CN100477513C - 声表面波装置的制造方法以及无线通信设备 - Google Patents
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Abstract
一种声表面波装置的制造方法,在压电基板(1)的主面上形成IDT电极(2)和平头电极(3)而形成多个声表面波元件,将这些声表面波元件倒装安装到电路基板(5)上,并用密封树脂(7)密封。利用旋转的切割刀片(8),将电路基板(5)从底面侧与密封树脂(7)一同进行切断,制作多个声表面波装置。由此,可以不使密封树脂(7)的角部变圆或者缺欠,并能垂直且以良好的尺寸精度形成声表面波装置的侧面。
Description
技术领域
本发明涉及在电路基板上安装有声表面波元件的小型的声表面波装置的制造方法,并涉及能够将多个声表面波装置一次以稳定且高制造成品率制造的制造方法。该声表面波装置例如使用于携带电话机等无线通信设备中。
背景技术
在移动体无线通信设备中,携带电话机由于推进小型化·轻量化的同时,为了对应多个通信系统,其内装的电路元件数目逐渐增加。
为提高对主板的安装密度,作为该电路元件使用的电子部件被强烈要求是小型的部件。
尤其在携带电话机的电路元件中,作为按键器件的声表面波装置被强烈要求低损失化·宽带化且通带外的遮断特性的高衰减量(衰减量:attenuation)化的同时,还强烈要求以能够在主板进行表面安装的方式进行小型化·低背面化。
另外,声表面波共振器或者声表面波过滤器等声表面波装置广泛应用于利用微波带的各种无线通信设备或者车载用设备、医疗用设备等中,但随着各个设备的小型化,声表面波装置被要求更加小型化。
因此,作为将声表面波元件安装到电路基板时的安装构造,采用面朝下安装的表面安装型和CSP(Chip Size Package)类型的安装构造正成为主流。
这样的声表面波装置的制造工序由大致分为在压电基板上制作声表面波元件的“前工序”以及将声表面波元件安装到电路基板上的“后工序”构成。
在以往的封装安装类型的声表面波装置的制造工序中,在压电基板上总体制作多个声表面波元件之后,将声表面波元件各自切断成单片,从而得到多个声表面波元件芯片(以上是前工序)。然后,将各个声表面波元件芯片以封装形式安装(以上是后工序)。
因此,这样做在与小型化·低背面化对应时存在界限,且在后工序中工序数增多,所以导致生产节拍以及制造成本上升进而影响制品单价的问题点。
鉴于此,为谋求声表面波装置的更小型化以及制造工序的简单化,例如在特开2003-110402号公报中提出了以下安装方法,即,在电路基板上的成为声表面波装置的区域上对多个声表面波元件分别进行面朝下的倒装安装,最终再将电路基板的整体分割成一个一个的声表面波装置。
在该以往的表面安装型声表面波装置的制造工序中,在电路基板上安装多个声表面波元件之后再将其切断成一个一个的声表面波装置时,是将声表面波元件和电路基板通过切割工序一起切断。
在进行该切断的切割工序中,是以使用定位销等将电路基板定位于台座上之后,从由密封树脂覆盖的声表面波元件的非功能面(压电基板的形成有电极的面的相反面)向各声表面波之间放入切割刀片(blade)的方式进行。
然而,在由上述以往的制造方法制作的声表面波装置中,由于在切割工序中,是从在电路基板上倒装安装且被密封树脂覆盖的声表面波元件的密封树脂侧放入切割刀片并朝下方向切断,因此时常有声表面波装置的密封树脂的角部变成圆形或者角部缺欠的情况发生。
如果像这样密封树脂的角部变圆形或者缺欠,则导致以下问题点,即,在该制造后进行的向压花(emboss)胶带的声表面波装置的缠带(tapping)工序、或者向电子电路模块等的安装工序中,不能顺畅地使用夹头(collect)进行声表面波装置的拾取动作。
此外,由于借助切割刀片的切断是从声表面波装置的密封树脂侧进行,且由于密封树脂侧没有切割线,其可成为切割时的引导手段、能以良好尺寸精度进行对准,因此有时切割工序中的对准精度变差。
