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CN111355468A - 弹性波装置以及电子部件模块 - Google Patents

弹性波装置以及电子部件模块 Download PDF

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CN111355468A
CN111355468A CN201911299188.3A CN201911299188A CN111355468A CN 111355468 A CN111355468 A CN 111355468A CN 201911299188 A CN201911299188 A CN 201911299188A CN 111355468 A CN111355468 A CN 111355468A
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Abstract

本发明提供一种弹性波装置以及电子部件模块，对弹性波装置的特性的恶化进行抑制。弹性波装置(1)具备：支承基板(11)、压电体层(122)、IDT电极(13)、外部连接电极(142)。压电体层(122)形成于支承基板(11)上。IDT电极(13)形成于压电体层(122)上。外部连接电极(142)与IDT电极(13)电连接。外部连接电极(142)在从支承基板(11)的厚度方向(D1)的俯视下，不与压电体层(122)重叠。支承基板(11)具有空洞部(114)。空洞部(114)在从厚度方向(D1)的俯视下，形成于支承基板(11)的至少端部。

Description

弹性波装置以及电子部件模块
技术领域
本发明涉及弹性波装置以及电子部件模块，更详细地，涉及安装于安装基板的弹性波装置以及电子部件模块。
背景技术
以往，已知在支承基板上层叠包含压电薄膜(压电体层)的层叠膜的弹性波装置(例如，参照专利文献1)。专利文献1所述的弹性波装置具备：支承基板、层叠膜、IDT电极、布线电极、下凸点金属层、金属凸块(外部连接电极)。
在专利文献1所述的弹性波装置中，布线电极之中下凸点金属层所接合的部分为外部连接端子所连接的电极连接盘，该电极连接盘被设置于俯视下不存在层叠膜的区域。因此，作为外部连接端子的金属凸块的接合时的应力不直接施加于层叠膜的层叠部分。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2016/208427号
然而，在将专利文献1所述的弹性波装置安装于安装基板的情况下，若支承基板的线膨胀系数与安装基板的线膨胀系数不同，则由于线膨胀系数差导致在支承基板的中央部分产生应力形变，由于该应力形变弹性波装置的特性可能会恶化。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种能够抑制弹性波装置的特性的恶化的弹性波装置以及电子部件模块。
本发明的一方式所涉及的弹性波装置是弹性波装置。所述弹性波装置具备：支承基板、压电体层、IDT电极、外部连接电极。所述压电体层形成于所述支承基板上。所述IDT电极形成于所述压电体层上。所述外部连接电极与所述IDT电极电连接。所述外部连接电极在从所述支承基板的厚度方向的俯视下，不与所述压电体层重叠。所述支承基板具有空洞部。所述空洞部在从所述厚度方向的俯视下，形成于所述支承基板的至少端部。
本发明的一方式所涉及的电子部件模块具备上述的弹性波装置、和安装有所述弹性波装置的所述安装基板。
根据本发明，能够抑制弹性波装置的特性的恶化。
附图说明
图1是本发明的实施方式1所涉及的弹性波装置以及电子部件模块的剖视图。
图2是上述弹性波装置的频率特性图。
图3是本发明的实施方式2所涉及的弹性波装置以及电子部件模块的剖视图。
图4是本发明的实施方式3所涉及的弹性波装置以及电子部件模块的剖视图。
图5是本发明的实施方式4所涉及的弹性波装置以及电子部件模块的剖视图。
-符号说明-
1、1a、1b、1c 弹性波装置
11 支承基板
111 第1主面
112 第2主面
114 空洞部
120 高声速膜
121 低声速膜
122 压电体层
13 IDT电极
142 外部连接电极
17 隔离层
18 外罩部件
2 安装基板
100、100a、100b、100c 电子部件模块
D1 厚度方向
具体实施方式
以下，参照附图来对实施方式1～4所涉及的弹性波装置以及电子部件模块进行说明。
以下的实施方式1～4等中参照的图1、图3、图4以及图5均为示意性的图，图中的各结构要素的大小、厚度各自的比不必局限于反映实际的尺寸比。
(实施方式1)
(1)电子部件模块的整体结构
以下，参照附图来对实施方式1所涉及的电子部件模块100进行说明。
实施方式1所涉及的电子部件模块100如图1所示，具备：弹性波装置1、安装基板2和保护层3。在安装基板2安装弹性波装置1。保护层3保护弹性波装置1。
弹性波装置1具备：支承基板11、压电体层122、IDT(Inter-digital Transducer，叉指换能器)电极13和外部连接电极142。压电体层122直接或者间接地形成于支承基板11上。在实施方式1所涉及的弹性波装置1中，压电体层122间接地形成于支承基板11上。IDT电极13形成于压电体层122上。这里所谓的“形成于压电体层122上”，包含直接形成于压电体层122上的情况、和间接形成于压电体层122上的情况。外部连接电极142电连接于安装基板2以及IDT电极13。
