して配置され、当該２つの機能素子の間に薄膜のシールド板が設けられた弾性表面波フィルタが記載されている。
　特許文献１のシールド板は、はんだバンプによって、２つの機能素子が配置されている基板の面に対して平行に支持されている。また、特許文献１には、弾性表面波フィルタの低背化、小型化が実現されることが好ましいことが記載され、シールド板の厚みをたとえば０．１～０．５ｍｍとすることが記載されている。
特開２０００－２３６２３０号公報
　このようなシールド板が設けられた弾性波モジュールでは、周囲温度またはシールド板に生じる内部応力などによって、シールド板の形状が変化し、シールド板と機能素子との相対的な位置関係が変化することから、弾性表面波フィルタの特性は影響を受けてしまう。
　本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、機能素子とシールド層とを備える弾性波モジュールにおいて、機能素子とシールド層との間の相対的な位置関係の変化を抑制することである。
　本発明に係る弾性波モジュールは、第１部材と、第１機能素子と、支持層と、第２部材と、第２機能素子と、シールド層とを備える。第１部材は第１面を有する。第１機能素子は、第１弾性波装置に含まれ、第１面上に形成される。支持層は、第１面上において、第１機能素子が形成された領域の周囲に配置される。第２部材は、第２面を有し、第２面が第１面と対向する位置に配置される。第２機能素子は、第２弾性波装置に含まれ、第２面上に形成される。シールド層は、第１周端部と第２周端部とを含み、第１周端部と第２周端部とが第１面と接続されて第１機能素子を覆う。第１部材、第２部材、および支持層によって中空空間が形成され、中空空間内に第１機能素子、第２機能素子、およびシールド層が配置される。シールド層は、機能素子側に配置される第１層と、第２機能素子側に配置される第２層とを含む。第２層は、第１周端部と第２周端部とにおける第１層が第１機能素子に近づくように第１層を反らせる力を第１層に付加する。
　本発明によれば、第１部材の第１面上に形成された機能素子と当該機能素子を覆うシールド層とを有する弾性波装置において、シールド層の第１周端部と第２周端部とが第１面に対して接続される。シールド層は、第１層と第２層とを含み、機能素子から遠い外側の層である第２層は、第１周端部と第２周端部とにおける第１層が機能素子に近づく方向に第１層を反らせる力を第１層に付加する。これにより、第２層によって付加される力によって第１層は固定され、機能素子とシールド層との相対的な位置関係の変化を抑制できる。
実施の形態１における弾性波モジュールの断面図および平面図である。 図１におけるシールド層の拡大図である。 比較例１の弾性波モジュールのシールド層を示す図である。 図１の線Ｂ－Ｂにおける断面図である。 実施の形態１における弾性波モジュールの製造プロセスの例を説明するための第１図である。 実施の形態１における弾性波モジュールの製造プロセスの例を説明するための第２図である。 変形例１におけるシールド層の拡大図である。 実施の形態２における弾性波モジュールの断面図および平面図である。 図７におけるシールド層と圧電体との拡大図である。 比較例２の弾性波モジュールを示す図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
　［実施の形態１］
　図１は、実施の形態１における弾性波装置１１０，１２０を含む弾性波モジュール３００の断面図、および弾性波モジュール３００の平面図である。図１（Ａ）は、図１（Ｂ）の線Ａ－Ａにおける断面図である。なお、本実施の形態における弾性波装置１１０，１２０の各々は、機能素子としてＩＤＴ（Inter　Digital　Transducer）電極を含む弾性表面波装置を例として説明するが、弾性波装置はバルク波または弾性境界波を用いるものであってもよい。
　以降の説明においては、圧電体支持基板１００，２００の厚さ方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向に垂直な面をＸ軸およびＹ軸で規定する。また、各図におけるＺ軸の正方向を上面側、負方向を下面側と称する場合がある。
