JP7057690B2 - 弾性波装置 - Google Patents
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Description
(1.1)弾性波装置の全体構成
以下、実施形態1に係る弾性波装置100について、図面を参照して説明する。
次に、弾性波装置100の各構成要素について、図面を参照して説明する。
支持基板1は、図1に示すように、圧電膜2とIDT電極3とを含む積層体を支持している。支持基板1は、その厚さ方向D1において互いに反対側にある表面11及び裏面12を有する。支持基板1の平面視形状(支持基板1を厚さ方向D1から見たときの外周形状)は、長方形状であるが、長方形状に限らず、例えば正方形状であってもよい。支持基板1は、シリコン基板である。例えば、支持基板1の厚さは、例えば、120μmである。支持基板1は、シリコン基板に限らず、例えば、ゲルマニウム基板、ダイヤモンド基板、ダイヤモンドライクカーボン基板、リチウムタンタレート基板、リチウムニオベイト基板等であってもよい。したがって、支持基板1の材料は、シリコンに限らず、例えば、ゲルマニウム、ダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボン等であってもよい。
IDT電極3は、Al、Cu、Pt、Au、Ag、Ti、Ni、Cr、Mo、W又はこれらの金属のいずれかを主体とする合金などの適宜の金属材料により形成することができる。また、IDT電極3は、これらの金属又は合金からなる複数の金属膜を積層した構造を有していてもよい。
圧電膜2は、例えば、LiTaO3、LiNbO3、ZnO、AlN、又は、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)のいずれかからなる。
圧電膜2は、上述のように、支持基板1上に間接的に形成されている。より詳細には、圧電膜2は、支持基板1上に高音速膜21と低音速膜22とを介して形成されている。圧電膜2を含む多層膜20は、高音速膜21と、低音速膜22と、圧電膜2と、を含んでいる。
配線電極4は、貫通電極7とIDT電極3とを電気的に接続している。弾性波装置100は配線電極4を複数(2つ)備えている。弾性波装置100では、2つの配線電極4のうち一方の配線電極4が、IDT電極3の第1バスバー31と電気的に接続され、他方の配線電極4が、IDT電極3の第2バスバー32と電気的に接続されている。各配線電極4は、Al、Cu、Pt、Au、Ag、Ti、Ni、Cr、Mo、W又はこれらの金属のいずれかを主体とする合金などの適宜の金属材料により形成することができる。また、各配線電極4は、これらの金属又は合金からなる複数の金属膜を積層した構造を有していてもよい。
絶縁層9は、電気絶縁性を有する。図1及び2に示すように、絶縁層9は、支持基板1の表面11上において支持基板1の外周に沿って形成されている。絶縁層9は、多層膜20の側面を囲んでいる。絶縁層9の平面視形状は、枠形状(例えば、矩形枠状)である。絶縁層9の一部は、支持基板1の厚さ方向D1において多層膜20の外周部に重なっている。ここにおいて、多層膜20の側面は、絶縁層9により覆われている。
スペーサ層5は、貫通孔55を有する。スペーサ層5は、支持基板1の厚さ方向D1からの平面視において、IDT電極3の外側に形成され、IDT電極3を囲んでいる。スペーサ層5は、支持基板1の厚さ方向D1からの平面視において、支持基板1の外周に沿って形成されている。スペーサ層5の平面視形状は、枠形状である。スペーサ層5の外周形状及び内周形状は、例えば、長方形状である。スペーサ層5は、支持基板1の厚さ方向D1において絶縁層9に重なっている。スペーサ層5は、支持基板1側の端部51(支持基板1の厚さ方向D1において支持基板1側に位置する第1端)と、カバー層6側の端部52(支持基板1の厚さ方向D1においてカバー層6側に位置する第2端)と、を有する。スペーサ層5の外周形は、絶縁層9の外周形よりも小さい。スペーサ層5の内周形は、絶縁層9の内周形よりも大きい。スペーサ層5の一部は、絶縁層9上の配線電極4も覆っている。スペーサ層5は、絶縁層9上に直接的に形成されている第1部分と、絶縁層9上に配線電極4を介して間接的に形成されている第2部分と、を含む。ここにおいて、スペーサ層5の第1部分は、絶縁層9上で絶縁層9の全周に亘って形成されている。
