JP7373301B2 - 弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサ - Google Patents

Description

本発明は、弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサに関し、例えば複数の基板が接合された弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサに関する。

上面に弾性波素子が設けられた圧電基板が支持基板に接合された基板上に別の基板を搭載する弾性波デバイスが知られている（例えば特許文献１、２）。

特開２０１７－２０４８２７号公報 特開２０１７－１５７９２２号公報

線膨張係数が異なる基板が接合された複合基板上にバンプ等の接続層を用い基板を搭載すると、複合基板の熱歪みにより接続層に熱応力が加わる。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、熱応力を抑制することを目的とする。

本発明は、第１面を有する第１基板と、前記第１基板の前記第１面とは反対の面に直接的または間接的に接合され、前記第１基板の線膨張係数より小さい線膨張係数を有し、前記第１基板より厚い第２基板と、前記第１面上に設けられ、前記第１面と空隙を挟み対向する第２面を有し、前記第１基板の線膨張係数より前記第２基板の線膨張係数に近い線膨張係数を有する第３基板と、前記第３基板の前記第２面とは反対の面に直接的または間接的に接合され、前記第３基板の線膨張係数より大きくかつ前記第３基板の線膨張係数より前記第１基板の線膨張係数に近い線膨張係数を有し、前記第３基板より薄い第４基板と、前記第１面と前記第２面の少なくとも一方に設けられた弾性波素子と、前記第１面と前記第２面とを接続する接続層と、を備える弾性波デバイスである。

上記構成において、前記接続層はバンプである構成とすることができる。

上記構成において、前記接続層は前記空隙を封止する封止部である構成とすることができる。

上記構成において、前記第１基板および前記第４基板は圧電基板であり、前記弾性波素子は前記第１面に設けられ、前記弾性波素子は複数の電極指を有する一対の櫛型電極を備え、前記第２基板の前記複数の電極指が配列される方向における線膨張係数は前記方向における前記第１基板の線膨張係数より小さく、前記方向における前記第３基板の線膨張係数は前記方向における前記第４基板の前記方向の線膨張係数より小さい構成とすることができる。

本発明は、第１面を有する第１基板と、前記第１基板の前記第１面とは反対の面に直接的または間接的に接合され、前記第１基板の線膨張係数と異なる線膨張係数を有する第２基板と、前記第１面上に設けられ、前記第１面と空隙を挟み対向する第２面を有し、前記第１基板の線膨張係数より前記第２基板の線膨張係数に近い線膨張係数を有する第３基板と、前記第３基板の前記第２面とは反対の面に直接的または間接的に接合され、前記第３基板の線膨張係数より前記第１基板の線膨張係数に近い線膨張係数を有する第４基板と、前記第１面と前記第２面の少なくとも一方に設けられた弾性波素子と、前記第１面と前記第２面とを接続し、前記空隙を封止する封止部である接続層と、を備える弾性波デバイスである。

上記構成において、前記第１基板および前記第４基板は圧電基板であり、前記弾性波素子は前記第１面に設けられ、前記弾性波素子は複数の電極指を有する一対の櫛型電極を備え、前記第２基板の前記複数の電極指が配列される方向における線膨張係数は前記方向における前記第１基板の線膨張係数より小さく、前記方向における前記第３基板の線膨張係数は前記方向における前記第４基板の前記方向の線膨張係数より小さい構成とすることができる。

上記構成において、前記第１基板は前記第２基板より薄く、前記第４基板は前記第３基板より薄い構成とすることができる。

上記構成において、前記第１基板および前記第４基板はタンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板である構成とすることができる。

上記構成において、前記弾性波素子は、前記第２面に設けられた圧電薄膜共振器を含む構成とすることができる。

上記構成において、前記第１基板と前記第４基板とは同じ材料を主成分とし、前記第２基板と前記第３基板とは同じ材料を主成分とする構成とすることができる。

上記構成において、前記第１基板の厚さをＴ１、前記第２基板の厚さをＴ２、前記第３基板の厚さをＴ３、前記第４基板の厚さをＴ４とし、Ｔ１／Ｔ２＝Ｒ１、Ｔ４／Ｔ３＝Ｒ２としたとき、｜Ｒ１－Ｒ２｜／｜Ｒ１＋Ｒ２｜は０．１以下である構成とすることができる。

