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WO2013115115A1 - 弾性表面波素子及びそれを備えた複合モジュール - Google Patents

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piezoelectric substrate
surface acoustic
buffer layer
electrode
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竹村　忠治
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株式会社村田製作所
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    • H03H9/02818—Means for compensation or elimination of undesirable effects
    • H03H9/02866—Means for compensation or elimination of undesirable effects of bulk wave excitation and reflections

Definitions

  • Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2008-227748 discloses a surface acoustic wave element that suppresses deformation of the hollow structure of a surface acoustic wave filter caused by pressure during modularization, and a method for manufacturing the same.
  • the comb electrode 16 is composed of an input comb electrode 16a and an output comb electrode 16b.
  • an electric signal is applied to the input comb electrode 16a, a surface acoustic wave corresponding to the electrode finger period is generated by the piezoelectric effect.
  • the generated surface acoustic wave is propagated along the piezoelectric substrate surface to the output comb electrode 16b. Then, as described above, a signal output having a frequency corresponding to the electrode finger period can be obtained by the output comb electrode 16b.
  • the radiated bulk wave is reflected by the other main surface 14 of the piezoelectric substrate (the main surface of the piezoelectric substrate on which the comb-shaped electrode 16 is not formed) and becomes a surface acoustic wave on the main surface 12 of the piezoelectric substrate on the comb-shaped electrode side. Superimposed.
  • the piezoelectric substrate is thick, the bulk wave is reflected by the other main surface 14 of the piezoelectric substrate, but the propagation distance to the main surface 12 is increased, and thus the bulk wave is attenuated.
  • the piezoelectric substrate when the piezoelectric substrate is thinned, the propagation distance is shortened, the amount of reflection of the reflected bulk wave is reduced in the piezoelectric substrate, and the amount of bulk wave reaching the principal surface 12 is also increased, so that the surface acoustic wave is generated. The effect of.
  • a main object of the present invention is to provide a surface acoustic wave device that suppresses deterioration of filter characteristics by reducing bulk waves superimposed on surface acoustic waves.
  • the present invention includes a piezoelectric substrate having a comb-shaped electrode formed on one main surface, an insulating layer formed around the comb-shaped electrode, and a cover disposed on the insulating layer and the comb-shaped electrode so as to cover them.
  • An elastic surface comprising a layer, a columnar electrode penetrating the insulating layer and the cover layer and connected to the comb electrode via a connection wiring, and a buffer layer being disposed on the other principal surface of the piezoelectric substrate It is a wave element.
  • the bulk wave transmitted in the thickness direction of the piezoelectric substrate is absorbed by the buffer layer.
  • the present invention makes it possible to reduce the thickness of the piezoelectric substrate while maintaining the quality of the filter characteristics, thereby contributing to the reduction in the height of the surface acoustic wave element.
  • the top surface of the surface acoustic wave element is a buffer layer, laser marking can be performed on the surface acoustic wave element without damaging the piezoelectric substrate.
  • a resin may be used as the buffer layer, and a filler may be included in the resin in order to bring the acoustic impedance of the buffer layer close to the acoustic impedance of the piezoelectric substrate.
  • the acoustic impedance of the buffer layer can be brought close to the acoustic impedance of the piezoelectric substrate.
  • the bulk wave transmitted through the piezoelectric substrate is less likely to be reflected at the interface between the piezoelectric substrate and the buffer layer, and the bulk wave absorption effect is further increased. Therefore, since the bulk wave superimposed on the surface acoustic wave can be further reduced, the effect of suppressing the deterioration of the filter characteristics is enhanced.
  • the resin used for the buffer layer is curable, it is possible to prevent the piezoelectric substrate from being damaged due to an impact at the time of dropping or mounting.
  • the linear expansion coefficient of the entire buffer layer can be made closer to the linear expansion coefficient of the piezoelectric substrate. Therefore, the deformation of the piezoelectric substrate caused by the temperature change due to the difference between the linear expansion coefficients of the piezoelectric substrate and the buffer layer can be suppressed, so that the deterioration of the characteristics of the surface acoustic wave element due to the temperature change can be suppressed.
  • a layer close to the linear expansion coefficient of the piezoelectric substrate can be formed in order from the side close to the piezoelectric substrate.
  • this configuration not only the effect of reducing the bulk wave is increased, but also the difference in linear expansion coefficient between the piezoelectric substrate, the buffer layer in contact with the piezoelectric substrate, and the adjacent buffer layer is reduced, so that it occurs at each interface due to temperature change. Stress is reduced.
  • the deformation of the piezoelectric substrate caused by the temperature change due to the difference in the linear expansion coefficient can be suppressed, so that the deterioration of the characteristics of the surface acoustic wave element due to the temperature change can be suppressed.
