JP2000201049A - 弾性表面波装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低実装面積のパッケージを用いて実装でき、
弾性表面波素子実装時の不良を抑え、弾性表面波装置の
電気特性のばらつきが小さくなり、電気特性の劣化を防
ぐ構造を有した優れた弾性表面波装置を提供すること。 【解決手段】 パッケージ２の底面に通過帯域が互いに
異なる複数の弾性表面波素子Ｓを並設した弾性表面波装
置Ａ１であって、弾性表面波素子Ｓ，Ｓ間に配設した１
以上の突条体３ｂの少なくとも側部と弾性表面波素子Ｓ
の側部との間に接着材６を介在せしめ、弾性表面波素子
Ｓを配列固定して成るものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気通信分野にお
いて携帯電話やセルラー電話等の移動体用通信機器に搭
載される高周波用の弾性表面波装置に関する。

【０００２】

【発明の背景】移動体通信用の弾性表面波装置は、携帯
電話端末の小型化のために低実装面積，低コストである
ことが望ましい。また、従来の複数部品で構成されてい
たものを１つにまとめ、部品点数を削減することが望ま
しい。

【０００３】ここで、移動体通信に用いられる端末機器
のＲＦ段のブロックダイアグラムを図１２に示す。複数
の部品を１つにまとめる例としては、アンテナ５０に接
続されたデュプレクサ５１の送信部側のフィルタ５３と
受信部側のフィルタ５２、または、アンテナ段のフィル
タ５２，５３とローカルのフィルタ５４、または、アン
テナ段のフィルタ５２，５３の帯域を２つ以上に分割し
た帯域別のフィルタなどがある。なお、図中５５はロー
ノイズアンプ、５６はパワーアンプ、５７，５８はミキ
サー、５９はＰＬＬ回路、６０はＩＦブロック、６１は
信号処理部である。

【０００４】図１３及び図１４に、２つの弾性表面波素
子Ｓ，Ｓを１つのパッケージ２に実装した弾性表面波装
置Ｊの構造を示す。これら図において、１は蓋体、２ａ
はパッケージ基体、２ｂはパッケージ枠体、４はワイ
ヤ、５はシールリング、９は接着材、１０は仕切りであ
る。

【０００５】２つの弾性表面波素子Ｓ，Ｓを仕切りのな
いパッケージ内に実装する際、２つの弾性表面波素子
Ｓ，Ｓの間に樹脂である接着材９が回り込んで弾性表面
波素子Ｓの表面に付着したり、樹脂の張力で２つの弾性
表面波素子Ｓ，Ｓが接し、弾性表面波素子Ｓが損傷する
などの問題が生じる。そこで、このような不具合を防ぐ
ために、パッケージ２のキャビティは中央に設けた弾性
表面波素子Ｓの厚みより高い仕切り１０によって２つに
分割され、それぞれの分割されたキャビティ内に各弾性
表面波素子Ｓを実装することが考えられる。

【０００６】また、弾性表面波素子Ｓを治具に固定して
パッケージ２に実装する工程において、治具がパッケー
ジ２の分割されたキャビティ内に入るように、分割され
たキャビティは弾性表面波素子実装機のマニュピュレー
タ先端のコレットより大きくしなければならない。

【０００７】このため、パッケージ２が大型化したり、
実装可能な弾性表面波素子Ｓを極力小型にする必要があ
る。また、１つのパッケージ２に複数の弾性表面波素子
Ｓを実装するので、コレットの掴み方により弾性表面波
素子Ｓが割れ、カケ等の不良が非常に多くなる。

【０００８】また、コレットクリアランス程度の大きさ
のキャビティ内に実装すると、弾性表面波素子Ｓとパッ
ケージ２との間の樹脂接着硬化時に、硬化熱により軟化
した樹脂により弾性表面波素子Ｓの最終固定位置をばら
つかせてしまい、ひいては弾性表面波装置の電気特性が
ばらついてしまうといった問題が発生する。また、不均
一な樹脂による応力の相違により弾性表面波素子Ｓの温
度特性が変化して特性がばらつくといった問題も考えら
れる。

【０００９】さらに、図１５に示すように、２つの弾性
表面波素子Ｓを１つのパッケージ２内に配置することに
より、一方の弾性表面波素子Ｓから発生する電磁波Ｅが
空中を介して他方の弾性表面波素子Ｓに到達し、例え
ば、図１１のグラフに破線で示すように、通過帯域外の
減衰量が小さくなり電気特性が劣化する。

