JP4419962B2 - 弾性境界波装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＳＨタイプの弾性境界波を利用した弾性境界波装置に関し、より詳細には、圧電体と、誘電体との境界に電極が配置された構造の弾性境界波装置に関する。

従来、携帯電話用のＲＦフィルタ及びＩＦフィルタ、並びにＶＣＯ用共振子及びテレビジョン用ＶＩＦフィルタなどに、各種弾性表面波装置が用いられている。弾性表面波装置は、媒質表面を伝搬するレイリー波や第１漏洩波などの弾性表面波を利用している。

弾性表面波は、媒質表面を伝搬するため、媒質の表面状態の変化に敏感である。従って、媒質の弾性表面波伝搬面を保護するために、該伝搬面に臨む空洞を設けたパッケージに弾性表面波素子が気密封止されていた。このような空洞を有するパッケージが用いられていたため、弾性表面波装置のコストは高くならざるを得なかった。また、パッケージの寸法は、弾性表面波素子の寸法よりも大幅に大きくなるため、弾性表面波装置は大きくならざるを得なかった。

他方、弾性波の中には、上記弾性表面波以外に、固体間の境界を伝搬する弾性境界波が存在する。

このような弾性境界波を利用した弾性境界波装置の一例が下記の非特許文献１に開示されている。従来の弾性境界波装置の構造を図３２を参照して説明する。

弾性境界波装置２０１は、第１の媒質層２０２と、第２の媒質層２０３との間の境界に電極２０４を配置した構造を有する。ここでは、電極２０４に交流電界を印加することにより、媒質層２０２と媒質層２０３との境界面や境界面付近にエネルギーが集中しつつ伝播する弾性境界波が励振される。非特許文献１では、１２６°回転Ｙ板Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ_３基板上にＩＤＴが形成されており、ＩＤＴとＬｉＴａＯ_３基板上にＳｉＯ_２膜が所定の厚みに形成されている弾性境界波装置が開示されている。ここでは、ストンリー波と称されているＳＶ＋Ｐ型の弾性境界波が伝搬することが示されている。なお、非特許文献１では、上記ＳｉＯ_２膜の膜厚を１．０λ（λは弾性境界波の波長）とした場合、電気機械結合係数は２％になることが示されている。

弾性境界波は、固体間の境界部分にエネルギーが集中した状態で伝搬する。従って、上記ＬｉＴａＯ_３基板の底面及びＳｉＯ_２膜の表面にはエネルギーがほとんど存在しないため、基板や薄膜の表面状態の変化により特性が変化しない。従って、空洞形成パッケージを省略することができ、弾性波装置のサイズを低減することができる。

また、下記の非特許文献２には、［００１］−Ｓｉ（１１０）／ＳｉＯ_２／ＹカットＸ伝搬ＬｉＮｂＯ_３構造を伝搬するＳＨ型境界波が示されている。このＳＨ型境界波は、上記ストンリー波と比べて、電気機械結合係数ｋ^２が大きいという特徴を有する。また、ＳＨ型境界波においても、ストンリー波の場合と同様に、空洞形成パッケージを省略することができる。さらに、ＳＨ型境界波は、ＳＨ型の波動であるため、ＩＤＴや反射器を構成するストリップの反射係数がストンリー波の場合に比べて大きいことが予想される。従って、例えば共振子や共振器型フィルタを構成した場合、ＳＨ型境界波を利用することにより、小型化を図ることができ、かつより急峻な特性の得られることが期待される。
「Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｂｏｕｎｄａｒｙ Ｗａｖｅｓ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇ Ａｌｏｎｇ ｔｈｅＩｎｔｅｒｆａｃｅ Ｂｅｔｗｅｅｎ ＳｉＯ２ ａｎｄ ＬｉＴａＯ３」ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｓｏｎｉｃｓ ａｎｄｕｌｔｒａｓｏｎ．，ＶＯＬ．ＳＵ−２５，Ｎｏ．６，１９７８ ＩＥＥＥ 「Ｓｉ／ＳｉＯ２／ＬｉＮｂＯ３構造を伝搬する高圧電性境界波」（第２６回ＥＭシンポジウム，Ｈ９年５月，ｐｐ５３−５８）

弾性境界波装置では、第１，第２の媒質層間の境界及び境界付近にエネルギーが集中して伝搬する弾性境界波が用いられている。この場合、第１の媒質層及び第２の媒質層の厚みは無限大であることが望ましい。しかしながら、実際の弾性境界波装置では、第１，第２の媒質層の厚みは有限である。

そして、上述した非特許文献１や非特許文献２に記載の内容に従って弾性境界波装置を構成した場合、共振特性やフィルタ特性に所望でないスプリアスが生じるという問題があった。すなわち、弾性境界波共振子を構成した場合には、共振周波数よりも高周波側に無視できない複数のスプリアス応答が発生しがちであった。また、従来の弾性境界波共振子を複数個組み合わせて構成されたフィルタ、例えばラダー型フィルタなどでは、通過帯域よりも高周波側に複数のスプリアスが発生し、帯域外減衰量が劣化するという問題があった。

これを、図３３〜図３６を参照して説明する。第１の媒質層としての１５°ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ_３基板上に、０．０５λの膜厚となるようにＡｕからなる電極を形成し、さらに、第２の媒質層として、厚さ２λの厚みとなるようにＳｉＯ_２膜をＲＦマグネトロンスパッタによりウエハー加熱温度２００℃で成膜した。このようにして、弾性境界波共振子を構成した。なお、形成した電極２０４は、図３３に示すように、ＩＤＴ２０４Ａと、反射器２０４Ｂ，２０４Ｃとを有する。このようにして構成された弾性境界波共振子のインピーダンス−周波数特性及び位相−周波数特性を図３４に示す。図３４に矢印Ａ１〜Ａ３で示すように、反共振周波数よりも高域側に大きな複数のスプリアスが現れていた。

また、上記と同様にして構成された複数の弾性境界波共振子を用いて図３５に示すラダー型回路を構成し、このようにして得られたラダー型フィルタの周波数特性を測定した。結果を図３６に示す。なお、図３５の並列腕共振子Ｐ１，Ｐ３は、ＩＤＴの電極指の対数を５０．５対及び開口長を３０λとして構成した。また、直列腕共振子Ｓ１，Ｓ２は、並列腕共振子Ｐ１，Ｐ３を構成するのに用いた弾性境界波共振子２個を直列接続することによりそれぞれ構成した。並列腕共振子Ｐ２は、ＩＤＴの電極指の対数を１００．５対、開口長を３０λとして構成した。また、並列腕共振子Ｐ１〜Ｐ３のＩＤＴ及び反射器におけるλは３．０μｍとし、直列腕共振子におけるλは、並列腕共振子Ｐ１の反共振周波数と並列腕共振子の共振周波数が重なるように配置した。ＩＤＴ及び反射器デューティ比をいずれも０．５８、電極はＡｕにより構成し、その膜厚は０．０５λ、ＳｉＯ_２膜の膜厚は２．５λとした。

図３６から明らかなように、矢印Ｂ１〜Ｂ３などで示す複数の大きなスプリアスが通過帯域よりも高域側に現れていることがわかる。

本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、共振周波数や通過帯域よりも高域側における複数のスプリアス応答を効果的に抑圧することが可能とされており、良好な周波数特性を有する弾性境界波装置を提供することにある。

本発明は、第１の媒質層と第２の媒質層との境界を伝搬する弾性境界波を利用した弾性境界波装置であって、圧電体からなる第１の媒質層と、前記第１の媒質層に積層されており、単一の誘電体層からなり、横波音速が第１の媒質層の横波音速よりも遅い第２の媒質層と、前記第１，第２の媒質層の境界に設けられた電極と、第２の媒質層の境界面とは反対側の面に設けられており、樹脂からなり、かつ前記第２の媒質層にエネルギーが閉じ込められて伝搬し、弾性境界波装置の反共振周波数よりも高域側もしくは通過帯域よりも高域側に現れるスプリアスとなるモードを減衰させる吸音層とを備えることを特徴とする。

本発明に係る弾性境界波装置のある特定の局面では、前記吸音層における横波の音速が、前記吸音層が積層されている第２の媒質層の横波の音速よりも低速である。

本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の特定の局面では、前記吸音層における縦波の音速が、前記吸音層が積層されている第２の媒質層における縦波の音速よりも低速である。

本発明に係る弾性境界波装置では、好ましくは、前記吸音層の横波の音速が、前記吸音層が積層されている第２の媒質層における横波の音速の０．１３倍以上、１．２３倍以下の範囲にある。

本発明に係る弾性境界波装置では、より好ましくは、前記吸音層における音響インピーダンスが、前記吸音層が積層されている第２の媒質層の音響インピーダンスの０．２０倍〜５．３０倍の範囲にある。

本発明に係る弾性境界波装置のさらに別の特定の局面では、前記吸音層の外側に、該吸音層よりも弾性波の減衰定数が小さい低減衰定数層が設けられている。

本発明に係る弾性境界波装置のさらに別の特定の局面では、前記吸音層が、フィラーが含有されている樹脂により構成されている。

本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の特定の局面では、前記吸音層が、前記第２の媒質層の表面において、前記境界における弾性境界波伝搬路に対向する部分に設けられている。

本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の特定の局面では、前記吸音層の少なくとも片面に、導体層が積層されている。

本発明に係る弾性境界波装置のさらに別の特定の局面では、前記境界に設けられた前記電極に電気的に接続されており、かつ前記第２の媒質層を貫通するように設けられたスルーホール電極と、該スルーホール電極に接続されており、かつ弾性境界波装置の外表面に設けられた外部電極とがさらに備えられている。

本発明に係る弾性境界波装置では、好ましくは、スルーホール電極内に弾性体が充填されている。

本発明に係る弾性境界波装置のさらに別の特定の局面では、第１の媒質層、第２の媒質層及び吸音層との内、少なくとも隣接する２つの層にスルーホール電極が設けられており、少なくとも隣接する２つの層に設けられたスルーホール電極が連続しないように形成されている。

本発明に係る弾性境界波装置のさらに別の特定の局面では、前記境界に設けられた電極に電気的に接続されており、かつ弾性境界波装置の外表面に設けられた配線電極がさらに備えられている。

本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の特定の局面では、前記弾性境界波装置が前記境界と交叉する側面に段差部を有し、前記境界に設けられた電極に接続されており、かつ該段差部に引き出されている接続電極とをさらに備え、前記配線電極が該段差部に至るように形成されており、段差部において前記接続電極と接続されている。

本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の特定の局面では、第１の媒質層の外側表面に、前記境界面と平行な方向の線膨張係数が第１の媒質層よりも低い第３の材料層が設けられている。なお、媒質層の「外側表面」とは、境界面とは反対側の面をいうものとする。

本発明に係る弾性境界波装置のさらに別の特定の局面では、第１の媒質層の外側表面に、前記境界面と平行な方向の線膨張係数の符号が第１の媒質層の線膨張係数の符号と異なる第３の材料層が設けられている。

本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の特定の局面では、第１の媒質層の外側表面に、前記第１の媒質層よりも熱伝導率が高い第４の材料層が設けられている。