  • the buffer layer when the piezoelectric substrate is viewed in plan, the buffer layer may be disposed so as to cover only the comb-tooth electrode. According to this configuration, since the buffer layer is formed in the minimum necessary range, the bulk wave superimposed on the surface acoustic wave can be reduced, and the buffer layer cost can be suppressed.
  • the main surface of the piezoelectric substrate on the side opposite to the surface on which the comb electrodes are provided may be provided with unevenness. According to this configuration, since the bulk wave is absorbed by the buffer layer and the bulk wave is scattered by the uneven surface, the effect of reducing the bulk wave superimposed on the surface acoustic wave is enhanced. In addition, the adhesion strength between the piezoelectric substrate and the buffer layer can be improved.
  • a composite module configured by mounting the surface acoustic wave element on a substrate can be obtained.
  • the insulating layer 18 and the cover layer 20 can be, for example, a resin such as an epoxy resin, a polyimide resin, silicone, a phenol resin, an unsaturated polyester resin, or a polyurethane resin.
  • a resin such as an epoxy resin, a polyimide resin, silicone, a phenol resin, an unsaturated polyester resin, or a polyurethane resin.
  • the surface acoustic wave device according to the present invention has a hollow structure in which the upper surface of the comb-tooth electrode 16 that is a vibrating portion is hollow in order to maintain its function.
  • the surface acoustic wave element in the above embodiment is opposite to the piezoelectric substrate and the via-hole electrode 22 that is a columnar electrode that penetrates the insulating layer 18 and the cover layer 20 and is connected to the comb-teeth electrode 16 via the connection wiring 21. And a connection electrode 24 disposed at an end of the via hole electrode 22 on the side.
  • the connection electrode 24 can be a bump electrode using Au, solder, or the like.
  • the surface acoustic wave device can suppress the deterioration of the filter characteristics caused by making the piezoelectric substrate 10 thinner.
  • a surface acoustic wave is generated and propagates to the output comb electrode 16b.
  • a bulk wave propagating inside the piezoelectric substrate is generated in the thickness direction of the piezoelectric substrate. This bulk wave travels through the inside of the piezoelectric substrate and reaches the surface 14 of the piezoelectric substrate 10 opposite to the surface 12 on which the comb electrodes 16 are formed.
  • the piezoelectric substrate main surface 14 opposite to the main surface 12 on which the comb electrode 16 is formed is in contact with air instead of the buffer layer 26, the bulk wave is almost totally reflected. This is because the difference in acoustic impedance between air and the piezoelectric substrate 10 is extremely large. Since the acoustic impedance is represented by the product of the sound speed in the medium and the density of the medium, the acoustic impedance of air having a density of 1.29 kg / m 3 and a sound speed of 331 m / s is about 430 kg / m 2 s.
  • the acoustic impedance of the piezoelectric substrate 10 is a case where a leaky wave surface acoustic wave filter having a sound velocity of about 4000 m / s is designed using lithium tantalate (density: 7.45 ⁇ 10 3 kg / m 3 ) as the piezoelectric substrate. 2.98 ⁇ 10 7 kg / m 2 s, which is extremely large compared to the acoustic impedance of air. Therefore, the bulk wave is almost totally reflected at the main surface 14 in contact with air.
  • the buffer layer 26 on the piezoelectric substrate main surface 14 on the side opposite to the comb-shaped electrode 16 the difference in acoustic impedance of each region with the main surface 14 as a boundary is greatly reduced. Therefore, a part of the bulk wave is transmitted through the interface between the piezoelectric substrate 10 and the buffer layer 26 and is attenuated by the buffer layer 26. Therefore, the bulk wave superimposed on the surface acoustic wave is reduced, and thus the filter characteristics. Deterioration of is suppressed.
  • the surface acoustic wave device can suppress the deterioration of the filter characteristics by reducing the bulk wave superimposed on the surface acoustic wave.
  • the piezoelectric substrate 10 can be thinned, and the surface acoustic wave element can be reduced in height.
  • the material used for the buffer layer 26 is a curable resin, it is possible to prevent the piezoelectric substrate 10 from being damaged (cracking, cracking, chipping, etc.) due to an impact or the like when dropped or mounted.
  • laser marking on the piezoelectric substrate causes cracks, so it was not possible to print a part number or the like on the top surface of the surface acoustic wave element.
  • laser marking can be performed on the surface of the buffer layer that is the top surface of the surface acoustic wave element.
  • the density of the buffer layer 26 can be adjusted, and the acoustic impedance of the buffer layer 26 can be brought close to the acoustic impedance of the piezoelectric substrate 10.
  • the addition of filler also has the effect of scattering bulk waves.
  • the addition of a filler having a smaller linear expansion coefficient than that of the resin can bring the linear expansion coefficient of the buffer layer 26 closer to the linear expansion coefficient of the piezoelectric substrate 10.
  • heavy metals such as tungsten (W: density 19200 kg / m 3 ), tantalum (Ta: density 16700 kg / m 3 ), gold (Au: density 19300 kg / m 3 ), and the like can also be used as the filler.