　図１（Ａ）に示されるように、弾性波モジュール３００は、弾性波装置１１０と弾性波装置１２０とを有する。弾性波装置１１０は、圧電体支持基板１００と、圧電体１０と、機能素子５０，５１と、シールド層７０，７１とを有する。弾性波装置１２０は、圧電体支持基板２００と、圧電体２０と、機能素子５２，５３と、配線パターン３１，３２，３３と、貫通電極Ｖ１～Ｖ６と、はんだバンプＳ１，Ｓ２，Ｓ３と、支持層４５を有する。はんだバンプＳ２は、弾性波装置１１０や弾性波装置１２０が備える接地電極（ＧＮＤ電極）と接続される。なお、圧電体支持基板１００と圧電体１０および圧電体支持基板２００と圧電体２０の各々は、圧電性基板を構成する。
　図１（Ａ）に示されるように、弾性波装置１２０の貫通電極Ｖ１～Ｖ３の各々が弾性波装置１１０と接続されることによって、弾性波装置１１０と弾性波装置１２０とは電気的に接続されている。
　弾性波装置１１０と弾性波装置１２０とは、圧電体１０の正方向側の主面Ｓｆ１と圧電体２０の負方向側の主面Ｓｆ２とが対向するように配置されている。また、圧電体１０と圧電体２０との間には、機能素子５０～５３を囲うように、樹脂製の支持層４５が配置されている。すなわち、支持層４５は、機能素子５０が形成された領域の周囲に配置される。これにより、圧電体１０，圧電体２０、および支持層４５によって中空空間Ａｒ１が形成される。弾性波装置１１０，１２０では、中空空間Ａｒ１に隣接する圧電体１０，２０において弾性表面波が伝搬するように構成されている。
　圧電体１０，２０は、たとえば、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、およびサファイアのような圧電単結晶材料、あるいは、ＬｉＴａＯ３またはＬｉＮｂＯ３からなる圧電積層材料により形成される。一方で、圧電体支持基板１００，２００はシリコン基板などが用いられる。圧電体１０は、本開示の「第１部材」に対応し得る。圧電体２０は、本開示の「第２部材」に対応し得る。
　圧電体１０の主面Ｓｆ１には、機能素子５０，５１が配置されている。圧電体２０の主面Ｓｆ２には、機能素子５２，５３が配置されている。Ｚ軸の正方向側から平面視したときに機能素子５０と機能素子５２とが部分的に重なる。同様に、Ｚ軸の正方向側から平面視したときに機能素子５１と機能素子５３とが部分的に重なる。
　機能素子５０～５３として、たとえばアルミニウム、銅、銀、金、チタン、タングステン、白金、クロム、ニッケル、モリブデンの少なくとも一種からなる単体金属、またはこれらを主成分とする合金などの電極材を用いて形成された一対のＩＤＴ電極が含まれる。圧電体１０と機能素子５０，５１とによって弾性表面波共振子が形成される。圧電体２０と機能素子５２，５３とによって弾性表面波共振子が形成される。導電性を有する配線パターン３１～３３，貫通電極Ｖ１～Ｖ６は、たとえば、銅あるいはアルミなどの金属で形成される。
　図１（Ａ）に示されるように、弾性波装置１１０の機能素子５０，５１は、扁平形状を有するシールド層７０，７１によってそれぞれ覆われている。実施の形態１では、シールド層７０とシールド層７１とが一体成型されている例を示しているが、シールド層７０とシールド層７１の各々が接地電極と接続されていれば、別体として設けられてもよい。すなわち、たとえば破線Ｌｎ１において、シールド層７０とシールド層７１とは分割されていてもよい。図１（Ａ）に示されるように、Ｙ軸の正方向側からシールド層７０，７１を視たとき、シールド層７０，７１の各々はアーチ形状を有する。
　実施の形態１におけるシールド層７０，７１の各々は、トンネル形状を有する。すなわち、シールド層７０，７１の各々は、Ｙ軸方向におけるいずれの断面図においても図１（Ａ）と同様の断面図を有する。言い換えれば、図１（Ｂ）における線Ａ－Ａの位置をＹ軸方向の正方向側または負方向側のいずれの方向に平行移動させたとしても、シールド層７０，７１の各々の断面の形状は、図１（Ａ）に示されるアーチ形状と同様の形状となる。すなわち、実施の形態１においてシールド層７０，７１の各々は、Ｙ軸の正方向側と負方向側とに２つの開口を有する。
