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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft einen Duplexer für elastische Wellen und insbesondere einen Duplexer für elastische Wellen, der auf ein Substrat flip-chip-montiert ist und der ein Übertragungsfilterelement für elastische Wellen und ein Empfangsfilterelement für elastische Wellen enthält, wobei beide Filterelemente gekapselt sind.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Es sind bereits verschiedene Oberflächenschallwellenvorrichtungen (für elastische Wellen) vorgeschlagen worden, in denen Oberflächenschallwellenelemente auf einem Substrat montiert und mittels eines Verkapselungsharzes gekapselt sind.
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Zum Beispiel offenbart die
japanische ungeprüfte Patentanmeldung Nr. 2002-100945 eine Oberflächenschallwellenvorrichtung, die in einer Schnittansicht von
14 veranschaulicht ist. Die offenbarte Oberflächenschallwellenvorrichtung enthält, wie veranschaulicht in
14, ein Montagesubstrat
110, ein Oberflächenschallwellenelement
120, das auf dem Montagesubstrat
110 montiert ist, und ein Verkapselungselement
130 zum luftdichten Verkapseln des Oberflächenschallwellenelements
120. Nach dem Ausbilden mehrerer Oberflächenschallwellenvorrichtungen auf einem Volumensubstrat
140 werden die Oberflächenschallwellenvorrichtungen an Trennpositionen
141 vereinzelt. Auf einer Fläche des Montagesubstrats
110 sind Leiterstrukturen
111 ausgebildet. Die Leiterstrukturen
111 sind durch das Montagesubstrat
110 hindurch verlängert und sind mit Elektroden verbunden, die auf der anderen Fläche des Montagesubstrats
110 angeordnet sind. Das Montagesubstrat
110 besteht beispielsweise aus einer Keramik oder einem Harz. Das Oberfächenschallwellenelement für elastische Wellen
120 enthält ein piezoelektrisches Substrat
121, kammförmige Elektroden
122 und Leiterstrukturen
123, die beide auf einer Fläche des piezoelektrischen Substrats
121 ausgebildet sind, sowie Bondhügel
124, die beispielsweise aus Gold bestehen und an Enden der Leiterstrukturen
123 ausgebildet sind. Die Leiterstrukturen
123 sind elektrisch mit den kammförmigen Elektroden
122 verbunden. Das Oberflächenschallwellenelement
120 ist ein Element, das Oberflächenschallwellen nutzt, die durch die kammförmigen Elektroden
122 erzeugt werden, und es wird als Filterelement, Resonator usw. verwendet.
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Das Oberfächenschallwellenelement 120 ist so auf dem Montagesubstrat 110 montiert, daß die kammförmigen Elektroden 122 und die eine Fläche des Montagesubstrats 110 einander zugewandt sind, während ein Raum 133 dazwischen gebildet wird. Des Weiteren sind die Bondhügel (Verbindungselektroden) 124 elektrisch mit den Leiterstrukturen 111 auf dem Montagesubstrat 110 durch Flip-Chip-Bondung verbunden. Das Verkapselungselement 130 besteht aus einem Verkapselungsmaterial 150, das so aufgebracht ist, daß es das Oberflächenschallwellenelement 120 bedeckt, mit Ausnahme des Raumes 133, der zwischen den kammförmigen Elektroden 122 und der einen Fläche des Montagesubstrats 110 ausgebildet ist. Das Verkapselungsmaterial 150 ist beispielsweise ein Harz, das vor einem Härtungsprozeß nicht nur Fließvermögen, sondern auch genau die richtige Viskosität besitzt, damit das Harz nicht so leicht in den Raum 133 gelangt, und wird durch den Härtungsprozeß gehärtet und getrocknet.
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Auch die
japanische ungeprüfte Patentanmeldung Nr. 2003-87095 offenbart eine Oberflächenschallwellenvorrichtung, die in den
15A und
15B veranschaulicht ist.
15A ist eine perspektivische Ansicht der Oberflächenschallwellenvorrichtung.
15B ist eine Schnittansicht entlang einer Linie A-A' in
15A. Die offenbarte Oberflächenschallwellenvorrichtung enthält, wie in den
15A und
15B veranschaulicht, ein Oberflächenschallwellenelement
201 mit kammförmigen Elektroden
214a und
214b, Bondhügel
205a bis
205g, die an dem Oberflächenschallwellenelement
201 angeordnet sind, ein Basissubstrat
204, das durch die Bondhügel
205a bis
205g elektrisch und mechanisch mit dem Oberflächenschallwellenelement
201 verbunden ist, und ein Verkapselungselement
202 zum Schutz des Oberflächenschallwellenelements
201 vor mechanischer Beanspruchung und Umgebungseinflüssen. Das Oberflächenschallwellenelement
201 wird an dem Basissubstrat
204 montiert, indem das Oberflächenschallwellenelement
201 mit Ultraschallwellen beschallt wird, um die Bondhügel
205a bis
205g zu schmelzen, und indem das Basissubstrat
204 und das Oberflächenschallwellenelement
201 aneinander gefügt werden. Eine Fläche des Oberflächenschallwellenelements
201, auf der die kammförmigen Elektroden
214a und
214b angeordnet sind, wird durch das Verkapselungselement
202 verkapselt, das auf das Basissubstrat
204 und die Rückseite des Oberflächenschallwellenelements
201 aufgebracht wird. Die Bondhügel
205a bis
205g bestehen zum Beispiel aus Gold oder Silber. Das Verkapselungselement
202 fungiert als ein Oberflächenschutzfilm für das Oberflächenschallwellenelement
201. Auf diese Weise kann das Verkapselungselement
202 das Oberflächenschallwellenelement
201 vor mechanischer Beanspruchung und Umgebungseinflüssen schützen. Das Verkapselungselement
202 besteht beispielsweise aus einem Polymermaterial, wie zum Beispiel einem Polyimidharz oder einer auf PP/EPR basierenden Polymerlegierung. Das Oberflächenschallwellenelement
201 enthält ein piezoelektrisches Substrat
203, das zum Beispiel aus Lithiumtantalat oder Lithiumniobat besteht, die kammförmigen Elektroden
214a und
214b, die auf einer Hauptfläche des piezoelektrischen Substrats
203, welches dem Basissubstrat
204 zugewandt ist, angeordnet sind, und Bondinseln, die elektrisch mit den kammförmigen Elektroden
214a und
214b verbunden und auf derselben Ebene wie die kammförmigen Elektroden
214a und
214b angeordnet sind. Außerdem sind die Bondhügel
205a bis
205g mit den Bondinseln verbunden, um von dem Basissubstrat
204 aus Signale usw. zu den kammförmigen Elektroden
214a und
214b zu leiten.
