(57)【要約】【課題】本発明は、圧電基板のクラックの発生を抑制し、弾性波デバイス及びこれを用いたフィルタ、デュプレクサの信頼性を向上させることを目的とする。【解決手段】この目的を達成するために、圧電基板９と、圧電基板９の上に設けられたＩＤＴ電極１０と、圧電基板９の上にＩＤＴ電極１０を覆うように設けられた誘電体層１１と、誘電体層１１の上に設けられた応力緩和層１２と、ＩＤＴ電極１０と接続されると共に応力緩和層１２の上に引き出された引き出し電極１３と、引き出し電極１３の上に設けられたバンプ１４と、を備え、応力緩和層１２の弾性率は誘電体層１１の弾性率よりも小さい構成とする。【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、
前記圧電基板の上に設けられたＩＤＴ電極と、
前記圧電基板の上に前記ＩＤＴ電極を覆うように設けられた誘電体層と、
前記誘電体層の上に設けられた応力緩和層と、
前記ＩＤＴ電極と接続されると共に前記応力緩和層の上に引き出された引き出し電極と、
前記引き出し電極の上に設けられたバンプと、を備え、
前記応力緩和層の弾性率は前記誘電体層の弾性率よりも小さい弾性波デバイス。
【請求項２】
圧電基板と、
前記圧電基板の上に設けられたＩＤＴ電極と、
前記圧電基板の上に前記ＩＤＴ電極を覆うように設けられた誘電体層と、
前記誘電体層の上に設けられた応力緩和層と、
前記ＩＤＴ電極と接続されると共に前記応力緩和層の上に引き出された引き出し電極と、
前記引き出し電極の上に設けられたバンプと、
前記引き出し電極を覆うように設けられた第２の応力緩和層と、を備え、
前記応力緩和層の弾性率及び前記第２の応力緩和層の弾性率は前記応力緩和層の弾性率よりも小さい弾性波デバイス。
【請求項３】
前記第２の応力緩和層は前記応力緩和層と同一材料からなる請求項２に記載の弾性波デバイス。
【請求項４】
前記ＩＤＴ電極と前記引き出し電極とが接続される部分に補強部を設けた請求項１又は請求項２に記載の弾性波デバイス。
【請求項５】
前記誘電体層及び前記応力緩和層は貫通孔を有すると共に、
前記引き出し電極は前記貫通孔を介して前記ＩＤＴ電極から前記応力緩和層の上に引き出され、
前記バンプの中心位置と前記貫通孔の中心位置とが異なる請求項１又は請求項２に記載の弾性波デバイス。
【請求項６】
前記引き出し電極と前記バンプとの間にメタル層を備えた請求項１又は請求項２に記載の弾性波デバイス。
【請求項７】
前記誘電体層は異種材料からなる複数の誘電体層を積層してなる請求項１又は請求項２に記載の弾性波デバイス。
【請求項８】
前記応力緩和層は前記誘電体層の外側で前記圧電基板と接している請求項１又は請求項２に記載の弾性波デバイス。
【請求項９】
前記応力緩和層は前記誘電体層の外側で前記圧電基板と接しており、
前記第２の応力緩和層は前記応力緩和層の外側で前記圧電基板と接している請求項２に記載の弾性波デバイス。
【請求項１０】
前記応力緩和層は前記誘電体層の外側で前記圧電基板と接しており、
前記圧電基板の外端部は前記応力緩和層の外端部よりも外側である請求項１又は請求項２に記載の弾性波デバイス。
【請求項１１】
前記応力緩和層は前記誘電体層の外側で前記圧電基板と接しており、
前記第２の応力緩和層は前記応力緩和層の外側で前記圧電基板と接しており、
前記圧電基板の外端部は前記第２の応力緩和層の外端部よりも外側である請求項２に記載の弾性波デバイス。
【請求項１２】
前記誘電体層の上において、前記貫通孔と前記バンプとの間で前記引き出し電極によりインダクタンスを形成した請求項１又は請求項２に記載の弾性波デバイス。
【請求項１３】
請求項１又は請求項２に記載の弾性波デバイスを用いたフィルタ。
【請求項１４】
送信フィルタ及び受信フィルタを備え、前記送信フィルタ又は前記受信フィルタは請求項１又は請求項２に記載の弾性波デバイスを用いたデュプレクサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯端末等に用いられる弾性波デバイス及びこれを用いたフィルタ、デュプレクサに関する。
