(57)【要約】【課題】熱応力に起因した劣化を抑制すること。【解決手段】第１面を有する第１基板と、前記第１基板上に、前記第１面に空隙を介し第２面が向き合うように搭載された第２基板と、前記第１面に前記第２基板を囲むように設けられた環状金属層と、前記環状金属層上のうち前記第１基板の中心側の領域に設けられた環状絶縁層と、前記第１面および前記第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２基板を囲み、前記弾性波素子を前記空隙に封止し、前記環状絶縁層が設けられていない前記環状金属層の表面と接合し、前記環状絶縁層と接合していない封止半田層と、を備える弾性波デバイス。【選択図】図１
2020182091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面を有する第１基板と、
前記第１基板上に、前記第１面に空隙を介し第２面が向き合うように搭載された第２基板と、
前記第１面に前記第２基板を囲むように設けられた環状金属層と、
前記環状金属層上のうち前記第１基板の中心側の領域に設けられた環状絶縁層と、
前記第１面および前記第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２基板を囲み、前記弾性波素子を前記空隙に封止し、前記環状絶縁層が設けられていない前記環状金属層の表面と接合し、前記環状絶縁層と接合していない封止半田層と、
を備える弾性波デバイス。
【請求項２】
前記第１基板は支持基板と前記支持基板上に直接的または間接的に接合された圧電基板とを備え、前記弾性波素子は前記第１面に設けられた第１弾性波素子を含む請求項１に記載の弾性波デバイス。
【請求項３】
前記環状金属層は、
前記第２基板を囲み、前記支持基板上であって前記圧電基板が設けられていない領域に設けられ、側面が前記圧電基板の側面に接した第１環状金属層と、
前記第２基板を囲み、前記第１環状金属層上に設けられ、内周が前記第１環状金属層の内周に略一致または前記第１環状金属層の内周より前記第１基板の中心側の前記圧電基板上に位置する第２環状金属層と、を備え、
前記環状絶縁層は前記第２環状金属層上に設けられ、前記環状絶縁層の外周は前記第１環状金属層の内周より前記第１基板の外周側に位置し、
前記封止半田層は、前記環状絶縁層が設けられていない前記第２環状金属層の表面と接合する請求項２に記載の弾性波デバイス。
【請求項４】
前記環状金属層は、
前記第２基板を囲み、前記支持基板上であって前記圧電基板が設けられていない領域に設けられ、側面が前記圧電基板の側面に接した第１環状金属層と、
前記第２基板を囲み、前記第１環状金属層上に設けられ、内周が前記第１環状金属層の内周より前記第１基板の外周側に位置する第２環状金属層と、を備え、
前記環状絶縁層の内周は前記第１環状金属層の内周と略一致または前記第１環状金属層の内周より前記第１基板の中心側に位置し、前記環状絶縁層の外周は前記第１環状金属層の内周より前記第１基板の外周側に位置し、
前記封止半田層は、前記環状絶縁層が設けられていない前記第２環状金属層の表面と接合する請求項２に記載の弾性波デバイス。
【請求項５】
前記第２環状金属層と前記環状絶縁層との間から前記第１環状金属層は露出しない請求項４に記載の弾性波デバイス。
【請求項６】
前記圧電基板は、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２から５のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
【請求項７】
前記第１基板はセラミック基板であり、
前記弾性波素子は前記第２面に設けられている請求項１に記載の弾性波デバイス。
【請求項８】
前記封止半田層の線膨張係数は前記第１基板の線膨張係数より大きい請求項１から７のいずれか一項に記載の弾性波デバイス。
【請求項９】
請求項１から８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。
【請求項１０】
請求項９に記載のフィルタを含むマルチプレクサ。
【請求項１１】
第１基板の第１面に環状金属層を形成する工程と、
前記環状金属層上のうち内側の領域に環状絶縁層を形成する工程と、
前記第１基板の第１面に空隙を介し第２面が向き合うように第２基板を搭載する工程と、
前記第２基板を囲み、前記第１面および前記第２面の少なくとも一方に設けられた弾性波素子を前記空隙に封止し、前記環状絶縁層が設けられていない前記環状金属層の表面と接合し、前記環状絶縁層と接合しない封止半田層を形成する工程と、