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Wenn die in 14 und in den 15A und 15B veranschaulichten Strukturen jeweils auf einen Duplexer für elastische Wellen angewendet werden, das ein Oberflächenschallwellenfilterelement zum Übertragen und ein Oberflächenschallwellenfilterelement für den Empfang enthält, so werden das Oberflächenschallwellenfilterelement zum Übertragen und das Oberflächenschallwellenfilterelement für den Empfang auf einem Substrat flip-chip-montiert und mittels eines Verkapselungsharzes verkapselt. Eine Hauptfläche des Oberflächenschallwellenfilterelements, auf der kammförmige Elektroden ausgebildet sind, ist dem Substrat zugewandt, und ein Verkapselungselement aus einem Polymermaterial (Harz) ist auf die andere Hauptfläche des Oberflächenschallwellenfilterelements, die dem Substrat abgewandt ist, aufgetragen. Direkt durchreichende Wellen werden infolge der Kapazität erzeugt, die auf der anderen Hauptfläche des Oberflächenschallwellenfilterelements in Gegenwart des Verkapselungselements hervorgerufen wird.
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Nimmt man an, daß zum Beispiel ein Oberflächenschallwellenfilterelement 60 zwei Anschlußpaare aufweist, d. h. Eingangsanschlüsse 61 und 62 und Ausgangsanschlüsse 63 und 64, wie in einem Schaltbild von 10 veranschaulicht, so entstehen Signale, die direkt von den Eingangsanschlüssen 61 und 62 zu den Ausgangsanschlüssen 63 und 64 übertragen werden, ohne das Oberflächenschallwellenfilterelement 60 zu passieren, wie durch Pfeile 70 und 72 in einem Schaltbild von 11 angedeutet. Diese Signale werden nachfolgend ”direkt durchreichende Wellen” genannt.
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Wie in einem Ersatzschaltbild von 12 veranschaulicht, enthalten die direkt durchreichenden Wellen eine Komponente 74, die der Gegeninduktivität zwischen den Eingangsanschlüssen 61 und 62 und den Ausgangsanschlüssen 63 und 64 zuzuschreiben ist, eine Komponente 76, die der kapazitiven Kopplung zwischen den Eingangsanschlüssen 61 und 62 und den Ausgangsanschlüssen 63 und 64 zuzuschreiben ist, eine Komponente 78, die dem Gleiten des Erdungspotentials zuzuschreiben ist, usw.
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Die direkt durchreichenden Wellen verschlechtern die Isolierung zwischen einem Übertragungsanschluß und einem ersten Empfangsanschluß und zwischen dem Übertragungsanschluß und einem zweiten Empfangsanschluß des Duplexers für elastische Wellen.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Angesichts der oben beschriebenen Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Duplexer für elastische Wellen bereitzustellen, der die Isolierungskennlinie verbessert.
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Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, stellt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Duplexer für elastische Wellen bereit, der folgendermaßen aufgebaut ist.
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Der Duplexer für elastische Wellen enthält (a) ein Substrat, (b) ein Übertragungsfilterelement für elastische Wellen, das auf eine Hauptfläche des Substrats flip-chip-montiert ist, (c) ein Empfangsfilterelement für elastische Wellen, das auf die Hauptfläche des Substrats flip-chip-montiert ist, und (d) ein Verkapselungselement, das auf der Hauptfläche des Substrats angeordnet ist, um das Übertragungsfilterelement für elastische Wellen und/oder das Empfangsfilterelement für elastische Wellen, die auf die Hauptfläche des Substrats flip-chip-montiert sind, zu bedecken, und das das Übertragungsfilterelement für elastische Wellen und/oder das Empfangsfilterelement für elastische Wellen verkapselt. Das Verkapselungselement hat verschiedene Dicken zwischen einer Übertragungselement-Bedeckungsregion, die dem Übertragungsfilterelement für elastische Wellen auf einer Seite zugewandt ist, die dem Substrat mit Bezug auf das Übertragungsfilterelement für elastische Wellen abgewandt ist, und einer Empfangselement-Bedeckungsregion, die dem Empfangsfilterelement für elastische Wellen auf einer Seite zugewandt ist, die dem Substrat mit Bezug auf das Empfangsfilterelement für elastische Wellen abgewandt ist.
