JP3710560B2 - Surface acoustic wave device mounting structure and mounting method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面弾性波デバイスの実装構造及び実装方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、携帯電話やPHSの普及が著しく、更に、電子機器のパーソナル通信化が進んでおり、それに伴い無線通信の送受信機能を形成する、高周波のアナログ電子部品が非常に重要となっている。その中でも表面弾性波を利用したデバイスは、小型化、低コスト化などの面から非常に有効であり、共振子やフィルタなどに使用されている。
【0003】
一般的に表面弾性波を利用したデバイスにおいては、電気信号から表面弾性波への変換、あるいはその逆の変換を行う変換器(トランスデューサ)が必要であり、そのための材料としては圧電体が使われることが多い。圧電体に電界を印加すると、歪み、すなわち変形が生じ、逆に応力を加えると電界が生じる、いわゆる圧電効果が発生するため、上記した電気信号および表面弾性波のトランスデューサは、この圧電効果を利用して電気および表面弾性波の変換を行っている。圧電単結晶材料としては、水晶やニオブ酸リチウム(LiNbO3 )、タンタル酸リチウム(LiTaO3 )などが多く使われている。
【0004】
図6はかかる従来のSAW(Surface Acoustic Wave)トランスバーサル型のフィルタの構成を示す図であり、図6(a)はそのSAWトランスバーサル型のフィルタの平面図、図6(b)はそのSAWトランスバーサル型のフィルタの側面図である。
【0005】
これらの図に示すように、SAWトランスバーサル型のフィルタは、圧電効果を有する基板1と、送信側のIDT2(Interdijidal Transducer:すだれ状電極トランスデューサ)と、受信側のIDT3から構成されている。
【0006】
入力信号4より送信側のIDT2にRF電圧が印加されると、送信側のIDT2部に印加電界分布に対応して、圧電効果により基板1表面近傍に周期的な歪みが生じ、SAW(表面弾性波またはレイリー波)を励振する。更に、SAWは基板1表面を伝搬した後、受信側のIDT3により再度電気信号に変換されて出力信号5となる。また、SAWの波長λは、IDTの電極周期2dに一致する周波数f0(=V/2d、v:表面波速度)で、各電極指から励起されたSAWが同相に加わるので、送受間の感度が最も高くなる。
【0007】
このような従来の表面弾性波デバイスの実装方法としては、図7に示すように、ベース基板11への電気的接続は、W/B(Wire Bonding)接続法やバンプ接続法など、通常のLSIと同様な接続方法が可能である。
【0008】
このように、実装された基板1はキャビティを有するベース基板11に搭載され、封止リッド12により封止される。なお、1aは表面弾性波デバイスの機能面、13はエアギャップである。
【0009】
しかし、先にも述べたように、表面弾性波デバイスは基板1表面をSAWが伝搬するため、基板1にエアギャップ13が必要不可欠であり、従って、図7に示すように、キャビティを有するベース基板11へ封止リッド12を搭載して封止し、基板1表面のSAW伝搬部分にエアギャップ13を形成している構造が、現在最も一般的な表面弾性波デバイスのパッケージである。
【0010】
しかしながら、このような表面弾性波デバイスのパッケージは、一般的なLSIのパッケージ(例えばトランスファモールドなど)に比較して、エアギャップを確保するための構造上の問題から、パッケージコストが非常に高価になり、更にパッケージサイズの小型化が困難である。そのためエアギャップを確保しつつ、かつ低コストな表面弾性波デバイスのパッケージングの報告が行われている。例えば、基板にSAW伝搬部分を囲むように環状部材を配置して、樹脂封止を行ったバンプ接続構造パッケージや(特開平5−90882号公報参照)、基板のSAW伝搬部を除く部分にエアギャップを形成するためのスペースを設け、対向部に封止リッドを接着するパッケージ(特開平3−21112号公報参照)、またキャビティを有するベース基板へ基板をバンプ接続し、基板の裏面へ封止リッドを接着するパッケージ(特開平6−61778号公報参照)などがある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の表面弾性波デバイスの実装方法では、エアギャップを形成するために必要な構造部材が増加し、更にそれに伴う実装プロセスが必要であり、パッケージ部材費や量産性を考慮すると、パッケージコストの低減は非常に難しいという問題点があった。
【0012】
本発明は、上記問題点を除去し、パッケージコストを低減するとともに、容易に製造することができる表面弾性波デバイスの実装構造及び実装方法を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔1〕表面弾性波デバイスの実装構造において、圧電基板と、この圧電基板の主面上に形成されたすだれ状電極と、このすだれ状電極に接続され、前記圧電基板の前記主面上に形成された入力端子及び出力端子とを備えた表面弾性波デバイスと、この表面弾性波デバイスが搭載される主表面を有し、前記主表面上に前記表面弾性波デバイスの前記入力端子及び前記出力端子に接合部材を介して接続される複数の接続パッドと、前記接合部材が形成されるホールを有する絶縁層とを備えたベース基板と、このベース基板上に、前記絶縁層と前記表面弾性波デバイスとの間にギャップを設けながら、前記すだれ状電極が形成された前記主面を前記ベース基板の前記主表面に対向させて搭載された前記表面弾性波デバイスを封止する封止材とを有するようにしたものである。