本発明に係る弾性境界波装置のさらに別の特定の局面では、前記境界または第１，第２の媒質層の外側表面にインピーダンス整合回路が構成されている。

本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の特定の局面では、第２の媒質層の厚みが０．５λ以上であり、吸音層の厚みが１．０λ以上である。

本発明に係る弾性境界波装置では、好ましくは、吸音層が積層構造を有する。

本発明に係る弾性境界波装置のさらに別の特定の局面では、吸音層が複数の吸音材料層を積層してなる積層構造を有し、第２の媒質層に近い側の吸音材料層の音響特性インピーダンスが、該吸音材料層よりも第２の媒質層から隔てられた吸音材料層の音響インピーダンスと、第２の媒質層の音響インピーダンスとの間の中間の値を有する。

本発明に係る弾性境界波装置の他の特定の局面では、実装側の面にバンプを介して接合されており、かつ第１，第２の媒質層及び吸音層を有する構造部分よりも固い材料からなる実装用基板をさらに備え、該実装用基板を用いて実装されるように構成されている。

本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の特定の局面では、実装側の面に設けられた応力緩衝体がさらに備えられる。

本発明に係る弾性境界波装置の製造方法は、圧電体からなる第１の媒質層上に電極を形成する工程と、該電極を覆うように、単一の誘電体層からなる第２の媒質層を形成する工程と、前記第２の媒質層の前記境界面とは反対側の面に、樹脂からなり、かつ前記第２の媒質層にエネルギーが閉じ込められて伝搬し、弾性境界波装置の反共振周波数よりも高域側もしくは通過帯域よりも高域側に現れるスプリアスとなるモードを減衰させる吸音層を形成する工程とを備える。

本発明に係る弾性境界波装置の製造方法のある特定の局面では、前記吸音層を形成する工程において、吸音層内のガスを脱気する工程が含まれる。

本発明に係る弾性境界波装置の製造方法のさらに別の特定の局面では、前記弾性境界波装置の製造方法が、複数の弾性境界波装置を連結してなるマザーの状態で行われ、前記吸音層を形成した後に、個々の弾性境界波装置単位に分割される。

本発明に係る弾性境界波装置の製造方法のさらに他の特定の局面では、前記吸音層を形成する工程までの工程がマザーの状態で行われ、個々の弾性境界波装置に分割された後に前記吸音層を形成する工程が行われる。

本発明に係る弾性境界波装置では、第１の媒質層の第２の媒質層の境界に電極が設けられており、さらに第２の媒質層の境界面とは反対側の面である外側面にスプリアスとなるモードを減衰させる吸音層が備えられている。従って、後述の実験例から明らかなように、吸音層の存在により、共振周波数よりも高域側や通過帯域の高域側における複数のスプリアス応答を効果的に抑圧することができる。従って、共振特性やフィルタ特性の良好な弾性境界波装置を提供することが可能となる。

吸音層における横波の音速が、吸音層が積層されている第２の媒質層の横波の音速よりも低速である場合には、横波によるスプリアス応答を効果的に抑圧することができる。

吸音層における縦波の音速が、吸音層が積層されている第２の媒質層における縦波の音速よりも低速である場合には、縦波による所望でないスプリアス応答を効果的に抑圧することができる。

特に、吸音層の横波の音速が、吸音層が積層されている第２の媒質層における横波の音速の０．１３倍以上、１．２３倍以下の範囲にある場合には、横波による所望でないスプリアス応答を効果的に抑圧することができる。

また、吸音層における音響インピーダンスが、第２の媒質層の音響インピーダンスの０．２〜５．３倍の範囲にある場合には、上記所望でない複数のスプリアス応答を効果的に抑圧することができる。

また、吸音層の外側に、該吸音層よりも減衰定数が小さい低減衰定数層が設けられている場合には、減衰定数の小さい膜が緻密性に優れていることが多いため、耐湿性能を向上することができる。従って、吸音層やその下の層を効果的に保護することができる。

本発明においては、吸音層は様々な材料で構成されるが、樹脂、ガラス、セラミックス及び金属からなる群から選択された少なくとも１種により構成されている場合には、十分な吸音性をもつものを有し、かつ比較的硬いため、所望でないスプリアスを効果的に抑圧することができ、かつ強度に優れた弾性境界波装置を提供することができる。上記吸音層は単一材料で形成される必要は必ずしもない。また、樹脂材料は減衰定数の大きい材料が多く、炭素やシリカ、タングステンなどのセラミックスや金属等をフィラーとして加えることにより、様々な音速や音響特性インピーダンスをもつ吸音媒質を構成することができる。例えば、エポキシ系樹脂などの樹脂材料に、上記のようなフィラーを含有させることにより、音速や音響特性インピーダンスを調整し得るだけでなく、弾性波を散乱させることにより、減衰定数の増大効果を得ることもできる。

吸音層が、第２の媒質層の表面において、境界における弾性境界波伝搬路と対向する部分に設けられている場合には、吸音層の存在により、所望でないスプリアスを効果的に抑圧することができる。

吸音層の少なくとも片面に導体層が積層されている場合には、導体層により電磁シールド機能を果たすことができる。

境界に設けられた電極に電気的に接続されており、第２の媒質層を貫通するように設けられたスルーホール電極と、該スルーホール電極に接続されており、かつ弾性境界波装置の外表面に設けられた外部電極とをさらに備える場合には、弾性境界波装置をスルーホール電極を用いて電気的に接続することができるので、弾性境界波装置の小型化を図ることができる。

スルーホール電極内に弾性体が充填されている場合には、空洞を有しないので、媒質層との音響インピーダンス差を小さくすることができる。従って、弾性境界波の所望でない反射や散乱を抑制できる。また、腐食性ガスの侵入を抑制することもできる。

第１の媒質層に設けられたスルーホール電極と、第２の媒質層に設けられたスルーホール電極とを有し、第１の媒質層に設けられたスルーホール電極と、第２の媒質層に設けられたスルーホール電極とが厚み方向に重ならないように形成されている場合には、腐食性ガス等の内部への侵入を抑制することができる。

境界に設けられた電極に電気的に接続されており、かつ弾性境界波装置の外表面に設けられた配線電極をさらに備える場合には、外部表面を利用して弾性境界波装置の電極を外部に取り出すことができる。

弾性境界波装置は、境界と交差する側面に段差部を有し、該段差部において、外表面に形成された配線電極が接続電極に接続されている場合には、電気的接続の信頼性を高めることができる。

第１の媒質層の外側表面に、境界面と平行な方向の線膨張係数が第１の媒質層よりも低い第３の材料層が設けられている場合には、温度変化による反りなどの外形の歪みを抑制できるとともに、フィルタの場合には中心周波数、共振子の場合には共振周波数などの周波数特性の温度特性を改善できる。

第１の媒質層の外側表面に、境界面と平行な方向の線膨張係数の符号が第１の媒質層の線膨張係数の符号と異なる第３の材料層が設けられている場合には、さらに温度変化による反りなどの外形の歪みを抑制できるとともに、フィルタの場合には中心周波数、共振子の場合には共振周波数などの周波数特性の温度特性を改善できる。

第１の媒質層の外側表面に、第１の媒質層よりも熱伝導率が高い第４の材料層が配置されている場合には、放熱性が高められ、大電力印加時の温度上昇が抑制でき、耐電力性能が改善する。

境界または第１，第２の媒質層の表面に、インピーダンス整合回路が構成されている場合には、弾性境界波装置にインピーダンス整合回路を内蔵させることができる。

第２の媒質層の厚みは０．５λ以上であり、吸音層の厚みは１．０λ以上である場合には、本発明に従って、所望でないスプリアス応答をより効果的に抑圧することができる。

吸音層が積層構造を有する場合には、吸音層を構成する各層の厚み及び材料を選択することにより、所望とする性能を有する吸音層を容易に構成することができる。

吸音層が複数の材料層を有する積層構造を有し、第２の媒質層に近い側の吸音材料層の音響特性インピーダンスが、該吸音材料層よりも第２の媒質層から隔てられた吸音材料層の音響インピーダンスと、第２の媒質層の音響インピーダンスとの中間の値を有する場合には、第２の媒質層と、外側の吸音材料層との音響インピーダンスの整合性を高めることができる。

本発明に係る弾性境界波装置において、実装側の面にバンプを介して実装用基板が接合されており、該実装用基板が第１，第２の媒質層及び吸音層を有する構造部分よりも固い材料からなる場合には、該実装用基板を用いてプリント回路基板などにより本発明に係る弾性境界波装置を容易に実装することができる。この場合、実装用基板が相対的に高い強度を有するため、プリント基板などに半田により実装されたとしても、プリント回路基板側からの応力が弾性境界波チップ側に加わることを抑制することができる。従って、例えばプリント回路基板が曲がったりした場合であっても、弾性境界波装置の周波数特性の劣化や割れを抑制することができる。

また、弾性境界波装置と実装基板との間に応力緩衝体が設けられている場合には、該応力緩衝体によって、実装構造が固定されるプリント基板の曲げ等による応力の境界波チップへの伝達が抑制されるので、境界波チップが曲がらず、周波数特性の劣化やチップの割れが防げる。

本発明に係る弾性境界波装置の製造方法では、第１の媒質層上に電極を形成する工程と、該電極を覆うように単一の誘電体層からなる第２の媒質層を形成する工程と、第２の媒質層の境界面とは反対側の面に樹脂からなり、かつ前記第２の媒質層にエネルギーが閉じ込められて伝搬し、弾性境界波装置の反共振周波数よりも高域側もしくは通過帯域よりも高域側に現れるスプリアスとなるモードを減衰させる吸音層を形成する工程とを備えるため、本発明に係る弾性境界波装置を提供することができる。

吸音層を形成する工程において、吸音層内のガスを脱気する工程が含まれている場合には、経時による周波数特性の変化を抑制とすることができる。

本発明の製造方法において、複数の弾性境界波装置を連結してなるマザーの状態で吸音層形成までの製造工程が行われ、吸音層を形成した後に、個々の弾性境界波装置単位に分割される場合には、本発明の弾性境界波装置を効率良く製造することができる。また、吸音層を形成する前までの工程がマザーの状態で行われ、個々の弾性境界波装置に分割された後に吸音層を形成する工程が行われる場合には、外部端子を除くチップ全体を吸音層で覆うことができるので、境界波装置の耐環境特性を高めることができる。

