CN1265538A - 表面声波装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种制造表面声波装置的方法,包括步骤:通过金属凸出部接合表面声波元件和基件,所述凸出部的熔点大约是450摄氏度或更高,从而表面声波装置面朝下固定到基件的凹部的底表面;通过在高于蜡料的熔点的温度下均匀加热盖子元件和基件,使蜡料熔化,用蜡料接合盖子元件和基件。

Description

表面声波装置的制造方法
本发明涉及一种将表面声波元件密封在组装件中的表面声波装置的制造方法。
传统地，通过凸出部接合，将表面声波元件连接并固定在基件上，然后通过将表面声波元件气密地密封在通过将盖子元件接合到基件上确定的组装件中形成表面声波装置。在过去，对于这样的表面声波装置，曾使用缝焊方法，并用Kover合金确定连接处，以便在基件和盖子元件之间形成气密的固定。
另外，除了缝焊方法以外的密封方法包括蜡料密封方法，它需要将蜡料(塑性材料)(wax material)施加到基件或盖子元件的连接部分上，然后使小的加热部件与例如盖子元件接触，由此加热盖子元件，以便使蜡料软化，然后进行冷却处理，使基件与盖子元件接合。
当使用上述密封方法将基件接合到盖子元件上时，在密封缝焊处理中，盖子元件或基件的连接部分只有一部分被加热以升高到一个较高的温度，这导致被接合的基件和盖子元件处于在连接部分和其它部分之间存在显著的温度差的状态。然后，通过冷却表面声波装置，在基件和盖子元件之间产生大的剩余应力，由此导致基件10和盖子元件30显著变形，如图3所示。结果，由于这种变形，应力集中在已经用于将表面声波元件20连接并固定到基件10上的金属凸出部51上，并集中在和金属凸出部51组合的电极12和25上。相应地，产生的问题是即金属凸出部51和电极12、25将被破坏，并引起剥离，这导致一些不合格的连接和不合格的特性。
当使用蜡料密封方法接合基件与盖子元件时，也产生了一个问题，即，由于上述相同的原因，基件将在接合处理后变形，产生类似于缝焊法中的问题。
注意，必须提供空间，以允许表面声波元件的表面(表面声波传播表面)上的电极自由振动。但是，由于不可能用类似于形成半导体装置的方法，用树脂在表面声波元件和基件之间填充空间，故不可能减小或消除金属凸出部上所集中的应力，由此使得不可能改进接合强度。相应地，为了改进表面声波装置的可靠性，减小金属凸出部上产生的应力是非常重要的。
为了克服上述问题，本发明的较佳实施例提供了一种表面声波装置的制造方法，它减小在接合基件和盖子元件的处理中在金属凸出部上产生的应力并使之最小，并防止了在凸出部的连接部分中产生的问题，由此确保了充分的可靠性。
表面声波装置的制造方法的一个较佳实施例包括步骤：通过金属凸出部凸出接合表面声波元件和基件，所述凸出部的熔点大约450摄氏度或更高，从而表面声波装置面朝下地固定到件的凹部的底表面；和
使用蜡料，通过以高于蜡料的熔点的温度基本上均匀地加热盖子元件和基件以使蜡料熔化，接合盖子元件和基件。
通过使用上述的制造方法，由于在接合基件和盖子元件的处理中在不同的元件之间没有温度差，故在冷却处理后表面声波装置上产生的剩余应力最小化，由此大大减小了连接部分的凸出部上的应力。为此，可以可靠地并大大地减小对金属凸出部的破坏和对连接在凸出部连接部分上的电极的破坏，并大大减小了诸如金属凸出部或凸出部连接部分的剥离等问题。但是，表面声波元件可以是预先通过熔点为大约450摄氏度或更高的金属凸出结合或接合，以便牢牢支撑并固定在基件上，同时实现电气连接。
作为蜡料，可以使用软化点不大于450摄氏度的焊料、Au-Sn合金或低熔点玻璃。
如上所述，根据本发明的较佳实施例，通过熔点大约450摄氏度或更高的金属凸出部将表面声波元件牢牢连接并固定在基件上，并且整个表面声波装置均匀加热，以便将基件与盖子元件接合，由此大大减小了金属凸出部连接部分上产生的剩余应力。由此，可以防止在金属凸出部和凸出部连接部分中产生的连接问题，由此得到具有高度可靠性的表面声波装置。
为了说明本发明，在附图中示出目前较好的几种形式，但是本发明不限于这些精细的安排和实施方法。
图1是根据本发明的较佳实施例制成的表面声波装置的截面图。
图2是表示根据较佳实施例制成的表面声波元件的平面图。
