弾性表面波装置
【課題】 通過帯域外の減衰量を大きくすることができるＷＬＰ型のＳＡＷ装置を提供する。
【解決手段】 圧電基板３に、複数の並列共振子２１に共通に接続された第１領域２４ａおよび第１領域２４ａから延出された第２領域２４ｂを有する基準電位配線２４が形成された弾性表面波装置１である。基準電位配線２４の第１領域２４ａには、枠部１５および蓋部１７を貫通する第１基準電位端子８が配置され、基準電位配線２４の第２領域２４ｂには、枠部１５および蓋部１７を貫通する第２基準電位端子９が配置されている。蓋部１７の主面に、第２基準電位端子９に接続され、かつ第１基準電位端子８には接続されない金属層１４を設ける。
【解決手段】 圧電基板３に、複数の並列共振子２１に共通に接続された第１領域２４ａおよび第１領域２４ａから延出された第２領域２４ｂを有する基準電位配線２４が形成された弾性表面波装置１である。基準電位配線２４の第１領域２４ａには、枠部１５および蓋部１７を貫通する第１基準電位端子８が配置され、基準電位配線２４の第２領域２４ｂには、枠部１５および蓋部１７を貫通する第２基準電位端子９が配置されている。蓋部１７の主面に、第２基準電位端子９に接続され、かつ第１基準電位端子８には接続されない金属層１４を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波（ＳＡＷ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）フィルタや分波器などの弾性表面波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、圧電基板をセラミックなどからなるパッケージに収容し、金属の蓋などで封止したＳＡＷ装置（例えば、特許文献１参照）や、圧電基板を平板状のセラミック基板にフリップチップ実装してなるＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）型のＳＡＷ装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
また近年においては、ＳＡＷ装置の全体構造をより小型化する構造として、圧電基板上に樹脂などからなる保護カバーをビルドアップにより形成したいわゆるＷＬＰ（Ｗａｆｅｒ Ｌｅｖｅｌ ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）型のＳＡＷ装置が提案されている。かかるＷＬＰ型のＳＡＷ装置は、圧電基板と、圧電基板に設けられたフィルタ部と、フィルタ部の振動空間を設けるようにして形成される保護カバーとを有するものである（例えば、特許文献３参照）。
【０００４】
ところで特定の周波数帯域の信号のみを通過させるフィルタリング機能を有するＳＡＷ装置においては、フィルタの特性を調整するためにインダクタパターンが設けられることがある。例えば、特許文献１のＳＡＷ装置では、ラダー型ＳＡＷフィルタを構成する並列共振子と基準電位部との間にインダクタパターンを設けることによりフィルタの通過帯域外の減衰量を大きくすることが開示されている。このようなインダクタパターンは、所定の大きさのインダクタンスを確保するために細長いパターンを比較的長く引き回す必要があり、通常、圧電基板が実装されるパッケージなどに設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−７２５０号公報
【特許文献２】特開２００３−７８３８９号公報
【特許文献３】特開２００７−２０８６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＷＬＰ型のＳＡＷ装置の場合は、圧電基板が実装されるパッケージがもはや存在せず、その全体構造が非常に小型であることから、インダクタパターンを形成するためのスペースが殆どない。すなわち、ＷＬＰ型のＳＡＷ装置では、十分な大きさのインダクタンスを有するインダクタパターンを形成することが困難であり、ラダー型ＳＡＷフィルタの通過帯域外の減衰量を大きくすることが難しい状況にある。換言すれば、通過帯域外の減衰量を大きくすることができるＷＬＰ型ＳＡＷ装置が望まれる。
【０００７】
そこで本発明は、通過帯域外の減衰量を大きくすることができるＷＬＰ型のＳＡＷ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様としての弾性表面波装置は、圧電基板と、該圧電基板に設けられた、複数の並列共振子を含むラダー型のフィルタ部と、前記複数の並列共振子を囲むようにして前記圧電基板の主面に配置された枠部および該枠部の開口を塞ぐ蓋部を有する保護カバーと、前記圧電基板に設けられ、前記複数の並列共振子に共通に接続された第１領域および該第１領域から延出された第２領域を有する基準電位配線と、該基準電位配線の前記第１領域に立てて設けられ、前記枠部および前記蓋部を貫通する第１基準電位端子と、前記基準電位配線の前記第２領域に立てて設けられ、前記枠部および前記蓋部を貫通する第２基準電位端子と、前記蓋部の主面に設けられ、前記第２基準電位端子に接続され、かつ前記第１基準電位端子には接続されない金属層と、を備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
上記の構成からなるＳＡＷ装置によれば、圧電基板に設けられ、複数の並列共振子に共通に接続された第１領域および該第１領域から延出された第２領域を有する基準電位配線と、該基準電位配線の前記第１領域に立てて設けられ、前記枠部および前記蓋部を貫通する第１基準電位端子と、前記基準電位配線の前記第２領域に立てて設けられ、前記枠部および前記蓋部を貫通する第２基準電位端子と、前記蓋部の主面に設けられ、前記第２基準電位端子に接続され、かつ前記第１基準電位端子には接続されない金属層とを備えた構成としたことから、基準電位配線の第２領域に形成されるインダクタを有効に利用することができるので、通過帯域外の減衰量を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るＳＡＷ装置の外観斜視図である。
【図２】図１のII−II線における断面図である。
【図３】図１のＳＡＷ装置におけるフィルタ部の構成を示す模式的な平面図である。
【図４】図１のＳＡＷ装置における金属層と振動空間との位置関係を説明するための平面図である。
【図５】比較パターンＦのＳＡＷ装置の平面図である。
【図６】（ａ）はパターンＡのＳＡＷ装置の平面図であり、（ｂ）はパターンＡおよび比較パターンＦに係るＳＡＷ装置の減衰特性を示すシミュレーションによるグラフである。
【図７】（ａ）はパターンＢのＳＡＷ装置の平面図であり、（ｂ）はパターンＢおよび比較パターンＦに係るＳＡＷ装置の減衰特性を示すシミュレーションによるグラフである。
【図８】（ａ）はパターンＣのＳＡＷ装置の平面図であり、（ｂ）はパターンＣおよび比較パターンＦに係るＳＡＷ装置の減衰特性を示すシミュレーションによるグラフである。
【図９】（ａ）はパターンＤのＳＡＷ装置の平面図であり、（ｂ）はパターンＤおよび比較パターンＦに係るＳＡＷ装置の減衰特性を示すシミュレーションによるグラフである。
【図１０】（ａ）はすべての基準電位端子が金属層に接続されている場合のＳＡＷ装置の等価回路図であり、（ｂ）は所定の基準電位端子が金属層から切り離され、所定の基準電位端子が金属層に接続されている場合のＳＡＷ装置の等価回路図である。
【図１１】ＳＡＷ装置の別の例を示す平面図である。
【図１２】シミュレーションに用いたＳＡＷ装置のモデルを示す平面図であり、（ａ）は金属層が端子を囲っていない状態のもの、（ｂ）は金属層が端子を囲っている状態のものである。
【図１３】図１２のモデルについて行ったシミュレーション結果を示す図であり、（ａ）は図１２（ａ）に対応するもの、（ｂ）は図１２（ｂ）に対応するものである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態に係る弾性表面波装置（ＳＡＷ装置）について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係るＳＡＷ装置１の外観斜視図、図２は図１のII−II線における断面図である。
【００１３】
ＳＡＷ装置１は、圧電基板３の上に樹脂からなる保護カバーにより振動空間を確保するようにしたいわゆるＷＬＰ型のＳＡＷ装置である。ＳＡＷ装置１は、圧電基板３と、圧電基板３に固定された保護カバー５と、保護カバー５の主面１７ａに設けられた金属層１４と、保護カバー５から露出する複数の端子（入力信号端子６、出力信号端子７、第１基準電位端子８）と、を有している。
【００１４】
ＳＡＷ装置１は、入力信号端子６から信号の入力がなされる。入力された信号は、圧電基板３に設けられたフィルタ部１２によりフィルタリングされる。そして、ＳＡＷ装置１は、フィルタリングした信号を出力信号端子７から出力する。