［図１］図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る弾性境界波装置の正面断面図及び模式的斜視図である。
［図２］図２は、ＳｉＯ_２／Ａｕ／ＬｉＮｂＯ_３構造において、Ａｕの厚みを０．０５λ、ＳｉＯ_２膜の厚みを１．５λとした時のメインモードである弾性境界波の変位分布を示す図である。
［図３］図３（ａ）及び（ｂ）は、図２と同じ条件における各スプリアスモードの変位分布を示す図である。
［図４］図４（ａ）及び（ｂ）は、図２と同じ条件における各スプリアスモードの変位分布を示す図である。
［図５］図５（ａ）及び（ｂ）は、図２と同じ条件における各スプリアスモードの変位分布を示す図である。
［図６］図６（ａ）及び（ｂ）は、図２と同じ条件における各スプリアスモードの変位分布を示す図である。
［図７］図７は、図２に示した場合と同一条件におけるその他のスプリアスモードの変位分布を示す図である。
［図８］図８は、図１に示した弾性境界波装置のインピーダンス−周波数特性及び位相−周波数特性を示す図である。
［図９］図９（ａ）及び（ｂ）は、吸音層の密度ρが変化した場合のＳＨ型境界波、ストンリー波及び様々なスプリアスモードの音速の変化及び減衰定数の変化を示す各図である。
［図１０］図１０（ａ）及び（ｂ）は、吸音層の横波音速Ｖｓが変化した場合のＳＨ型境界波、ストンリー波及び様々なスプリアスモードの音速の変化及び減衰定数の変化を示す各図である。
［図１１］図１１（ａ）及び（ｂ）は、吸音層の音響特性インピーダンスＺｓを固定した条件で吸音層の横波音速Ｖｓを変化させた場合のＳＨ型の弾性境界波、ストンリー波及び様々なスプリアスモードの音速の変化及び減衰定数の変化を示す各図である。
［図１２］図１２（ａ）及び（ｂ）は、吸音層の横波音速を固定した条件で、吸音層の音響特性インピーダンスＺｓが変化した場合のＳＨ型境界波、ストンリー波及び様々なスプリアスモードの音速の変化及び減衰定数の変化を示す各図である。
［図１３］図１３は、ＳｉＯ_２膜の膜厚を変化させた場合の横波音速の比と、スプリアスモードのインピーダンス比との関係を示す図である。
［図１４］図１４は、ＳｉＯ_２膜の膜厚を変化させた場合の音響インピーダンスの比と、スプリアスモードのインピーダンス比との関係を示す図である。
［図１５］図１５は、本実施形態の弾性境界波共振子のインピーダンス及び位相−周波数特性を示す図である。
［図１６］図１６、本発明の実施形態に係る弾性境界波フィルタの減衰量−周波数特性を示す図である。
［図１７］図１７は、本発明に係る弾性境界波装置の変形例を示す部分切欠正面断面図である。
［図１８］図１８は、本発明に係る弾性境界波装置の他の変形例を示す部分切欠正面断面図である。
［図１９］図１９は、本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の変形例を示す部分切欠正面断面図である。
［図２０］図２０は、本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の変形例を示す部分切欠正面断面図である。
［図２１］図２１は、本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の実施形態を説明するための部分切欠正面断面図である。
［図２２］図２２は、本発明に係る弾性境界波装置の他の実施形態を説明するための部分切欠正面断面図である。
［図２３］図２３は、図２２に示した弾性境界波装置の要部を示す斜視図である。
［図２４］図２４は、本発明の弾性境界波装置のさらに別の実施形態を示す正面断面図である。
［図２５］図２５は、本発明の弾性境界波装置のさらに他の実施形態を示す正面断面図である。
［図２６］図２６は、本発明の弾性境界波装置のさらに別の実施形態を示す正面断面図である。
［図２７］図２７は、（ａ）〜（ｇ）は、本発明の弾性境界波装置の製造方法の一例を説明するための正面断面図である。
［図２８］図２８（ａ）〜（ｆ）は、本発明の弾性境界波装置の製造方法の他の例を説明するための各正面断面図である。
［図２９］図２９（ａ）〜（ｈ）は、本発明の弾性境界波装置の製造方法のさらに他の例を説明するための正面断面図である。
［図３０］図３０（ａ）〜（ｆ）は、本発明の弾性境界波装置の製造方法のさらに別の例を説明するための各正面断面図である。
［図３１］図３１は、本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の実施形態を説明するための部分切欠正面断面図である。
［図３２］図３２は、従来の弾性境界波装置を説明するための正面断面図である。
［図３３］図３３は、従来の弾性境界波装置として形成した１ポート型弾性境界波共振子の電極構造を模式的平面図である。
［図３４］図３４は、従来の弾性境界波装置のインピーダンス−周波数特性上に現れるスプリアスモードを説明するための図である。
［図３５］図３５は、従来の弾性境界波装置を複数用いて構成されたラダー型回路の回路図である。
［図３６］図３６は、従来の弾性境界波素子を複数用いて構成されたラダー型フィルタの減衰量周波数特性を示す図である。

符号の説明

１…弾性境界波装置
２…第２の媒質層
３…ＩＤＴ
４，５…反射器
６…第２の媒質層
７…吸音層
７ａ…第１の吸音材料層
７ｂ…第２の吸音材料層
２１…弾性境界波装置
２２…第１の媒質層
２３…ＩＤＴ
２６…第２の媒質層
２６ａ，２６ｂ…媒質材料層
３１…弾性境界波装置
４１，４２…導体層
５１…弾性境界波装置
５２…配線電極
５３，５４…スルーホール電極
５５…配線電極
６１…弾性境界波装置
６３…ＩＤＴ
６６…第２の媒質層
６７…接続電極
６８…第３の媒質層
６９…配線電極
７１…配線電極
７２…配線電極
７３…外部接続電極
７４…保護膜
８１…弾性境界波装置
８２…熱伝導性材料層
８３…エポキシ樹脂層
８４，８５…配線電極
８６…保護膜
９０…弾性境界波装置
９１…弾性境界波装置チップ
９１ａ，９１ｂ…電極
９２ａ，９２ｂ…バンプ
９３…セラミック基板
９３ａ，９３ｂ…電極
９４…保護膜
９６…弾性境界波装置
９７ａ，９７ｂ…導電ペースト
９８ａ，９８ｂ…外部端子
９９…補強樹脂層
１０１…ウエハー
１０２…ＩＤＴ
１０３，１０４…反射器
１０５，１０６…配線電極
１０７…第２の媒質層
１０７ａ…上面
１０８…配線電極
１０９…吸音層
１１０…ＳｉＮ膜
１１１，１１２…開口部
１１３，１１４…外部端子
１２１…第４の媒質層
１２１Ａ…パターニングされた感光性樹脂薄膜
１２３…吸音層
１２４，１２５…開口部
１２６，１２７…外部接続端子
１３２，１３３…外部接続端子
１３４…吸音層

以下、図面を参照しつつ本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

本願発明者らは、上記スプリアスの原因を調べるため、数値解析を行った。この数値解析は、文献「Ａ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ ｏｐｔｉｍａｌ ｃｕｔｓ ａｎｄ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｕｒｆａｃｅ ｗａｖｅｓ」（Ｊ．Ｊ．Ｃａｍｐｖｅｌｌ ａｎｄ Ｗ．Ｒ．Ｊｏｎｅｓ，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｓｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｕｌｔｒａｓｏｎ．，Ｖｏｌ．ＳＵ−１５（１９６８）ｐｐ．２０９−２１７）に開示されている方法を元に行ったものである。ここでは、ＳｉＯ_２とＡｕとの境界及びＡｕとＬｉＮｂＯ_３との境界における変位と上下方向の応力を連続とし、短絡境界であるため電位を０とし、ＳｉＯ_２の厚みを所定の値とし、１５°Ｙ−Ｘ伝搬のＬｉＮｂＯ_３の厚みを無限大として、境界波の変位分布とスプリアスモードの変位分布を求めた。

図２は、Ａｕの厚みを０．０５λ、ＳｉＯ_２の厚みを１．５λとした時のメインモードである弾性境界波の変位分布を示す。

また、図３（ａ）〜図７は、図２と同一条件における各スプリアスモードの変位分布を示す図である。また、図２に示されている変位分布を示す境界波と、図３（ａ）〜図７に示す各変位分布が示されているスプリアスモードは、応答周波数が低い順から並べられている。すなわち、図２に示す境界波の周波数が最も低く、図７に示すスプリアスモードの周波数が最も高い。また、λは、メインモードである境界波の波長である。

また、図２〜図７において、実線はＵ１成分（変位のＸ_１方向成分）、破線はＵ２成分（変位のＸ_２方向成分）、一点鎖線Ｕ３成分（変位のＸ_３方向成分）を示す。

上記Ｘ_１方向とは、境界面において境界波が伝搬する方向をいうものとし、Ｘ_２方向とは、境界面に含まれる方向であって、かつＸ_１方向と直交する方向であり、Ｘ_３方向とは、境界面と直交する方向である。

一般に、弾性波には、Ｕ１成分で構成されるＰ波、Ｕ２成分で構成されるＳＨ波及びＵ３成分で構成されるＳＶ波が存在する。弾性境界波や上記スプリアスモードは、部分波であるＰ波、ＳＨ波及びＳＶ波の組み合わせによるモードである。なお、図３（ｂ）〜図７では、Ａｕ層の位置のみを示し、ＳｉＯ_２層及びＬｉＮｂＯ_３層の表示は図示を容易とするために省略している。

図２から明らかなように、メインモードである境界波では、Ｕ２成分が主体であるＳＨ型の境界波であることがわかる。

そして、図３（ａ）〜図７から明らかなように、スプリアスモードはＵ２成分主体のスプリアスモードと、Ｕ１及びＵ３成分主体のスプリアスモードと、Ｕ１成分主体のスプリアスモードの３種類に大別されることがわかる。この３種類のスプリアスモードは、第２の媒質層であるＳｉＯ_２膜の表面と境界層に配置されたＡｕからなる電極との間でエネルギーの多くを閉じ込められて伝搬する。そして、３種類のスプリアスモードが発生するため、上述した図３４及び３６に示した複数の高域側のスプリアス応答が生じたと考えられる。

なお、図３（ａ）〜図７に示したスプリアスモードの他に、Ｕ１及びＵ３成分主体のストンリー波と類似したモード（以下、ストンリー波と総称する）も伝搬するが、ＳｉＯ_２／Ａｕ（０．０５λ）／１５°Ｙ−Ｘ伝搬ＬｉＮｂＯ_３構造では、ストンリー波の電気機械結合係数はほぼ０であり、ストンリー波は励振されない。

本願発明者らは、上記図２〜図７に示した結果を考慮し、第２の媒質層にエネルギーが閉じ込められて伝搬するモードを抑制すれば、上述した高域側の複数のスプリアス応答を抑制し得ると考え、本発明をなすに至った。

図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る弾性境界波装置を示す正面断面図及び模式的斜視図である。

弾性境界波装置１は、第１の媒質層２を有する。第１の媒質層２は、１５°Ｙ−Ｘ伝搬のＬｉＮｂＯ_３単結晶基板により構成されている。もっとも、本発明において、第１の媒質層２は、他の単結晶基板、例えば他の結晶核のＬｉＮｂＯ_３圧電単結晶基板などにより構成されていてもよく、ＬｉＴａＯ_３などの他の圧電単結晶により構成されていてもよい。

第１の媒質層２の上面には、ＩＤＴ３及び反射器４，５が形成されている。本実施形態では、ＩＤＴ３の両側にグレーティング反射器４，５が配置されて、１ポート型弾性境界波素子が構成されている。