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In der oben beschriebenen Anordnung sind das Übertragungsfilterelement für elastische Wellen und das Empfangsfilterelement für elastische Wellen auf dieselbe Hauptfläche des Substrats flip-chip-montiert. Das Verkapselungselement braucht lediglich in der Übertragungselement-Bedeckungsregion und/oder in der Empfangselement-Bedeckungsregion so ausgebildet zu werden, daß das Übertragungsfilterelement für elastische Wellen und/oder das Empfangsfilterelement für elastische Wellen bedeckt sind. Die Anordnung kann so modifiziert werden, daß das Verkapselungselement lediglich in der Übertragungselement-Bedeckungsregion und/oder der Empfangselement-Bedeckungsregion und sonst in keiner weiteren Region ausgebildet wird. Oder anderes ausgedrückt: Das Übertragungsfilterelement für elastische Wellen oder das Empfangsfilterelement für elastische Wellen kann sich in einem Zustand befinden, in dem es nicht durch das Verkapselungselement verkapselt wird.
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Da die Dicke des Verkapselungselements zwischen der Übertragungselement-Bedeckungsregion und der Empfangselement-Bedeckungsregion variiert, kann dank der oben beschriebenen Merkmale das Entstehen einer Komponente einer direkt durchreichenden Welle, die der Kapazität in der Übertragungselement-Bedeckungsregion zugeschrieben werden kann, bzw. einer Komponente einer direkt durchreichenden Welle, die der Kapazität in der Empfangselement-Bedeckungsregion zugeschrieben werden kann, im Vergleich zur Entstehung der anderen verringert werden. Es ist daher möglich, das Phänomen zu unterdrücken, daß zwischen Eingangsanschlüssen und Ausgangsanschlüssen des Übertragungsfilterelements für elastische Wellen und des Empfangsfilterelements für elastische Wellen Signale direkt übertragen werden, ohne das Übertragungsfilterelement für elastische Wellen und das Empfangsfilterelement für elastische Wellen zu passieren. Infolge dessen kann ein hoher Isolierungsgrad zwischen einem Übertragungsanschluß und einem ersten Empfangsanschluß und zwischen dem Übertragungsanschluß und einem zweiten Empfangsanschluß des Duplexers für elastische Wellen realisiert werden.
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Vorzugsweise ist die Dicke des Verkapselungselements in der Empfangselement-Bedeckungsregion geringer als in der Übertragungselement-Bedeckungsregion.
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Dieses Merkmal ist besonders effektiv, wenn zum Beispiel das Empfangsfilterelement für elastische Wellen ein symmetrisches Filter ist.
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Vorzugsweise enthält der Duplexer für elastische Wellen des Weiteren einen Abschnitt mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante, der unter Verwendung eines zweiten dielektrischen Materials ausgebildet wird, das eine niedrigere Dielektrizitätskonstante als ein erstes dielektrisches Material aufweist, das zum Ausbilden des Verkapselungselements verwendet wird, wobei der Abschnitt mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante in der Empfangselement-Bedeckungsregion angeordnet ist, wenn die Dicke des Verkapselungselements in der Empfangselement-Bedeckungsregion geringer ist als in der Übertragungselement-Bedeckungsregion, und in der Übertragungselement-Bedeckungsregion angeordnet ist, wenn die Dicke des Verkapselungselements in der Empfangselement-Bedeckungsregion größer ist als in der Übertragungselement-Bedeckungsregion.
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Dank dieses Merkmals kann die Dicke des Duplexers für elastische Wellen gleichmäßig gestaltet werden.
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Vorzugsweise ist die Dicke des Verkapselungselements geringer als die Dicke des Abschnitts mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante in der Übertragungselement-Bedeckungsregion oder die Empfangselement-Bedeckungsregion, in der der Abschnitt mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante ausgebildet ist.
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Dieses Merkmal eignet sich zur Erreichung eines hohen Isolierungsgrades, weil es möglich ist, die Kapazität zu verringern, die in der Übertragungselement-Bedeckungsregion oder die Empfangselement-Bedeckungsregion, in der der Abschnitt mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante ausgebildet ist, entsteht.
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Vorzugsweise steht der Abschnitt mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante mit dem Empfangsfilterelement für elastische Wellen auf einer Seite in Kontakt, die dem Substrat abgewandt ist, oder steht mit dem Übertragungsfilterelement für elastische Wellen auf einer Seite in Kontakt, die dem Substrat abgewandt ist.
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Da das Verkapselungselement mit einer relativ hohen Dielektrizitätskonstante dem Übertragungsfilterelement für elastische Wellen oder dem Empfangsfilterelement für elastische Wellen durch den Abschnitt mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante (der eine relativ niedrige Dielektrizitätskonstante aufweist) hindurch zugewandt ist, wird dank dieses Merkmals die Kapazität, die in der Übertragungselement-Bedeckungsregion oder der Empfangselement-Bedeckungsregion entsteht, im Vergleich zu der Kapazität verringert, die entsteht, wenn das Verkapselungselement mit dem Übertragungsfilterelement für elastische Wellen oder dem Empfangsfilterelement für elastische Wellen in Kontakt steht. Auf diese Weise eignet sich das betreffende Merkmal zur Realisierung eines hohen Isolierungsgrades.
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Vorzugsweise ist das zweite dielektrische Material ein Harz.
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In diesem Fall kann der Abschnitt mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante auf einfache Weise ausgebildet werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind das Übertragungsfilterelement für elastische Wellen und das Empfangsfilterelement für elastische Wellen als getrennte Chipelemente ausgebildet.