【0014】
〔2〕上記〔1〕記載の表面弾性波デバイスの実装構造において、前記表面弾性波デバイスの前記入力端子又は前記出力端子と、前記ベース基板上の前記接続パッドとは、接合部材を介して電気的に接続されており、前記接合部材は、前記絶縁層よりも、前記ベース基板の前記主表面からの高さが高いようにしたものである。
【0015】
〔3〕上記〔1〕又は〔2〕記載の表面弾性波デバイスの実装構造において、前記ベース基板はセラミックからなり、前記絶縁層はアルミナを含むようにしたものである。
【0016】
〔4〕上記〔1〕〜〔3〕のいずれか1項記載の表面弾性波デバイスの実装構造において、前記表面弾性波デバイスの前記入力端子又は前記出力端子と、前記ベース基板上の前記接続パッドとは、スタッドバンプ及び導電性接着剤を介して電気的に接続されているようにしたものである。
【0017】
〔5〕上記〔4〕記載の表面弾性波デバイスの実装構造において、前記スタッドバンプはAuからなり、前記表面弾性波デバイスの前記入力端子又は前記出力端子上に形成されるようにしたものである。
【0018】
〔6〕上記〔1〕〜〔5〕のいずれか1項記載の表面弾性波デバイスの実装構造において、前記ベース基板上に、前記表面弾性波デバイスを収納するキャビティが設けられるようにしたものである。
【0019】
〔7〕表面弾性波デバイスの実装方法において、圧電基板と、この圧電基板の表面上に形成されたすだれ状電極と、このすだれ状電極に接続され、前記圧電基板の前記主面上に形成された入力端子及び出力端子とを備えた表面弾性波デバイスと、この表面弾性波デバイスが搭載される主表面を有し、この主表面上に前記表面弾性波デバイスの前記入力端子及び前記出力端子に接合部材を介して接続される複数の接続パッドが形成されたベース基板とを準備し、前記ベース基板上に、絶縁層を形成し、この絶縁層にホールを形成し、前記入力端子及び前記出力端子が前記接合部材を介してそれぞれ前記接続パッドに接続されるように前記表面弾性波デバイスを前記ベース基板上に搭載し、前記ベース基板上に搭載された前記表面弾性波デバイスを封止材によって封止するようにしたものである。
【0020】
〔8〕上記〔7〕記載の表面弾性波デバイスの実装方法において、前記ベース基板はセラミックからなり、前記絶縁層はアルミナを用いて形成されるようにしたものである。
【0021】
〔9〕上記〔7〕又は〔8〕記載の表面弾性波デバイスの実装方法において、前記表面弾性波デバイスの前記入力端子又は前記出力端子と、前記ベース基板上の前記接続パッドとは、スタッドバンプ及び導電性接着剤を介して電気的に接続されるようにしたものである。
【0022】
〔10〕上記〔9〕記載の表面弾性波デバイスの実装方法において、前記スタッドバンプはAuからなり、前記表面弾性波デバイスの前記入力端子又は前記出力端子上に形成されるようにしたものである。
【0023】
〔11〕上記〔7〕〜〔10〕のいずれか1項記載の表面弾性波デバイスの実装方法において、前記ベース基板上にはキャビティが設けられ、このキャビティ内に前記表面弾性波デバイスが収納されるようにしたものである。
【0024】
上記のように構成したので、
(A)封止剤がベース基板及び基板のギャップへ流れ込まないように、ベース基板及び基板の距離を限りなく零に近づけることにより、基板の機能面部(SAW伝搬面)に数μm程度のエアギャップを形成することができる。
【0025】
(B)より確実に封止剤がベース基板及び基板のギャップへ流れ込むことを防止して、基板の機能面(SAW伝搬面)に数μm程度のエアギャップを形成するために、基板外形より若干大きな外形寸法のキャビティを有する絶縁層をベース基板へ形成し、そのキャビティ内へ基板が収まるよう、その基板の機能面をベース基板側へ対向させた後、封止剤を用いた封止を行うことができる。
【0026】
(C)IDTが形成されている基板の機能面と同平面内にある入出力端子へバンプ状の接合部材を形成し、前記ベース基板の接続パッドのサイズを接合部材のサイズより大きく形成し、更に、接続パッド形成用の絶縁層が施されたベース基板へ対向させるように、基板の機能面を前記ベース基板へ搭載した後、前記基板及び前記ベース基板を接合部材で接続し、その後、封止剤を用いた封止工程を行うことによって、前記基板の機能面及びベース基板の間にエアギャップを形成することができる。
【0027】
(D)ベース基板の接続パッドへバンプ状の接合部材を形成し、基板の入出力端子のサイズを該接合部材サイズより明らかに大きく形成し、更に、接続パッド形成用の絶縁層が施されたベース基板へ対向させるように、前記基板の機能面をベース基板へ搭載した後、前記基板及びベース基板を接合部材で接続し、その後、封止剤を用いた封止工程を行うことによって、基板の機能面及びベース基板間にエアギャップを形成することができる。
【0028】