【００１５】
ＳＡＷ装置１は、例えば、保護カバー５側の面を不図示の外部の回路基板等の実装面に対向させて当該実装面に載置された状態で全体を樹脂封止されることにより、複数の端子を実装面上の端子に接続した状態で実装される。
【００１６】
圧電基板３は、例えば、タンタル酸リチウム単結晶、ニオブ酸リチウム単結晶等の圧電性を有する直方体状の単結晶基板である。圧電基板３は、主面３ａと、その背面側の主面３ｂとを有している。圧電基板３の平面形状は適宜に設定されてよいが、例えば、所定方向（Ｙ方向）を長手方向とする矩形である。圧電基板３の大きさは適宜に設定されてよいが、例えば、厚さは０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ、１辺の長さは０．５ｍｍ〜２ｍｍである。
【００１７】
図３は、圧電基板３の主面３ａにおける配線構造を示す模式的な平面図である。
【００１８】
圧電基板３には、信号をフィルタリングする機能を有するフィルタ部１２が設けられている。図３において破線で囲った領域がフィルタ部１２である。フィルタ部１２は、第１〜第４直列共振子１９ａ〜１９ｄ（以下、これらをまとめて直列共振子１９と称することがある）と第１〜第３並列共振子２１ａ〜２１ｃ（以下、これらをまとめて並列共振子２１と称することがある）とをラダー型に配置してなるラダー型フィルタである。なお、図３の模式図では直列共振子１９と並列共振子２１をわかりやすくするために、それらに斜線を引いている。
【００１９】
直列共振子１９と並列共振子２１とは、例えば、複数の電極指を有する一対の櫛歯状電極同士を互いの電極指が噛み合うようにして配置されたＩＤＴ（ＩｎｔｅｒＤｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極と、ＩＤＴ電極の、弾性表面波の伝搬方向（Ｘ方向）両側に配置された２つの反射器電極から構成される。各共振子のＩＤＴ電極は、直列共振子１９と並列共振子２１のそれぞれに要求される共振特性に基づいて、その交差幅、電極幅、電極指本数、電極指間のピッチ等が定められる。
【００２０】
圧電基板３の主面３ａには、直列共振子１９および並列共振子２１の他にも、入力信号パッド１３ａ、出力信号パッド１３ｂ、第１基準電位パッド１３ｃ、第２基準電位パッド１３ｄ、第３基準電位パッド１３ｅ、第４基準電位パッド１３ｆが設けられており、これらのパッドは、直列共振子１９および並列共振子２１のいずれかに各種配線により電気的に接続されている。具体的には、入力信号パッド１３ａは、入力信号配線２２により第１直列共振子１９ａと接続されている。出力信号パッド１３ｂは、出力信号配線２３により第４直列共振子１９ｄと接続されている。第１〜第４基準電位パッド１３ｃ〜１３ｆは、基準電位配線２４により並列共振子１３に接続されている。本実施形態において基準電位配線２４は、第１領域２４ａおよび第２領域２４ｂの２つの領域に分けて考えることができる。第１領域２４ａは、基準電位配線２４のうち第１〜第３の並列共振子２１ａ〜２１ｃに共通に接続される領域であり、第２領域２４ｂは、基準電位配線のうち第１領域２４ａから延出される領域である。第１領域２４ａと第２領域２４ｂの境界を一点鎖線Ｂで示す。基準電位配線２４の第２領域２４ｂは、圧電基板３の主面３ａの外周に沿って略Ｃ字状に形成されている。換言すれば、第２領域２４ｂは、全体が圧電基板３の主面３ａの外周に沿って形成されるとともに、両端が接続されないようにギャップを有している。このように第２領域２４ｂを形成することによって、第２領域には比較的大きなインダクタンスが形成されることになる。
【００２１】
また第１直列共振子１９ａ、第２直列共振子１９ｂおよび第１並列共振子２１ａは、第１中間配線２５ａにより互いに接続されている。第２直列共振子１９ｂ、第３直列共振子１９ｃおよび第２並列共振子２１ｂは第２中間配線２５ｂにより互いに接続されている。第３直列共振子１９ｃ、第４直列共振子１９ｄおよび第３並列共振子２１ｃは、第３中間配線２５ｃにより互いに接続されている。
【００２２】
圧電基板３の主面３ａ上に形成された各種の配線、電極およびパッドは、例えば、Ａｌ−Ｃｕ合金等のＡｌ合金により形成されており、その厚さは、例えば、１００〜２００ｎｍである。またこれら各種の配線、電極およびパッドは、異なる金属材料を積層した構造としてもよく、例えば、Ｔｉ／Ａｌ、Ｃｒ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕといった組み合わせからなる金属を積層させることにより形成してもよい。
【００２３】
直列共振子１９および並列共振子２１は、図２の断面図に示すように保護層２６によって覆われている。保護層２６は、主に直列共振子１９および並列共振子２１を構成する電極の酸化防止等に寄与するものである。保護層２６は、例えば、絶縁性を有するとともに、ＳＡＷの伝搬に影響を与えない程度に質量の軽い材料、例えば、酸化珪素（ＳｉＯ２など）、窒化珪素、シリコンなどにより形成されている。保護層２６の厚さは、例えば、１０〜５０ｎｍである。
【００２４】
このようなフィルタ部１２の直列共振子１９および並列共振子２１の振動空間５１を確保するようにして保護カバー５が設けられている。保護カバー５の平面形状は、例えば、圧電基板３の平面形状と同様である。保護カバー５は、例えば、主面３ａと概ね同等の広さを有し、主面３ａの概ね全面を覆っている。
【００２５】
保護カバー５は、主面３ａに積層される枠部１５と、枠部１５に積層される蓋部１７とを有している。枠部１５には開口が形成されており、この開口が蓋部１７により塞がれることによって、主面３ａと保護カバー５との間に振動空間５１が形成される。
【００２６】
枠部１５は、概ね一定の厚さの層により構成されている。枠部１５の厚さは、例えば、数μｍ〜３０μｍである。蓋部１７は、概ね一定の厚さの層により構成されている。蓋部１７の厚さは、例えば、数μｍ〜３０μｍである。
【００２７】
枠部１５および蓋部１７は、例えば、感光性の樹脂により形成されている。感光性の樹脂は、例えば、アクリル基やメタクリル基などのラジカル重合により硬化する、ウレタンアクリレート系、ポリエステルアクリレート系、エポキシアクリレート系の樹脂である。
【００２８】
枠部１５および蓋部１７は、同一の材料により形成されていてもよいし、互いに異なる材料により形成されていてもよい。本願では、説明の便宜上、枠部１５と蓋部１７との境界線を明示しているが、実際の製品においては、枠部１５と蓋部１７とが同一材料により形成され、一体的に形成されていてもよい。
【００２９】
このような枠部１５および蓋部１７を貫くようにして複数の端子が形成されている。本実施形態では、６個の端子が形成されている。具体的には、入力信号端子６、出力信号端子７、第１基準電位端子８、第２基準電位端子９、第３基準電位端子１０、第４基準電位端子１１である。入力信号端子６は、図３において示した入力信号パッド１３ａに立てられ、出力信号端子７は出力信号パッド１３ｂに立てられる。また第１基準電位端子８は第１基準電位パッド１３ｃに、第２基準電位端子９は第２基準電位パッド１３ｄに、第３基準電位端子１０は第３基準電位パッド１３ｅに、第４基準電位端子１１は第４基準電位パッド１３ｆに、それぞれ立てられる。
【００３０】
これらの端子のうち入力信号端子６、出力信号端子７、第１基準電位端子８は、保護カバー５の上面（圧電基板３とは反対側の面）から露出しており、後述する金属層１４とは離されている。一方、第２基準電位端子９、第３基準電位端子１０、第４基準電位端子１１は金属層１４に接続されている。図２には金属層１４と第４基準電位端子１１とが接続される態様が示されている。第２、第３基準電位端子９、１０も図２に示される第４基準電位端子１１と同様に金属層１４に接続されている。
【００３１】
第１基準電位端子８は、図２の断面図に示すように、保護カバー５を貫通する部分である柱部８ａと、柱部８ａの保護カバー５からの露出部に接続されるランド８ｂとを有している。ランド８ｂは、保護カバー５の上面に積層されるフランジを有している。入力信号端子６および出力信号端子７も第１基準電位端子８と同様に、保護カバー５を貫通する部分である柱部と、柱部の保護カバー５からの露出部に接続されるランドをそれぞれ有している。
【００３２】
一方、第４基準電位端子１１は図２の断面図に示すように、保護カバー５を貫通する部分である柱部を有するがランドは有していない。第２基準電位端子９および第３基準電位端子１０も同様に柱部は有するがランドは有していない。
【００３３】
これらの端子は、例えば、銅めっきなどにより形成され、端子と保護カバー５との間にはめっき下地層３５が形成されている。
【００３４】
