CN100477517C

CN100477517C - 表面安装型saw元件

Info

Publication number: CN100477517C
Application number: CNB2004800413598A
Authority: CN
Inventors: 小野泽康秀
Original assignee: Miyazaki Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-02-05
Filing date: 2004-11-12
Publication date: 2009-04-08
Anticipated expiration: 2024-11-12
Also published as: US20070164637A1; EP1715581A1; CN1914800A; WO2005076472A1; EP1715581A4; US7608977B2; JP2005223641A

Abstract

本发明提供了一种表面安装型SAW元件，该SAW元件包括压电基板和被覆在压电基板的上表面的密封树脂，其中，即使该压电基板由热电性材料制造，也可以防止密封树脂带电。该表面安装型SAW元件由安装基板(2)、SAW芯片(15)和密封树脂(21)组成。该SAW芯片(15)具有压电基板(18)、形成在该压电基板(18)的一个表面上的IDT电极(17)、经由导体突出部(10)连接布线图(5)的接线垫(16)。在SAW芯片以倒装法安装在安装基板上之后，该密封树脂(21)被覆在从该SAW芯片的外表面直到安装基板的上表面，从而在IDT电极和安装基板之间形成气密空间(S)。该压电基板的晶体结构属于按照熊弗利符号表示的点群C₁、C₂、C_S、C_2V、C₄、C_4V、C₃、C_3V、C₆、C_6V中的任意一种。通过提高压电基板的导电性，可抑制密封树脂带电。

Description

表面安装型SAW元件

技术领域

本发明涉及一种表面安装型SAW(表面声波)元件，该元件的构造为用突出部将SAW芯片面朝下安装在安装基板上，然后将该SAW芯片树脂密封，由此该元件可以解决在将热电性材料用于压电基板的情况下所产生的各种问题。

背景技术

表面声波元件(SAW元件)具有如下构造：在用水晶、钽酸锂等制成的压电基板的上部配置有梳齿状叉指式换能器(IDT)电极、反射器、接线垫等的布线图；例如，SAW元件通过向IDT电极施加高频电场以产生表面声波；通过由压电效应产生的从表面声波到高频电场的转换以提供滤波特性。

随着CSP技术(芯片尺寸封装技术)广泛应用于半导体部件，为了更加容易地实现元件的小型化和获得基于批量制造方法的更高生产性，目前CSP技术也开始应用于SAW元件的制造。

关于SAW元件所用的CSP相关技术已公开于日本特开2002-100945公报。

图2是显示在日本特开2002-100945公报中公开的SAW元件的剖视图。所示SAW元件A包括：安装基板100，该安装基板100由绝缘基板101、配置在绝缘基板101底部的用于表面安装的外部电极102和配置于绝缘基板101上部且连接外部电极102的布线图103组成；SAW芯片110，该SAW芯片110配备有压电基板111、形成在压电基板111的一个表面上的IDT电极112及经由导体突出部115与布线图103连接的接线垫113；密封树脂120，该密封树脂被覆在以倒装法安装在安装基板100上的SAW芯片110的外表面上，并且延伸到安装基板100的上表面以在IDT电极112和安装基板100之间构成气密空间S。

本领域众所周知，其晶体结构属于按照熊弗利符号表示的点群C₁、C₂、C_S、C_2V、C₄、C_4V、C₃、C_3V、C₆、C_6V中的任意一种的压电材料制成的压电基板111具有热电性(例如，应用物理手册(Applied PhysicsHandbook)，第二版，第458页，表7.9)。具体的说，例如属于点群C_3V的钽酸锂(LiTaO₃)和铌酸锂(LiNbO₃)和属于点群C_4V的四硼酸锂(Li₂B₄O₇)具有热电性，而属于点群D₃的水晶没有热电性。

在图2所示的SAW元件中，如果压电基板111由热电性材料制成，当在SAW元件上出现了温度梯度时，根据热电效应，会在压电基板表面上产生电荷，所述电荷会导致密封树脂120的表面带电。