【００１０】そこで本発明は、上述の諸問題を解消し、
低実装面積のパッケージを用いて実装可能であり、弾性
表面波素子の実装時の不良を極力抑え、弾性表面波装置
の電気特性のばらつきが小さく、電気特性の劣化を極力
防止した優れた弾性表面波装置を提供することを目的と
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の弾性表面波装置は、パッケージ底面に複数の弾性表
面波素子を並設した弾性表面波装置であって、弾性表面
波素子間に配設した１以上の突条体の少なくとも側部と
前記弾性表面波素子の側部との間に接着材を介在せし
め、前記弾性表面波素子を配列固定して成ることを特徴
とする。

【００１２】また、接着材は常温（２５℃）における粘
度が５００〜４０００ｃｐｓ（センチポアズ）の熱硬化
性樹脂から成ることを特徴とする。

【００１３】また、突条体に対向し且つ少なくとも表面
が導電性の凸部を備えた蓋体で弾性表面波素子を覆って
成ることを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る弾性表面波装
置の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。

【００１５】本発明の弾性表面波装置Ａ１は、図１及び
図２に示すように、パッケージ２の底面に配設した内部
基板３上に、通過帯域が互いに異なる複数の弾性表面波
素子Ｓを並設したものであり、内部基板３には弾性表面
波素子間に配設した１以上の突条体（以下、凸部ともい
う）３ａが形成されている。そして、この凸部３ａの少
なくとも側部と弾性表面波素子Ｓの側部との間に接着材
６を介在せしめ、弾性表面波素子Ｓを正確に整列させ配
列固定している。

【００１６】ここで、凸部３ａは弾性表面波素子Ｓの厚
みより低く設定されており、接着材６は、常温（２５
℃）における粘度が５００〜４０００ｃｐｓ（センチポ
アズ）のエポキシ系又はシリコーン系の熱硬化性樹脂を
使用する。粘度をこの範囲に設定するのは、樹脂の表面
張力及び弾性表面波素子Ｓと内部基板３との間の毛細管
現象等の作用により、弾性表面波素子Ｓを安定的にかつ
ばらつきなく整列させるためである。なお、弾性表面波
素子Ｓの圧電基板材料がタンタル酸リチウム単結晶やニ
オブ酸リチウム単結晶のように焦電性が非常に高く、小
さな温度変化で静電気が発生するような場合には、樹脂
に金属等の導電物を混入させて導電性とし、静電気の発
生を防止するようにしてもよい。なお、図中５はシール
リング、７は導電性樹脂である。

【００１７】具体的には、まず、圧電基板上に金属膜か
ら成るすだれ状の励振電極を形成して成る弾性表面波素
子Ｓを作製し、圧電基板材料またはセラミック等を用い
て作製した内部基板３上に金属膜からなる導電膜１１を
形成する。

【００１８】次に、２つの弾性表面波素子Ｓを接着材６
を塗布した内部基板３上に実装する。このとき、内部基
板３には図２に示すように、弾性表面波素子２つを配置
した面積よりやや大きめに形成し、また、中央部に凸部
３ａを設ける。凸部３ａの高さ（凸部３ａ表面に形成す
る積層体を含めた外形部の高さ）は弾性表面波素子Ｓの
厚みより低くする。これにより、弾性表面波素子Ｓを内
部基板３に実装する際、治具が凸部３ａに触れることが
ないため、弾性表面波素子Ｓを凸部３ａに近づけて実装
することができ、弾性表面波素子Ｓの小型化が実現でき
る。

【００１９】弾性表面波素子Ｓの実装は図３に示すよう
に行う。まず、図３（ａ）に示すように内部基板３上に
ディスペンサー等でもって所定量（例えば０．０１ｍｇ
〜０．１ｍｇ）の接着材６を塗布する。そして、この接
着材６上に弾性表面波素子Ｓを配設する。このとき、表
面波素子Ｓ，Ｓを接着材６の表面張力Ｆでもって２つの
弾性表面波素子Ｓが近接しても、凸部３ａの高さが弾性
表面波素子Ｓの高さより低いため、接着材６が弾性表面
波素子Ｓの上面に回り込むことはない。また、接着材６
に常温（２５℃）における粘度が５００〜４０００ｃｐ
ｓ（センチポアズ）のエポキシ系又はシリコーン系の熱
硬化性樹脂を使用することにより、図３（ｂ）に示すよ
うに、適度な表面張力及び弾性表面波素子Ｓと内部基板
３との間の毛細管現象等の作用により、弾性表面波素子
Ｓを内部基板３上に安定的にかつ正確に整列させること
ができる。