  • the density of the buffer layer 26 is higher than that using silica as the filler, for example.
  • the acoustic impedance of the buffer layer 26 can be made closer to the piezoelectric substrate 10, and the bulk wave attenuation effect at the interface between the piezoelectric substrate 10 and the buffer layer 26 is further enhanced.
  • the bulk wave is scattered by the heavy metal filler, the influence of the reflected bulk wave on the filter characteristics can be reduced.
  • any of the plurality of layers having different acoustic impedances may be a resin.
  • the plurality of layers having different acoustic impedances may be the same type of material, but the acoustic impedances should be different depending on, for example, the presence or absence of a filler, the type of filler to be added, the amount of filler added, etc. Can do.
  • the difference in acoustic impedance between the piezoelectric substrate 10 and the first buffer layer 26a is small, the amount of reflection of the bulk wave transmitted through the piezoelectric substrate 10 is small and transmitted through the interface between the piezoelectric substrate 10 and the first buffer layer 26a. A part of the bulk wave is absorbed by the first buffer layer 26a. Further, since the difference in acoustic impedance between the first buffer layer 26a and the second buffer layer 26b is small, bulk waves that are not absorbed by the first buffer layer 26a are absorbed by the second buffer layer 26b. Can do. Thus, by absorbing the bulk wave twice, the bulk wave reflected in the comb electrode direction can be reduced, and the effect of suppressing the deterioration of the characteristics of the surface acoustic wave element due to the bulk wave is further improved. be able to.
  • the plurality of layers may be configured to be layers closer to the linear expansion coefficient of the piezoelectric substrate 10 in order from the side closer to the piezoelectric substrate 10. Is possible.
  • the stress generated at each interface due to temperature changes is reduced.
  • the deformation of the piezoelectric substrate caused by the temperature change due to the difference in the linear expansion coefficient can be suppressed, so that the deterioration of the characteristics of the surface acoustic wave element due to the temperature change can be suppressed.
  • a buffer layer 26 so as to cover only the comb electrode 16 when the piezoelectric substrate 10 is viewed in plan.
  • a part of the plurality of layers having different acoustic impedances is a buffer layer that covers only the comb-shaped electrode 16 instead of the entire piezoelectric substrate when the piezoelectric substrate 10 is viewed in plan view.
  • the size of each layer may be different as in the case where the layer is a buffer layer that covers the entire main surfaces 12 and 14 of the piezoelectric substrate 10.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a surface acoustic wave element in which irregularities are provided on the main surface 14 of the piezoelectric substrate 10 opposite to the surface 12 on which the comb-shaped electrodes 16 are provided, and a buffer layer 26 is provided thereon.
  • the unevenness of the main surface of the piezoelectric substrate can be provided by roughening the surface of the piezoelectric substrate using, for example, a file or a sand blaster.
  • Other configurations of the surface acoustic wave element shown in FIG. 3 are the same as those of the surface acoustic wave element shown in FIG. 1, but in this configuration, the buffer layer 26 may be a plurality of different layers as described above. Good.
  • the bulk wave reflected by the uneven surface 14 ′ can be scattered, the effect of reducing the bulk wave superimposed on the surface acoustic wave is enhanced.
  • the adhesion strength between the piezoelectric substrate 10 and the buffer layer 26 can be improved.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a surface acoustic wave element having a configuration in which irregularities are provided on the surface of the buffer layer 26 opposite to the piezoelectric substrate 10.
  • the irregularities on the surface of the buffer layer can be provided by roughening the surface of the buffer layer using, for example, a file or a sand blaster.
  • the other structure of the surface acoustic wave element shown in FIG. 4 is the same as that of the surface acoustic wave element shown in FIG. 1, but in this structure, the buffer layer 26 may be a plurality of different layers as described above. Good. In this case, a part or all of a plurality of different layers may be provided with unevenness on the surface opposite to the piezoelectric substrate 10.
  • the surface acoustic wave element mounted on the composite module is an element in which the problem of deterioration of the filter characteristics due to thinning is solved. Therefore, the present invention greatly contributes to a case where a high quality filter is required and a reduction in the height of the entire module is desired.
  • the surface acoustic wave device according to the present invention is suitably used for mobile communication devices such as mobile phones, in particular, where high quality, small and thin filters are desired.