蓋部１７の主面１７ａには金属層１４が形成されている。金属層１４は、例えば、銅めっきなどにより先に述べた端子と同じプロセスで形成することができる。
【００３５】
金属層１４は、ほぼ全体が薄い絶縁膜１８で覆われている。金属層１４を絶縁膜１８で覆うことにより、ＳＡＷ装置１を外部の回路基板などに実装する際、金属層１４と保護カバー５から露出している端子（入力信号端子６、出力信号端子７、第１基準電位端子８とが、半田などの実装用の接合材によって短絡するのを防止することができる。絶縁膜１８は、例えば、ＳｉＯ２などからなる。また絶縁膜１８の一部には図１に示されるように窓部１８ａが設けられている。本実施形態では、第２基準電位端子９、第３基準電位端子１０、第４基準電位端子１１の直上に対応する部分に３個の窓部１８ａが設けられている。このような窓部１８ａを設けることによって、金属層１４の窓部１８ａから露出する部分と、ＳＡＷ装置１が実装される外部の回路基板の端子とを半田などの接合材で接続することができる。すなわち、金属層１４の窓部１８ａから露出する部分を外部の回路基板への接合用のランドとして使用することができる。
【００３６】
次に、図４を用いて金属層１４と振動空間５１との位置関係を説明する。図４は、ＳＡＷ装置１を保護カバー５側から見たときのＳＡＷ装置１の平面図であり、振動空間５１の外周縁を一点鎖線で示している。なお、図４では絶縁膜１８を省略するとともに各基準電位端子の柱部を二点鎖線で示している。
【００３７】
同図に示すように金属層１４は、その外周縁が振動空間５１の外周縁より一回り大きくなるように形成されている。換言すれば、金属層１４は、平面透視したときに枠部１５の開口を覆うようにして設けられている。このような金属層１４を設けることにより、例えば、ＳＡＷ装置１全体を樹脂モールドする際などの高温、高圧の環境下においても、振動空間５１が大きく変形するのを防止することができる。金属層１４の厚みは、例えば、３５μｍ〜５５μｍに設定される。このように比較的厚く金属層１４を形成することによって、振動空間５１の変形防止の効果をより高めることができる。
【００３８】
本発明者等は、この金属層１４に着目し、金属層１４の形状等によって通過帯域外の減衰量を改善することができないか鋭意研究を重ね、この金属層１４と特定の基準電位端子とを切り離すことによってフィルタの通過帯域外の減衰量を大きくすることができることを見出した。
【００３９】
図６乃至図９は、金属層１４と各基準電位端子との接続と、通過帯域外の減衰特性との関係についてシミュレーションにより調べた結果を示す図である。シミュレーションは、図３に示す構成からなるフィルタについて行ったものであり、その通過帯域周波数は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）用の通過帯域周波数（１５７４ＭＨｚ〜１５７６ＭＨｚ）である。
【００４０】
図５は、すべての基準電位端子を金属層１４に接続した比較パターンＦのＳＡＷ装置の平面図であり、図６（ａ）は、基準電位端子のうち第１基準電位端子８を金属層１４から切り離し、第２基準電位端子９、第３基準電位端子１０および第４基準電位端子１１を金属層１４に接続したパターンＡのＳＡＷ装置の平面図である。
【００４１】
図６（ｂ）は、パターンＡの減衰特性と比較パターンＦの減衰特性とを比較したものであり、実線がパターンＡの減衰特性、破線がパターンＦの減衰特性をそれぞれ示している。同図に示されるように、ＧＰＳ用のフィルタに要求される２ＧＨｚ近傍の通過帯域外減衰量が比較パターンＦよりもパターンＡの方が大きくなっていることがわかる。すなわち、すべての基準電位端子が金属層１４に接続されている場合よりも、ラダー型フィルタを構成する複数の並列共振子に共通に接続された基準電位配線の第１領域に立てられた第１基準電位端子８を金属層１４から切り離すことによって帯域外減衰が顕著に改善されていることがわかる。
【００４２】
図７（ａ）は、基準電位端子のうち第３基準電位端子１０を金属層１４から切り離し、第１基準電位端子８、第２基準電位端子９および第４基準電位端子１１を金属層１４に接続したパターンＢのＳＡＷ装置の平面図である。
【００４３】
図７（ｂ）は、パターンＢの減衰特性と比較パターンＦの減衰特性とを比較したものであり、実線がパターンＢの減衰特性、破線がパターンＦの減衰特性をそれぞれ示している。同図に示されるように、パターンＢと比較パターンＦとでは帯域外減衰特性に違いがほとんど現れなかった。すなわち、ラダー型フィルタを構成する複数の並列共振子に共通に接続された基準電位配線の第２領域に立てられた第３基準電位端子１０を金属層１４から切り離しても、すべての基準電位端子が金属層１４に接続されている場合と比較して帯域外減衰の顕著な改善は見られない。
【００４４】
図８（ａ）は、基準電位端子のうち第１基準電位端子８、第３基準電位端子１０および第４基準電位端子１１を金属層１４から切り離し、第２基準電位端子９を金属層１４に接続したパターンＣのＳＡＷ装置の平面図である。
【００４５】
図８（ｂ）は、パターンＣの減衰特性と比較パターンＦの減衰特性とを比較したものであり、実線がパターンＣの減衰特性、破線がパターンＦの減衰特性をそれぞれ示している。同図に示されるように、ＧＰＳ用のフィルタに要求される２ＧＨｚ近傍の通過帯域外減衰量が比較パターンＦよりもパターンＣの方が大きくなっていることがわかる。すなわち、すべての基準電位端子が金属層１４に接続されている場合よりも、ラダー型フィルタを構成する複数の並列共振子に共通に接続された基準電位配線の第１領域に立てられた第１基準電位端子８、基準電位配線の第２領域に立てられた第３基準電位端子１０および第４基準電位端子１１を金属層１４から切り離すことによって帯域外減衰が顕著に改善されている。この結果は、パターンＡの結果とほぼ同じである。
【００４６】
図９（ａ）は、すべての基準電位端子を金属層１４から切り離したパターンＤのＳＡＷ装置の平面図である。
【００４７】
図９（ｂ）は、パターンＤの減衰特性と比較パターンＦの減衰特性とを比較したものであり、実線がパターンＦの減衰特性、破線がパターンＦの減衰特性をそれぞれ示している。同図に示されるように、比較パターンＦと比較してパターンＤの減衰特性に顕著な改善は見られず、逆に１８００ＭＨｚ付近の通過帯域外の減衰量が比較パターンＦよりもパターンＤの方が若干小さくなっている。すなわち、すべての基準電位端子を金属層１４から切り離しても、全ての基準電位端子が金属層１４に接続されている場合と比較して通過帯域外の減衰特性に顕著な改善は見られない。
【００４８】
以上のシミュレーション結果から、ラダー型フィルタを構成する複数の並列共振子に接続された基準電位配線の第１領域に立てられた第１基準電位端子８を金属層１４から切り離し、基準電位配線のうち第１領域から延出された第２領域に立てられた第２基準電位端子９、第３基準電位端子１０および第４基準電位端子１１の少なくとも１つを金属層１４に接続しておくことによって、ＳＡＷ装置の通過帯域外の減衰量を改善することができることを確認できた。
【００４９】
このように所定の基準電位端子を金属層から切り離し、所定の基準電位端子を金属層に接続させておくことによって通過帯域外の減衰特性を改善することができるのは以下の理由によるものと考えられる。
【００５０】
図１０はＳＡＷ装置の等価回路図であり、（ａ）はすべての基準電位端子が金属層１４に接続されている場合の等価回路図、（ｂ）は第１基準電位端子８が金属層１４から切り離され、第２基準電位端子９が金属層１４に接続されている場合の等価回路図をそれぞれ表している。なお、説明の簡略化のため第３基準電位端子１０および第４基準電位端子１１を省略した等価回路図としている。
【００５１】
図１０においてＬ（２４ａ）は基準電位配線２４の第１領域２４ａに形成されるインダクタ、Ｌ（２４ｂ）は基準電位配線２４の第２領域２４ｂに形成されるインダクタ、Ｌ（８）は第１基準電位端子８に形成されるインダクタ、Ｌ（９）は第２基準電位端子９に形成されるインダクタ、Ｌ（１４）は金属層１４に形成されるインダクタをそれぞれ表している。
【００５２】
図１０（ａ）に示されるように第１基準電位端子８と第２基準電位端子９がともに金属層１４に接続されている場合、金属層１４を介して第１基準電位端子８と第２基準電位端子９とがその末端で接続されることになり、この接続部分にインダクタＬ（１４）が形成されると考えられる。
【００５３】
ここで、インダクタＬ（２４ｂ）、インダクタＬ（８）、インダクタＬ（９）、インダクタＬ（１４）のそれぞれの大小関係について考えると、インダクタＬ（２４ｂ）は、インダクタＬ（８）、インダクタＬ（９）およびインダクタＬ（１４）よりも十分大きいインダクタンスを有する。インダクタＬ（２４ｂ）は、圧電基板上で引き回された薄くて長い配線（基準電位配線の第２領域２４ｂ）によって形成されるため、そのインダクタンスが比較的大きくなるのに対し、インダクタＬ（８）、インダクタＬ（９）およびインダクタＬ（１４）は、それが形成される部分の長さが短く、直径や厚みが大きい金属部分に形成されるものであり、それらのインダクタンスは比較的小さくなるからである。