外部连接电极142在从支承基板11的厚度方向D1的俯视下，不与压电体层122重叠。支承基板11具有空洞部114。空洞部114在从支承基板11的厚度方向D1的俯视下，形成于支承基板11的至少端部。在实施方式1所涉及的弹性波装置1中，空洞部114在从支承基板11的厚度方向D1的俯视下，从支承基板11的端部延伸到与隔离层17(后述)重叠的位置。弹性波装置1具备：在支承基板11与IDT电极13之间形成于支承基板11上、至少包含压电体层122的功能层12。这里，在实施方式1所涉及的弹性波装置1中，支承基板11的厚度方向D1为第1方向(以下，也称为“第1方向D1”)。
此外，弹性波装置1还具备绝缘层16和布线电极15。绝缘层16形成于支承基板11上。这里所谓的“形成于支承基板11上”，包含直接形成于支承基板11上的情况、和间接形成于支承基板11上的情况。布线电极15的至少一部分形成于绝缘层16上，与IDT电极13电连接。这里所谓的“形成于绝缘层16上”，包含直接形成于绝缘层16上的情况、和间接形成于绝缘层16上的情况。
此外，弹性波装置1还具备隔离层17和外罩部件18。隔离层17形成于支承基板11上。这里所谓的“形成于支承基板11上”，包含直接形成于支承基板11上的情况、和间接形成于支承基板11上的情况。外罩部件18形成于隔离层17上。这里所谓的“形成于隔离层17上”，包含直接形成于隔离层17上的情况、和间接形成于隔离层17上的情况。外部连接电极142形成于外罩部件18上。这里所谓的“形成于外罩部件18上”，包含直接形成于外罩部件18上的情况、和间接形成于外罩部件18上的情况。
在实施方式1所涉及的电子部件模块100中，弹性波装置1经由外部连接电极142，与安装基板2机械性连接并且电连接。
(2)弹性波装置的各结构要素
接下来，参照附图来对弹性波装置1的各结构要素进行说明。
(2.1)支承基板
支承基板11如图1所示，对包含压电体层122和IDT电极13的层叠体进行支承。支承基板11具有在其厚度方向D1上处于相互相反侧的第1主面111以及第2主面112。第1主面111以及第2主面112相互背向。支承基板11的俯视的形状(从厚度方向D1来看支承基板11时的外周形状)是长方形，但并不局限于长方形，例如也可以是正方形。
支承基板11是晶体基板。具体而言，支承基板11是具有立方晶系的晶体构造的晶体基板。作为一个例子，支承基板11是硅基板。支承基板11中的压电体层122侧的面(第1主面111)是(111)面。这里所谓的“支承基板11的第1主面111是(111)面”，并不局限于支承基板11的第1主面111仅是(111)面，包含从(111)面起的偏移角为大于0度且为5度以下的晶面的意思。
支承基板11构成高声速支承基板。在高声速支承基板中，相比于压电体层122中传播的弹性波的声速，高声速支承基板中传播的体波(bulk wave)的声速为高速。支承基板11作为具有晶体构造的晶体基板，除硅基板以外，例如也可以是锗基板、金刚石基板等。因此，支承基板11的材料并不局限于硅，例如也可以是锗、金刚石等。支承基板11的线膨胀系数例如是4ppm/℃左右。
此外，支承基板11具有多个(图1中为两个)空洞部114。各空洞部114在与第1方向D1正交的第2方向D2，从支承基板11的端部(图1中的左端部或者右端部)沿着支承基板11的第1主面111形成。具体而言，各空洞部114在从第1方向D1的俯视下，从支承基板11的端部延伸到与隔离层17重叠的位置。换言之，各空洞部114在从第1方向D1的俯视下，未形成到与IDT电极13重叠的位置。若进一步换言之，各空洞部114在从第1方向D1的俯视下，未形成于IDT电极13的正下方。
各空洞部114在第1方向D1(支承基板11的厚度方向D1)上，被设置得比第2主面112更靠第1主面111侧。第1方向D1上的各空洞部114的宽度尺寸例如是1μm。此外，第2方向D2上的各空洞部114的长度尺寸例如是70μm。各空洞部114在第1方向D1，形成于从支承基板11的第1主面111起例如1μm的深度位置。在实施方式1所涉及的弹性波装置1中，多个空洞部114在从第1方向D1的俯视下，形成于支承基板11的周方向上的一部分。另外，空洞部114的成形方法在“(6)空洞部的成形方法”一栏进行说明。
(2.2)IDT电极
IDT电极13包含第1汇流条、第2汇流条、多个第1电极指、多个第2电极指。IDT电极13形成于压电体层122上。
第1汇流条形成为以第2方向D2为长边方向的长条状，与多个第1电极指电连接。第2汇流条形成为以第2方向D2为长边方向的长条状，与多个第2电极指电连接。
多个第1电极指在第2方向D2被相互排列配置。各第1电极指形成为以第3方向为长边方向的长条状。多个第1电极指以在第2方向D2相互对置的状态被平行地配置。多个第2电极指在第2方向D2被相互排列配置。各第2电极指形成为以第3方向为长边方向的长条状。多个第2电极指以在第2方向D2相互对置的状态被平行地配置。多个第1电极指以及多个第2电极指被一根一根地交替排列配置。第3方向是与第1方向D1以及第2方向D2这两者正交的方向。
