WO2017212742A1 - 弾性波装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an elastic wave device.
- an elastic wave device has been widely used for a filter of a mobile phone.
- a through hole is provided in the piezoelectric substrate.
- Element wiring is provided on the piezoelectric substrate so as to cover the through hole.
- the element wiring is provided with a recess so as to be continuous with the through hole.
- Via electrodes are provided in the through holes and in the recesses.
- An object of the present invention is to provide an acoustic wave device in which a via electrode is difficult to be removed from a piezoelectric body.
- An elastic wave device is provided on a piezoelectric body having one main surface and the other main surface facing each other, a via electrode penetrating the piezoelectric body, and the one main surface of the piezoelectric body.
- a wiring electrode, and one end of the via electrode is connected to the wiring electrode, and the via electrode is on the one main surface of the piezoelectric body at the one end on the wiring electrode side. It has the latching
- the piezoelectric body has a through-hole
- the via electrode has a through-portion located in the through-hole
- the engagement of the via electrode is larger than the cross-sectional area of the end portion on the one main surface side of the penetrating portion. In this case, the via electrode is more difficult to be removed from the piezoelectric body.
- a surface of the locking portion that is in contact with the wiring electrode is a rough surface.
- the contact area between the via electrode and the wiring electrode can be further increased. Therefore, the electrical resistance can be further reduced.
- the wiring electrode is a laminate having a plurality of layers, and the wiring electrode is wet-etched more than the outermost layer of the wiring electrode on the piezoelectric substrate side. It has a difficult etching layer which is a difficult layer.
- the outermost layer on the piezoelectric substrate side can be further side-etched. Therefore, the cross-sectional area of the portion of the via electrode engaging portion provided in the cavity that is in contact with the one main surface of the piezoelectric substrate can be further increased. Therefore, the via electrode is more difficult to be removed from the piezoelectric substrate.
- an excitation electrode is provided on the one main surface of the piezoelectric substrate.
- the piezoelectric substrate on which the wiring electrode is provided is a lid, is disposed at a position facing the lid, and is provided with an excitation electrode. Another piezoelectric substrate is further provided.
- the excitation electrode is an IDT electrode.
- FIG. 1 is a front sectional view of an acoustic wave device according to a first embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of the via electrode in FIG.
- FIG. 3 is a plan view of the via electrode in the first embodiment of the present invention.
- FIG. 4 is an enlarged front sectional view of the vicinity of the via electrode of the acoustic wave device according to the second embodiment of the present invention.
- FIG. 5 is an enlarged front sectional view of the vicinity of the via electrode of the acoustic wave device according to the third embodiment of the present invention.
- FIG. 6 is a front sectional view of an acoustic wave device according to a fourth embodiment of the present invention.
- FIG. 7 is an enlarged view of the vicinity of the via electrode in FIG.
- FIG. 1 is a front sectional view of an acoustic wave device according to a first embodiment of the present invention.
- the acoustic wave device 1 has a piezoelectric substrate 2 as a piezoelectric body.
- the piezoelectric substrate 2 has a main surface 2a and a main surface 2b as one main surface and the other main surface that face each other.
- the piezoelectric substrate 2 is made of lithium tantalate.
- the piezoelectric substrate 2 may be made of, for example, a piezoelectric material such as lithium niobate, potassium niobate, crystal, langasite, ZnO, PZT, and lithium borate.
- the piezoelectric body of the acoustic wave device 1 may be a piezoelectric thin film.
- an IDT electrode 3 as an excitation electrode is provided on the main surface 2a of the piezoelectric substrate 2.
- an AC voltage to the IDT electrode 3 an elastic wave is excited.
- a metal such as Al, Pt, Cu, Au, Ti, Ni, Cr, W, Ag, Pd, Co, or Mn, or an alloy containing at least one of them is used. it can.
- the IDT electrode 3 may be a single layer or a laminate having a plurality of metal layers.
- wiring electrodes 4a and 4b are provided on the piezoelectric substrate 2.
- the wiring electrodes 4 a and 4 b are electrically connected to the IDT electrode 3.
- the wiring electrode 4a has first and second electrode layers 4a1 and 4a2.
- the wiring electrode 4b also includes first and second electrode layers 4b1 and 4b2.
- the first electrode layers 4a1 and 4b1 are located closer to the piezoelectric substrate 2 than the second electrode layers 4a2 and 4b2.
- the wiring electrodes 4a and 4b for example, a metal such as Al, Pt, Cu, Au, Ti, Ni, Cr, W, Ag, Pd, Co, or Mn, or an alloy containing at least one of them is used. be able to.
- the wiring electrodes 4a and 4b may be a single layer, or may be a laminate having a plurality of metal layers.
- the wiring electrodes 4a and 4b and the IDT electrode 3 can be provided by, for example, a sputtering method or a vapor deposition method.
- a support member 5 having an opening 5a is provided on the main surface 2a of the piezoelectric substrate 2.
- the support member 5 is provided so as to cover at least a part of the wiring electrodes 4a and 4b.
- the IDT electrode 3 is located in the opening 5 a and the IDT electrode 3 is surrounded by the support member 5.
- the support member 5 is made of an appropriate resin or the like.
- the support member 5 can be provided by, for example, a photolithography method.
- a cover member 6 is provided on the support member 5 so as to cover the opening 5a. Thereby, a hollow space surrounded by the piezoelectric substrate 2, the support member 5 and the cover member 6 is formed.
- the acoustic wave device 1 is provided so as to penetrate the piezoelectric substrate 2 and has a via electrode 8a connected to the wiring electrode 4a.
- FIG. 2 which is an enlarged view of FIG. 1
- the piezoelectric substrate 2 is provided with a through hole 7 a so as to penetrate the piezoelectric substrate 2.
- the cavity 16a is provided in the wiring electrode 4a so as to continue to the through hole 7a and to reach the main surface 2a of the piezoelectric substrate 2.
- the via electrode 8a has a through portion 8a1 located in the through hole 7a.