カバー層6は、平板状である。カバー層6の平面視形状(支持基板1の厚さ方向D1から見たときの外周形状)は、長方形状であるが、長方形状に限らず、例えば正方形状であってもよい。カバー層6の外周形は、支持基板1の外周形と略同じ大きさである。カバー層6は、スペーサ層5の貫通孔55を塞ぐようにスペーサ層5上に配置されている。カバー層6は、支持基板1の厚さ方向D1においてIDT電極3から離れている。また、カバー層6は、支持基板1の厚さ方向D1において保護膜23から離れている。カバー層6は、電気絶縁性を有する。カバー層6の材料は、樹脂を含む。
弾性波装置100は、貫通電極7と外部接続端子8とを含む外部接続電極17を複数(2つ以上)備える。外部接続電極17は、弾性波装置100において外部の回路基板等の実装基板等と電気的に接続するための電極である。また、弾性波装置100は、IDT電極3には電気的に接続されていない複数(2つ)の実装用電極18(図2参照)を有している場合がある。実装用電極18は、実装基板等に対する弾性波装置100の平行度を高めるための電極であり、電気的接続を目的とした電極とは異なる。つまり、実装用電極18は、弾性波装置100が実装基板等に対して傾いて実装されるのを抑制するための電極であり、外部接続電極17の数及び配置、弾性波装置100の外周形状等によっては必ずしも設ける必要はない。実装基板を構成する回路基板は、例えば、プリント配線板である。プリント配線板の線膨張係数は、例えば、15ppm/℃程度である。プリント配線板は、例えば、ガラス布・エポキシ樹脂銅張積層板から形成されている。
以下では、弾性波装置100の製造方法の一例について簡単に説明する。
実施形態1の実施例1、2、3、4、5、6、7及び8に係る弾性波装置100では、カバー層6における凹部64の深さ(スペーサ層5におけるカバー層6側の端部52においてカバー層6に入り込んでいる深さ)を、それぞれ、2.0μm、2.3μm、2.8μm、3.6μm、4.0μm、5.2μm、6.3μm及び6.6μmとした。実施例1~8では、第1層61の厚さが20μm、第2層62の厚さが20μmである。なお、実施例1~8に係る弾性波装置100では、支持基板1がシリコン基板である。実施例1~8に係る弾性波装置100では、高音速膜21の材料を窒化ケイ素、低音速膜22の材料を酸化ケイ素、圧電膜2の材料をLiTaO3、保護膜23の材料を酸化ケイ素とした。また、実施例1~8に係る弾性波装置100では、IDT電極3の材料をAl、絶縁層9の材料をエポキシ樹脂とした。また、実施例1~8に係る弾性波装置100では、スペーサ層5の材料をエポキシ樹脂、カバー層6の第1層61の材料をエポキシ樹脂、カバー層6の第2層62の材料をポリイミドとした。また、実施例1~8に係る弾性波装置100では、貫通電極7の材料をCu、外部接続端子8の材料をはんだとした。
実施形態1に係る弾性波装置100は、支持基板1と、圧電膜2と、IDT電極3(機能電極)と、配線電極4と、スペーサ層5と、カバー層6と、貫通電極7と、外部接続端子8と、を備える。多層膜20は、圧電膜2を含む。圧電膜2は、支持基板1上に間接的に形成されている。IDT電極3は、圧電膜2上に直接的に形成されている。配線電極4は、IDT電極3と電気的に接続されている。スペーサ層5は、支持基板1上に間接的に形成されており、支持基板1の厚さ方向D1から平面視した場合に圧電膜2の外側に形成されている。カバー層6は、厚さ方向D1において互いに反対側にある第1主面63及び第2主面65を有する。カバー層6は、スペーサ層5上に形成されている。貫通電極7は、スペーサ層5とカバー層6とを貫通しており、配線電極4と電気的に接続されている。外部接続端子8は、貫通電極7と電気的に接続されている。配線電極4は、厚さ方向D1からの平面視において貫通電極7に重なっている第1部分41と、厚さ方向D1からの平面視において圧電膜2に重なっている第2部分42と、第1部分41と第2部分42との間において厚さ方向D1における段差を形成する段差部431と、を有している。カバー層6では、第1主面63が第2主面65よりもスペーサ層5側に位置している。カバー層6は、第1主面63において厚さ方向D1からの平面視でスペーサ層5に重なる領域に形成されている凹部64を有する。スペーサ層5は、凹部64に入り込んでいる。