在将第1电极指以及第2电极指的宽度设为WA、将相邻的第1电极指与第2电极指的空间宽度设为SA的情况下，在IDT电极13中，占空比以WA/(WA+SA)而被定义。IDT电极13的占空比例如是0.5。在将以IDT电极13的电极指周期设定的弹性波的波长设为λ时，波长λ与电极指周期相等。电极指周期以多个第1电极指或者多个第2电极指的反复周期PλA而被定义。因此，反复周期PλA与λ相等。IDT电极13的占空比是第1电极指以及第2电极指的宽度WA相对于电极指周期的二分之一的值(WA+SA)之比。
IDT电极13的材料例如是铝(Al)、铜(Cu)、铂(Pt)、金(Au)、银(Ag)、钛(Ti)、镍(Ni)、铬(Cr)、钼(Mo)或者钨(W)、或者以这些金属的任一种为主体的合金等的适当的金属材料。此外，IDT电极13也可以具有将包含这些金属或者合金的多个金属膜层叠的构造。
(2.3)功能层
功能层12包含低声速膜121和压电体层122。压电体层122例如是压电膜(以下，也称为“压电膜122”)。压电膜122直接或者间接地形成于低声速膜121上。因此，压电膜122间接地形成于构成高声速支承基板的支承基板11上。在低声速膜121中，相比于压电膜122中传播的体波的声速，低声速膜121中传播的体波的声速为低速。
这里，低声速膜121通过形成于作为高声速支承基板的支承基板11与压电膜122之间，从而弹性波的声速降低。弹性波具有能量集中于本质上为低声速的媒质的性质。因此，能够提高弹性波的能量向压电膜122内以及弹性波被激发的IDT电极13内的封闭效果。其结果，相比于未设置低声速膜121的情况，能够减少损耗并提高Q值。
例如在将以IDT电极13的电极指周期而设定的弹性波的波长设为λ时，压电膜122的厚度为3.5λ以下。在压电膜122的厚度为3.5λ以下的情况下，Q值变高。此外，通过将压电膜122的厚度设为2.5λ以下，能够减小TCF(Temperature Coefficient of Frequency，频率温度系数)。进一步地，通过将压电膜122的厚度设为1.5λ以下，弹性波的声速的调整变得容易。另外，压电膜122的厚度并不限定于3.5λ以下，也可以大于3.5λ。
压电膜122的材料并不限定于钽酸锂(LiTaO3)，例如也可以是铌酸锂(LiNbO3)、氧化锌(ZnO)、氮化铝(AlN)或者锆钛酸铅(PZT)。
若将以IDT电极13的电极指周期而设定的弹性波的波长设为λ，则优选低声速膜121的厚度为2.0λ以下。低声速膜121的厚度例如为670nm。通过将低声速膜121的厚度设为2.0λ以下，能够减少膜应力，其结果，能够减少弹性波装置1的制造时作为高声速支承基板的原始的晶片的弯曲，能够实现成品率的提高以及特性的稳定化。
低声速膜121的材料例如是氧化硅。另外，低声速膜121的材料并不限定于氧化硅。低声速膜121的材料例如也可以是向氧化硅、玻璃、氮氧化硅、氧化钽、氧化硅加入了氟、碳或者硼的化合物、或者以上述各材料为主成分的材料。
(2.4)布线电极
布线电极15将外部连接电极142与IDT电极13电连接。布线电极15的材料例如是铝、铜、铂、金、银、钛、镍、铬、钼或者钨、或者以这些金属的任一种为主体的合金等的适当的金属材料。此外，布线电极15也可以具有将包含这些金属或者合金的多个金属膜层叠的构造。
布线电极15在支承基板11的厚度方向D1上，重叠于IDT电极13的一部分、压电膜122的一部分和绝缘层16的一部分。布线电极15在形成于绝缘层16上的部分151上形成外部连接电极142。布线电极15在从支承基板11的厚度方向D1的俯视下，位于比绝缘层16的外周更靠内侧的位置。
(2.5)绝缘层
绝缘层16具有电绝缘性。绝缘层16在支承基板11的第1主面111上沿着支承基板11的外周而形成。绝缘层16包围功能层12的侧面。绝缘层16的俯视的形状是框形状(例如，矩形框状)。绝缘层16的一部分在支承基板11的厚度方向D1上与功能层12的外周部重叠。换句话说，功能层12的侧面被绝缘层16覆盖。
绝缘层16的材料例如是环氧树脂、聚酰亚胺等的合成树脂。
(2.6)隔离层
隔离层17具有贯通孔173。隔离层17在从支承基板11的厚度方向D1的俯视下，形成于IDT电极13的外侧，包围IDT电极13。隔离层17在从支承基板11的厚度方向D1的俯视下，沿着支承基板11的外周而形成。隔离层17的俯视的形状是框形状。隔离层17的外周形状以及内周形状例如是长方形。隔离层17在支承基板11的厚度方向D1上与绝缘层16重叠。隔离层17的外周端位于比绝缘层16的外周端更靠内侧的位置。隔离层17的内周端位于比绝缘层16的内周端更靠外侧的位置。隔离层17的一部分也覆盖形成于绝缘层16上的布线电极15。隔离层17包含直接形成于绝缘层16的表面上的第1部分、和隔着布线电极15而间接形成于绝缘层16的表面上的第2部分。这里，第1部分遍及绝缘层16的表面的整周而形成。
隔离层17具有电绝缘性。隔离层17的材料例如是环氧树脂、聚酰亚胺等的合成树脂。优选隔离层17的材料的主成分与绝缘层16的材料相同，更加优选是相同的材料。
隔离层17的厚度与绝缘层16的厚度的合计厚度比功能层12的厚度与IDT电极13的厚度的合计厚度厚。
(2.7)外罩部件
外罩部件18是平板状。外罩部件18的俯视的形状(从支承基板11的厚度方向D1观察时的外周形状)是长方形，但并不局限于长方形，例如也可以是正方形。外罩部件18的外周形是与支承基板11的外周形大致相同的大小。外罩部件18被配置于隔离层17上以使得堵塞隔离层17的贯通孔173。外罩部件18在支承基板11的厚度方向D1上与IDT电极13分离。