【００２０】さらに、内部基板３の上面に導電膜１１を
形成しており、図４に示すように、内部基板３に形成さ
れた導電膜１１は、導電性樹脂７を介してグランド電極
に接続しているのでシールド電極として作用し、２つの
弾性表面波素子Ｓ，Ｓ間に発生し圧電基板を介して結合
する電磁波Ｅの伝搬がなくなり、電気特性の劣化がな
い。

【００２１】次に、弾性表面波素子Ｓを実装した内部基
板３をコレットで掴み、パッケージ２に実装する。この
とき、内部基板は弾性表面波素子Ｓの２つ分の大きさよ
りやや大きめに作製しているので、治具が弾性表面波素
子Ｓに触れることがなくなり、弾性表面波素子Ｓが割れ
たりパッケージ２が損傷するという問題は皆無となる。

【００２２】最後に、Ａｕ線等のワイヤボンディングを
行い封止を行う。以上の作製工程により弾性表面波フィ
ルタである弾性表面波装置Ａ１を作製することができ
る。

【００２３】上記の工程により作製された弾性表面波装
置Ａ１は、弾性表面波素子Ｓの割れが発生せず安定して
パッケージ２内に実装できるため、電気特性のばらつき
がほとんどない。また、内部基板３の凸部３ａが、弾性
表面波素子Ｓの厚み約０．３５ｍｍの半分以上の約０．
１８ｍｍ以上であれば、実装機のコレットに触れてしま
う。また、約０．１ｍｍ以下であれば接着材６が凸部３
ａに回り込むため、内部基板３の凸部３ａの最適な高さ
（ｔ３とする）は、０．１ｍｍ＜ｔ３＜０．１８ｍｍが
好適である。

【００２４】また、他の弾性表面波装置を図５及び図６
に示す。この弾性表面波装置Ａ２は、凸部３ａに対向し
且つ少なくとも表面が導電性の凸部１ａを備えた蓋体１
を備えている点を除けば、弾性表面波装置Ａ１と同様な
構成を成すものである。なお弾性表面波装置Ａ１と同一
部材についての説明は省略する。

【００２５】上記構成によれば、図１０に示すように、
蓋体１の凸部１ａも内部基板３と同様にシールド電極と
して作用し、２つの弾性表面波素子間に発生する電磁波
Ｅの伝搬がなくなり、電気特性の劣化がなくなる。

【００２６】このとき、蓋体１の凸部１ａ（高さｔ１と
する）の最下点がチップの上面より下側に来るような高
さのときにシールド効果が見られる。また、蓋体１の凸
部１ａの最下点が内部基板３の凸部３ａに触れると、封
止の際、蓋体１の凸部１ａと内部基板３の凸部３ａの間
に異物が入り込んだ場合、蓋体１とパッケージ２に隙間
ができ封止不良が発生するので、弾性表面波素子Ｓの上
面から蓋体１の凸部１ａの非形成面までの高さをｈ１、
内部基板３の凸部３ａから蓋体１の凸部１ａの非形成面
までの高さをｈ２とすると、ｈ１＜ｔ１＜ｈ２が適して
いる。

【００２７】なお、この場合においても、内部基板３の
凸部３ａの最適な高さ（ｔ３）は、上記実施形態と同様
に、０．１ｍｍ＜ｔ３＜０．１８ｍｍである。

【００２８】さらに、本発明に係る他の弾性表面波装置
を図７及び図８に示す。この弾性表面波装置Ａ３も弾性
表面波装置Ａ１と同様に、まず、圧電基板上に金属膜に
より作製したすだれ状電極指を形成して成る弾性表面波
素子Ｓを、圧電基板材料またはセラミック等を用いて作
製した内部基板３に実装する。このとき、内部基板３は
弾性表面波素子Ｓの２つを配置した面積よりやや大きめ
に形成し、また、中央部に凸部３ａを設ける。そして、
この凸部３ａの高さは弾性表面波素子Ｓの厚みより低
い。これにより、弾性表面波素子Ｓを内部基板３に実装
する際、治具が凸部３ａに触れることがないため、弾性
表面波素子Ｓを凸部３ａに近接させて実装することがで
き、弾性表面波素子Ｓの小型化が実現できる。また、パ
ッケージ２の底部に形成された金属薄膜及び内部基板３
に形成された導電膜はシールド電極として作用し、２つ
の弾性表面波素子Ｓ，Ｓ間に発生する電磁波Ｅの伝搬が
なく、電気特性の劣化もない。