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Abstract

　バルク波による弾性表面波素子のフィルタ特性の劣化を抑制する。　櫛歯電極１６を一方主面１２に形成した圧電基板１０と、櫛歯電極１６の周囲に形成された絶縁層１８と、絶縁層１８と櫛歯電極１６の上部に配置されるカバー層２０と、絶縁層１８とカバー層２０を貫通し、接続配線２１を介して櫛歯電極１６に接続される柱状電極２２と、を含み、圧電基板の他方主面１４に緩衝層２６を配置されることを特徴とする弾性表面波素子。

Description

弾性表面波素子及びそれを備えた複合モジュール
　本発明は、弾性表面波フィルタあるいは弾性表面波デュプレクサ（分波器）等の弾性表面波素子とそれを備えた複合モジュールに関する。
　弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタとは、弾性表面波（ＳＡＷ：Ｓｕｒｆａｃｅ　Ａｃｏｕｓｔｉｃ　Ｗａｖｅ）という物質の表面を伝播する波の特性を利用したフィルタである。弾性表面波（ＳＡＷ）デュプレクサとは、弾性表面波フィルタを使用したデュプレクサである。弾性表面波フィルタや弾性表面波デュプレクサなどの弾性表面波素子では、圧電基板上に金属薄膜で櫛歯電極（ＩＤＴ：Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ　Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）が形成されている。このような弾性表面波素子では、圧電効果により弾性表面波を励振、受信することによって、電気的な入出力を行なうことができる。弾性表面波フィルタにおけるフィルタ機能は、基板材料に依存する表面波の伝播速度ｖと櫛歯電極の電極指周期λから、ｆ＝ｖ／λの関係にある周波数成分ｆのみが選択されることによって機能する。電磁波の伝播速度が約３０万ｋｍ／ｓであるのに比べ、弾性表面波フィルタにおける弾性表面波の伝播速度ｖは、２０００～５０００ｍ／ｓと非常に遅いため、弾性表面波フィルタの電極指周期λも小さいものとなる。そのため、弾性表面波を用いたフィルタは小型化に適し、近年では、特に携帯電話等の移動体通信機器に広く利用されている。
　このような移動体通信機器においては、電子部品をモジュール化して用いることが多くなってきている。特開２００８－２２７７４８号では、モジュール化の際の圧力による弾性表面波フィルタが有する中空構造の変形を抑制した弾性表面波素子およびその製造方法が開示されている。
　図６は、この先行技術文献に記載されているような電子部品としての弾性表面波素子の断面図である。圧電基板１０の一方主面１２には、櫛歯電極１６が設けられている。また、その面上の櫛歯電極１６の周囲には絶縁層１８が設けられ、絶縁層１８と櫛歯電極１６上部に、それらを覆うようにカバー層２０が配置されている。このように、弾性表面波素子は、その機能を維持するために、振動部分である櫛歯電極１６の上面は空洞とし、その周りを絶縁層１８で封止した中空構造を有している。また、図６に示した弾性表面波素子は、絶縁層１８とカバー層２０を貫通し、接続配線２１を介して櫛歯電極１６に接続されるビアホール電極２２と、圧電基板と反対側のビアホール電極２２の端部に配置される接続電極２４とを備えている。
　たとえばトランスバーサル型の弾性表面波フィルタの場合、櫛歯電極１６は、入力用櫛歯電極１６ａと出力用櫛歯電極１６ｂで構成されている。入力用櫛歯電極１６ａに電気信号を加えると、圧電効果により電極指周期に対応した弾性表面波が発生する。発生した弾性表面波は、圧電基板表面に沿って、出力用櫛歯電極１６ｂへと伝播される。そして、上述のように、出力用櫛歯電極１６ｂで電極指周期に対応する周波数の信号出力が得られる。
特開２００８－２２７７４８号公報
　近年、このような弾性表面波素子を搭載するような複合モジュールにおいて、小型化・薄型化の要求が高く、弾性表面波素子についても低背化の必要性が高まっている。
　弾性表面波素子を薄型化する場合、圧電基板の厚みを薄くすることも必要となってくる。しかしながら、圧電基板１０を薄くした場合、弾性表面波と共に発生するバルク波が、フィルタ特性において問題となる。入力用櫛歯電極１６ａに信号を入力した際に、弾性表面波と共に、圧電基板内部を伝播するバルク波が圧電基板１０の厚み方向に放射される。放射されたバルク波は、圧電基板の他方主面１４（櫛歯電極１６を形成していない圧電基板主面）で反射して、櫛歯電極側の圧電基板の主面１２における弾性表面波に重畳される。圧電基板が厚い場合は、バルク波は圧電基板の他方主面１４で反射するが、主面１２までの伝搬距離が長くなるため、バルク波は減衰する。しかし、圧電基板を薄くした場合、伝搬距離が短くなり、反射するバルク波が圧電基板内での減衰量が小さくなり、主面１２へのバルク波の到達量も大きくなるため、弾性表面波への影響が大きくなる。