外罩部件18具有电绝缘性。外罩部件18的材料例如是环氧树脂、聚酰亚胺等的合成树脂。外罩部件18的材料的主成分优选与隔离层17的材料相同，更加优选是相同的材料。
实施方式1所涉及的弹性波装置1具有空间S1。空间S1是被外罩部件18、隔离层17、绝缘层16、支承基板11上的层叠体(包含压电膜122与IDT电极13的层叠体)包围的空间。向空间S1例如封入空气、非活性气体(例如，氮气)等气体。
(2.8)外部连接电极
实施方式1所涉及的弹性波装置1具备多个(图1中为两个)外部连接电极142。各外部连接电极142是弹性波装置1中用于与安装基板2电连接的电极。在弹性波装置1中，在从支承基板11的厚度方向D1的俯视下，多个外部连接电极142分别不重叠于压电膜122。多个外部连接电极142分别在从支承基板11的厚度方向D1的俯视下，位于比压电膜122更靠外侧的位置。
弹性波装置1还具备贯通电极141。贯通电极141在支承基板11的厚度方向D1上，贯通隔离层17以及外罩部件18。贯通电极141形成于布线电极15上，与布线电极15电连接。贯通电极141构成下凸点金属层。此外，外部连接电极142形成于贯通电极141上。外部连接电极142例如是凸块。外部连接电极142具有导电性。外部连接电极142与贯通电极141接合，与贯通电极141电连接。
贯通电极141的材料例如是铜或者镍、或者以这些金属的任一种为主体的合金等的适当的金属材料。外部连接电极142的材料例如是焊料、金或者铜等。
(3)安装基板
安装基板2是经由外部连接电极142来安装弹性波装置1的基板。在实施方式1所涉及的电子部件模块100中，一个弹性波装置1被安装于安装基板2。安装基板2在从支承基板11的厚度方向D1的俯视下比弹性波装置1大。
安装基板2具有：支承体21、多个(图1中为两个)第1导体部23、多个(图1中为两个)第2导体部25、多个(图1中为两个)贯通电极24。多个第1导体部23以及多个第2导体部25分别被支承体21支承。多个贯通电极24将多个第1导体部23与多个第2导体部25一对一地电连接。多个第2导体部25被利用于将电子部件模块100电连接至电路基板等。
支承体21具有电绝缘性。支承体21是平板状，在其厚度方向上具有处于相互相反侧的第1主面211以及第2主面212。第1主面211以及第2主面212相互背向。支承体21的外周形状例如是长方形。
第1导体部23形成于支承体21的第1主面211上。第1导体部23是弹性波装置1的外部连接电极142所电连接的导电层。第1导体部23的材料例如是铜等。第1导体部23被配置为在弹性波装置1的支承基板11的厚度方向D1上与外部连接电极142重叠。外部连接电极142存在于贯通电极141与第1导体部23之间。
第2导体部25形成于支承体21的第2主面212上。第2导体部25是第1导体部23经由贯通电极24而电连接的导电层。第2导体部25的材料例如是铜等。
安装基板2作为一个例子，由印刷布线基板构成。印刷布线基板的线膨胀系数例如是15ppm/℃左右。印刷布线基板从玻璃布/环氧树脂贴付铜层叠板形成。
支承体21由印刷布线基板中的绝缘基板构成。绝缘基板具有电绝缘性。
第1导体部23以及第2导体部25包含印刷布线基板中的铜箔。
(4)保护层
在电子部件模块100中，安装于安装基板2的弹性波装置1被保护层3覆盖。在电子部件模块100中，弹性波装置1的支承基板11的第2主面112以及各侧面113被保护层3覆盖。保护层3的材料例如是环氧树脂、聚酰亚胺等的合成树脂。保护层3具有作为将安装基板2上的弹性波装置1密封的密封层的功能。保护层3是大致长方体状。保护层3的一部分在弹性波装置1的外罩部件18与安装基板2之间也形成于外部连接电极142的周围。换句话说，保护层3的一部分构成底部填充部。
电子部件模块100能够表面安装于与安装基板2不同的母板等。在电子部件模块100中，通过安装基板2和保护层3，构成保护弹性波装置1并且可实现向外部的电气电路等的连接的封装体。电子部件模块100中的封装体是表面安装型封装体。
在从支承基板11的厚度方向D1的俯视下，保护层3的外周形是与安装基板2的外周形大致相同的大小。
(5)制造方法
以下，对弹性波装置1以及电子部件模块100的制造方法的一个例子简单进行说明。
(5.1)弹性波装置的制造方法
首先，准备作为多个弹性波装置1各自的支承基板11的起源的硅晶片。
在硅晶片的一个主面上形成包含压电膜122的功能层12之后，依次形成IDT电极13、绝缘层16、布线电极15、隔离层17。然后，将外罩部件18与隔离层17接合，以使得堵塞隔离层17的贯通孔173。
接着，在外罩部件18以及隔离层17中的贯通电极141的形成预定部位形成贯通孔，形成贯通电极141以使得填充该贯通孔，然后在贯通电极141上形成外部连接电极142。
经过上述的各工序，能够得到在硅晶片形成有多个弹性波装置1的晶片。硅晶片的一个主面对应于包含硅基板的支承基板11的第1主面111。
然后，通过进行切割晶片的切割工序，能够从一片晶片得到多个弹性波装置1。在切割工序中，例如使用激光锯(Laser Saw)、切割锯(Dicing Saw)等。
(5.2)电子部件模块的制造方法
将弹性波装置1安装于安装基板2，形成保护层3以使得覆盖安装基板2上的弹性波装置1。由此，形成电子部件模块100。
(6)空洞部的成形方法
接下来，对空洞部114的成形方法的一个例子简单进行说明。