图3是简要截面图，用于解释在基件和盖子元件接合到一起形成传统的表面声波装置过程中发生的变形。
下面，将参照附图详细解释本发明的较佳实施例。
图1是截面图，说明了根据本发明的较佳实施例制造的表面声波装置，图2是平面图，说明图1所示的表面声波元件。
在表面声波装置中，表面声波元件20的多个电极焊盘25和形成在基件10的凹部的表面上的电极连接件12是凸出部，凸出部通过金属凸出部51接合，其表面朝下。表面声波元件20固定和支撑在基件10上，并在其上面电气连接。另外，通过有高熔点的蜡的蜡料52使盖子元件30和基件10接合，从而覆盖表面声波元件20。由此，表面声波元件20可以气密地封装在由基件10和盖子元件30确定的组装件中(在该空间内)。在这个表面声波装置中，在表面声波元件20的表面声波传播表面和基件10之间，设置缝隙(空间)，以更为有效地传播表面声波，如图1所示。
如图2所示，表面声波元件20包括压电基片21。在压电基片21的上表面上，电极图案包括IDT(叉指式换能器)电极22、反射器电极23、自所有IDT电极22延伸的出口电极24和与所有出口电极24连接的电极焊盘25。电极图案最好由Al制成，或者它可以由含有Al的合金制成，并且最好通过使用已知的薄膜形成方法形成。作为压电基片21，可以使用诸如钽酸锂(lithium tantalate)或铌酸锂(lithium niobate)之类的压电材料或其它适当的材料。
基件10最好具有凹部的结构，并通过层叠多个陶瓷层形成，还具有输入/输出电极图案和地电极图案，所述接地电极包括多个在其下侧表面、其凹部的内部表面和其本身内侧上延伸的电极连接件12，虽然图中未示，但是，输入和输出终端电极设置在基件10的下侧表面上。通过将基件10的下侧表面用作安装表面，表面声波装置可以安装在安装板(电路板)上。
盖子元件30较好地是由Fe-Ni合金、或含有Fe的合金、或其它合适的材料制成的金属板，并且如果必要，可以经受电镀处理。
较好地，以下面的方式制造表面声波装置。首先，较好地，使用球焊方法在表面声波元件20的每一个电极焊盘25上形成金属凸出部51，其中每一个金属凸出部51较好地由Au或含有Au作为其主要成份的材料制成。然后，将表面声波元件20面朝下安装，从而其表面声波传播表面(包括IDT和其它电极)面朝基件10，然后同时进行加超音波和加热。通过这样的方法，每一个电极焊盘25和其相应的基件10的电极连接件12通过金属凸出部51接合在一起，由此将表面声波元件20连接和固定在基件10上。
不必每一个金属凸出部51都由Au制成，可以由其它金属材料形成金属凸出部51，只要这些材料在后来的将基件10和盖子元件30接合在一起的处理中不容易溶化或软化，并且这样的材料的熔点最好是大约450摄氏度或更高。
虽然已经解释了在上述的凸出部的接合处理中同时施加超声波和加热的方法，但是还可以使用一种方法，其中在上述凸出部的接合处理中仅施加超声波或加热。另外，形成金属凸出部的方法不必限于用球焊方法。还可以使用其它形成金属凸出部的方法，诸如包含电镀处理的凸出部形成方法。
下面，在基件10上覆盖盖子元件30，其中盖子元件30上安装有用于形成蜡料52的蜡，并且它具有高熔点，以便按压到盖子元件上。然后，将盖子元件30和基件10放入软熔炉中，从而基件10、表面声波元件20和盖子元件30全部均匀地加热到高于蜡料52的熔点的温度，如图1中箭头所示，由此使蜡料52熔化，并使基件10和盖子元件30接合到一起。此时，加热的温度较好地，不大于大约450摄氏度，从而凸出部不熔化。
按照这样的方法，通过使用根据本较佳实施例的表面声波装置的制造方法，由于在一个使这个表面声波装置均匀加热的处理中将基件和盖子元件接合在一起，故在接合处理过程中不同元件之间没有温度差。因此，在冷却处理之后，在表面声波装置上产生的剩余应力使最小化到非常小，由此大大减小了金属凸出部连接部分上的应力。为此，可以可靠地并且大大减小金属凸出部的破坏和连接在凸出部连接部分上的电极的破坏，并大大减小了诸如这些元件剥离等连接问题，由此可以改进成品率、减小不合格率，并在它的可靠性方面实现大大的改进。
作为蜡料，除了上述蜡以外，可以使用一种Au-Sn合金或低熔点玻璃。另外，虽然已经在上述较佳实施例中描述了将蜡料安置在盖子元件上按压盖子元件，还可以预先在基件上形成蜡料，或者可以通过印刷处理形成蜡料。