　シールド層７０，７１の各々は、少なくとも２つの層を含む。具体的には、シールド層７０は、内側の第１層７０Ｉと、外側の第２層７０Ｅとを含む。同様に、シールド層７１は、内側の第１層７１Ｉと、外側の第２層７１Ｅとを含む。第１層７０Ｉ，７１Ｉは、アーチ形状のシールド層７０，７１の内側に配置されている。言い換えれば、第１層７０Ｉ，７１Ｉは、機能素子５０，５１側にそれぞれ配置される。また、第２層７０Ｅ，７１Ｅは、アーチ形状のシールド層７０，７１の外側に配置されている。言い換えれば、第２層７０Ｅ，７１Ｅは、機能素子５２，５３側にそれぞれ配置される。
　図１（Ａ）に示されるように、シールド層７０は、Ｘ軸の負方向側の周端部８１とＸ軸の正方向側の周端部８２とを含む。図１（Ｂ）には、Ｚ軸の正方向側から圧電体１０、機能素子５０，５１を平面視した図が示されている。接触面８１Ｃは、図１（Ａ）における周端部８１と圧電体１０との接触面である。接触面８１Ｃは、Ｙ軸方向に延伸する矩形形状を有する。すなわち、接触面８１Ｃの長手方向Ｄ１は、Ｙ軸方向と同じ方向である。接触面８２Ｃは、図１（Ａ）における周端部８２と圧電体１０との接触面である。接触面８２Ｃは、Ｙ軸方向に延伸する矩形形状を有する。すなわち、接触面８２Ｃの長手方向Ｄ２は、Ｙ軸方向と同じ方向である。
　このように、扁平形状を有するシールド層７０は、周端部８１と周端部８２とが主面Ｓｆ１と接続されることによって機能素子５０を覆う。これにより、シールド層７０は、Ｚ軸の正方向側に頂点を有するアーチ形状を形成して、機能素子５０が他の構成と干渉することを抑制する。シールド層７１も同様に２つの周端部を有し、シールド層７１の当該２つの周端部も、接触面８３Ｃ，８４Ｃにおいて圧電体１０と接触する。接触面８３Ｃ，８４Ｃも同様に、Ｙ軸方向に延伸する矩形形状を有する。なお、接触面８１Ｃ～８４Ｃが有する形状は、矩形形状に限られず、たとえば楕円形状であってもよい。
　図１（Ｂ）には、温度変化による圧電体１０の線膨張率が示されている。圧電体１０は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とによって異なる線膨張率を有する。図１（Ｂ）に示されるように、Ｙ軸方向の圧電体１０の線膨張率は、線膨張率α１であり、Ｘ軸方向の圧電体１０の線膨張率は、線膨張率α２である。また、実施の形態１の圧電体１０において、主面Ｓｆ１のＹ軸方向の線膨張率α１は、Ｘ軸方向の線膨張率α２よりも小さい。線膨張率α１は、圧電体１０において最も小さい線膨張率となる方向であり、線膨張率α２は、圧電体１０において最も大きい線膨張率となる方向である。図１（Ｂ）に示されているように、実施の形態１の接触面８１Ｃの長手方向Ｄ１および接触面８２Ｃの長手方向Ｄ２は、Ｙ軸に沿う方向である。換言すれば、長手方向を有する周端部８１および周端部８２は、Ｙ軸方向に沿って圧電体１０と接続されている。
　＜シールド層の２層構造について＞
　図２は、図１（Ａ）におけるシールド層７０の拡大図である。図２には、シールド層７０、機能素子５０、圧電体１０が示されている。図２に示されるように、シールド層７０は、外側の第２層７０Ｅと内側の第１層７０Ｉとを含む。実施の形態１の弾性波モジュール３００では、外側の第２層７０Ｅの線膨張率は、内側の第１層７０Ｉの線膨張率よりも大きい。
　第２層７０Ｅの線膨張率が第１層７０Ｉの線膨張率よりも大きいことから、シールド層７０に温度変化が生じたとき第２層７０Ｅの方が、第１層７０Ｉよりも膨張する。第２層７０Ｅが熱膨張したとき、第２層７０Ｅと第１層７０Ｉとの間に発生する摩擦力によって、第１層７０Ｉには、膨張する第２層７０Ｅから引っ張られて第２層７０Ｅと同様に膨張しようとする力が発生する。一方で、第１層７０Ｉには、第１層７０Ｉの形状を留めようとする力も発生する。
　これにより、第２層７０Ｅは、周端部８１と周端部８２とにおける第１層７０Ｉが機能素子５０に近づくように第１層７０Ｉを反らせる力を第１層７０Ｉに付加する。すなわち、扁平形状のシールド層７０には、Ｚ軸の正方向側から外側の第２層７０Ｅを平面視したときの中心点ＣＰ１を頂点として機能素子５２側に膨らんで反るような圧縮応力が発生する。このため、実施の形態１では、周端部８１，８２における第１層７０Ｉには、図２に示されるように機能素子５０に向かう力Ｆ１が生じる。