(E)接合部材に絶縁層の厚み寸法より高さ寸法の小さい金属スタッドバンプを、前記基板の機能面と同平面内にある入出力端子へ形成し、導電性接着剤を金属スタッドバンプへ転写するか、もしくは接続パッド形成用の絶縁層が施されたベース基板の接続パッドへ導電性接着剤を塗布した後、前記基板の機能面をベース基板側へ対向させて、荷重を加えながら導電性接着剤を硬化することにより、前記基板及びベース基板を接続し、その後の封止剤を用いた封止を行うことによって、前記基板の機能面とベース基板の間にエアギャップを形成することができる。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【0030】
図1は本発明の第1実施例を示す表面弾性波デバイスの全体構成を示す断面図、図2は図1のA部拡大断面図、図3はその表面弾性波デバイスのエアギャップの形成方法の説明図である。
【0031】
これらの図において、21はベース基板、22はそのベース基板21上に形成される接続パッド、23はそのベース基板21上に形成される絶縁層、24は絶縁層23にホールが形成され、そのホールに形成された接合部材であり、その接合部材24に基板25に形成される入出力端子26を接合する。なお、25aは基板25の機能面、27はエアギャップ、28は封止剤である。
【0032】
以下、その構成を詳細に説明する。
【0033】
IDTが形成された圧電性材料(例えば、水晶、LiNbO3 、LiTaO3 など)より成る基板25とベース基板21を、接合部材24により電気的に接続する。この時に使用する接合部材24の材料は、一般的に入手可能なPb/Sn系のハンダが比較的安価であり、更にパッケージは搭載基板に共晶ハンダで接続されるため、共晶ハンダ以上の融点を有する高温ハンダ(例えば、95Pb/5Snなど)が良い。しかし、その他の金属系ハンダを用いても問題はない。
【0034】
その接続方法としては、基板25の機能面25a(SAW伝搬面)側にある入出力端子26に、メッキ法やボール搭載法などでバンプ状の接合部材24を形成するか、もしくはボール搭載法や印刷法を用いて、ベース基板21の接続パッド22へバンプ状の接合部材24を形成し、基板25をその機能面25aがベース基板21へ対向するように搭載して加熱する。
【0035】
なお、上記実施例では、バンプ状の接合部材24をベース基板21側に形成するように構成したが、バンプ状の接合部材24を基板25の入出力端子26側に形成するようにしても良い。
【0036】
更に、別の接続方法として、ボール状のハンダをベース基板21及び基板25の間に挟んだ状態で加熱しても良好な接続が得られる。加熱方法はベルト炉によるリフローや、ホットプレートなどで行う。
【0037】
このベース基板21と基板25との接続の際に重要なことは、ベース基板21と基板25の接続後に行う封止剤28を塗布する際に、封止剤28がベース基板21及び基板25のエアギャップ27へ流れ込まないよう、ベース基板21及び基板25の距離を限りなく零に近くすることである。これにより、基板25の機能面25a部に数μm程度のエアギャップ27領域を確保することが可能になる。
【0038】
ベース基板21と基板25の接続後の状態は、外観上ほとんど接触しているが、ミクロ的には数μm程度のエアギャップ27が存在しており、よって数μmのエアギャップ27があれば、封止剤28を塗布しても、よほど高圧力を負荷するか、超低粘度の封止剤28でない限り、塗布された封止剤28がベース基板21及び基板25のエアギャップ27へ流れ込むようなことはなく、基板25の機能面25a部にエアギャップ27を確保することが可能となる。
【0039】
次に、ベース基板21及び基板25の距離を限りなく零に近く形成する方法を以下に説明する。
【0040】
まず、図3(a)に示すように、ベース基板21には接続パッド22が形成されるが、基板25との接続側へ絶縁層23(例えば、ベース基板21材料にセラミックを適用する場合はアルミナコート、FR4材料などのようなプリント基板の場合ではソルダレジストなど)を施して、この時に接続パッド22の形状をパターンニングして形成する。
【0041】
また、ベース基板21と基板25の接続用に、どちらか一方にバンプ状の接合部材24を形成するが、例えば、ベース基板21側へバンプ状の接合部材24を形成する場合は、基板25の機能面25aにある入出力端子26のサイズを、形成したバンプ状の接合部材24のサイズより明らかに大きくしておく。このように構成することにより、加熱されて溶融した接合部材24は入出力端子26へ充分に濡れ拡がり、よって、基板25はその自重によって沈み込み、ベース基板21と基板25は、ほとんど接触している状態となる。
【0042】
逆に、基板25側へ接合部材24を形成する場合は、ベース基板21上の接続パッド22のサイズを、バンプ状接合部材24のサイズより明らかに大きくしておくこととなる。この時の接合部材24の高さは、ベース基板21の基板25側に形成された絶縁層23の高さとほぼ同じ程度とする。また、接合前の接合部材24の高さは、少なくとも絶縁層23の厚さ寸法より高くしておくことが必要である。
【0043】
実験では、FR4材料を用いたベース基板21に、厚さ40μmのソルダレジストで接続パッド22をφ0.1mmのサイズで形成し、これにφ0.1mmのハンダボールを使用してボール搭載法により、バンプ状の接合部材24を形成し、基板25の機能面25aにある入出力端子26のサイズを、約0.25mm□程度として接続を行ったところ、ベース基板21と基板25のギャップは、5〜10μm程度となり、必要なエアギャップ27は確実に形成することが可能であることがわかった。また、非常に小さなエアギャップ27ではあるが、フィルタの周波数特性などにおいて問題ないことも確認することができた。
【0044】