【００５４】
このようなインダクタンスの大小関係を前提として、図１０（ａ）の回路についてみてみると、インダクタＬ（２４ｂ）側の経路の先に、インダクタＬ（２４ｂ）よりも大きさが非常に小さいインダクタＬ（１４）が形成されているために、インダクタＬ（２４ａ）を通過した信号のほとんどは、インダクタＬ（８）側に流れると考えられる。換言すれば、インダクタＬ（２４ａ）を通過した信号は、インダクタＬ（２４ｂ）にはほとんど流れない。したがって、図１０（ａ）の等価回路図の場合、大きなインダクタンスが得られないと考えられる。
【００５５】
一方、図１０（ｂ）の回路の場合、第１基準電位端子８が金属層１４と切り離されていることによって、インダクタンスの小さいバイパス経路（インダクタＬ（１４））が形成されないため、インダクタＬ（２４ａ）を通過した信号は、ある程度インダクタンスの大きいインダクタＬ（２４ｂ）を通過するようになる。これにより図１０（ｂ）の等価回路図では、比較的大きなインダクタンスを得ることができるものと考えられる。
【００５６】
ただし、すべての基準電位端子を金属層１４から切り離すと、金属層１４が電気的に浮いた状態となり、この金属層１４とフィルタ部を構成する各種電極との間に不要な容量が発生し、パターンＤのＳＡＷ装置で示したシミュレーション結果のようにフィルタ特性が劣化するものと考えられる。
【００５７】
次に、図１１〜図１３を用いて、端子と金属層１４とを切り離す場合の金属層１４の形状の好適な例について説明する。
【００５８】
図１１は図６に示したＳＡＷ装置の平面図に対応するものであり、図６のものとは金属層１４の形状が異なっている。具体的には、図６に示すＳＡＷ装置１では、金属層１４が、この金属層１４を平面視したときに、金属層１４とは接続されない入力信号端子６、出力信号端子７および第１基準電位端子８に対し、これらの端子の略半分だけ囲うようにした状態で形成されていたのに対し、図１１に示すＳＡＷ装置１では、金属層１４が、これらの端子の全体を囲むようにして形成されている。別の見方をすれば、図１１に示すＳＡＷ装置１において、金属層１４は、入力信号端子６、出力信号端子７および第１基準電位端子８が配置される箇所に、入力信号端子６、出力信号端子７および第１基準電位端子８よりも一回り大きい円状の窓部を有した状態で、蓋部１７の上面の略全面にわたって形成されている。
【００５９】
図１１に示すような形状で金属層１４を形成することによって、蓋部１７、特に金属層１４とは接続されない端子の周辺部にクラックが発生するのを抑制することができる。これは、金属層１４の形状の違いによる蓋部１７に発生する応力の変化の様子をシミュレーションによって調べた結果から確かめられたものである。
【００６０】
図１２は、シミュレーションのモデルに使用したＳＡＷ装置１の平面図であり、（ａ）は金属層１４がダミー端子３１を囲まないようにして形成されたもの、（ｂ）は金属層１４がダミー端子３１を囲むようにして形成されたものである。図１２の（ａ）のモデルと（ｂ）のモデルとでは、金属層１４の形状以外の条件はすべて同じとした。具体的には、圧電基板３はＬｉＴaＯ３、保護カバー５は感光性のアクリレート系樹脂、金属層１４およびダミー端子３１はＣｕからなるものとした。なお、モデルはＳＡＷ装置１を半分の状態にしたものである。
【００６１】
図１２のモデルについて行ったシミュレーション結果を図１３に示す。図１３の（ａ）は、図１２（ａ）のモデルに対応する蓋部１７に発生した応力の様子を示すものであり、図１３（ｂ）は、図１２（ｂ）のモデルに対応する蓋部１７に発生した応力の様子を示すものであ。シミュレーションは、図１２に示したモデルからなるＳＡＷ装置１を他の基板に半田実装した状態において、温度荷重を−１２５℃に設定して行った。なお、ここで用いたシミュレーションは、有限要素法による熱応力シミュレーションである。
【００６２】
図１３において、応力の大きさが色の濃淡によって表されており、色が濃い部分ほど大きい応力が発生していることを示す。この図１３に示す結果から明らかなように、（ａ）の場合はダミー端子３１の周辺に比較的大きな応力が発生しているのに対し、（ｂ）の場合は（ａ）のものに比べてダミー端子３１の周辺に発生する応力が小さくなっている。また、（ａ）の場合には発生した応力の最大値が２８．１１ＭＰａであったのに対し、（ｂ）の場合には発生した応力の最大値が２３．１４ＭＰａであり、約１８％低減されていた。
【００６３】
以上の結果から、金属層１４を図１１に示すように端子を囲むようにして形成することによって、カバー５を構成する蓋部１７においてクラックの発生を抑制することができるといえる。
【００６４】
したがって、図１１に示したＳＡＷ装置１によれば、蓋部１７にクラックが発生するのを抑制することができるため、クラックの発生に起因して振動空間５１の雰囲気の状態が変化するのを抑えることができ、ＳＡＷ装置１の電気特性を安定化させることができる。なお、入力信号端子６および出力信号端子７は本発明の信号端子の一態様である。また金属層１４によって囲まれる端子の種類は、信号端子に限られず、金属層１４と蓋部１７の上面において接続されない各種の端子（例えば、基準電位端子、あるいは電気的にフローティング状態とされたダミー端子など）においても、それらの端子を囲むようにして金属層１４を形成することによって、その周囲においてクラックの発生を抑制することができることはいうまでもない。
【００６５】
本発明は、以上の実施形態および変形例に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
【００６６】
上述した実施形態では、第１基準電位端子８を金属層１４から切り離し、その他の基準電位端子を金属層１４に接続するようにしたが、基準電位端子と金属層１４との接続および切り離しの態様はこれに限らず、基準電位配線２４の第１領域２４ａに立てられた基準電位端子が金属層１４に接続され、基準電位配線２４の第２領域２４ｂに立てられた基準電位端子が金属層１４から切り離されていればどのような態様であってもよい。例えば、上述した実施形態において、第２基準電位端子９、第３基準電位端子１０、第４基準電位端子１１のうち少なくとも１つを金属層１４に接続しておけば、他の基準電位端子を金属層１４から切り離してもよい。ただし、基準電位配線２４の第２領域２４ｂに形成されるインダクタを有効に利用するためには、第２領域２４ｂの終端部に配置された第２基準電位端子９を金属層１４に接続しておくことが好ましい。
【００６７】
また上述した実施形態では、振動空間５１が１個設けられていたが、振動空間５１を複数に区画するようにしてもよい。換言すれば、振動空間を複数個設けるようにしてもよい。この場合には、１つの振動空間が小さくなり耐モールド性が向上する。
【符号の説明】
【００６８】
１・・・弾性表面波装置
３・・・圧電基板
５・・・保護カバー
６・・・入力信号端子
７・・・出力信号端子
８・・・第１基準電位端子
９・・・第２基準電位端子
１０・・・第３基準電位端子
１１・・・第４基準電位端子
１２・・・フィルタ部
１４・・・金属層
１５・・・枠部
１７・・・蓋部
１８・・・絶縁膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波（ＳＡＷ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）フィルタや分波器などの弾性表面波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、圧電基板をセラミックなどからなるパッケージに収容し、金属の蓋などで封止したＳＡＷ装置（例えば、特許文献１参照）や、圧電基板を平板状のセラミック基板にフリップチップ実装してなるＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）型のＳＡＷ装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
また近年においては、ＳＡＷ装置の全体構造をより小型化する構造として、圧電基板上に樹脂などからなる保護カバーをビルドアップにより形成したいわゆるＷＬＰ（Ｗａｆｅｒ Ｌｅｖｅｌ ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）型のＳＡＷ装置が提案されている。かかるＷＬＰ型のＳＡＷ装置は、圧電基板と、圧電基板に設けられたフィルタ部と、フィルタ部の振動空間を設けるようにして形成される保護カバーとを有するものである（例えば、特許文献３参照）。
【０００４】