　図３は、比較例１の弾性波モジュール３００Ｚ１のシールド層７０Ｚを示す図である。図３に示されているように、シールド層７０Ｚでは、実施の形態１と異なり、外側の第２層７０Ｅの線膨張率は、内側の第１層７０Ｉの線膨張率よりも小さい。そのため、比較例１における弾性波モジュール３００Ｚ１では、シールド層７０の周端部８１，８２には、図３に示されるように機能素子５０から離れようとする力ＦＺが生じる。すなわち、比較例１において、外側の第２層７０Ｅは、引張応力層として機能している。
　その結果、第１層７０Ｉには図２に示すＦ１と逆方向の力ＦＺが生じ、領域Ｒｇ１に示されるように、第１層７０Ｉの一部の形状は変化し得る。第１層７０Ｉの形状が部分的に変化すれば、機能素子５０とシールド層７０Ｚとの相対的な位置関係が変化し、機能素子５０とシールド層７０Ｚとの間における容量成分が変化する。そのため、比較例１では、機能素子５０の特性が設計時の特性から意図せずに変化してしまう虞がある。さらに、力ＦＺは、主面Ｓｆ１からシールド層７０Ｚを引き剥がす要因となり得る。
　図２にて説明したように、実施の形態１の弾性波モジュール３００では、第２層７０Ｅの線膨張率が第１層７０Ｉの線膨張率よりも大きいことで、第２層７０Ｅによって周端部８１と周端部８２とが機能素子５０に近づくように第１層７０Ｉを反らせる力を第１層７０Ｉに付加される。これにより、図２に示される力Ｆ１が生じ、第１層７０Ｉはアーチ形状を保持することができるため、機能素子５０とシールド層７０との相対的な位置関係の変化を抑制できる。さらに、シールド層７０の周端部８１，８２には、主面Ｓｆ１に外側から内側へと押圧される力Ｆ１が生じるため、シールド層７０と主面Ｓｆ１との間の密着性を向上させ、シールド層７０を圧電体１０に固定することができる。
　＜圧電体の線膨張率と接触面＞
　図１（Ｂ）にて説明したように、圧電体１０のＹ軸方向の線膨張率α１は、圧電体１０のＸ軸方向の線膨張率α２よりも小さい。また、接触面８１Ｃ，８２Ｃの長手方向Ｄ１，Ｄ２は、Ｙ軸に沿う方向である。すなわち、実施の形態１におけるシールド層７０は、圧電体１０において線膨張率が小さいＹ軸方向に、接触面８１Ｃ，８２Ｃの長手方向Ｄ１，Ｄ２が沿うように配置されている。
　図４は、図１（Ｂ）の線Ｂ－Ｂにおける断面図である。図１（Ｂ）に示されているように、接触面８１Ｃの長手方向Ｄ１は、線膨張率α２よりも小さい線膨張率α１と同じ方向である。このため、実施の形態１における弾性波モジュール３００では、温度変化により圧電体１０が膨張または収縮したときに、接触面８１Ｃにおける圧電体１０とシールド層７０との間に発生する摩擦を低減することができる。これにより、実施の形態１における弾性波モジュール３００では、温度変化によってシールド層７０と圧電体１０との間に強い摩擦が発生し、圧電体１０からシールド層７０が引き剥がされることを抑制できる。
　＜製造プロセス＞
　図５は、実施の形態１における弾性波モジュール３００の製造プロセスの例を説明するための第１図である。図６は、実施の形態１における弾性波モジュール３００の製造プロセスの例を説明するための第２図である。図５（Ａ）に示されるように、圧電体１０上に配線パターン４１，４２，４３および機能素子５０，５１が形成される。配線パターン４１，４２，４３は、たとえば、銅あるいはアルミまたはＳｎ-Ａｇ合金などの導電性の金属である。なお、圧電体１０は、圧電体支持基板１００の主面上にスパッタなどの薄膜形成プロセスを用いて形成される。
　続いて、図５（Ｂ）に示されるようにシールド層７０，７１を形成するための犠牲層４０が形成される。犠牲層４０は、ポジ型のフォトレジストによって形成され、ノボラック樹脂から形成されることが好ましい。図５（Ｂ）に示されるように、犠牲層４０は、トンネル形状を有するシールド層７０の内側部分に配置される。より具体的には、フォトレジストに所定のパターンを形成したフォトマスクを介して、露光し、現像することによって犠牲層４０は形成される。