- a broken line A in FIG. 2 indicates an end portion of the penetrating portion 8a1 on the main surface 2a side of the piezoelectric substrate 2.
- the via electrode 8a has a locking portion 8a2 located in the hollow portion 16a and connected to the wiring electrode 4a.
- the through portion 8a1 is a portion in which the metal for the via electrode 8a is filled in the through hole 7a
- the locking portion 8a2 is a portion in which the metal is filled in the cavity portion 16a.
- the cavity 16a is provided in the first electrode layer 4a1, but does not reach the second electrode layer 4a2.
- the cavity 16a may reach the second electrode layer 4a2, and the locking portion 8a2 may reach the second electrode layer 4a2.
- the locking portion 8a2 extends on the main surface 2a.
- the planar shape of the via electrode 8a is not particularly limited, but is circular in this embodiment.
- the cross-sectional area (the cross-sectional area shown by the outer circumference of the locking portion 8 a 2) in the portion in contact with the main surface 2 a of the locking portion 8 a 2 is the same as that of the penetrating portion 8 a 1. It is larger than the cross-sectional area of the end portion on the main surface 2a side (FIG. 3: cross-sectional area indicated by the outer peripheral circle of the broken line A).
- the via electrode 8a has an outer layer 8l1 in contact with the through hole 7a and an inner layer 8l2 provided inside the outer layer 8l1.
- the inner layer 812 extends from the through hole 7a to the cavity 16a.
- the via electrode 8a may be a single layer.
- the via electrode 8b also has a through portion 8b1 located in the through hole 7b provided in the piezoelectric substrate 2.
- the via electrode 8b has a locking portion 8b2 that is located in the cavity 16b provided in the wiring electrode 4b and connected to the wiring electrode 4b. Note that it is only necessary that at least one via electrode in the acoustic wave device 1 has the configuration of the via electrode 8a.
- the feature of this embodiment is that one end of the via electrode 8a is connected to the wiring electrode 4a, and the via electrode 8a is in contact with the main surface 2a of the piezoelectric substrate 2 at the one end on the wiring electrode 4a side. It has the latching
- locking part 8a2 the one where the cross-sectional area in the part which is contacting the main surface 2a of the latching
- the via electrode 8a is more difficult to be removed from the piezoelectric substrate 2.
- the contact area between the locking portion 8a2 and the wiring electrode 4a can be increased, the electrical resistance can be reduced.
- the through holes 7a and 7b in the piezoelectric substrate 2 for example, laser processing, blast processing, or ultrasonic processing can be used. One of these methods may be used alone, or two or more of these methods may be combined.
- cavities 16a and 16b are formed in the wiring electrodes 4a and 4b by performing wet etching of the wiring electrodes 4a and 4b from the through holes 7a and 7b. At this time, side etching of the wiring electrodes 4a and 4b is performed from the through holes 7a and 7b. Thereby, the cavities 16 a and 16 b can be brought onto the main surface 2 a of the piezoelectric substrate 2.
- a power feeding layer is formed on the inner surfaces of the through holes 7a and 7b and the cavities 16a and 16b from the main surface 2b side of the piezoelectric substrate 2 by sputtering or vapor deposition.
- This power feeding layer is the outer layer of the via electrodes 8a and 8b.
- the inner layers of the via electrodes 8a and 8b are formed by electrolytic Cu plating using the power feeding layer.
- a metal other than Cu may be used, for example, Ni may be used.
- electroplating may be performed using the wiring electrodes 4a and 4b without using the power feeding layer.
- the wiring electrodes 4a and 4b may be a single layer.
- the via electrode 8a can be brought into contact with the main surface 2a.
- locking part 8a2 shown in FIG.2 and FIG.3 is made larger than the cross-sectional area of the edge part by the side of the main surface 2a of penetration part 8a1. Can do. Therefore, it is possible to make it difficult to remove the via electrode 8a from the piezoelectric substrate 2.
- wirings 9a to 9c are provided on the main surface 2b of the piezoelectric substrate 2.
- the wirings 9a and 9b are connected to the end portions of the via electrodes 8a and 8b on the main surface 2b side of the piezoelectric substrate 2, respectively.
- the wirings 9a and 9b are electrically connected to the IDT electrode 3 via the via electrodes 8a and 8b and the wiring electrodes 4a and 4b, respectively.
- the wiring 9 c is not electrically connected to the IDT electrode 3.
- the power feeding layer is also formed on the main surface 2b of the piezoelectric substrate 2 continuously from the through holes 7a and 7b.
- the power feeding layer 17c is formed on the main surface 2b.
- wirings 9a to 9c are formed by electrolytic Cu plating.
- the wirings 9a to 9c may be made of a metal or conductive paste different from the via electrodes 8a and 8b.
- the wirings 9a to 9c may be formed by, for example, a sputtering method or a vapor deposition method.
- the wirings 9a to 9c can be provided by a printing method, for example.
- a protective film 12 is provided on the main surface 2b so as to cover a part of the wirings 9a to 9c.
- the protective film 12 may be, for example, an organic film made of epoxy resin, polyimide resin, acrylic resin, or the like, or may be an inorganic film made of SOG or the like.
- the protective film 12 can be provided by, for example, a printing method.
- the protective film 12 is made of an inorganic film, it can be provided by, for example, a sputtering method or a vapor deposition method. Note that the protective film 12 may not be provided.
- Bumps 13a to 13c are joined to the portions of the wirings 9a to 9c exposed from the protective film 12.
- the bumps 13a to 13c are made of solder or the like.
- the bumps 13a to 13c can be provided by, for example, a printing method or a ball mounting method.
- the acoustic wave device 1 is mounted on a mounting board or the like via bumps 13a to 13c.
- the IDT electrode 3 is connected to the outside through the bumps 13a and 13b, the wirings 9a and 9b, the via electrodes 8a and 8b, and the wiring electrodes 4a and 4b.
- the wiring 9c is not electrically connected to the IDT electrode 3. At least a part of the wiring 9c overlaps the IDT electrode 3 in plan view.