安装在设备的电路基板上的CSP型SAW元件的带电将对安装在该SAW元件周围的其他电子部件产生不良影响。

运输SAW元件时的包装方式通常为所谓的带-卷轴包装，如图3所示，其中，将SAW元件A放进长的连续的压印承载带本体131(聚苯乙烯制)的各凹部131a中后，将各凹部的开口部由PET覆盖带132密封来完成压印承载带130，然后将承载带130缠绕在卷轴上。但是，当图2所示的使用热电性压电基板制作的CSP型SAW元件A用压印承载带130包装以后放置在温度梯度中时，密封树脂120的带电将导致在剥除覆盖带132的时候，SAW元件A贴附在覆盖带侧。这将造成用自动安装装置在电路基板上安装SAW元件的时候，出现SAW元件不能移动、位置偏离和脱落等问题。

具体例子在以下进一步说明。

制作一个尺寸为2.0×1.6毫米的CSP型SAW元件，该元件具有以钽酸锂(LiTaO₃)制造的热电性压电基板111和以主要由环氧树脂组成的树脂材料制成的密封树脂120，并且通过实验方法检测是否会发生由密封树脂带电造成的SAW元件对覆盖带132的贴附。所用密封树脂具有3.2的相对介电常数和1×10¹⁶欧姆·厘米的体积电阻率。在SAW芯片的上表面的密封树脂的厚度H为0.12毫米。

首先，将CSP型SAW元件在85摄氏度加热5分钟之后，立即在25摄氏度的气氛中放置2分钟。当使SAW元件接触覆盖带132时，确认了由于密封树脂带电而造成该SAW元件对覆盖带的贴附。

同样地，在将CSP型SAW元件在85摄氏度加热100小时之后，立即在25摄氏度的气氛中放置2小时的情况下，也确认了由于密封树脂带电而造成该元件对覆盖带的贴附。

为了研究通过降低密封树脂的体积电阻率和相对介电常数以防止SAW元件向覆盖带贴附的可能性，使用体积电阻率为5×10¹³欧姆·厘米且相对介电常数为3.0的密封树脂进行同样的实验，但是没有能够防止SAW元件向覆盖带贴附。

专利文献1：日本特开2002-100945号公报

专利文献2：日本特开11-092147号公报

专利文献3：日本特开平6-305895号公报

非专利文献1：应用物理手册(Applied Physics Handbook)，第二版，第458页，表7.9(丸善株式会社)

发明内容

本发明要解决的问题

本发明试图解决上述问题，并且目的在于提供一种表面安装型SAW元件，在该SAW元件中，通过导体突出部将SAW芯片面朝下安装在安装基板的布线图上，从SAW芯片的上表面到绝缘基板的上表面被覆树脂，并在SAW芯片下面的边缘部分和安装基板的上表面之间的缝隙处填充树脂以便在安装在SAW芯片下面的IDT电极和安装基板表面之间形成气密空间，经配置，即使构成SAW元件的压电基板由热电性材料形成，也可以防止被覆在压电基板的上表面的密封树脂带电。

解决问题的方法

为了解决上述问题，本发明的第一方面是一种表面安装型SAW元件，该元件包括：安装基板，所述安装基板包括：绝缘基板、安装在所述绝缘基板的底部的用于表面安装的外部电极和配置在所述绝缘基板的上部且连接所述外部电极的布线图；表面声波芯片，所述芯片装备有：压电基板、形成在所述压电基板的一个表面上的叉指式换能器电极和经由导体突出部连接所述布线图的接线垫；和密封树脂，所述密封树脂被覆在从以倒装法安装的所述表面声波芯片的外表面直到所述安装基板的上表面，从而在所述叉指式换能器电极和所述安装基板之间形成气密空间；其中，所述压电基板的晶体结构属于按照熊弗利符号表示的点群C₁、C₂、C_S、C_2V、C₄、C_4V、C₃、C_3V、C₆、C_6V中的任意一种；其特征在于，所述密封树脂具有小于或等于3.2的相对介电常数和小于或等于1×10¹⁶欧姆·厘米的体积电阻率；所述压电基板的上表面的密封树脂的厚度H为大于或等于0.02毫米；以及通过提高所述压电基板的导电性来抑制所述密封树脂带电。

本发明的第二方面是第一方面所述的元件，其特征在于，使易于与氧结合的元素与所述压电基板保持接触的同时，通过加热来提高所述压电基板的导电性。

本发明的第三方面是第一方面所述的元件，其特征在于，在所述压电基板中，包含如铁、锆、铝、铬、锰、铑、铜、钒、钨、铀和锡等金属中的至少一种作为杂质，从而为所述压电基板提供更高的导电性。

