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技術 受動素子付フィルタ部品および高周波モジュール

出願人 株式会社村田製作所
発明者 木戸俊介
出願日 2015年10月27日 (5年1ヶ月経過) 出願番号 2016-556566
公開日 2017年8月10日 (3年4ヶ月経過) 公開番号 WO2016-068096
状態 特許登録済
技術分野 弾性表面波素子とその回路網
主要キーワード 主面どうし 複合材料基板 モジュール製品 各受動素子 受動素子部品 フィルタ部品 主モード 各絶縁体層
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この項目の情報は公開日時点(2017年8月10日)のものです。
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図面 (16)

課題・解決手段

フィルタ基板の厚みを従来よりも薄くすることができ、モジュール基板実装されたときの全体の高さを従来よりも低くすることができる受動素子フィルタ部品を提供する。 フィルタ基板2を補強する支持基板3に弾性波フィルタ6の特性を調整するために必要な受動素子Pが設けられることにより、フィルタ基板2の厚みを薄くすることができると共に、少なくとも一部の受動素子Pをモジュール基板に形成する必要がない分、モジュール基板の厚みを薄くすることができるので、モジュール基板に実装されたときの全体の高さを従来よりも低くすることができる受動素子付フィルタ部品を提供することができる。

概要

背景

従来、図15に示すような高周波モジュール500が知られている(例えば特許文献1参照)。高周波モジュール500は、携帯電話携帯情報端末などの通信携帯端末が備えるマザー基板に搭載されるものであり、モジュール基板501を備え、必要な機能に応じて、フィルタ部品502(デュプレクサ)やスイッチICなどの各種の電子部品整合回路や他のフィルタ回路などの各種の電気回路インダクタキャパシタ抵抗等の各種の受動素子、などの回路要素が選択されてモジュール基板501に搭載される。なお、フィルタ部品502、整合回路を形成するためチップ型受動素子部品、その他の各種の電子部品は、モジュール基板501の実装面上に設けられた実装用の電極501aに実装される。

フィルタ部品502は、ウェハレベルチップサイズパッケージ(WL−CSP)構造を有し、フィルタ基板503と、絶縁層504と、カバー層505と、くし形電極(IDT電極)を備えた弾性波フィルタ506とを備えている。

フィルタ基板503は、ニオブ酸リチウムタンタル酸リチウム水晶などの圧電体により形成された圧電基板である。そして、フィルタ基板503の一方の主面503aの所定領域503bに、AlやCuなどにより形成されたくし形電極や反射器が設けられて構成された複数の弾性波共振子506aが組み合わされて弾性波フィルタ506(SAW表面弾性波フィルタ)が形成されている。なお、弾性波フィルタ506は、送信信号用の送信フィルタ受信信号用受信フィルタとを備えている。

絶縁層504は、フィルタ基板503の一方の主面503aの所定領域503bを囲繞して配置され、カバー層505は、絶縁層504上に配置されることにより、フィルタ基板503との間に絶縁層504とともに囲繞された空間を形成する。そして、形成された空間内に、弾性波フィルタ506が配置される。

また、絶縁層504およびカバー層505を貫通して該カバー層505の主面から露出するように設けられ、弾性波フィルタ506に電気的に接続された外部接続用の複数の端子電極507が設けられている。そして、フィルタ部品502は、カバー層505がモジュール基板501の実装面に対向するように配置され、各端子電極507に形成されたはんだバンプHを介してモジュール基板501の実装面の実装用の電極501aに電気的に接続される。

また、モジュール基板501は、複数の絶縁体層が積層されて成る多層基板であり、各絶縁体層に、ビア導体および面内導体パターンが適宜形成されることで、モジュール基板501に配線電極508が形成されている。また、少なくとも一部の配線電極508により、弾性波フィルタ506の特性を調整するためのインダクタ、整合回路を形成するためのキャパシタやインダクタなど、フィルタ部品502(弾性波フィルタ506)に電気的に接続される各種の受動素子Pが形成されている。

概要

フィルタ基板の厚みを従来よりも薄くすることができ、モジュール基板に実装されたときの全体の高さを従来よりも低くすることができる受動素子付フィルタ部品を提供する。 フィルタ基板2を補強する支持基板3に弾性波フィルタ6の特性を調整するために必要な受動素子Pが設けられることにより、フィルタ基板2の厚みを薄くすることができると共に、少なくとも一部の受動素子Pをモジュール基板に形成する必要がない分、モジュール基板の厚みを薄くすることができるので、モジュール基板に実装されたときの全体の高さを従来よりも低くすることができる受動素子付フィルタ部品を提供することができる。

目的

この発明は、上記した課題に鑑みてなされたものであり、フィルタ基板の厚みを従来よりも薄くすることができ、モジュール基板に実装されたときの全体の高さを従来よりも低くすることができる受動素子付フィルタ部品を提供する

効果

実績

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請求項1

一方の主面の所定領域に弾性波共振子を有する弾性波フィルタが形成されたフィルタ基板と、前記フィルタ基板の他方の主面上に配置された支持基板とを備え、前記支持基板に、配線電極により形成されて前記弾性波フィルタに電気的に接続された受動素子が設けられていることを特徴とする受動素子付フィルタ部品

請求項2

前記フィルタ基板の厚みが前記支持基板よりも薄いことを特徴とする請求項1に記載の受動素子付フィルタ部品。

請求項3

前記フィルタ基板の厚みが100μmよりも薄いことを特徴とする請求項1または2に記載の受動素子付フィルタ部品。

請求項4

前記フィルタ基板が圧電基板であり、前記弾性波フィルタが、前記圧電基板の一方の主面に形成されたくし形電極を有する前記弾性波共振子を備えるSAWフィルタであることを特徴とする1または2に記載の受動素子付フィルタ部品。