- the bump 13c may be bonded to the ground wiring of the mounting substrate. Thereby, heat dissipation can be improved. Note that the bump 13c and the wiring 9c may not be provided.
- the thickness of the piezoelectric substrate 2 is 70 ⁇ m, and the thickness of the support member 5 along the direction parallel to the thickness direction of the piezoelectric substrate 2 is 10 ⁇ m.
- the thickness of the wirings 9a to 9c is 10 ⁇ m or more and 15 ⁇ m or less
- the thickness of the protective film 12 is 20 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less
- the thickness of the bumps 13a to 13c along the direction parallel to the thickness direction of the piezoelectric substrate 2 is 35 ⁇ m. It is.
- each said thickness is not limited to said each value.
- the diameters of the through portions 8a1 and 8b1 become smaller as the side surfaces of the through portions 8a1 and 8b1 of the via electrodes 8a and 8b get closer to the main surface 2a of the piezoelectric substrate 2. It is inclined to.
- the locking portions 8a2 and 8b2 are located on the end side where the diameters of the through portions 8a1 and 8b1 are smaller. Therefore, even if a force for pulling the via electrodes 8a and 8b toward the main surface 2a is applied, the via electrodes 8a and 8b are difficult to be removed from the piezoelectric substrate 2 due to the inclination of the side surfaces.
- the via electrodes 8a and 8b are not easily removed from the piezoelectric substrate 2 as described above. As described above, the via electrodes 8a and 8b can be effectively prevented from coming off from the piezoelectric substrate 2. In addition, the side part of penetration part 8a1, 8b1 does not need to incline.
- FIG. 4 is an enlarged front sectional view of the vicinity of the via electrode of the acoustic wave device according to the second embodiment.
- the surface of the via electrode 28a that is in contact with the wiring electrode 24a of the locking portion 28a2 is a rough surface and the configuration of the wiring electrode 24a is different from that of the first embodiment.
- the via electrode 28a is also different from the first embodiment in that it is a single layer.
- the elastic wave device according to the present embodiment has the same configuration as the elastic wave device 1 of the first embodiment.
- the wiring electrode 24a is a single layer electrode made of an alloy such as AlCu. As described above, when forming the cavity 26a, the wiring electrode 24a is wet-etched. At this time, since the wiring electrode 24a is made of an alloy, the wiring electrode 24a has a portion that is relatively easily wet-etched and a portion that is not easily wet-etched. Therefore, the surface of the cavity part 26a can be made rough. Therefore, the surface in contact with the wiring electrode 24a of the locking portion 28a2 of the via electrode 28a provided in the cavity portion 26a can be roughened.
- the surface of the locking portion 28a2 is a rough surface, the contact area between the via electrode 28a and the wiring electrode 24a can be further increased. Therefore, the electrical resistance can be further reduced.
- the via electrode 28a is difficult to come off from the piezoelectric substrate 2.
- the wiring electrode 24a may have a plurality of electrode layers including an electrode layer made of an alloy.
- the electrode layer made of an alloy is preferably located closest to the piezoelectric substrate 2 side.
- the surface of the cavity 26a can be preferably roughened, and the surface in contact with the wiring electrode 24a of the locking portion 28a2 can be roughened.
- FIG. 5 is an enlarged front sectional view of the vicinity of the via electrode of the acoustic wave device according to the third embodiment.
- the elastic wave device of this embodiment is different from the second embodiment in that the wiring electrode 34a has a difficult-to-etch layer that is relatively difficult to wet-etch.
- the cross-sectional area at the portion of the locking portion 38a2 of the via electrode 38a in contact with the main surface 2a of the piezoelectric substrate 2 is also different from that of the second embodiment. Except for the above points, the elastic wave device according to the present embodiment has the same configuration as the elastic wave device according to the second embodiment.
- the wiring electrode 34a has first to third electrode layers 34a1 to 34a3.
- the first electrode layer 34a1 is located closest to the piezoelectric substrate 2 in the wiring electrode 34a.
- a second electrode layer 34a2 is provided on the first electrode layer 34a1, and a third electrode layer 34a3 is provided on the second electrode layer 34a2.
- the first electrode layer 34a1 is a layer made of an appropriate alloy.
- the second electrode layer 34a2 is the difficult-to-etch layer.
- the second electrode layer 34a2 is less likely to be wet etched than the first electrode layer 34a1 by the etching material used in the method for manufacturing the acoustic wave device 1 of the present embodiment.
- the etching material include a material in which potassium hydroxide and hydrogen peroxide are mixed, and potassium hydrogen sulfate.
- the second electrode layer 34a2 is made of, for example, Pt or Au.
- the third electrode layer 34a3 is made of an appropriate metal.
- the first electrode layer 34a1 is wet-etched when forming the cavity 36a. At this time, wet etching is performed so that a part of the cavity 36a reaches the second electrode layer 34a2. Since the second electrode layer 34a2 is less likely to be wet etched than the first electrode layer 34a1, the first electrode layer 34a1 can be further side-etched. Therefore, the cross-sectional area of the engaging portion 38a2 of the via electrode 38a provided in the cavity portion 36a at the portion in contact with the main surface 2a of the piezoelectric substrate 2 can be further increased.
- the second electrode layer 34a2 is difficult to be wet etched, the thickness of the wiring electrode 34a is not easily reduced. Accordingly, a decrease in strength of the wiring electrode 34a can be suppressed, and the via electrode 38a is more difficult to come out of the piezoelectric substrate 2.
- FIG. 6 is a front sectional view of the acoustic wave device according to the fourth embodiment.
- the acoustic wave device 41 includes first and second piezoelectric substrates 42A and 42B.
- the first piezoelectric substrate 42A is a piezoelectric substrate provided with via electrodes 48a and 48b.
- the first piezoelectric substrate 42A is a lid of the acoustic wave device 41.
- the IDT electrode 43 is provided on the second piezoelectric substrate 42B which is a piezoelectric substrate different from the first piezoelectric substrate 42A.
- the second piezoelectric substrate 42B is disposed at a position facing the first piezoelectric substrate 42A.
- a wiring electrode 44a to which a via electrode 48a is connected is provided as in the first embodiment.
