JP2000312127A - 弾性表面波装置 - Google Patents
弾性表面波装置Info
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Abstract
能で信頼性の優れた弾性表面波装置を提供すること。 【解決手段】 励振電極を形成した圧電基板2の一主面
側を下側にして回路基板上に実装するようにした弾性表
面波装置1であって、圧電基板2の側面が下面に対して
鋭角に形成されているとともに、圧電基板2の他主面側
及び側面に保護膜12が被着されていることを特徴とす
る。
Description
の移動体通信機器に用いられ、弾性表面波フィルタやデ
ュプレクサ等の弾性表面波装置に関する。
れる弾性表面波フィルタは、激化する携帯電話端末の小
型化のために、極限までに低実装面積で低重量且つ低背
であることが望まれている。
波フィルタJ1は、主として励振電極が形成された圧電
性の単結晶から成る基板102と、それを封止実装する
セラミックパッケージ108から成る。
ウム−銅合金等から成る櫛歯状の弾性表面波共振子電極
(励振電極)103、入出力電極113a,113bと
グランド電極(図示せず)、及びそれらの接続電極が同
一面に形成されている。
04が形成されており、ごみなどの異物の付着や腐食を
防止している。基板102は樹脂110によりセラミッ
クパッケージ108の底部に固定され、基板102上の
入出力電極103aとグランド電極(図示せず)が、セ
ラミックパッケージ108の入出力端子電極113a,
113bへ、それぞれワイヤー114を用いて導通接続
されている。
の安定性確保のため保護膜は形成されない。基板102
は弾性体であるので、自由振動を確保する空間105が
必要である。このため、上部にリッド109が設けら
れ、外部から水分や湿気が入ることによる振動ダンピン
グを防止するように、セラミックパッケージ108と樹
脂110により気密封止されている。特に、水分等の浸
入は圧電基板が四ホウ酸リチウム単結晶等の場合には潮
解性があるので信頼性等の点で深刻な問題となる。
は、基板102とセラミックパッケージ108との電気
的接続をワイヤー114により行っており、この分の高
さが小型化の妨げとなっていた。また、セラミックパッ
ケージ108は基板102に比べ非常に大きく、例えば
1辺当たり約1.5〜2.1mmも大型化し、底面積に
いたっては約3倍にもなっていた。
ックパッケージ108内部のグランド端子電極113b
が、幅の狭い端面グランド電極を介して、図9(c)に
示すように、セラミックパッケージ108の裏面に接続
されているためインダクタ成分が発生しており、図10
に円部で示すように、通過帯域(ハッチング部分)の低
周波側、及び4〜6GHzにおける減衰特性が劣化して
いた。
弾性表面波フィルタJ2は、基板102上の入出力電極
103aとグランド電極(図示せず)とを、金属製のバ
ンプ111を介してセラミックパッケージ108上の端
子電極113a,113bへ接続し、バンプ111と端
子電極113a,113bとの接続強度の低さを補うた
め導電性の樹脂112により補強を行っている。また、
導電性樹脂112はバンプ111の平坦度の悪さを吸収
する役目も担っている。以上の構造により、ワイヤーの
ループ高さの分だけ低背化を図ることができる。
8の底面積が小型になることにより裏面の入出力端子電
極113aの間隔gが狭くなり、この電極間に容量が発
生している。このため、図12に円部で示すように、通
過帯域(ハッチング部分)の高周波側、及び3GHz近
傍の減衰特性が劣化していた。また、依然としてセラミ
ックパッケージ108がフィルタ形状の大部分を占め、
小型,軽量,低背化の妨げとなっていた。
究極的に小型化が可能で信頼性の優れた弾性表面波装置
を提供することを目的とする。
に、本発明の弾性表面波装置は、励振電極を形成した圧
電基板の一主面側を下側にして回路基板上に実装するよ
うにした弾性表面波装置であって、圧電基板の側面が前
記回路基板に対して鋭角に形成されているとともに、該
圧電基板の他主面側及び側面に保護膜が被着されている
ことを特徴とする。また好適には圧電基板の側面が回路
基板に対して45°〜80°に形成するとよく、さら
に、保護膜が金属等の導電性膜で構成すれば外濫電波
(高調波等)を好適にシールドすることができる。
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。
ィルタ1の実装構造の断面図を、図2にその電極構造を
示す。弾性表面波フィルタ1は、例えばタンタル酸リチ
ウム単結晶、ランガサイト型結晶構造を有する単結晶
(例えば、ランタン−ガリウム−ニオブ系単結晶)、四
ホウ酸リチウム単結晶等の圧電基板2の下面2aに励振