ベース基板21と基板25を接続した後は、封止剤28(例えば、液状エポキシ樹脂、Eペレットなど)で封止を行う。なお、本発明の構造によるベース基板21及び基板25の接続構造においても、従来通り、封止リッドなどを用いた封止構造の使用が可能であることは言うまでもない。
【0045】
このように第1実施例によれば、特別な構造部材や、それに伴う複雑な実装プロセスを用いずに、基板25の機能面25a部へ確実にエアギャップ27を形成することができる。したがって、パッケージコストの低減を図り、かつ量産性の高い表面弾性波デバイスの実装を行うことが可能となる。
【0046】
次に、本発明の第2実施例について説明する。
【0047】
図4は本発明の第2実施例を示す表面弾性波デバイスの実装方法を示す図である。
【0048】
この実施例においても、上記した第1実施例と基本的な構造、原理は変わらないが、ベース基板31と基板35の接続方法として、図4(a)に示すように、接合部材として、Auスタッドバンプ37を基板35側に形成し、ベース基板31の導電性接着剤34に接続する。つまり、Auスタッドバンプ37と導電性接着剤34とを併用して行うものである。
【0049】
この場合に重要なことは、Auスタッドバンプ37の高さ寸法を絶縁層33の厚さ寸法より小さく設定することであり、その後、導電性接着剤34をAuスタッドバンプ37へ転写するか、もしくはベース基板31の接続パッド32部分へ印刷やディスペンスなどの方法により導電性接着剤34を塗布し、ベース基板31へ基板35を搭載し硬化する。
【0050】
すると、図4(b)に示すように、硬化時に基板35へ荷重を加えることにより、基板35はベース基板31側へ沈み込み、硬化後にはベース基板31と基板35は、ほとんど接触している状態となり、よって、ベース基板31と基板35の間のギャップはほぼ零に近い状態となる。なお、36は入出力端子である。
【0051】
その後の封止工程は第1実施例に示した通りである。
【0052】
次に、本発明の第3実施例について説明する。
【0053】
図5は本発明の第3実施例を示す表面弾性波デバイスの実装構造を示す断面図である。
【0054】
この実施例においても、第1実施例及び第2実施例の基本的な構造、原理および接合プロセスを適用する。
【0055】
図5に示すように、より確実に封止剤47がベース基板41と基板46の間に存在するエアギャップ45を形成するための方法として、絶縁層42部に基板46の外形より若干大きい外形寸法を有する1段のキャビティ44を設ける。この絶縁層42は、先にも説明したように、ベース基板41の接続パッド(図示なし)を形成するために、接続パッドの形状が、パターンニングされた状態で、ベース基板41上へ基板46の機能面46a面が対向する面へ形成されるものである。
【0056】
これにより、仮にベース基板41と基板46とのエアギャップ45に封止剤47が流れ込もうとしても、キャビティ44を設けているために、封止剤47がSAW伝搬面である基板46の機能面46aまで到達する距離が長くなっており、よって、エアギャップ45をより確実に形成することが可能である。なお、43は接合部材である。
【0057】
絶縁層42部に1段のキャビティ44を設けることは非常に容易である。一般的に絶縁層42のアルミナコートやソルダレジストは、ペースト状の絶縁材料を印刷工程により塗布及び硬化を行って形成しており、キャビティ44を設けるにはキャビティ形状に合わせた窓枠状のパターンで、更に、印刷を追加するだけである。
【0058】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【0059】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【0060】
(1)封止剤がベース基板及び基板のギャップへ流れ込まないように、ベース基板及び基板の距離を限りなく零に近づけることにより、基板の機能面(SAW伝搬面)に数μm程度のエアギャップを形成することができる。
【0061】
したがって、コンパクトで、かつパッケージコストの低減された表面弾性波デバイスを得ることができるとともに、その製造を容易にすることができる。
【0062】
(2)より確実に封止剤がベース基板及び基板のギャップへ流れ込むことを防止して、基板の機能面(SAW伝搬面)に数μm程度のエアギャップを形成するために、基板外形より若干大きな外形寸法のキャビティを有する絶縁層をベース基板へ形成し、そのキャビティ内へ基板が収まるよう、その基板の機能面をベース基板側へ対向させた後、封止剤を用いた封止を行うことができる。
【0063】
(3)IDTが形成されている基板の機能面と同平面内にある入出力端子へバンプ状の接合部材を形成し、前記ベース基板の接続パッドのサイズを接合部材のサイズより大きく形成し、更に、接続パッド形成用の絶縁層が施されたベース基板へ対向させるように、基板の機能面を前記ベース基板へ搭載した後、前記基板及び前記ベース基板を接合部材で接続し、その後、封止剤を用いた封止工程を行うことによって、前記基板の機能面及びベース基板の間にエアギャップを形成することができる。
【0064】
(4)ベース基板の接続パッドへバンプ状の接合部材を形成し、基板の入出力端子のサイズを該接合部材サイズより明らかに大きく形成し、更に、接続パッド形成用の絶縁層が施されたベース基板へ対向させるように、前記基板の機能面をベース基板へ搭載した後、前記基板及びベース基板を接合部材で接続し、その後、封止剤を用いた封止工程を行うことによって、基板の機能面及びベース基板間にエアギャップを形成することができる。