　それゆえに、本発明の主たる目的は、弾性表面波に重畳されるバルク波を低減させることにより、フィルタ特性の劣化を抑制した弾性表面波素子を提供することである。
　本発明は、櫛歯電極を一方主面に形成した圧電基板と、櫛歯電極の周囲に形成された絶縁層と、絶縁層と櫛歯電極の上部に、それらを覆うように配置されるカバー層と、絶縁層とカバー層を貫通し、接続配線を介して櫛歯電極に接続される柱状電極とを含み、圧電基板の他方主面に緩衝層が配置されることを特徴とする弾性表面波素子である。
　本発明によれば、緩衝層により圧電基板の厚み方向に伝達されてきたバルク波が吸収される。そのことにより、弾性表面波に重畳されるバルク波を低減させることができ、フィルタ特性の劣化を抑制することができる。したがって、本発明は、フィルタ特性の品質を維持しながら圧電基板の厚みを薄くすることを可能とするため、弾性表面波素子の低背化に貢献できる。また、弾性表面波素子の天面が、緩衝層であるために、圧電基板に傷を付けることなく弾性表面波素子へのレーザーマーキングが可能となる。
　上記構成において、緩衝層として樹脂を使用し、緩衝層の音響インピーダンスを圧電基板の音響インピーダンスに近づけるために、樹脂内にフィラーを入れた構成とすることができる。この構成によれば、緩衝層の音響インピーダンスを圧電基板の音響インピーダンスに近づけることができる。これにより、圧電基板と緩衝層の界面において、圧電基板内を伝達してきたバルク波がより反射されにくくなり、バルク波吸収効果がより大きくなる。したがって、弾性表面波に重畳されるバルク波をより低減できるため、フィルタ特性劣化を抑制する効果が高まる。さらに、緩衝層に使用した樹脂が硬化性である場合には、落下時およびマウント時の衝撃等による圧電基板の破損を防ぐことができる。
　さらに、フィラーとして、緩衝層に用いられる樹脂より線膨張係数の小さいものを用いることにより、緩衝層全体の線膨張係数を圧電基板の線膨張係数に近づけることができる。そのため、圧電基板と緩衝層の線膨張係数の差により温度変化に伴って引き起こされる圧電基板の変形を抑制できるので、温度変化による弾性表面波素子の特性の劣化を抑制することができる。
　上記構成において、緩衝層を音響インピーダンスの異なる複数の層で構成することができる。この構成によれば、複数の界面でバルク波の透過および反射が発生し、透過したバルク波が緩衝層で吸収されるため、複数の層でバルク波の吸収が行なわれることになり、弾性表面波に重畳されるバルク波を低減させる効果が高まる。
　上記構成において、圧電基板に近い側から順に圧電基板の線膨張係数に近い層とした構成とすることができる。この構成によれば、バルク波を低減させる効果が高まるだけでなく、圧電基板とそれと接する緩衝層間、および、隣接する緩衝層間の線膨張係数の差を小さくするため、温度変化によって各界面で生じる応力が小さくなる。その結果、線膨張係数の差により温度変化に伴って引き起こされる圧電基板の変形を抑制できるので、温度変化による弾性表面波素子の特性の劣化を抑制することができる。
　上記構成において、圧電基板を平面視したとき、櫛歯電極のみを覆うように緩衝層を配置した構成とすることができる。この構成によれば、必要最小限の範囲に緩衝層が形成されるため、弾性表面波に重畳されるバルク波を低減し、かつ、緩衝層コストを抑えることができる。
　上記構成において、櫛歯電極が設けられた面とは反対側の圧電基板の主面に凹凸を設けた構成とすることができる。この構成によれば、緩衝層でバルク波を吸収すると共に、当該凹凸面でバルク波を散乱させるため、弾性表面波に重畳されるバルク波を低減させる効果が高まる。また、圧電基板と緩衝層との密着強度を向上できる。
　上記構成において、圧電基板とは反対側の緩衝層の面に凹凸を設けた構成にすることができる。この構成によれば、緩衝層でバルク波を吸収すると共に、当該凹凸面で、バルク波を散乱させるため、弾性表面波に重畳されるバルク波を低減させる効果が高まる。
　上記弾性表面波素子を、基板上に搭載して構成された複合モジュールとすることができる。
　本発明によれば、弾性表面波に重畳するバルク波を低減させることによりフィルタ特性の劣化を抑制することができる。そのため、フィルタ特性の品質を維持しながら圧電基板の厚みを薄くすることが可能となり、そのことは、弾性表面波素子の低背化につながる。
　この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための形態の説明から一層明らかとなろう。