本発明は、上記弾性波デバイスを含むフィルタである。

本発明によれば、熱応力を抑制することができる。

図１は、実施例１に係る弾性波デバイスの断面図である。 図２（ａ）は、実施例１における弾性波素子１２の平面図、図２（ｂ）は弾性波素子２２の断面図である。 図３（ａ）から図３（ｃ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図（その１）である。 図４（ａ）から図４（ｃ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図（その２）である。 図５（ａ）および図５（ｂ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図（その３）である。 図６は、比較例１に係る弾性波デバイスの断面図である。 図７は実施例１の変形例１に係る弾性波デバイスの断面図である。 図８（ａ）は，実施例１の変形例２に係る弾性波デバイスの断面図、図８（ｂ）は、平面図である。 図９は、実施例２に係る弾性波デバイスの断面図である。 図１０（ａ）は、実施例２に係るフィルタの回路図、図１０（ｂ）は、実施例２の変形例１に係るデュプレクサの回路図である。

以下、図面を参照し本発明の実施例について説明する。

図１は、実施例１に係る弾性波デバイスの断面図である。基板１０と２０の積層方向をＺ方向、弾性波素子１２の弾性波の伝搬方向をＸ方向、Ｘ方向に直交する方向をＹ方向とする。

図１に示すように、基板１０は支持基板１０ａと圧電基板１０ｂとを有する。支持基板１０ａは、例えばサファイア基板、アルミナ基板、スピネル基板、石英基板、水晶基板またはシリコン基板である。圧電基板１０ｂは、例えばタンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板である。圧電基板１０ｂは支持基板１０ａの上面に接合されている。支持基板１０ａの線膨張係数α２は圧電基板１０ｂの線膨張係数α１より小さい。支持基板１０ａおよび圧電基板１０ｂの厚さはそれぞれＴ２およびＴ１である。圧電基板１０ｂと支持基板１０ａとは直接的に接合されていてもよいし、酸化シリコンまたは窒化アルミニウム等の絶縁体層を介し間接的に接合されていてもよい。

基板１０の上面に弾性波素子１２、配線１４および環状金属層３２が設けられている。環状金属層３２は平面視において弾性波素子１２および配線１４を囲むように設けられている。基板１０の下面に端子１８が設けられている。端子１８は、弾性波素子１２および２２を外部と接続するためのフットパッドである。基板１０を貫通するビア配線１６が設けられている。ビア配線１６は端子１８と配線１４とを電気的に接続する。配線１４、ビア配線１６および端子１８は、例えば銅層、アルミニウム層、白金層または金層等の金属層である。環状金属層３２は例えばニッケル層である。

基板１０上に基板２０が搭載されている。基板２０は、基板２０ａと基板２０ｂとを有する。基板２０ａは、例えばサファイア基板、アルミナ基板、スピネル基板、石英基板、水晶基板またはシリコン基板である。基板２０ｂは、例えばタンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板である。基板２０ｂは基板２０ａの上面に接合されている。基板２０ｂの線膨張係数α４は基板２０ａの線膨張係数α３より大きい。基板２０ａおよび基板２０ｂの厚さはそれぞれＴ３およびＴ４である。

基板２０の下面に弾性波素子２２および配線２４が設けられている。配線２４は例えば銅層、アルミニウム層、白金層または金層等の金属層である。基板２０はバンプ２８を介し基板１０にフリップチップ実装（フェースダウン実装）されている。バンプ２８は、例えば金バンプ、半田バンプまたは銅バンプである。バンプ２８は、配線１４および２４と接合する。

基板１０上に基板２０を囲むように封止部３０が設けられている。封止部３０は、例えば半田（錫銀、錫または錫銀銅）等の金属層または樹脂等の絶縁層である。封止部３０は、環状金属層３２に接合されている。基板２０の上面および封止部３０の上面に平板状のリッド３６が設けられている。リッド３６は例えばコバール板等の金属板または絶縁板である。リッド３６および封止部３０を覆うように保護膜３８が設けられている。保護膜３８はニッケル膜等の金属膜または絶縁膜である。

弾性波素子１２は空隙２６を介し基板２０に対向している。弾性波素子２２は空隙２６を介し圧電基板１０ｂに対向している。弾性波素子１２および２２は、封止部３０、基板１０、基板２０およびリッド３６により封止される。バンプ２８は空隙２６に囲まれている。端子１８はビア配線１６および配線１４を介し弾性波素子１２と電気的に接続され、さらに、バンプ２８および配線２４を介し弾性波素子２２に電気的に接続されている。