- the wiring electrode 44a has first and second electrode layers 44a1 and 44a2.
- the first electrode layer 44a1 is made of Ti.
- the second electrode layer 44a2 is made of Cu.
- a wiring electrode 44b connected to the via electrode 48b and having the first and second electrode layers is provided on the main surface 42Aa of the first piezoelectric substrate 42A. Further, a plurality of wiring electrodes 44d having first and second electrode layers are provided on the main surface 42Aa, similarly to the wiring electrodes 44a and 44b. On the other hand, a plurality of wiring electrodes 44e having first and second electrode layers are also provided on the main surface 42Ba of the second piezoelectric substrate 42B on the first piezoelectric substrate 42A side.
- the wiring electrodes 44b, 44d and 44e are made of the same material as the wiring electrode 44a. The material used for the wiring electrodes 44a, 44b, 44d, and 44e is not limited to the above. The wiring electrodes 44a, 44b, 44d, and 44e may be made of different materials.
- the plurality of wiring electrodes 44e are provided at positions overlapping the wiring electrodes 44a and the plurality of wiring electrodes 44d in plan view.
- the second electrode layer 44a2 of the wiring electrode 44a and the second electrode layer of the wiring electrode 44e are bonded by the conductive bonding agent 44c.
- the second electrode layer of the plurality of wiring electrodes 44d and the second electrode layer of the plurality of wiring electrodes 44e are joined by the plurality of conductive bonding agents 44c, respectively.
- the conductive bonding agent 44c is not particularly limited, but is an electrode layer made of Sn in the present embodiment. In this way, the wiring electrode 44a, the plurality of wiring electrodes 44d, and the plurality of wiring electrodes 44e are electrically connected.
- the wiring electrode 44b is provided at a position facing the IDT electrode 43, and is not connected to the wiring electrode on the second piezoelectric substrate 42B in the cross section shown in FIG. Note that the wiring electrode 44b may be connected to the wiring electrode on the second piezoelectric substrate 42B in a portion other than the cross section shown in FIG.
- the via electrode 48a has an outer layer 48l1 in contact with the through hole 7a and an inner layer 48l2 provided inside the outer layer 48l1.
- the inner layer 4812 does not reach the cavity 46a but is located in the through hole 7a.
- a portion provided in the cavity 46a in the outer layer 48l1 is a locking portion 48a2 similar to that of the first embodiment.
- the wiring 49a connected to the via electrode 48a is provided on the main surface 42Ab opposite to the main surface 42Aa of the first piezoelectric substrate 42A.
- the wiring 49a includes first to third layers 49a1 to 49a3.
- the first layer 49a1 and the outer layer 48l1 of the via electrode 48a may be provided integrally.
- the second layer 49a2 and the inner layer 4812 of the via electrode 48a may be provided integrally. Thereby, productivity can be improved.
- the contact resistance between the via electrode 48a and the wiring 49a can be reduced.