从支承基板11的第1主面111侧对第1主面111的表层通过离子注入装置来进行离子注入。从离子注入装置向支承基板11注入的离子例如是氩离子。并且，将氩离子注入到支承基板11之后，通过对支承基板11进行加热，从而注入到支承基板11的氩离子蒸发，形成空洞部114。
在这种情况下，通过改变氩离子的加速电压的大小、或者氩离子相对于支承基板11的第1主面111的入射角度等，能够调节从第1主面111起的空洞部114的深度位置。
(7)特性
以下，对弹性波装置1以及电子部件模块100的特性进行说明。
(7.1)弹性波装置的特性
首先，对弹性波装置1的特性进行说明。在以下的说明中，将压电膜122的材料设为钽酸锂，将压电膜122的厚度设为600nm。此外，将低声速膜121的材料设为氧化硅，将低声速膜121的厚度设为600nm。此外，将支承基板11的材料设为硅，将支承基板11的厚度设为100μm。
将在上述的条件下制造的弹性波装置1放置于例如100℃的环境下。在这种情况下，由于隔离层17以及外罩部件18的线膨胀系数与支承基板11的线膨胀系数不同，因此基于线膨胀系数差的热应力在支承基板11中产生。在实施方式1所涉及的弹性波装置1中，在支承基板11形成空洞部114，支承基板11中产生的热应力相比于支承基板11中的空洞部114更集中于第1主面111侧的部位。其结果，相比于在支承基板11未形成空洞部114的情况，能够减少向支承基板11的中央部分、即层叠压电膜122的部分施加的热应力。具体而言，在支承基板11未形成空洞部114的情况下的热应力例如为11MPa，与此相对地，在支承基板11形成空洞部114的情况下的热应力例如为7MPa。
这样，通过在支承基板11形成空洞部114，从而能够减少向压电膜122层叠的、支承基板11的中央部分施加的热应力，能够减少基于热应力的支承基板11的中央部分的应力形变。其结果，能够减少在支承基板11的中央部分层叠的压电膜122的变形，能够抑制基于应力形变的弹性波装置1的特性(这里为压电特性)的恶化。
图2是实施方式1所涉及的弹性波装置1以及比较例所涉及的弹性波装置的频率特性图。比较例所涉及的弹性波装置是与实施方式1所涉及的弹性波装置1基本相同的结构，但在支承基板未形成空洞部这方面，与实施方式1所涉及的弹性波装置1不同。这里，假设实施方式1所涉及的弹性波装置1以及比较例所涉及的弹性波装置在100℃的环境下被放置一定时间。
图2中的横轴是频率，图2中的纵轴是阻抗。图2中的实线a1表示实施方式1所涉及的弹性波装置1的频率特性，图2中的虚线b1表示比较例所涉及的弹性波装置的频率特性。在图2中，表示将实施方式1所涉及的弹性波装置1以及比较例所涉及的弹性波装置用作为滤波器时的通带为Band25(1900MHz频带)的情况。
根据图2可知，在1800MHz～2000MHz的频带，相比于比较例所涉及的弹性波装置，实施方式1所涉及的弹性波装置1的通过特性更优良。换言之，在上述频带，比较例所涉及的弹性波装置的通过特性恶化。即，通过在支承基板11形成空洞部114，能够抑制弹性波装置1的特性(这里为通过特性)的恶化。
(7.2)电子部件模块的特性
接下来，对电子部件模块100的特性进行说明。
在实施方式1所涉及的电子部件模块100中，弹性波装置1的支承基板11的线膨胀系数例如是4ppm/℃左右。另一方面，安装有弹性波装置1的安装基板2的线膨胀系数例如是15ppm/℃左右。换句话说，在实施方式1所涉及的电子部件模块100中，支承基板11的线膨胀系数与安装基板2的线膨胀系数不同，并且安装基板2的线膨胀系数比支承基板11的线膨胀系数大。
这里，假定经由外部连接电极142来将弹性波装置1接合于安装基板2的情况。在该情况下，由于安装基板2的线膨胀系数与支承基板11的线膨胀系数不同，因此基于线膨胀系数差的热应力经由隔离层17而传递至支承基板11。在实施方式1所涉及的弹性波装置1中，在从支承基板11的厚度方向D1的俯视下，隔离层17与空洞部114重叠。因此，传递至支承基板11的热应力相比于支承基板11中的空洞部114，更集中于第1主面111侧的部位。其结果，能够减少向支承基板11的中央部分、即压电膜122层叠的部分施加的热应力，能够减少基于热应力的支承基板11的中央部分的应力形变。其结果，能够减少在支承基板11的中央部分层叠的压电膜122的变形，能够抑制基于应力形变的弹性波装置1的特性(这里为压电特性)的恶化。
(8)效果
实施方式1所涉及的弹性波装置1是安装于安装基板2的弹性波装置1。弹性波装置1具备：支承基板11、压电体层122、IDT电极13、外部连接电极142。压电体层122直接或者间接地形成于支承基板11上。IDT电极13形成于压电体层122上。外部连接电极142与安装基板2以及IDT电极13电连接。外部连接电极142在从支承基板11的厚度方向D1的俯视下，不与压电体层122重叠。支承基板11具有空洞部114。空洞部114在从厚度方向D1的俯视下，形成于支承基板11的至少端部。这里，所谓空洞部114形成于“支承基板11的至少端部”，是指在将支承基板11的第1主面111与第2主面112连结的侧面的一部分形成开口、空洞部114至少包含该开口的情况。换言之，所谓“支承基板11的端部”，是指支承基板11的侧面之中的任何位置。