支持基板１０ａおよび基板２０ａの厚さＴ２およびＴ３は例えば５０μｍから３００μｍである。圧電基板１０ｂおよび基板２０ｂの厚さＴ１およびＴ４は例えば０．５μｍから３０μｍであり、例えば弾性波の波長以下である。バンプ２８の厚さは例えば１０μｍから２０μｍであり、径は例えば１０μｍから２００μｍである。バンプ２８が接合する配線１４および２４の厚さは例えば０．１μｍから５μｍである。

図２（ａ）は、実施例１における弾性波素子１２の平面図、図２（ｂ）は弾性波素子２２の断面図である。図２（ａ）に示すように、弾性波素子１２は弾性表面波共振器である。基板１０の圧電基板１０ｂ上にＩＤＴ（Interdigital Transducer）４０と反射器４２が形成されている。ＩＤＴ４０は、互いに対向する１対の櫛型電極４０ａを有する。櫛型電極４０ａは、複数の電極指４０ｂと複数の電極指４０ｂを接続するバスバー４０ｃとを有する。反射器４２は、ＩＤＴ４０の両側に設けられている。

ＩＤＴ４０が圧電基板１０ｂに弾性表面波を励振する。弾性波の波長は一対の櫛型電極４０ａの一方の櫛型電極４０ａの電極指４０ｂのピッチにほぼ等しい。すなわち、弾性波の波長は一対の櫛型電極４０ａの電極指４０ｂのピッチの２倍にほぼ等しい。ＩＤＴ４０および反射器４２は例えばアルミニウム膜、銅膜またはモリブデン膜により形成される。圧電基板１０ｂ上にＩＤＴ４０および反射器４２を覆うように保護膜または温度補償膜が設けられていてもよい。電極指４０ｂの配列方向が弾性波の伝搬方向であるＸ方向となる。電極指４０ｂの延伸方向がＹ方向となる。

図２（ｂ）に示すように、弾性波素子２２は圧電薄膜共振器である。基板２０上に圧電膜４６が設けられている。圧電膜４６を挟むように下部電極４４および上部電極４８が設けられている。下部電極４４と基板２０との間に空隙４５が形成されている。圧電膜４６の少なくとも一部を挟み下部電極４４と上部電極４８とが対向する領域が共振領域４７である。共振領域４７において、下部電極４４および上部電極４８は圧電膜４６内に、厚み縦振動モードの弾性波を励振する。基板２０は、例えばサファイア基板、スピネル基板、アルミナ基板、ガラス基板、水晶基板またはシリコン基板である。下部電極４４および上部電極４８は例えばルテニウム膜等の金属膜である。圧電膜４６は例えば窒化アルミニウム膜である。空隙４５の代わりに弾性波を反射する音響反射膜が設けられていてもよい。

弾性波素子１２および２２は、弾性波を励振する電極を含む。このため、弾性波を制限しないように、弾性波素子１２および２２は空隙２６に覆われている。

［実施例１の製造方法］
図３（ａ）から図５（ｂ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図である。図３（ａ）に示すように、基板２０ｂ上に基板２０ａを例えば表面活性化法を用い常温接合する。基板２０ｂがタンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板の場合、結晶内の分極方向を揃える分極処理は行わなくてもよい。

図３（ｂ）に示すように、基板２０ａ上に弾性波素子２２および配線２４を形成する。図３（ｃ）に示すように、配線２４上にバンプ２８を形成する。基板２０ｂを例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法を用い所望の厚さにする。

図４（ａ）に示すように、支持基板１０ａ上に圧電基板１０ｂを例えば表面活性化法を用い常温接合する。圧電基板１０ｂがタンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板の場合、分極処理は行われている。圧電基板１０ｂを例えばＣＭＰ法を用い所望の厚さにする。圧電基板１０ｂおよび支持基板１０ａにビア配線１６を形成する。ビア配線１６は支持基板１０ａを貫通していなくてもよい。

図４（ｂ）に示すように、圧電基板１０ｂ上に弾性波素子１２および配線１４を形成する。図４（ｃ）に示すように、支持基板１０ａを例えばＣＭＰ法を用い所望の厚さにする。これにより、ビア配線１６が支持基板１０ａの下面に露出する。支持基板１０ａの下面に端子１８を形成する。