- the third layer 49a3 is provided on the second layer 49a2. Bumps 13a shown in FIG. 6 are provided on the third layer 49a3.
- the first layer 49a1 and the outer layer 48l1 of the via electrode 48a are made of Ti.
- the second layer 49a2 and the inner layer 4812 of the via electrode 48a are made of Cu.
- the third layer 49a3 is made of Ni.
- the materials used for the first to third layers 49a1 to 49a3, the outer layer 48l1, and the inner layer 48l2 are not limited to the above.
- the via electrode 48a may be a single layer.
- the via electrode 48a and the wiring 49a may not be provided integrally.
- the via electrode 48b and the wiring 49b shown in FIG. 6 are configured similarly to the via electrode 48a and the wiring 49a.
- Bumps 13b are provided on the surface of the wiring 49b opposite to the first piezoelectric substrate 42A side.
- the via electrodes 48a and 48b are unlikely to come off from the first piezoelectric substrate 42A.
- the excitation electrode is an IDT electrode
- the excitation electrode may be an electrode other than the IDT electrode.
- the present invention can be suitably used for a boundary acoustic wave device, for example.
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Abstract
ビア電極が圧電体から抜け難い、弾性波装置を提供する。 弾性波装置1は、対向し合う一方主面2a及び他方主面2bを有する圧電基板2(圧電体)と、圧電基板2を貫通しているビア電極8aと、圧電基板2の一方主面2a上に設けられている配線電極4aとを備える。ビア電極8aの一方端部が配線電極4aに接続されており、ビア電極8aは、配線電極4a側の一方端部において、圧電基板2の一方主面2a上に接するように延びている係止部8a2を有する。
Description
本発明は、弾性波装置に関する。
従来、弾性波装置は携帯電話機のフィルタなどに広く用いられている。例えば、下記の特許文献1に記載の弾性波装置においては、圧電基板に貫通孔が設けられている。この貫通孔を覆うように、圧電基板上に素子配線が設けられている。素子配線には、貫通孔に連続するように凹部が設けられている。貫通孔内及び凹部内には、ビア電極が設けられている。
弾性波装置の製造工程中や、弾性波装置を使用する際に、温度変化が生じると、弾性波装置の各部材、弾性波装置が実装される回路基板や弾性波装置を封止する樹脂において、それぞれ熱膨張が生じる。そして、上記各部分の熱膨張係数はそれぞれ異なるため、熱膨張の大きさもそれぞれ異なる。そのため、ビア電極を圧電基板から剥離させる力が、弾性波装置に加わる。この場合、特許文献1に記載の弾性波装置において、ビア電極は貫通孔側面に対して蒸着やスパッタリング等によって接着しているだけであるため、ビア電極と貫通孔との接着力が弱く、ビア電極が圧電基板から抜け易かった。
本発明の目的は、ビア電極が圧電体から抜け難い、弾性波装置を提供することにある。
本発明に係る弾性波装置は、対向し合う一方主面及び他方主面を有する圧電体と、前記圧電体を貫通しているビア電極と、前記圧電体の前記一方主面上に設けられている配線電極とを備え、前記ビア電極の一方端部が前記配線電極に接続されており、前記ビア電極が、前記配線電極側の前記一方端部において、前記圧電体の前記一方主面上に接するように延びている係止部を有する。
本発明に係る弾性波装置のある特定の局面では、前記圧電体が貫通孔を有し、前記ビア電極が、前記貫通孔内に位置している貫通部を有し、前記ビア電極の前記係止部の、前記圧電基板の前記一方主面に接触している部分における横断面積が、前記貫通部の前記一方主面側の端部の横断面積よりも大きい。この場合には、ビア電極が圧電体からより一層抜け難い。
本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記係止部の前記配線電極に接触している面が粗面である。この場合には、ビア電極と配線電極との接触面積をより一層大きくすることができる。よって、電気抵抗をより一層低くすることができる。
本発明に係る弾性波装置の他の特定の局面では、前記配線電極が複数の層を有する積層体であり、前記配線電極が、該配線電極における前記圧電基板側の最外層よりもウェットエッチングされ難い層である難エッチング層を有する。この場合には、弾性波装置の製造に際し、圧電基板側の最外層をより一層サイドエッチングすることができる。よって、空洞部内に設けたビア電極の係止部の、圧電基板の一方主面に接触している部分における横断面積をより一層大きくすることができる。従って、ビア電極が圧電基板からより一層抜け難い。
本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記圧電基板の前記一方主面上に、励振電極が設けられている。
本発明に係る弾性波装置の別の特定の局面では、前記配線電極が設けられた前記圧電基板が蓋体であり、該蓋体に対向する位置に配置されており、かつ励振電極が設けられた別の圧電基板がさらに備えられている。
本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面では、前記励振電極がIDT電極である。
本発明によれば、ビア電極が圧電体から抜け難い、弾性波装置を提供することができる。
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。
なお、本明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。
弾性波装置1は、圧電体としての圧電基板2を有する。圧電基板2は、対向し合う一方主面及び他方主面としての、主面2a及び主面2bを有する。圧電基板2は、タンタル酸リチウムからなる。なお、圧電基板2は、例えば、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウム、水晶、ランガサイト、ZnO、PZT、4ホウ酸リチウムなどの圧電材料からなっていてもよい。弾性波装置1の圧電体は、圧電薄膜であってもよい。