发明内容
本发明鉴于以上的事实,其目的在于提供一种在采用倒装安装的小型的声表面波装置的制造工序中,可获得良好的尺寸精度的声表面波装置的声表面波装置的制造方法。
本发明的声表面波装置的制造方法,是包括下述工序的方法:准备在多个元件安装区域的每个元件安装区域中形成有连接电极的一块电路基板、和与所述多个元件安装区域的数目相同数目的压电基板的工序;对所述压电基板的主面上的与各元件安装区域相对应的区域,分别形成IDT电极以及与该IDT电极连接的平头电极,从而得到声表面波元件的工序;通过将形成在所述压电基板上的所述平头电极粘结到形成在所述电路基板的上面的所述连接电极,从而对所述电路基板的每个元件安装区域搭载所述声表面波元件的工序;对所述多个声表面波元件,从所述压电基板的与所述主面相反侧的面开始,到所述电路基板的所述上面付与密封树脂的工序;将搭载了所述多个声表面波元件的所述电路基板的所述元件安装区域之间从所述电路基板的底面侧切断,接着切断位于所述电路基板的切断位置上的所述密封树脂,从而制作多个声表面波装置的工序。
根据该声表面波装置的制造方法,通过将多个声表面波元件从所述电路基板的底面侧切断,可以不使切断后的声表面波装置的密封树脂的角部变圆或者缺欠,能垂直地形成声表面波装置的侧面。
从而,在制造后的缠带(tapping)工序或者向电子电路模块等的安装工序中,能容易地进行声表面波装置的拾取动作,消除安装不良的发生,并能够在后续的工序中制造成品率高的声表面波装置。
如果将所述密封树脂以其上面成为平坦面的方式进行付与,则能够获得与切断后的外形尺寸一致的多个声表面波装置。
此外,由于与由陶瓷等硬度大的材料构成的电路基板相比,密封树脂的硬度低,因此如果使所述密封树脂的厚度大于电路基板的厚度,则能够使密封树脂层的强度(机械性抵抗力)与电路基板的强度相当。其结果,可以抑制切断时密封树脂上发生缺欠。
如果通过从所述电路基板的底面侧接触旋转的刀片,切断所述多个声表面波元件,则能够抑制声表面波装置的密封树脂的角部变圆或者在角部产生碎屑而产生缺欠部分。
将所述刀片的移送速度优选设定在3mm/sec到10mm/sec的范围。如果移送速度小于该范围,则工序费时,制造的时间效率降低。如果移送速度比该范围快,则声表面波装置的密封树脂的角部变圆或者产生缺欠部分的情况增多。
在切断所述多个声表面波元件时,优选将所述密封树脂的上面用胶带固定再进行切断。由该胶带的固定,可以将电路基板相对固定台进行固定,因此可以减少切断中的电路基板和刀片之间的相对的位置偏差,防止声表面波装置的密封树脂的角部缺欠的发生。
此外,在本发明中由于是从电路基板的底面侧进行切断,因此能够在电路基板的底面侧以良好的尺寸精度形成对准标志或者切割线。由于能够将这些对准标志或者切割线作为引导手段以良好精度进行切割,因此可以提高切断精度且能消除由误操作而破坏声表面波元件的情况发生,所以能提高制造的成品率。
此外,在本发明中,还可以通过从所述电路基板的底面侧接触激光光线,进行切断。如果采用该方法切断,则照射激光光线而边选择性地形成改性层,边形成切断面,并沿着切断面使该改性层垂直成长。因此能够以在切断面上很少有碎屑的状态下进行高速切断,且能增加生产量(处理量)。而且即使是薄的电路基板也能以高精度稳定地切断。此外还能提高切断宽度的精度,并能抑制切断时的起尘。
此外,本发明还提供一种搭载有通过所述的声表面波装置的制造方法制造的声表面波装置的小型化的无线通信设备。
可参照添加的附图以及对接下来的实施方式的说明,更加明确本发明的所述的或者其他优点、特征以及效果。
附图说明
图1(a)~图1(e)是分别表示本发明的声表面波装置的制造方法的每个工序的剖面图。
图2是表示搭载有声表面波元件的电路基板的俯视图。
图3是从底面侧看到电路基板时的仰视图。
图4是表示将多个切取用的声表面波装置从所述电路基板的底面侧切割的样子的剖面图。