ところで特定の周波数帯域の信号のみを通過させるフィルタリング機能を有するＳＡＷ装置においては、フィルタの特性を調整するためにインダクタパターンが設けられることがある。例えば、特許文献１のＳＡＷ装置では、ラダー型ＳＡＷフィルタを構成する並列共振子と基準電位部との間にインダクタパターンを設けることによりフィルタの通過帯域外の減衰量を大きくすることが開示されている。このようなインダクタパターンは、所定の大きさのインダクタンスを確保するために細長いパターンを比較的長く引き回す必要があり、通常、圧電基板が実装されるパッケージなどに設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−７２５０号公報
【特許文献２】特開２００３−７８３８９号公報
【特許文献３】特開２００７−２０８６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＷＬＰ型のＳＡＷ装置の場合は、圧電基板が実装されるパッケージがもはや存在せず、その全体構造が非常に小型であることから、インダクタパターンを形成するためのスペースが殆どない。すなわち、ＷＬＰ型のＳＡＷ装置では、十分な大きさのインダクタンスを有するインダクタパターンを形成することが困難であり、ラダー型ＳＡＷフィルタの通過帯域外の減衰量を大きくすることが難しい状況にある。換言すれば、通過帯域外の減衰量を大きくすることができるＷＬＰ型ＳＡＷ装置が望まれる。
【０００７】
そこで本発明は、通過帯域外の減衰量を大きくすることができるＷＬＰ型のＳＡＷ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様としての弾性表面波装置は、圧電基板と、該圧電基板に設けられた、複数の並列共振子を含むラダー型のフィルタ部と、前記複数の並列共振子を囲むようにして前記圧電基板の主面に配置された枠部および該枠部の開口を塞ぐ蓋部を有する保護カバーと、前記圧電基板に設けられ、前記複数の並列共振子に共通に接続された第１領域および該第１領域から延出された第２領域を有する基準電位配線と、該基準電位配線の前記第１領域に立てて設けられ、前記枠部および前記蓋部を貫通する第１基準電位端子と、前記基準電位配線の前記第２領域に立てて設けられ、前記枠部および前記蓋部を貫通する第２基準電位端子と、前記蓋部の主面に設けられ、前記第２基準電位端子に接続され、かつ前記第１基準電位端子には接続されない金属層と、を備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
上記の構成からなるＳＡＷ装置によれば、圧電基板に設けられ、複数の並列共振子に共通に接続された第１領域および該第１領域から延出された第２領域を有する基準電位配線と、該基準電位配線の前記第１領域に立てて設けられ、前記枠部および前記蓋部を貫通する第１基準電位端子と、前記基準電位配線の前記第２領域に立てて設けられ、前記枠部および前記蓋部を貫通する第２基準電位端子と、前記蓋部の主面に設けられ、前記第２基準電位端子に接続され、かつ前記第１基準電位端子には接続されない金属層とを備えた構成としたことから、基準電位配線の第２領域に形成されるインダクタを有効に利用することができるので、通過帯域外の減衰量を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るＳＡＷ装置の外観斜視図である。
【図２】図１のII−II線における断面図である。
【図３】図１のＳＡＷ装置におけるフィルタ部の構成を示す模式的な平面図である。
【図４】図１のＳＡＷ装置における金属層と振動空間との位置関係を説明するための平面図である。
【図５】比較パターンＦのＳＡＷ装置の平面図である。
【図６】（ａ）はパターンＡのＳＡＷ装置の平面図であり、（ｂ）はパターンＡおよび比較パターンＦに係るＳＡＷ装置の減衰特性を示すシミュレーションによるグラフである。
【図７】（ａ）はパターンＢのＳＡＷ装置の平面図であり、（ｂ）はパターンＢおよび比較パターンＦに係るＳＡＷ装置の減衰特性を示すシミュレーションによるグラフである。
【図８】（ａ）はパターンＣのＳＡＷ装置の平面図であり、（ｂ）はパターンＣおよび比較パターンＦに係るＳＡＷ装置の減衰特性を示すシミュレーションによるグラフである。
【図９】（ａ）はパターンＤのＳＡＷ装置の平面図であり、（ｂ）はパターンＤおよび比較パターンＦに係るＳＡＷ装置の減衰特性を示すシミュレーションによるグラフである。
【図１０】（ａ）はすべての基準電位端子が金属層に接続されている場合のＳＡＷ装置の等価回路図であり、（ｂ）は所定の基準電位端子が金属層から切り離され、所定の基準電位端子が金属層に接続されている場合のＳＡＷ装置の等価回路図である。
【図１１】ＳＡＷ装置の別の例を示す平面図である。
【図１２】シミュレーションに用いたＳＡＷ装置のモデルを示す平面図であり、（ａ）は金属層が端子を囲っていない状態のもの、（ｂ）は金属層が端子を囲っている状態のものである。
【図１３】図１２のモデルについて行ったシミュレーション結果を示す図であり、（ａ）は図１２（ａ）に対応するもの、（ｂ）は図１２（ｂ）に対応するものである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態に係る弾性表面波装置（ＳＡＷ装置）について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係るＳＡＷ装置１の外観斜視図、図２は図１のII−II線における断面図である。
【００１３】
ＳＡＷ装置１は、圧電基板３の上に樹脂からなる保護カバーにより振動空間を確保するようにしたいわゆるＷＬＰ型のＳＡＷ装置である。ＳＡＷ装置１は、圧電基板３と、圧電基板３に固定された保護カバー５と、保護カバー５の主面１７ａに設けられた金属層１４と、保護カバー５から露出する複数の端子（入力信号端子６、出力信号端子７、第１基準電位端子８）と、を有している。
【００１４】
ＳＡＷ装置１は、入力信号端子６から信号の入力がなされる。入力された信号は、圧電基板３に設けられたフィルタ部１２によりフィルタリングされる。そして、ＳＡＷ装置１は、フィルタリングした信号を出力信号端子７から出力する。
【００１５】
ＳＡＷ装置１は、例えば、保護カバー５側の面を不図示の外部の回路基板等の実装面に対向させて当該実装面に載置された状態で全体を樹脂封止されることにより、複数の端子を実装面上の端子に接続した状態で実装される。
【００１６】
圧電基板３は、例えば、タンタル酸リチウム単結晶、ニオブ酸リチウム単結晶等の圧電性を有する直方体状の単結晶基板である。圧電基板３は、主面３ａと、その背面側の主面３ｂとを有している。圧電基板３の平面形状は適宜に設定されてよいが、例えば、所定方向（Ｙ方向）を長手方向とする矩形である。圧電基板３の大きさは適宜に設定されてよいが、例えば、厚さは０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ、１辺の長さは０．５ｍｍ〜２ｍｍである。
【００１７】
図３は、圧電基板３の主面３ａにおける配線構造を示す模式的な平面図である。
【００１８】
圧電基板３には、信号をフィルタリングする機能を有するフィルタ部１２が設けられている。図３において破線で囲った領域がフィルタ部１２である。フィルタ部１２は、第１〜第４直列共振子１９ａ〜１９ｄ（以下、これらをまとめて直列共振子１９と称することがある）と第１〜第３並列共振子２１ａ〜２１ｃ（以下、これらをまとめて並列共振子２１と称することがある）とをラダー型に配置してなるラダー型フィルタである。なお、図３の模式図では直列共振子１９と並列共振子２１をわかりやすくするために、それらに斜線を引いている。
【００１９】
直列共振子１９と並列共振子２１とは、例えば、複数の電極指を有する一対の櫛歯状電極同士を互いの電極指が噛み合うようにして配置されたＩＤＴ（ＩｎｔｅｒＤｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極と、ＩＤＴ電極の、弾性表面波の伝搬方向（Ｘ方向）両側に配置された２つの反射器電極から構成される。各共振子のＩＤＴ電極は、直列共振子１９と並列共振子２１のそれぞれに要求される共振特性に基づいて、その交差幅、電極幅、電極指本数、電極指間のピッチ等が定められる。
【００２０】