上記ＩＤＴ３及び反射器４，５を覆うように第２の媒質層６が形成されている。第２の媒質層６は、本実施形態では、ＳｉＯ_２膜により構成されている。

そして、第２の媒質層６の上面に、吸音層７が形成されている。吸音層７は、弾性波の減衰定数が第２の媒質層６よりも大きな樹脂により構成されている。本実施形態では、上記ＩＤＴ３及び反射器４，５は、厚さ０．００３λのＮｉＣｒからなる密着層上に、厚さ０．０５λのＡｕからなる主電極層を積層することにより構成した。そして、ＩＤＴには、図３４に示した特性を得た弾性境界波素子の場合と同様に、交叉幅重み付けを施し、電極指の対数は５０対、対向するバスバー間の距離は３０．５λ、ＩＤＴ３を構成する電極指のデューティ比は０．５５とした。また、反射器４，５の電極指の本数はそれぞれ５０本とした。さらにＩＤＴの電極指の電極指先端間距離は０．２５λ、最大交差幅は３０λとした。ＩＤＴ３と反射器４，５のλは一致させ、ＩＤＴ３と反射器４，５との電極指中心間距離は０．５λとした。さらに、ＳｉＯ_２膜の厚みは２λとし、図３４に示した特性の比較例の場合と同様に、ＲＦマグネトロンスパッタによりウエハー加熱温度２００℃で成膜を行った。

従って、弾性境界波装置１は、吸音層７が設けられていることを除いては、上記した比較例と同様に構成されている。

そして、吸音層７は、硬度調整したエポキシ系樹脂により構成されており、５λ以上の厚みを有する。吸音層７の形成は、第２の媒質層６上にエポキシ系樹脂を塗布し、硬化することにより行った。

弾性境界波装置１のインピーダンス−周波数特性及び位相−周波数特性を図８に示す。

図８を、図３４と比較すれば明らかなように、１７００ＭＨｚ付近のスプリアス応答のインピーダンス比（共振周波数と反共振周波数におけるインピーダンスの比）は、図３４では２９．３ｄＢであったのに対し、本時実施形態では７．１ｄＢと著しく小さくなっていることがわかる。すなわち、吸音層７の形成により、高域側の所望でないスプリアス応答を効果的に抑圧し得ることがわかる。

もっとも、図８に示した周波数特性では、１７００ＭＨｚ付近のスプリアスを完全に抑圧することはできていない。

本願発明者の知見によれば、音速の遅い層と音速の速い層が混在する積層構造を伝搬する弾性波は、音速の遅い層にエネルギーを集中させて伝搬することがわかっている。従って、第２の媒質層の表面に配置される吸音層７は、弾性波の音速が遅い材料で構成し、吸音層７／第２の媒質層／電極／第１の媒質層２の積層構造を用いることにより、第２の媒質層から吸音層７にスプリアスとなるモードのエネルギーを移行させ得ることがわかる。

すなわち、吸音層７は、吸音媒質として作用し、吸音層７に移行したスプリアスモードのエネルギーは再度第２の媒質層６には戻らないことになる。この場合、弾性境界波装置１の主応答である弾性境界波は境界面近傍にエネルギーを集中して伝搬しているため、弾性境界波自体のエネルギーの劣化は生じ難い。

図２〜図７に示した上述した解析結果では、ＳＶ波が主成分とするスプリアスモード、ＳＨ波が主成分となるスプリアスモード及びＰ波が主成分となるスプリアスモードの３種類のスプリアスモードが確認された。

従って、ＳＨ波とＳＶ波が主成分となるスプリアスモードを抑制するには、第２の媒質層における横波の音速よりも、吸音層７の横波の音速を遅くすれば強く抑制し得ることがわかる。また、Ｐ波が主成分となるスプリアスモードを効果的に抑制するには、第２の媒質層における縦波の音速よりも吸音層７の縦波の音速を遅くすればよいことがわかる。

他方、第２の媒質層６から吸音層７に移行するモードのエネルギーＴは、第２の媒質層６の音響特性インピーダンスをＺ_０、吸音層７の音響特性インピーダンスをＺ_Ｌとすると、Ｔ−４Ｚ_０Ｚ_Ｌ／（Ｚ_０＋Ｚ_Ｌ）^２で表される。

上記式から明らかなように、第２の媒質層６の音響特性インピーダンスＺ_０と吸音層７の音響特性インピーダンスＺ_Ｌとが近いほど、第２の媒質層６から吸音層７に移行するエネルギー量Ｔが増加し、スプリアスモードを効率良く抑制し得ることがわかる。

従って、ＳＨ波とＳＶ波を主成分とするスプリアスモードを抑制するには、第２の媒質層６と吸音層７の横波の音響特性インピーダンスを整合、すなわち近接させることが望ましい。また、Ｐ波を主成分とするスプリアスモードを抑制するには、第２の媒質層６と吸音層７における縦波の音響インピーダンスを整合させることが望ましい。

よって、第２の媒質層よりも低速であり、音響整合性が高く、吸音効果の高い材料により吸音層７を構成することが望ましい。

また、上記検討結果を確かめるために、図１に示した弾性境界波装置１における解析を行った。この解析においては、第１の媒質層２は、厚み無限大の１５°Ｙ−Ｘ ＬｉＮｂＯ_３基板からなり、第２の媒質層６が厚さ１．５λのＳｉＯ_２膜、ＩＤＴが厚さ０．０５λのＡｕ膜とした。吸音層７とＳｉＯ_２膜との境界、ＳｉＯ_２膜とＡｕとの境界及びＡｕとＬｉＮｂＯ_３との境界における変位と上下方向の応力を連続とし、ＳｉＯ_２とＡｕとの境界及びＡｕとＬｉＮｂＯ_３の境界は短絡境界であるため、電位を０とした。吸音層７は等方体として扱い、厚さを無限とし、ＳｉＯ_２膜から吸音層７に通過した波が吸収される様子を模した。この構造において、境界波とスプリアスモードの音速と伝搬損失を求めた。

等方体を伝搬する縦波と横波の音速と音響特性インピーダンスにつき説明する。等方体の弾性スチフネス係数Ｃ１１，Ｃ１２と、密度ρより、横波の音速をＶｓ、縦波の音速をＶｐ、横波の音響特性インピーダンスをＺｓ、縦波の音響特性インピーダンスをＺｐとした時、Ｖｓ、Ｖｐは以下の式で表される。

図９（ａ）〜図１０（ｂ）は、上記弾性境界波装置において、吸音層の密度ρを様々に変化させたことを除いては、上記と同様に構成された弾性境界波装置における吸音層の密度ρと、横波音速Ｖｓと、伝搬する境界波、Ｕ２成分主体のスプリアスモード及びＵ３成分主体のスプリアスモードの各音速及び減衰定数との関係を示す各図である。

なお、図９から後述の図１２までにおいて、Ｕ２成分主体のスプリアスモードとしては、Ｕ２成分主体の次数の低いスプリアスモード、すなわちＵ２高次−１モードと、Ｕ２成分主体の次数の高いスプリアスモード、すなわちＵ２高次−２モードが示されている。また、Ｕ３成分主体のスプリアスモードとしては、Ｕ３成分主体の次数の低いＵ３高次−１モードと、次数の高いＵ３高次−２モードとが示されている。

ＳｉＯ_２の横波音速は３７５７ｍ／秒であり、密度は２２１０ｋｇ／ｍ^３であるため、吸音層の横波音速は３７５７ｍ／秒、密度が２２１０ｋｇ／ｍ^３でスプリアスモードの減衰定数が極大となり、スプリアスが抑圧される。他方、ＳＨ型境界波とストンリー波は全く減衰しない。なお、ここで計算した構成では、ストンリー波の電気機械結合係数は前述したようにほぼ０となるため、ストンリー波は伝搬可能であるが、励振されないため、スプリアスとはならない。

図９（ａ）〜図１０（ｂ）では、吸音層の密度を変化させただけであるため、吸音層の横波音速と横波の音響特性インピーダンスによる効果を評価することはできない。そこで、吸音層における横波の音響特性インピーダンスＺｓを、ＳｉＯ_２の横波の音響特性インピーダンスである８．３０×１０^６ｋｇ／ｍ^２・秒に固定し、下記の関係式を用いて定数を決定し、吸音層の横波音速Ｖｓを変化させ、ＳＨ型の弾性境界波と、Ｕ２成分主体のスプリアスモード及びＵ３成分主体のスプリアスモードの各音速及び減衰定数との関係を求めた。図１１（ａ）及び（ｂ）に結果を示す。

Ｃ１１＝Ｃ１２＋２Ｚｓ^２／ρ

次に、吸音層の横波音速Ｖｓを３７５７ｍ／秒に固定し、下記の関係式を用いて定数を決定し、音響特性インピーダンスＺｓを変化させ、ＳＨ型境界波、Ｕ２成分主体のスプリアスモード及びＵ３成分主体のスプリアスモードの各音速及び減衰定数との関係を求めた。図１２（ａ）及び（ｂ）に結果を示す。

Ｃ１１＝Ｃ１２＋２ρＶｓ^２

図１２（ａ）及び（ｂ）から、吸音層の横波音速ＶｓがＳｉＯ_２の音速３７５７ｍ／秒に近いほど、スプリアスモードの減衰定数が大きくなり、かつＳｉＯ_２の音速よりも低音速の場合に減衰定数が大きいことがわかる。弾性境界波装置に用いられるＩＤＴの電極指の対数は通常１０〜５０対であり、伝搬波長に対して１０λ〜５０λの範囲とされている。計算で求められた減衰定数αは±Ｘ_３方向のエネルギーの放射を表す。スプリアスモードが減衰定数が０．５ｄＢ／λであれば１０λで例えば５ｄＢ減衰し、５０λでは例えば２５ｄＢ減衰する。この減衰は、吸音層側に弾性波が放射することによる減衰である。

さらに、吸音層自体の吸音効果による減衰も加わる。従って、十分なスプリアス抑制効果が得られる。スプリアスモードの減衰定数が１．０〜１．５ｄＢ／λ以上であれば、さらに優れたスプリアス抑制効果が得られる。

吸音層の横波音速Ｖｓは、より好ましくは、ＳｉＯ_２の横波音速の０．１３〜１．２３倍の範囲で、Ｕ２成分主体及びＵ３成分主体の次数の高いスプリアスモード、すなわちＵ２高次−２モード及びＵ３高次−２モードが１．５ｄＢ／λ以上減衰し、またＵ２成分主体の次数の低いスプリアスモードすなわちＵ２高次−１が０．５ｄＢ／λ以上減衰することが確認できた。さらに好ましくは、吸音層の横波音速Ｖｓが、ＳｉＯ_２の横波音速の０．６〜１．００倍の範囲で、Ｕ３成分主体の次数が低いスプリアスモード、すなわちＵ３高次モードが０．５ｄＢ以上減衰する。同一の部分波成分を主体とするモードの場合、次数が低いモードほど電気機械結合係数が大きい傾向があり、大きなスプリアスとなりやすい。

なお、Ｕ２成分主体の２つ目の高次スプリアスモードであるＵ２高次−２と表記されているスプリアスモードは、吸音層の横波音速Ｖｓが５０００ｍ／秒以上であっても、０．００３ｄＢ／λの減衰定数を有する。また、Ｕ３成分主体の２つ目の高次スプリアスモード（Ｕ３高次−２）も、吸音層の横波音速Ｖｓが５０００ｍ／秒以上であっても、０．４７７ｄＢ／λの減衰定数を持つ。これらの減衰定数は、スプリアスモードの音速が、ＬｉＮｂＯ_３単結晶基板のＳＨ波の音速またはＳＶ波の音速よりも速いため、単結晶基板側にエネルギーを放射するために発生する。