【背景技術】
【０００２】
図８に示すように、従来の弾性波デバイス１は、圧電基板２と、圧電基板２の上に設けられたＩＤＴ電極３と、圧電基板２の上にＩＤＴ電極３を覆うように設けられた誘電体層４と、ＩＤＴ電極３と接続されると共に誘電体層４の上に引き出された引き出し電極５と、引き出し電極５の上にメタル層６ａを介して設けられたバンプ６と、誘電体層４の上に引き出し電極５を覆うように設けられた保護層７と、を備えていた。
【０００３】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２８１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記、従来の弾性波デバイス１においては、実装基板（図示せず）に実装された状態で熱衝撃が加わると、弾性波デバイス１の熱膨張係数と実装基板の熱膨張係数との差に起因する熱応力がバンプ６及びメタル層６ａを介し、引き出し電極５や誘電体層４を通じて圧電基板２に伝達される。その結果、圧電基板２に応力が加わり、圧電基板２にクラックが生じてしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、バンプを介して伝達される熱応力を緩和する応力緩和層を設けることにより、圧電基板２におけるクラックの発生を抑制し、弾性波デバイスの信頼性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、本発明の弾性波デバイスは、圧電基板と、圧電基板の上に設けられたＩＤＴ電極と、圧電基板の上にＩＤＴ電極を覆うように設けられた誘電体層と、誘電体層の上に設けられた応力緩和層と、ＩＤＴ電極と接続されると共に応力緩和層の上に引き出された引き出し電極と、引き出し電極の上に設けられたバンプと、を備え、応力緩和層の弾性率は誘電体層の弾性率よりも小さい構成とする。
【０００８】
この構成により、圧電基板におけるクラックの発生を抑制し、弾性波デバイスの信頼性を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の弾性波デバイスは、圧電基板におけるクラックの発生を抑制し、弾性波デバイスの信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１における弾性波デバイスのバンプ付近の部分断面図
【図２】実施の形態１における弾性波デバイスに補強部を設けた例を示す図
【図３】実施の形態１における弾性波デバイスにメタル層を設けた例を示す図
【図４】実施の形態１における弾性波デバイスの他の例を示す図
【図５】実施の形態１における弾性波デバイスの他の例を示す図
【図６】実施の形態１における弾性波デバイスの他の例を示す図
【図７】実施の形態１における弾性波デバイスの全体斜視図
【図８】従来の弾性波デバイスのバンプ付近の部分断面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における弾性波デバイス８のバンプ１４付近の部分断面図である。
【００１３】
図１において、弾性波デバイス８は、圧電基板９と、圧電基板９の上に設けられたＩＤＴ電極１０と、圧電基板９の上にＩＤＴ電極１０を覆うように設けられた誘電体層１１と、誘電体層１１の上に設けられた応力緩和層１２と、ＩＤＴ電極１０と接続されると共に応力緩和層１２の上に引き出された引き出し電極１３と、引き出し電極１３の上に設けられたバンプ１４とを備えている。
【００１４】
以下、各構成要素について詳述する。
【００１５】
圧電基板９は、板厚１００〜３５０μｍ程度の単結晶圧電体からなり、例えば、水晶、タンタル酸リチウム系、ニオブ酸リチウム系、又はニオブ酸カリウム系の基板である。
【００１６】
ＩＤＴ電極１０は、膜厚０．１〜０．５μｍ程度の電極であり、例えば、アルミニウム、銅、銀、金、チタン、タングステン、白金、クロム、ニッケル、モリブデンの少なくとも一種からなる単体金属、又はこれらを主成分とする合金又はそれらの金属が積層された構成である。このＩＤＴ電極１０は、圧電基板９の上に、例えば、スパッタリングまたは蒸着により形成される。