　続いて、図５（Ｃ）に示されるように、第１層７０Ｉと第２層７０Ｅとを含むシールド層７０を形成する。シールド層７０は、たとえば、蒸着によって第１層７０Ｉと第２層７０Ｅとを形成した後にリフトオフ法を用いて形成される。第１層７０Ｉは、たとえば、Ｔｉを基材とする。第１層７０Ｉの線膨張率は、８．６×１０－６／Ｋである。また、第２層７０Ｅは、たとえば、Ｃｕを基材とする。第２層７０Ｅの線膨張率は、１６．５×１０－６／Ｋである。すなわち、第２層７０Ｅの線膨張率は、第１層７０Ｉの線膨張率よりも大きい。
　なお、実施の形態１のシールド層７０に含まれる層の数は、２層に限られず、シールド層７０は、３層以上の層を含んでもよい。シールド層７０が３層以上の層を含む場合の弾性波モジュール３００では、シールド層７０は、複数の層間を有する。３層以上の層を含むシールド層７０では、互いに隣接する層間において、外側の層の線膨張率は、内側の層の線膨張率よりも大きくなるように層が形成される。すなわち、シールド層７０は、内側から外側に向かって線膨張率が段階的に増加するように形成され得る。
　なお、３層以上の層が含まれる場合、部分的に、外側の層の線膨張率が内側の層の線膨張率よりも小さい関係の層間が含まれてもよい。この場合、シールド層７０に含まれる複数の層間のうち、外側の層の線膨張率が内側の層の線膨張率よりも大きい関係の層間の数が、外側の層の線膨張率が内側の層の線膨張率よりも小さい関係の層間の数よりも多くなるように、シールド層７０は形成される。
　続いて、図５（Ｄ）に示されるように、剥離液を用いて、犠牲層４０を除去し、弾性波装置１１０が形成される。さらに、図５（Ｅ）に示されるように、弾性波装置１１０と弾性波装置１２０とを接合材を用いて接合する。図６（Ｆ）に示されるように、圧電体支持基板１００，２００を研削することによって、弾性波モジュール３００の厚みは減少する。最後に、図６（Ｇ）に示されるように、貫通電極Ｖ４～Ｖ６、はんだバンプＳ１～Ｓ３が形成されることによって、弾性波モジュール３００が製造される。
　（変形例１）
　実施の形態１において、圧電体１０と第１層７０Ｉとが接触する構成を説明した。しかしながら、圧電体１０と第１層７０Ｉとの間に中間層が配置されてもよい。変形例１では、圧電体１０と第１層７０Ｉとの間に中間層として絶縁層８０が配置されている例を説明する。
　図７は、変形例１におけるシールド層７０の拡大図である。図７に示されるように、周端部８１および周端部８２において、圧電体１０と第１層７０Ｉとの間に絶縁層８０が配置されている。
　絶縁層８０の基材は、たとえば、有機材料を含む樹脂または絶縁性無機材料であり得る。有機材料は、たとえば、ポリイミド、エポキシ系樹脂、環オレフィン系樹脂、ベンゾシクロブテン、ポリベンゾオキサゾール、フェノール系樹脂、シリコーン、およびアクリル樹脂のうちの少なくとも１つを含む。絶縁性無機材料は、たとえば、シリコン酸化物またはシリコン窒化物のいずれか一方を少なくとも含む。
　図７に示されるように、絶縁層８０のＺ軸方向の高さは、距離Ｄ１である。変形例１におけるシールド層７０と機能素子５０との間の距離は、実施の形態１におけるシールド層７０と機能素子５０との間の距離よりも、距離Ｄ１だけ長くなる。このように、変形例１の弾性体モジュールでは、圧電体１０と第１層７０Ｉとの間に中間層を配置することによって、シールド層７０と機能素子５０との間の距離を調整することができる。
　（変形例２）
　実施の形態１において、外側の第２層７０Ｅの線膨張率が内側の第１層７０Ｉの線膨張率よりも大きいことによって、周端部８１と周端部８２とにおける第１層７０Ｉを機能素子５０に近づくように反らせる力を発生させる例について説明した。しかしながら、線膨張率にかかわらず外側の第２層７０Ｅが内側の第１層７０Ｉに対して圧縮応力層として機能すれば、周端部８１，８２を中心点ＣＰ１に向かわせるようにする力Ｆ１を発生する。変形例２では、外側の第２層７０Ｅがスパッタリングによって形成されることによって、外側の第２層７０Ｅは、圧縮応力層として機能する。