また、図１２（ａ）及び（ｂ）から、吸音層の音響特性インピーダンスＺｓがＳｉＯ_２の音響特性インピーダンスである８．３０×１０^６ｋｇ／ｍ^２・秒に近いほどスプリアスモードの減衰定数が大きいことがわかる。Ｕ２高次−１と表記されているスプリアスモードは、吸音層の音響特性インピーダンスＺｓが、ＳｉＯ_２の音響特性インピーダンスの０．４５倍〜３．６１倍で０．５ｄＢ／λ以上減衰し、０．７５倍〜１．９９倍で１．０ｄＢ／λ以上減衰し望ましく、０．８９倍〜１．４８倍で１．５ｄＢ／λ以上減衰しさらに望ましい。

また、Ｕ２高次−２で表されるスプリアスモードは、吸音層の音響特性インピーダンスがＳｉＯ_２の音響特性インピーダンスの０．２０倍〜５．３０倍で０．５ｄＢ／λ以上減衰し、０．４１倍〜３．２５倍で１．０ｄＢ以上減衰し望ましく、０．５７倍〜１．８８倍で１．５ｄＢ／λ以上減衰しさらに望ましい。

また、Ｕ３高次−１で表されているスプリアスモードは、吸音層の音響特性インピーダンスＺｓがＳｉＯ_２の音響特性インピーダンスの０．８４倍〜１．２９倍以上で０．５ｄＢ／λ以上減衰し、０．９６倍〜１．０８倍で１．０ｄＢ／λ以上減衰し望ましく、０．９９倍〜１．０２倍で１．５ｄＢ以上減衰しさらに望ましい。

さらに、Ｕ３高次−２と表されているスプリアスモードは、吸音層の音響特性インピーダンスＺｓがＳｉＯ_２の音響特性インピーダンスの０．７１倍以上で０．５ｄＢ／λ以上減衰し、０．７６倍〜１．９８倍で１．０ｄＢ／λ以上減衰し望ましく、０．８９倍〜１．４７倍で１．５ｄＢ／λ以上減衰しさらに望ましい。

計算結果を実証するために、実験を行った。図３４に示した特性を有する比較例の弾性境界波共振子のＳｉＯ_２表面に、種々の吸音層を密着形成し、図１に示した実施形態の弾性境界波装置１を構成した。図１３は吸音層の横波音速をＳｉＯ_２の横波音速で除算することにより得られた横波音速比（Ｖｓ比）と、スプリアスモードのインピーダンス比の関係を示し、図１４は、吸音層の横波の音響インピーダンスをＳｉＯ_２の横波の音響インピーダンスで除算して得られた音響インピーダンス比（Ｚｓ比）と、スプリアスモードのインピーダンス比との関係を示す。なお、スプリアスモードのインピーダンス比とは、スプリアスモードの共振周波数と反共振周波数のインピーダンスの比が、最も大きいスプリアスモードのインピーダンスの比をいうものとする。

上記弾性境界波装置においては、Ｖｓ比を０．２７３及びＺｓ比を０．１２７とした場合、スプリアスモードのインピーダンス比は７．１ｄＢ以上であるが、吸音層のＺｓ比を０．３９３以上とすると、スプリアスモードのインピーダンス比は３．９ｄＢ以下となり、Ｚｓ比が１に近づくほどスプリアスモードのインピーダンス比が小さくなる。また、Ｖｓ比を０．４８８以上とすれば、スプリアスモードのインピーダンス比は３．９ｄＢ以下となり、Ｖｓ比が１に近づくほど、スプリアスモードのインピーダンス比は小さくなる。

図１５は、ＳｉＯ_２膜の表面に、Ｖｓ比０．６３３及びＺｓ比０．５４７の吸音層を形成した場合の弾性境界波共振子の共振特性を示し、図１６は、上記弾性境界波共振子を用いて構成されたラダー型フィルタのフィルタ特性を示す。

前述した図７では、吸音層の吸音効果による横波の減衰定数は７．１ｄＢ／λであったのに対し、図１５及び図１６に示した特性で得られた構成では、吸音層の横波の減衰定数は１．７５ｄＢ／λであった。この結果から、吸音層は、減衰定数が大きいのみでは、スプリアスモードを十分に抑圧できず、音響インピーダンスを整合させることにより、スプリアスモードをより一層効果的に抑圧し得ることがわかる。

なお、本発明においては、吸音層は、第２の媒質層と同種類の材料により構成されてもよい。その場合であっても、主応答である弾性境界波のエネルギーが存在する領域においてのみ減衰定数を小さくし、その外側の減衰定数を大きくすればよい。なお、「同種の材料」とは、必ずしも全く同一であることを意味せず、例えば、以下に述べる例のように、ＳｉＯ_２膜であっても、成膜方法の相違により特性が異なるものとなる。このように、製法が異なる２種のＳｉＯ_２膜のような組み合わせが、上記同種の材料の表現に含まれるものである。第２の媒質層をスパッタ膜などで構成する場合、一般に減衰定数の大きな低品位な膜は高速で成膜でき、かつ安価であるのに対し、減衰定数の小さな高品位の膜では、低速成膜でありかつ高価である。例えば、ＳｉＯ_２膜／Ａｌ電極／Ａｕ電極／ＬｉＮｂＯ_３からなる弾性境界波装置において、吸音層として、ＳｉＯ_２膜の上方に、第２のＳｉＯ_２膜を形成してもよい。この場合、第２の媒質層を構成するＳｉＯ_２膜については、減衰定数が小さく高品位なＳｉＯ_２膜で構成し、厚さを０．５λ程度とし、吸音層を構成する第２のＳｉＯ_２膜は、減衰定数の大きな低品位なＳｉＯ_２膜により、例えば厚み１．０λ程度に形成すればよい。このような構成では、弾性境界波装置の性能をほとんど劣化させず、安価にスプリアス応答を抑制することができる。この場合、高品位のＳｉＯ_２膜と、低品位のＳｉＯ_２の弾性定数や密度は近い値であるため、主モードである弾性境界波の深さ方向の変位分布はほとんど変化しない。低品位の膜は、高品位の膜と同一の装置で連続的に成膜することができるが、後述の工程で製造されてもよい。すなわち、高品位の膜及び低品位の膜の一方をスパッタリング、スピンコート法、スクリーン印刷及びＣＶＤのいずれかにより、他方他のいずれかにより形成してもよい。

また、第１，第２の媒質層は、それぞれ、第１の材料層で構成されている必要は必ずしもない。例えば、第２の媒質層は、複数の媒質材料層を積層した積層構造を有していてもよい。図１７は、第２の媒質層が積層構造を有する変形例の弾性境界波装置の部分切欠正面断面図である。この弾性境界波装置２１では、第１の媒質層２２上にＩＤＴ２３が形成されており、ＩＤＴ２３を覆うように、第２の媒質層２６が形成されている。ここでは、第２の媒質層２６は、媒質材料層２６ａ上に、媒質材料層２６ｂを積層した構造を有する。また、第２の媒質層２６上に、吸音層２７が形成されている。

媒質材料層２６ａ，２６ｂは、適宜の材料により構成される。例えば、媒質材料層２６ａはＳｉＯ_２により、媒質材料層はＳｉＮにより構成されることができる。３以上の媒質材料層を積層し、それによって第２の媒質層を構成してもよい。

さらに、減衰定数が大きい媒質材料層と、減衰定数が小さい媒質材料層とを積層した構造としてもよく、減衰定数が大きい媒質材料層と、減衰定数が小さい媒質材料層とを交互に積層してもよい。減衰定数の小さい媒質材料層は緻密性に優れていることが多く、従って、境界面に対して外側に配置することにより、境界面付近の耐湿性を高めることができる。

また、本発明においては、第１の媒質層も、積層構造を有していてもよい。本発明は、境界波が伝搬する境界面及びその近傍における境界波伝搬材料の減衰定数を小さくし、かつ外側の少なくとも一部の層に吸音層を構成することによりスプリアスモードを抑制したことに特徴を有する。さらに、吸音層により吸音効率を高めるために、上記のように吸音層と境界波伝搬媒質層の音響特性インピーダンスが整合されたり、吸音層が低音速化されて、スプリアスモードを漏洩モードとし、スプリアスを効果的に抑圧したことに特徴を有する。従って、吸音層の弾性波の減衰定数は、第１，第２の媒質層の減衰定数よりも大きいことが望ましい。

本発明において用いられる上記吸音層を構成する材料は、第１，第２の媒質層に比べて、弾性波の減衰定数が大きければ特に限定されない。吸音層を構成する材料の例としては、例えば、エポキシ、フェノール、アクリレート、ポリエステル、シリコーン、ウレタン、ポリイミドなどの各種樹脂、低融点ガラスや水ガラスなどの各種ガラス、アルミナセラミックスや金属膜なども利用できる。

特に樹脂材料は減衰定数が大きい材料が多く、その組成を容易に調製することができる。従って、様々な音速や音響特性インピーダンスを有する吸音層を構成することができるため、吸音層は、好ましくは樹脂材料により構成される。

吸音層も複数の吸音材料層を積層してなる積層構造を有していてもよい。例えば、図１８に示す変形例の弾性境界波装置３１では、第２の媒質層６の上面に、第１の吸音材料層７ａと、第２の吸音材料層７ｂとが積層された吸音層７が構成されている。ここでは、吸音材料層７ａの音響特性インピーダンスが、好ましくは、第２の媒質層６の音響特性インピーダンスと、第２の吸音材料層７ｂの音響特性インピーダンスの中間の値とされ、それによって音響特性インピーダンスの整合状態が高められる。この場合、吸音材料層７ａは、第２の媒質層６と吸音材料層７ｂの音響整合を図るために設けられているものであるため、吸音材料層７ａは、媒質層６よりも減衰定数が大きいことが望ましいが、必ずしも減衰定数が媒質層６の減衰定数よりも大きい必要はない。

本発明に係る弾性境界波装置では、図１９に示すように、吸音層７の下方に導体層４１が形成されていてもよい。また、図２０に示すように、吸音層７の上面に導体層４２が設けられていてもよい。このように、本発明においては、吸音層の上面及び下面の少なくとも一方に導体層が備えられていてもよく、それによって、例えばフィルタを構成した場合には入出力端子間の直達電磁波による減衰量の劣化を抑制することができる。好ましくは、上記導体層４１，４２は、ＩＤＴや反射器が設けられている領域と、媒質層を介して対向している領域に形成されていることが望ましく、それによって減衰量の劣化を抑制する効果を高めることができる。

さらに、入力側ＩＤＴと出力側ＩＤＴとを含む場合には、入力側ＩＤＴと媒質層を介して対向される導体層と、出力側ＩＤＴと媒質層を介して対向される導体層とが分割されていることが望ましく、かつそれぞれの導体層が別の配線電極によりグラウンド電位に接続されることが望ましい。それによって、減衰量劣化抑制効果をより一層高めることができる。

また、本発明に係る弾性境界波装置では、上記吸音層７は、樹脂系接着剤などの樹脂材料により構成することが望ましい。しかし、内部にガスが残留していると、リフロー半田時に割れが発生したり、経時的な脱気によりチップ応力の変化が生じ、周波数特性の経時変化が生じるおそれがある。これを防止するには、吸音層を樹脂材料により形成する工程において、すなわち例えば室温で吸音層を塗布した後、真空中で脱気することが望ましい。この場合、真空中で加熱し、吸音材料層を硬化すればよい。