圧電基板2の主面2a上には、励振電極としてのIDT電極3が設けられている。IDT電極3に交流電圧を印加することにより、弾性波が励振される。IDT電極3には、例えば、Al、Pt、Cu、Au、Ti、Ni、Cr、W、Ag、Pd、Co、Mnなどの金属や、これらのうち少なくとも1種を含む合金などを用いることができる。IDT電極3は単層であってもよく、あるいは、複数の金属層を有する積層体であってもよい。
圧電基板2上には、配線電極4a,4bが設けられている。本実施形態では、配線電極4a,4bは、IDT電極3に電気的に接続されている。配線電極4aは、第1,第2の電極層4a1,4a2を有する。配線電極4bも、第1,第2の電極層4b1,4b2を有する。第1の電極層4a1,4b1は、第2の電極層4a2,4b2よりも圧電基板2側に位置する。
配線電極4a,4bには、例えば、Al、Pt、Cu、Au、Ti、Ni、Cr、W、Ag、Pd、Co、Mnなどの金属や、これらのうち少なくとも1種を含む合金などを用いることができる。配線電極4a,4bは単層であってもよく、あるいは、複数の金属層を有する積層体であってもよい。
配線電極4a,4b及びIDT電極3は、例えば、スパッタリング法や蒸着法などにより設けることができる。
圧電基板2の主面2a上には、開口部5aを有する支持部材5が設けられている。支持部材5は、配線電極4a,4bの少なくとも一部を覆うように設けられている。IDT電極3は開口部5a内に位置しており、IDT電極3は支持部材5により囲まれている。支持部材5は、適宜の樹脂などからなる。支持部材5は、例えば、フォトリソグラフィ法などにより設けることができる。
支持部材5上には、開口部5aを覆うように、カバー部材6が設けられている。それによって、圧電基板2、支持部材5及びカバー部材6により囲まれた中空空間が形成されている。
弾性波装置1は、圧電基板2を貫通するように設けられており、かつ配線電極4aに接続されているビア電極8aを有する。図1の拡大図である図2に示すように、圧電基板2には、圧電基板2を貫通するように貫通孔7aが設けられている。他方、配線電極4aには、貫通孔7aに連続するように、かつ圧電基板2の主面2aに至るように、空洞部16aが設けられている。
ビア電極8aは、貫通孔7a内に位置している貫通部8a1を有する。図2中の破線Aは、貫通部8a1の、圧電基板2の主面2a側の端部を示す。ビア電極8aは、空洞部16a内に位置しており、かつ配線電極4aに接続されている係止部8a2を有する。貫通部8a1は、ビア電極8a用の金属が貫通孔7a内に充填された部分であり、係止部8a2は、上記金属が空洞部16a内に充填された部分である。
本実施形態では、空洞部16aは、第1の電極層4a1に設けられており、第2の電極層4a2には至っていない。なお、空洞部16aは第2の電極層4a2に至っていてもよく、係止部8a2は第2の電極層4a2に至っていてもよい。係止部8a2は主面2a上に延びている。
ビア電極8aの平面図である図3に示すように、ビア電極8aの平面形状は、特に限定されないが、本実施形態では円形である。図2及び図3に示すように、係止部8a2の主面2aに接触している部分における横断面積(図3:係止部8a2の外周円で示される断面積)は、貫通部8a1の主面2a側の端部の横断面積(図3:破線Aの外周円で示される断面積)よりも大きい。
本実施形態では、ビア電極8aは、貫通孔7aに接触している外層8l1と、外層8l1の内側に設けられている内層8l2とを有する。内層8l2は、貫通孔7aから空洞部16aに至っている。なお、ビア電極8aは単層であってもよい。
図1に戻り、ビア電極8aと同様に、ビア電極8bも、圧電基板2に設けられた貫通孔7b内に位置している貫通部8b1を有する。ビア電極8bは、配線電極4bに設けられた空洞部16b内に位置しており、かつ配線電極4bに接続されている係止部8b2を有する。なお、弾性波装置1における少なくとも1つのビア電極が、ビア電極8aの構成を有していればよい。
本実施形態の特徴は、ビア電極8aの一方端部が配線電極4aに接続されており、ビア電極8aが、配線電極4a側の当該一方端部において、圧電基板2の主面2a上に接するように延びている係止部8a2を有することである。それによって、ビア電極8aが圧電基板2から抜け難い。
なお、係止部8a2は、係止部8a2の主面2aに接触している部分における横断面積が、貫通部8a1の主面2a側の端部の横断面積よりも大きい方が好ましい。それによって、ビア電極8aが圧電基板2からより一層抜け難くなる。加えて、係止部8a2と配線電極4aとの接触面積を大きくすることできるため、電気抵抗を小さくすることができる。
貫通孔7a,7b、空洞部16a,16b及びビア電極8a,8bの形成方法を以下において説明する。
貫通孔7a,7bを圧電基板2に形成するに際しては、例えば、レーザー加工、ブラスト加工、あるいは超音波加工などを用いることができる。これらの工法のうち1つの工法を単独で用いてもよく、あるいは、これらの工法のうち2つ以上の工法を組み合わせてもよい。
次に、貫通孔7a,7bから配線電極4a,4bのウェットエッチングを行うことにより、配線電極4a,4bに空洞部16a,16bを形成する。このとき、貫通孔7a,7bから、配線電極4a,4bのサイドエッチングを行う。これにより、空洞部16a,16bを、圧電基板2の主面2a上に至らせることができる。
次に、圧電基板2の主面2b側から、スパッタリング法や蒸着法などによって、貫通孔7a,7b及び空洞部16a,16bの内面に給電層を形成する。この給電層は、ビア電極8a,8bの上記外層である。
次に、給電層を利用して、電解Cuめっきにより、ビア電極8a,8bの上記内層を形成する。電解めっきには、Cu以外の金属を用いてもよく、例えばNiを用いてもよい。なお、給電層を用いず、配線電極4a,4bを用いて電解めっきを行ってもよい。このように、配線電極4a,4bは単層であってもよい。
空洞部16aは主面2a上に至っているため、ビア電極8aを主面2aに接触させることができる。これにより、図2及び図3に示した、係止部8a2の主面2aに接触している部分における横断面積を、貫通部8a1の主面2a側の端部の横断面積よりも大きくすることができる。よって、ビア電極8aを圧電基板2から抜け難くすることができる。
図1に示すように、圧電基板2の主面2b上には、配線9a~9cが設けられている。配線9a,9bは、ビア電極8a,8bの、圧電基板2の主面2b側の端部にそれぞれ接続されている。配線9a,9bは、ビア電極8a,8b及び配線電極4a,4bを介して、それぞれIDT電極3に電気的に接続されている。他方、配線9cはIDT電極3に電気的に接続されていない。
本実施形態の弾性波装置の製造工程においては、上記給電層は、貫通孔7a,7bから連続して、圧電基板2の主面2bにも形成する。同時に、主面2b上に給電層17cを形成する。ビア電極8a,8bの形成と共に、電解Cuめっきにより、配線9a~9cを形成する。
なお、配線9a~9cは、ビア電極8a,8bとは異なる金属や導電性ペーストなどからなっていてもよい。配線9a~9cは例えば、スパッタリング法、蒸着法などにより形成してもよい。配線9a~9cに導電性ペーストを用いる場合は、例えば、印刷法により配線9a~9cを設けることができる。