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In diesem Fall kann der Duplexer für elastische Wellen unter Verwendung von zwei oder mehr Chipelementen ausgebildet werden.
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Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind das Übertragungsfilterelement für elastische Wellen und das Empfangsfilterelement für elastische Wellen als ein einziges Chipelement ausgebildet.
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In diesem Fall wird der Prozeß der Montage des Chipelements an dem Substrat vereinfacht.
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Vorzugsweise ist das Empfangsfilterelement für elastische Wellen ein symmetrisches Element.
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In diesem Fall kann die Isolierungskennlinie verbessert werden, indem die Dicke des Verkapselungselements in einer Region über dem symmetrischen Element verringert wird, um dadurch die Entstehung von Kapazität zu unterdrücken und die Komponente einer direkt durchreichenden Welle zu verringern.
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Der Duplexer für elastische Wellen gemäß jeder der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Isolierungskennlinie verbessern.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden rein beispielhaften und nicht-beschränkenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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1 ist eine Schnittansicht eines Duplexers für elastische Wellen (erste Ausführungsform).
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2 ist eine Schnittansicht zum Erklären eines Herstellungsprozesses für den Duplexer für elastische Wellen (erste Ausführungsform).
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3 ist eine Schnittansicht eines Duplexers für elastische Wellen (zweite Ausführungsform).
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4 ist eine Schnittansicht eines Duplexers für elastische Wellen (dritte Ausführungsform).
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5 ist eine Schnittansicht eines Duplexers für elastische Wellen (vierte Ausführungsform).
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6 ist eine Schnittansicht eines Duplexers für elastische Wellen (fünfte Ausführungsform).
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7 ist ein Kurvendiagramm, das eine Isolierungskennlinie veranschaulicht (Herstellungsbeispiel).
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8 ist ein Kurvendiagramm, das eine Isolierungskennlinie veranschaulicht (Herstellungsbeispiel).
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9 ist ein Kurvendiagramm, das eine Isolierungskennlinie veranschaulicht (Herstellungsbeispiel).
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10 ist ein Schaubild eines Schaltkreises mit zwei Anschlußpaaren.
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11 ist eine Illustration zum Erklären von Komponenten von direkt durchreichenden Wellen.
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12 ist ein Ersatzschaltbild zum Erklären der Verschlechterung der Dämpfung.
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13 ist ein Schaltbild eines symmetrischen Duplexers.
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14 ist eine Schnittansicht einer Oberflächenschallwellenvorrichtung (erster Stand der Technik).
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15A und 15B sind eine perspektivische Ansicht und eine Schnittansicht einer Oberflächenschallwellenvorrichtung (zweiter Stand der Technik).
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BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Duplexer für elastische Wellens gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der 1 bis 9, 12 und 13 beschrieben.
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<Erste Ausführungsform>
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Ein Duplexer für elastische Wellen 10 gemäß einer ersten Ausführungsform wird mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben.
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1 ist eine Schnittansicht des Duplexers für elastische Wellen 10. In dem Duplexer für elastische Wellen 10, wie in 1 veranschaulicht, sind zwei Chipelemente, d. h. ein Empfangsfilterelement für elastische Wellen 14 und ein Übertragungsfilterelement für elastische Wellen 15, auf einer Oberseite 12s, d. h. einer Hauptfläche, eines Substrats 12 durch Flip-Chip-Bondung montiert, und die zwei Chipelemente 14 und 15 sind durch ein Verkapselungselement 16 verkapselt.
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Das Verkapselungselement 16 besteht aus einem ersten dielektrischen Material, wie zum Beispiel einem Harz, und ist über der Oberseite 12s des Substrats 12 so ausgebildet, daß sowohl das Empfangsfilterelement für elastische Wellen 14 als auch das Übertragungsfilterelement für elastische Wellen 15 bedeckt sind. Eine Aussparung 16s ist in einer Oberseite 16k des Verkapselungselements 16 auf der Seite ausgebildet, die dem Substrat 12 abgewandt ist. Die Aussparung 16s ist so ausgebildet, daß ihr Boden 16t einer Oberseite 14s des Empfangsfilterelements für elastische Wellen 14 gegenüberliegt.
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Oder anderes ausgedrückt: Das Verkapselungselement 16 hat verschiedene Dicken zwischen einer Empfangselement-Bedeckungsregion 14k, die dem Empfangsfilterelement für elastische Wellen 14 auf der Seite zugewandt ist, die dem Substrat 12 mit Bezug auf das Empfangsfilterelement für elastische Wellen 14 abgewandt ist, und einer Übertragungselement-Bedeckungsregion 15k, die dem Übertragungsfilterelement für elastische Wellen 15 auf der Seite zugewandt ist, die dem Substrat 12 mit Bezug auf das Übertragungsfilterelement für elastische Wellen 15 abgewandt ist. Genauer gesagt, hat das Verkapselungselement 16 in der Empfangselement-Bedeckungsregion 14k eine geringere Dicke als in der Übertragungselement-Bedeckungsregion 15k.
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Es wird nun ein Verfahren zur Herstellung des Duplexers für elastische Wellen 10 mit Bezug auf 2 beschrieben. 2 ist eine Schnittansicht zum Erklären eines Herstellungsprozesses für den Duplexer für elastische Wellen.