本发明的第四方面是第一至第三方面所述的任意一种元件，其特征在于所述压电基板由LiTaO₃(钽酸锂)制成。

发明效果

如上所述，根据本发明，所述表面安装型SAW元件中，面朝下安装在安装基板上的所述SAW芯片的外表面由热软化的树脂片被覆，并且用树脂填充SAW芯片的边缘部分和安装基板的上表面之间的缝隙，以便在所述SAW元件的底部上的所述IDT电极与所述安装基板的上表面之间形成气密空间；通过赋予热电性压电基板以导电性、选择难于带电的树脂为密封树脂或选择在SAW芯片的上表面的密封树脂具有大于预定厚度的厚度值，可以防止由于温度变化导致的压电基板自发极化而引起的密封树脂带电。

此外，通过将SAW芯片的上表面的密封树脂的厚度设定为足以使其难带电的值，也可以防止利用激光在密封树脂表面标示产品批号时激光的穿透。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方案所述的表面安装型表面声波元件的纵截面图。

图2是传统的表面安装型表面声波的纵截面图。

图3是说明现有技术的缺点的图。

符号说明

1：SAW元件；2：安装基板；3：绝缘基板；4：外部电极；5：布线图；6：内部导体；10：导体突出部；15：SAW芯片；16：接线垫；17：IDT电极；18：压电基板；21：密封树脂。

具体实施方式

在下文中将参阅附图中显示的实施方案，对本发明进行更加详细的说明。

图1为根据本发明的一个实施方案所述的表面安装型表面声波元件(下文称为SAW元件)的纵截面图。

所示元件在总体上以1表示，其包括：安装基板2，该安装基板由以下部件组成：由玻璃、树脂、陶瓷、玻璃质环氧树脂、氧化铝等材料制造的绝缘基板3；设置在绝缘基板3的底部上的用于表面安装的外部电极4；和印刷在绝缘基板3的上表面并且经由内部导体6而与外部电极4导通的布线图5；SAW芯片15，该SAW芯片具有以下部件：经由导体突出部10以电方式和机械方式连接布线图5的接线垫16；与接线垫16导通的IDT电极17，接线垫16和IDT电极17均位于压电基板18的下表面；和密封树脂21，该树脂被覆在SAW芯片15的除了下表面以外的表面(上表面及侧面)上，从而在IDT电极17和安装基板的上表面之间形成气密空间S。压电基板18是由热电性压电材料例如钽酸锂(LiTaO₃)等制成。在这个实施方案中，导体突出部10由金制成，但是也可以由导电性粘合剂、焊接剂等制成。

构成SAW芯片15的IDT电极17通过从供电端施加高频电场以产生表面声波，并且通过由压电效应产生的从表面声波到高频电场的转换以提供滤波特性。

密封树脂21通过如下方式形成：对树脂片进行加热升温，一旦达到其软化温度，就对树脂片施加压力使其变形，以便与SAW芯片15的外表面和安装基板的上表面紧密接触，然后加热已变形的树脂片一直升温到其硬化温度以使树脂片形状固定，从而增强SAW芯片的气密性和其对安装基板的固定力。密封树脂21可以作为密封手段在IDT电极17和绝缘基板3的上表面之间形成气密化的内部空间(气密空间S)，在其中进行SAW传播。

本发明的特征为，在如上述配置的表面安装型SAW元件1中，通过提高压电基板18的导电性来抑制密封树脂21的上表面的带电。

用于压电基板18的材料为，例如，各自属于上述各点群之一的钽酸锂(LiTaO₃)、铌酸锂(LiNbO₃)或四硼酸锂(Li₂B₄O₇)。

可提高压电基板18的导电性的一种可行的方法是，在使易于与氧结合的元素与压电基板保持接触的同时，进行加热。

例如，在日本特开平11-92147号公报中公开了通过还原处理来提高钽酸锂(LiTaO₃)和铌酸锂(LiNbO₃)的导电性的技术；使用由所述公开技术制造的增强导电性能的压电基板，可以防止由压电基板的热电性引起的密封树脂带电。