主面2b上には、配線9a~9cの一部を覆うように、保護膜12が設けられている。保護膜12は、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂やアクリル樹脂などからなる有機膜であってもよく、あるいは、SOGなどからなる無機膜であってもよい。保護膜12が有機膜からなる場合は、例えば、印刷法などにより設けることができる。保護膜12が無機膜からなる場合は、例えば、スパッタリング法や蒸着法などにより設けることができる。なお、保護膜12は設けられていなくともよい。
配線9a~9cの保護膜12から露出している部分に、バンプ13a~13cがそれぞれ接合されている。バンプ13a~13cは、はんだなどからなる。バンプ13a~13cは、例えば、印刷法やボール搭載法などにより設けることができる。
弾性波装置1は、バンプ13a~13cを介して、実装基板などに実装される。バンプ13a,13b、配線9a,9b、ビア電極8a,8b及び配線電極4a,4bを介して、IDT電極3が外部に接続される。
本実施形態では、配線9cは、IDT電極3に電気的に接続されていない。配線9cの少なくとも一部は、平面視において、IDT電極3に重なっている。バンプ13cは、上記実装基板のグラウンド配線などに接合されてもよい。それによって、放熱性を高めることができる。なお、バンプ13c及び配線9cは設けられていなくともよい。
弾性波装置1においては、圧電基板2の厚みは70μmであり、支持部材5の、圧電基板2の厚み方向に平行な方向に沿う厚みは10μmである。配線9a~9cの厚みは10μm以上、15μm以下であり、保護膜12の厚みは20μm以上、30μm以下であり、バンプ13a~13cの、圧電基板2の厚み方向に平行な方向に沿う厚みは35μmである。なお、上記各厚みは上記の各値に限定されない。
図1に示すように、本実施形態では、ビア電極8a,8bの貫通部8a1,8b1の側面部は、圧電基板2の主面2aに近づくほど、貫通部8a1,8b1の径が小さくなるように傾斜している。係止部8a2,8b2は、貫通部8a1,8b1の径が小さい方の端部側に位置している。よって、ビア電極8a,8bを主面2a側に引っ張る力が加えられても、上記側面部の傾斜により、ビア電極8a,8bは圧電基板2から抜け難い。ビア電極8a,8bを主面2a側とは反対側に引っ張る力が加えられても、上述したように、ビア電極8a,8bは圧電基板2から抜け難い。このように、ビア電極8a,8bを圧電基板2から効果的に抜け難くすることができる。なお、貫通部8a1,8b1の側面部は傾斜していなくともよい。
図4は、第2の実施形態に係る弾性波装置の、ビア電極付近の拡大正面断面図である。
本実施形態では、ビア電極28aにおける、係止部28a2の配線電極24aに接触している面が粗面であること及び配線電極24aの構成が第1の実施形態と異なる。ビア電極28aが単層である点も、第1の実施形態と異なる。上記以外の点においては、本実施形態に係る弾性波装置は、第1の実施形態の弾性波装置1と同様の構成を有する。
配線電極24aは、AlCuなどの合金からなる単層の電極である。上述したように、空洞部26aを形成するに際し、配線電極24aをウェットエッチングする。このとき、配線電極24aが合金からなるため、配線電極24aは、相対的にウェットエッチングされ易い部分とウェットエッチングされ難い部分とを有する。そのため、空洞部26aの表面を粗面とすることができる。よって、空洞部26a内に設けたビア電極28aの係止部28a2の、配線電極24aに接触した面を粗面とすることができる。
係止部28a2の上記面は粗面であるため、ビア電極28aと配線電極24aとの接触面積をより一層大きくすることができる。よって、電気抵抗をより一層低くすることができる。加えて、第1の実施形態と同様に、ビア電極28aが圧電基板2から抜け難い。
なお、配線電極24aは、合金からなる電極層を含む、複数の電極層を有していてもよい。この場合には、合金からなる電極層が最も圧電基板2側に位置していることが好ましい。それによって、好適に空洞部26aの表面を粗面とすることができ、係止部28a2の配線電極24aに接触している面を粗面とすることができる。
図5は、第3の実施形態に係る弾性波装置の、ビア電極付近の拡大正面断面図である。
本実施形態の弾性波装置では、配線電極34aが、相対的にウェットエッチングされ難い難エッチング層を有する点において、第2の実施形態と異なる。ビア電極38aの係止部38a2の、圧電基板2の主面2aに接触している部分における横断面積も第2の実施形態と異なる。上記の点以外では、本実施形態に係る弾性波装置は第2の実施形態に係る弾性波装置と同様の構成を有する。
配線電極34aは、第1~第3の電極層34a1~34a3を有する。第1の電極層34a1は、配線電極34aにおいて最も圧電基板2側に位置する。第1の電極層34a1上に第2の電極層34a2が設けられており、第2の電極層34a2上に第3の電極層34a3が設けられている。
第1の電極層34a1は、適宜の合金からなる層である。第2の電極層34a2が上記難エッチング層である。第2の電極層34a2は、本実施形態の弾性波装置1の製造方法において用いられるエッチング材料により、第1の電極層34a1よりもウェットエッチングされ難い。上記エッチング材料としては、例えば、水酸化カリウム及び過酸化水素を混合した材料や、硫酸水素カリウムなどが挙げられる。第2の電極層34a2は、例えば、PtやAuなどからなる。第3の電極層34a3は、適宜の金属からなる。
第2の実施形態と同様に、空洞部36aを形成するに際し、第1の電極層34a1をウェットエッチングする。このとき、空洞部36aの一部が第2の電極層34a2に至るようにウェットエッチングする。第2の電極層34a2は第1の電極層34a1よりもウェットエッチングされ難いため、第1の電極層34a1をより一層サイドエッチングすることができる。よって、空洞部36a内に設けたビア電極38aの係止部38a2の、圧電基板2の主面2aに接触している部分における横断面積をより一層大きくすることができる。
加えて、第2の電極層34a2はウェットエッチングされ難いため、配線電極34aの厚みは薄くなり難い。従って、配線電極34aの強度の低下を抑制することができ、かつビア電極38aが圧電基板2からより一層抜け難い。
図6は、第4の実施形態に係る弾性波装置の正面断面図である。
弾性波装置41は、第1,第2の圧電基板42A,42Bを有する。第1の圧電基板42Aが、ビア電極48a,48bが設けられた圧電基板である。第1の圧電基板42Aは、本実施形態では、弾性波装置41の蓋体である。
第1の圧電基板42Aとは別の圧電基板である第2の圧電基板42Bには、IDT電極43が設けられている。第2の圧電基板42Bは、第1の圧電基板42Aに対向する位置に配置されている。
第1の圧電基板42Aの、第2の圧電基板42B側の主面42Aa上には、第1の実施形態と同様に、ビア電極48aが接続された配線電極44aが設けられている。配線電極44aは、第1,第2の電極層44a1,44a2を有する。第1の電極層44a1はTiからなる。第2の電極層44a2はCuからなる。