本発明に係る弾性境界波装置では、第２の媒質層や吸音層の上面に引き回しなどのために、配線電極を形成してもよい。例えば、図２１に示す変形例の弾性境界波装置５１では、吸音層７の上面に、配線電極５２が形成されている。配線電極５２の一端が、スルーホール電極５３、スルーホール電極５４及び配線電極５５を介してＩＤＴ３に電気的に接続されている。ここで、スルーホール電極５３は、吸音層７に設けられており、スルーホール電極５４は第２の媒質層６に設けられている。

例えば、第１の媒質層２がＬｉＮｂＯ_３基板、第２の媒質層６がＳｉＯ_２で構成されている場合、第１の媒質層２の誘電率が相対的に高く、第２の媒質層６の誘電率が相対的に低くなる。このような場合には、第２の媒質層６の上面に前記各種電極間を電気的に接続するための引き回し等のための配線電極５２等を形成することが望ましく、それによって引き回し配線による寄生容量を抑制することができる。また、例えば、第１の媒質層２がガラス基板、第２の媒質層６がＺｎＯ薄膜、吸音層７が低誘電率の誘電体により構成されている場合には、第２の媒質層６の誘電率が相対的に高く、吸音層７の誘電率が相対的に低くなる。このような場合には、吸音層７の上面に引き回し等のための配線電極等を形成することが望ましく、それによって引き回し配線による寄生容量を抑制することができる。従って、弾性境界波装置において、フィルタ特性や共振特性の劣化を抑制することができる。寄生容量が存在すると、減衰量が劣化したり、フィルタや共振子の帯域が狭くなったりし、望ましくない。

また、上記のように、ＩＤＴ３が配置されている部分と、配線電極５２とが異なる層に配置されている場合、層間の接続はスルーホール電極５３，５４を用いることが望ましい。また、弾性境界波が伝搬する際には、ＩＤＴ３の形成されている領域のみではなく、電極から僅かに滲み出しながら伝搬する。そのため、スルーホール電極５３，５４、特にスルーホール電極５４内が空洞の場合、空洞部と媒質層６との音響インピーダンス差が大きくなり、スルーホール部における反射係数が大きくなる。従って、スルーホール電極５４の形成位置によっては、弾性境界波を反射もしくは散乱したり、共振を生じたりするおそれがある。そのため、スプリアスや減衰量の劣化などの問題を生じるおそれがある。そこで、好ましくは、スルーホール電極５４内には、弾性体が充填され、それによって上記音響インピーダンスの差を低減することが望ましい。なお、スルーホール電極５３についても同様に弾性体を充填することが望ましい。

また、ＩＤＴ３の形成は、通常フォトリソグラフィーで行われるが、スルーホール電極５４内が空洞である場合、レジストのコーティングやウエハーの真空宮中などにより不具合を生じるおそれがある。従って、このような不具合を防止するためによも、スルーホール電極５３，５４内に、弾性体を充填することが望ましい。また、上記弾性体として、Ｃｕなどの導電材を用いた場合には、配線抵抗を低める効果も期待できる。

スルーホール電極５３，５４内が弾性体で充填されていない場合には、外部からガスが弾性境界波装置の深部まで流入しやすくなり、腐食性ガスによる性能劣化を生じるおそれがある。また、スルーホール電極５３，５４内が弾性体で充填されている場合においても、該弾性体と弾性境界波装置の第２の媒質層６などとの熱膨張率や弾性率が異なり、応力が発生し、クラックなどが入りやすくなる。従って、外部からの腐食性ガスの侵入に対して脆弱となるおそれがある。特に、弾性境界波装置の一部の層がＳｉＯ_２などの非晶体やＺｎＯなどの多結晶体で形成されている場合、上記クラックにより膜内部に腐食性ガスが侵入、電極の腐食等を引き起こすおそれがある。

そこで、上記のように、複数のスルーホール電極５３，５４が形成されている構造では、図２１に示されているように、スルーホール電極５３とスルーホール電極５４とが弾性境界波装置内において厚み方向に連続していないことが望ましい。図２１では、スルーホール電極５３，５４は、平面視した場合に異なる位置に配置され、接続電極５６により接続されている。それによって、弾性境界波装置の深部への腐食性ガスの侵入を抑制することができる。

上記スルーホール電極による層間結線は、配線の自由度が高いため、弾性境界波装置のチップサイズを縮小することができる。しかしながら、弾性境界波装置の第１，第２の媒質層等に単結晶材料を用いた場合には、スルーホール形成が困難となることがある。すなわち、ＡｒとＣＦ_４混合ガスによる反応性イオンエッチングなどによりスルーホールが形成され得るが、弾性境界波装置の媒質層の厚みが厚い場合には、スルーホール側壁の垂直性を確保することが困難となったり、加工時間が長くなったりするという問題がある。また、穴あけ加工により、媒質層の強度が低下したり、回路基板への実装時や環境温度の変化により、チップ割れが生じたりするおそれがある。さらにスルーホール部分での弾性境界波の反射や散乱が生じたり、腐食性ガスによる問題が生じるおそれもある。これらの問題は、スルーホール電極を用いずに、弾性境界波装置の外表面に設けられた配線電極により結線を行うことにより解決することができる。

図２２は、外表面に配線電極が形成されている変形例の弾性境界波装置を示す模式的部分切欠断面図である。

弾性境界波装置６１では、第１の媒質層２上にＩＤＴ６３と反射器（図示せず）が形成されている。ＩＤＴ６３及び反射器を覆うように第２の媒質層６６が積層されている。第１の媒質層２と第２の媒質層６６との境界面において、ＩＤＴ６３に接続されるように接続電極６７が形成されている。接続電極６７は、弾性境界波装置６１の外表面に引き出されている。そして、第２の媒質層６６の上面に、第３の媒質層６８が積層されている。第２の媒質層６６と第３の媒質層６８との間の境界に、配線電極６９が形成されている。配線電極６９もまた、弾性境界波装置６１の外側面に引き出されている。

なお、第１，第２の媒質層２，６６は、第１の実施形態の弾性境界波装置の第１，第２の媒質層２，６と同様に構成され得る。第３の媒質層６８は、第２の媒質層６６と同種の材料で構成されている。すなわち、本実施形態では、第２の媒質層６６と第３の媒質層６８とを有する積層構造により、境界面の上方の媒質層が構成されている。もっとも、第３の媒質層６８は、第２の媒質層６６と異種の材料で構成されていてもよい。

第３の媒質層６８の上面には、吸音層７が形成されている。吸音層７は、第１の実施形態における吸音層７と同様の材料で構成され得る。

第３の媒質層６８と吸音層７との間の界面に、配線電極７１が形成されている。配線電極７１もまた、弾性境界波装置６１の外表面に引き出されている。

そして、弾性境界波装置６１の外側面には、配線電極７２が形成されている。配線電極７２は、接続電極６７、配線電極６９，７１を弾性境界波装置６１の外表面において電気的に接続している。

また、弾性境界波装置６１では、吸音層７の上面に外部接続電極７３が形成されており、外部接続電極７３に配線電極７２が接続されている。また、弾性境界波装置６１では、第２の媒質層６６、第３の媒質層６８及び吸音層７が積層されている構造の外表面が、外部接続電極７３が設けられている部分を除いて保護膜７４により被覆されている。保護膜７４は、適宜の絶縁性樹脂、例えばエポキシ樹脂などにより構成され得る。保護膜７４の形成により、弾性境界波装置６１の耐湿性などの耐環境特性を高めることができる。

図２３は、図２２に示す弾性境界波装置６１において、上記保護膜７４及び外部接続電極７３とを除去した構造を模式的に示す斜視図である。図２２及び図２３から明らかなように、弾性境界波装置６１では、上記第２の媒質層６６、第３の媒質層６８及び吸音層７が、配線電極７２が設けられている外側面部分において段差を有するように積層されている。言い換えれば、第２の媒質層６６、第３の媒質層６８及び吸音層７の、配線電極７２が設けられている外側面部分がこの順序で中央寄りに位置している。また、接続電極６７、及び配線６９，７１は、該段差部に引き出されている。そのため、配線電極７２は、接続電極６７及び配線６９，７１と大きな面積で確実に電気的に接続されている。

上記段差部を有する弾性境界波装置６１の製造に際しては、マザーのウエハー段階で多数の弾性境界波装置６１を構成し、しかる後フォトリソグラフィー、スクリーン印刷またはめっきなどにより、一括して外部接続電極７３を形成した後、配線電極７２を形成した後、個々の弾性境界波装置６１単位にマザーのウエハーを分割することにより得られる。従って、層間結線を効率良くかつ安価に行うことができる。

図２４は、本発明のさらに他の実施形態に係る弾性境界波装置を示す模式的正面断面図である。本実施形態の弾性境界波装置８１では、ＬｉＮｂＯ_３からなる第１の媒質層２上にＩＤＴ３及び反射器４，５が形成されている。そして、ＩＤＴ３及び反射器４，５を含む電極構造を被覆するように第２の媒質層６が形成されている。第２の媒質層６は、ＳｉＯ_２膜により形成されている。

そして、第２の媒質層６の上面には、ＬｉＮｂＯ_３基板よりも線膨張係数が小さく、熱伝導率が大きい熱伝導性材料層８２が積層されている。熱伝導性材料層８２は、本実施形態では、ダイヤモンドライクカーボン薄膜により形成されている。熱伝導性材料層８２の上面には、吸音層７が積層されている。吸音層７は、第１の実施形態の吸音層７と同様の材料で構成され得る。

また、吸音層７の上面には、エポキシ樹脂層８３が形成されている。エポキシ樹脂層８３の上面には、配線電極８４，８５が形成されている。そして、配線電極８４，８５を覆うように保護膜８６が形成されている。エポキシ樹脂層８３、配線電極８４，８５及び保護膜８６は、弾性境界波装置８１において、上方に配線回路部分を構成するために設けられている。

保護膜８６は、前述した保護膜７４と同様に、エポキシ樹脂などからなり、弾性境界波装置８１の上方部分において耐湿性等を高めるために設けられている。

本実施形態の弾性境界波装置８１では、第２の媒質層６の上面に熱伝導性材料層８２が設けられているため、放熱効果が高められ、大電力投入時の温度上昇を抑制することができる。従って、弾性境界波装置の耐電力性を高めることができる。

加えて、吸音層７が設けられているため、第１の実施形態の弾性境界波装置と同様に、不要スプリアスを効果的に抑圧することができる。

また、熱伝導性材料層８２を構成する材料としては、上記のように第１の媒質層２を構成している基板材料よりも熱膨張係数が小さく、熱伝導率が高い適宜の材料を用いることができる。

なお、本発明に係る弾性境界波装置の温度変化による特性の変化量は、単位温度あたりの音速変化量と、単位温度あたりの伝搬方向の基板の長さ変化量により決定される。従って、温度による基板の伸縮を抑制できれば、温度変化による周波数変動を小さくすることができる。そこで、線膨張係数が弾性境界波伝搬基体にある第１の媒質層よりも小さい線膨張係数材料層を第１，第２の媒質層間や、第１または第２の媒質層の表面に配置すればよい。それによって第１及び／または第２の媒質層の伸縮を抑制し、温度変化による特性変化を小さくすることができる。上記のような低線膨張係数材料層を構成する材料としては、例えば前述したダイヤモンドライクカーボン薄膜などを挙げることができる。