作为选择，通过在压电基板中引入如铁、锆、铝、铬、锰、铑、铜、钒、钨、铀和锡等金属中的至少一种金属作为杂质，可以提高前述压电基板的导电性。

例如，在日本特开平6-305895号公报中，有如下记述：即使钽酸锂中含有多种杂质，钽酸锂也具有满足SAW元件的必要特性的效果；在该文献中列举的杂质大多为金属，具体地说，为诸如铁、锆、铝、铬、锰、铑、铜、钒、钨、铀和锡等金属杂质。

在该公报中没有提及通过包含金属杂质可使钽酸锂的导电性提高的原因；但是，通过本发明人的实验，已经确认这些金属杂质也有助于增强压电基板的导电性。

顺便说一下，钽酸锂作为压电基板的材料，用于移动电话等的移动端的RF段中的SAW滤波器、SAW双工器，因为钽酸锂具有使SAW元件小型化、低价化的优点，所以被大量使用，但是与铌酸锂或四硼酸锂相比较，钽酸锂具有热电性过高的缺点；因此，一直在寻找克服这个缺点的手段。

由于SAW元件具有根据本发明所述的防带电构造，即使将高热电性的钽酸锂用于压电基板，也可以有效防止由温度梯度引起的密封树脂带电。

增强导电性的钽酸锂的实例是Silicon Light Machines公司生产的PyroFree^TM钽酸锂，其公开于以下网址：http://www.siliconlight.com/htmlpgs/glvtechframes/glvmainbody.html。

此外，就密封树脂的相对介电常数、体积电阻率以及密封树脂的厚度H的关系而言，本发明已经设计出可防止密封树脂带电的构造。

据发现，由于经过高导电性处理的压电基板18的晶体结构属于按照熊弗利符号表示的点群C₁、C₂、C_S、C_2V、C₄、C_4V、C₃、C_3V、C₆、C_6V中的任意一种，因此该压电基板18具有热电性；通过设定密封树脂21的相对介电常数小于或等于3.2且体积电阻率小于或等于1×10¹⁶欧姆·厘米，可以有效防止由温度梯度引起的密封树脂的上表面带电。

此外，还发现，可以通过设定在SAW芯片的上表面的密封树脂的厚度H为大于或等于0.02毫米，来防止密封树脂带电。由于密封树脂的厚度H增大，还能防止从激光标记器中产生的用于标记生产批号等的激光穿透密封树脂。

下面将引用具体实施例更详细地描述本发明。

实施例

实施例1

将用作压电基板18的材料的高导电性钽酸锂(LiTaO₃)和具有5×10¹³欧姆·厘米的体积电阻率、3.0的相对介电常数的密封树脂21在85摄氏度加热5分钟后，在25摄氏度的气氛中放置2分钟，然后进行检测密封树脂对构成压印承载带(参照图3)的覆盖带(PET)的贴附状况的实验；或者将钽酸锂和密封树脂在85摄氏度加热100小时后，在25摄氏度的气氛中放置2小时，然后进行测试密封树脂对上述覆盖带的贴附状况的实验。在这些实验中，完全没有发生密封树脂贴附在覆盖带上的现象，由这一点可确认防止密封树脂带电的改善效果。

实施例2

为了进一步确认上述改善效果的有效性，制作一个使用高导电性的压电基板和极易带电的密封树脂的SAW元件样品进行同样的实验。实验结果证明，密封树脂的相对介电常数越高并且体积电阻率越高，密封树脂越容易带电；此外，位于SAW芯片的上表面的密封树脂部分的厚度H越小，越容易带电。基于这些发现，制作一个SAW元件，该SAW元件使用具有3.2的相对介电常数和1×10¹⁶欧姆·厘米的体积电阻率的树脂作为密封树脂21，并且位于SAW芯片的上表面的密封树脂的厚度H为0.02毫米。

将这个SAW元件在85摄氏度加热5分钟后，立即在25摄氏度气氛中放置2分钟，然后让SAW元件上面的树脂部分接触PET制成的覆盖带以检测静电吸附性；没有观察到由密封树脂带电引起的SAW元件的贴附现象的发生。

然而，当使用具有超过3.2的介电常数且超过1×10¹⁶欧姆·厘米的体积电阻率的树脂作为密封树脂21时，或者当位于SAW芯片的上表面的密封树脂的厚度H小于0.02毫米时，均观察到了由于密封树脂带电而引起的贴附现象的发生。