請求項5

前記くし形電極のピッチがpμmであるときに、前記圧電基板の厚みtが、5・pμm≦t≦100μmであることを特徴とする請求項4に記載の受動素子付フィルタ部品。

請求項6

前記フィルタ基板が高音速層圧電層との2層で構成されており、前記高音速層の一方の主面上に前記圧電層が配置され、他方の主面上に前記支持基板が配置され、前記弾性波フィルタが、前記圧電層の一方の主面に形成されたくし形電極を有する前記弾性波共振子を備えるSAWフィルタであり、前記圧電層を伝搬する弾性波音速より、前記高音速層のバルク波音速高速であることを特徴とする1または2に記載の受動素子付フィルタ部品。

請求項7

前記くし形電極のピッチがpμmであるときに、前記圧電基板の厚みtが、0.05・pμm≦t≦100μmであることを特徴とする請求項6に記載の受動素子付フィルタ部品。

請求項8

前記支持基板が多層基板であることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の受動素子付フィルタ部品。

請求項9

前記受動素子は前記多層基板に内蔵されていることを特徴とする請求項8に記載の受動素子付フィルタ部品。

請求項10

前記フィルタ基板の一方の主面の前記所定領域を囲繞して配置された絶縁層と、前記絶縁層上に配置されることにより前記フィルタ基板との間に前記絶縁層とともに囲繞された空間を形成するカバー層と、前記カバー層の前記空間と反対側の主面から露出するように設けられ、前記弾性波フィルタに電気的に接続された外部接続用端子電極とを備えることを特徴とする請求項1ないし9のいずれかに記載の受動素子付フィルタ部品。

請求項11

前記フィルタ基板の一方の主面の前記所定領域を囲繞して配置された絶縁層と、前記絶縁層上に配置されることにより前記フィルタ基板との間に前記絶縁層とともに囲繞された空間を形成するカバー層と、前記支持基板の前記フィルタ基板と反対側の主面に設けられ、前記弾性波フィルタに電気的に接続された外部接続用の端子電極とを備えることを特徴とする請求項1ないし9のいずれかに記載の受動素子付フィルタ部品。

請求項12

前記支持基板に、前記フィルタ基板に隣接配置された他のフィルタ基板がさらに設けられていることを特徴とする請求項1ないし11のいずれかに記載の受動素子付フィルタ部品。

請求項13

請求項1ないし12のいずれかに記載の受動素子付フィルタ部品を備える高周波モジュールにおいて、前記受動素子付フィルタ部品が実装されたモジュール基板を備えることを特徴とする高周波モジュール。

請求項14

前記弾性波フィルタに接続された他の受動素子が前記モジュール基板に設けられていることを特徴とする請求項13に記載の高周波モジュール。

技術分野

0001

本発明は、弾性波共振子を有する弾性波フィルタを備える受動素子フィルタ部品およびこれを備える高周波モジュールに関する。

背景技術

0002

従来、図15に示すような高周波モジュール500が知られている(例えば特許文献1参照)。高周波モジュール500は、携帯電話携帯情報端末などの通信携帯端末が備えるマザー基板に搭載されるものであり、モジュール基板501を備え、必要な機能に応じて、フィルタ部品502(デュプレクサ)やスイッチICなどの各種の電子部品整合回路や他のフィルタ回路などの各種の電気回路インダクタキャパシタ抵抗等の各種の受動素子、などの回路要素が選択されてモジュール基板501に搭載される。なお、フィルタ部品502、整合回路を形成するためチップ型受動素子部品、その他の各種の電子部品は、モジュール基板501の実装面上に設けられた実装用の電極501aに実装される。

0003

フィルタ部品502は、ウェハレベルチップサイズパッケージ(WL−CSP)構造を有し、フィルタ基板503と、絶縁層504と、カバー層505と、くし形電極(IDT電極)を備えた弾性波フィルタ506とを備えている。

0004

フィルタ基板503は、ニオブ酸リチウムタンタル酸リチウム水晶などの圧電体により形成された圧電基板である。そして、フィルタ基板503の一方の主面503aの所定領域503bに、AlやCuなどにより形成されたくし形電極や反射器が設けられて構成された複数の弾性波共振子506aが組み合わされて弾性波フィルタ506(SAW表面弾性波フィルタ)が形成されている。なお、弾性波フィルタ506は、送信信号用の送信フィルタ受信信号用受信フィルタとを備えている。

0005

絶縁層504は、フィルタ基板503の一方の主面503aの所定領域503bを囲繞して配置され、カバー層505は、絶縁層504上に配置されることにより、フィルタ基板503との間に絶縁層504とともに囲繞された空間を形成する。そして、形成された空間内に、弾性波フィルタ506が配置される。

0006

また、絶縁層504およびカバー層505を貫通して該カバー層505の主面から露出するように設けられ、弾性波フィルタ506に電気的に接続された外部接続用の複数の端子電極507が設けられている。そして、フィルタ部品502は、カバー層505がモジュール基板501の実装面に対向するように配置され、各端子電極507に形成されたはんだバンプHを介してモジュール基板501の実装面の実装用の電極501aに電気的に接続される。

0007

また、モジュール基板501は、複数の絶縁体層が積層されて成る多層基板であり、各絶縁体層に、ビア導体および面内導体パターンが適宜形成されることで、モジュール基板501に配線電極508が形成されている。また、少なくとも一部の配線電極508により、弾性波フィルタ506の特性を調整するためのインダクタ、整合回路を形成するためのキャパシタやインダクタなど、フィルタ部品502(弾性波フィルタ506)に電気的に接続される各種の受動素子Pが形成されている。

先行技術

0008

特開2013−31030号公報(段落0012〜0037、図1図7要約書など)