【００１７】
誘電体層１１は、望ましくは、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）の如く、圧電基板９とは逆の周波数温度特性を有する媒質を用いる。これにより、弾性波デバイス８の周波数温度特性を向上することができる。この誘電体層１１は、圧電基板９及びＩＤＴ電極層１０の上に、例えば、スパッタリング、蒸着、ＣＶＤにより形成される。
【００１８】
応力緩和層１２は、誘電体層１１の弾性率よりも小さい弾性率の材料により形成され、例えば、ポリイミド、フェノール、エポキシ、アクリル、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）の何れかを主成分とする感光性樹脂または非感光性材料を用いることができる。望ましくは、ポリイミド、ＰＢＯ系の樹脂を用いることにより耐熱性を向上させることができる。また、応力緩和層１２の膜厚は１μｍ以上とすることにより、十分な応力緩和効果を得ることができる。応力緩和層１２は、誘電体層１１の上に、例えば、スピンコートや印刷により形成される。
【００１９】
引き出し電極１３は、例えば、アルミニウム、銅、銀、金、チタン、ニッケル、白金、クロム、の少なくとも一種からなる単体金属、又はこれらを主成分とする合金又はそれらの金属が積層された構成である。望ましくは、導電率に優れる銅を主成分とする構成にすることにより、配線抵抗による損失を小さくすることができる。
【００２０】
また、引き出し電極１３は、誘電体層１１及び応力緩和層１２に設けられた貫通孔１５の側面及び底面に沿って形成されている。これにより、引き出し電極１３は貫通孔１５の底部でＩＤＴ電極１０と電気的に接続され、また、貫通孔１５の側面に沿って応力緩和層１２の上面に引き出すことができる。この引き出し電極１３は、貫通孔１５の底面及び側面と、応力緩和層１２の上面に、例えば、スパッタリング、蒸着、めっきにより形成される。
【００２１】
バンプ１４は、例えば、Ｓｂ−Ａｇ系の非鉛半田からなり、印刷やめっき、半田ボール実装により形成される。
【００２２】
本実施の形態における弾性波デバイス８は、図１の構成を採用することにより、圧電基板９におけるクラックの発生を抑制することが可能となる。以下、図８に示した従来の弾性波デバイス１におけるクラックの発生原因と、本実施の形態における弾性波デバイス８のクラックの抑制効果について説明する。
【００２３】
図８における従来の弾性波デバイス１は、バンプ６により実装基板（図示せず）に実装された状態で、熱衝撃が加わると、弾性波デバイス１の熱膨張係数と実装基板の熱膨張係数との差に起因する熱応力がバンプ６及びメタル層６ａを介し、引き出し電極５や誘電体層４を通じて圧電基板２に伝達される。その結果、圧電基板２に応力が加わり、圧電基板２にクラックが生じてしまう。特に、引き出し電極５を誘電体層４の上面で引き回しインダクタンス等を形成する場合には、引き出し電極５と誘電体層４との接触面積がさらに大きくなるため、圧電基板２にクラックが生じやすくなる。
【００２４】
本実施の形態における弾性波デバイス８は、引き出し電極１３と誘電体層１１との間に応力緩和層１２を設けている。この応力緩和層１２の弾性率は、誘電体層１１の弾性率よりも小さいため、バンプ１４から引き出し電極１３を介して伝わる熱応力を緩和することができる。従って、圧電基板９に与える歪みを小さくすることができ、クラックの発生を抑制することが可能となる。
【００２５】
なお、応力緩和層１２の弾性率は、望ましくは、１０ＧＰａ以下の材料を用いる。これにより、バンプ１４から引き出し電極１３を介して伝わる熱応力を効果的に緩和することができる。
【００２６】
図２は、本実施の形態における弾性波デバイス８に補強部を設けた例である。図２に示す如く、ＩＤＴ電極１０と引き出し電極１３とが接続される部分に補強部１６を設けることにより、ＩＤＴ電極１０と引き出し電極１３とを電気的に確実に接続することができる。補強部１６は、ＩＤＴ電極１０と同種又は異種の材料を用いることができる。