图5是表示将多个切取用的声表面波装置从所述电路基板的上面侧切割的样子的剖面图。
图6是用于说明从密封树脂的边缘开始的缺欠宽度D的剖面图。
图7是表示切出的声表面波装置的各边的尺寸的俯视图。
具体实施方式
图1(a)~图1(e)是分别表示本发明的声表面波装置的制造方法的每个工序的剖面图。
图2是表示搭载有声表面波元件的电路基板的俯视图。此外,图3是从底面侧看到电路基板时的仰视图。
从图1到图3中,1表示压电基板、2表示在压电基板1的主面(将搭载有IDT电极的面称为“主面”。在图1的实例中是下面。)上形成的IDT电极、3表示连接在IDT电极2上的平头电极、4表示导体凸块、5表示电路基板。
此外,在图2中,各压电基板1是以从上方透视形成在其主面上的IDT电极2和平头电极3和反射器的状态表示。
6表示在电路基板5的上面与平头电极3对应形成的连接电极、7表示密封树脂、8表示用于切落声表面波装置的切割刀片。
此外,9表示在压电基板1的主面上以包围IDT电极2以及平头电极3的方式形成的环状电极、10表示在电路基板5的上面与环状电极9对应形成的基板侧环状导体。
11表示在电路基板5的底面上形成的外部连接端子电极、12表示在电路基板5的底面上形成的对准标志。
环状电极9通过沿着压电基板1的外缘部设置成大致四边形,可以在其内侧利用大面积有效配置IDT电极2以及平头电极3。
此外关于环状电极9的宽度,考虑到基于焊锡等的硬焊接材料(brazingmaterial)的密封性以及位置对齐精度,优选具备例如从0.05mm到0.15mm的宽度而形成。
如果该宽度小于0.05mm,则具有难以满足基于焊锡的密封性或者机械性应力等的可靠性的倾向。另外,如果将环状电极9设置成大于必要宽度以上的宽度,则难以在其内侧利用大面积有效配置IDT电极2和平头电极3,因此最好根据声表面波装置要求的特性以及做法而适当设定。
下面,对该声表面波装置的制造方法进行说明。
首先制成多个声表面波元件。
声表面波元件是通过在由钽酸锂单晶、铌酸锂单晶、四硼酸锂单晶等压电性单晶构成的压电基板1的主面上形成用于产生声表面波的IDT电极2、位于IDT电极2的两端的反射器(未图示)、以及与IDT电极2连接的平头电极3而制成。另外根据需要,将IDT电极2和反射器和平头电极3用由氧化硅等构成的保护膜(未图示)覆盖。并且在压电基板1的主面上,以包围IDT电极2和平头电极3的方式形成气密密封用的环状电极9。
IDT电极2是通过设置以相互咬合的方式形成的至少一对梳齿状电极而制成。此外,为获得希望的特性,还可以将多对IDT电极2进行串联连接或者并联连接。
由该声表面波元件,可以构成梯子型声表面波过滤器或者双重模式声表面波共振器过滤器等。
IDT电极2、反射器、以及平头电极3及环状电极9按以下方式形成。
首先使用A1合金等,并通过溅射法、蒸镀法或者CVD(Chemical VaporDeposition)法等薄膜形成法形成薄膜。接着通过使用缩小投影曝光机(Stepper)和RIE(Reactive Ion Etching)装置的光刻法进行图案化。
然后覆盖这些电极,将保护膜通过CVD法或者蒸镀法等薄膜形成法形成。作为保护膜可以使用由CVD法或者蒸镀法等薄膜形成法形成的氧化硅膜、氮化硅膜、硅膜等。
然后采用光刻法除去平头电极3上的保护膜而使平头电极3露出。
另一方面,电路基板5通过例如是一张陶瓷基板、或者是通过将陶瓷基板和一个以上的陶瓷框体进行叠层而制成。
接着,如图1(a)所示,在电路基板5的上面,在安装一个声表面波元件的每个元件安装区域A上形成与声表面波元件的平头电极3对应的连接电极6。连接电极6是通过电镀或者无电镀法形成。
当声表面波元件的压电基板1的主面上形成有环状电极9时,与该环状电极9对应地形成基板侧环状导体10。
接着,在压电基板1的平头电极3上或者电路基板5的连接电极6上形成导体凸块4。在图1(a)所示的例中,在电路基板5的连接电极6上形成导体凸块4。