【0065】
(5)接合部材に絶縁層の厚み寸法より高さ寸法の小さい金属スタッドバンプを、前記基板の機能面と同平面内にある入出力端子へ形成し、導電性接着剤を金属スタッドバンプへ転写するか、もしくは接続パッド形成用の絶縁層が施されたベース基板の接続パッドへ導電性接着剤を塗布した後、前記基板の機能面をベース基板側へ対向させて、荷重を加えながら導電性接着剤を硬化することにより、前記基板及びベース基板を接続し、その後の封止剤を用いた封止を行うことによって、前記基板の機能面とベース基板の間にエアギャップを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例を示す表面弾性波デバイスの全体構成を示す断面図である。
【図2】図1のA部拡大断面図である。
【図3】本発明の第1実施例を示す表面弾性波デバイスのエアギャップの形成方法の説明図である。
【図4】 本発明の第2実施例を示す表面弾性波デバイスの実装方法を示す図である。
【図5】 本発明の第3実施例を示す表面弾性波デバイスの実装構造を示す断面図である。
【図6】 従来のSAWトランスバーサル型のフィルタの構成を示す図である。
【図7】 従来の表面弾性波デバイスの実装構造を示す断面図である。
【符号の説明】
21,31,41 ベース基板
22,32 接続パッド
23,33,42 絶縁層
24,43 接合部材
25,35,46 基板
25a,46a 基板の機能面
26,36 入出力端子
27,45 エアギャップ
28,47 封止剤
34 導電性接着剤
37 Auスタッドバンプ
44 キャビティ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a surface acoustic wave device mounting structure and a mounting method.
[0002]
[Prior art]
In recent years, cellular phones and PHS have been widely used, and electronic devices have become more and more personalized. Accordingly, high-frequency analog electronic components that form a transmission / reception function for wireless communication have become very important. Among them, devices using surface acoustic waves are very effective in terms of downsizing and cost reduction, and are used for resonators and filters.
[0003]
In general, a device using surface acoustic waves requires a transducer that converts electrical signals into surface acoustic waves, or vice versa, and a piezoelectric material is used as the material for the conversion. There are many cases. When an electric field is applied to a piezoelectric body, distortion, that is, deformation occurs. On the other hand, when stress is applied, an electric field is generated. A so-called piezoelectric effect is generated. Therefore, the electrical signal and surface acoustic wave transducers described above utilize this piezoelectric effect. Thus, conversion of electricity and surface acoustic waves is performed. As the piezoelectric single crystal material, quartz, lithium niobate (LiNbO 3 ), lithium tantalate (LiTaO 3 ), etc. are often used.
[0004]
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of such a conventional SAW (Surface Acoustic Wave) transversal filter, FIG. 6 (a) is a plan view of the SAW transversal filter, and FIG. 6 (b) is the SAW filter. It is a side view of a transversal type filter.