在实施方式1所涉及的弹性波装置1中，在支承基板11的至少端部形成空洞部114。因此，例如，支承基板11的线膨胀系数与安装基板2的线膨胀系数不同，在支承基板11产生热应力的情况下，相比于支承基板11中的空洞部114，热应力更加集中于第1主面111侧的部位。由此，能够减少向支承基板11的中央部分施加的热应力，能够减少基于该热应力的支承基板11的中央部分的应力形变。其结果，能够减少在支承基板11的中央部分层叠的压电膜122的变形，能够抑制基于应力形变的弹性波装置1的特性(这里为压电特性)的恶化。
此外，在实施方式1所涉及的弹性波装置1中，外部连接电极142与压电体层122在从支承基板11的厚度方向D1的俯视下不重叠。因此，在制造时形成外部连接电极142的工序中，能够抑制从外部连接电极142向压电体层122施加力，能够抑制在压电体层122产生破裂、缺口。
(9)变形例
以下，对实施方式1的变形例进行说明。
在实施方式1中，空洞部114在从支承基板11的厚度方向D1的俯视下形成于支承基板11的周方向上的一部分，但空洞部也可以遍及支承基板11的整周而形成。通过该结构，相比于在支承基板11的周方向上的一部分形成空洞部114的情况，能够更加有效地减少热应力对压电体层122的影响。
在实施方式1中，空洞部114在从支承基板11的厚度方向D1的俯视下，从支承基板11的端部延伸到与隔离层17重叠的位置。与此相对地，空洞部在从支承基板11的厚度方向D1的俯视下，形成于支承基板11的至少端部即可。更加优选地，空洞部在从支承基板11的厚度方向D1的俯视下，从支承基板11的端部至少延伸到与外部连接电极142重叠的位置即可。进一步优选地，空洞部在从支承基板11的厚度方向D1的俯视下，从支承基板11的端部延伸到与外部连接电极142和隔离层17这两个重叠的位置为宜。
在实施方式1中，支承基板11的第1主面111是(111)面，但第1主面111并不局限于(111)面，也可以是(100)面等。
在实施方式1中，空洞部114在支承基板11的厚度方向上，被设置得比支承基板11的第2主面112更靠第1主面111侧，但空洞部也可以在厚度方向D1上，被设置得比第1主面111更靠第2主面112侧。
(实施方式2)
实施方式2所涉及的电子部件模块100a如图3所示，在外部连接电极142a直接形成于布线电极15上的方面等，与实施方式1所涉及的电子部件模块100不同。关于实施方式2所涉及的电子部件模块100a，针对与实施方式1所涉及的电子部件模块100相同的结构要素，赋予相同的符号并省略说明。
在实施方式2所涉及的电子部件模块100a中，弹性波装置1a不具备实施方式1所涉及的电子部件模块100的弹性波装置1中的隔离层17、外罩部件18、贯通电极141等。并且，在电子部件模块100a中，外部连接电极142a直接形成于布线电极15上。外部连接电极142a是凸块。凸块的材料例如是焊料、Au等。
电子部件模块100a还具备阻挡层155。阻挡层155覆盖布线电极15中形成于绝缘层16上的部分151的周部。在电子部件模块100a中，布线电极15中形成于绝缘层16上的部分151之中未被阻挡层155覆盖的部分构成焊盘电极152。外部连接电极142a形成于布线电极15的焊盘电极152上。
实施方式2所涉及的电子部件模块100a与实施方式1所涉及的电子部件模块100的保护层3同样地，也可以具备覆盖安装基板2上的弹性波装置1a的保护层。
在实施方式2所涉及的电子部件模块100a中，与实施方式1所涉及的电子部件模块100同样地，在弹性波装置1a的支承基板11形成空洞部114。因此，例如，支承基板11的线膨胀系数与安装基板2的线膨胀系数不同，在支承基板11中产生热应力的情况下，相比于支承基板11中的空洞部114，热应力更加集中于第1主面111侧的部位。由此，能够减少向支承基板11的中央部分施加的热应力，能够减少基于该热应力的支承基板11的中央部分的应力形变。其结果，能够减少在支承基板11的中央部分层叠的压电膜122的变形，能够抑制基于应力形变的弹性波装置1a的特性(这里为压电特性)的恶化。
另外，也可以将实施方式1的变形例所涉及的任意结构与实施方式2所涉及的电子部件模块100a组合。此外，功能层12也可以如后述的图4所示，除了低声速膜121以及压电膜122还包含高声速膜120，也可以如后述的图5所示，功能层12仅包含压电膜122。进一步地，也可以支承基板11与压电膜122一体地形成。换句话说，支承基板11也可以是压电基板。
(实施方式3)
在实施方式3所涉及的电子部件模块100b中，如图4所示，弹性波装置1b中的功能层12包含高声速膜120、低声速膜121、压电膜(压电体层)122。高声速膜120直接或者间接地形成于支承基板11上。在高声速膜120中，相比于压电膜122中传播的弹性波的声速，高声速膜120中传播的体波的声速为高速。低声速膜121直接或者间接地形成于高声速膜120上。在低声速膜121中，相比于压电膜122中传播的体波的声速，低声速膜121中传播的体波的声速为低速。压电膜122直接或者间接地设置于低声速膜121上。关于实施方式3所涉及的电子部件模块100b，针对与实施方式1所涉及的电子部件模块100(参照图1)相同的结构要素，赋予相同的符号并省略说明。
在实施方式3所涉及的电子部件模块100b的弹性波装置1b中，高声速膜120发挥作用以使得主模式的弹性波的能量不会泄露到比高声速膜120更下方的构造。
在弹性波装置1b中，在高声速膜120的厚度充分厚的情况下，主模式的弹性波的能量分布于压电膜122以及低声速膜121的整体，也分布于高声速膜120的低声速膜121侧的一部分，未分布于支承基板11。通过高声速膜120来封闭弹性波的机制是与非泄漏的SH波的洛夫波型的表面波的情况相同的机制，例如，在文献“弹性表面波设备模拟技术入门”，桥本研也，REALIZE公司，p.26-28中记载。上述机制与使用基于声学多层膜的布拉格反射器来封闭弹性波的机制不同。