発明が解決しようとする課題

0009

ところで、弾性波共振子506aを有する弾性波フィルタ506が実際に使用される際には、インダクタ等の受動素子Pがフィルタ特性を調整するために弾性波フィルタ506に接続される。例えば、WL−CSP構造のフィルタ部品502がモジュール基板501にベアチップ実装される場合には、図15に示すように、配線電極508によりモジュール基板501内に形成された受動素子Pが、フィルタ部品502に設けられた弾性波フィルタ506に接続される。したがって、モジュール基板501に受動素子Pが形成される分、モジュール基板501の厚みが厚くなり、モジュール基板501にフィルタ部品502が実装された高周波モジュール500の高さが高くなるという問題があった。

0010

また、一方の主面503aに弾性波共振子506aを形成するのに必要な単層のフィルタ基板503厚みは、弾性波共振子506aの共振反共振周波数に応じて設定されるくし歯電極ピッチ(ピッチは波長の半分に相当する。例えば2GHzのSAWフィルタの代表的なピッチは約1μm。)の約5倍〜約6倍程度の厚みでよいことがシミュレーションによる解析結果により知られている。ところが、従来では、ベアチップ実装される際のフィルタ部品502のハンドリング性を向上させたり、フィルタ基板503の割れやかけを防止するために、フィルタ基板503の厚みは100μm以上の厚みに形成され、フィルタ基板503は非常に厚く形成されている。例えば2GHzのSAWフィルタではピッチの約100倍の厚みにフィルタ基板503が形成され、フィルタ基板503が過剰に厚く形成されている。したがって、フィルタ基板503が過剰に厚く形成されている分、モジュール基板501にフィルタ部品502が実装された高周波モジュール500の高さが高くなるという問題があった。

0011

この発明は、上記した課題に鑑みてなされたものであり、フィルタ基板の厚みを従来よりも薄くすることができ、モジュール基板に実装されたときの全体の高さを従来よりも低くすることができる受動素子付フィルタ部品を提供すると共に、この部品を備える高周波モジュール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

0012

上記した目的を達成するために、本発明にかかる受動素子付フィルタ部品は、一方の主面の所定領域に弾性波共振子を有する弾性波フィルタが形成されたフィルタ基板と、前記フィルタ基板の他方の主面上に配置された支持基板とを備え、前記支持基板に、配線電極により形成されて前記弾性波フィルタに電気的に接続された受動素子が設けられていることを特徴としている。

0013

このように構成された発明では、支持基板によりフィルタ基板が補強されるので、フィルタ基板を従来よりも薄くすることができる。また、支持基板に設けられた受動素子の分、受動素子付フィルタ部品が実装されるモジュール基板に形成される配線電極の量を減らすことができるので、モジュール基板を従来よりも薄型化および小型化することができる。したがって、フィルタ基板を補強する支持基板に弾性波フィルタに必要な受動素子が設けられることにより、モジュール基板に実装されたときの全体の高さを従来よりも低くすることができる受動素子付フィルタ部品を提供することができる。

0014

また、前記フィルタ基板の厚みが前記支持基板よりも薄くするとよい。

0015

このようにすることにより、受動素子付フィルタ部品がモジュール基板に実装されたときの全体の高さを従来よりも確実に低くすることができる。

0016

また、前記フィルタ基板の厚みを100μmよりも薄くするとよい。

0017

このようにすることにより、受動素子付フィルタ部品がモジュール基板に実装されたときの全体の高さを、従来よりも低くすることができる。

0018

また、前記フィルタ基板が圧電基板であり、前記弾性波フィルタが、前記圧電基板の一方の主面に形成されたくし形電極を有する前記弾性波共振子を備えるSAWフィルタであるとよい。

0019

このようにすれば、SAWフィルタを備える実用的な構成の受動素子付フィルタ部品を提供することができる。

0020

また、前記くし形電極のピッチがpμmであるときに、前記圧電基板の厚みtが、5・pμm≦t≦100μm、であるとよい。

0021

シミュレーションによる解析結果により、SAWフィルタに必要な単層の圧電基板の厚みは、くし型電極のピッチpμmの約5倍〜約6倍の厚みであることが知られている。また、厚みが100μm以下の単体の圧電基板はハンドリングが困難であり、製造中に圧電基板に割れや欠けという不具合が生じるおそれがある。一方、前記フィルタ基板(圧電基板)の他方の主面上に支持基板が配置されている本構造においては、前記フィルタ基板の厚みが100μm以下であっても、容易に取り扱うことができる。したがって、支持基板が圧電基板の他方の主面上に配置されることにより、圧電基板の厚みtを、5・pμm≦t≦100μm、の厚みに形成することができるので、SAWフィルタの機能を損なわずに圧電基板の厚みを従来よりも薄くすることができる。

0022

また、前記フィルタ基板が高音速層圧電層との2層で構成されており、前記高音速層の一方の主面上に前記圧電層が配置され、他方の主面上に前記支持基板が配置され、前記弾性波フィルタが、前記圧電層の一方の主面に形成されたくし形電極を有する前記弾性波共振子を備えるSAWフィルタであり、前記圧電層を伝搬する弾性波音速より、前記高音速層のバルク波音速高速であるとよい。

0023

このように構成すると、フィルタ基板を圧電層と高音速層との2層構造に形成することにより、フィルタ基板の厚みをさらに薄く形成することができる。

0024

また、前記くし形電極のピッチがpμmであるときに、前記圧電基板の厚みtが、0.05・pμm≦t≦100μm、であるとよい。

0025

このように構成すると、SAWフィルタの機能を損なわずにフィルタ基板の厚みをさらに薄く形成することができるが、フィルタ基板の他方の主面上に支持基板が配置されているので、フィルタ基板の厚みが100μm以下であっても、容易に取り扱うことができる。