を含む弾性波デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性波デバイスおよびその製造方法、フィルタおよびマルチプレクサに関し、例えば基板を半田で封止する弾性波デバイスおよびその製造方法、フィルタおよびマルチプレクサに関する。
【背景技術】
【０００２】
第１基板上に第２基板を搭載し、第２基板を囲み第１基板上の環状金属層と接合した半田により弾性波素子を封止する構造が知られている（例えば特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−２０４８２７号公報
【特許文献２】特開２０１７−１５７９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半田は線膨張係数が大きいため、熱応力により第１基板内にクラックが形成される、または環状金属層が第１基板から剥がれることがある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、熱応力に起因した劣化を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第１面を有する第１基板と、前記第１基板上に、前記第１面に空隙を介し第２面が向き合うように搭載された第２基板と、前記第１面に前記第２基板を囲むように設けられた環状金属層と、前記環状金属層上のうち前記第１基板の中心側の領域に設けられた環状絶縁層と、前記第１面および前記第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２基板を囲み、前記弾性波素子を前記空隙に封止し、前記環状絶縁層が設けられていない前記環状金属層の表面と接合し、前記環状絶縁層と接合していない封止半田層と、を備える弾性波デバイスである。
【０００７】
上記構成において、前記第１基板は支持基板と前記支持基板上に直接的または間接的に接合された圧電基板とを備え、前記弾性波素子は前記第１面に設けられた第１弾性波素子を含む構成とすることができる。
【０００８】
上記構成において、前記環状金属層は、前記第２基板を囲み、前記支持基板上であって前記圧電基板が設けられていない領域に設けられ、側面が前記圧電基板の側面に接した第１環状金属層と、前記第２基板を囲み、前記第１環状金属層上に設けられ、内周が前記第１環状金属層の内周に略一致または前記第１環状金属層の内周より前記第１基板の中心側の前記圧電基板上に位置する第２環状金属層と、を備え、前記環状絶縁層は前記第２環状金属層上に設けられ、前記環状絶縁層の外周は前記第１環状金属層の内周より前記第１基板の外周側に位置し、前記封止半田層は、前記環状絶縁層が設けられていない前記第２環状金属層の表面と接合する構成とすることができる。
【０００９】
上記構成において、前記環状金属層は、前記第２基板を囲み、前記支持基板上であって前記圧電基板が設けられていない領域に設けられ、側面が前記圧電基板の側面に接した第１環状金属層と、前記第２基板を囲み、前記第１環状金属層上に設けられ、内周が前記第１環状金属層の内周より前記第１基板の外周側に位置する第２環状金属層と、を備え、前記環状絶縁層の内周は前記第１環状金属層の内周と略一致または前記第１環状金属層の内周より前記第１基板の中心側に位置し、前記環状絶縁層の外周は前記第１環状金属層の内周より前記第１基板の外周側に位置し、前記封止半田層は、前記環状絶縁層が設けられていない前記第２環状金属層の表面と接合する構成とすることができる。
【００１０】
上記構成において、前記第２環状金属層と前記環状絶縁層との間から前記第１環状金属層は露出しない構成とすることができる。
【００１１】
上記構成において、前記圧電基板は、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。
【００１２】
上記構成において、前記第１基板はセラミック基板であり、前記弾性波素子は前記第２面に設けられている構成とすることができる。
【００１３】
上記構成において、前記封止半田層の線膨張係数は前記第１基板の線膨張係数より大きい構成とすることができる。
【００１４】
本発明は、上記弾性波デバイスを含むフィルタである。
【００１５】
本発明は、上記フィルタを含むマルチプレクサである。
【００１６】