図１は、本発明に係る弾性表面波素子の断面図を示す。 図２は、音響インピーダンスの異なる二層の緩衝層２６ａ、２６ｂを有する弾性表面波素子の断面図を示す。 図３は、櫛歯電極１６が設けられた面１２とは反対側の圧電基板１０の主面１４に凹凸を設け、その面上に緩衝層２６を設けた弾性表面波素子の断面図を示す。 図４は、圧電基板１０とは反対側の緩衝層の表面２８に凹凸を設けた弾性表面波素子の断面図を示す。 図５は、基板上に本発明に係る弾性表面波素子を搭載した複合モジュールの一実施例の斜視図を示す。 図６は、先行技術に係る弾性表面波素子の断面図を示す。
　本発明に係る弾性表面波素子の一実施形態について、図１を参照に説明する。本発明に係る弾性表面波素子は、櫛歯電極１６を一方主面１２に形成した圧電基板１０を有する。圧電基板１０は、たとえば、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、水晶（ＳｉＯ2）といった圧電単結晶である。圧電基板上の櫛歯電極１６の周囲には、絶縁層１８が設けられており、また、絶縁層１８と櫛歯電極１６の上部には、それらを覆うように配置されたカバー層２０が設けられている。絶縁層１８及びカバー層２０は、たとえば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂といった樹脂でありえる。このように、本発明に係る弾性表面波素子は、その機能を維持するために、振動部分である櫛歯電極１６の上面が空洞となっている中空構造を有している。
　さらに、上記実施形態における弾性表面波素子は、櫛歯電極が形成された面１２とは反対側の圧電基板１０の主面１４に緩衝層２６が設けられている。緩衝層２６の材質としては、圧電基板を伝ってきたバルク波を吸収できるもの、圧電基板の音響インピーダンスに近いもの、耐熱性が良いもの、線膨張係数が圧電基板に近いもの、圧電基板との密着性が良いもの、加工性が良いものが望ましい。緩衝層２６もまた、絶縁層１８およびカバー層２０と同様、たとえば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂といった樹脂でありえる。
　また、上記実施形態における弾性表面波素子は、絶縁層１８とカバー層２０を貫通し、接続配線２１を介して櫛歯電極１６に接続される柱状電極であるビアホール電極２２と、圧電基板と反対側のビアホール電極２２の端部に配置される接続電極２４とを含む。接続電極２４は、Ａｕや半田などを用いたバンプ電極でありえる。
　上述のような構成であることによって、本発明に係る弾性表面波素子は、圧電基板１０を薄くすることによるフィルタ特性の劣化を抑制することができる。
　入力用櫛歯電極１６ａに信号を入力することにより、弾性表面波が発生し、出力用櫛歯電極１６ｂへと伝播する。このとき、弾性表面波の発生と共に、圧電基板内部を伝播するバルク波が圧電基板の厚み方向に発生する。このバルク波は、圧電基板の内部を伝わって、櫛歯電極１６が形成されている面１２とは反対側の圧電基板１０の面１４に達する。
　ここで、櫛歯電極１６の形成されている主面１２とは反対側の圧電基板主面１４が緩衝層２６ではなく空気と接している場合、バルク波はほぼ全反射する。これは、空気と圧電基板１０との音響インピーダンスの差が極めて大きいことに起因する。音響インピーダンスは、媒質中の音速と媒質の密度との積で表されるので、密度１．２９ｋｇ／ｍ3、音速３３１ｍ／ｓである空気の音響インピーダンスは、約４３０ｋｇ／ｍ2ｓである。一方、圧電基板１０の音響インピーダンスは、圧電基板としてタンタル酸リチウム（密度：７．４５×１０3ｋｇ／ｍ3）を用いて音速約４０００ｍ／ｓのリーキー波の弾性表面波フィルタを設計する場合、２．９８×１０7ｋｇ／ｍ2ｓと空気の音響インピーダンスに比べて極めて大きい。そのため、バルク波は、空気と接している当該主面１４にてほぼ全反射する。
　しかしながら、櫛歯電極１６と反対側の圧電基板主面１４に緩衝層２６を設けることにより、当該主面１４を境にした各領域の音響インピーダンスの差は大幅に縮まる。したがって、バルク波の一部が圧電基板１０と緩衝層２６の間の界面を透過して、緩衝層２６によって減衰されるため、弾性表面波に重畳されるバルク波は低減され、こうして、フィルタ特性の劣化は抑制される。
　上述のように、本発明に係る弾性表面波素子は、弾性表面波に重畳されるバルク波を低減することにより、フィルタ特性の劣化を抑制できる。また、弾性表面波にバルク波が重畳するという問題を解消できたことで、圧電基板１０を薄くすることができ、弾性表面波素子の低背化が可能となる。
　さらに、緩衝層２６に使用した材料が硬化性の樹脂であった場合、たとえば、落下時およびマウント時の衝撃等による圧電基板１０の破損（ワレ、クラック発生、チッピングなど）を防ぐことができる。
　さらに、緩衝層がない場合は、圧電基板へのレーザーマーキングはクラックの原因となるため、弾性表面波素子の天面に部品番号等を印字することはできなかったが、緩衝層２６として、たとえばエポキシ樹脂又はポリイミド樹脂を使用した場合、弾性表面波素子天面である緩衝層表面にレーザーマーキングすることが可能となる。