0026

また、前記支持基板が多層基板であるとよい。

0027

このようにすると、多層基板内の配線電極により種々の受動素子を形成することができるので、受動素子付フィルタ部品を高機能化することができる。

0028

また、前記受動素子は前記多層基板に内蔵されていてもよい。

0029

このようにすると、受動素子付フィルタ部品の厚みをさらに薄くすることが可能である。

0030

また、前記フィルタ基板の一方の主面の前記所定領域を囲繞して配置された絶縁層と、前記絶縁層上に配置されることにより前記フィルタ基板との間に前記絶縁層とともに囲繞された空間を形成するカバー層と、前記カバー層の前記空間と反対側の主面から露出するように設けられ、前記弾性波フィルタに電気的に接続された外部接続用の端子電極とを備えるとよい。

0031

また、前記フィルタ基板の一方の主面の前記所定領域を囲繞して配置された絶縁層と、前記絶縁層上に配置されることにより前記フィルタ基板との間に前記絶縁層とともに囲繞された空間を形成するカバー層と、前記支持基板の前記フィルタ基板と反対側の主面に設けられ、前記弾性波フィルタに電気的に接続された外部接続用の端子電極とを備えるようにしてもよい。

0032

このように構成することにより、実用的な構成の外部接続用の端子電極を備える受動素子付フィルタ部品を提供することができる。

0033

また、前記支持基板に、前記フィルタ基板に隣接配置された他のフィルタ基板がさらに設けられていてもよい。

0034

このようにすると、支持基板に他のフィルタ基板が設けられることにより、高機能化が図られた受動素子付フィルタ部品を提供することができる。

0035

また、本発明にかかる高周波モジュールは、請求項1ないし12のいずれかに記載の受動素子付フィルタ部品を備える高周波モジュールにおいて、前記受動素子付フィルタ部品が実装されたモジュール基板を備えることを特徴としている。

0036

このように構成されることにより、従来、モジュール基板に配置されていた受動素子の少なくとも一部が受動素子付フィルタ部品に搭載されており、モジュール基板を従来よりも小型化および薄型化することができるので、高周波モジュールを小型化および低背化することができる。

0037

また、前記弾性波フィルタに接続された他の受動素子が前記モジュール基板に設けられていてもよい。

0038

このようにすることにより、受動素子の配置自由度が増すので、高周波モジュールの設計の自由度を向上することができる。

発明の効果

0039

本発明によれば、フィルタ基板を補強する支持基板に弾性波フィルタの特性を調整するために必要な受動素子が設けられることにより、フィルタ基板の厚みを薄くすることができると共に、少なくとも一部の受動素子をモジュール基板に形成する必要がない分、モジュール基板の厚みを薄くすることができるので、モジュール基板に実装されたときの全体の高さを従来よりも低くすることができる受動素子付フィルタ部品を提供することができる。

図面の簡単な説明

0040

本発明の第1実施形態にかかる受動素子付フィルタ部品を示す断面図である。
図1の受動素子付フィルタ部品の変形例を示す図である。
図1の受動素子付フィルタ部品の他の変形例を示す図である。
本発明の第2実施形態にかかる受動素子付フィルタ部品を示す断面図である。
図5の受動素子付フィルタ部品の変形例を示す図である。
本発明の第3実施形態にかかる高周波モジュールを示す断面図である。
本発明の第4実施形態にかかる受動素子付フィルタ部品を示す断面図である。
図7の受動素子付フィルタ部品の変形例を示す図である。
図7の受動素子付フィルタ部品の他の変形例を示す図である。
図7の受動素子付フィルタ部品の他の変形例を示す図である。
図7の受動素子付フィルタ部品の他の変形例を示す図である。
本発明の第5実施形態にかかる受動素子付フィルタ部品を示す断面図である。
図12の受動素子付フィルタ部品の変形例を示す図である。
本発明の第6実施形態にかかる受動素子付フィルタ部品を示す断面図である。
従来のフィルタ部品を示す図である。

実施例

0041

<第1実施形態>
本発明の高周波モジュールの第1実施形態について、図1を参照して説明する。なお、図1では、本発明にかかる主要な構成のみが図示されており、説明を簡易なものとするために、その他の構成は図示省略されている。また、後の説明で参照する各図面についても、図1と同様に主要な構成のみが図示されているが、以下の説明においてはその説明は省略する。

0042

図1に示すように、受動素子付フィルタ部品1は、平面視矩形状のフィルタ基板2、支持基板3、絶縁層4、カバー層5、弾性波フィルタ6を備えている。

0043

フィルタ基板2は、この実施形態では、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、水晶などの圧電体により形成された圧電基板である。そして、フィルタ基板2の一方の主面2aの所定領域2bに、AlやCuなどにより形成されたくし形電極(IDT電極)や反射器により複数の弾性波共振子6aが構成され、各弾性波共振子6aが組み合わされて弾性波フィルタ6(SAW(表面弾性波)フィルタ)が形成されている。なお、弾性波フィルタ6は、送信信号用の送信フィルタと受信信号用の受信フィルタとを備えている。

0044

また、この実施形態では、共振・反共振周波数に応じて設定される弾性波共振子6aのくし歯電極のピッチがpμmであるときに、フィルタ基板2の厚みtが、
5・pμm≦t≦100μm
の厚みで形成される。具体的には、例えば、くし歯電極のピッチpが2μmに設定されている場合に、フィルタ基板2は、厚みtが約10μmの40°Yカットの単層のLiTaO3により形成される。

