(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに背向する一方主面及び他方主面を有する圧電薄膜と、
前記一方主面に形成された機能導体と、
前記他方主面側に位置する支持基板と、
前記圧電薄膜を前記支持基板に固定する固定層と、
前記圧電薄膜と前記支持基板との間に配置された回路素子と、
前記固定層および前記圧電薄膜を厚み方向に貫通する導電性ビアホールと、
前記一方主面に配置され、前記機能導体及び前記導電性ビアホールと接続されている配線導体と、
を備え、
前記圧電薄膜、前記固定層および前記支持基板によって囲まれている空隙を有し、
前記回路素子は、インダクタとして機能する導体パターンを有し、
前記導体パターンにおいて前記インダクタとして機能する部分は、前記空隙内に配置されており、
前記導体パターンの両端は、前記導電性ビアホールと接続されている、圧電モジュール。
【請求項２】
前記回路素子は、前記圧電薄膜または前記支持基板に形成された導体パターンからなる、
請求項１に記載の圧電モジュール。
【請求項３】
前記導体パターンの形成領域は、前記機能導体の形成領域と重なっている、
請求項１または２に記載の圧電モジュール。
【請求項４】
前記導体パターンの形成領域の全体は、前記機能導体の形成領域と重なっている、
請求項３に記載の圧電モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電共振器と他の回路素子とが搭載された圧電モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、圧電共振器を用いたフィルタが各種実用化されている。このように圧電共振器を含むフィルタ等の圧電モジュールでは、圧電共振器と、他の回路素子を一体化して構成することがある。ここで、他の回路素子としては、例えば、圧電共振器用の整合回路を構成するインダクタ、キャパシタ等である。【０００３】
特許文献１に記載のフィルタは、基板の表面に圧電共振器およびキャパシタが形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−９３３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されたフィルタの構成では、基板表面に回路素子が形成されているため、回路素子の耐候性が低く、別途耐候性を向上させる構造を追加しなければならない。【０００６】
したがって、この発明の目的は、回路素子の耐候性を向上させた、信頼性の高い圧電モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の圧電モジュールは、機能導体が形成された圧電薄膜と、支持基板と、圧電薄膜を支持基板に固定する固定層と、圧電薄膜と支持基板との間に配置された回路素子と、を備える。【０００８】
この構成では、保護用の部材を別途設けることなく、回路素子の耐候性が向上する。【０００９】
また、この発明の圧電モジュールでは、回路素子は、圧電薄膜または支持基板に形成された導体パターンからなることが好ましい。【００１０】
この構成では、実装型部品を用いることなく回路素子が形成される。これにより、実装型部品を圧電薄膜または支持基板に実装する構造を用いなくてもよく、実装構造に起因する不良の発生を抑制できる。【００１１】
また、この発明の圧電モジュールでは、圧電薄膜における共振器用電極が形成される面に直交する方向に視て、固定層は、機能導体が形成される領域を含む形状の空隙を備えていてもよい。【００１２】
この構成では、圧電共振器の特性が向上する。したがって、信頼性が高く、より優れた特性を有する圧電モジュールを実現できる。【００１３】
また、この発明の圧電モジュールでは、導体パターンは空隙と重なることが好ましい。【００１４】
この構成では、回路素子と圧電共振器とが近接もしくは少なくとも部分的に重なる。したがって、圧電モジュールを小型に形成することができる。【００１５】
また、この発明の圧電モジュールでは、導体パターンの形成領域は、機能導体の形成領域と重なっていることが好ましい。【００１６】
この構成では、圧電モジュールをさらに小型に形成することができる。【００１７】
また、この発明の圧電モジュールでは、導体パターンの形成領域の全体は、機能導体の形成領域と重なっている。【００１８】
この構成では、圧電モジュールをより一層小型に形成することができる。【００１９】