　また、上記構成において、緩衝層２６にフィラーを添加することも可能である。たとえば、上記緩衝層２６に添加するフィラーは、緩衝層２６がエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂である場合、たとえば、シリカ、アルミナ、カーボン、Ａｇ等でありえる。樹脂がシリコーンである場合に添加されるフィラーとしては、シリカ、アルミナ、カーボン、Ａｇ、石英等でありえる。
　フィラーの添加により、緩衝層２６の密度を調整し、緩衝層２６の音響インピーダンスを圧電基板１０の音響インピーダンスに近づけることができる。これにより、反射して弾性表面波に重畳されるバルク波をより低減できるため、フィルタ特性劣化を抑制する効果が高まる。さらに、フィラーの添加は、バルク波を散乱させる効果もある。さらに、特に樹脂よりも線膨張係数の小さいフィラーの添加は、緩衝層２６の線膨張係数を圧電基板１０の線膨張係数に近づけることができる。これにより、圧電基板１０と緩衝層２６の線膨張係数の差に起因する変化に伴った圧電基板１０の変形を抑制できるため、温度変化による弾性表面波素子の特性の劣化を抑制することができる。
　さらに、フィラーには、たとえばタングステン（Ｗ：密度１９２００ｋｇ／ｍ3）、タンタル（Ｔａ：密度１６７００ｋｇ／ｍ3）、金（Ａｕ：密度１９３００ｋｇ／ｍ3）等の重金属を用いることもできる。
　重金属をフィラーとして使用した場合、たとえばシリカをフィラーに使用したものに比べて、緩衝層２６の密度はより高くなる。これにより、緩衝層２６の音響インピーダンスを圧電基板１０により一層近づけることができ、圧電基板１０と緩衝層２６との界面におけるバルク波の減衰効果はより高まる。さらに、重金属のフィラーによってバルク波が散乱されるため、反射されるバルク波によるフィルタ特性への影響を低減できる。
　上記構成において、さらに、緩衝層２６を音響インピーダンスの異なる複数の層で構成することも可能である。図２は、たとえば音響インピーダンスの異なる二層の緩衝層２６ａ、２６ｂを有する弾性表面波素子の断面図を示す。一層目の緩衝層２６ａとして圧電基板１０と音響インピーダンスの近いものが用いられ、二層目の緩衝層２６ｂとして一層目の緩衝層２６ｂと音響インピーダンスの近いものが用いられる。音響インピーダンスの異なる複数の層は、たとえば異なる物質で形成される。当該音響インピーダンスの異なる複数の層は、いずれも樹脂でありえる。当該音響インピーダンスの異なる複数の層は、各層が同種類の物質であってもよいが、たとえば、フィラーの有無、添加するフィラーの種類、フィラーの添加量などによって、音響インピーダンスを異なるものとすることができる。
　圧電基板１０と一層目の緩衝層２６ａの音響インピーダンスの差が小さいため、圧電基板１０を伝わってきたバルク波の反射量は小さくなり、圧電基板１０と一層目の緩衝層２６ａとの界面を透過したバルク波の一部は一層目の緩衝層２６ａで吸収される。さらに、一層目の緩衝層２６ａと二層目の緩衝層２６ｂの音響インピーダンスの差が小さいため、一層目の緩衝層２６ａで吸収されなかったバルク波を二層目の緩衝層２６ｂで吸収することができる。このように、二重にバルク波を吸収することにより、櫛歯電極方向に反射するバルク波を低減することができ、バルク波による弾性表面波素子の特性の劣化を抑制する効果をさらに向上させることができる。
　上記の緩衝層２６を音響インピーダンスの異なる複数の層とする構成において、さらに、当該複数の層を圧電基板１０に近い側から順に圧電基板１０の線膨張係数に近い層とした構成にすることも可能である。圧電基板１０とそれと接する緩衝層間、および、隣接する緩衝層間の線膨張係数の差を小さくするため、温度変化によって各界面で生じる応力が小さくなる。その結果、線膨張係数の差により温度変化に伴って引き起こされる圧電基板の変形を抑制できるので、温度変化による弾性表面波素子の特性の劣化を抑制することができる。
　さらに、圧電基板１０を平面視した際に櫛歯電極１６のみを覆うように緩衝層２６を設けることも可能である。この構成により、弾性表面波に重畳されるバルク波の低減効果を有し、かつ、圧電基板主面１４全体に緩衝層２６を設けた場合よりも緩衝層２６に要するコストを低減できる。また、当該音響インピーダンスの異なる複数の層のうちの一部の層が、圧電基板１０を平面視したときに圧電基板全体ではなく櫛歯電極１６のみを覆うような緩衝層であって、その他の層が、圧電基板１０の主面１２、１４全体を覆うような緩衝層である場合のように、各層の大きさが異なることもありえる。