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Als Erstes werden, wie in 2 veranschaulicht, die zwei Chipelemente, d. h. das Empfangsfilterelement für elastische Wellen 14 und das Übertragungsfilterelement für elastische Wellen 15, an der Oberseite 12s des Substrats 12, wie zum Beispiel ein Keramiksubstrat, durch Flip-Chip-Bondung montiert, und eine noch nicht ausgehärtete Harzschicht 16x, die aus dem ersten dielektrischen Material besteht, wird dergestalt darüber ausgebildet, daß die Chipelemente 14 und 15 bedeckt sind. Die Harzschicht 16x wird aufgebracht, indem ein Harz, das vor einem Härtungsprozeß nicht nur Fließvermögen, sondern auch die richtige Viskosität besitzt, um nicht so leicht in einen Raum 11 zwischen dem Substrat 12 und jedem der Chipelemente 14 und 15 zu gelangen, in Bahnform aufgetragen und anschließend durch den Härtungsprozeß gehärtet und getrocknet wird.
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Dann wird die Aussparung 16s in einer Oberseite 16k der Harzschicht 16x an einer Position ausgebildet, die im Wesentlichen dem Empfangsfilterelement für elastische Wellen 14 zugewandt ist. Die Aussparung 16s kann zum Beispiel in der Weise ausgebildet werden, daß man die Harzschicht 16x teilweise abträgt, zum Beispiel durch Schleifen, nachdem die Harzschicht 16x durch den Härtungsprozeß gehärtet wurde. Allerdings ist das Ausbilden der Aussparung 16s nicht auf ein bestimmtes Verfahren beschränkt. Als ein alternatives Verfahren kann die Harzschicht 16x gehärtet werden, nachdem die Aussparung 16s ausgebildet wurde, indem man einen Vorsprung auf einer Oberfläche einer Presse zum Pressen der Harzschicht 16x anordnet, wobei die Presse zum Preßbonden der Harzschicht 16x an dem Substrat 12 verwendet wird, und der Vorsprung in die Oberseite 16k der Harzschicht 16x hineingepreßt wird.
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<Herstellungsbeispiel>
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In den 7 bis 9 sind jeweils Kurvendiagramme gezeigt, die eine Isolierungskennlinie eines Herstellungsbeispiels des Duplexers für elektrische Wellen veranschaulichen.
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In dem Herstellungsbeispiel wird ein Oberflächenschallwellenfilterelement vom Leitertyp als das Übertragungsfilterelement für elastische Wellen verwendet. Ein symmetrisches Filterelement, das durch Längskopplung von Oberflächenschallwellenresonatoren gebildet wird, wird als das Empfangsfilterelement für elastische Wellen verwendet. Das Empfangsfilterelement für elastische Wellen arbeitet mit einer höheren Frequenz als das Übertragungsfilterelement für elastische Wellen.
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Das Herstellungsbeispiel des Duplexers für elastische Wellen ist vom symmetrischen Typ und enthält insgesamt vier Anschlüsse ANT, TX, RX1 und RX2, wie in dem Schaltbild von 13 veranschaulicht. RX1 und RX2 sind zueinander phasenversetzt. Die symmetrischen RX-Anschlüsse RX1 und RX2 sind mit einem Verstärker AMP verbunden. Eine Isolierungskennlinie wird in der Regel durch eine Dämpfung dargestellt, die in einem Pfad von dem TX-Anschluß zu dem symmetrischen RX-Anschluß auftritt. Die Kennlinien im unsymmetrischen Modus sind durch S32 und S42 unter 4-Anschluß-S-Parametern vor der Symmetrieumwandlung dargestellt. Genauer gesagt, entspricht S32 TX-RX1, und S42 entspricht TX-RX2. 7 veranschaulicht eine Dämpfung im Hinblick auf S32. 8 veranschaulicht eine Dämpfung im Hinblick auf S42. 9 veranschaulicht eine Differentialkennlinie. Des Weiteren veranschaulichen 7 bis 9 Kennlinien, wenn die Tiefe der Aussparung 16s um einen Betrag verändert wird, um den die Harzschicht 16x abgeschliffen wird.
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Wie in jeder der 7 und 8 durch einen Pfeil angedeutet, ist zu erkennen, daß, wenn die Harzschicht 16x in größerer Menge abgeschliffen wird, um die Tiefe der Aussparung 16s zu vergrößern, d. h. wenn die Dicke des Verkapselungselements 16 in der Empfangselement-Bedeckungsregion 14k verringert wird, werden die Dämpfung auf der Seite der niedrigeren Frequenz erhöht und die Isolierungskennlinie verbessert.
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Im Ergebnis der Betrachtung und Analyse des Einflusses einer Kapazität C, die den direkt durchreichenden Wellen zugeschrieben werden kann, wodurch die Komponente 76 infolge der kapazitiven Kopplung zwischen den Eingangsanschlüssen 61 und 62 und den Ausgangsanschlüssen 63 und 64 in dem Ersatzschaltplanmodell von 12 hervorgerufen wird, erhält man ähnliche Isolierungskennlinien wie die, die in den 7 und 8 veranschaulicht sind. Somit versteht es sich, daß die Isolierungskennlinie verbessert werden kann, indem man die Kapazität C verringert, die den direkt durchreichenden Wellen zugeschrieben werden kann.
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Wenn man sich die Isolierungskennlinie auf der Seite der niedrigeren Frequenz auf der symmetrischen Seite des Duplexers für elastische Wellen im unsymmetrischen Modus ansieht, so sieht man, daß die Kapazität aufgrund eines von dem Substrat ausgehenden Lecks erzeugt wird, wodurch eine parasitäre Kapazität zwischen ANT-RX entsteht, wodurch eine Komponente einer direkt durchreichenden Welle erzeugt wird. Je größer die Dicke des Harzes, aus dem das Verkapselungselement besteht, und je höher dessen Dielektrizitätskonstante, desto größer ist die Komponente einer direkt durchreichenden Welle. Darum kann die Komponente einer direkt durchreichenden Welle verringert werden, und die Isolierungskennlinie kann verbessert werden, indem man die Dicke des Verkapselungselements in der Region über dem Chipelement verringert und indem man die Entstehung der Kapazität unterdrückt.