また、この発明の圧電モジュールでは、固定層は、音響インピーダンスが異なる複数種類の層を積層した音響反射層であってもよい。【００２０】
この構成であっても、回路素子の耐候性が向上し、信頼性の高い圧電モジュールを実現できる。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によれば、回路素子の耐候性を向上させた、信頼性の高い圧電モジュールを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る圧電モジュールの構成を示す側面断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る圧電モジュールにおける機能導体が形成される面および回路素子が形成される面の平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る圧電モジュールにおける層間配線の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る圧電モジュールの製造方法における各工程での形状を示す側面断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る圧電モジュールの製造方法における各工程での形状を示す側面断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る圧電モジュールの構成を示す側面断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る圧電モジュールにおける機能導体が形成される面および回路素子が形成される面の平面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る圧電モジュールの製造方法における各工程での形状を示す側面断面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る圧電モジュールの構成を示す側面断面図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る圧電モジュールの構成を示す側面断面図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係る圧電モジュールにおける回路素子が形成される面の平面図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態に係る圧電モジュールの構成を示す側面断面図である。
【図１３】本発明の第６の実施形態に係る圧電モジュールの構成を示す側面断面図である。
【図１４】本発明の第７の実施形態に係る圧電モジュールの構成を示す側面断面図である。
【図１５】本発明の第８の実施形態に係る圧電モジュールの構成を示す側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の第１の実施形態に係る圧電モジュールについて、図を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る圧電モジュールの構成を示す側面断面図（図２におけるＡ−Ａ断面図に相当する。）である。図２（Ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る圧電モジュールにおける機能導体が形成される面の平面図である。図２（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る圧電モジュールにおける回路素子が形成される面の平面図である。図３は、本発明の第１の実施形態に係る圧電モジュールにおける層間配線の構成を示す断面図（図２におけるＢ−Ｂ断面図に相当する。）である。
【００２４】
圧電モジュール１０は、圧電薄膜２０、固定層３０、および支持基板４０を備える。固定層３０は、圧電薄膜２０の裏面に接着しており、固定層３０の裏面（圧電薄膜２０が当接する面と反対側の面）には、支持基板４０が接着している。この構成によって、圧電薄膜２０は、固定層３０によって支持基板４０に支持されている。
【００２５】
圧電薄膜２０は、ＬＮ（ＬｉＮｂＯ３）、ＬＴ（ＬｉＴａＯ３）等の圧電体である。固定層３０は、ＳｉＯ２等の絶縁体である。支持基板４０は、Ｓｉ、サファイヤ、ガラス等である。
【００２６】