　外側の第２層７０Ｅは、スパッタリングによって形成されることによって、内側の第１層７０Ｉに圧縮応力を発生させる圧縮応力層となる。スパッタリングによって形成される場合、第２層７０Ｅは、ターゲットがイオン化されたアルゴン等によって衝突されることにより、第２層７０Ｅを構成するスパッタ原子が第１層７０Ｉに入射することによって形成される。
　このとき、スパッタ原子のみならず、一定の割合で中性化されて反射したアルゴン陽イオンも運動エネルギーを有した状態で第１層７０Ｉに入射する。これにより、高エネルギーのアルゴンが、第１層７０Ｉ中の結晶格子間に侵入し、格子間隔を押し広げ、圧縮応力を発生する。すなわち、実施の形態１と同様に、周端部８１と周端部８２とにおける第１層７０Ｉには、機能素子５０に近づくように反らせる力が発生する。変形例２のように、スパッタリングを用いて圧縮応力層を形成する場合、たとえば、第２層７０Ｅの基材は、ＣｕまたはＡｕなどであり、第１層７０Ｉの基材は、ＴｉまたはＮｉなどである。
　変形例２における弾性波モジュール３００においても、周端部８１と周端部８２とには、図２に示される力Ｆ１が発生する。これにより、変形例２においても、第１層７０Ｉは、形状を変化させずにアーチ形状を保持できるため、機能素子５０とシールド層７０との相対的な位置関係の変化を抑制できる。さらに、シールド層７０の周端部８１，８２には主面Ｓｆ１に外側から内側に向かって押圧される力Ｆ１が生じるため、変形例２においても、シールド層７０と主面Ｓｆ１との間の密着性を向上させることができる。
　また、圧縮応力層の形成方法は、スパッタリングに限られず、たとえば電界メッキ膜によって形成されてもよい。電界メッキ膜によって圧縮応力層を形成する場合、第１層７０ＩとなるＴｉ膜が形成された犠牲層４０に対して、メッキ膜としてＣｕ膜を形成する。このとき、第２層７０ＥとなるＣｕ膜が圧縮応力層となるようにメッキ液に添加される添加剤は調整される。また、第２層７０ＥとなるＣｕ膜の厚さ、第１層７０ＩとなるＴｉ膜の厚さについても、Ｃｕ膜が所望の圧縮応力層となるように調整される。なお、第２層７０Ｅの基材は、Ｃｕに限られず、Ｎｉ（ニッケル）であってもよい。また、圧縮応力層の形成方法は、電子ビーム蒸着法、無電界メッキ方、ＣＶＤ（Chemical　Vapor　Deposition）法、溶射法などであってもよい。
　［実施の形態２］
　実施の形態１においては、接触面８１Ｃ，８２Ｃの長手方向Ｄ１，Ｄ２は、線膨張率α１と同じ方向であり、線膨張率α１は線膨張率α２よりも小さい構成（α１＜α２）について説明した。実施の形態２においては、主面Ｓｆ１の配置方向を変えて、線膨張率α１と線膨張率α２との位置関係を入れ替えた構成について説明する。
　図８は、実施の形態２における弾性波装置１１０，１２０の断面図（図８（Ａ））、および図８（Ａ）における弾性波装置１１０の平面図（図１（Ｂ））である。図８（Ａ）は、図８（Ｂ）の線Ｃ－Ｃにおける断面図である。なお、図８において、図１の弾性波モジュール３００と重複する構成の説明は繰り返さない。
　実施の形態１の圧電体１０では、線膨張率α１が線膨張率α２よりも小さく、線膨張率α１は、Ｙ軸方向の線膨張率であり、線膨張率α２は、Ｘ軸方向の線膨張率である構成であった。実施の形態２の圧電体１０では、線膨張率α１は同様に線膨張率α２よりも小さい一方で、線膨張率α１は、Ｘ軸方向の線膨張率であり、線膨張率α２は、Ｙ軸方向の線膨張率である。すなわち、実施の形態２における圧電体１０は、実施の形態１における圧電体１０の配置から９０度傾けて配置されている。さらに換言すれば、線膨張率α１の方向と線膨張率α２の方向は、実施の形態１から互いに入れ替わっている。
　図９は、図８（Ａ）におけるシールド層７０と圧電体１０との拡大図である。図８（Ｂ）に示されるように、圧電体１０のＸ軸方向の線膨張率α１は、圧電体１０のＹ軸方向の線膨張率α２よりも小さい。図８（Ｂ）に示されているように、接触面８１Ｃ，８２Ｃの長手方向Ｄ１，Ｄ２は、線膨張率α１よりも大きい線膨張率α２のＹ軸方向に沿う方向である。すなわち、実施の形態２におけるシールド層７０は、主面Ｓｆ１において長手方向Ｄ１，Ｄ２と直角である方向（Ｘ軸方向）が圧電体１０の線膨張率が小さいＸ軸方向に沿うように配置されている。そのため、図９に示されるように、トンネル形状を有するシールド層７０の周端部８１から周端部８２に向かう方向の線膨張率は、線膨張率α１となる。