本発明は、第１基板の第１面に環状金属層を形成する工程と、前記環状金属層上のうち内側の領域に環状絶縁層を形成する工程と、前記第１基板の第１面に空隙を介し第２面が向き合うように第２基板を搭載する工程と、前記第２基板を囲み、前記第１面および前記第２面の少なくとも一方に設けられた弾性波素子を前記空隙に封止し、前記環状絶縁層が設けられていない前記環状金属層の表面と接合し、前記環状絶縁層と接合しない封止半田層を形成する工程と、を含む弾性波デバイスの製造方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、熱応力に起因した劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１（ａ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの断面図、図１（ｂ）は環状金属層付近の拡大図、図１（ｃ）は平面図である。
【図２】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】図３（ａ）から図３（ｄ）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】図４（ａ）から図４（ｄ）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】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】図６（ａ）は、比較例１に係る弾性波デバイスの断面図、図６（ｂ）は、比較例１の断面ＳＥＭ画像の模式図である。
【図７】図７（ａ）から図７（ｃ）は、シミュレーションを行ったサンプルＡからＣの環状金属層付近の断面図である。
【図８】図８（ａ）は、実施例１の変形例１に係る弾性波デバイスの断面図、図８（ｂ）は環状金属層付近の拡大図、図８（ｃ）は平面図である。
【図９】図９（ａ）は、実施例２に係る弾性波デバイスの断面図、図９（ｂ）環状金属層付近の拡大図である。
【図１０】図１０（ａ）は、実施例３に係るフィルタの回路図、図１０（ｂ）は、実施例３の変形例１に係るデュプレクサの回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照し本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１（ａ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの断面図、図１（ｂ）は環状金属層付近の拡大図、図１（ｃ）は平面図である。図１（ｃ）は、基板１０、環状金属層３２、３４および環状絶縁層１５を図示している。
【００２１】
図１（ａ）から図１（ｃ）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、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の線膨張係数は圧電基板１０ｂより小さい。圧電基板１０ｂと支持基板１０ａとの間に酸化シリコンまたは窒化アルミニウム等の絶縁体層を設けてもよい。このように、圧電基板１０ｂは支持基板１０ａ上に直接または間接的に接合されている。
【００２２】
基板１０の上面に弾性波素子１２および配線１４が設けられている。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。
【００２３】
基板１０の周縁において圧電基板１０ｂが除去されている。弾性波素子１２を囲むように支持基板１０ａ上に環状金属層３２が設けられている。環状金属層３２の側面は圧電基板１０ｂの側面と接している。環状金属層３２の上面と側面とのなす内角は鋭角、直角、または鈍角でもよい。配線１４、ビア配線１６、端子１８および環状金属層３２は、例えば銅層、アルミニウム層または金層等の金属層である。
【００２４】
環状金属層３２上に環状金属層３４が設けられている。環状金属層３４は、例えば環状金属層３２側からチタン層、ニッケル層および金層である。環状金属層３４の１つであるチタン層は環状金属層３２と３４との密着層である。ニッケル層は封止半田層３０と環状金属層３２との相互拡散を抑制するバリア層である。金層は封止半田層３０と濡れ性の良い層であり、封止半田層３０を環状金属層３４に接合させる。環状金属層３４の内周５６は環状金属層３２の内側（基板１０の中心側）に位置する。
【００２５】