圧電薄膜２０の表面（固定層３０側の面と反対側の面）には、機能導体２１１，２１２が形成されている。機能導体２１１，２１２は平面視して櫛歯形状である。機能導体２１１，２１２は、所謂ＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）を形成するように配置されている。この構成により、圧電共振器が構成される。
【００２７】
圧電薄膜２０の表面には、配線導体２２１，２２２が形成されている。配線導体２２１は、機能導体２１１に接続されている。配線導体２２２は、機能導体２１２に接続されている。配線導体２２１，２２２は、機能導体２１１，２１２を外部回路に接続する導体である。機能導体２１１，２１２、配線導体２２１，２２２は、Ａｌ等の導電率の高い材料である。
【００２８】
固定層３０には、空隙３００が形成されている。空隙３００は、圧電薄膜２０、固定層３０および支持基板４０によって囲まれている。ただし、空隙３００は、圧電薄膜２０に設けられた貫通孔２００に挿通している。この貫通孔２００は、空隙３００を形成する際に利用されている。
【００２９】
支持基板４０の表面（固定層３０側）には、導体パターン５０が形成されている。導体パターン５０は、両端が引き回し導体であり、これら両端の引き回し導体の間の部分がミアンダ形状である。この構成によって、導体パターン５０は、インダクタとして機能する。導体パターン５０は、機能導体２１１，２１２および配線導体２２１，２２２と同様の材料である。
【００３０】
導体パターン５０におけるミアンダ形状の部分は、平面視して空隙３００の領域内に配置されている。さらに、導体パターン５０におけるミアンダ形状の部分は、機能導体２１１，２１２によって構成されるＩＤＴの領域と重なっている。
【００３１】
導体パターン５０の両端は、固定層３０および圧電薄膜２０を厚み方向に貫通する導電性ビアホール２４０によって、配線導体２２１，２２２に接続されている。
【００３２】
このような構成を用いることによって、圧電共振器に接続する回路素子であるインダクタが外部に露出しない。したがって、インダクタの耐候性を向上させることができる。
【００３３】
また、このような構成を用いることによって、インダクタと圧電共振器とが平面視して重なる。したがって、圧電共振器と、この圧電共振器に接続する周辺の回路素子とからなる共振回路の部分を小型にすることができる。さらに、このような構成を用いることによって、インダクタと圧電共振器とが略全面で重なる。したがって、圧電共振器と、この圧電共振器に接続する周辺の回路素子とからなる共振回路の部分をさらに小型にすることができる。
【００３４】
また、本実施形態の構成では、インダクタを構成する導体パターン５０と圧電共振器とが空隙３００によって離間されているので、それぞれの相互干渉を抑制することができる。
【００３５】
このような構成からなる圧電モジュール１０は、次に示す工程によって形成される。図４および図５は、本発明の第１の実施形態に係る圧電モジュールの製造方法における各工程での形状を示す側面断面図である。
【００３６】
図４（Ａ）に示すように、支持基板４０の表面に、導体パターン５０を形成する。次に、図４（Ｂ）に示すように、支持基板４０の表面に、犠牲層３１を形成する。犠牲層３１は、例えば、ＺｎＯである。
【００３７】
次に、図４（Ｃ）に示すように、支持基板４０の表面に固定層３０を形成する。固定層３０は、犠牲層３１を覆うように形成した後に、犠牲層３１の段差を平坦化することによって形成される。なお、犠牲層３１の表面に当接する固定層３０は、平坦化の際に全て削除しなくてもよい。
【００３８】
次に、図４（Ｄ）に示すように、平坦化された固定層３０および犠牲層３１の表面に、圧電基板Ｐ２０を接着する。次に、図５（Ａ）に示すように、圧電基板Ｐ２０を研磨等によって薄膜化し、圧電薄膜２０を形成する。
【００３９】
次に、図５（Ｂ）に示すように、圧電薄膜２０に機能導体２１１，２１２を形成する。この際、図示していないが、配線導体２２１，２２２も圧電薄膜２０に形成する。なお、導電性ビアホール２４０は、機能導体２１１，２１２および配線導体２２１，２２２の形成前に、圧電薄膜２０および固定層３０に形成する。
【００４０】
次に、図５（Ｃ）に示すように、圧電薄膜２０に貫通孔２００を形成する。そして、貫通孔２００を介して、犠牲層３１を除去する。例えば、犠牲層３１をウェットエッチングによって除去する。この処理によって、固定層３０には空隙３００が形成される。
