CN105247785B - 声表面波装置 - Google Patents
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Abstract
在有温度变化的环境中，纵使产生了热应力也维持声表面波装置的内部的气密状态。声表面波装置(1)具备压电基板(11)、电介质膜(12)、IDT电极(13、14)和树脂构件(15)，并具有压电基板(11)和树脂构件(15)直接接触的树脂接触区域(RC)。树脂接触区域(RC)呈包围IDT电极(13、14)那样的形状。由于树脂构件(15)相对于压电基板(11)的密接力较大，因此能抑制压电基板(11)与树脂构件(15)之间的剥离，能维持声表面波装置(1)的内部的气密状态。
Description
技术领域
本发明涉及包含SAW(Surface Acoustic Wave，声表面波)滤波器、SAW谐振器等声表面波元件且呈包围该声表面波元件这样的封装结构的声表面波装置。
背景技术
在专利文献1(JP特开平11-88101号公报)中记载了图8所示那样的声表面波元件102。声表面波元件102具有：压电基板111、设于压电基板111上的电介质膜112、和设于电介质膜112上的IDT(Inter Digital Transducer，叉指换能器)电极113、114。
电介质膜112是用于调整声表面波元件102的相对带宽的膜。电介质膜112的材质为金属氧化物，例如使用SiO2等。该电介质膜112从制作上的容易性的观点出发，如图8所示，通过溅射等而形成在压电基板111的主面111M的整个面。另外，在声表面波元件102还设有特性补偿用电介质部121，以便覆盖IDT电极113、114。特性补偿用电介质部121进行补偿，使得即便声表面波元件102的温度发生变化，频率特性也不大幅变化。
在图9中记载了包含声表面波元件102且呈封装结构的声表面波装置101。声表面波装置101除了具有声表面波元件102以外，还具有设于压电基板111上的树脂构件115。树脂构件115由框状的树脂支承部115A、和被设置为隔着树脂支承部115A来覆盖IDT电极113、114的树脂覆盖部115B而构成。由该压电基板111和树脂构件115形成了成为气密状态的空间S，能激振声表面波。另外，声表面波装置101具有用于对声表面波元件102提供信号的过孔导体118。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开平11-88101号公报
发明内容
发明要解决的课题
压电基板111的材质为铌酸锂等无机压电材料，树脂构件115的材质为树脂，它们由于材质不同，因此线膨胀系数不同。因而，声表面波装置101被放置在有温度变化的环境的情况下，由于压电基板111以及树脂构件115膨胀或收缩，从而产生热应力。
由于树脂构件115的树脂支承部115A以及树脂覆盖部115B均为树脂材料，此外线膨胀系数的值近似，因此热应力所带来的影响较小。因而，在树脂支承部115A与树脂覆盖部115B之间难以出现剥离。与此相对，由于压电基板111和树脂支承部115A的线膨胀系数不同，因此若产生热应力，则相对于压电基板111与树脂支承部115A的界面而在平行方向上产生剪切力。
然而，在图9所记载的声表面波装置101中，在压电基板111的主面111M与树脂支承部115A之间设有电介质膜112。由于电介质膜112相对于压电基板111的密接力较小，因此若产生前述的剪切力，则在压电基板111与电介质膜112之间易于出现剥离。其结果，在声表面波装置101所示的封装结构中，存在难以维持内部的气密状态这样的问题。
本发明提供在有温度变化的环境中纵使在压电基板与树脂构件之间产生了热应力也能抑制压电基板和树脂构件的剥离，且能够维持内部的气密状态的声表面波装置。
用于解决课题的手段
本发明所涉及的声表面波装置，具备：压电基板；电介质膜，其被设置在压电基板的主面；IDT电极，其隔着电介质膜而被设置在压电基板上；和树脂构件，其被设置在压电基板，使得与IDT电极空开距离且覆盖IDT电极，其中，声表面波装置具有压电基板和树脂构件直接接触的树脂接触区域，树脂接触区域呈包围IDT电极那样的形状。