该导体凸块4是通过利用例如焊锡糊或者金-锡糊等进行网板印刷而形成,或者使用分配器进行涂敷而同时形成多个。
另外,在图1所示的例中,在电路基板5的底面形成有经由贯通导体与连接电极6连接的外部连接端子电极11。该外部连接端子电极11在将声表面波装置安装到电子电路模块等时成为表面安装用的电极。
接着,如图1(b)所示,将通过以上方法构成的多个声表面波元件的各自以压电基板1的设有IDT电极2的一侧的主面与电路基板5的上面相对的方式,分别用导体凸块4将压电基板1的主面上的平头电极3和电路基板5上面的连接电极6进行连接(称为面朝下安装)。
此外,通过将载置有压电基板1的电路基板5在回流炉中进行回流熔融,使导体凸块4被熔融,进而使平头电极3和连接电极6紧紧粘结在一起。由此将多个声表面波元件安装到一块电路基板5上。
另外此时,如图1(b)所示,将在压电基板1的主面上包围IDT电极2以及平头电极3而形成的环状电极9、和在电路基板5的上面包围连接电极6而与环状电极9相对应地形成的基板侧环状导体10,使用与导体凸块4相同的导体粘结用导体例如焊锡等焊接材料进行粘结,从而在由环状电极9和基板侧环状导体10包围的内侧密封IDT电极2和平头电极3以及借助导体凸块4与平头电极3连接的连接电极6。
就这样通过将环状电极9和基板侧环状导体10以将其内侧环状密封的方式粘结,能够保持声表面波元件的动作面侧的气密性。此外,即使在后述的切断时向压电基板1施加力,也能用环状电极9和基板侧环状导体10接受该力而保护内侧的IDT电极2、平头电极3、导体凸块4、以及连接电极6。由此,能够消除由声表面波元件的切断引起的影响从而能稳定地动作,同时能够将该动作经长时间稳定进行,使得获得高可靠性的声表面波装置成为可能。
此外,还可以在由环状电极9和基板侧环状导体10以环状形式气密密封的内部密闭地封入低湿度的空气。另外,替代空气,还可以密闭封入氮气、氩气等非活性气体等。
接着,如图1(c)所示,经压电基板1的上面(另一方的主面)到电路基板5的上面以覆盖压电基板1的方式付与密封树脂7,从而分别密封多个声表面波元件。
此时,优选以覆盖各压电基板1的密封树脂7的上面成平坦的面的方式经电路基板5的全面付与并密封密封树脂7。由此,可以获得切断后的外形尺寸一致的多个声表面波装置。
这样的密封树脂7可使用以下树脂,例如环氧树脂或者联苯树脂、聚酰亚胺树脂、混合了作为固体成分形式的填料的氧化铝或者氮化铝或者氮化硅等的填料的树脂。
通过用这样的密封树脂7覆盖并密封压电基板1,不仅能保护压电基板1,还能保护声表面波元件和电路基板5之间的电连接部,并且能保护压电基板1以及电连接部免受机械式冲击或者水分·药品等的损坏,因此能获得高可靠性的声表面波装置。
另外,在该密封工序中,采用灌封法或者印刷法等,以覆盖各压电基板1的方式向电路基板5的上面付与密封树脂7。通过将该密封树脂7加热硬化,可以确切稳定地进行密封。
此后,如图1(d)所示,将密封树脂7的上面使用胶带13(参照图4)固定到安装台上,将切割刀片8设于切割刀片8的上端能够到达密封树脂7的上面的位置。此时,切割刀片8的旋转轴位于电路基板5的下侧。在图1(d)中,是切割刀片8的旋转轴位于电路基板5的下侧的状态,但如果以将整体结构上下逆转的状态观察,则切割刀片8的旋转轴成为位于电路基板5的上侧的状态。可以在该状态下进行切断。
此外,密封树脂7的厚度最好比电路基板5的厚度更厚。由此可以对密封树脂7的强度比电路基板5的强度弱的情况进行补充,对切割刀片8进入密封树脂7时的缺欠的发生起抑制作用。
在使用于切断的切割刀片8中,例如采用在树脂或者电解沉积Ni基材中分散钻石磨粒的材料。
以规定转速转动切割刀片8,并在移送电路基板5的同时将安装有压电基板1的元件安装区域A之间,从电路基板5的底面(图1中的例中是下面)侧朝上方向切断。由此可以切离单个的声表面波装置。这样能获得如图1(e)所示的多个声表面波装置。