図５（ａ）に示すように、基板１０上にバンプ２８を介し基板２０をフリップチップ実装する。基板１０および２０を例えば５０℃から２５０℃に加熱し、基板２０に超音波を印加しつつ、基板１０と２０とを互いに近づく方向に押圧する。これにより、バンプ２８と配線１４とが接合する。弾性波素子１２と２２とは空隙２６を挟み対向する。

図５（ｂ）に示すように、基板２０を囲むように、封止部３０を形成する。封止部３０は環状金属層３２と接合する。封止部３０および基板２０上にリッド３６を設ける。リッド３６は設けられてなくてもよい。封止部３０の形成は、封止部３０が半田または樹脂のとき、２００℃から３００℃に加熱する。その後、基板１０を切断する。これにより、弾性波デバイスが個片化される。封止部３０およびリッド３６を囲む保護膜３８を形成する。これにより、図１の弾性波デバイスが製造される。

［比較例１］
図６は、比較例１に係る弾性波デバイスの断面図である。図６に示すように、比較例１の弾性波デバイスでは、基板２０に基板２０ｂは設けられていない。その他の構成は実施例１と同じである。

支持基板１０ａおよび圧電基板１０ｂとしてサファイア基板およびタンタル酸リチウム基板を用い、基板２０としてシリコン基板を用いる。このとき、サファイア基板の線膨張係数は７ｐｐｍ／℃であり、タンタル酸リチウム基板のＸ軸方位の線膨張係数は１６ｐｐｍ／℃である。シリコン基板の線膨張係数は２ｐｐｍ／℃である。

図５（ａ）のバンプ２８の接合工程および図５（ｂ）の封止部３０の形成工程において高温となると、基板１０は破線６０のように中央が周辺に比べ基板２０の方に反る。一方、基板２０は破線６２のようにほとんど反らない。このとき、バンプ２８には垂直方向（Ｚ方向）に熱応力が加わる。その後常温に戻ると基板１０の反りは小さくなり、バンプ２８には垂直方向に高温のときと逆方向の熱応力が加わる。これにより、バンプ２８の剥がれ等が生じる可能性がある。

実施例１によれば、支持基板１０ａ（第２基板）は、圧電基板１０ｂ（第１基板）の下面（第１面の反対の面）に直接的または間接的に接合されている。基板２０ａ（第３基板）は、圧電基板１０ｂの上面（第１面）上に設けられ、圧電基板１０ｂの上面と空隙２６を挟み対向する下面（第２面）を有する。基板２０ｂ（第４基板）は、基板２０ａの上面（第２面と反対の面）に直接的または間接的に接合されている。弾性波素子１２および２２は、圧電基板１０ｂの上面と基板２０ａの下面との少なくとも一方に設けられている。バンプ２８（接続層）は圧電基板１０ｂの上面と基板２０ａの下面とを接続する。

このとき、圧電基板１０ｂの線膨張係数α１と支持基板１０ａの線膨張係数α２とは異なり、基板２０ａの線膨張係数α３は圧電基板１０ｂの線膨張係数α１より支持基板１０ａの線膨張係数α２に近く、基板２０ｂの線膨張係数α４は基板２０ａの線膨張係数α３より圧電基板１０ｂの線膨張係数α１に近い。すなわち、｜α３－α１｜＞｜α３－α２｜かつ｜α４－α２｜＞｜α４－α１｜である。

これにより、図１の破線６０および６２のように、基板１０の反りと基板２０の反りの差は、比較例１の基板１０の反りと基板２０の反りの差より小さくなる。よって、バンプ２８に加わる応力が小さくなり、バンプ２８が剥がれ等の劣化を抑制できる。｜α３－α１｜／２＞｜α３－α２｜が好ましく、｜α３－α１｜／５＞｜α３－α２｜がより好ましく、α３とα１は略等しいことがさらに好ましい。｜α４－α２｜／２＞｜α４－α１｜が好ましく、｜α４－α２｜／５＞｜α４－α１｜がより好ましく、α４とα２は略等しいことがさらに好ましい