0045

また、フィルタ基板2の一方の主面2aには、弾性波フィルタ6を形成する弾性波共振子6aに電気的に接続された配線電極7aや端子電極7bが設けられている。そして、フィルタ基板2には、配線電極7aをフィルタ基板2の他方の主面2cに配置された支持基板3に電気的に接続するためのビア導体2dが形成されている。また、各端子電極7bそれぞれに、外部接続用の端子電極8がめっき層7b1を介して電気的に接続されている。なお、各端子電極8は、フィルタ基板2側に形成される空間と反対側のカバー層5の主面から露出するように、絶縁層4およびカバー層5を貫通して形成されている。

0046

絶縁層4は、フィルタ基板2の一方の主面2aの弾性波共振子6a(くし歯電極および反射器)および配線電極7aが設けられた所定領域2bを囲繞して配置される。具体的には、絶縁層4は、弾性波共振子6a、配線電極7aおよび端子電極7bが設けられたフィルタ基板2の一方の主面2aに、感光性のエポキシ系樹脂ポリイミド系樹脂により樹脂層を約14μm程度の厚みで形成した後に、フォトリソグラフィの工程を経て、弾性波共振子6aおよび配線電極7aが設けられた所定領域2bおよび端子電極7bの領域の樹脂層を取り除くことにより形成される。

0047

カバー層5は、絶縁層4上に配置されることにより、フィルタ基板2との間に絶縁層4とともに囲繞された空間を形成し、当該形成された空間内に、弾性波フィルタ6が配置される。具体的には、カバー層5は、例えば、絶縁層4に感光性のエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂によりフォトリソグラフィの工程を経て積層された例えば約45μm程度の厚みの樹脂層の接続孔に、CuやAlのペースト充填したりビアフィルめっきを施したりして端子電極7bに電気的に接続される端子電極8を形成することで形成される。そして、端子電極7bに接続されて、弾性波フィルタ6が配置される空間と反対側のカバー層5の主面から露出する端子電極8に実装用のはんだバンプHが例えば約80μm程度の高さで形成される。

0048

支持基板3は、例えば約400μm〜500μm程度の厚みで形成され、接合接着等によりフィルタ基板2の他方の主面2cに貼り付けられることで該他方の主面2cに配置されている。また、支持基板3は、この実施形態では、セラミックグリーンシートにより形成された複数の誘電体層が積層されて焼成されることで一体的にセラミック積層体積層基板)として形成される。すなわち、各誘電体層を形成するセラミックグリーンシートは、アルミナおよびガラスなどの混合粉末有機バインダおよび溶剤などと一緒に混合されたスラリー成型器によりシート化されたものであり、約1000℃前後の低い温度で、所謂、低温焼成できるように形成されている。そして、所定形状に切り取られたセラミックグリーンシートに、レーザー加工などによりビアホールが形成され、形成されたビアホールにAgやCuなどを含む導体ペーストが充填されたり、ビアフィルめっきが施されることにより層間接続用のビア導体が形成され、導体ペーストによる印刷により種々の面内導体パターンが形成されて、各誘電体層が形成される。

0049

また、各誘電体層に、ビア導体および面内導体パターンが適宜形成されることで、支持基板3にグランド電極を含む配線電極9が形成される。また、少なくとも一部の配線電極9により、積層基板内に、弾性波フィルタ6の特性を調整するためのインダクタやキャパシタなどの受動素子Pが形成されている。そして、受動素子Pが、配線電極9、フィルタ基板2のビア導体2dおよび配線電極7aを介して弾性波フィルタ6に電気的に接続されることにより、弾性波フィルタ6の特性が適宜調整される。

0050

なお、支持基板3の誘電体層に形成される面内導体パターンおよびビア導体により、他のインダクタやキャパシタなどの受動素子がさらに形成されていてもよい。また、これらの受動素子が組み合わされて他のフィルタ回路や整合回路などの各種回路が形成されていてもよい。また、支持基板3は、樹脂セラミックポリマー材料などを用いた、プリント基板LTCC、アルミナ系基板複合材料基板などの多層基板により形成することができ、受動素子付フィルタ部品1の使用目的に応じて、適宜最適な材質を選択して支持基板3を形成すればよい。また、支持基板3に他の部品がさらに実装されていてもよい。

0051

(変形例)
図2および図3を参照して変形例について説明する。なお、以下の説明では、図1の受動素子付フィルタ部品1と異なる点を中心に説明を行い、図1の受動素子付フィルタ部品1と同様の構成については同一符号を引用することによりその構成の説明を省略する。

0052

図2に示す受動素子付フィルタ部品1aが、図1の受動素子付フィルタ部品1と異なるのは、支持基板31が単層基板により形成されている点である。支持基板31は、単層のガラス基板Si基板により形成されており、フィルタ基板2と反対側の主面に配線電極9(受動素子P)が形成されている。また、フィルタ基板2および支持基板31を貫通して、フィルタ基板2の端子電極7bと支持基板31の配線電極9とを接続する層間接続導体10が形成されている。

0053

図3に示す受動素子付フィルタ部品1bが、図1の受動素子付フィルタ部品1と異なるのは、フィルタ基板2の配線電極7aと支持基板3の配線電極9とがボンディングワイヤWにより電気的に接続されている点である。

0054

以上のように、この実施形態では、フィルタ基板2の他方の主面2cに貼り付けられた支持基板3,31によりフィルタ基板2が補強されるので、フィルタ基板2を従来よりも薄くすることができる。また、支持基板3,31に設けられた受動素子Pの分、受動素子付フィルタ部品1,1a,1bが実装されるモジュール基板に形成される配線電極の量を減らすことができるので、モジュール基板を従来よりも薄型化および小型化することができる。したがって、フィルタ基板2を補強する支持基板3,31に弾性波フィルタ6の特性を調整するのに必要な受動素子Pが設けられることにより、モジュール基板に実装されたときの全体の高さを従来よりも低くすることができる受動素子付フィルタ部品1,1a,1bを提供することができる。