优选地，还具备：中继电极(junction electrodes)，其被设置在压电基板的主面，使得与IDT电极电连接；和过孔导体，其至少被设置在树脂构件，使得与中继电极电连接，在从压电基板的主面侧投影并观察声表面波装置时，过孔导***于不与电介质膜重叠但与中继电极重叠的位置。
此外，优选地，树脂构件具备：树脂支承部，其被设置为包围IDT电极；和树脂覆盖部，其被设置在树脂支承部，使得与IDT电极空开距离且覆盖IDT电极，在从压电基板的主面侧投影并观察声表面波装置时，树脂支承部位于不与电介质膜重叠的位置。
进一步优选地，树脂接触区域为封闭的框状的形状。
发明的效果
本发明所涉及的声表面波装置具有压电基板和树脂构件直接接触的树脂接触区域，进而树脂接触区域呈包围IDT电极那样的形状。由于相对于压电基板的密接力是树脂构件大于电介质膜，因此本发明所涉及的声表面波装置相比于背景技术所记载的声表面波装置，树脂构件相对于压电基板的密接力更大。由此，纵使声表面波装置被放置在有温度变化的环境中，也能抑制压电基板与树脂构件之间的剥离，能维持内部的气密状态。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的声表面波装置1的立体图。
图2(A)是图2(B)所示的声表面波装置1的Z1-Z1剖面图，图2(B)是图1所示的声表面波装置1的Y1-Y1剖面图。
图3是从压电基板11的主面11M侧投影并观察声表面波装置1时的图。被实线包围的区域是压电基板11和树脂构件15相接触的树脂接触区域RC、过孔导体18的投影图VP、电介质膜12的投影图DP。被粗实线包围的区域是中继电极17的投影图EP。细虚线是IDT电极13、14。
图4是表示声表面波装置1的电介质膜12以及IDT电极13、14相关的第1变形例的图。
图5是表示声表面波装置1的中继电极17以及过孔导体18相关的第2变形例的图。
图6是表示声表面波装置1的过孔导体18相关的第3变形例的图。
图7是表示声表面波装置1的树脂支承部15A相关的第4变形例的图。
图8是专利文献1所示的声表面波元件102的立体图。
图9是从正面(Y方向)观察包含图8所示的声表面波元件102的声表面波装置101时的剖面图。
具体实施方式
如图1、图2(A)以及图2(B)所示，本实施方式所涉及的声表面波装置1具有：压电基板11、电介质膜12、IDT(Inter Digital Transducer，叉指换能器)电极13、14、和树脂构件15。由该压电基板11、电介质膜以及IDT电极13、14构成声表面波元件。树脂构件15由树脂支承部15A以及树脂覆盖部15B构成。其中，树脂构件15也可以使树脂支承部15A以及树脂覆盖部15B通过相同的材料而形成为一体。声表面波装置1也可以还具备中继电极17、过孔导体18。
声表面波装置1呈以压电基板11以及树脂构件15为***的封装结构。通过该封装结构，内部的空间S被气密密封。如前所述，在有温度变化的环境中，在声表面波装置1，在压电基板11与树脂构件15之间产生热应力。本实施方式所涉及的声表面波装置1具有即便产生该热应力而压电基板11和树脂构件15也难以剥离的结构。
另外，在此提及的温度变化例如能举出JEDEC(Solid State TechnologyAssociation，固态技术协会)的JEDJESD22-A104C所记载的热循环试验中的温度变化。
以下，参照图1、图2(A)以及图2(B)来说明声表面波装置1的结构。
压电基板11是声表面波装置1的基材。压电基板11的材质是无机压电材料，例如能举出铌酸锂、铌酸钾、钽酸锂、石英、硅酸镓镧(langasite)、氧化锌、锆钛酸铅、四硼酸锂等。在本实施方式中使用127°Y切割X传播的LiNbO3。
电介质膜12被设置在压电基板11的主面11M，具有给定图案。电介质膜12是用于调整声表面波装置1的相对带宽的膜，至少被设置在压电基板11的主面11M与IDT电极13、14之间(参照图2(B)之中的左半部分所示的图)。其中，电介质膜12的图案不需要是与IDT电极13、14的图案相同的形状，也可以比IDT电极13、14的图案大的面积被设置在压电基板11的主面11M(参照图2(B)之中的右半部分所示的图)。