同様に、第1の圧電基板42Aの主面42Aa上には、ビア電極48bに接続されており、かつ第1,第2の電極層を有する配線電極44bが設けられている。さらに、主面42Aa上には、配線電極44a,44bと同様に、第1,第2の電極層を有する配線電極44dが複数設けられている。他方、第2の圧電基板42Bの、第1の圧電基板42A側の主面42Ba上にも、第1,第2の電極層を有する配線電極44eが複数設けられている。配線電極44b,44d,44eは、配線電極44aと同様の材料からなる。なお、配線電極44a,44b,44d,44eに用いられる材料は、上記に限定されない。配線電極44a,44b,44d,44eは、それぞれ異なる材料からなっていてもよい。
複数の配線電極44eは、平面視において、配線電極44a及び複数の配線電極44dに重なる位置に設けられている。配線電極44aの第2の電極層44a2と配線電極44eの第2の電極層とが、導電性接合剤44cにより接合されている。同様に、複数の配線電極44dの第2の電極層と複数の配線電極44eの第2の電極層とが、複数の導電性接合剤44cによりそれぞれ接合されている。導電性接合剤44cは、特に限定されないが、本実施形態では、Snからなる電極層である。このように、配線電極44a及び複数の配線電極44dと、複数の配線電極44eとが電気的に接続されている。
他方、配線電極44bは、IDT電極43と対向する位置に設けられており、図6に示す断面においては、第2の圧電基板42B上の配線電極とは接続されていない。なお、図6に示す断面以外の部分において、配線電極44bが第2の圧電基板42B上の配線電極に接続されていてもよい。
ここで、図6の拡大図である図7に示すように、ビア電極48aは、貫通孔7aに接触している外層48l1と、外層48l1の内側に設けられている内層48l2とを有する。本実施形態では、内層48l2は空洞部46aには至っておらず、貫通孔7a内に位置している。外層48l1における空洞部46a内に設けられている部分が、第1の実施形態と同様の係止部48a2である。
第1の圧電基板42Aの主面42Aaとは反対側の主面42Ab上には、ビア電極48aに接続されている配線49aが設けられている。配線49aは、第1~第3の層49a1~49a3を有する。本実施形態のように、第1の層49a1と、ビア電極48aの外層48l1とが一体的に設けられていてもよい。第2の層49a2と、ビア電極48aの内層48l2とが一体的に設けられていてもよい。これにより、生産性を高めることができる。加えて、ビア電極48aと配線49aとの接触抵抗を小さくすることができる。
第2の層49a2上に第3の層49a3が設けられている。第3の層49a3上に、図6に示すバンプ13aが設けられている。本実施形態では、第1の層49a1及びビア電極48aの外層48l1は、Tiからなる。第2の層49a2及びビア電極48aの内層48l2は、Cuからなる。第3の層49a3はNiからなる。
なお、第1~第3の層49a1~49a3並びに外層48l1及び内層48l2に用いられる材料は、上記に限定されない。ビア電極48aは単層であってもよい。ビア電極48aと配線49aとは、一体的に設けられていなくともよい。
図6に示すビア電極48b及び配線49bも、ビア電極48a及び配線49aと同様に構成されている。配線49bの第1の圧電基板42A側とは反対側の面に、バンプ13bが設けられている。
本実施形態においても、第1の実施形態と同様に、ビア電極48a,48bが第1の圧電基板42Aから抜け難い。
第1~第4の実施形態では、励振電極がIDT電極である例を示したが、励振電極は、IDT電極以外の電極であってもよい。本発明は、例えば、弾性境界波装置などにも好適に用いることができる。
1…弾性波装置
2…圧電基板
2a,2b…主面
3…IDT電極
4a,4b…配線電極
4a1,4b1…第1の電極層
4a2,4b2…第2の電極層
5…支持部材
5a…開口部
6…カバー部材
7a,7b…貫通孔
8a,8b…ビア電極
8a1,8b1…貫通部
8a2,8b2…係止部
8l1…外層
8l2…内層
9a~9c…配線
12…保護膜
13a~13c…バンプ
16a,16b…空洞部
17c…給電層
24a…配線電極
26a…空洞部
28a…ビア電極
28a2…係止部
34a…配線電極
34a1~34a3…第1~第3の電極層
36a…空洞部
38a…ビア電極
38a2…係止部
41…弾性波装置
42A,42B…第1,第2の圧電基板
42Aa,42Ab,42Ba…主面
43…IDT電極
44a…配線電極
44a1,44a2…第1,第2の電極層
44b…配線電極
44c…導電性接合剤
44d,44e…配線電極
46a…空洞部
48a…ビア電極
48a2…係止部
48b…ビア電極
48l1…外層
48l2…内層
49a…配線
49a1~49a3…第1~第3の層
49b…配線
2…圧電基板
2a,2b…主面
3…IDT電極
4a,4b…配線電極
4a1,4b1…第1の電極層
4a2,4b2…第2の電極層
5…支持部材
5a…開口部
6…カバー部材
7a,7b…貫通孔
8a,8b…ビア電極
8a1,8b1…貫通部
8a2,8b2…係止部
8l1…外層
8l2…内層
9a~9c…配線
12…保護膜
13a~13c…バンプ
16a,16b…空洞部
17c…給電層
24a…配線電極
26a…空洞部
28a…ビア電極
28a2…係止部
34a…配線電極
34a1~34a3…第1~第3の電極層
36a…空洞部
38a…ビア電極
38a2…係止部
41…弾性波装置
42A,42B…第1,第2の圧電基板
42Aa,42Ab,42Ba…主面
43…IDT電極
44a…配線電極
44a1,44a2…第1,第2の電極層
44b…配線電極
44c…導電性接合剤
44d,44e…配線電極
46a…空洞部
48a…ビア電極
48a2…係止部
48b…ビア電極
48l1…外層
48l2…内層
49a…配線
49a1~49a3…第1~第3の層
49b…配線
Claims (7)
- 対向し合う一方主面及び他方主面を有する圧電体と、
前記圧電体を貫通しているビア電極と、
前記圧電体の前記一方主面上に設けられている配線電極と、
を備え、
前記ビア電極の一方端部が前記配線電極に接続されており、
前記ビア電極が、前記配線電極側の前記一方端部において、前記圧電体の前記一方主面上に接するように延びている係止部を有する、弾性波装置。 - 前記圧電体が貫通孔を有し、
前記ビア電極が、前記貫通孔内に位置している貫通部を有し、
前記ビア電極の前記係止部の、前記圧電基板の前記一方主面に接触している部分における横断面積が、前記貫通部の前記一方主面側の端部の横断面積よりも大きい、請求項1に記載の弾性波装置。 - 前記係止部の前記配線電極に接触している面が粗面である、請求項1または2に記載の弾性波装置。
- 前記配線電極が複数の層を有する積層体であり、前記配線電極が、該配線電極における前記圧電基板側の最外層よりもウェットエッチングされ難い層である難エッチング層を有する、請求項1~3のいずれか1項に記載の弾性波装置。
- 前記圧電基板の前記一方主面上に、励振電極が設けられている、請求項1~4のいずれか1項に記載の弾性波装置。
- 前記配線電極が設けられた前記圧電基板が蓋体であり、該蓋体に対向する位置に配置されており、かつ励振電極が設けられた別の圧電基板をさらに備える、請求項1~4のいずれか1項に記載の弾性波装置。
- 前記励振電極がIDT電極である、請求項5または6に記載の弾性波装置。
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