[0005]
As shown in these drawings, the SAW transversal type filter includes a
[0006]
When an RF voltage is applied from the input signal 4 to the
[0007]
As a method for mounting such a conventional surface acoustic wave device, as shown in FIG. 7, the electrical connection to the base substrate 11 is a normal LSI such as a W / B (Wire Bonding) connection method or a bump connection method. A similar connection method is possible.
[0008]
As described above, the mounted
[0009]
However, as described above, since the SAW propagates on the surface of the
[0010]
However, such a surface acoustic wave device package has a very high package cost compared to a general LSI package (for example, transfer mold) because of a structural problem for securing an air gap. Further, it is difficult to reduce the package size. Therefore, packaging of surface acoustic wave devices with a low cost while ensuring an air gap has been reported. For example, an annular member is disposed on the substrate so as to surround the SAW propagation portion, and a resin-sealed bump connection structure package (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-90882), or a portion of the substrate excluding the SAW propagation portion is air-filled. A space for forming a gap is provided, and a sealing lid is bonded to the facing portion (see Japanese Patent Laid-Open No. Hei 3-21112), and the substrate is bump-connected to a base substrate having a cavity and sealed to the back surface of the substrate There is a package for bonding a lid (see Japanese Patent Laid-Open No. 6-61778).
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional surface acoustic wave device mounting method described above, the number of structural members required to form the air gap increases, and a mounting process associated therewith is required, considering the package member cost and mass productivity, There was a problem that it was very difficult to reduce the package cost.
[0012]
An object of the present invention is to provide a mounting structure and a mounting method for a surface acoustic wave device that can eliminate the above-mentioned problems, reduce the package cost, and can be easily manufactured.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides
[1] In a surface acoustic wave device mounting structure, a piezoelectric substrate, an interdigital electrode formed on the main surface of the piezoelectric substrate, and formed on the main surface of the piezoelectric substrate connected to the interdigital electrode. A surface acoustic wave device having an input terminal and an output terminal, and a main surface on which the surface acoustic wave device is mounted, and the input terminal and the output terminal of the surface acoustic wave device on the main surface A base substrate including a plurality of connection pads connected to each other via a bonding member, an insulating layer having a hole in which the bonding member is formed , and the insulating layer and the surface acoustic wave device on the base substrate And a sealing material for sealing the surface acoustic wave device mounted with the main surface on which the interdigital electrode is formed facing the main surface of the base substrate. You It is obtained by way.
[0014]
[2] In the surface acoustic wave device mounting structure according to [1] above, the input terminal or the output terminal of the surface acoustic wave device and the connection pad on the base substrate are electrically connected via a bonding member. The joining member is configured such that the height from the main surface of the base substrate is higher than that of the insulating layer .
[0015]
[3] In the surface acoustic wave device mounting structure described in [1] or [2] above, the base substrate is made of ceramic, and the insulating layer contains alumina .
[0016]
[4] The mounting structure of the surface acoustic wave device according to any one of [1] to [3], and the input terminal or the output terminal of said surface acoustic wave device, the connection pads on the base substrate Is electrically connected via a stud bump and a conductive adhesive .
[0017]
[5] In the surface acoustic wave device mounting structure according to the above [4], the stud bump is made of Au, and is formed on the input terminal or the output terminal of the surface acoustic wave device. .
[0018]
[6] The surface acoustic wave device mounting structure according to any one of [1] to [5], wherein a cavity for housing the surface acoustic wave device is provided on the base substrate. is there.
[0019]
[7] In the surface acoustic wave device mounting method, a piezoelectric substrate, an interdigital electrode formed on the surface of the piezoelectric substrate, and connected to the interdigital electrode and formed on the main surface of the piezoelectric substrate. A surface acoustic wave device having an input terminal and an output terminal, and a main surface on which the surface acoustic wave device is mounted, and the input terminal and the output terminal of the surface acoustic wave device are provided on the main surface. A base substrate on which a plurality of connection pads connected via a bonding member is formed, an insulating layer is formed on the base substrate , a hole is formed in the insulating layer, the input terminal and the output said surface acoustic wave device so that the terminal is connected to each of the connection pads via the joint member mounted on the base substrate, the surface acoustic wave device mounted on the base substrate It is obtained so as to seal with a sealant.
[0020]
[8] In the surface acoustic wave device mounting method described in [7] above, the base substrate is made of ceramic, and the insulating layer is formed using alumina.
[0021]
[9] In the surface acoustic wave device mounting method according to [7] or [8], the input terminal or the output terminal of the surface acoustic wave device and the connection pad on the base substrate are stud bumps. And electrically connected via a conductive adhesive.
[0022]
[10] In the surface acoustic wave device mounting method according to [9], the stud bump is made of Au and formed on the input terminal or the output terminal of the surface acoustic wave device. .