　図１０は、比較例２の弾性波モジュール３００Ｚ２を示す図である。比較例２の弾性波モジュール３００Ｚ２では、周端部８１から周端部８２に向かう方向の線膨張率は、線膨張率α２である。接触面８１Ｃ，８２Ｃの長手方向Ｄ１，Ｄ２との直角をなす方向であるＸ軸方向の線膨張率が大きいと、圧電体１０の膨張と収縮によって、シールド層７０の周端部８１，周端部８２の位置の変化量は大きくなる。すなわち、図１０に示されるように、シールド層７０の頂点のＺ軸方向への移動幅が大きくなる。その結果、比較例２では、機能素子５０とシールド層７０との相対的な位置関係が変化し、機能素子５０とシールド層７０との間における容量成分が変化し、機能素子５０の特性が設計時の特性から意図せずに変化してしまう虞がある。
　これに対して、実施の形態２では、図９に示されるように、接触面８１Ｃ，８２Ｃの長手方向Ｄ１，Ｄ２と直角であるＸ軸方向の線膨張率が小さい。これにより、実施の形態２における弾性波モジュール３００Ａでは、圧電体１０の膨張と収縮の前後においてアーチ形状の変形を抑制することができるため、機能素子５０とシールド層７０との相対的な位置関係の変化を抑制できる。
　さらに、実施の形態２においては、ＩＤＴ電極を含む機能素子５０において、圧電体１０を伝搬する信号の伝搬方向はＹ軸方向となる。これにより、シールド層７０と圧電体１０との接触面８１Ｃ，８２Ｃによって、圧電体１０を伝搬する信号が妨害されてしまうことを抑制することができる。
　また、実施の形態１と同様に、シールド層７０は、線膨張率の大きい第２層７０Ｅと、第２層７０Ｅよりも線膨張率の小さい第１層７０Ｉを含むため、第２層７０Ｅによって周端部８１と周端部８２とが機能素子５０に近づくように第１層７０Ｉを反らせる力を第１層７０Ｉに付加される。これにより、第１層７０Ｉは、アーチ形状を保持することができるため、機能素子５０とシールド層７０との相対的な位置関係の変化を抑制できる。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１０，２０　圧電体、３１～３３，４１～４３　配線パターン、４０　犠牲層、５０～５３　機能素子、７０，７１　シールド層、７０Ｅ，７１Ｅ　第２層、７０Ｉ，７１Ｉ　第１層、８１，８２　周端部、８１Ｃ，８２Ｃ　接触面、１００，２００　圧電体支持基板、１１０，１２０　弾性波装置、３００，３００Ａ　弾性波モジュール、Ａｒ１　中空空間、ＣＰ１　中心点、Ｄ１，Ｄ２　長手方向、Ｆ１　力、Ｌｎ１　破線、Ｒｇ１　領域、Ｓ１～Ｓ３　はんだバンプ、Ｓｆ１，Ｓｆ２　主面、Ｖ１～Ｖ６　貫通電極。

Claims (9)

  1. 　第１面を有する第１部材と、
    　前記第１面上に形成され、第１弾性波装置に含まれる第１機能素子と、
    　前記第１面上において、前記第１機能素子が形成された領域の周囲に配置される支持層と、
    　第２面を有し、前記第２面が前記第１面と対向する位置に配置される第２部材と、
    　前記第２面上に形成され、第２弾性波装置に含まれる第２機能素子と、
    　第１周端部と第２周端部とを含み、前記第１周端部と前記第２周端部とが前記第１面と接続されて前記第１機能素子を覆うシールド層とを備え、
    　前記第１部材、前記第２部材、および前記支持層によって中空空間が形成され、前記中空空間内に前記第１機能素子、前記第２機能素子、および前記シールド層が配置され、
    　前記シールド層は、前記第１機能素子側に配置される第１層と、前記第２機能素子側に配置される第２層とを含み、
    　前記第２層は、前記第１周端部と前記第２周端部とにおける前記第１層が前記第１機能素子に近づくように前記第１層を反らせる力を前記第１層に付加する、弾性波モジュール。
  2. 　前記第２層の線膨張率は、前記第１層の線膨張率よりも大きい、請求項１に記載の弾性波モジュール。
  3. 　前記第２層は、圧縮応力層として機能する、請求項１に記載の弾性波モジュール。