【００２９】次に、これらの弾性表面波素子にＡｕまた
はＳｎはんだ等から成るバンプ８を形成し、その後、弾
性表面波素子Ｓを実装した内部基板３をパッケージ２に
実装する。この実装方法はフリップチップ実装法による
フェイスダウンで行う。このとき、内部基板３の主面は
弾性表面波素子Ｓの２つ分よりやや広めに作製している
ので、治具が素子に触れることがなく、弾性表面波素子
Ｓが割れてパッケージ２が損傷するという問題も生じな
い。最後に、封止を行うことにより、弾性表面波フィル
タである弾性表面波装置Ａ３を作製できる。

【００３０】また、弾性表面波素子Ｓを内部基板３へ実
装する方法として、図９に示すようごとくに行うことに
より、さらに生産性が向上する。すなわちこの方法は、
まず、内部基板３を個々に切断する前に、大基板１２上
に複数条の凸部３ａを形成する。次に、弾性表面波素子
Ｓの側部と凸部３ａの側部との間に接着材を介在させて
実装する。そして、、弾性表面波素子Ｓが実装された大
基板１２をダイシング法等により個々の内部基板３とな
るように切断する。

【００３１】

【実施例】次に、本発明のより具体的な実施例について
説明する。図１に示した弾性表面波装置Ａ１を基本構造
とする弾性表面波フィルタについて説明する。

【００３２】４２度回転ＹカットＸ伝搬のリチウムタン
タレート単結晶からなる圧電基板上に、フォトリソグラ
フィ及びエッチング法を行って、１．９ＧＨｚ帯及び
２．１ＧＨｚ帯を送信帯域とする２つの弾性表面波素子
を作製した。ここで、圧電基板上に形成した励振電極は
すだれ状電極を成すものであり、その電極指幅およびス
ペース幅は夫々約０．５μｍとした。

【００３３】そして、このような励振電極形状を成す弾
性表面波共振子を５個接続したＴ型のラダー型弾性表面
波フィルタとした。また、弾性表面波共振子の構成は、
すだれ状電極指の対数が約４０対〜１５０対、交差幅が
１０λ〜３０λ（ただし、λ：弾性表面波の波長）、電
極の材質はスパッタリング法によって成膜した厚み約２
０００ÅのＡｌ−Ｃｕ合金電極を用いた。

【００３４】また、電極の上部にはＳｉから成る厚み１
５０Åの保護膜をスパッタリング法により形成した。ま
た、弾性表面波素子を作製したリチウムタンタレート圧
電基板は０．３５ｍｍの厚みのものを使用した。これ
は、圧電基板の厚みが０．５ｍｍ以上厚くなると低背位
化の妨げになり、０．１ｍｍ未満の厚みの場合には、電
極加工時にウエハが破損しやすくなるため歩留まりが著
しく低下するからである。

【００３５】内部基板はグリーンシート状にラミネート
したアルミナセラミックを、パンチング加工し凸部を形
成し焼成したものを使用した。凸部の最終厚さ・幅は５
０μｍとした。内部基板の厚みは凸部を含め約０．１５
ｍｍとした。この内部基板と圧電基板の厚みが０．５ｍ
ｍ以上厚くなると前述したように低背位化の妨げにな
り、内部基板０．１ｍｍ未満の厚みの場合には、加工時
に基板が破損し歩留まりが著しく低下するため上記適性
値で作製した。内部基板は圧電基板に使用したリチウム
タンタレート単結晶等でもよい。また、高温耐久性のあ
るシリコン樹脂やガラスエポキシ樹脂でも構わない。

【００３６】フォトリソグラフィに加工で電極形成され
た圧電基板をダイシングし、この弾性表面波素子をマニ
ュピュレータのコレットで吸着し、内部基板へ整列させ
た。このとき、内部基板には素子と基板を接着するため
シリコン樹脂が接合部位に予め塗布されている。整列
後、オーブンでもって１５０℃，１．５時間の硬化を行
って弾性表面波素子と内部基板とを接合した。また、個
々のパッケージへの実装に際し、この素子付き内部基板
をダイシングし切り分けた。