第１基板が圧電基板１０ｂであり、弾性波素子１２が弾性表面波素子であるとき、支持基板１０ａのＸ方向における線膨張係数α２はＸ方向における圧電基板１０ｂの線膨張係数より小さくする。これにより、弾性波素子１２の周波数温度係数が小さくなる。しかし、比較例１のように、バンプ２８に応力が加わる。そこで、基板２０ａのＸ方向における線膨張係数をＸ方向における基板２０ｂの線膨張係数より小さくする。これにより、基板１０の反りと基板２０の反りとの差が小さくなり、バンプ２８に加わる応力を抑制できる。

圧電基板１０ｂは支持基板１０ａより薄く、基板２０ｂは基板２０ａより薄い。これにより、基板１０の反りと基板２０の反りとの差が小さくなり、バンプ２８に加わる応力を抑制できる。圧電基板１０ｂの厚さＴ１は支持基板１０ａの厚さＴ２の１／２以下が好ましく、１／５以下がより好ましく、１／１０以下がさらに好ましい。Ｔ１が小さすぎると基板１０が反るという課題がない。よって、Ｔ１はＴ２の１／１００以上が好ましく、１／２０以上がより好ましい。Ｔ４はＴ３の１／２以下が好ましく，１／５以下がより好ましく、１／１０以下がさらに好ましい。Ｔ４はＴ３の１／１００以上が好ましく、１／２０以上がより好ましい。

Ｔ１／Ｔ２＝Ｒ１、Ｔ４／Ｔ３＝Ｒ２とすると、｜Ｒ１－Ｒ２｜／｜Ｒ１＋Ｒ｜は１以下が好ましく、０．５以下がより好ましく０．１以下がさらに好ましい。

圧電基板１０ｂと基板２０ｂとは同じ材料を主成分とし、支持基板１０ａと基板２０ａとは同じ材料を主成分とすることが好ましい。これにより、α１とα４を略等しくし、α２とα３を略等しくできる。なお、基板の主成分とは、基板に主成分以外に意図的または意図せず含まれる不純物が含まれることを許容し、例えば主成分に含まれる１または複数の元素の濃度の合計が５０原子％以上である。

弾性波素子２２が圧電薄膜共振器のとき、基板２０ａは絶縁基板または半導体基板から適宜選択できる。このため基板２０ａの線膨張係数を基板２０ｂの線膨張係数より支持基板１０ａの線膨張係数に近づくように基板２０ａの材料を適宜選択できる。

［実施例１の変形例１］
図７は実施例１の変形例１に係る弾性波デバイスの断面図である。図７に示すように、基板２０上に基板１０が搭載されている。基板２０は基板２０ｂ上に基板２０ａが接合されている。基板２０ａ上に弾性波素子２２、配線２４および環状金属層３２が設けられている。基板２０を貫通するビア配線１６が設けられている。基板２０の下面に端子１８が設けられている。圧電基板１０ｂ上に支持基板１０ａが接合されている。圧電基板１０ｂの下面に弾性波素子１２および配線１４が設けられている。バンプ２８は配線１４および２４に接合する。基板１０を囲むように封止部３０が設けられている。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。

実施例１の変形例１のように、基板２０上に基板１０が搭載されていてもよい。破線６０および６２のように、基板１０の反りと基板２０の反りの差は、比較例１の基板１０の反りと基板２０の反りの差より小さくなる。よって、バンプ２８に加わる応力を抑制できる。

［実施例１の変形例２］
図８（ａ）は，実施例１の変形例２に係る弾性波デバイスの断面図、図８（ｂ）は、平面図である。図８（ｂ）では、封止部３０ａを図示している。図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、基板１０と２０の平面形状はほぼ同じである。基板１０と２０の周縁の基板１０と２０との間に封止部３０ａが設けられている。封止部３０ａは、例えば銅層等の金属層であり、弾性波素子１２および２２を空隙２６に封止する。バンプ２８と封止部３０ａが接続層として機能する。その他の構成は実施例１と同じであり、説明を省略する。実施例１の変形例２のように、バンプ２８に加えまたは代わりに封止部３０ａが接続層として機能してもよい。実施例１の変形例２では、熱応力による封止部３０ａの剥がれ等の劣化を抑制できる。

図９は、実施例２に係る弾性波デバイスの断面図である。図９に示すように、基板１０では、圧電基板１０ｃ上に支持基板１０ａが接合され、支持基板１０ａ上に圧電基板１０ｂが接合されている。圧電基板１０ｂの上面に弾性波素子１２および配線１４が設けられている。圧電基板１０ｃの下面には端子１８が設けられている。基板１０を貫通するビア配線１６は配線１４と端子１８とを電気的に接続する。