高声速膜120的材料例如是从包含类金刚石碳、氮化铝、氧化铝、碳化硅、氮化硅、硅、蓝宝石、压电体(钽酸锂、铌酸锂或者水晶)、氧化铝、氧化锆、堇青石、莫来石、滑石、镁橄榄石、氧化镁以及金刚石的群中选择的至少一种材料。高声速膜120的材料也可以是以上述任意材料为主成分的材料、或者以包含上述任意材料的混合物为主成分的材料。
由于高声速膜120具有将弹性波封闭于压电膜122以及低声速膜121的功能，因此高声速膜120的厚度越厚越为宜。通过将高声速膜120的厚度设为0.3λ以上，能够将谐振点处的能量集中度设为100％。进一步地，通过将高声速膜120的厚度设为0.5λ以上，能够将反谐振点处的能量集中度也设为100％，进一步能够得到良好的设备特性。
在实施方式3所涉及的电子部件模块100b中，与实施方式1所涉及的电子部件模块100同样地，在弹性波装置1b的支承基板11形成空洞部114。因此，例如，支承基板11的线膨胀系数与安装基板2的线膨胀系数不同，在支承基板11中产生热应力的情况下，相比于支承基板11中的空洞部114，热应力更集中于第1主面111侧的部位。由此，能够减少向支承基板11的中央部分施加的热应力，能够减少基于该热应力的支承基板11的中央部分的应力形变。其结果，能够减少在支承基板11的中央部分层叠的压电膜122的变形，能够抑制基于应力形变的弹性波装置1b的特性(这里为压电特性)的恶化。
另外，也可以将实施方式1的变形例所涉及的任意结构与实施方式3所涉及的电子部件模块100b组合。
(实施方式4)
在实施方式4所涉及的电子部件模块100c中，如图5所示，弹性波装置1c中的功能层12是压电膜122。压电膜122直接形成于支承基板11上。关于实施方式4所涉及的电子部件模块100c，针对与实施方式1所涉及的电子部件模块100(参照图1)相同的结构要素，赋予相同的符号并省略说明。
在实施方式4所涉及的弹性波装置1c中，支承基板11构成高声速支承基板。高声速支承基板相比于压电膜122中传播的弹性波的声速，高声速支承基板中传播的体波的声速更高速。功能层12作为压电膜122以外的其他膜，例如也可以具有被设置于压电膜122中的支承基板11侧的密接层或者电介质膜等。此外，功能层12也可以具有被设置于压电膜122中的IDT电极13侧的电介质膜等。
这里，对实施方式4所涉及的弹性波装置1c的特性进行说明。在以下的说明中，将压电膜122的材料设为钽酸锂，将压电膜122的厚度设为600nm。此外，将支承基板11的材料设为硅，将支承基板11的厚度没为100μm。
将上述的条件下制造的弹性波装置1c例如放置于100℃的环境下。在这种情况下，由于隔离层17以及外罩部件18的线膨胀系数与支承基板11的线膨胀系数不同，因此基于线膨胀系数差的热应力在支承基板11中产生。在实施方式4所涉及的弹性波装置1c中，在支承基板11形成空洞部114，支承基板11中产生的热应力相比于支承基板11中的空洞部114，更集中于第1主面111侧的部位。其结果，相比于在支承基板11未形成空洞部114的情况，能够减少向支承基板11的中央部分、即层叠压电膜122的部分施加的热应力。具体而言，在支承基板11未形成空洞部114的情况下的热应力例如为11MPa，与此相对地，在支承基板11形成空洞部114的情况下的热应力例如为7MPa。
这样，通过在支承基板11形成空洞部114，能够减少向压电膜122被层叠的、支承基板11的中央部分施加的热应力，能够减少基于热应力的支承基板11的中央部分的应力形变。其结果，能够减少在支承基板11的中央部分层叠的压电膜122的变形，能够抑制基于应力形变的弹性波装置1c的特性(这里为压电特性)的恶化。
然而，支承基板11与压电膜122也可以一体地形成。换句话说，支承基板11也可以是压电基板。在这种情况下，若在支承基板11形成空洞部114，则支承基板11中产生的热应力相比于支承基板11中的空洞部114，更集中于第1主面111侧的部位。其结果，相比于在支承基板11未形成空洞部114的情况，能够减少向支承基板11的中央部分施加的热应力。具体而言，在支承基板11未形成空洞部114的情况下的热应力例如为4MPa，与此相对地，在支承基板11形成空洞部114的情况下的热应力例如为2MPa。
这样，通过在支承基板11形成空洞部114，能够减少向支承基板11的中央部分施加的热应力，能够减少基于热应力的支承基板11的中央部分的应力形变。其结果，能够抑制基于应力形变的弹性波装置的特性(这里为压电特性)的恶化。
另外，也可以将实施方式1的变形例所涉及的任意结构与实施方式4所涉及的电子部件模块100c组合。
(总结)
根据以上说明的实施方式等公开了以下的方式。
第1方式所涉及的弹性波装置(1；1a；1b；1c)是被安装于安装基板(2)的弹性波装置(1；1a；1b；1c)。弹性波装置(1；1a；1b；1c)具备支承基板(2)、压电体层(122)、IDT电极(13)和外部连接电极(142)。压电体层(122)形成于支承基板(2)上。IDT电极(13)形成于压电体层(122)上。外部连接电极(142)与IDT电极(13)电连接。外部连接电极(142)在从支承基板(11)的厚度方向(D1)的俯视下，不与压电体层(122)重叠。支承基板(2)具有空洞部(114)。空洞部(114)在从厚度方向(D1)的俯视下，形成于支承基板(11)的至少端部。