【００３７】内部基板のパッケージへの実装も、パッケ
ージ側接合部位にシリコン樹脂を塗布し、１５０℃、
１．５時間の硬化を行った。電気的接合を得るための配
線はＡｕ線によるワイヤボンディングを行った。Ａｕ線
は直径３０μｍのものを使用した。最後に、パッケージ
にキャップを被せ、封止を行うことにより弾性表面波フ
ィルタを作製した。

【００３８】かくして、図１１の実線で示すように、複
数の弾性表面波素子を正確にばらつきなく、かつ不要な
応力を発生させることなく配列固定させることができた
ので、特性の劣化がなく挿入損失が従来より優れた弾性
表面波フィルタとすることができた。

【００３９】なお、本実施例では梯子型弾性表面波装置
を挙げたが、トランスバーサル型および共振器型等の弾
性表面波装置にも応用可能であることはいうまでもな
い。

【００４０】また、本発明は複数の弾性表面波素子をセ
ラミックパッケージ内に収容したものであるが、これら
複数の弾性表面波素子は、ＲＦ段ブロックダイアグラム
中のデュプレクサ送受信素子、段間フィルタと別帯域段
間フィルタ、段間フィルタとローカル信号リジェクトフ
ィルタ、またはこれらの混合等の種々の組み合わせとす
ることができる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の弾性表面
波装置によれば、弾性表面波素子間に配設した１以上の
突条体の少なくとも側部と前記弾性表面波素子の側部と
の間に粘度の最適な接着材を介在せしめて弾性表面波素
子を配列固定したので、接着材の表面張力等の作用によ
り、弾性表面波素子をばらつきなく正確に配列すること
ができ、弾性表面波素子実装時の不良を抑え、電気特性
のばらつきが小さく、しかも電気特性の劣化のない、特
性及び信頼性の優れた弾性表面波装置を提供できる。

【００４２】また、突条体に対向し且つ少なくとも表面
が導電性の凸部を備えた蓋体で前記弾性表面波素子を覆
ったので、弾性表面波素子の電磁波の影響を極力防止し
た優れた弾性表面波装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る弾性表面波装置の一実施形態を示
す一部破断斜視図である。

【図２】本発明に係る弾性表面波装置の断面図である。

【図３】（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の弾性表面波
素子を配列させる様子を説明する断面図である。

【図４】本発明の弾性表面波装置における電磁波の様子
を説明する断面図である。

【図５】本発明に係る弾性表面波装置の一実施形態を示
す一部破断斜視図である。

【図６】本発明に係る弾性表面波装置の断面図である。

【図７】本発明に係る弾性表面波装置の一実施形態を示
す一部破断斜視図である。

【図８】本発明に係る弾性表面波装置の断面図である。

【図９】本発明の弾性表面波素子の内部基板への実装法
を示す斜視図である。

【図１０】本発明の弾性表面波装置における電磁波の様
子を説明する断面図である。

【図１１】弾性表面波装置の電気特性を示すグラフであ
る。

【図１２】携帯電話のRF段のブロックダイアグラムであ
る。

【図１３】弾性表面波装置の一部破断斜視図である。

【図１４】弾性表面波装置の断面図である。

【図１５】弾性表面波素子の電磁波の影響を説明する断
面図である。

【符号の説明】

１：蓋体 ２：パッケージ ３：内部基板 ４：ワイヤ ５：シールリング ６：接着材 ７：導電性樹脂 ８：バンプ ９：接着材 Ｅ：電磁波 Ｆ：表面張力 Ｓ：弾性表面波素子 Ａ１，Ａ２，Ａ３：弾性表面波装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パッケージ底面に複数の弾性表面波素子
   を並設した弾性表面波装置であって、弾性表面波素子間
   に配設した１以上の突条体の少なくとも側部と前記弾性
   表面波素子の側部との間に接着材を介在せしめ、前記弾
   性表面波素子を配列固定して成ることを特徴とする弾性
   表面波装置。
2. 【請求項２】 前記接着材は、常温における粘度が５０
   ０〜４０００ｃｐｓの熱硬化性樹脂から成ることを特徴
   とする請求項１に記載の弾性表面波装置。
3. 【請求項３】 前記突条体に対向し且つ少なくとも表面
   が導電性の凸部を備えた蓋体で前記弾性表面波素子を覆
   って成ることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波
   装置。