(57)【要約】【課題】  樹脂モールド時に押圧力を受けた場合であっても、圧電デバイスの中空構造を維持する。【解決手段】  圧電基板１１と、圧電基板１１の主面１１Ｍに設けられる機能電極１２Ａと、圧電素子１１Ａに対して距離を設けながら、かつ、機能電極１２Ａを覆うように、圧電基板１１上に設けられる絶縁部材１６と、絶縁部材１６を覆うように設けられる保護部材１７と、を備える圧電デバイス１であって、絶縁部材１６のヤング率Ｅ１を保護部材１７のヤング率Ｅ２より小さくする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板と、
前記圧電基板の主面に設けられる機能電極と、
前記圧電基板に対して距離を設けながら、かつ、前記機能電極を覆うように、前記圧電基板上に設けられる絶縁部材と、
前記絶縁部材を覆うように設けられる保護部材と、
を備え、
前記絶縁部材のヤング率が前記保護部材のヤング率より小さいことを特徴とする、圧電デバイス。
【請求項２】
前記機能電極の周囲を囲むように設けられた支持部を備える、請求項１に記載された圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子を有する圧電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電デバイスは、携帯電話などの通信機器において、フィルタや共振器として用いられる。この圧電デバイスから必要な電気的特性を得るため、または、外部回路との整合をとるために、圧電デバイスには圧電素子の他にインダクタやキャパシタなどの回路素子が設けられる。
【０００３】
特許文献１（ＷＯ２００６／１３４９２８号公報）には、図３に示したような圧電デバイス１０１が記載されている。圧電デバイス１０１は、圧電素子１１１Ａおよび第１の導体線路１１３を有する圧電基板１１１と、圧電基板１１１の主面１１１Ｍ上に設けられた枠状の支持部１１５と、支持部１１５を介して圧電基板１１１上に設けられた絶縁部材１１６と、絶縁部材１１６上に設けられた第２の導体線路１１４と、絶縁部材１１６を覆うように設けられた保護部材１１７と、を備えている。第１の導体線路１１３と第２の導体線路１１４は、ビア導体ＶＺにより電気的に接続されている。第２の導体線路１１４は、絶縁部材１１６の表面に形成され、インダクタなどの回路素子としての役割を有している。この圧電デバイス１０１は、圧電素子１１１Ａによる共振が可能となるように、空間Ｓを有する中空構造をしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２００６／１３４９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
圧電デバイス１０１は、ＩＣチップなどの他のデバイスとともに部品内蔵モジュールを構成する電子部品として用いられる。図４は、樹脂モールドにより部品内蔵モジュール２０１を作製する様子を示した図である。この図において、圧電デバイス１０１は、バンプ２１９を介して逆さ向きに実装されている。部品内蔵モジュール２０１は、圧電デバイス１０１やＩＣチップ２１６などが実装された回路基板２１１を金型２１８で覆った後、金型２１８内に樹脂２１５を押し込むことにより作製される。この樹脂２１５を押し込む際に、圧電デバイス１０１は押圧力Ｆを受ける。圧電デバイス１０１は中空構造をしているため中実構造に比べて強度的に弱く、強い押圧力Ｆを受けると、圧電デバイス１０１の絶縁部材１１６が押し潰されて中空構造を維持できなることもある。その場合、圧電デバイス１０１としての機能を発揮できなくなることもある。本発明の目的は、前述した課題を解決し得る圧電デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る圧電デバイスは、圧電基板と、圧電基板の主面に設けられる機能電極と、圧電基板に対して距離を設けながら、かつ、機能電極を覆うように、圧電基板上に設けられる絶縁部材と、絶縁部材を覆うように設けられる保護部材と、を備え、絶縁部材のヤング率が保護部材のヤング率より小さい。