また、弾性境界波装置の境界面と平行な方向における熱膨張を抑制することにより、熱膨張係数の小さなセラミック基板からなる実装基板に実装された際の熱膨張係数差により生じる応力を軽減することができ、該応力による破壊を抑制することができる。なお、線膨張係数の極性が、第１，第２の媒質層と逆である層を同様に第１及び／または第２の媒質層表面に形成した場合においても、同様に、熱膨張係数差により生じる応力を破壊することにより、弾性境界波装置の破壊や実装構造の破壊を抑制することができる。

すなわち、図２４に示した熱伝導性材料層８２の代わりに、上記のように、低線膨張係数材料層や、極性が逆の線膨張係数を有する材料層を配置することにより、実装された際の実装構造の温度変化による破壊を抑制することができる。

また、図２４に示した弾性境界波装置８１では、上記配線電極８４，８５により配線回路が構成されている。この場合、配線電極８４，８５が構成されている配線回路において、インダクタンス素子、キャパシタンス素子、レジスタンス素子、ストリップライン、あるいはスタブやストリップラインで構成されたマイクロストリップフィルタもしくはミキサーなどを構成してもよい。すなわち、このような様々な電極や回路素子部分を上記エポキシ樹脂層８３の上面に形成し、様々な整合回路などを内蔵した弾性境界波装置８１を構成することができる。このような回路を内蔵させた場合には、インピーダンス整合回路や変調回路などの外部回路を省略することができる。

もっとも、配線電極８４，８５を含む上記回路部分は、エポキシ樹脂層８３の上面に形成される必要は必ずしもなく、例えば第２の媒質層６の境界面とは反対側の面、あるいは吸音層７の少なくとも片面に形成されていてもよい。すなわち、エポキシ樹脂層８３及び保護膜８６を有しない弾性境界波装置においても、図２４に示した弾性境界波装置８１の場合と同様に様々な回路を内蔵させることができる。

また、弾性境界波装置８１にワイヤボンディングやバンプボンドを接合した場合、数十〜数百μｍの線路が外部に存在することが多い。これらの線路の特性インピーダンスは、弾性境界波装置の入出力インピーダンスと通常ずれている。従って、インピーダンスミスマッチングによる反射損失などの劣化を生じるおそれがある。従って、弾性境界波装置の内部に、配線電極８４，８５などを含む回路層を形成した場合には、上述したような長い経路の線路を省略することができ、上記反射損失を低減することができる。特に、１ＧＨｚを超える周波数帯では、経路の短縮により、特性を効果的に改善することができる。

なお、前記配線電極や回路素子、外部接続電極は、ＩＤＴや反射器と厚さ方向に重ねて配置してもよい。このように配置することで、弾性境界波装置チップの面積を小型化できる。

なお、本発明に係る弾性境界波装置では、弾性境界波は第１，第２の媒質層間の境界を伝搬するため、ケースにパッケージングされずとも、伝搬特性はさほど劣化しない。そのため、短期的な使用目的に用いられる場合には、弾性境界波装置のパッケージングは必ずしも必要ではない。

しかしながら、例えば携帯電話機などに組み込まれる用途などのように、長期的に用いられる場合には、弾性境界波装置の外表面に、例えば図２２に示した保護膜７４を形成することが望ましい。保護膜７４は、耐環境特性や耐湿性を高めるために設けられる。従って、保護膜は、ＩＤＴや反射器などの腐食に弱い電極、またはスルーホール周辺などのクラックの入りやすい箇所を覆うように配されることが望ましい。保護膜７４の形成により、吸音層を構成しているＳｉＯ_２膜の腐食を抑制したり、腐食性ガスによる電極の腐食を抑制したり、耐湿性を高めたりすることができる。

上記保護膜としては、例えば、金属材料層及び合成樹脂層を積層した構造、合成樹脂層、あるいは金属材料層などで構成され得る。一例を挙げると、Ａｕ層、Ｎｉ層、Ａｌ合金層もしくはＡｕ層、Ｎｉ層／ＡｌＮ層からなる金属材料層を形成し、さらにその表面を合成樹脂で被覆することにより保護膜が形成され得る。

また、厚膜形成法により形成された金属材料層上に、合成樹脂層を形成することにより保護膜を構成してもよい。

図２５は、本発明のさらに他の実施形態に係る弾性境界波装置の正面断面図である。弾性境界波装置９０では、弾性境界波装置チップ９１の下面に、電極９１ａ，９１ｂが設けられている。弾性境界波装置チップ９１は、これまで説明してきた各弾性表面波装置と同様にして構成されており、図２５では、ハッチングをして略図的に示されている。

電極９１ａ，９１ｂが、Ａｕからなるバンプ９２ａ，９２ｂにより、セラミック基板９３上の電極９３ａ，９３ｂに接合されている。バンプ９２ａ，９２ｂは、電極９１ａ，９１ｂ上に超音波接合により接合されている。上記バンプ９２ａ，９２ｂを接合した後に、樹脂からなる保護膜９４により弾性境界波９１が被覆されている。このように、保護膜９４の形成は、弾性境界波装置チップ９１をセラミック基板９３上に実装した後に行われてもよい。この場合には、保護膜９４により、セラミック基板９３から弾性境界波装置チップに加わる応力の緩和も期待され得る。

セラミック基板９３は、弾性境界波装置チップ９１よりも固い材料により構成されている。より具体的には、弾性境界波装置チップ９１を構成している媒質層及び誘電体層を積層した構造よりも固い材料で構成されている。電極９３ａ，９３ｂは、下面に設けられた端子９３ｃ，９３ｄに電気的に接続されている。ここで、電極９３ａは、基板９３の側面を経て下面に延長され、下面の外部端子９３ｃに電気的に接続されている。他方、電極９３ｂは、スルーホール電極９３ｅにより下面の外部端子９３ｄに接続されている。このように、基板９３の下面の外部端子と上面の電極との接続は、スルーホール電極を用いてもよい。

本実施例形態の弾性境界波装置９０では、セラミック基板９３にＡｕからなるバンプ９２ａ，９２ｂを用いて、弾性境界波装置チップ９１が接合されている。

従って、弾性境界波装置９０は、外部端子９３ｃ，９３ｄを利用してプリント回路基板などに表面実装され得る。この場合、プリント回路基板が温度変化等により曲がったりしたとしても、該プリント回路基板からの応力がセラミック基板９３により受け止められ、弾性境界波装置チップ９１へ該応力が伝わることが抑制される。従って、弾性境界波装置チップ９１における周波数特性の劣化が生じ難く、またチップの割れも生じ難い。

なお、上記電極９１ａ，９１ｂは、例えば、Ａｕ、Ｎｉ、及びＡｌなどの適宜の金属から構成されることができ、またこれらの金属からなる複数の電極層が積層されたものであってもよい。

図２６は、本発明のさらに他の実施形態に係る弾性境界波装置の正面断面図である。弾性境界波装置９６では、弾性境界波装置チップ９１の下面に電極９１ａ，９１ｂが設けられている。ここまでは、弾性境界波装置９６は、弾性境界波装置９０と同様に構成されている。異なるところは、弾性境界波装置チップ９１の下面において、電極９１ａ，９１ｂ上に、導電ペースト９７ａ，９７ｂを介して外部端子９８ａ，９８ｂが接合されていること、並びにこの導電ペースト９７ａ，９７ｂが設けられている部分において、補強樹脂層９９が設けられていることにある。

導電ペースト９７ａ，９７ｂは、樹脂系接着剤中に導電性粉末を添加した構成を有する。従って、硬化後においても、比較的柔らかい。よって、外部端子９８ａ，９８ｂ側からプリント回路基板などに実装した場合、プリント回路基板側から伝わる応力が導電ペースト９７ａ，９７ｂにおいて緩和される。すなわち、応力緩和層として、導電ペースト９７ａ，９７ｂが機能する。そのため、弾性境界波装置チップ９１における特性の劣化や割れが生じ難い。

なお、上記導電ペースト９７ａ，９７ｂが比較的柔らかい場合には、好ましくは、図２６に示されている補強樹脂層９９を設けることが望ましい。補強樹脂層９９は、導電ペースト９７ａ，９７ｂの硬化後の強度が十分な場合であり、かつ応力緩和機能を有する場合には必ずしも設けられずともよい。補強樹脂層９９は、例えばエポキシ系接着剤などにより構成され得る。

なお、本発明に係る弾性境界波装置では、第１，第２の媒質層間の境界を弾性境界波は伝搬するものであるため、該境界波はモードがチップ表面に達することがほとんどない。従って、パッケージングに際して空洞の形成は不要である。すなわち、弾性境界波装置や圧電フィルタでは、振動を妨げないための空隙を有するようにパッケージングを構成しなければならなかった。これに対して、本発明に係る弾性境界波装置では、空隙の形成が不要であるため、パッケージングを施した場合であっても、小型化を進めることができる。

図２７（ａ）〜（ｇ）は、本発明に係る弾性境界波装置の製造方法の一例を示す正面断面図である。

本実施形態では、まず、マザーのウエハー１０１が用意される。ウエハー１０１は、３〜４インチのＬｉＮｂＯ_３基板により構成されており、第１の媒質層を構成するために用意されている。

ウエハー１０１の上面に、ＩＤＴ１０２、反射器１０３，１０４及び配線電極１０５，１０６などを含む電極構造が形成される。電極構造は、フォトリソグラフィー−リフトオフ法などの適宜の方法により形成され得る。

図２７（ｂ）に示すように、第２の媒質層１０７が電極構造を覆うように形成される。第２の媒質層１０７は、本実施形態では、ＳｉＯ_２薄膜をスパッタリングにより成膜することにより形成されている。

しかる後、図２７（ｃ）に示すように、外部接続部分である配線電極１０５，１０６を露出するように、第２の媒質層１０７がエッチングされる。

しかる後、図２７（ｄ）に示すように、接続電極１０８が配線電極１０６に電気的に接続されるように形成される。接続電極１０８は、第２の媒質層１０７の上面１０７ａ上に至るように形成されている。

しかる後、感光性樹脂をスピンコートすることにより、吸音層１０９が形成される。吸音層１０９の上面に、保護膜として、ＳｉＮ膜１１０がスパッタリングにより成膜される。

しかる後、図２７（ｅ）に示すように、フォトリソグラフィー−エッチングにより、配線電極１０５と、配線電極１０８を露出するための開口部１１１，１１２が形成される。この開口部１１１，１１２内に、外部端子１１３，１１４がスクリーン印刷により付与される。外部端子１１３，１１４は、配線電極１０５及び接続電極１０８に電気的に接続されている。

このようにして、外部端子１１３，１１４が形成された多数の弾性境界波装置が、図２７（ｆ）に示すように、マザーのウエハー１０１において多数構成される。そして、図２７（ｇ）に示すように、マザーのウエハー１０１を分割することにより、多数の弾性境界波装置１１５を得ることができる。

本実施形態の製造方法では、上記のようにマザーのウエハー１０１の段階で一括して吸音層１０９が形成される。従って、多数の弾性境界波装置１１５において、吸音層１０９のばらつきを低減することができる。また、吸音層１０９が、感光性樹脂を用いて構成されているので、吸音層１０９のパターニングを高精度にかつ容易に行うことができる。さらに、保護膜として、ＳｉＮ膜１１０の形成により、耐湿性に優れた弾性境界波装置を提供することができる。