圧電基板３の主面３ａには、直列共振子１９および並列共振子２１の他にも、入力信号パッド１３ａ、出力信号パッド１３ｂ、第１基準電位パッド１３ｃ、第２基準電位パッド１３ｄ、第３基準電位パッド１３ｅ、第４基準電位パッド１３ｆが設けられており、これらのパッドは、直列共振子１９および並列共振子２１のいずれかに各種配線により電気的に接続されている。具体的には、入力信号パッド１３ａは、入力信号配線２２により第１直列共振子１９ａと接続されている。出力信号パッド１３ｂは、出力信号配線２３により第４直列共振子１９ｄと接続されている。第１〜第４基準電位パッド１３ｃ〜１３ｆは、基準電位配線２４により並列共振子１３に接続されている。本実施形態において基準電位配線２４は、第１領域２４ａおよび第２領域２４ｂの２つの領域に分けて考えることができる。第１領域２４ａは、基準電位配線２４のうち第１〜第３の並列共振子２１ａ〜２１ｃに共通に接続される領域であり、第２領域２４ｂは、基準電位配線のうち第１領域２４ａから延出される領域である。第１領域２４ａと第２領域２４ｂの境界を一点鎖線Ｂで示す。基準電位配線２４の第２領域２４ｂは、圧電基板３の主面３ａの外周に沿って略Ｃ字状に形成されている。換言すれば、第２領域２４ｂは、全体が圧電基板３の主面３ａの外周に沿って形成されるとともに、両端が接続されないようにギャップを有している。このように第２領域２４ｂを形成することによって、第２領域には比較的大きなインダクタンスが形成されることになる。
【００２１】
また第１直列共振子１９ａ、第２直列共振子１９ｂおよび第１並列共振子２１ａは、第１中間配線２５ａにより互いに接続されている。第２直列共振子１９ｂ、第３直列共振子１９ｃおよび第２並列共振子２１ｂは第２中間配線２５ｂにより互いに接続されている。第３直列共振子１９ｃ、第４直列共振子１９ｄおよび第３並列共振子２１ｃは、第３中間配線２５ｃにより互いに接続されている。
【００２２】
圧電基板３の主面３ａ上に形成された各種の配線、電極およびパッドは、例えば、Ａｌ−Ｃｕ合金等のＡｌ合金により形成されており、その厚さは、例えば、１００〜２００ｎｍである。またこれら各種の配線、電極およびパッドは、異なる金属材料を積層した構造としてもよく、例えば、Ｔｉ／Ａｌ、Ｃｒ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕといった組み合わせからなる金属を積層させることにより形成してもよい。
【００２３】
直列共振子１９および並列共振子２１は、図２の断面図に示すように保護層２６によって覆われている。保護層２６は、主に直列共振子１９および並列共振子２１を構成する電極の酸化防止等に寄与するものである。保護層２６は、例えば、絶縁性を有するとともに、ＳＡＷの伝搬に影響を与えない程度に質量の軽い材料、例えば、酸化珪素（ＳｉＯ２など）、窒化珪素、シリコンなどにより形成されている。保護層２６の厚さは、例えば、１０〜５０ｎｍである。
【００２４】
このようなフィルタ部１２の直列共振子１９および並列共振子２１の振動空間５１を確保するようにして保護カバー５が設けられている。保護カバー５の平面形状は、例えば、圧電基板３の平面形状と同様である。保護カバー５は、例えば、主面３ａと概ね同等の広さを有し、主面３ａの概ね全面を覆っている。
【００２５】
保護カバー５は、主面３ａに積層される枠部１５と、枠部１５に積層される蓋部１７とを有している。枠部１５には開口が形成されており、この開口が蓋部１７により塞がれることによって、主面３ａと保護カバー５との間に振動空間５１が形成される。
【００２６】
枠部１５は、概ね一定の厚さの層により構成されている。枠部１５の厚さは、例えば、数μｍ〜３０μｍである。蓋部１７は、概ね一定の厚さの層により構成されている。蓋部１７の厚さは、例えば、数μｍ〜３０μｍである。
【００２７】
枠部１５および蓋部１７は、例えば、感光性の樹脂により形成されている。感光性の樹脂は、例えば、アクリル基やメタクリル基などのラジカル重合により硬化する、ウレタンアクリレート系、ポリエステルアクリレート系、エポキシアクリレート系の樹脂である。
【００２８】
枠部１５および蓋部１７は、同一の材料により形成されていてもよいし、互いに異なる材料により形成されていてもよい。本願では、説明の便宜上、枠部１５と蓋部１７との境界線を明示しているが、実際の製品においては、枠部１５と蓋部１７とが同一材料により形成され、一体的に形成されていてもよい。
【００２９】
このような枠部１５および蓋部１７を貫くようにして複数の端子が形成されている。本実施形態では、６個の端子が形成されている。具体的には、入力信号端子６、出力信号端子７、第１基準電位端子８、第２基準電位端子９、第３基準電位端子１０、第４基準電位端子１１である。入力信号端子６は、図３において示した入力信号パッド１３ａに立てられ、出力信号端子７は出力信号パッド１３ｂに立てられる。また第１基準電位端子８は第１基準電位パッド１３ｃに、第２基準電位端子９は第２基準電位パッド１３ｄに、第３基準電位端子１０は第３基準電位パッド１３ｅに、第４基準電位端子１１は第４基準電位パッド１３ｆに、それぞれ立てられる。
【００３０】
これらの端子のうち入力信号端子６、出力信号端子７、第１基準電位端子８は、保護カバー５の上面（圧電基板３とは反対側の面）から露出しており、後述する金属層１４とは離されている。一方、第２基準電位端子９、第３基準電位端子１０、第４基準電位端子１１は金属層１４に接続されている。図２には金属層１４と第４基準電位端子１１とが接続される態様が示されている。第２、第３基準電位端子９、１０も図２に示される第４基準電位端子１１と同様に金属層１４に接続されている。
【００３１】
第１基準電位端子８は、図２の断面図に示すように、保護カバー５を貫通する部分である柱部８ａと、柱部８ａの保護カバー５からの露出部に接続されるランド８ｂとを有している。ランド８ｂは、保護カバー５の上面に積層されるフランジを有している。入力信号端子６および出力信号端子７も第１基準電位端子８と同様に、保護カバー５を貫通する部分である柱部と、柱部の保護カバー５からの露出部に接続されるランドをそれぞれ有している。
【００３２】
一方、第４基準電位端子１１は図２の断面図に示すように、保護カバー５を貫通する部分である柱部を有するがランドは有していない。第２基準電位端子９および第３基準電位端子１０も同様に柱部は有するがランドは有していない。
【００３３】
これらの端子は、例えば、銅めっきなどにより形成され、端子と保護カバー５との間にはめっき下地層３５が形成されている。
【００３４】
蓋部１７の主面１７ａには金属層１４が形成されている。金属層１４は、例えば、銅めっきなどにより先に述べた端子と同じプロセスで形成することができる。
【００３５】
金属層１４は、ほぼ全体が薄い絶縁膜１８で覆われている。金属層１４を絶縁膜１８で覆うことにより、ＳＡＷ装置１を外部の回路基板などに実装する際、金属層１４と保護カバー５から露出している端子（入力信号端子６、出力信号端子７、第１基準電位端子８とが、半田などの実装用の接合材によって短絡するのを防止することができる。絶縁膜１８は、例えば、ＳｉＯ２などからなる。また絶縁膜１８の一部には図１に示されるように窓部１８ａが設けられている。本実施形態では、第２基準電位端子９、第３基準電位端子１０、第４基準電位端子１１の直上に対応する部分に３個の窓部１８ａが設けられている。このような窓部１８ａを設けることによって、金属層１４の窓部１８ａから露出する部分と、ＳＡＷ装置１が実装される外部の回路基板の端子とを半田などの接合材で接続することができる。すなわち、金属層１４の窓部１８ａから露出する部分を外部の回路基板への接合用のランドとして使用することができる。
【００３６】
次に、図４を用いて金属層１４と振動空間５１との位置関係を説明する。図４は、ＳＡＷ装置１を保護カバー５側から見たときのＳＡＷ装置１の平面図であり、振動空間５１の外周縁を一点鎖線で示している。なお、図４では絶縁膜１８を省略するとともに各基準電位端子の柱部を二点鎖線で示している。
【００３７】
同図に示すように金属層１４は、その外周縁が振動空間５１の外周縁より一回り大きくなるように形成されている。換言すれば、金属層１４は、平面透視したときに枠部１５の開口を覆うようにして設けられている。このような金属層１４を設けることにより、例えば、ＳＡＷ装置１全体を樹脂モールドする際などの高温、高圧の環境下においても、振動空間５１が大きく変形するのを防止することができる。金属層１４の厚みは、例えば、３５μｍ〜５５μｍに設定される。このように比較的厚く金属層１４を形成することによって、振動空間５１の変形防止の効果をより高めることができる。
【００３８】
本発明者等は、この金属層１４に着目し、金属層１４の形状等によって通過帯域外の減衰量を改善することができないか鋭意研究を重ね、この金属層１４と特定の基準電位端子とを切り離すことによってフィルタの通過帯域外の減衰量を大きくすることができることを見出した。
【００３９】
図６乃至図９は、金属層１４と各基準電位端子との接続と、通過帯域外の減衰特性との関係についてシミュレーションにより調べた結果を示す図である。シミュレーションは、図３に示す構成からなるフィルタについて行ったものであり、その通過帯域周波数は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）用の通過帯域周波数（１５７４ＭＨｚ〜１５７６ＭＨｚ）である。