【０００７】
好ましくは、圧電デバイスは、機能電極の周囲を囲むように設けられた支持部を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、絶縁部材のヤング率が保護部材のヤング率より小さく設定されているので、樹脂モールド時の押圧力が絶縁部材の変形により吸収される。これにより、圧電デバイスの中空構造を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る圧電デバイス１の断面を模式的に示した図である。
【図２】圧電デバイス１に押圧力Ｆが付与されたときの様子を模式的に示した図である。
【図３】特許文献１に係る圧電デバイス１０１を示した図である。
【図４】圧電デバイスを樹脂モールドすることにより、部品内蔵モジュール２０１を作製する様子を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本実施形態に係る圧電デバイスは、圧電素子を含む。さらに、インダクタまたはキャパシタなどの回路素子を備えていてもよい。圧電素子は、機械的振動と電気的信号を相互に変換するために用いられ、インダクタまたはキャパシタは、圧電素子から必要な電気的特性を得るため、または、外部回路と整合を取るために用いられる。圧電素子としては、たとえばＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖe）フィルタ、ＳＡＷ共振子、ＢＡＷ（Ｂｕｌｋ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖe）フィルタなどが挙げられる。圧電デバイスは、圧電素子による共振が可能となるように、内部に空間を有する中空構造をしている。圧電デバイスとしての機能を発揮するためには、この中空構造を維持する必要がある。
【００１１】
図１に示すように、圧電デバイス１は、圧電素子１１Ａを有する圧電基板１１と、インダクタなどの回路素子を有する絶縁部材１６と、圧電素子１１Ａや回路素子を外部環境から保護するための保護部材１７と、を備える。模式図である図１には、１つの圧電素子１１Ａが示されているが、実際は複数の圧電素子１１Ａが圧電基板１１に設けられている。本実施形態では、圧電素子１１ＡとしてＳＡＷフィルタを例に挙げて説明する。
【００１２】
圧電基板１１の主面１１Ｍには、機能電極１２ＡとしてのＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極、パッド電極１２Ｂおよびリフレクタ（図示省略）などの素子電極１２が設けられる。同じく圧電基板１１の主面１１Ｍであって、圧電素子１１Ａの周囲には、引きまわし線路としての第１の導体線路１３が設けられる。第１の導体線路１３のうちの第１の導体線路１３Ａ、１３Ｂは、パッド電極１２Ｂを介して、圧電素子１１Ａにそれぞれ電気的に接続される。
【００１３】
圧電基板１１は、たとえばニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウム、タンタル酸リチウム、水晶、ランガサイト、ＺｎＯ、ＰＺＴ、４ホウ酸リチウムなどからなる。圧電素子電極１２および第１の導体線路１３の材質としては、たとえばＡｌ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｍｎなどの金属が挙げられる。
【００１４】
圧電基板１１には、圧電素子１１Ａが振動可能となる空間Ｓを確保するため、所定の厚みを有する支持部１５が設けられる。支持部１５の厚み（高さ寸法）は、たとえば１５μｍである。支持部１５は、圧電素子１１Ａに対して重ならないように、圧電基板１１の主面１１Ｍに設けられる。支持部１５には、素子電極１２や第１の導体線路１３Ａ、１３Ｃを囲むように基板１１の外周に設けられる外周支持部１５Ａと、圧電基板１１の外周より内側に点在して設けられる複数の点在支持部１５Ｂ、１５Ｃと、がある。支持部１５は感光性絶縁材からなり、材質としては、たとえばエポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂などが挙げられる。
【００１５】
支持部１５の内部には、支持部１５を厚み方向に貫通するように第１のビア導体Ｖ１が設けられる。第１のビア導体Ｖ１には、外周支持部１５Ａの両側にそれぞれ設けられる第１のビア導体Ｖ１ａ、Ｖ１ｂと、点在支持部１５Ｂ、１５Ｃにそれぞれ設けられる第１のビア導体Ｖ１ｃ、Ｖ１ｄと、がある。第１のビア導体Ｖ１ａ、Ｖ１ｂは、圧電デバイス１の電気的特性を外部へ引き出すための構成要素である。第１のビア導体Ｖ１ｃ、Ｖ１ｄは、第１の導体線路１３Ｂ、１３Ｃと、後述する第２の導体線路１４と、をそれぞれ電気的に接続するための構成要素である。
【００１６】
絶縁部材１６は、圧電素子１１Ａに対して距離を設けながら、かつ、圧電素子１１Ａを覆うように、支持部１５を介して圧電基板１１上に設けられる。具体的には、絶縁部材１６は、支持部１５に当接した状態で、圧電基板１１の主面１１Ｍと平行に配置される。これにより、圧電デバイス１において、圧電基板１１と支持部１５と絶縁部材１６とにより閉じられた空間Ｓが形成され、弾性表面波が励振可能となる。したがって、圧電基板１１の主面１１Ｍにおいて弾性表面波が伝播する。なお、圧電素子１１Ａは、実際には、第１の導体線路１３Ｃを基準として紙面と直交する方向にも複数設けられており（図示省略）、それらの圧電素子１１Ａの上方においても空間Ｓが形成される。なお、絶縁部材１６と支持部１５は一体化されていてもよい。この場合、支持部１５を有する絶縁部材１６が、圧電基板１１に対して距離を設けながら、機能電極１２Ａを覆うようにして設けられる。
【００１７】
絶縁部材１６はフィルム状であり、その厚みは、たとえば２０μｍである。絶縁部材１６の材質は樹脂であり、たとえばエポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂などが挙げられる。ただし、絶縁部材１６は、絶縁部材１６のヤング率（縦弾性係数）Ｅ１が、後述する保護部材１７のヤング率Ｅ２より小さくなるように設定される。ヤング率Ｅ１の値は、絶縁部材１６中のフィラーの含有量を少なくすることにより、小さく設定される。ヤング率Ｅ１を小さくすることにより、絶縁部材１６の変形が容易となり、外部から付与された押圧力が吸収されやすくなっている。
【００１８】
絶縁部材１６の内部には、絶縁部材１６を厚み方向に貫通するように第２のビア導体Ｖ２が設けられる。第２のビア導体Ｖ２ａ、Ｖ２ｂ、Ｖ２ｃ、Ｖ２ｄは、第１のビア導体Ｖ１ａ、Ｖ１ｂ、Ｖ１ｃ、Ｖ１ｄと電気的に接続するように絶縁部材１６にそれぞれ設けられる。第２のビア導体Ｖ２のうち、第２のビア導体Ｖ２ｃ、Ｖ２ｄは、第１の導体線路１３Ｂ、１３Ｃと、後述する第２の導体線路１４と、をそれぞれ電気的に接続するための構成要素である。第２のビア導体Ｖ２ａ、Ｖ２ｂは、後述する第３のビア導体Ｖ３に電気的に接続される。
【００１９】
絶縁部材１６の表面１６Ｆには、ビア導体を介して第１の導体線路１３と電気的に接続される第２の導体線路１４が設けられる。絶縁部材１６は、閉じられた空間Ｓを形成するためのカバーであるとともに、インダクタやキャパシタなどの第２の導体線路１４を形成するための再配線用の基板であってもよい。第２の導体線路１４Ａ〜１４Ｃは、インダクタとして機能し、圧電素子１１Ａに対して直列接続される。第２の導体線路１４Ａは渦巻状インダクタの本体である。第２の導体線路１４Ｂは渦巻状インダクタの外周端であり、第２のビア導体Ｖ２ｃ、第１のビア導体Ｖ１ｃを順に経由して第１の導体線路１３Ｂに電気的に接続される。第２の導体線路１４Ｃは渦巻状インダクタの中心であり、第２のビア導体Ｖ２ｄ、第１のビア導体Ｖ１ｄを順に経由して第１の導体線路１３Ｃに電気的に接続される。第２の導体線路１４の材質としては、たとえばＡｌ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｍｎなどが挙げられる。
【００２０】