環状絶縁層１５は、環状金属層３４の上面のうち内側の領域および環状金属層３４の側面に設けられている。環状絶縁層１５は環状金属層３４の側面に設けられていなくてもよい。環状絶縁層１５は、例えば酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜または樹脂膜である。環状絶縁層１５の外周５８は環状金属層３２の内周５４の外側（基板１０の外周側）に位置する。環状絶縁層１５の内周５９は環状金属層３４の内周５６に略一致する。環状絶縁層１５の内周５９は環状金属層３４の内周５６より内側に位置してもよい。
【００２６】
基板１０上に基板２０が搭載されている。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、配線１４および２４と接合する。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。
【００２７】
基板１０上に基板２０を囲むように封止半田層３０が設けられている。封止半田層３０は、例えば錫を含む半田である。封止半田層３０は環状金属層３４の上面に接合し、環状絶縁層１５の上面に接合しないため、封止半田層３０の内周５７は環状絶縁層１５の外周５８に略一致する。基板２０の上面および封止半田層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および封止半田層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。
【００２８】
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、封止半田層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。
【００２９】
支持基板１０ａの厚さは例えば５０μｍから２００μｍである。圧電基板１０ｂの厚さは例えば０．５μｍから２０μｍであり、例えば弾性波の波長以下である。環状金属層３２の厚さは圧電基板１０ｂの厚さと略等しい。環状金属層３４の厚さは例えば１μｍから５μｍである。環状絶縁層１５の厚さは例えば０．１μｍから５μｍである。環状金属層３２の幅は、例えば２５μｍから１００μｍである。環状金属層３２の内周５４と環状金属層３４の内周５６との距離Ｄ１は例えば１μｍから１０μｍである。環状金属層３２の内周５４と環状絶縁層１５の外周５８との距離Ｄ２は例えば１μｍから１０μｍである。バンプ２８の厚さは例えば１０μｍから２０μｍである。基板２０の厚さは例えば５０μｍから２００μｍである。
【００３０】
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または銅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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
［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、支持基板１０ａの上面に例えばレーザ光を照射しビア１７ａを形成する。図３（ｂ）に示すように、支持基板１０ａの上面に圧電基板１０ｂの下面を例えば表面活性化法を用い常温接合する。支持基板１０ａと圧電基板１０ｂとは数ｎｍのアモルファス層等を介し直接接合されていてもよいし、接着剤等により接合されていてもよい。支持基板１０ａと圧電基板１０ｂとの間に絶縁層が設けられていてもよい。圧電基板１０ｂを例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法を用い研磨する。これにより、圧電基板１０ｂを所望の厚さとする。
【００３４】
図３（ｃ）に示すように、圧電基板１０ｂを例えばエッチングにより除去し開口１７ｂおよび１７ｃを形成する。開口１７ｂはビア１７ａに通じビア１７ａより大きく形成される。ビア１７ａと開口１７ｂにより基板１０を貫通するビア１７が形成される。開口１７ｃは圧電基板１０ｂを囲むように形成される。
【００３５】
図３（ｄ）に示すように、支持基板１０ａおよび圧電基板１０ｂ上に金属層３１を例えばめっき法を用い形成する。金属層３１は例えば銅層である。金属層３１はシード層上に形成してもよい。
【００３６】
図４（ａ）に示すように、圧電基板１０ｂの表面が露出するように金属層３１の上面を例えばＣＭＰ法を用い平坦化する。これにより、ビア配線１６および環状金属層３２が形成される。環状金属層３２の上面は圧電基板１０ｂの上面とほぼ同じ平面となる。
【００３７】