  4. 　前記第１部材において、前記第１面の法線方向と直角である第１方向の線膨張率は、前記法線方向および前記第１方向と直角である第２方向の線膨張率よりも小さく、
    　前記第１周端部と前記第１面との接触面における長手方向、および前記第２周端部と前記第１面との接触面における長手方向の各々は、前記第１方向に沿う方向である、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の弾性波モジュール。
  5. 　前記第１部材において、前記第１面の法線方向と直角である第１方向の線膨張率は、前記法線方向および前記第１方向と直角である第２方向の線膨張率よりも大きく、
    　前記第１周端部と前記第１面との接触面における長手方向、および前記第２周端部と前記第１面との接触面における長手方向の各々は、前記第１方向に沿う方向である、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の弾性波モジュール。
  6. 　前記第１機能素子は、ＩＤＴ（Inter　Digital　Transducer）電極を含み、
    　前記第１機能素子における信号の伝搬方向は、前記第１方向である、請求項５に記載の弾性波モジュール。
  7. 　第１面を有する第１部材と、
    　前記第１面上に形成され、第１弾性波装置に含まれる第１機能素子と、
    　前記第１面上において、前記第１機能素子が形成された領域の周囲に配置される支持層と、
    　第２面を有し、前記第２面が前記第１面と対向する位置に配置される第２部材と、
    　前記第２面上に形成され、第２弾性波装置に含まれる第２機能素子と、
    　第１周端部と第２周端部とを含み、前記第１周端部と前記第２周端部とが前記第１面と接続されて、前記第１機能素子を覆うシールド層とを備え、
    　前記第１部材、前記第２部材、および前記支持層によって中空空間が形成され、前記中空空間内に前記第１機能素子、前記第２機能素子、および前記シールド層が配置され、
    　前記第１部材において、前記第１面の法線方向と直角である第１方向の線膨張率は、前記法線方向および前記第１方向と直角である第２方向の線膨張率よりも小さく、
    　前記第１周端部と前記第１面との接触面における長手方向、および前記第２周端部と前記第１面との接触面における長手方向の各々は、前記第１方向に沿う方向である、弾性波モジュール。
  8. 　第１面を有する第１部材と、
    　前記第１面上に形成され、第１弾性波装置に含まれる第１機能素子と、
    　前記第１面上において、前記第１機能素子が形成された領域の周囲に配置される支持層と、
    　第２面を有し、前記第２面が前記第１面と対向する位置に配置される第２部材と、
    　前記第２面上に形成され、第２弾性波装置に含まれる第２機能素子と、
    　第１周端部と第２周端部とを含み、前記第１周端部と前記第２周端部とが前記第１面と接続されて、前記第１機能素子を覆うシールド層とを備え、
    　前記第１部材、前記第２部材、および前記支持層によって中空空間が形成され、前記中空空間内に前記第１機能素子、前記第２機能素子、および前記シールド層が配置され、
    　前記第１部材において、前記第１面の法線方向と直角である第１方向の線膨張率は、前記法線方向および前記第１方向と直角である第２方向の線膨張率よりも大きく、
    　　前記第１周端部と前記第１面との接触面における長手方向、および前記第２周端部と前記第１面との接触面における長手方向の各々は、前記第１方向に沿う方向である、弾性波モジュール。
  9. 　前記第１部材および前記第２部材のうちのいずれか一方は、圧電体支持基板の主面上に形成される、請求項１～請求項８のいずれか１項に記載の弾性波モジュール。
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JP2017147708A (ja) * 2016-02-19 2017-08-24 太陽誘電株式会社 弾性波デバイス
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