基板２０は、圧電基板２０ｂ上に支持基板２０ａが接合され、支持基板２０ａ上に圧電基板２０ｃが接合されている。圧電基板２０ｂの下面に弾性波素子２２および配線２４が設けられている。配線１４と２４とはバンプ２８により電気的に接続されている。基板２０を囲むように封止部３０ｂが設けられている。封止部３０ｂが弾性波素子１２および２２を空隙２６に封止する。封止部３０ｂは例えばエポキシ樹脂等の樹脂である。封止部３０ｂは金属でもよい。その他の構成は実施例１およびその変形例と同じであり説明を省略する。

実施例２によれば、弾性波素子１２（第１弾性波素子）は、圧電基板１０ｂ（第１圧電基板）の上面（第１面）に設けられ、複数の電極指４０ｂ（第１電極指）を有する一対の櫛型電極４０ａを備える。支持基板１０ａ（第１基板）は圧電基板１０ｂの下面（第１面とは反対の面）に直接的または間接的に接合され、電極指４０ｂが配列される方向（第１方向）における線膨張係数が第１方向における圧電基板１０ｂの線膨張係数より小さい。圧電基板１０ｃ（第２基板）は、支持基板１０ａの圧電基板１０ｂ側とは反対の面に直接的または間接的に接合され、第１方向における線膨張係数が第１方向における支持基板１０ａの線膨張係数より大きい。

圧電基板２０ｂ（第２圧電基板）は、圧電基板１０ｂの上面に搭載され、圧電基板２０ｂの下面（第２面）は圧電基板１０ｂの上面と空隙２６を挟み対向する。弾性波素子２２（第２弾性波素子）は、圧電基板２０ｂの下面に設けられ、複数の電極指４０ｂ（第２電極指）を有する一対の櫛型電極４０ａを備える。支持基板２０ａは圧電基板２０ｂの下面とは反対の面に直接的または間接的に接合され、電極指４０ｂが配列される第２方向における線膨張係数が第２方向における圧電基板２０ｂの線膨張係数より小さい。圧電基板２０ｃは、支持基板２０ａの圧電基板２０ｂ側とは反対の面に直接的または間接的に接合され、第２方向における線膨張係数が第２方向における支持基板２０ａの線膨張係数より大きい。

これにより、支持基板１０ａと圧電基板１０ｂとの線膨張係数の差に起因した基板１０の反りを圧電基板１０ｃが補償する。支持基板２０ａと圧電基板２０ｂとの線膨張係数の差に起因した基板２０の反りを圧電基板２０ｃが補償する。よって、バンプ２８（接続層）に加わる応力を抑制できる。

圧電基板１０ｂと１０ｃとの線膨張係数の差は、支持基板１０ａと圧電基板１０ｂとの線膨張係数の差より小さいことが好ましい。圧電基板１２ｂと１２ｃとの線膨張係数の差は、支持基板１２ａと圧電基板１２ｂとの線膨張係数の差より小さいことが好ましい。これにより、バンプ２８に加わる応力を抑制できる。

支持基板２０ａと圧電基板１０ｂとの線膨張係数の差、および支持基板２０ａと圧電基板１０ｃとの線膨張係数の差はいずれも、支持基板２０ａと１０ａとの線膨張係数の差より小さいことが好ましい。圧電基板２０ｂと１０ｂとの線膨張係数の差、圧電基板２０ｂと１０ｃとの線膨張係数の差、圧電基板２０ｃと１０ｂとの線膨張係数の差、および圧電基板２０ｃと１０ｃとの線膨張係数の差は、いずれも、圧電基板２０ｂと支持基板１０ａとの線膨張係数の差、および圧電基板２０ｃと支持基板１０ａとの線膨張係数の差のいずれよりも小さいことが好ましい。これにより、バンプ２８に加わる応力を抑制できる。