电介质膜12通过例如溅射法、CVD法等一般的成膜工艺被形成在压电基板11的主面11M的整个面。然后，对光致抗蚀剂进行图案化，通过干式蚀刻法、湿式蚀刻法等适宜的蚀刻法除去形成于整个面的电介质膜12的一部分，从而形成为给定图案。在除去电介质膜12时，若将IDT电极13、14用作掩模，则能形成与IDT电极13、14的图案相同形状的电介质膜12。电介质膜12的厚度例如是0.01μm。电介质膜12的材质是金属氧化物或金属氮化物，例如能举出SiO2、Si3N4、SiON、SiO、Ta2O5、TiO2、TiN、AlN、Al2O3、TeO2等。
IDT电极13、14隔着电介质膜12而被设置在压电基板11上。IDT电极13、14具有：沿着声表面波的传播方向(X方向)排列的多个电极指13A、14A、分别与多个电极指13A、14A连接的汇流条13B、14B、和分别与汇流条13B、14B连接的引出部13C、14C。电极指13A、14A相对于声表面波的传播方向而交替地排列。
IDT电极13、14由按照NiCr层、Pt层、Ti层、AlCu层、Ti层的顺序层叠而成的层叠膜构成。利用剥离法(lift-off)对通过薄膜形成法获得的层叠膜进行图案化，由此来形成IDT电极13、14。IDT电极13、14的厚度例如是0.2μm。IDT电极13、14的波长例如形成为1.9μm，金属化率(metallization ratio)例如形成为0.5。另外，也可以在声表面波的传播方向的两侧形成一对反射器(省略图示)。
树脂构件15之中的树脂支承部15A被设置在压电基板11的主面11M之中的外周侧。树脂支承部15A呈封闭的框状的形状，被形成为连续性包围IDT电极13、14。树脂支承部15A的厚度大于电介质膜12的厚度与IDT电极13、14的厚度的合计值。作为树脂支承部15A的材质，例如能举出聚酰亚胺系树脂、环氧系树脂、丙烯酸系树脂、硅系树脂、苯并环丁烯树脂(benzocyclobutene resin)等。
树脂构件15之中的树脂覆盖部15B被设置在树脂支承部15A上，使得：相对于IDT电极13、14而空开距离，且覆盖IDT电极13、14。具体而言，树脂覆盖部15B呈薄膜状的形状，以抵接在树脂支承部15A的状态与压电基板11的主面11M平行配置。由此，在声表面波装置1中，由压电基板11和树脂构件15形成了封闭的空间S，能激振声表面波。作为树脂覆盖部15B的材质，例如能举出聚酰亚胺系树脂、环氧系树脂、丙烯酸系树脂、硅系树脂、苯并环丁烯树脂。
图3是从压电基板11的主面11M侧投影并观察声表面波装置1时的图。如图2(B)以及图3所示，声表面波装置1具有压电基板11和树脂构件15直接接触的树脂接触区域RC。在图3中，以斜线的阴影示出的区域是树脂接触区域RC。
在本实施方式中，利用相对于压电基板11的密接力是树脂构件15中所含的树脂材料大于电介质膜12中所含的氧化物材料或氮化物材料这一性质。因而，在树脂接触区域RC中，纵使剪切力在压电基板11与树脂构件15之间发挥作用，压电基板11和树脂构件15也难以剥离。此外，树脂接触区域RC呈如包围IDT电极13、14那样封闭的框状的形状。因而，可防止压电基板11与树脂构件15之间的流体(气体或液体)的出入，能维持封装结构中的内部的气密状态。
另外，树脂支承部15A以及树脂覆盖部15B均为树脂材料，线膨胀系数的值近似，因此相互的密接力较大。因而，难以出现树脂支承部15A与树脂覆盖部15B之间的剥离。
中继电极17为了将IDT电极13、14和过孔导体18电连接而被设置在压电基板11的主面11M。中继电极17是AlCu层、Ti层等被层叠而成的层叠膜。中继电极17也是以剥离法对通过薄膜形成法获得的层叠膜进行图案化而形成的。迂回用的布线的电阻最好小，因此中继电极17的厚度形成得大于IDT电极13、14的厚度。具体而言，中继电极17的厚度例如为2.5μm。
过孔导体18被设置为在厚度方向上贯通树脂构件15。过孔导体18的一端经由中继电极17而与IDT电极13、14电连接。过孔导体18的另一端在树脂覆盖部15B的外侧的表面露出，与外部端子19连接。作为过孔导体18的材质，例如可使用Al、Pt、Cu、Au、Ti、Ni、Cr、W、Ag、Pd、Co、Mn等一般的金属。在本实施方式中，例如通过电解镀法形成为Ni和Au的层叠膜。另外，过孔导体18既可以在过孔的所有孔中填充导体，也可以是在过孔的一部分孔中具有空洞的中空结构。