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9 veranschaulicht die Isolierungskennlinie im Differentialmodus. In dem Duplexer für elastische Wellen vom symmetrischen Typ tritt infolge einer gegenseitigen Auslöschung der erzeugten Komponenten im Hinblick auf die symmetrische Kennlinie keine Verschlechterung der Isolierungskennlinie im Differentialmodus ein. Jedoch tritt eine Verschlechterung der Isolierungskennlinie im Gleichtaktmodus oder im unsymmetrischen Modus ein.
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In dem Ersatzschaltplanmodell von 12 kann die Isolierungskennlinie mit Hilfe jeder beliebigen Struktur verbessert werden, die in der Lage ist, die Kapazität C zu verringern. Insbesondere ist die resultierende Verbesserung in der Isolierungskennlinie des symmetrischen Filters in dem Übertragungsband auf der Seite der niedrigeren Frequenz am effektivsten.
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Auf diese Weise wird in dem Duplexer für elastische Wellen die Komponente einer direkt durchreichenden Welle durch das Verkapselungselement, das in der Region über dem Chipelement ausgebildet ist, erzeugt. Die erzeugte Komponente einer direkt durchreichenden Welle entspricht der Kopplung infolge der Kapazität C. Die Kopplung infolge der Kapazität C kann verringert werden, indem die Dielektrizitätskonstante des Verkapselungselements, das in der Region über dem Chipelement ausgebildet ist, verkleinert wird. Somit kann die Isolierungskennlinie verbessert werden.
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Wenn jedoch zusätzlich zur Verringerung der Dicke des Verkapselungselements 16 in der Empfangselement-Bedeckungsregion 14k auch die Dicke des Verkapselungselements 16 in der Übertragungselement-Bedeckungsregion 15k verringert wird, so wird in einigen Fällen die Dämpfung in dem empfangsseitigen Band verschlechtert. Um eine solche ungewollte Verschlechterung zu vermeiden, kann die Isolierungskennlinie optimiert werden, indem die Dicke des Verkapselungselements 16 zwischen der Empfangselement-Bedeckungsregion 14k und der Übertragungselement-Bedeckungsregion 15k unterschiedlich groß gestaltet wird.
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In dem Herstellungsbeispiel des Duplexers für elastische Wellen kann die Isolierungskennlinie optimiert werden, indem man zum Beispiel die Dicke des Verkapselungselements 16 in der Empfangselement-Bedeckungsregion 14k kleiner wählt als die Dicke des Verkapselungselements 16 in der Übertragungselement-Bedeckungsregion 15k. Das Empfangsfilterelement für elastische Wellen 14 arbeitet mit einer höheren Frequenz als das Übertragungsfilterelement für elastische Wellen 15 in dem Herstellungsbeispiel des Duplexers für elastische Wellen.
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Solange der Duplexer für elastische Wellen eine Struktur hat, die in der Lage ist, die Kapazität zu verringern, welche die direkt durchreichenden Wellen erzeugt, ist es möglich, die Isolierungskennlinie in anderen Typen von Duplexern für elastische Wellen sowie im symmetrischen Typ zu verbessern.
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Des Weiteren kann der Vorteil der Verbesserung der Isolierungskennlinie mit Hilfe von Strukturen erreicht werden, die im Folgenden in der zweiten bis fünften Ausführungsform beschrieben sind, weil diese Strukturen ebenfalls die Kapazität verringern können, welche die direkt durchreichenden Wellen erzeugt.
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<Zweite Ausführungsform>
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Ein Duplexer für elastische Wellen 10a gemäß einer zweiten Ausführungsform wird nun mit Bezug auf 3 beschrieben. 3 ist eine Schnittansicht des Duplexers für elastische Wellen 10a.
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Wie in 3 veranschaulicht, ist der Duplexer für elastische Wellen 10a gemäß der zweiten Ausführungsform im Wesentlichen ähnlich dem Duplexer für elastische Wellen 10 gemäß der ersten Ausführungsform aufgebaut. Im Folgenden werden in erster Linie Punkte beschrieben, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden, und ähnliche Komponenten wie die in der ersten Ausführungsform werden mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet.
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In dem Duplexer für elastische Wellen 10a gemäß der zweiten Ausführungsform wird ein Ausschnitt 16p in einem Verkapselungselement 16a ausgebildet. Der Ausschnitt 16p wird so ausgebildet, daß sein Boden 16q mindestens einem Teil der Oberseite 14s des Empfangsfilterelements für elastische Wellen 14 zugewandt ist.
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Ein Abschnitt mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante 18a wird in dem Ausschnitt 16p unter Verwendung eines zweiten dielektrischen Materials ausgebildet, das eine niedrigere Dielektrizitätskonstante als das erste dielektrische Material, aus dem das Verkapselungselement 16a besteht.