保護部材１７は、第２の導体線路１４Ａ〜１４Ｃ、絶縁部材１６、および圧電基板１１を覆うように設けられる。絶縁部材１６上にある保護部材１７の厚みは、たとえば３０μｍである。保護部材１７は感光性絶縁材であり、材質としては、たとえばエポキシ系樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、シリコン系樹脂、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｇｒａｓｓ）などが挙げられる。保護部材１７は、単層であってもよいし、複数層であってもよい。絶縁部材１６の外側に保護部材１７をさらに備えることにより、圧電デバイス１の耐環境性が向上する。
【００２１】
保護部材１７は、保護部材１７のヤング率Ｅ２が、絶縁部材１６のヤング率Ｅ１より大きくなるように設定される。ヤング率Ｅ２の値は、保護部材１７中のフィラーの含有量を多くすることにより、大きく設定される。
【００２２】
なお、保護部材１７の内部には、保護部材１７を厚み方向に貫通するように第３のビア導体Ｖ３ａ、Ｖ３ｂが設けられる。第３のビア導体Ｖ３ａ、Ｖ３ｂは、第２のビア導体Ｖ２ａ、Ｖ２ｂとそれぞれ電気的に接続される。
【００２３】
また、保護部材１７の外側の表面に露出する第３のビア導体Ｖ３ａ、Ｖ３ｂの端部Ｅａ、Ｅｂには、外部端子１９Ａ、１９Ｂがそれぞれ設けられる。外部端子１９Ａ、１９Ｂは、圧電デバイス１を回路基板（図示省略）に電気的に接続するためのものである。外部端子１９Ａ、１９Ｂの材質としては、たとえばＮｉ、Ａｕ、Ｓｎ−Ａｇなどが挙げられる。
【００２４】
これらの構成を有する圧電デバイス１は、図４に示した方法と同様の樹脂モールド法により、部品内蔵モジュール２０１に内蔵される。部品内蔵モジュール２０１は、圧電デバイス１やＩＣチップ２１６などが実装された回路基板２１１を金型２１８で覆った後、金型２１８内に樹脂２１５を押し込むことにより作製される。この樹脂２１５を押し込む際に、圧電デバイス１は押圧力Ｆを受ける。
【００２５】
本実施形態に係る圧電デバイス１は、絶縁部材１６のヤング率Ｅ１が保護部材１７のヤング率Ｅ２より小さいので、押圧力Ｆが絶縁部材１６の変形により吸収される。これにより、圧電デバイス１の中空構造を維持することができる。
【００２６】
また、図２に示すように、圧電デバイス１が押圧力Ｆを受けたときに、絶縁部材１６が保護部材１７に倣って柔軟に変形するので、絶縁部材１６に亀裂が入りにくい。したがって、絶縁部材１６に形成された第２の導体線路１４が断線することを抑制できる。
【００２７】
前述した実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明を限定するものでなく、技術的思想の同一性が認められる範囲で種々の変形が可能である。たとえば、圧電デバイスの支持部と絶縁部材とが、別々の構成でなく一体となった状態で基板に設けられてもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１：圧電デバイス
１１：圧電基板
１１Ａ：圧電素子
１１Ｍ：圧電基板１１の主面
１２：素子電極
１２Ａ：機能電極（ＩＤＴ電極）
１２Ｂ：パッド電極
１３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ：第１の導体線路
１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ：第２の導体線路
１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ：支持部
１６：絶縁部材
１６Ｆ：絶縁部材１６の表面
１７：保護部材
１９Ａ、１９Ｂ：外部端子
Ｖ１、Ｖ１ａ、Ｖ１ｂ、Ｖ１ｃ、Ｖ１ｄ：第１のビア導体
Ｖ２、Ｖ２ａ、Ｖ２ｂ、Ｖ２ｃ、Ｖ２ｄ：第２のビア導体
Ｖ３、Ｖ３ａ、Ｖ３ｂ：第３のビア導体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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