[0023]
[11] In the surface acoustic wave device mounting method according to any one of [7] to [10], a cavity is provided on the base substrate, and the surface acoustic wave device is accommodated in the cavity. It was made to do.
[0024]
Since it was configured as above,
(A) By keeping the distance between the base substrate and the substrate as close to zero as possible so that the sealant does not flow into the gap between the base substrate and the substrate, an air gap of about several μm is formed on the functional surface portion (SAW propagation surface) of the substrate. Can be formed.
[0025]
(B) In order to prevent the sealant from flowing into the gap between the base substrate and the substrate more reliably and form an air gap of about several μm on the functional surface (SAW propagation surface) of the substrate, An insulating layer having a cavity with a large external dimension is formed on the base substrate, and the functional surface of the substrate is opposed to the base substrate side so that the substrate fits in the cavity, and then sealing is performed using a sealant. be able to.
[0026]
(C) forming a bump-like bonding member to an input / output terminal in the same plane as the functional surface of the substrate on which the IDT is formed, and forming the size of the connection pad of the base substrate larger than the size of the bonding member; Furthermore, after mounting the functional surface of the substrate on the base substrate so as to face the base substrate on which the insulating layer for forming the connection pad is provided, the substrate and the base substrate are connected with a bonding member, and then sealed. By performing a sealing process using a stopper, an air gap can be formed between the functional surface of the substrate and the base substrate.
[0027]
(D) A bump-shaped bonding member is formed on the connection pad of the base substrate, the size of the input / output terminal of the substrate is clearly larger than the size of the bonding member, and an insulating layer for forming the connection pad is further provided. By mounting the functional surface of the substrate on the base substrate so as to face the base substrate, the substrate and the base substrate are connected by a bonding member, and then a sealing process using a sealing agent is performed. An air gap can be formed between the functional surface and the base substrate.
[0028]
(E) A metal stud bump having a height smaller than the thickness of the insulating layer is formed on the input / output terminal on the same plane as the functional surface of the substrate, and the conductive adhesive is transferred to the metal stud bump. Or after applying a conductive adhesive to the connection pad of the base substrate on which the insulating layer for forming the connection pad is applied, the conductive surface is applied while applying a load with the functional surface of the substrate facing the base substrate side. It is possible to form an air gap between the functional surface of the substrate and the base substrate by curing the adhesive, connecting the substrate and the base substrate, and then performing sealing using a sealing agent. it can.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0030]
1 is a cross-sectional view showing the overall structure of a surface acoustic wave device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a portion A in FIG. 1, and FIG. 3 is a method for forming an air gap of the surface acoustic wave device It is explanatory drawing of.
[0031]
In these drawings, 21 is a base substrate, 22 is a connection pad formed on the
[0032]
The configuration will be described in detail below.
[0033]
A
[0034]
As the connection method, a bump-shaped
[0035]
In the above embodiment, the bump-shaped
[0036]
Furthermore, as another connection method, a good connection can be obtained by heating with a ball-shaped solder sandwiched between the
[0037]
What is important when the
[0038]
After the connection between the
[0039]
Next, a method for forming the distance between the
[0040]
First, as shown in FIG. 3A, the
[0041]
For connecting the
[0042]
Conversely, when the
[0043]
In the experiment, on the
[0044]
After the
[0045]
As described above, according to the first embodiment, the air gap 27 can be reliably formed on the functional surface 25a of the
[0046]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
[0047]
FIG. 4 is a diagram showing a surface acoustic wave device mounting method according to the second embodiment of the present invention.
[0048]
In this embodiment, the basic structure and principle are the same as those in the first embodiment, but as a method for connecting the
[0049]
What is important in this case is to set the height dimension of the
[0050]
Then, as shown in FIG. 4B, by applying a load to the
[0051]
The subsequent sealing process is as shown in the first embodiment.
[0052]
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
[0053]
FIG. 5 is a sectional view showing a surface acoustic wave device mounting structure according to a third embodiment of the present invention.
[0054]
Also in this embodiment, the basic structure, principle and bonding process of the first embodiment and the second embodiment are applied.
[0055]
As shown in FIG. 5, as a method for more reliably forming the
[0056]
Thereby, even if the sealing
[0057]
It is very easy to provide the one-
[0058]
In addition, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation is possible based on the meaning of this invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.
[0059]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the following effects can be obtained.
[0060]
(1) By keeping the distance between the base substrate and the substrate as close to zero as possible so that the sealant does not flow into the gap between the base substrate and the substrate, an air gap of about several μm is formed on the functional surface (SAW propagation surface) of the substrate. Can be formed.
[0061]
Therefore, it is possible to obtain a surface acoustic wave device which is compact and has a reduced package cost, and can be easily manufactured.