【００４０】
図５は、すべての基準電位端子を金属層１４に接続した比較パターンＦのＳＡＷ装置の平面図であり、図６（ａ）は、基準電位端子のうち第１基準電位端子８を金属層１４から切り離し、第２基準電位端子９、第３基準電位端子１０および第４基準電位端子１１を金属層１４に接続したパターンＡのＳＡＷ装置の平面図である。
【００４１】
図６（ｂ）は、パターンＡの減衰特性と比較パターンＦの減衰特性とを比較したものであり、実線がパターンＡの減衰特性、破線がパターンＦの減衰特性をそれぞれ示している。同図に示されるように、ＧＰＳ用のフィルタに要求される２ＧＨｚ近傍の通過帯域外減衰量が比較パターンＦよりもパターンＡの方が大きくなっていることがわかる。すなわち、すべての基準電位端子が金属層１４に接続されている場合よりも、ラダー型フィルタを構成する複数の並列共振子に共通に接続された基準電位配線の第１領域に立てられた第１基準電位端子８を金属層１４から切り離すことによって帯域外減衰が顕著に改善されていることがわかる。
【００４２】
図７（ａ）は、基準電位端子のうち第３基準電位端子１０を金属層１４から切り離し、第１基準電位端子８、第２基準電位端子９および第４基準電位端子１１を金属層１４に接続したパターンＢのＳＡＷ装置の平面図である。
【００４３】
図７（ｂ）は、パターンＢの減衰特性と比較パターンＦの減衰特性とを比較したものであり、実線がパターンＢの減衰特性、破線がパターンＦの減衰特性をそれぞれ示している。同図に示されるように、パターンＢと比較パターンＦとでは帯域外減衰特性に違いがほとんど現れなかった。すなわち、ラダー型フィルタを構成する複数の並列共振子に共通に接続された基準電位配線の第２領域に立てられた第３基準電位端子１０を金属層１４から切り離しても、すべての基準電位端子が金属層１４に接続されている場合と比較して帯域外減衰の顕著な改善は見られない。
【００４４】
図８（ａ）は、基準電位端子のうち第１基準電位端子８、第３基準電位端子１０および第４基準電位端子１１を金属層１４から切り離し、第２基準電位端子９を金属層１４に接続したパターンＣのＳＡＷ装置の平面図である。
【００４５】
図８（ｂ）は、パターンＣの減衰特性と比較パターンＦの減衰特性とを比較したものであり、実線がパターンＣの減衰特性、破線がパターンＦの減衰特性をそれぞれ示している。同図に示されるように、ＧＰＳ用のフィルタに要求される２ＧＨｚ近傍の通過帯域外減衰量が比較パターンＦよりもパターンＣの方が大きくなっていることがわかる。すなわち、すべての基準電位端子が金属層１４に接続されている場合よりも、ラダー型フィルタを構成する複数の並列共振子に共通に接続された基準電位配線の第１領域に立てられた第１基準電位端子８、基準電位配線の第２領域に立てられた第３基準電位端子１０および第４基準電位端子１１を金属層１４から切り離すことによって帯域外減衰が顕著に改善されている。この結果は、パターンＡの結果とほぼ同じである。
【００４６】
図９（ａ）は、すべての基準電位端子を金属層１４から切り離したパターンＤのＳＡＷ装置の平面図である。
【００４７】
図９（ｂ）は、パターンＤの減衰特性と比較パターンＦの減衰特性とを比較したものであり、実線がパターンＦの減衰特性、破線がパターンＦの減衰特性をそれぞれ示している。同図に示されるように、比較パターンＦと比較してパターンＤの減衰特性に顕著な改善は見られず、逆に１８００ＭＨｚ付近の通過帯域外の減衰量が比較パターンＦよりもパターンＤの方が若干小さくなっている。すなわち、すべての基準電位端子を金属層１４から切り離しても、全ての基準電位端子が金属層１４に接続されている場合と比較して通過帯域外の減衰特性に顕著な改善は見られない。
【００４８】
以上のシミュレーション結果から、ラダー型フィルタを構成する複数の並列共振子に接続された基準電位配線の第１領域に立てられた第１基準電位端子８を金属層１４から切り離し、基準電位配線のうち第１領域から延出された第２領域に立てられた第２基準電位端子９、第３基準電位端子１０および第４基準電位端子１１の少なくとも１つを金属層１４に接続しておくことによって、ＳＡＷ装置の通過帯域外の減衰量を改善することができることを確認できた。
【００４９】
このように所定の基準電位端子を金属層から切り離し、所定の基準電位端子を金属層に接続させておくことによって通過帯域外の減衰特性を改善することができるのは以下の理由によるものと考えられる。
【００５０】
図１０はＳＡＷ装置の等価回路図であり、（ａ）はすべての基準電位端子が金属層１４に接続されている場合の等価回路図、（ｂ）は第１基準電位端子８が金属層１４から切り離され、第２基準電位端子９が金属層１４に接続されている場合の等価回路図をそれぞれ表している。なお、説明の簡略化のため第３基準電位端子１０および第４基準電位端子１１を省略した等価回路図としている。
【００５１】
図１０においてＬ（２４ａ）は基準電位配線２４の第１領域２４ａに形成されるインダクタ、Ｌ（２４ｂ）は基準電位配線２４の第２領域２４ｂに形成されるインダクタ、Ｌ（８）は第１基準電位端子８に形成されるインダクタ、Ｌ（９）は第２基準電位端子９に形成されるインダクタ、Ｌ（１４）は金属層１４に形成されるインダクタをそれぞれ表している。
【００５２】
図１０（ａ）に示されるように第１基準電位端子８と第２基準電位端子９がともに金属層１４に接続されている場合、金属層１４を介して第１基準電位端子８と第２基準電位端子９とがその末端で接続されることになり、この接続部分にインダクタＬ（１４）が形成されると考えられる。
【００５３】
ここで、インダクタＬ（２４ｂ）、インダクタＬ（８）、インダクタＬ（９）、インダクタＬ（１４）のそれぞれの大小関係について考えると、インダクタＬ（２４ｂ）は、インダクタＬ（８）、インダクタＬ（９）およびインダクタＬ（１４）よりも十分大きいインダクタンスを有する。インダクタＬ（２４ｂ）は、圧電基板上で引き回された薄くて長い配線（基準電位配線の第２領域２４ｂ）によって形成されるため、そのインダクタンスが比較的大きくなるのに対し、インダクタＬ（８）、インダクタＬ（９）およびインダクタＬ（１４）は、それが形成される部分の長さが短く、直径や厚みが大きい金属部分に形成されるものであり、それらのインダクタンスは比較的小さくなるからである。
【００５４】
このようなインダクタンスの大小関係を前提として、図１０（ａ）の回路についてみてみると、インダクタＬ（２４ｂ）側の経路の先に、インダクタＬ（２４ｂ）よりも大きさが非常に小さいインダクタＬ（１４）が形成されているために、インダクタＬ（２４ａ）を通過した信号のほとんどは、インダクタＬ（８）側に流れると考えられる。換言すれば、インダクタＬ（２４ａ）を通過した信号は、インダクタＬ（２４ｂ）にはほとんど流れない。したがって、図１０（ａ）の等価回路図の場合、大きなインダクタンスが得られないと考えられる。
【００５５】
一方、図１０（ｂ）の回路の場合、第１基準電位端子８が金属層１４と切り離されていることによって、インダクタンスの小さいバイパス経路（インダクタＬ（１４））が形成されないため、インダクタＬ（２４ａ）を通過した信号は、ある程度インダクタンスの大きいインダクタＬ（２４ｂ）を通過するようになる。これにより図１０（ｂ）の等価回路図では、比較的大きなインダクタンスを得ることができるものと考えられる。
【００５６】
ただし、すべての基準電位端子を金属層１４から切り離すと、金属層１４が電気的に浮いた状態となり、この金属層１４とフィルタ部を構成する各種電極との間に不要な容量が発生し、パターンＤのＳＡＷ装置で示したシミュレーション結果のようにフィルタ特性が劣化するものと考えられる。
【００５７】
次に、図１１〜図１３を用いて、端子と金属層１４とを切り離す場合の金属層１４の形状の好適な例について説明する。
【００５８】
図１１は図６に示したＳＡＷ装置の平面図に対応するものであり、図６のものとは金属層１４の形状が異なっている。具体的には、図６に示すＳＡＷ装置１では、金属層１４が、この金属層１４を平面視したときに、金属層１４とは接続されない入力信号端子６、出力信号端子７および第１基準電位端子８に対し、これらの端子の略半分だけ囲うようにした状態で形成されていたのに対し、図１１に示すＳＡＷ装置１では、金属層１４が、これらの端子の全体を囲むようにして形成されている。別の見方をすれば、図１１に示すＳＡＷ装置１において、金属層１４は、入力信号端子６、出力信号端子７および第１基準電位端子８が配置される箇所に、入力信号端子６、出力信号端子７および第１基準電位端子８よりも一回り大きい円状の窓部を有した状態で、蓋部１７の上面の略全面にわたって形成されている。
【００５９】