通过该方式，能够抑制弹性波装置(1；1a；1b；1c)的特性的恶化。
在第2方式所涉及的弹性波装置(1；1a；1b；1c)中，在第1方式中，空洞部(114)在从厚度方向(D1)的俯视下，从支承基板(11)的上述端部至少延伸到与外部连接电极(142)重叠的位置。
通过该方式，能够抑制弹性波装置(1；1a；1b；1c)的特性的恶化。
第3方式所涉及的弹性波装置(1；1b；1c)在第1或者2方式中，还具备隔离层(17)和外罩部件(18)。隔离层(17)形成于支承基板(11)上。外罩部件(18)形成于隔离层(17)上。外部连接电极(142)形成于外罩部件(18)上。空洞部(114)在从厚度方向(D1)的俯视下，从支承基板(11)的上述端部延伸到与隔离层(17)重叠的位置。
通过该方式，能够抑制弹性波装置(1；1a；1b；1c)的特性的恶化。
在第4方式所涉及的弹性波装置(1；1a；1b；1c)中，在第1～3方式的任意一个中，支承基板(11)是硅基板。支承基板(11)中的压电体层(122)侧的面(第1主面111)是(111)面。
在第5方式所涉及的弹性波装置(1；1a；1b；1c)中，在第1～4方式的任意一个中，支承基板(11)具有：压电体层(122)侧的第1主面(111)；和与第1主面(111)背向的第2主面(112)。空洞部(114)在厚度方向(D1)，被设置于比第2主面(112)更靠第1主面(111)侧的位置。
通过该方式，相比于支承基板(11)中的空洞部(114)，第1主面(111)侧的部位更容易变形，其结果，能够抑制支承基板(11)中的中央部分的变形。
第6方式所涉及的弹性波装置(1；1a)在第1～5方式的任意一个中，还具备低声速膜(121)。低声速膜(121)被设置于支承基板(11)与压电体层(122)之间。在低声速膜(121)中，低声速膜(121)中传播的体波的声速比压电体层(122)中传播的体波的声速更低速。支承基板(11)是高声速支承基板。在高声速支承基板中，高声速支承基板中传播的体波的声速比压电体层(122)中传播的弹性波的声速更高速。
通过该方式，能够提高弹性波装置(1；1a)的Q值。
第7方式所涉及的弹性波装置(1b)在第1～5方式的任意一个中，还具备高声速膜(120)和低声速膜(121)。高声速膜(120)形成于支承基板(11)上。在高声速膜(120)中，高声速膜(120)中传播的体波的声速比压电体层(122)中传播的弹性波的声速更高速。低声速膜(121)被设置于高声速膜(120)与压电体层(122)之间。在低声速膜(121)中，低声速膜(121)中传播的体波的声速比压电体层(122)中传播的体波的声速更低速。
通过该方式，能够提高弹性波装置(1b)的Q值。
第8方式所涉及的电子部件模块(100；100a；100b；100c)具备：第1～7方式的任意一个所涉及的弹性波装置(1；1a；1b；1c)；和安装有弹性波装置(1；1a；1b；1c)的安装基板(2)。
通过该方式，能够抑制弹性波装置(1；1a；1b；1c)的特性的恶化。

Claims (8)

1.一种弹性波装置，具备：
支承基板；
压电体层，形成于所述支承基板上；
IDT电极，形成于所述压电体层上；和
外部连接电极，与所述IDT电极电连接，
所述外部连接电极在从所述支承基板的厚度方向的俯视下，不与所述压电体层重叠，
所述支承基板具有在从所述厚度方向的俯视下形成于所述支承基板的至少端部的空洞部。
2.根据权利要求1所述的弹性波装置，其中，
所述空洞部在从所述厚度方向的俯视下，从所述支承基板的所述端部至少延伸到与所述外部连接电极重叠的位置。
3.根据权利要求1或者2所述的弹性波装置，其中，
所述弹性波装置还具备：
隔离层，形成于所述支承基板上；和
外罩部件，形成于所述隔离层上，
所述外部连接电极形成于所述外罩部件上，
所述空洞部在从所述厚度方向的俯视下，从所述支承基板的所述端部延伸到与所述隔离层重叠的位置。
4.根据权利要求1～3的任意一项所述的弹性波装置，其中，
所述支承基板是硅基板，
所述支承基板中的所述压电体层侧的面是(111)面。
5.根据权利要求1～4的任意一项所述的弹性波装置，其中，
所述支承基板具有：
所述压电体层侧的第1主面；和
与所述第1主面背向的第2主面，
所述空洞部在所述厚度方向上，被设置于比所述第2主面更靠所述第1主面侧的位置。
6.根据权利要求1～5的任意一项所述的弹性波装置，其中，
所述弹性波装置还具备：低声速膜，被设置于所述支承基板与所述压电体层之间，该低声速膜中传播的体波的声速比所述压电体层中传播的体波的声速更低速，
所述支承基板是传播的体波的声速比所述压电体层中传播的弹性波的声速更高速的高声速支承基板。
7.根据权利要求1～5的任意一项所述的弹性波装置，其中，
所述弹性波装置还具备：
高声速膜，形成于所述支承基板上，该高声速膜中传播的体波的声速比所述压电体层中传播的弹性波的声速更高速；和
低声速膜，被设置于所述高声速膜与所述压电体层之间，该低声速膜中传播的体波的声速比所述压电体层中传播的体波的声速更低速。
8.一种电子部件模块，具备：
权利要求1～7的任意一项所述的弹性波装置；和
安装有所述弹性波装置的安装基板。
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