在如图1(d)所示的例中,是使用切割刀片8进行了切断,但通过切割进行切断时可以一边用冷却水对切削物进行冷却一边进行切断,因此可以降低声表面波元件的发热,并能防止由切断时产生的热引起的IDT电极2的热电破坏。
其中,还可以通过从电路基板5的底面开始进行激光加工而进行切断。如果采用该方法切断,则照射激光光线而边选择性地形成改性层,边形成切断面,并沿着改性层使该切断面垂直生长,因此能够以在切断面上很少有碎屑的状态下进行高速切断,且能增加生产量(处理量)。而且即使是薄的电路基板5也能以高精度稳定地切断。此外还能提高切断宽度的精度,并能抑制切断时的起尘。
另外,由于在切断时密封树脂7侧由胶带固定,因此可以抑制切断时的切割刀片8的置前情况的发生。
另外,如本实施方式中那样,当采用切割方法进行将电路基板5在声表面波元件间从底面侧与密封树脂7一同对每个元件安装区域A进行切断的工序时,如图3所示,由于在电路基板5的底面侧形成有对准标志12,因此可以利用该对准标志12的引导作用以高精度通过切割切断。由于对准精度提高使得消除了通过切割切断时的声表面波元件的破坏,因此能提高制造的成品率。
通过以上方法制作的声表面波装置由于是在切断电路基板的元件安装区域之间的工序中与密封树脂7一同从电路基板5的底面侧进行切断,因此其剖面图如图1(e)所示,可以使声表面波装置的密封树脂7的侧面,以声表面波装置的密封树脂7的角部(由箭头B表示)变圆形或者缺欠的情况变少的方式,与电路基板5一同被垂直切断。
由此,能以良好的生产性提供如下的声表面波装置,即能够提供提高切断工序中的成品率的同时使在后续的工序中的操作等的稳定性或者尺寸精度变良好并且能提高成品率的声表面波装置。
此外,本发明并不限定于以上的实施方式的例子,而是可以在不超出本发明宗旨的范围内增加各种变更。
例如,在以上的实施方式的例子中是采用了在压电基板1的外周部形成气密密封用的环状电极9的例子,但也可以不形成环状电极9。
此外,还可以采用:声表面波元件的IDT电极2在与电路基板5之间,被安装在压电基板1上的盖体等覆盖的结构。在该情况下,气密性同样很高,且通过倒装安装结构能进一步实现小型化,而且能够抑制切断后的声表面波装置的密封树脂7的角部变圆或者产生碎屑而产生缺欠部分,从而垂直形成包含密封树脂7的角部的声表面波装置的侧面。
(实施例1)
如图4所示,用胶带13固定形成于电路基板5上的多个声表面波装置的密封树脂面,并借助切割刀片8,从电路基板侧进行切断。切割刀片8的旋转轴位于电路基板5的下侧。
另外作为比较例,如图5所示,从密封树脂7侧切断了电路基板的元件安装区域之间。此时切割刀片8的旋转轴位于电路基板5的上侧。
切断速度设定为1mm/sec~15mm/sec的7级(参照表1)。切削时的水流是1liter/min、刀片的转速是30,000rpm、胶带切入量是30μm。
通过切断获得的声表面波装置的数量对各个切断速度都设为100。
是否存在密封树脂的从边缘开始的缺欠,是根据从边缘开始的距离D判定。
图6具体表示了该距离D。如果该距离D为60μm以上,则判定为“存在缺欠不良”并视作不良品。
对于切断后的声表面波装置,在每个切断速度下算出无缺欠不良的良品率(%)的结果,如表1所示。
表1
*最合适的范围
如表1所示,在将声表面波装置从电路基板5侧切断时,如果将密封树脂7的上面以切割用胶带固定的状态切断,并将切断速度设定在1mm/sec~10mm/sec范围内,则可以确保99%以上的良品率。在切断速度在13mm/sec以上时良品率降低。
但如果切断速度在1mm/sec以下,则由于过于慢,所以在切断时费时。
因此可以判断切断速度的最合适的范围是3mm/sec~10mm/sec的范围。
另一方面,在将声表面波装置从密封树脂7侧切断的比较例的情况下,切断速度在1mm/sec时的良品率是97%,并且随着切断速度的上升,缺欠不良格外增多,使良品率下降。