在此，参照图2(B)以及图3来说明声表面波装置1中的过孔导体18、中继电极17以及电介质膜12的位置关系。在图3中，X方向以及Y方向的交叉阴影所示的区域是过孔导体18的投影图VP，相对于X方向以及Y方向成45°的角度的交叉阴影所示的区域是电介质膜12的投影图DP，被粗实线包围的区域是中继电极17的投影图EP。如图3所示，从压电基板11的主面11M侧投影并观察声表面波装置1时的过孔导体18被设置在不与电介质膜12重叠但与中继电极17重叠的位置。
声表面波装置1被放置在有温度变化的环境的情况下，包含金属的过孔导体18在轴向(Z方向)上膨胀或收缩，由此与过孔导体18的轴向平行地产生热应力。若如背景技术所示的图9那样在压电基板111与树脂支承部115A之间存在电介质膜112，则电介质膜112相对于压电基板111的密接力较小，有可能因该轴向的热应力而使得压电基板111和树脂支承部115A剥离。
与此相对，本实施方式所涉及的声表面波装置1如图2(B)以及图3所示那样，在过孔导体18的轴向上不存在电介质膜12而存在中继电极17。并且，中继电极17通过与压电基板11直接接触，从而稳固地密接。因而，即便与过孔导体18的轴向平行地产生热应力，压电基板11和中继电极17也难以剥离，压电基板11和树脂支承部15A也难以剥离。由此，能维持声表面波装置1的内部的气密状态。此外，由于过孔导体18的轴向上的密接力较大，因此能抑制过孔导体18、中继电极17以及IDT电极13、14的断线。
另外，也可以在声表面波装置1设有特性补偿用电介质部21，以便覆盖IDT电极13、14。特性补偿用电介质部21进行补偿，使得即便声表面波装置1的温度发生变化，频率特性也不会大幅变化。特性补偿用电介质部21例如通过偏置溅射法来形成，其厚度例如为0.7μm。特性补偿用电介质部21的材质优选与电介质膜12相同。若材质相同，则能在特性补偿用电介质部21上形成抗蚀剂，同时对特性补偿用电介质部21和电介质膜12进行蚀刻来图案化。
本实施方式所涉及的声表面波装置1具有压电基板11和树脂构件15直接接触的树脂接触区域RC。进而，树脂接触区域RC呈如包围IDT电极13、14那样封闭的框状的形状。由于相对于压电基板11的密接力是树脂构件15大于电介质膜12，因此本实施方式所涉及的声表面波装置1相比于背景技术所记载的声表面波装置101，树脂构件15相对于压电基板11的密接力更大。由此，纵使声表面波装置1被放置在有温度变化的环境中，也能抑制压电基板11与树脂构件15之间的剥离。
此外，优选声表面波装置1在从压电基板11的主面11M侧投影来进行观察时，过孔导体18位于不与电介质膜12重叠但与中继电极17重叠的位置。即，优选在过孔导体18的轴向上不存在电介质膜12而存在中继电极17。由此，即便与过孔导体18的轴向平行地产生热应力，压电基板11和中继电极17也难以剥离，压电基板11和树脂构件15也难以剥离。
此外，优选声表面波装置1在从压电基板11的主面11M侧投影来进行观察时，树脂支承部15A位于不与电介质膜12重叠的位置。这是因为，由于相对于压电基板11的密接力是树脂支承部15A大于电介质膜12，因此增大压电基板11和树脂支承部15A直接接触的面积更能提升整体的密接强度。
在本实施方式中，能任意变更电介质膜12、IDT电极13、14、中继电极17、过孔导体18的位置、形状等。图4(A)以及图4(B)～图6(A)以及图6(B)是表示代表性的变形例的图。以下说明这些变形例。另外，对于与图2(A)以及图2(B)所示的声表面波装置1共同的构成，在图中标注相同的符号，并省略说明。
图4(A)以及图4(B)所示的声表面波装置1A是与声表面波装置1相关的第1变形例。第1变形例所涉及的声表面波装置1A不具有中继电极17，过孔导体38与IDT电极33、34连接。由于不具有中继电极17，因此能减少部件件数。
第1变形例所涉及的声表面波装置1A也具有压电基板11和树脂构件35直接接触的树脂接触区域RC。并且进一步地，树脂接触区域RC呈如包围IDT电极33、34那样封闭的框状的形状。由此，纵使声表面波装置1A被放置在有温度变化的环境中，也能抑制压电基板11与树脂构件35之间的剥离。
图5(A)以及图5(B)所示的声表面波装置1B是与声表面波装置1相关的第2变形例。在第2变形例所涉及的声表面波装置1B中，电介质膜42以及IDT电极43、44的一部分钻入压电基板11与树脂支承部45A之间而存在。