図４（ｂ）に示すように、圧電基板１０ｂ上に弾性波素子１２を形成する。圧電基板１０ｂおよびビア配線１６上に配線１４を形成する。図４（ｃ）に示すように、環状金属層３２上に環状金属層３４を形成する。環状金属層３４の形成は、例えばスパッタリング法、真空蒸着法またはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法およびエッチング法またはリフトオフ法を用いる。図４（ｄ）に示すように、環状金属層３４上に環状絶縁層１５を形成する。環状絶縁層１５の形成は、例えばスパッタリング法、真空蒸着法またはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法およびエッチング法またはリフトオフ法を用いる。
【００３８】
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。これにより、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、下面に例えば錫銀からなる半田板を形成したリッド３６を基板２０上に配置する。半田を加熱し溶融させ、リッド３６を基板２０の方向に押圧する。これにより、環状金属層３４の上面は半田に対し濡れ性がよいため、溶融した半田は環状金属層３４の上面に接合する。半田は環状絶縁層１５と濡れ性が悪いため、半田は環状絶縁層１５と接合しない。これにより、基板２０を囲み環状金属層３４と接合する封止半田層３０が形成される。
【００３９】
その後、支持基板１０ａの下面をＣＭＰ法等を用い研磨する。これにより、ビア配線１６が支持基板１０ａの下面に露出する。ビア配線１６に接触する端子１８を形成する。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。封止半田層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（ａ）から図１（ｃ）の弾性波デバイスが製造される。
［比較例１］
図６（ａ）は、比較例１に係る弾性波デバイスの断面図である。図６（ａ）に示すように、比較例１の弾性波デバイスでは、環状金属層３４上に環状絶縁層１５が設けられておらず、封止半田層３０は環状金属層３４の上面に接合されている。環状金属層３２は封止半田層３０から支持基板１０ａへの放熱性を向上させるため設けられている。環状金属層３４は封止半田層３０と接合するための層である。環状金属層３２が環状金属層３４から露出しないように、環状金属層３４の内周５６は封止半田層３０との合わせ余裕の観点から環状金属層３２より内側に位置している。
【００４０】
図６（ｂ）は、比較例１の断面ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）画像の模式図である。作製した弾性波デバイスでは、支持基板１０ａは厚さが約１００μｍのサファイア基板である。圧電基板１０ｂは厚さが約２０μｍの４２°回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板である。環状金属層３２は厚さが約２０μｍの銅層である。環状金属層３４は厚さが約０．１μｍのチタン層、厚さが約２．５μｍのニッケル層および厚さが約０．２μｍの金層の積層膜である。封止半田層３０は錫銀層である。図６（ｂ）に示すように、圧電基板１０ｂにクラック５５が生じている。
【００４１】
表１は主な材料の線膨張係数を示す表である。タンタル酸リチウム（ＬＴ）、サファイア、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、錫（Ｓｎ）、Ｓｎ−０．３Ａｇ−０．７Ｃｕ合金、Ｓｎ−３．５Ａｇ合金およびＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ合金の線膨張係数を示している。タンタル酸リチウムのＸ、ＹおよびＺは結晶方位のＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の線膨張係数を示す。合金の数字は重量％を示す。
【表１】
2020182091.tif 000003
【００４２】
表１に示すように、各材料間の線膨張係数の差が大きい。特に封止半田層３０として錫を含む半田を用いると、封止半田層３０の線膨張係数は圧電基板１０ｂとの線膨張係数に比べ非常に大きい。これにより、圧電基板１０ｂに熱応力が加わる。圧電基板１０ｂは、金属および支持基板１０ａに比べ脆いため、圧電基板１０ｂに熱応力が加わるとクラック５５が生じる等の劣化が生じると考えられる。
【００４３】
［シミュレーション］