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Zwischen dem Abschnitt mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante 18a und dem Chipelement 14 ist eine Schicht des Verkapselungselements 16a angeordnet, die dünner als der Abschnitt mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante 18a ist. Oder anders ausgedrückt: Die Dicke des Abschnitts mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante 18a (d. h. die Dimension zwischen einer Oberseite 18k des Abschnitts mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante 18a und dem Boden 16q des Ausschnitts 16p) ist größer als die Dicke des Verkapselungselements 16a in der Empfangselement-Bedeckungsregion 14k über dem Chipelement 14 (d. h. die Dimension zwischen dem Boden 16q des Ausschnitts 16p und der Oberseite 14s des Chipelements 14).
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Der Abschnitt mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante 18a kann in dem Ausschnitt 16p zum Beispiel mittels Aufbeschichten oder Aufdrucken des zweiten dielektrischen Materials ausgebildet werden. Als ein alternatives Verfahren kann der Abschnitt mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante 18a in dem Ausschnitt 16p ausgebildet werden, indem ein Element, das als der Abschnitt mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante 18a dient, in eine noch nicht ausgehärtete Harzschicht, die als das Verkapselungselement 16a dient, dergestalt eingepreßt wird, daß der Ausschnitt 16p in dem Verkapselungselement 16a gleichzeitig ausgebildet wird und anschließend die Harzschicht gehärtet wird.
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Vorzugsweise wird die Oberseite 18k des Abschnitts mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante 18a bündig mit der Oberseite 16k des Verkapselungselements 16a ausgebildet. Da die Dicke des Duplexers für elastische Wellen 10a gleichmäßig wird, kann der Duplexer für elastische Wellen 10a dank dieses Merkmals auf einfache Weise gehandhabt werden, zum Beispiel, wenn er transportiert oder montiert wird.
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In der Empfangselement-Bedeckungsregion 14k ist die Dicke des Verkapselungselements 16a vorzugsweise geringer als die Dicke des Abschnitts mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante 18a. Dieses Merkmal kann die in der Empfangselement-Bedeckungsregion 14k erzeugte Kapazität verringern, und daher ist das relevante Merkmal geeignet, einen hohen Isolierungsgrad zu realisieren.
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<Dritte Ausführungsform>
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Ein Duplexer für elastische Wellen 10b gemäß einer dritten Ausführungsform wird nun mit Bezug auf 4 beschrieben. 4 ist eine Schnittansicht des Duplexers für elastische Wellen 10b.
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In dem Duplexer für elastische Wellen 10b gemäß der dritten Ausführungsform, wie in 4 veranschaulicht, wird ein Abschnitt mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante 18b in Kontakt mit der Oberseite 14s des Chipelements 14 ausgebildet. Während der Abschnitt mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante 18b mit dem Verkapselungselement 16b in 4 bedeckt wird, kann ein Teil des Abschnitts mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante 18b zu der Oberseite 16k des Verkapselungselements 16b hin frei liegen. Als eine Modifizierung kann das Verkapselungselement 16b so ausgebildet werden, daß es nicht auf der Empfangselement-Bedeckungsregion 14k vorhanden ist.
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Der Duplexer für elastische Wellen 10b wird zum Beispiel folgendermaßen hergestellt.
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Zuerst wird eine Harzschicht auf die Oberseite 12s des Substrats 12, auf der die Chipelemente 14 und 15 flip-chip-montiert sind, und auf jeweilige Oberseiten beider Chipelemente aufgebracht. Dann wird ein Durchgangsloch in der Harzschicht ausgebildet, um die Oberseite 14s des Chipelements 14 frei zu legen, und das zweite dielektrische Material wird in das Durchgangsloch eingefüllt, um den Abschnitt mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante 18b zu bilden. Danach wird eine weitere Harzschicht auf die oben erwähnte Harzschicht aufgebracht. Auf diese Weise wird das Verkapselungselement 16b in der dritten Ausführungsform durch zwei Harzschichten gebildet.
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Als eine Alternative kann ein Element, das als der Abschnitt mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante 18b dient, auf der Oberseite 14s des Chipelements 14, die auf das Substrat 12 flip-chip-montiert wird, angeordnet werden, und eine Harzschicht kann dann darauf angeordnet werden.
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Da der Abschnitt mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante 18b direkt auf dem Empfangsfilterelement für elastische Wellen 14 angeordnet ist, kann eine effektive Dielektrizitätskonstante in der Empfangselement-Bedeckungsregion 14k im Vergleich zu dem Fall verringert werden, wo das Verkapselungselement zwischen dem Abschnitt mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante 18b und dem Empfangsfilterelement für elastische Wellen 14 angeordnet ist, wodurch die erzeugte Kapazität verringert werden kann. infolge dessen ist diese Anordnung zur Realisierung eines hohen Isolierungsgrades geeignet.
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Wenn eine Oberseite des Duplexers für elastische Wellen 10b lediglich durch die Oberseite 16k des Verkapselungselements 16b gebildet wird, so ist es des Weiteren einfacher, die Dicke des Duplexers für elastische Wellen 10b gleichmäßig zu gestalten.
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<Vierte Ausführungsform>
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Ein Duplexer für elastische Wellen 10c gemäß einer vierten Ausführungsform wird nun mit Bezug auf 5 beschrieben.
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5 ist eine Schnittansicht des Duplexers für elastische Wellen 10c. Wie in 5 veranschaulicht, ist der Duplexer für elastische Wellen 10c gemäß der vierten Ausführungsform so aufgebaut, daß ein an dem Substrat 12 montiertes Chipelement 13 durch ein Verkapselungselement 16c – wie bei dem Duplexer für elastische Wellen 10 gemäß der ersten Ausführungsform – verkapselt wird.