【００２７】
また、図２に示す如く、バンプ１４の中心位置Ａと貫通孔１５の中心位置Ｂとを異ならせることにより、バンプ１４から引き出し電極１３を介して補強部１６又はＩＤＴ電極１０に伝わる熱ストレスを緩和することができる。望ましくは、バンプ１４の中心位置Ａを貫通孔１５の中心位置Ｂよりも外側（圧電基板９の端部側）とすることにより、弾性波デバイス８の外端部にバンプ１４を設けることができ、複数のバンプ１４間の距離を離すことができる。
【００２８】
図３は、本実施の形態における弾性波デバイス８にメタル層を設けた例である。図３に示す如く、引き出し電極１３とバンプ１４との間にメタル層１７を設けることにより、引き出し電極１３の材料によることなく、引き出し電極１３とバンプ１４の接続信頼性を向上させることができる。なお、メタル層１７の構成としてはニッケル、銅、金、ニッケル、クロムの少なくとも一種からなる単体金属、又はこれらを主成分とする合金又はそれらの金属が積層された構成である。また、メタル層１７は引き出し電極１３と同一の材料とし、引き出し電極１３が形成される部分のみ部分的に厚くしてもよい。この場合、メタル層１７と引き出し電極１３の密着性を高め引き出し電極１３とバンプ１４の接続信頼性を向上することができる。
【００２９】
図４は、本実施の形態における弾性波デバイス８の他の例である。図４に示す如く、誘電体層１１は、異種材料からなる誘電体層１１ａと誘電体層１１ｂとを積層して形成しても良い。
【００３０】
例えば、誘電体層１１ａはＳｉＯ2とし、誘電体層１１ｂは圧電基板９を伝搬する横波の速度よりも速い横波が伝搬する媒質で形成することにより、主要波を、弾性波デバイス８の中に閉じ込めることができる。この誘電体層１１ｂの膜厚は、主要波であるＳＨ波の波長λの０．８倍以上とすることにより、顕著な閉じ込め効果を奏することが可能となる。望ましくは、誘電体層１１の膜厚が主要波であるＳＨ波の波長λ以上であると、主要波を、弾性波デバイス８の中にほぼ完全に閉じ込めることができる。
【００３１】
誘電体層１１ｂとして、例えば、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、シリコン（Ｓｉ）などを用いることができる。望ましくは、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）を用いることで外部からの湿気を遮断し、ＩＤＴ電極１０の腐食を抑制することができる。この誘電体層１１ｂは、圧電基板９の上にＩＤＴ電極１０を覆うように、例えば、スパッタリングや蒸着、ＣＶＤにより形成される。
【００３２】
また、図４に示す如く、応力緩和層１２の外端部Ｃを誘電体層１１の外端部Ｄよりも外側に形成し、応力緩和層１２が誘電体層１１の外側で圧電基板９と接するように構成することにより、誘電体層１１に対する熱応力の緩和効果をさらに高めることができる。
【００３３】
また、誘電体層１１ｂの外端部Ｄを誘電体層１１ａの外端部Ｅよりも外側に形成し、誘電体層１１ｂが誘電体層１１ａの外側で圧電基板９と接するように構成することにより、圧電基板９と誘電体層１１ａの界面からの湿気の浸入を抑制しＩＤＴ電極１０の腐食を抑制することができる。
【００３４】
図５は、本実施の形態における弾性波デバイス８の他の例である。図５に示す如く、圧電基板９の外端部Ｇを応力緩和層１２の外端部Ｃよりも外側となるように構成することにより、弾性波デバイス８をダイシングする際の圧電基板９のクラックの発生を抑制することができる。
【００３５】
図６は、本実施の形態における弾性波デバイス８の他の例である。図６に示す如く、引き出し電極１３を覆うように第２の応力緩和層１８を設けても良い。第２の応力緩和層１８により引き出し電極１３が外部からの湿気や機械的な衝撃から保護されるとともに、第２の応力緩和層１８の弾性率を誘電体層１１の弾性率よりも小さくすることにより、バンプ１４から引き出し電極１３を介して伝わる熱応力を小さくすることができ、圧電基板９に与える歪みを小さくすることができる。