[0062]
(2) In order to prevent the sealant from flowing into the gap between the base substrate and the substrate more reliably and form an air gap of about several μm on the functional surface (SAW propagation surface) of the substrate, An insulating layer having a cavity with a large external dimension is formed on the base substrate, and the functional surface of the substrate is opposed to the base substrate side so that the substrate fits in the cavity, and then sealing is performed using a sealant. be able to.
[0063]
(3) forming a bump-shaped bonding member to an input / output terminal in the same plane as the functional surface of the substrate on which the IDT is formed, and forming the connection pad size of the base substrate larger than the size of the bonding member; Furthermore, after mounting the functional surface of the substrate on the base substrate so as to face the base substrate on which the insulating layer for forming the connection pad is provided, the substrate and the base substrate are connected with a bonding member, and then sealed. By performing a sealing process using a stopper, an air gap can be formed between the functional surface of the substrate and the base substrate.
[0064]
(4) A bump-shaped bonding member is formed on the connection pad of the base substrate, the size of the input / output terminals of the substrate is formed to be clearly larger than the size of the bonding member, and an insulating layer for forming the connection pad is further provided. By mounting the functional surface of the substrate on the base substrate so as to face the base substrate, the substrate and the base substrate are connected by a bonding member, and then a sealing process using a sealing agent is performed. An air gap can be formed between the functional surface and the base substrate.
[0065]
(5) A metal stud bump having a height smaller than the thickness of the insulating layer is formed on the input / output terminal on the same plane as the functional surface of the substrate, and the conductive adhesive is transferred to the metal stud bump. Or after applying a conductive adhesive to the connection pad of the base substrate on which the insulating layer for forming the connection pad is applied, the conductive surface is applied while applying a load with the functional surface of the substrate facing the base substrate side. It is possible to form an air gap between the functional surface of the substrate and the base substrate by curing the adhesive, connecting the substrate and the base substrate, and then performing sealing using a sealing agent. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an overall configuration of a surface acoustic wave device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a part A in FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a method for forming an air gap of the surface acoustic wave device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a surface acoustic wave device mounting method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a surface acoustic wave device mounting structure according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a conventional SAW transversal filter.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a mounting structure of a conventional surface acoustic wave device.
[Explanation of symbols]
21, 31, 41
Claims (11)
該表面弾性波デバイスが搭載される主表面を有し、前記主表面上に前記表面弾性波デバイスの前記入力端子及び前記出力端子に接合部材を介して接続される複数の接続パッドと、前記接合部材が形成されるホールを有する絶縁層とを備えたベース基板と、
該ベース基板上に、前記絶縁層と前記表面弾性波デバイスとの間にギャップを設けながら、前記すだれ状電極が形成された前記主面を前記ベース基板の前記主表面に対向させて搭載された前記表面弾性波デバイスを封止する封止材とを有することを特徴とする表面弾性波デバイスの実装構造。A surface comprising a piezoelectric substrate, an interdigital electrode formed on the main surface of the piezoelectric substrate, and an input terminal and an output terminal connected to the interdigital electrode and formed on the main surface of the piezoelectric substrate An acoustic wave device;
It has a main surface which surface acoustic wave device is mounted, and a plurality of connection pads connected through a bonding member to said input terminal and said output terminal of said surface acoustic wave device on said main surface, said joint A base substrate comprising an insulating layer having holes in which members are formed ;
The main surface on which the interdigital electrode is formed is mounted on the base substrate so as to face the main surface of the base substrate while providing a gap between the insulating layer and the surface acoustic wave device. A mounting structure for a surface acoustic wave device, comprising: a sealing material for sealing the surface acoustic wave device.
該表面弾性波デバイスが搭載される主表面を有し、該主表面上に前記表面弾性波デバイスの前記入力端子及び前記出力端子に接合部材を介して接続される複数の接続パッドが形成されたベース基板とを準備し、
前記ベース基板上に、絶縁層を形成し、該絶縁層にホールを形成し、前記入力端子及び前記出力端子が前記接合部材を介してそれぞれ前記接続パッドに接続されるように前記表面弾性波デバイスを前記ベース基板上に搭載し、前記ベース基板上に搭載された前記表面弾性波デバイスを封止材によって封止することを特徴とする表面弾性波デバイスの実装方法。Surface elasticity comprising a piezoelectric substrate, an interdigital electrode formed on the surface of the piezoelectric substrate, and an input terminal and an output terminal connected to the interdigital electrode and formed on the main surface of the piezoelectric substrate Wave device,
The surface acoustic wave device has a main surface on which a plurality of connection pads connected to the input terminal and the output terminal of the surface acoustic wave device via bonding members are formed. Prepare the base board and
On the base substrate, forming an insulating layer, said surface acoustic wave device so as to form a hole in the insulating layer, the input terminal and the output terminal are connected to each via the joint member and the connection pad Is mounted on the base substrate, and the surface acoustic wave device mounted on the base substrate is sealed with a sealing material.
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