図２８（ａ）〜（ｆ）は、本発明の弾性境界波装置の製造方法の他の実施形態を説明するための各正面断面図である。

本実施形態では、第２の媒質層１０７の形成工程が異なることを除いては、図２７に示した製造方法と同様である。すなわち、図２８（ａ）に示すように、ウエハー１０１上に図２７（ａ）と同様の電極構造を形成する。しかる後、ウエハー１０１上において、スパッタ粒子をマスキングしながら外部端子が形成される部分を除いて上記電極構造を覆うように第２の媒質層１０７を構成する薄膜をスパッタリング法により形成する。このようにして、開口部１１１，１１２（図２７（ｅ））に相当する開口部が設けられるようにパターニングされた第２の媒質層１０７が形成される。

以下、図２８（ｃ）〜（ｅ）に示す各工程は、図２７（ｄ）〜（ｇ）に示す工程と同様にして行われる。

本実施形態では、第２の媒質層１０７がエッチングにより除去されにくい材料で構成されていた場合であっても、上記のように第２の媒質層１０７を外部端子が設けられている開口部を有するように高精度に形成することができる。

図２９（ａ）〜（ｈ）は、本発明の弾性境界波装置の製造方法のさらに他の実施形態を説明するための正面断面図である。

本実施形態では、マザーのウエハー１０１上に、第４の媒質層１２１が形成される（図２９（ａ））。次に、上記第４の媒質層１２１をパターニングする。図２９（ｂ）に示されているように、パターニングされた第４の媒質層１２１Ａでは、後述の電極構造が形成される部分が開口部とされている。

しかる後、図２９（ｃ）に示すように、上記開口部に開口部の深さと同じか、開口部の深さよりも僅かに薄い厚みとなるように電極構造をフォトリソグラフィー法により形成する。この電極構造では、ＩＤＴ１０２、反射器１０３，１０４及び配線電極１０５，１０６などが形成される。

しかる後、図２９（ｃ）に示す第２の媒質層１０７が形成される。本実施形態では、第２の媒質層は第４の媒質層と同じ材料であるが、別の材料でもよい。

次に、図２９（ｄ）に示すように、第２の媒質層１０７上に、第３の媒質層１２２が形成される。そして、図２９（ｅ）に示すように、第３の媒質層１２２上に吸音層１２３が成膜される。

第３の媒質層１２２は、Ｓｉ単結晶からなる基板により構成されており、該基板を第２の媒質層１０７に貼り合わせることにより、図２９（ｄ）に示す構造が得られている。

次に、感光性樹脂からなる吸音層１２３をフォトリソグラフィー法によりエッチングし、図２９（ｆ）に示されている開口部１２４，１２５を形成する。開口部１２４，１２５は、配線電極１０５，１０６を露出するように設けられる。そして、この開口部１２４，１２５に、外部接続端子１２６，１２７が設けられる。しかる後、図２９（ｇ）に示すように、上記弾性境界波装置が多数形成されたマザーのウエハー１０１を分割し、図２９（ｈ）に示すように、多数の弾性境界波装置を得ることができる。

図３０（ａ）〜（ｆ）は、本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の製造方法を説明するための断面図である。

本実施形態では、図２７（ａ）〜（ｃ）に示す工程と同様の工程を、図３０（ａ）〜（ｃ）に示すように実施する。このようにして、マザーのウエハー１０１上において、複数の弾性境界波装置のＩＤＴ１０２、反射器１０３，１０４及び配線電極１０５，１０６が形成され、かつ第２の媒質層１０７がパターニングされた状態で形成される。

本実施形態では、図３０（ｄ）に示すように、上記第２の媒質層１０７のパターニングが完了した段階で、図３０（ｄ）に示すように、マザーのウエハー１０１を個々の弾性境界波装置単位にダイシングにより分割する。しかる後、図３０（ｆ）に示す弾性境界波装置１３１を得るために、個々の弾性境界波チップ段階で外部接続端子１３２，１３３及び吸音層１３４が設けられる。ここで、吸音層１３４は、本実施形態では、第２の媒質層における横波の音速より、横波の音速が低速となるように組成を調整したエポキシ樹脂により個々の弾性境界波装置を外部接続端子１３２，１３３の露出部分を除くように被覆することにより形成される。すなわち、樹脂モールド法により吸音層１３４が設けられている。

このように、吸音層を形成する工程は、マザーのウエハーを個々の弾性境界波装置単位に分割した後に行われてもよい。また、吸音層は、外部接続端子を除く部分をモールドするように形成されてもよく、それによって、弾性境界波装置の耐環境特性をより一層高めることができる。

図３１は、本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の変形例を説明するための正面断面図である。

図３１に示す弾性境界波装置では、第１の媒質層２の下面に第２の吸音層１５１が設けられている。その他の構造は、図１に示した弾性境界波装置１と同様である。このように、吸音層は、第２の媒質層の境界面とは反対側の面だけでなく、第１の媒質層の境界面と反対側の面にも設けられてもよい。

さらに、吸音層は、第２の媒質層の表面ではなく、第１の媒質層の表面にのみ設けられてもよい。

Claims (27)

1. 第１の媒質層と第２の媒質層との境界を伝搬する弾性境界波を利用した弾性境界波装置であって、
   圧電体からなる第１の媒質層と、
   前記第１の媒質層に積層されており、単一の誘電体層からなり、横波音速が第１の媒質層の横波音速よりも遅い第２の媒質層と、
   前記第１，第２の媒質層の境界に設けられた電極と、
   第２の媒質層の境界面とは反対側の面に設けられており、樹脂からなり、かつ前記第２の媒質層にエネルギーが閉じ込められて伝搬し、弾性境界波装置の反共振周波数よりも高域側もしくは通過帯域よりも高域側に現れるスプリアスとなるモードを減衰させる吸音層とを備えることを特徴とする、弾性境界波装置。
2. 前記吸音層における横波の音速が、前記吸音層が積層されている第２の媒質層の横波の音速よりも低速である、請求項１に記載の弾性境界波装置。
3. 前記吸音層における縦波の音速が、前記吸音層が積層されている第２の媒質層における縦波の音速よりも低速である、請求項１に記載の弾性境界波装置。
4. 前記吸音層の横波の音速が、前記吸音層が積層されている第２の媒質層における横波の音速の０．１３倍以上、１．２３倍以下の範囲にある、請求項１に記載の弾性境界波装置。
5. 前記吸音層における音響インピーダンスが、前記吸音層が積層されている第２の媒質層の音響インピーダンスの０．２０倍〜５．３０倍の範囲にある、請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性境界波装置。
6. 前記吸音層の外側に、該吸音層よりも弾性波の減衰定数が小さい低減衰定数層が設けられている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の弾性境界波装置。
7. 前記吸音層が、フィラーが含有されている樹脂により構成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の弾性境界波装置。
8. 前記吸音層が、前記第２の媒質層の表面において、前記境界における弾性境界波伝搬路に対向する部分に設けられている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の弾性境界波装置。
9. 前記吸音層の少なくとも片面に、導体層が積層されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の弾性境界波装置。
10. 前記境界に設けられた前記電極に電気的に接続されており、かつ前記第２の媒質層を貫通するように設けられたスルーホール電極と、該スルーホール電極に接続されており、かつ弾性境界波装置の外表面に設けられた外部電極とをさらに備える、請求項１〜９のいずれか１項に記載の弾性境界波装置。
11. 前記スルーホール電極内に、弾性体が充填されている、請求項１０に記載の弾性境界波装置。
12. 第１の媒質層、第２の媒質層及び吸音層との内、少なくとも隣接する２つの層にスルーホール電極が設けられており、少なくとも隣接する２つの層に設けられたスルーホール電極が連続しないように形成されている、請求項１０または１１に記載の弾性境界波装置。
13. 前記境界に設けられた電極に電気的に接続されており、かつ弾性境界波装置の外表面に設けられた配線電極をさらに備える、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の弾性境界波装置。
14. 前記弾性境界波装置が前記境界と交叉する側面に段差部を有し、前記境界に設けられた電極に接続されており、かつ該段差部に引き出されている接続電極とをさらに備え、前記配線電極が該段差部に至るように形成されており、段差部において前記接続電極と接続されている、請求項１３に記載の弾性境界波装置。
15. 第１の媒質層の外側表面に、前記境界面と平行な方向の線膨張係数が第１の媒質層よりも低い第３の材料層が設けられている、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の弾性境界波装置。
16. 第１の媒質層の外側表面に、前記境界面と平行な方向の線膨張係数の符号が第１の媒質層の線膨張係数の符号と異なる第３の材料層が設けられている、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の弾性境界波装置。
17. 第１の媒質層の外側表面に、前記第１の媒質層よりも熱伝導率が高い第４の材料層が設けられている、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の弾性境界波装置。
18. 前記境界または第１，第２の媒質層の外側表面にインピーダンス整合回路が構成されている、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の弾性境界波装置。
19. 第２の媒質層の厚みが０．５λ以上であり、吸音層の厚みが１．０λ以上である、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の弾性境界波装置。
20. 前記吸音層が積層構造を有する、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の弾性境界波装置。
21. 吸音層が複数の吸音材料層を積層してなる積層構造を有し、第２の媒質層に近い側の吸音材料層の音響特性インピーダンスが、該吸音材料層よりも第２の媒質層から隔てられた吸音材料層の音響インピーダンスと、第２の媒質層の音響インピーダンスとの間の中間の値を有する、請求項２０に記載の弾性境界波装置。
22. 実装側の面にバンプを介して接合されており、かつ第１，第２の媒質層及び吸音層を有する構造部分よりも固い材料からなる実装用基板をさらに備え、該実装用基板を用いて実装されるように構成されている、請求項１〜２１のいずれか１項に記載の弾性境界波装置。
23. 実装側の面に設けられた応力緩衝体をさらに備える、請求項１〜２１のいずれか１項に記載の弾性境界波装置。
24. 圧電体からなる第１の媒質層上に電極を形成する工程と、
    該電極を覆うように、単一の誘電体層からなる第２の媒質層を形成する工程と、
    前記第２の媒質層の前記境界面とは反対側の面に、樹脂からなり、かつ前記第２の媒質層にエネルギーが閉じ込められて伝搬し、弾性境界波装置の反共振周波数よりも高域側もしくは通過帯域よりも高域側に現れるスプリアスとなるモードを減衰させる吸音層を形成する工程とを備える、弾性境界波装置の製造方法。
25. 前記吸音層を形成する工程において、吸音層内のガスを脱気する工程を含む、請求項２４に記載の弾性境界波装置の製造方法。
26. 前記弾性境界波装置の製造方法が、複数の弾性境界波装置を連結してなるマザーの状態で行われ、前記吸音層を形成した後に、個々の弾性境界波装置単位に分割される、請求項２４または２５に記載の弾性境界波装置の製造方法。
27. 前記吸音層を形成する工程までの工程がマザーの状態で行われ、個々の弾性境界波装置に分割された後に前記吸音層を形成する工程が行われる、請求項２４または２５に記載の弾性境界波装置の製造方法。

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