　図３は、櫛歯電極１６が設けられた面１２とは反対側の圧電基板１０の主面１４に凹凸を設け、その上に緩衝層２６を設けた弾性表面波素子の断面図を示す。圧電基板の主面の凹凸は、たとえばヤスリやサンドブラスタを使用して圧電基板表面を荒らすなどして設けることができる。図３に示した弾性表面波素子のその他の構成は、図１に示した弾性表面波素子と同じであるが、この構成において、緩衝層２６は上述のように複数の異なる層であってもよい。
　この構成によれば、当該凹凸面１４’で反射するバルク波を散乱させることができるため、弾性表面波に重畳されるバルク波を低減させる効果が高まる。また、圧電基板１０と緩衝層２６との密着強度を向上できる。
　図４は、圧電基板１０とは反対側の緩衝層２６の面に凹凸を設ける構成とした弾性表面波素子の断面図を示す。緩衝層表面の凹凸は、たとえばヤスリやサンドブラスタを使用して緩衝層表面を荒らすなどして設けることができる。図４に示した弾性表面波素子のその他の構成は、図１に示した弾性表面波素子と同じであるが、この構成において、緩衝層２６は上述のように複数の異なる層であってもよい。この場合、複数の異なる層のうちの一部又は全ての層において、圧電基板１０と反対側の面に凹凸を設ける構成とすることができる。
　この構成によれば、当該凹凸面２８’で反射するバルク波を散乱させることができるため、弾性表面波に重畳されるバルク波を低減させる効果が高まる。
　図５は、本発明に係る複合モジュールの一実施例の斜視図を示す。図５に示した本発明に係る複合モジュールは、一つ以上の上述した本発明に係る弾性表面波素子と、その他電子部品と、それらを搭載した基板から構成される。当該複合モジュールは、弾性表面波フィルタＦ１、Ｆ２として、本発明に係る弾性表面波素子を含みうる。また、当該複合モジュールは、弾性表面波デュプレクサＤＰとして、本発明に係る弾性表面波素子を含みうる。複合モジュールの基板は、たとえばセラミック多層基板や樹脂多層基板でありえる。また、当該複合モジュールの基板に搭載された弾性表面波素子以外の電子部品は、たとえば、図５に示すように、コンデンサＣ１、インダクタンスＬ１、スイッチＩＣ等でありえる。
　当該複合モジュールに搭載された弾性表面波素子は、上述のように、薄型化によるフィルタ特性劣化の問題が解消された素子である。そのため、本発明は、高品質のフィルタが必要であり、かつ、モジュール全体の低背化が望まれる場合などに大きく貢献する。
　本発明にかかる弾性表面波素子は、高品質かつ小型・薄型のフィルタが望まれる、特に携帯電話等の移動体通信機器などに好適に用いられる。
　１０　圧電基板
　１２　圧電基板の一方主面
　１４　圧電基板の他方主面
　１４’　凹凸を設けた圧電基板の他方主面
　１６　櫛歯電極
　１６ａ　入力用櫛歯電極
　１６ｂ　出力用櫛歯電極
　１８　絶縁層
　２０　カバー層
　２１　接続配線
　２２　ビアホール電極
　２４　接続電極
　２６　緩衝層
　２６ａ　一層目の緩衝層
　２６ｂ　二層目の緩衝層
　２８　圧電基板と反対側の緩衝層面
　２８ａ　圧電基板と反対側の一層目の緩衝層面
　２８ｂ　圧電基板と反対側の二層目の緩衝層面
　２８’　凹凸を設けた圧電基板と反対側の緩衝層面

Claims (8)

  1. 　櫛歯電極を一方主面に形成した圧電基板と、
    　前記櫛歯電極の周囲に形成された絶縁層と、
    　前記絶縁層と前記櫛歯電極の上部に配置されるカバー層と、
    　前記絶縁層と前記カバー層を貫通し、接続配線を介して前記櫛歯電極に接続される柱状電極と、を含み、
    　前記圧電基板の他方主面に前記緩衝層を設けることを特徴とする弾性表面波素子。
  2. 　前記緩衝層として樹脂を使用し、前記樹脂内に前記樹脂よりも線膨張係数の小さいフィラーを入れることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波素子。
  3. 　前記緩衝層が音響インピーダンスの異なる複数の層で構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の弾性表面波素子。
  4. 　前記音響インピーダンスの異なる複数の層は、前記圧電基板に近い側から順に前記圧電基板の線膨張係数に近い層が配置される構成であることを特徴とする請求項３に記載の弾性表面波素子。
  5. 　前記圧電基板を平面視したとき、前記櫛歯電極のみを覆うように前記緩衝層を配置することを特徴とする請求項１～請求項４のいずれかに記載の弾性表面波素子。
  6. 　前記圧電基板の前記他方主面に凹凸を設け、その上に前記緩衝層を配置することを特徴とする請求項１～請求項５のいずれかに記載の弾性表面波素子。
  7. 　圧電基板とは反対側の緩衝層の面に凹凸を設けることを特徴とする請求項１～請求項６のいずれかに記載の弾性表面波素子。
  8. 　請求項１～請求項７のいずれかに記載の弾性表面波素子を基板上に搭載した複合モジュール。
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