実施形態2に係る弾性波装置100aは、図4に示すように、圧電膜2を含む多層膜20aが実施形態1に係る弾性波装置100の高音速膜21を含んでいない点で、実施形態1に係る弾性波装置100と相違する。実施形態2に係る弾性波装置100aに関し、実施形態1に係る弾性波装置100と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
以下、実施形態3に係る弾性波装置100bについて図5を参照して説明する。
以下、実施形態4に係る弾性波装置100cについて図6を参照して説明する。
以下、実施形態5に係る弾性波装置100dについて図7を参照して説明する。
以上説明した実施形態1~5等から以下の態様が開示されている。
1、1d 支持基板
11 表面
12 裏面
2 圧電膜
20、20a 多層膜
21 高音速膜
22 低音速膜
23 保護膜
3 IDT電極(機能電極)
31 バスバー(第1バスバー)
32 バスバー(第2バスバー)
33 電極指(第1電極指)
34 電極指(第2電極指)
4 配線電極
41 第1部分
42 第2部分
43 屈曲部
431 段差部(第1段差部)
432 第2段差部
5 スペーサ層
51 端部
52 端部
55 貫通孔
6 カバー層
61 第1層
62 第2層
63 第1主面
64 凹部
65 第2主面
7 貫通電極
8 外部接続端子
9 絶縁層
17 外部接続電極
18 実装用電極
D1 厚さ方向
S1 空間
Claims (5)
- 支持基板と、
前記支持基板上に直接的又は間接的に形成されている圧電膜と、
前記圧電膜上に直接的又は間接的に形成されている機能電極と、
前記機能電極と電気的に接続されている配線電極と、
前記支持基板上に間接的に形成されており、前記支持基板の厚さ方向から平面視した場合に少なくとも一部が前記圧電膜の外側に形成されているスペーサ層と、
前記スペーサ層上に形成されているカバー層と、
前記スペーサ層と前記カバー層とを貫通しており、前記配線電極と電気的に接続されている貫通電極と、
前記支持基板上に形成されている絶縁層と、
を備え、
前記支持基板がシリコン基板であり、
前記配線電極の一部が、前記絶縁層上に形成され、
前記スペーサ層が、前記配線電極上及び前記絶縁層上に形成されており、
前記貫通電極が、前記配線電極上に形成されており、
前記配線電極は、
前記厚さ方向からの平面視において前記貫通電極に重なっている第1部分と、
前記厚さ方向からの平面視において前記圧電膜に重なっている第2部分と、
前記第1部分と前記第2部分との間において前記厚さ方向における段差を形成する段差部と、を有しており、
前記スペーサ層における前記カバー層側の端部が、前記カバー層に入り込んでおり、
前記スペーサ層が、前記厚さ方向からの平面視において前記段差部の少なくとも一部を覆っており、
前記配線電極は、
前記段差部からなる第1段差部と、
第2段差部と、を含み、
前記第1段差部は、前記第1部分側から前記第2部分側に向かって前記厚さ方向における前記支持基板との距離が漸次増加しており、
前記第2段差部は、前記第1部分側から前記第2部分側に向かって前記厚さ方向における前記支持基板との距離が漸次減少しており、
前記スペーサ層が、前記厚さ方向からの平面視において、前記第1段差部と前記第2段差部との両方を覆っており、
前記カバー層は、
第1層と、
前記第1層上に直接的又は間接的に形成されている第2層と、を含み、
前記第1層は、前記第2層よりも前記支持基板側に形成されており、
前記第1層のヤング率が、前記第2層のヤング率よりも大きい、
弾性波装置。 - 前記スペーサ層における前記カバー層側の端部において前記カバー層に入り込んでいる深さが前記第1層の厚さ以下である、
請求項1に記載の弾性波装置。 - 前記第1層の材料は、エポキシ系樹脂であり、
前記第2層の材料は、ポリイミド系樹脂である、
請求項1又は2に記載の弾性波装置。 - 前記スペーサ層における前記カバー層側の端部において前記カバー層に入り込んでいる深さが2.0μm以上である、
請求項1~3のいずれか一項に記載の弾性波装置。 - 前記絶縁層のヤング率が、前記圧電膜のヤング率よりも小さい、
請求項1~4のいずれか一項に記載の弾性波装置。
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