0055

また、フィルタ基板2の厚みが支持基板3,31よりも薄く形成されているので、受動素子付フィルタ部品1,1a,1bがモジュール基板に実装されたときの全体の高さを従来よりも確実に低くすることができる。

0056

また、フィルタ基板2が圧電基板により形成されており、圧電基板の一方の主面に形成されたくし形電極を有する弾性波共振子6aを備えるSAWフィルタにより弾性波フィルタ6を構成することができるので、実用的な構成の受動素子付フィルタ部品1,1a,1bを提供することができる。

0057

また、シミュレーションによる解析結果により、SAWフィルタに必要な単層の圧電基板の厚みは、くし型電極のピッチpμmの約5〜約6倍の厚みであることが知られている。したがって、圧電基板から成るフィルタ基板2に支持基板3,31が配置されることにより、フィルタ基板2の厚みtを、5・pμm≦t≦100μm、の厚みに形成することができるので、SAWフィルタから成る弾性波フィルタ6の機能を損なわずにフィルタ基板2の厚みを従来よりも薄くすることができる。

0058

また、支持基板3は多層基板により形成されており、支持基板3内の配線電極9により種々の受動素子Pを形成することができるので、受動素子付フィルタ部品1,1bを高機能化することができる。

0059

また、受動素子Pが支持基板3内に内蔵されているため、受動素子付フィルタ部品1,1bをトータルで低背化することができる。

0060

例えば、図15に示されているような、モジュール基板501にフィルタ部品502が実装された従来の高周波モジュール500と比べて、本願の受動素子付フィルタ部品1,1a,1bは、モジュール製品の厚みをトータルで約0.1mm程度薄くすることができる。

0061

また、図15に示す従来のWL−CSP構造の従来のフィルタ部品502と同様に、カバー層5の主面から露出するように設けられた実用的な構成の外部接続用の端子電極8を備える受動素子付フィルタ部品1,1a,1bを提供することができる。

0062

<第2実施形態>
次に、図4を参照して本発明の第2実施形態について説明する。なお、以下の説明では、上記した第1実施形態と異なる点を中心に説明を行い、上記した第1実施形態と同様の構成については同一符号を引用することによりその構成の説明を省略する。

0063

図4に示す受動素子付フィルタ部品1cが、図1の受動素子付フィルタ部品1と異なるのは、支持基板3のフィルタ基板2と反対側の主面に、外部接続用のランド状の端子電極11が形成されている点である。そして、端子電極11は、配線電極9、フィルタ基板2のビア導体2dおよび配線電極7aを介して弾性波フィルタ6に電気的に接続されている。

0064

(変形例)
図5を参照して変形例について説明する。

0065

図5に示す受動素子付フィルタ部品1dが、図4の受動素子付フィルタ部品1cと異なるのは、フィルタ基板2の配線電極7aと支持基板3の配線電極9とがボンディングワイヤWにより電気的に接続されている点である。

0066

以上のように、この実施形態では、支持基板3のフィルタ基板2と反対側の主面に、ランド状の実用的な構成の外部接続用の端子電極11が形成された受動素子付フィルタ部品1c,1dを提供することができる。また、上記した第1実施形態の構成と比較すると、はんだバンプHの高さの分、受動素子付フィルタ部品1c,1dをさらに低背化することができる。

0067

また、支持基板3がセラミック積層体により形成されている場合に、一般的に、圧電基板から成るフィルタ基板2よりも、セラミックにより形成された支持基板3の方が熱伝導率が大きいので、放熱性の向上を図ることができる。また、エッチング等により樹脂層に孔を形成するプロセスが必要な端子電極8を形成するプロセスと比較すると、ランド状の端子電極11を容易に支持基板3に形成することができる。

0068

<第3実施形態>
次に、図6を参照して本発明の第3実施形態について説明する。なお、以下の説明では、上記した第1および第2実施形態と異なる点を中心に説明を行い、上記した第1および第2実施形態と同様の構成については同一符号を引用することによりその構成の説明を省略する。

0069

図6に示す高周波モジュール100は、携帯電話や携帯情報端末などの通信携帯端末が備えるマザー基板に搭載されるものであり、この実施形態では、図1図5に示す受動素子付フィルタ部品1,1a,1b,1c,1dと、モジュール基板101と、整合回路(図示省略)と、スイッチICや他のフィルタ部品、抵抗、コンデンサ、インダクタなどの各種の電子部品(図示省略)とを備え、高周波アンテナスイッチモジュールとして形成されている。なお、高周波モジュール100は、各受動素子付フィルタ部品1,1a,1b,1c,1dの少なくともいずれか1つを備えていればよいが、各受動素子付フィルタ部品1,1a,1b,1c,1dがどのように組み合わされて高周波モジュール100が形成されてもよいことを示すために、図6では、上記した全ての受動素子付フィルタ部品1,1a,1b,1c,1dがモジュール基板101に搭載された高周波モジュール100が図示されている。

0070

また、各受動素子付フィルタ部品1,1a,1b,1c,1d、整合回路を形成するためのチップ型の受動素子部品、その他の各種の電子部品の少なくとも一部は、モジュール基板101の実装面101aに設けられた実装用の電極101bにはんだ等の接合材を介して実装される。なお、モジュール基板の両面に各種の部品が実装されていてもよい。