図１１に示すような形状で金属層１４を形成することによって、蓋部１７、特に金属層１４とは接続されない端子の周辺部にクラックが発生するのを抑制することができる。これは、金属層１４の形状の違いによる蓋部１７に発生する応力の変化の様子をシミュレーションによって調べた結果から確かめられたものである。
【００６０】
図１２は、シミュレーションのモデルに使用したＳＡＷ装置１の平面図であり、（ａ）は金属層１４がダミー端子３１を囲まないようにして形成されたもの、（ｂ）は金属層１４がダミー端子３１を囲むようにして形成されたものである。図１２の（ａ）のモデルと（ｂ）のモデルとでは、金属層１４の形状以外の条件はすべて同じとした。具体的には、圧電基板３はＬｉＴaＯ３、保護カバー５は感光性のアクリレート系樹脂、金属層１４およびダミー端子３１はＣｕからなるものとした。なお、モデルはＳＡＷ装置１を半分の状態にしたものである。
【００６１】
図１２のモデルについて行ったシミュレーション結果を図１３に示す。図１３の（ａ）は、図１２（ａ）のモデルに対応する蓋部１７に発生した応力の様子を示すものであり、図１３（ｂ）は、図１２（ｂ）のモデルに対応する蓋部１７に発生した応力の様子を示すものであ。シミュレーションは、図１２に示したモデルからなるＳＡＷ装置１を他の基板に半田実装した状態において、温度荷重を−１２５℃に設定して行った。なお、ここで用いたシミュレーションは、有限要素法による熱応力シミュレーションである。
【００６２】
図１３において、応力の大きさが色の濃淡によって表されており、色が濃い部分ほど大きい応力が発生していることを示す。この図１３に示す結果から明らかなように、（ａ）の場合はダミー端子３１の周辺に比較的大きな応力が発生しているのに対し、（ｂ）の場合は（ａ）のものに比べてダミー端子３１の周辺に発生する応力が小さくなっている。また、（ａ）の場合には発生した応力の最大値が２８．１１ＭＰａであったのに対し、（ｂ）の場合には発生した応力の最大値が２３．１４ＭＰａであり、約１８％低減されていた。
【００６３】
以上の結果から、金属層１４を図１１に示すように端子を囲むようにして形成することによって、カバー５を構成する蓋部１７においてクラックの発生を抑制することができるといえる。
【００６４】
したがって、図１１に示したＳＡＷ装置１によれば、蓋部１７にクラックが発生するのを抑制することができるため、クラックの発生に起因して振動空間５１の雰囲気の状態が変化するのを抑えることができ、ＳＡＷ装置１の電気特性を安定化させることができる。なお、入力信号端子６および出力信号端子７は本発明の信号端子の一態様である。また金属層１４によって囲まれる端子の種類は、信号端子に限られず、金属層１４と蓋部１７の上面において接続されない各種の端子（例えば、基準電位端子、あるいは電気的にフローティング状態とされたダミー端子など）においても、それらの端子を囲むようにして金属層１４を形成することによって、その周囲においてクラックの発生を抑制することができることはいうまでもない。
【００６５】
本発明は、以上の実施形態および変形例に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
【００６６】
上述した実施形態では、第１基準電位端子８を金属層１４から切り離し、その他の基準電位端子を金属層１４に接続するようにしたが、基準電位端子と金属層１４との接続および切り離しの態様はこれに限らず、基準電位配線２４の第１領域２４ａに立てられた基準電位端子が金属層１４に接続され、基準電位配線２４の第２領域２４ｂに立てられた基準電位端子が金属層１４から切り離されていればどのような態様であってもよい。例えば、上述した実施形態において、第２基準電位端子９、第３基準電位端子１０、第４基準電位端子１１のうち少なくとも１つを金属層１４に接続しておけば、他の基準電位端子を金属層１４から切り離してもよい。ただし、基準電位配線２４の第２領域２４ｂに形成されるインダクタを有効に利用するためには、第２領域２４ｂの終端部に配置された第２基準電位端子９を金属層１４に接続しておくことが好ましい。
【００６７】
また上述した実施形態では、振動空間５１が１個設けられていたが、振動空間５１を複数に区画するようにしてもよい。換言すれば、振動空間を複数個設けるようにしてもよい。この場合には、１つの振動空間が小さくなり耐モールド性が向上する。
【符号の説明】
【００６８】
１・・・弾性表面波装置
３・・・圧電基板
５・・・保護カバー
６・・・入力信号端子
７・・・出力信号端子
８・・・第１基準電位端子
９・・・第２基準電位端子
１０・・・第３基準電位端子
１１・・・第４基準電位端子
１２・・・フィルタ部
１４・・・金属層
１５・・・枠部
１７・・・蓋部
１８・・・絶縁膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板と、
該圧電基板に設けられた、複数の並列共振子を含むラダー型のフィルタ部と、
前記複数の並列共振子を囲むようにして前記圧電基板の主面に配置された枠部および該枠部の開口を塞ぐ蓋部を有する保護カバーと、
前記圧電基板に設けられ、前記複数の並列共振子に共通に接続された第１領域および該第１領域から延出された第２領域を有する基準電位配線と、
該基準電位配線の前記第１領域に立てて設けられ、前記枠部および前記蓋部を貫通する第１基準電位端子と、
前記基準電位配線の前記第２領域に立てて設けられ、前記枠部および前記蓋部を貫通する第２基準電位端子と、
前記蓋部の主面に設けられ、前記第２基準電位端子に接続され、かつ前記第１基準電位端子には接続されない金属層と、
を備える弾性表面波装置。
【請求項２】
前記第２領域は、全体が前記圧電基板の主面の外周に沿って形成されているとともに、両端同士が接続されないようにギャップを有しており、前記第２基準電位端子は、前記第２領域の前記第１領域から延出した先端部に配置されている請求項１に記載の弾性表面波装置。
【請求項３】
前記金属層を覆う絶縁膜をさらに備える請求項１または２に記載の弾性表面波装置。
【請求項４】
前記絶縁膜には、前記金属層の一部を露出させる窓部が設けられている請求項３に記載の弾性表面波装置。
【請求項５】
前記フィルタ部に対して信号を入力または出力するための信号端子を備え、
該信号端子は、前記枠部および前記蓋部を貫通しており、
前記金属層は、前記金属層を平面視したときに、前記信号端子を囲い、かつ該信号端子から離間して形成されている請求項１乃至４のいずれかに記載の弾性表面波装置。
【請求項１】
圧電基板と、
該圧電基板に設けられた、複数の並列共振子を含むラダー型のフィルタ部と、
前記複数の並列共振子を囲むようにして前記圧電基板の主面に配置された枠部および該枠部の開口を塞ぐ蓋部を有する保護カバーと、
前記圧電基板に設けられ、前記複数の並列共振子に共通に接続された第１領域および該第１領域から延出された第２領域を有する基準電位配線と、
該基準電位配線の前記第１領域に立てて設けられ、前記枠部および前記蓋部を貫通する第１基準電位端子と、
前記基準電位配線の前記第２領域に立てて設けられ、前記枠部および前記蓋部を貫通する第２基準電位端子と、
前記蓋部の主面に設けられ、前記第２基準電位端子に接続され、かつ前記第１基準電位端子には接続されない金属層と、
を備える弾性表面波装置。
【請求項２】
前記第２領域は、全体が前記圧電基板の主面の外周に沿って形成されているとともに、両端同士が接続されないようにギャップを有しており、前記第２基準電位端子は、前記第２領域の前記第１領域から延出した先端部に配置されている請求項１に記載の弾性表面波装置。
【請求項３】
前記金属層を覆う絶縁膜をさらに備える請求項１または２に記載の弾性表面波装置。
【請求項４】
前記絶縁膜には、前記金属層の一部を露出させる窓部が設けられている請求項３に記載の弾性表面波装置。
【請求項５】
前記フィルタ部に対して信号を入力または出力するための信号端子を備え、
該信号端子は、前記枠部および前記蓋部を貫通しており、
前記金属層は、前記金属層を平面視したときに、前記信号端子を囲い、かつ該信号端子から離間して形成されている請求項１乃至４のいずれかに記載の弾性表面波装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−１９９８２３（Ｐ２０１１−１９９８２３Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２２９４６（Ｐ２０１０−１２２９４６）
【出願日】平成２２年５月２８日（２０１０．５．２８）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２８日（２０１０．５．２８）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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