第2变形例所涉及的声表面波装置1B也具有压电基板11和树脂构件45直接接触的树脂接触区域RC。并且进一步地，树脂接触区域RC呈如包围IDT电极43、44那样封闭的框状的形状。由此，纵使声表面波装置1B被放置在有温度变化的环境中，也能抑制压电基板11与树脂构件45之间的剥离。此外，在从压电基板11的主面11M侧投影来进行观察时，过孔导体48位于不与电介质膜42重叠但与中继电极47重叠的位置。由此，即便与过孔导体48的轴向平行地产生热应力，压电基板11和中继电极47也难以剥离，压电基板11和树脂构件45也难以剥离。
图6(A)以及图6(B)所示的声表面波装置1C是与声表面波装置1相关的第3变形例。第3变形例所涉及的声表面波装置1C将过孔导体58形成为阶梯状。具体而言，如图6(B)所示，过孔导体58的一端连接至中继电极17，然后接下来沿着树脂支承部55A的表面而在X方向上伸长，然后接下来贯通树脂覆盖部55B，由此形成过孔导体58。根据该结构，能容易地变更设计上的外部端子19的位置。
第3变形例所涉及的声表面波装置1C也具有压电基板11和树脂构件55直接接触的树脂接触区域RC。并且进一步地，树脂接触区域RC呈如包围IDT电极13、14那样封闭的框状的形状。由此，纵使声表面波装置1C被放置在有温度变化的环境中，也能抑制压电基板11与树脂构件55之间的剥离。此外，在从压电基板11的主面11M侧投影来进行观察时，过孔导体58位于不与电介质膜12重叠但与中继电极17重叠的位置。由此，即便与过孔导体58的Z方向平行地产生热应力，压电基板11和中继电极17也难以剥离，压电基板11和树脂构件55也难以剥离。
在本实施方式中，树脂支承部被设为如包围IDT电极那样封闭的框状的形状的构成，但该树脂支承部不一定非要封闭。例如，也可以如图7所示的第4变形例的声表面波装置1D那样，中继电极67延伸到基板端面，在该延伸部中树脂支承部65A一部分开口。在这种情况下，也能充分保持气密性。
本实施方式并不限定权利要求书所记载的发明，能在承认技术思想的同一性的范围内进行各种变形。例如，树脂支承部和树脂覆盖部也可以不是分开的构成，而是以成为一体的状态被设置于基板。此外，也可以在母基板形成了多个声表面波装置之后，通过将该母基板单片化来制作声表面波装置。
符号说明
1、1A、1B、1C 声表面波装置；11 压电基板；11M 压电基板的主面；12 电介质膜；13、14 IDT电极；13A、14A 电极指；13B、14B 汇流条；13C、14C 引出部；15 树脂构件；15A 树脂支承部；15B 树脂覆盖部；17 中继电极；18 过孔导体；19 外部端子；21 特性补偿用电介质部；RC 树脂接触区域；EP 中继电极的投影图；VP 过孔导体的投影图；DP 电介质膜的投影图。
Claims (5)
1.一种声表面波装置，具备：
压电基板；
电介质膜，其被设置在所述压电基板的主面；
IDT电极，其被设置在所述电介质膜上；和
树脂构件，其被设置在所述压电基板，使得与所述IDT电极空开距离且覆盖所述IDT电极，
其中，所述声表面波装置具有所述压电基板和所述树脂构件直接接触的树脂接触区域，
所述树脂接触区域呈包围所述IDT电极那样的形状，
所述电介质膜的一部分钻入所述压电基板与所述树脂构件之间。
2.根据权利要求1所述的声表面波装置，其中，
所述声表面波装置还具备：
中继电极，其被设置在所述压电基板的主面，使得与所述IDT电极电连接；和
过孔导体，其至少被设置在所述树脂构件，使得与所述中继电极电连接，
在从所述压电基板的主面侧投影并观察声表面波装置时，所述过孔导***于不与所述电介质膜重叠但与所述中继电极重叠的位置。
3.根据权利要求1或2所述的声表面波装置，其中，
所述树脂构件具备：
树脂支承部，其被设置为包围所述IDT电极；和
树脂覆盖部，其被设置在所述树脂支承部，使得与所述IDT电极空开距离且覆盖所述IDT电极，
在从所述压电基板的主面侧投影并观察声表面波装置时，所述树脂支承部位于不与所述电介质膜重叠的位置。
4.根据权利要求1或2所述的声表面波装置，其中，
所述树脂接触区域为封闭的框状的形状。
5.根据权利要求3所述的声表面波装置，其中，
所述树脂接触区域为封闭的框状的形状。
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