比較例１において圧電基板１０ｂに加わる応力を有限要素法を用いシミュレーションした。図７（ａ）から図７（ｃ）は、シミュレーションを行ったサンプルＡからＣの環状金属層付近の断面図である。図７（ａ）に示すように、サンプルＡでは、環状金属層３４の内周５６は環状金属層３２の内周５４より内側に位置している。内周５４と５６との距離はＤ１である。封止半田層３０は環状金属層３４の上面全面に接合されている。封止半田層３０が環状金属層３４に接合された領域の内周５７は環状金属層３４の内周５６と略一致する。
【００４４】
図７（ｂ）に示すように、サンプルＢでは、封止半田層３０が環状金属層３４に接合された領域の内周５７は環状金属層３２の内周５４に略一致する。図７（ｃ）に示すように、サンプルＣでは、封止半田層３０が環状金属層３４に接合された領域の内周５７は環状金属層３２の内周５４より外側に位置する。内周５４と５７との距離はＤ２である。
【００４５】
シミュレーション条件は以下である。
支持基板１０ａ：厚さが７５μｍのサファイア基板
支持基板１０ａの大きさ：１．２ｍｍ×１．１ｍｍ
圧電基板１０ｂ：厚さが１０μｍの４２°回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板
環状金属層３２：厚さが１０μｍの銅層、上面幅：９２μｍ、下面幅：８５．５μｍ、上面と側面との内角θ：５７°
環状金属層３４：厚さが２．５μｍのニッケル層
封止半田層３０：Ｓｎ−３．５Ａｇ
距離Ｄ１：４μｍ
距離Ｄ２：４μm
【００４６】
封止半田層３０を２５０℃において形成し、２５℃に温度を下げたときに圧電基板１０ｂに加わる応力をシミュレーションした。環状金属層３４の内周５６付近において応力が最も高くなる。圧電基板１０ｂに加わる最大応力は以下である。
サンプルＡ：１．０４×１０９Ｐａ
サンプルＢ：５．５９×１０８Ｐａ
サンプルＣ：３．２７×１０８Ｐａ
サンプルＢでは、サンプルＡより最大応力が小さくなり、サンプルＣではサンプルＢより最大応力がさらに小さくなる。
【００４７】
そこで、環状金属層３４の内周５６を環状金属層３２の内周５４と一致または外側に位置させることが考えられる。しかし、環状金属層３４の内周５６が環状金属層３２の内周５４より外側に位置すると、環状金属層３２の上面が露出してしまう。環状金属層３２の半田濡れ性が悪くとも封止半田層３０の一部が環状金属層３２上に接合してしまうことも考えられる。また、環状金属層３２が銅の場合等、その後の工程において汚染物質となる可能性もある。
【００４８】
そこで、実施例１のように、環状金属層３４の上面に環状絶縁層１５を設ける。これにより、環状絶縁層１５に封止半田層３０が接合しないため、圧電基板１０ｂに加わる応力が抑制できる。よって、クラック等を抑制できる。
【００４９】
［実施例１の変形例１］
図８（ａ）は、実施例１の変形例１に係る弾性波デバイスの断面図、図８（ｂ）は環状金属層付近の拡大図、図８（ｃ）は平面図である。図８（ｃ）は、基板１０、環状金属層３２、３４および環状絶縁層１５を図示している。図８（ａ）から図８（ｃ）に示すように、環状金属層３４の内周５６は環状金属層３２の内周５４の外側に位置する。環状絶縁層１５の外周５８は環状金属層３４の内周５６に略一致し、内周５９は環状金属層３２の内周５４に略一致または内周５４より内側に位置する。封止半田層３０の内周５７は環状金属層３４の内周５６に略一致する。
【００５０】
実施例１の変形例１のように、環状絶縁層１５の設けられている領域に環状金属層３４は設けられていなくてもよい。環状絶縁層１５の外周５８は環状金属層３４の内周５６より内側に位置してよいが、環状金属層３２を露出させない観点から、環状絶縁層１５の外周５８は環状金属層３４の内周５６に略一致または内周５６より外側に位置することが好ましい。環状絶縁層１５の内周５９は環状金属層３２の内周５４と略一致してもよいが、合わせずれにより環状金属層３２が露出することを抑制するため、環状絶縁層１５の内周５９は環状金属層３２の内周５４より内側に位置することが好ましい。
【実施例２】
【００５１】
図９（ａ）は、実施例２に係る弾性波デバイスの断面図、図９（ｂ）環状金属層付近の拡大図である。図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、基板１１は積層された複数の絶縁層１１ａから１１ｃを備えている。絶縁層１１ａから１１ｃは例えばＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）またはＨＴＣＣ（High Temperature Co-fired Ceramics）等のセラミックス層またはガラスエポキシ樹脂等の樹脂層である。配線１４と端子１８との間は内部配線１６ａにより接続されている。内部配線１６ａは、絶縁層１１ａから１１ｃを貫通するビア配線および絶縁層１１ａから１１ｃ間に設けられた層間配線を含む。