【００３６】
第２の応力緩和層１８は引き出し電極１３の上面に接するとともにバンプ１４とも接するため、応力緩和層１２と比べて、バンプ１４からの熱応力が伝わり易い。従って、第２の応力緩和層１８の弾性率を応力緩和層１２の弾性率と同じ若しくは小さくすることにより、バンプ１４からの熱ストレスに起因する熱応力を小さくすることができ、圧電基板９に与える歪みを更に小さくすることができる。望ましくは、第２の応力緩和層１８と応力緩和層１２とを同一の材料を用いて形成することにより、第２の応力緩和層１８と応力緩和層１２との密着性を良くすることができる。
【００３７】
また、第２の応力緩和層１８の外端部Ｈを誘電体層１１の外端部Ｃよりも外側に形成し、第２の応力緩和層１８が誘電体層１１の外側で圧電基板９と接するように構成することにより、圧電基板９と誘電体層１１ａの界面からの湿気の浸入を抑制しＩＤＴ電極１０の腐食を抑制することができる。
【００３８】
また、圧電基板９の外端部Ｇを第２の応力緩和層１８の外端部Ｈよりも外側となるように構成することにより、弾性波デバイス８をダイシングする際の圧電基板９のクラックの発生を抑制することができる。
【００３９】
図７は本実施の形態における弾性波デバイス８の全体斜視図である。図７に示す如く、応力緩和層１２の上において、貫通孔１５とバンプ１４との間で引き出し電極１３によりインダクタンスを形成することができる。このように引き出し電極１３を引き回すことによりインダクタンスを形成する場合、従来の弾性波デバイス１においては、引き出し電極５と誘電体層４との接触面積がさらに大きくなるため、圧電基板２にクラックが生じ易くなる。しかし、本実施の形態の弾性波デバイス８においては、誘電体層１１を設けることにより、引き出し電極１３によりインダクタンスを形成した場合であっても、圧電基板９のクラックの発生を抑制することが可能となる。
【００４０】
なお、本実施の形態においては、応力緩和層１２の上面に引き出し電極１３を形成し、引き出し電極１３を覆うように第２の応力緩和層１８を形成する構成としているが、この構成に限定するもので無い。例えば、第２の応力緩和層の上面に、引き出し電極１３を設けても良い。更に、この引き出し電極１３を覆う第３の応力緩和層（図示せず）を形成しても良い。この構成により、バンプ１４から引き出し電極を介して伝わる熱応力を応力緩和層で効率的に緩和することができ、圧電基板９に与える歪みを小さくし、クラックの発生の抑制が図れる。
【００４１】
また、本実施の形態における弾性波デバイス８を用いてフィルタを構成することにより、圧電基板９におけるクラックの発生を抑制した信頼性の高いフィルタとすることができる。
【００４２】
また本実施の形態における弾性波デバイス８を用いた送信フィルタ又は受信フィルタを備えたデュプレクサとすることにより、圧電基板９におけるクラックの発生を抑制した信頼性の高いデュプレクサとすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の弾性波デバイスは、圧電基板におけるクラックの発生を抑制し、弾性波デバイスの信頼性を向上させることができるので、携帯端末等において有用である。
【符号の説明】
【００４４】
１、８  弾性波デバイス
２、９  圧電基板
３、１０  ＩＤＴ電極
４、１１  誘電体層
５、１３  引き出し電極
６、１４  バンプ
６ａ、１７  メタル層
７  保護層
１２  応力緩和層
１５  貫通孔
１６  補強部
１８  第２の応力緩和層
【図１】
2011135244.tif 000003
【図２】
2011135244.tif 000004
【図３】
2011135244.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2011135244.tif 000008
【図７】
2011135244.tif 000009
【図８】
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