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In dem Duplexer für elastische Wellen 10c gemäß der vierten Ausführungsform sind – im Gegensatz zur ersten Ausführungsform – das Übertragungsfilterelement für elastische Wellen und das Empfangsfilterelement für elastische Wellen als ein einziges Chipelement 13 ausgebildet.
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Ein Ausschnitt 16u ist in einer Oberseite 16k eines Verkapselungselements 16c ausgebildet. Der Ausschnitt 16u ist in einer Empfangselement-Bedeckungsregion 14k ausgebildet, die einem Abschnitt des Chipelements 13, wo das Empfangsfilterelement für elastische Wellen in dem Chipelement 13 ausgebildet ist, zugewandt ist, aber er ist nicht in einer Übertragungselement-Bedeckungsregion 15k ausgebildet, die einem Abschnitt des Chipelements 13, wo das Übertragungsfilterelement für elastische Wellen in dem Chipelement 13 ausgebildet ist, zugewandt.
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In dem Duplexer für elastische Wellen 10c ist die Dicke des Verkapselungselements 16c in der Empfangselement-Bedeckungsregion 14k geringer als die Dicke des Verkapselungselements 16c in der Übertragungselement-Bedeckungsregion 15k. Oder anders ausgedrückt: Die Dicke des Verkapselungselements 16c in der Empfangselement-Bedeckungsregion 14k (d. h. die Dimension zwischen einem Boden 16v des Ausschnitts 16u und einer Oberseite 13s des Chipelements 13) ist geringer als die Dicke des Verkapselungselements 16c in der Übertragungselement-Bedeckungsregion 15k (d. h. die Dimension zwischen der Oberseite 16k des Verkapselungselements 16c und der Oberseite 13s des Chipelements 13).
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Mit dieser Anordnung kann die Isolierungskennlinie des Duplexers für elastische Wellen 10c – wie in der ersten Ausführungsform – verbessert werden.
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<Fünfte Ausführungsform>
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Ein Duplexer für elastische Wellen 10d gemäß einer fünften Ausführungsform wird nun mit Bezug auf 6 beschrieben. 6 ist eine Schnittansicht des Duplexers für elastische Wellen 10d.
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Wie in 6 veranschaulicht, ist der Duplexer für elastische Wellen 10d gemäß der fünften Ausführungsform im Wesentlichen ähnlich dem Duplexer für elastische Wellen 10c gemäß der vierten Ausführungsform aufgebaut.
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Bei dem Duplexer für elastische Wellen 10d gemäß der fünften Ausführungsform wird ein Abschnitt mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante 18d in dem Ausschnitt 16u des Verkapselungselements 16d unter Verwendung des zweiten diaelektrischen Materials ausgebildet, das eine niedrigere Dielektrizitätskonstante als das erste dielektrische Material hat, aus dem das Verkapselungselement 16d besteht.
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Des Weiteren ist in dem Duplexer für elastische Wellen 10d der Abschnitt mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante 18d über dem Empfangsfilterelement für elastische Wellen oder dem Übertragungsfilterelement für elastische Wellen, die als ein einziges Chipelement 13 ausgebildet sind, oder über beiden ausgebildet. Mit dieser Anordnung kann eine effektive Dielektrizitätskonstante verringert werden, und daher kann die Isolierungskennlinie verbessert werden.
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Wenn das Empfangsfilterelement für elastische Wellen und das Übertragungsfilterelement für elastische Wellen zu einem einzigen Chipelement ausgebildet sind, so kann der Abschnitt mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante in Kontakt mit dem Chipelement – wie in der dritten Ausführungsform – ausgebildet werden.
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<Allgemeines>
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Ein hoher Isolierungsgrad kann zwischen einem Übertragungsanschluß und einem ersten Empfangsanschluß und zwischen dem Übertragungsanschluß und einem zweiten Empfangsanschluß eines Duplexers für elastische Wellen erreicht werden, indem man die Dicke des Verkapselungselements zwischen der Übertragungselement-Bedeckungsregion, die dem Übertragungsfilterelement für elastische Wellen auf der Seite zugewandt ist, die dem Substrat mit Bezug auf das Übertragungsfilterelement für elastische Wellen abgewandt ist, und der Empfangselement-Bedeckungsregion, die dem Empfangsfilterelement für elastische Wellen auf der Seite zugewandt ist, die dem Substrat mit Bezug auf das Empfangsfilterelement für elastische Wellen abgewandt ist, unterschiedlich gestaltet.
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Im Rahmen des Erfindungsgedankens sind zahlreiche Abwandlungen und Weiterbildungen möglich, ohne den durch die Ansprüche definierten Schutzbereich zu verlassen. Zum Beispiel kann der Abschnitt mit niedrigerer Dielektrizitätskonstante sowohl in der Empfangselement-Bedeckungsregion als auch in der Übertragungselement-Bedeckungsregion unter Verwendung des zweiten dielektrischen Materials ausgebildet werden, das eine niedrigere Dielektrizitätskonstante als das erste dielektrische Material hat, aus dem das Verkapselungselement hergestellt wird.
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Das Übertragungsfilterelement für elastische Wellen und das Empfangsfilterelement für elastische Wellen, die in dem Duplexer für elastische Wellen enthalten sind, sind nicht auf Filterelemente beschränkt, die mit Oberflächenschallwellen arbeiten, sondern können auch Filterelemente sein, die andere Arten elastischer Wellen verwenden, wie zum Beispiel Grenzwellen und elastische Volumenwellen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2002-100945 [0003]
- JP 2003-87095 [0005]