【００５２】
環状金属層３２は、基板１０の上面に設けられている。環状金属層３２は、銅層等の低抵抗層３２ａと、低抵抗層３２ａより抵抗が高く半田との濡れ性のよい接合層３２ｂとを含む。低抵抗層３２ａおよび接合層３２ｂは例えばそれぞれ銅層およびニッケル層である。環状金属層３２の上面の内側の領域から基板１０の上面にかけて環状絶縁層１５が設けられている。環状絶縁層１５は例えばガラスである。環状絶縁層１５は、ガラス以外に例えばシリコーン樹脂等の樹脂層またはＬＴＣＣもしくはＨＴＣＣ等のセラミックスでもよい。環状絶縁層１５の外周５８は環状金属層３２の内周５４の外側に位置し、環状絶縁層１５の内周５９は内周５４の内側に位置する。低抵抗層３２ａの厚さは例えば１０μｍから３０μｍ、接合層３２ｂの厚さは例えば２μｍから１０μｍ、環状絶縁層１５の厚さおよび幅は例えばそれぞれ２０μｍから５０μｍおよび８０μｍから１２０μｍである。基板１０上に複数の基板２０が実装されている。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。
【００５３】
実施例２のように基板１０が絶縁体の場合。実施例１のように圧電基板１０ｂにクラックが生じる可能性は低い。しかし、封止半田層３０と基板１０との線膨張係数の差に起因した熱応力が環状金属層３２の内周５４付近に加わると、環状金属層３２が基板１０から剥がれる場合がある。特に低抵抗層３２ａが銅層であり、基板１０がＬＴＣＣ基板のとき、環状金属層３２が基板１０から剥がれやすい。そこで、環状絶縁層１５を設ける。これにより、環状金属層３２の内周５４付近の加わる熱応力が小さくなり、環状金属層３２の剥がれを抑制できる。
【００５４】
実施例１、２およびその変形例によれば、基板２０（第２基板）は、基板１０（第１基板）上に、下面（第２面）が基板１０（第１基板）の上面（第１面）に空隙２６を挟み対向するように搭載されている。環状金属層３２および３４は、基板１０の上面に基板２０を囲むように設けられている。環状絶縁層１５は、環状金属層３２および３４上のうち基板１０の中心側の領域に設けられている。弾性波素子１２および２２は、基板１０の上面および基板２０の下面の少なくとも一方に設けられている。封止半田層３０は、基板２０を囲み、弾性波素子１２および２２を空隙２６に封止し、環状絶縁層１５が設けられていない環状金属層３２および３４の表面と接合し、環状絶縁層１５と接合していない。これにより、実施例１およびその変形例のように、圧電基板１０ｂのクラックを抑制できる。また、実施例２のように、環状金属層３２が基板１０から剥がれることを抑制できる。このように、熱応力に起因した弾性波デバイスの劣化を抑制することができる。
【００５５】
実施例１およびその変形例のように、基板１０は支持基板１０ａと支持基板１０ａ上に直接的または間接的に接合された圧電基板１０ｂとを備え、弾性波素子１２（第１弾性波素子）は基板１０の上面に設けられている。このような構成では、熱応力により圧電基板１０ｂにクラックが生成されやすい。よって、環状絶縁層１５を設けることが好ましい。
【００５６】
比較例１の図６（ａ）では、環状金属層３２（第１環状金属層）は、基板２０を囲み、支持基板１０ａ上であって圧電基板１０ｂが設けられていない領域に設けられ、側面が圧電基板１０ｂの側面に接している。環状金属層３４（第２環状金属層）は、基板２０を囲み、環状金属層３２上に設けられている。環状金属層３４の内周５６は環状金属層３２の内周５４に略一致または内周５４より基板１０の中心側の圧電基板１０ｂ上に位置する。このような構造では、環状金属層３４の上面全面に封止半田層３０が接合している。これにより、図６（ｂ）のように、圧電基板１０ｂにクラック５５は生じる。
【００５７】
そこで、実施例１によれば、環状絶縁層１５は環状金属層３４上に設けられ、環状絶縁層１５の外周５８は環状金属層３２の内周５４より基板１０の外周側に位置する。封止半田層３０は、環状絶縁層１５が設けられていない環状金属層３４の表面と接合する。これにより、シミュレーションを行ったサンプルＣのように、環状金属層３４の内周５６の熱応力が小さくなり、圧電基板１０ｂのクラックを抑制できる。
【００５８】