0071

モジュール基板101は、この実施形態では、支持基板3と同様に、セラミックグリーンシートにより形成された複数の誘電体層が積層されて焼成されることで一体的にセラミック積層体として形成される。また、各誘電体層に、ビア導体および面内導体パターンが適宜形成されることで、モジュール基板101に、配線電極102が形成される。なお、この実施形態では、配線電極102の少なくとも一部により、各受動素子付フィルタ部品1,1a,1b,1c,1dそれぞれが備える弾性波フィルタ6の少なくともいずれか1つに電気的に接続される受動素子P2(他の受動素子)が形成されている。

0072

なお、モジュール基板101の誘電体層に形成される面内導体パターンおよびビア導体により、他のインダクタやキャパシタなどの回路素子がさらに形成されていてもよい。また、これらの回路素子が組み合わされて他のフィルタ回路や整合回路などの各種回路が形成されていてもよい。また、モジュール基板101は、樹脂やセラミック、ポリマー材料などを用いた、プリント基板、LTCC、アルミナ系基板、複合材料基板などの多層基板により形成することができ、高周波モジュール100の使用目的に応じて、適宜最適な材質を選択してモジュール基板101を形成すればよい。また、弾性波フィルタ6に接続される受動素子P2が不要である場合には、各種材料により形成された単層基板によりモジュール基板101が形成されていてもよい。

0073

以上のように、この実施形態では、従来、モジュール基板101に配置されていた受動素子の少なくとも一部が受動素子付フィルタ部品1,1a,1b,1c,1dに搭載されており、モジュール基板101を従来よりも小型化および薄型化することができるので、高周波モジュール100を小型化および低背化することができる。また、一部の受動素子P2がモジュール基板101に形成されることにより、受動素子の配置自由度が増すので、高周波モジュール100の設計の自由度を向上することができる。

0074

また、支持基板3の線膨張係数と、モジュール基板101の線膨張係数との差(絶対値)が、例えば5ppm/℃以下となるようにするとよい。このようにすれば、支持基板3およびモジュール基板101それぞれの線膨張係数の値が実質同一なので、高周波モジュール100の信頼性を向上させることができる。

0075

<第4実施形態>
次に、図7を参照して本発明の第4実施形態について説明する。なお、以下の説明では、上記した第2実施形態と異なる点を中心に説明を行い、上記した第2実施形態と同様の構成については同一符号を引用することによりその構成の説明を省略する。

0076

図7に示す受動素子付フィルタ部品1eが、図4の受動素子付フィルタ部品1cと異なるのは、支持基板3に、フィルタ基板2に隣接配置された他のフィルタ基板2がさらに設けられている点である。なお、3個以上のフィルタ基板2が支持基板3に設けられていてもよい。また、ビア導体2dの代わりに、図3および図5に示す例と同様に、ボンディングワイヤWにより、弾性波フィルタ6と支持基板3(配線電極9)とが電気的に接続されていてもよい。

0077

(変形例)
図8図11を参照して変形例について説明する。

0078

図8に示す受動素子付フィルタ部品1fが、図7の受動素子付フィルタ部品1eと異なるのは、隣接配置された各フィルタ基板2を囲繞するように支持基板3に形成された絶縁層12上にカバー用の基板13が配置されることにより、各フィルタ基板2が配置された支持基板3の主面と基板13と間に、絶縁層12に囲繞されて各フィルタ基板2が配置された空間が形成されている点である。なお、基板13は、プリント基板やセラミック基板などの一般的な基板材料により形成されていればよい。

0079

図9に示す受動素子付フィルタ部品1gが、図8の受動素子付フィルタ部品1fと異なるのは、2個の支持基板3が、フィルタ基板2が配置された主面どうしを対向させた状態で、絶縁層12を介して積層されることにより、各フィルタ基板2が配置された空間が形成されている点である。

0080

図10に示す受動素子付フィルタ部品1hが、図9の受動素子付フィルタ部品1gと異なるのは、一方の支持基板3の上面に形成された凹部14内にフィルタ基板2が配置されており、凹部14を閉塞するように他方の支持基板3が配置されることにより、各フィルタ基板2が配置される空間が形成されている点である。

0081

図11に示す受動素子付フィルタ部品1iが、図10に示す受動素子付フィルタ部品1hと異なるのは、他方の支持基板3が、一方の支持基板3よりもひと回り小さい外形に形成されている点である。

0082

以上のように、この実施形態では、支持基板3に複数のフィルタ基板2が設けられることにより、高機能化が図られた受動素子付フィルタ部品1e,1f,1g,1h,1iを提供することができる。

0083

<第5実施形態>
次に、図12を参照して本発明の第5実施形態について説明する。なお、以下の説明では、上記した第1実施形態と異なる点を中心に説明を行い、上記した第1実施形態と同様の構成については同一符号を引用することによりその構成の説明を省略する。

0084

図12に示す受動素子付フィルタ部品1jが、図1の受動素子付フィルタ部品1と異なるのは、Siにより形成されたフィルタ基板21の一方の主面21aの所定領域21bに、FBAR型(Film bulk acoustic resonator)のBAW共振子61a(弾性波共振子)により構成された弾性波フィルタ61が形成されている点である。BAW共振子61aは、約80μm程度の厚みで形成されたフィルタ基板21の一方の主面21aの所定領域21bに約0.5μm程度の厚みで形成された下部電極61bと、約1.7μm程度の厚みで形成されて下部電極61bに積層されたAlN圧電膜61cと、AlN圧電膜61cに積層された上部電極61dとにより形成されている。また、BAW共振子61aが配置された部分のフィルタ基板21には空隙21dが形成されている。

0085

また、上記した第1実施形態と同様に、フィルタ基板21の他方の主面21cに支持基板3が配置され、フィルタ基板21に形成されたビア導体2dにより、弾性波フィルタ61と支持基板3の受動素子Pとが電気的に接続されている。なお、ビア導体2dの代わりに、図3および図5に示す例と同様に、ボンディングワイヤWにより、弾性波フィルタ61と支持基板3(配線電極9)とが電気的に接続されていてもよい。また、上記した第2実施形態と同様に、外部接続用の端子電極11が支持基板3のフィルタ基板21と反対側の主面に形成されていてもよい。