上述结果显示，在以下情况下，能够有效防止密封树脂带电：相对介电常数为小于或等于3.2、体积电阻率为小于或等于1×10¹⁶欧姆·厘米；并且位于前述SAW芯片的上表面的密封树脂的厚度H为大于或等于0.02毫米。

实施例3

接下来，将使用由高导电性的钽酸锂(LiTaO₃)材料制成的压电基板的SAW元件在85摄氏度加热100小时后，立即在25摄氏度的气氛中放置2小时，在此情况下，没有观察到由密封树脂带电引起的对覆盖带上贴附的现象发生。

此外，将使用由高导电性的钽酸锂制成的压电基板的SAW元件在260摄氏度加热1分钟后，立即在25摄氏度的气氛中放置2分钟；在这种情况下，也没有观察到由密封树脂带电引起的在覆盖带上贴附的现象发生。

实施例4

接下来，进行密封树脂的厚度H的各种调整实验。也就是说，在通过激光标记器在SAW元件1的密封树脂21的上面标记生产批号的时候，当SAW芯片15上的密封树脂的厚度H过薄时，激光有时会穿过密封树脂而直接照射在SAW芯片的上表面，导致SAW芯片损坏。在用于克服这个缺点的实验中，在使用具有1×10¹⁶欧姆·厘米的体积电阻率、3.2的相对介电常数的密封树脂制作尺寸为2.0×1.6毫米的SAW元件的情况下，将SAW芯片上的密封树脂的厚度H设为0.12毫米，并且压电基板18由高导电性的钽酸锂材料制成。在这个SAW元件的密封树脂的上表面进行激光雕刻时，标记到距密封树脂表面为0.08毫米的深度，激光没有穿透密封树脂。由于在SAW芯片表面上的密封树脂的厚度H大于0.02毫米，所以也可以防止密封树脂带电。

实际上，也进行了与上述各实施例同样的实验，没有发生由密封树脂带电引起的SAW元件贴附在覆盖带上的现象。

顺便提及，增加SAW芯片上的密封树脂的厚度H可以相应地提高防带电效果，但是厚度过大将与SAW元件的小型化和轻量化的需要相违背，因此需要选择适宜的厚度。

由于通过提高热电性压电基板的导电性能够防止密封树脂带电，所以也确认当将SAW元件安装在电路板上时也可以防止带电。因此，可以克服现有技术的缺点，即防止对电路基板周边的电子部件的不良影响。

Claims

1.一种表面安装型表面声波元件，所述表面声波元件包括：

安装基板，所述安装基板包括：绝缘基板、安装在所述绝缘基板的底部的用于表面安装的外部电极和印刷在所述绝缘基板的上表面并且经由内部导体而与所述外部电极导通的布线图；

表面声波芯片，所述芯片装备有：压电基板、位于所述压电基板的下表面上的叉指式换能器电极和经由导体突出部以电方式和机械方式连接所述布线图的接线垫；和

密封树脂，所述密封树脂被覆在以倒装法安装的所述表面声波芯片的除了下表面以外的表面上，并填充所述表面声波芯片的边缘部分和所述安装基板的上表面之间的缝隙，从而在所述叉指式换能器电极和所述安装基板的上表面之间形成气密空间；

其中，所述压电基板的晶体结构属于按照熊弗利符号表示的点群C₁、C₂、C_S、C_2V、C₄、C_4V、C₃、C_3V、C₆、C_6V中的任意一种；

其特征在于，所述密封树脂具有小于或等于3.2的相对介电常数和小于或等于1×10¹⁶欧姆·厘米的体积电阻率；

所述压电基板的上表面的密封树脂的厚度H为大于或等于0.02毫米；以及

通过提高所述压电基板的导电性来抑制所述密封树脂带电。

2.如权利要求1所述的表面安装型表面声波元件，其特征在于，在使易于与氧结合的元素与所述压电基板保持接触的同时，进行加热，以提高所述压电基板的导电性。

3.如权利要求1所述的表面安装型表面声波元件，其特征在于，在所述压电基板中，包含铁、锆、铝、铬、锰、铑、铜、钒、钨、铀和锡中的至少一种金属作为杂质以提高所述压电基板的导电性。

4.如权利要求1～3中任一项所述的表面安装型表面声波元件，其特征在于，所述压电基板由LiTaO₃制成。