另外，虽然在上述较佳实施例中已经描述了使用软熔炉将基件和盖子元件接合在一起，但是本发明不限制于此。还可以使用能够均匀加热整个表面声波装置的加热炉或加热灶。
另外，形成盖子元件的材料应该不限于Fe-Ni合金或含Fe的合金。还可以使用其它在与蜡料一起使用时可以达到极好的气密地密封特性的材料。另外，形成盖子元件的材料不限于金属。可以使用陶瓷材料形成盖子元件。在这种情况下，可以使用低熔点玻璃作为蜡料。另外，可以使用由金属形成的基件。
另外，基件和盖子元件的形状不应该限于上述的较佳实施例中。可以例如使组装件由平板状基件和凹的盖子元件确定。另外，表面声波元件的电极图案不限于上述实施例。
虽然已经揭示了本发明的较佳实施例，在下面的权利要求范围内可以有实施这里所揭示的内容的各种模式。由此，应明白本发明的范围只由下面的权利要求限定。

Claims (20)

1.一种制造表面声波装置的方法，其特征在于，包含下述步骤：
通过凸出部接合表面声波元件和基件，所述凸出部的熔点大约450摄氏度或更高，从而表面声波装置面朝下地固定到基件的凹部的底表面；和
使用蜡料，通过以高于蜡料的熔点的温度基本上均匀地加热盖子元件和基件以使蜡料熔化，接合盖子元件和基件。
2.如权利要求1所述的制造表面声波装置的方法，其特征在于，从由焊料、Au-Sn合金和低熔点玻璃构成的一组中选出蜡料。
3.如权利要求1所述的制造表面声波装置的方法，其特征在于，将多个电极焊盘设置在表面声波元件上，并将多个电极连接件设置在基件凹部的表面上，并且凸出部连接电极焊盘和电极连接件。
4.如权利要求1所述的制造表面声波装置的方法，其特征在于，凸出部接合处理中所使用的凸出部由金属制成。
5.如权利要求1所述的表面声波装置的制造方法，其特征在于，表面声波元件气密地密封在由基件和盖子元件确定的组装件中。
6.如权利要求1所述的表面声波装置的制造方法，其特征在于，在表面声波元件和基件之间确定缝隙。
7.如权利要求1所述的表面声波装置的制造方法，其特征在于，表面声波元件包括压电基片和叉指式换能器电极、反射器电极、自叉指式换能器电极延伸的出口电极和与出口电极连接的电极焊盘。
8.如权利要求7所述的表面声波装置的制造方法，其特征在于，压电基片由钽酸锂和铌酸锂中的一种制成。
9.如权利要求7所述的表面声波装置的制造方法，其特征在于，电极图案是Al和含有Al的合金中的一种。
10.如权利要求1所述的表面声波装置的制造方法，其特征在于，基件具有凹部的结构。
11.如权利要求1所述的表面声波装置的制造方法，其特征在于，通过层叠多个陶瓷层形成基件。
12.如权利要求1所述的表面声波装置的制造方法，其特征在于，盖子元件包括由Fe-Ni合金和含有Fe的合金中的一种制成的金属板。
13.如权利要求1所述的表面声波装置的制造方法，其特征在于，还包含步骤：对表面声波元件同时施加超声波和加热，从而将表面声波元件面朝下地固定到基件的凹部的底表面上。
14.如权利要求13所述的表面声波装置的制造方法，其特征在于，将多个电极焊盘设置在表面声波元件上，并将多个电极连接件设置在基件凹部的表面上，并且通过施加了超声波和加热后的凸出部，将每一个电极焊盘接合到电极连接件上。
15.如权利要求1所述的制造表面声波装置的方法，其特征在于，还包含步骤：对表面声波元件进行施加超声波和加热中的一种处理，从而表面声波元件面朝下地固定到基件的凹部的底表面上。
16.如权利要求15所述的制造表面声波装置的方法，其特征在于，将多个电极焊盘设置在表面声波元件上，并将多个电极连接件设置在基件凹部的表面上，并通过施加超声波或热中的一个之后的凸出部，将每一个电极焊盘接合到每一个电极连接件。
17.如权利要求1所述的表面声波装置的制造方法，其特征在于，凸出部由含有Au的材料制成。
18.如权利要求1所述的表面声波装置的制造方法，其特征在于，凸出部接合处理是球焊处理。
19.如权利要求1所述的表面声波装置的制造方法，其特征在于，还包含步骤：将盖子元件和基件放入软熔炉中，基本上均匀加热基件、表面声波元件和盖子元件，达到高于了蜡料熔点的温度。
20.如权利要求19所述的表面声波装置的制造方法，其特征在于，凸出部在加热中不熔化。
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