【００４１】
以上の製造方法を得ることによって、圧電モジュール１０が形成される。
【００４２】
なお、本実施形態では、インダクタを形成する態様を示したが、キャパシタ、抵抗等の他の回路機能を有する素子を形成してもよい。また、本実施形態では、支持基板４０の表面に導体パターンを形成することによって、回路機能を有する素子を形成する態様を示したが、実装型の回路素子を用いてもよい。ただし、実装型の回路素子では、実装型の回路素子が実装される導体パターン、この導体パターンと実装型の回路素子を接合する接合部材を必要とする。したがって、導体パターンによって回路機能を有する素子を形成する態様の方が、実装による不具合が生じず、実装型の回路素子、接合部材を別に用いなくてもよい。
【００４３】
次に、本発明の第２の実施形態に係る圧電モジュールについて図を参照して説明する。図６は、本発明の第２の実施形態に係る圧電モジュールの構成を示す側面断面図である。図７（Ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る圧電モジュールにおける機能導体が形成される面の平面図である。図７（Ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る圧電モジュールにおける回路素子が形成される面の平面図である。
【００４４】
本実施形態に係る圧電モジュール１０Ａは、回路素子を構成する導体パターン５０Ａおよび空隙３００Ａの構成が第１の実施形態に係る圧電モジュール１０と異なる。他の構成は、第１の実施形態に係る圧電モジュール１０と同じである。
【００４５】
導体パターン５０Ａは、圧電薄膜２０の裏面に形成されている。平面視して、導体パターン５０Ａは、伸長する方向の両端を除き、空隙３００Ａに重なっている。また、平面視して、導体パターン５０Ａは、ＩＤＴの領域と重なっていない。
【００４６】
この構成によって、本実施形態に係る圧電モジュール１０Ａは、圧電モジュール１０と同様に、信頼性が高く小型となる。
【００４７】
このような構成からなる圧電モジュール１０Ａは、次に示す工程によって形成される。図８は、本発明の第２の実施形態に係る圧電モジュールの製造方法における各工程での形状を示す側面断面図である。
【００４８】
図８（Ａ）に示すように、圧電基板Ｐ２０の裏面に導体パターン５０Ａを形成する。次に、図８（Ｂ）に示すように、圧電基板Ｐ２０の裏面に犠牲層３１Ａを形成する。この際、犠牲層３１Ａは、導体パターン５０Ａの両端以外を覆うように形成されている。
【００４９】
次に、図８（Ｃ）に示すように、固定層３０Ａを形成し、支持基板４０を固定層３０Ａおよび犠牲層３１Ａに接着する。
【００５０】
次に、図８（Ｄ）に示すように、圧電基板Ｐ２０を薄膜化して圧電薄膜２０を形成し、圧電薄膜２０の表面に機能導体２１１，２１２を形成する。
【００５１】
次に、図８（Ｅ）に示すように、圧電薄膜２０に貫通孔２００を形成し、犠牲層３１Ａを除去することによって、空隙３００Ａを形成する。
【００５２】
次に、本発明の第３の実施形態に係る圧電モジュールについて図を参照して説明する。図９は、本発明の第３の実施形態に係る圧電モジュールの構成を示す側面断面図である。
【００５３】
本実施形態に係る圧電モジュール１０Ｂは、第１の実施形態に係る圧電モジュール１０に対して、固定層３０Ｂの形状が異なる。固定層３０Ｂは、導体パターン５０を覆うように、支持基板４０の表面の全面に形成されている。このような構成であっても、第１の実施形態に係る圧電モジュール１０と同様に、圧電モジュール１０Ｂは、信頼性が高く小型となる。
【００５４】
次に、本発明の第４の実施形態に係る圧電モジュールについて図を参照して説明する。図１０は、本発明の第４の実施形態に係る圧電モジュールの構成を示す側面断面図である。図１１は、本発明の第４の実施形態に係る圧電モジュールにおける回路素子が形成される面の平面図である。
【００５５】
本実施形態に係る圧電モジュール１０Ｃは、第３の実施形態に係る圧電モジュール１０Ｂに対して、回路素子を構成する導体パターン５０Ｃの配置位置および形状が異なる。導体パターン５０Ｃは、固定層３０Ｃにおける空隙３００に重ならない位置に形成されている。この際、導体パターン５０Ｃは、空隙３００に近接し且つ空隙３００の外形に略沿う形状であるとよい。導体パターン５０Ｃはミアンダ形状からなる。
【００５６】