0086

(変形例)
図13を参照して変形例について説明する。

0087

図13に示す受動素子付フィルタ部品1kが、図12の受動素子付フィルタ部品1jと異なるのは、SMR型(solid mounted resonator)のBAW共振子61aにより弾性波フィルタ61が構成されている点である。BAW共振子61aは、フィルタ基板21の一方の主面21aの所定領域21bに形成された高インピーダンス層および低インピーダンス層積層体である反射層61eをさらに備え、反射層61eに、下部電極61b、AlN圧電膜61cおよび上部電極61dが積層されている。

0088

以上のように、この実施形態では、弾性波共振子であるBAW共振子61aにより弾性波フィルタ61が構成されているが、受動素子Pが形成された支持基板3がフィルタ基板21の他方の主面21cに配置されることにより、フィルタ基板21の厚みを従来よりも薄く形成することができるので、上記した第1実施形態と同様の効果を奏することができる。

0089

<第6実施形態>
次に、図14を参照して本発明の第6実施形態について説明する。なお、以下の説明では、上記した第1実施形態と異なる点を中心に説明を行い、上記した第1実施形態と同様の構成については同一符号を引用することによりその構成の説明を省略する。

0090

図14に示す受動素子付フィルタ部品1lが、図1の受動素子付フィルタ部品1と異なるのは、フィルタ基板2が、高音速層2eおよび圧電層2fの2層構造に形成されている点である。高音速層2eは、くし歯電極のピッチpの3倍程度の厚みでAlNにより形成され、圧電層2fは、くし歯電極のピッチpの0.5倍程度のLiTaO3により形成される。このようにすると、AlNのバルク波の音速がLiTaO3上を伝搬する表面波の音速よりも早いため、表面波が支持基板3側に漏洩しない。したがって、表面波の特性を劣化させることなく、フィルタ基板2の厚みを薄くすることができる。なお、圧電層2fはくし歯電極のピッチpの0.05倍以上の厚みであることが望ましい。圧電層24fがこれより薄くなる場合は、圧電特性が劣化し、十分なフィルタ特性を得るのが難しくなる。

0091

なお、この実施形態において、高音速層2eとは、圧電層2fを伝搬する表面波や境界波の弾性波よりも、該高音速層2e中のバルク波の音速が高速となる層を言うものとする。また、ある構造のIDT電極からは音速の異なる複数のモードの弾性波が励振されるが、圧電層2fを伝搬する弾性波とは、フィルタや共振子の特性を得るために利用する特定のモードの弾性波を示す。上記バルク波の音速を決定するバルク波のモードは、圧電層2fを伝搬する弾性波の使用モードに応じて定義される。高音速層2eがバルク波の伝搬方向に関し等方性の場合には、下記の表1に示すようになる。すなわち、下記の表1の左軸の弾性波の主モードに対し下記の表1の右軸のバルク波のモードにより、上記高音速を決定する。P波縦波であり、S波は横波である。なお、下記の表1において、U1はP波を主成分とし、U2はSH波を主成分とし、U3はSV波を主成分とする弾性波を意味する。

0092

0093

上記高音速層2eがバルク波の伝搬性において異方性である場合には下記の表2に示すように高音速を決定するバルク波のモードが決まる。なお、バルク波のモードのうち、SH波とSV波のより遅い方が遅い横波と呼ばれ、速い方が速い横波と呼ばれる。どちらが遅い横波になるかは、材料の異方性により異なる。回転Yカット付近のLiTaO3やLiNbO3では、バルク波のうちSV波が遅い横波、SH波が速い横波となる。

0094

0095

なお、高音速層2eが、AlNに代えて、SiN、Al2O3、Si、サファイア等のバルク波の音速が圧電基板の表面波の音速よりも早い媒質で形成されていてもよい。また、高音速層2eが、AlN、SiO2等の材質が組み合わされてさらに多層構造に形成されていてもよい。この場合、それぞれの層のバルク波の音速の加重平均が高音速層のバルク波音速となる。

0096

また、この実施形態では、共振・反共振周波数に応じて設定される弾性波共振子6aのくし歯電極のピッチがpμmであるときに、フィルタ基板2の厚みtが、
0.05・pμm≦t≦100μm
の厚みで形成されるようにすればよい。

0097

以上のように、この実施形態では、フィルタ基板2を音速の異なる材質により2層以上の構造に形成することにより、フィルタ基板2をさらに薄く形成することができ、受動素子付フィルタ部品1lをさらに低背化することができる。

0098

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、上記したもの以外に種々の変更を行なうことが可能であり、上記した実施形態が備える構成をどのように組み合わせてもよい。

0099

弾性波共振子を有する弾性波フィルタを備える受動素子付フィルタ部品およびこれを備える高周波モジュールに本発明を広く適用することができる。

0100

1,1a,1b,1c,1d,1e,1f,1g,1h,1i,1j,1k,1l受動素子付フィルタ部品
2フィルタ基板(圧電基板)
21 フィルタ基板
2a,21a 一方の主面
2b,21b 所定領域
2c,21c 他方の主面
2e高音速層
2f圧電層
3支持基板(多層基板)
31 支持基板
4絶縁層
5カバー層
6弾性波フィルタ(SAWフィルタ)
61 弾性波フィルタ
6a弾性波共振子
61a BAW共振子(弾性波共振子)
8,11端子電極
9配線電極
100高周波モジュール
101モジュール基板
P 受動素子
P2 受動素子(他の受動素子)

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