圧電基板１０ｂと１０ｃは互いに同じ材料を主成分とすることが好ましく、圧電基板２０ｂと２０ｃは互いに同じ材料を主成分とすることが好ましい。圧電基板１０ｂの厚さと圧電基板１０ｃの厚さとは略等しいことが好ましい。圧電基板２０ｂの厚さと圧電基板２０ｃの厚さとは略等しいことが好ましい。圧電基板１０ｂおよび１０ｃの厚さと圧電基板２０ｂおよび２０ｃの厚さとは略等しいことが好ましい。支持基板１０ａと２０ａとは互いに同じ材料を主成分とすることが好ましい。支持基板１０ａの厚さと支持基板２０ａの厚さとは互いに略等しいことが好ましい。これらにより、バンプ２８に加わる応力を抑制できる。

圧電基板１０ｂの厚さおよび圧電基板１０ｃの厚さは各々支持基板１０ａより薄いことが好ましい。圧電基板２０ｂの厚さおよび圧電基板２０ｃの厚さは各々支持基板２０ａより薄いことが好ましい。これにより、基板１０の反りと基板２０の反りとの差が小さくなり、バンプ２８に加わる応力を抑制できる。圧電基板１０ｂおよび１０ｃの厚さは各々支持基板１０ａの厚さの１／２以下が好ましく、１／５以下がより好ましく、１／１０以下がさらに好ましい。圧電基板１０ｂが薄すぎると基板１０は反らない。よって、圧電基板１０ｂおよび１０ｃの厚さは各々支持基板１０ａの厚さの１／１００以上が好ましく、１／２０以上がより好ましい。同様に、圧電基板２０ｂおよび２０ｃの厚さは各々支持基板２０ａの厚さの１／２以下が好ましく、１／５以下がより好ましく、１／１０以下がさらに好ましい。圧電基板２０ｂおよび２０ｃの厚さは各々支持基板２０ａの厚さの１／１００以上が好ましく、１／２０以上がより好ましい。

弾性波素子１２の電極指４０ｂの配列方向と弾性波素子２２の電極指４０ｂの配列方向は略平行であることが好ましい。これにより、基板１０の反りと基板２０との反りとの差を小さくできる。よって、バンプ２８に加わる応力を小さくできる。弾性波素子１２の電極指４０ｂの配列方向と弾性波素子２２の電極指４０ｂの配列方向とのなす角度は４５°以下が好ましく、３０°以下がより好ましい。

実施例１の変形例２のように基板１０と２０とは封止部３０ａにより接続されていてもよい。

実施例１、２およびその変形例では、弾性波素子２２として圧電薄膜共振器の例を説明したが、弾性波素子２２は弾性表面波共振器でもよい。基板２０の下面に設けられる機能素子として弾性波素子２２の例を説明したが、機能素子は、インダクタまたはキャパシタ等の受動素子、トランジスタを含む能動素子、またはＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）素子でもよい。

実施例３は、フィルタおよびデュプレクサの例である。図１０（ａ）は、実施例２に係るフィルタの回路図である。図１０（ａ）に示すように、入力端子Ｔ１と出力端子Ｔ２との間に、１または複数の直列共振器Ｓ１からＳ４が直列に接続されている。入力端子Ｔ１と出力端子Ｔ２との間に、１または複数の並列共振器Ｐ１からＰ４が並列に接続されている。実施例２のフィルタを弾性波素子１２および／または２２で形成してもよい。直列共振器および並列共振器の個数等は適宜設定できる。フィルタとしてラダー型フィルタを例に説明したが、フィルタは多重モード型フィルタでもよい。

図１０（ｂ）は、実施例２の変形例１に係るデュプレクサの回路図である。図１０（ｂ）に示すように、共通端子Ａｎｔと送信端子Ｔｘとの間に送信フィルタ５０が接続されている。共通端子Ａｎｔと受信端子Ｒｘとの間に受信フィルタ５２が接続されている。送信フィルタ５０は、送信端子Ｔｘから入力された高周波信号のうち送信帯域の信号を送信信号として共通端子Ａｎｔに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。受信フィルタ５２は、共通端子Ａｎｔから入力された高周波信号のうち受信帯域の信号を受信信号として受信端子Ｒｘに通過させ、他の周波数の信号を抑圧する。送信フィルタ５０および受信フィルタ５２の少なくとも一方を実施例２のフィルタとすることができる。また、送信フィルタ５０を弾性波素子１２で形成し、受信フィルタ５２を弾性波素子２２で形成してもよい。