なお、環状金属層３２および３４の内側の側面が傾斜または湾曲している場合、環状金属層３４の内周５６が環状金属層３２の内周５４より基板１０の中心側に位置するとは、環状金属層３４の内側の側面の少なくとも一部が環状金属層３２の内側の側面の少なくとも一部より基板１０の中心側に位置すればよい。また、環状金属層３４の内周５６が環状金属層３２の内周５４に略一致するとは、環状金属層３４の内側の側面の少なくとも一部の位置が環状金属層３２の内側の側面の少なくとも一部の位置と製造誤差を許容する程度に一致すればよい。他の構成要素の内周および外周についても同様である。
【００５９】
実施例１の変形例１では、環状金属層３４の内周５６は環状金属層３２の内周５４より基板１０の外周側に位置する。この場合、環状金属層３４に覆われていない環状金属層３２の上面に封止半田層３０が接合したり、環状金属層３２が汚染の原因となる場合がある。
【００６０】
そこで、環状絶縁層１５を設け、環状絶縁層１５の内周５９は環状金属層３２の内周５４と略一致または内周５４より基板１０の中心側に位置し、環状絶縁層１５の外周５８は環状金属層３２の内周５４より基板１０の外周側に位置する。封止半田層３０は、環状絶縁層１５が設けられていない環状金属層３４の表面と接合する。このように、環状絶縁層１５を設けることで、環状金属層３２の上面に封止半田層３０が接合したり、環状金属層３２が汚染の原因となることを抑制できる。また、圧電基板１０ｂのクラックを抑制できる。
【００６１】
環状金属層３４と環状絶縁層１５との間から環状金属層３２は露出しないことが好ましい。これにより、環状金属層３２の上面に封止半田層３０が接合したり、環状金属層３２が汚染の原因となることをより抑制できる。
【００６２】
実施例１およびその変形例において、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とき、圧電基板１０ｂは脆く、クラックが生じやすい。よって、環状絶縁層１５を設けることが好ましい。
【００６３】
実施例２のように、基板１０はセラミック基板であり、弾性波素子２２は基板２０の下面に設けられていてもよい。これにより、環状金属層３２の剥がれを抑制できる。
【００６４】
封止半田層３０の線膨張係数が基板１０の線膨張係数より大きいとき、環状金属層３２および３４の内周付近に熱応力が加わりやすい。よって、環状絶縁層１５を設けることが好ましい。封止半田層３０が錫を含む場合、表１のように線膨張係数は３０ｐｐｍ／℃程度と高くなる。よって、環状絶縁層１５を設けることが好ましい。
【００６５】
環状金属層３２、３４および環状絶縁層１５は基板２０を完全に囲わなくてもよい。すなわち、環状金属層３２、３４および環状絶縁層１５は、基板２０を囲む少なくとも一部に設けられていてもよい。
【００６６】
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】
【００６７】
図１０（ａ）は、実施例３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３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。
【００６８】
図１０（ｂ）は、実施例３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３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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【符号の説明】
【００７１】
１０ａ  支持基板
１０ｂ、１０ｃ  圧電基板
１２、２２  弾性波素子
１４、２４  配線
１５  環状絶縁層
１６  ビア配線
１８  端子
２０  基板
２６  空隙
２８  バンプ
３０  封止半田層
３２、３４  環状金属層
３６  リッド
５０  送信フィルタ
５２  受信フィルタ
５４、５６、５７、５９  内周
５８  外周
【図１】
2020182091.tif 000004
【図２】
2020182091.tif 000005
【図３】
2020182091.tif 000006
【図４】
2020182091.tif 000007
【図５】
2020182091.tif 000008
【図６】
2020182091.tif 000009
【図７】
2020182091.tif 000010
【図８】
2020182091.tif 000011
【図９】
2020182091.tif 000012
【図１０】
2020182091.tif 000013