从而可知,如果如本发明那样将声表面波装置从电路基板5侧切断,则可以获得高的良品率,且即使提高切断速度,也不怎么降低良品率。
总之,根据本发明,与以往相比,不仅能提高制品的成品率,而且还能提高制造工序的速度。
(实施例2)
接着,从以切断速度3mm/sec切断的所述实施例和比较例的100个声表面波装置的样品中分别随机抽取了15个样品。
样品的平面形状是如图7所示的长方形。在切出声表面波装置时以边a、b、c、d的顺序切断。在切断边a之后平行移动声表面波装置并切断边b,接着进行旋转移动并切断边c,再在平行移动后切断边d。由于在切断边c、d时切割刀片8接触到已被切断的边a、b的端边,因此边c、d的缺欠值变得多少大一些。
对这些声表面波装置,测定了从各边a、b、c、d的边缘开始的缺欠宽度(μm)。
表2、表3表示了测定的缺欠宽度D的值。表2表示实施例的数值、表3表示比较例的数值。
[表2]实施例
单位:μm
[表3]比较例
单位:μm
从表2中可知,实施例的缺欠宽度的平均值是20μm到30μm,而且没有缺欠不良基准值的60μm以上的样品。在表3中,缺欠宽度的平均值是40μm到50μm,比实施例更大。而且缺欠不良基准值的60μm以上的样品也出现了一个。
从以上结果可知,与以往的从密封树脂7侧切断的比较例相比,从电路基板5侧切断的实施例方的缺欠宽度在整体上更小。
Claims (9)
1.一种声表面波装置的制造方法,其特征是,包括:
(a)准备在多个元件安装区域的每个元件安装区域中形成有连接电极的一块电路基板、和与所述多个元件安装区域的数目相同数目的压电基板的工序;
(b)对所述压电基板的主面上的与所述元件安装区域相对应的区域,分别形成IDT电极以及与该IDT电极连接的平头电极,从而得到声表面波元件的工序;
(c)通过将形成在所述压电基板上的所述平头电极粘结到形成在所述电路基板的上面的所述连接电极,从而对所述电路基板的每个元件安装区域搭载所述声表面波元件的工序;
(d)对所述多个声表面波元件,从所述压电基板的与所述主面相反侧的面开始,到所述电路基板的所述上面付与密封树脂的工序;
(e)将搭载了所述多个声表面波元件的所述电路基板的所述元件安装区域之间从所述电路基板的底面侧切断,接着切断位于所述电路基板的切断位置上的所述密封树脂,从而制作多个声表面波装置的工序。
2.如权利要求1所述的声表面波装置的制造方法,其特征是:
在所述(d)工序中,将密封树脂以其上面成为平坦面的方式进行付与。
3.如权利要求2所述的声表面波装置的制造方法,其特征是:
制成的声表面波装置的所述密封树脂的厚度比电路基板的厚度大。
4.如权利要求1所述的声表面波装置的制造方法,其特征是:
在所述(e)工序中,通过从所述电路基板的底面侧接触旋转的刀片,从而切断搭载了所述多个声表面波元件的所述电路基板的所述元件安装区域之间。
5.如权利要求4所述的声表面波装置的制造方法,其特征是:
将所述刀片的移送速度设定在3mm/sec到10mm/sec的范围内。
6.如权利要求4所述的声表面波装置的制造方法,其特征是:
在所述(e)工序中,在切断搭载了所述多个声表面波元件的所述电路基板的所述元件安装区域之间时,将所述密封树脂的上面用胶带固定再进行切断。
7.如权利要求4所述的声表面波装置的制造方法,其特征是:
在所述(e)工序中,沿着设在所述电路基板的底面上的用于对准的切割线进行切断。
8.如权利要求1所述的声表面波装置的制造方法,其特征是:
在所述(e)工序中,通过从所述电路基板的底面侧接触激光光线,来切断搭载了所述多个声表面波元件的所述电路基板的所述元件安装区域之间。
9.一种无线通信设备,其特征是:
搭载有通过所述权利要求1所记载的声表面波装置的制造方法制造的声表面波装置。
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