マルチプレクサとしてデュプレクサを例に説明したがトリプレクサまたはクワッドプレクサでもよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ａ 支持基板
１０ｂ 圧電基板
１２、２２ 弾性波素子
１４、２４ 配線
１６ａ、１６ｂ ビア配線
１７ａ－１７ｃ 金属層
１８ 端子
２０ 基板
２６ 空隙
２８ａ、２８ｃ バンプ
３０ 封止部
３２ 環状金属層
３６ リッド
５０ 送信フィルタ
５２ 受信フィルタ

Claims (12)

1. 第１面を有する第１基板と、
   前記第１基板の前記第１面とは反対の面に直接的または間接的に接合され、前記第１基板の線膨張係数より小さい線膨張係数を有し、前記第１基板より厚い第２基板と、
   前記第１面上に設けられ、前記第１面と空隙を挟み対向する第２面を有し、前記第１基板の線膨張係数より前記第２基板の線膨張係数に近い線膨張係数を有する第３基板と、
   前記第３基板の前記第２面とは反対の面に直接的または間接的に接合され、前記第３基板の線膨張係数より大きくかつ前記第３基板の線膨張係数より前記第１基板の線膨張係数に近い線膨張係数を有し、前記第３基板より薄い第４基板と、
   前記第１面と前記第２面の少なくとも一方に設けられた弾性波素子と、
   前記第１面と前記第２面とを接続する接続層と、
   を備える弾性波デバイス。
2. 前記接続層はバンプである請求項１に記載の弾性波デバイス。
3. 前記接続層は前記空隙を封止する封止部である請求項１に記載の弾性波デバイス。
4. 前記第１基板および前記第４基板は圧電基板であり、
   前記弾性波素子は前記第１面に設けられ、
   前記弾性波素子は複数の電極指を有する一対の櫛型電極を備え、
   前記第２基板の前記複数の電極指が配列される方向における線膨張係数は前記方向における前記第１基板の線膨張係数より小さく、
   前記方向における前記第３基板の線膨張係数は前記方向における前記第４基板の前記方向の線膨張係数より小さい請求項１から３のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
5. 第１面を有する第１基板と、
   前記第１基板の前記第１面とは反対の面に直接的または間接的に接合され、前記第１基板の線膨張係数と異なる線膨張係数を有する第２基板と、
   前記第１面上に設けられ、前記第１面と空隙を挟み対向する第２面を有し、前記第１基板の線膨張係数より前記第２基板の線膨張係数に近い線膨張係数を有する第３基板と、
   前記第３基板の前記第２面とは反対の面に直接的または間接的に接合され、前記第３基板の線膨張係数より前記第１基板の線膨張係数に近い線膨張係数を有する第４基板と、
   前記第１面と前記第２面の少なくとも一方に設けられた弾性波素子と、
   前記第１面と前記第２面とを接続し、前記空隙を封止する封止部である接続層と、
   を備える弾性波デバイス。
6. 前記第１基板および前記第４基板は圧電基板であり、
   前記弾性波素子は前記第１面に設けられ、
   前記弾性波素子は複数の電極指を有する一対の櫛型電極を備え、
   前記第２基板の前記複数の電極指が配列される方向における線膨張係数は前記方向における前記第１基板の線膨張係数より小さく、
   前記方向における前記第３基板の線膨張係数は前記方向における前記第４基板の前記方向の線膨張係数より小さい請求項５に記載の弾性波デバイス。
7. 前記第１基板は前記第２基板より薄く、
   前記第４基板は前記第３基板より薄い請求項６に記載の弾性波デバイス。
8. 前記第１基板および前記第４基板はタンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板である請求項４、６および７のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
9. 前記弾性波素子は、前記第２面に設けられた圧電薄膜共振器を含む請求項４、６、７および８のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
10. 前記第１基板と前記第４基板とは同じ材料を主成分とし、
    前記第２基板と前記第３基板とは同じ材料を主成分とする請求項１から９のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
11. 前記第１基板の厚さをＴ１、前記第２基板の厚さをＴ２、前記第３基板の厚さをＴ３、前記第４基板の厚さをＴ４とし、Ｔ１／Ｔ２＝Ｒ１、Ｔ４／Ｔ３＝Ｒ２としたとき、｜Ｒ１－Ｒ２｜／｜Ｒ１＋Ｒ２｜は０．１以下である請求項１から１０のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の弾性波デバイスを含むフィルタ。

Images