このような構成であっても、第３の実施形態に係る圧電モジュール１０Ｂと同様に、圧電モジュール１０Ｃは、信頼性が高く小型となる。このような構成とすることによって、導体パターン５０Ｃを長くすることができ、圧電モジュール１０Ｃの面積の増加を抑制しながら、インダクタンスを稼ぐことができる。
【００５７】
次に、本発明の第５の実施形態に係る圧電モジュールについて図を参照して説明する。図１２は、本発明の第５の実施形態に係る圧電モジュールの構成を示す側面断面図である。
【００５８】
本実施形態に係る圧電モジュール１０Ｄは、第４の実施形態に係る圧電モジュール１０Ｃに対して、回路素子を構成する導体パターン５０Ｄの配置位置が異なる。導体パターン５０Ｄは、圧電薄膜２０の裏面に配置されている。このような構成であっても、第４の実施形態に係る圧電モジュール１０Ｃと同様に、圧電モジュール１０Ｄは、信頼性が高く小型となる。
【００５９】
次に、本発明の第６の実施形態に係る圧電モジュールについて図を参照して説明する。図１３は、本発明の第６の実施形態に係る圧電モジュールの構成を示す側面断面図である。
【００６０】
本実施形態に係る圧電モジュール１０Ｅは、第４の実施形態に係る圧電モジュール１０Ｃに対して、空隙３００Ｅの形状が異なる。空隙３００Ｅは、固定層３０Ｅおよび支持基板４０を貫通する形状で形成されている。導体パターン５０Ｅは、導体パターン５０Ｃと同じ構成である。このような構成であっても、第４の実施形態に係る圧電モジュール１０Ｃと同様に、圧電モジュール１０Ｅは、信頼性が高く小型となる。また、犠牲層を形成することなく空隙を形成することができるので、簡素な製造工程によって、圧電モジュール１０Ｅを形成することができる。
【００６１】
次に、本発明の第７の実施形態に係る圧電モジュールについて図を参照して説明する。図１４は、本発明の第７の実施形態に係る圧電モジュールの構成を示す側面断面図である。
【００６２】
本実施形態に係る圧電モジュール１０Ｆは、第６の実施形態に係る圧電モジュール１０Ｅに対して、回路素子を構成する導体パターン５０Ｆの配置位置が異なる。導体パターン５０Ｆは、圧電薄膜２０の裏面に配置されている。このような構成であっても、第６の実施形態に係る圧電モジュール１０Ｅと同様に、圧電モジュール１０Ｆは、信頼性が高く小型となる。
【００６３】
次に、本発明の第８の実施形態に係る圧電モジュールについて図を参照して説明する。図１５は、本発明の第８の実施形態に係る圧電モジュールの構成を示す側面断面図である。
【００６４】
本実施形態に係る圧電モジュール１０Ｇは、第５の実施形態に係る圧電モジュール１０Ｄに対して、固定層３０が音響反射層６０によって形成されている点で異なる。
【００６５】
音響反射層６０は、音響インピーダンスが異なる複数の層を積層することによって形成されている。低音響インピーダンス層は、例えばＳｉＯ２であり、高音響インピーダンス層は、例えばＷ等の金属、または、ＡｌＮ，ＳｉＮ等の誘電体である。音響反射層６０は、接着層６１によって支持基板４０に接着されている。
【００６６】
このような構成であっても、第５の実施形態に係る圧電モジュール１０Ｄと同様に、圧電モジュール１０Ｇは、信頼性が高く小型となる。
【００６７】
なお、導体パターン５０Ｇは、音響反射層６０を構成するいずれの層に設けてもよい。
【００６８】
また、上述の各実施形態では、表面弾性波共振器を構成する態様を示したが、板波共振器、バルク波共振器を構成する態様に対しても、上述の導体パターンの形成態様を適用することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ：圧電モジュール
２０：圧電薄膜
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｅ：固定層
３１，３１Ａ：犠牲層
４０：支持基板
５０，５０Ａ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅ，５０Ｆ：導体パターン
６０：音響反射層
６１：接着層
２００：貫通孔
２１１，２１２：機能導体
２２１，２２２：配線導体
２４０：導電性ビアホール
３００，３００Ａ，３００Ｅ：空隙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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