電極等の電極3が形成されている。すなわち、圧電基板
2の下面2aに、後記する励振電極である櫛歯状の共振
子電極3cの複数が、例えばラダー型回路に接続されて
おり、その接続電極3d,入出力電極3a,接地用電極
3bの上に、シリコンや酸化シリコン等の半導電性また
は絶縁性の電極保護膜4が形成されている。また、圧電
基板2の上面2c及び側面2bには、導電性の保護膜で
ある金属薄膜12が薄膜形成法により被着形成され、耐
候性に富む構造のチップ弾性表面波フィルタを実現して
いる。
する保護膜は、外濫電波(高調波等)をシールドするた
めに、導電性であることが望ましいが、さらに気密性を
確保することができ、成膜を簡便且つ容易にする上で金
属とするのがよい。金属薄膜12を形成するに当たり、
チップ弾性表面波フィルタを個々にダイシングにて切り
離しを行った後、蒸着法によりAl,Au,Ti,Cr
等から成る1種以上の金属を成膜するかAl膜とCu膜
との積層構造,W膜とAu膜の積層構造等を形成する。
にも、金属薄膜12を適度な厚みで構成させる必要があ
るが、この成膜は蒸着法で行うのが最も簡便である。こ
のとき、蒸着粒子は被蒸着面へほぼ垂直方向に成膜され
るため、圧電基板2の側面が垂直の場合は均一な成膜が
困難である。
ルタを個々にダイシングにて切り離す際に、ダイシング
の歯の形状が凸状(例えばV字状)のものを用い、素子
端部にテーパを形成しながら切り離す。そして、圧電基
板2の上面と側面に膜厚500Å〜10μmの金属薄膜
12を形成する。ここで、膜厚を上記範囲にしたのは、
500Å未満とすると圧電基板2の側面や上面端部等に
おいて成膜が困難となり耐候性に信頼が保てず、10μ
mを超えると金属薄膜12と圧電基板2の線膨張係数の
差により低温で圧縮応力、または高温で引っ張り応力が
発生し温度特性に悪影響を及ぼすからである。
基板2の下面2aと側面2bとの成す角度(テーパ角)
θは、45〜80度が最良である。この理由は、テーパ
角が80度を超えると蒸着材が圧電基板2の側面に均一
に成膜されない。また、テーパ角が45度未満であれば
圧電基板2の側面が鋭利になり、チップを載置する際、
圧電基板2に割れやカケが発生し、弾性表面波の伝搬に
悪影響を及ぼすからである。
ルタ1は、圧電基板2の下面側もしくは側面に、共振子
電極3cを取り囲む接地用電極3bを形成して回路基板
6上に実装する。そして、回路基板6の表面と共振子電
極3cの表面との間hが、弾性表面波の波長以上の距離
に設定されている。
成る導電性の接着材であり、9はフィルタ基板10上に
形成した金属等から成る接続パッドであり、11はビア
電極、13は外部取り出し電極である。そして、このよ
うに構成された弾性表面波フィルタ1を外部回路基板に
実装するようにする。また、図3に示すように、図1の
フィルタ基板10の代わりに、直接、ガラスエポキシ等
から成る回路基板6に、圧電基板2の下面2a側をフェ
ースダウン実装するようにした弾性表面波フィルタ1’
(フィルタ基板10の代わりに回路基板6を用いた以外
は弾性表面波フィルタ1と構成は同様)を構成してもよ
い。
は同一プロセスにて形成されているので、これらの電極
は平坦度に優れている。また、半導電性または絶縁性か
ら成る電極保護膜4よりも入出力電極と接地用電極が突
出しているので、自由振動のための空間5を保つことが
でき、このままフィルタ基板10若しくは回路基板6へ
フェースダウンで実装することが可能である。また、接
地用電極3bが基板2の全周囲に形成されているので気
密性も確保される。
板の上面及び側面に金属薄膜を形成しているので、RF
(Radio Frequency)ブロックでの不要
な電磁波の遮断が可能である。
て説明したが、共振器型や伝搬型のフィルタやフィルタ
以外のデュプレクサ等の弾性表面波装置についても、励
振電極を有するものであればよく、本発明の要旨を逸脱
しない範囲で適宜変更し実施が可能である。
タを作製した具体的実施例について説明する。
(m)は、それぞれチップ弾性表面波フィルタの製造プ
ロセスを示す模式的な断面図である。なお、製造にはス
テッパー(縮小投影露光機)及びRIE(Reactive Ion
Etching)装置を用いフォトリソグラフィーを行った。
単結晶の42°Yカット)をアセトン・IPA等を使用
して超音波洗浄を施し、有機成分の除去を行った。次
に、クリーンオーブンによって充分に基板乾燥を行った
後、図5(a)に示すように、電極3の成膜を行った。
電極3の成膜にはスパッタリング装置を使用し、Al−
Cu(2重量%)合金から成る電極3を成膜した。この
電極膜厚は約2000Åとした。
ジスト7を約0.5μmの厚みにスピンコートにより塗
布した。
ーにより所望形状にパターンニングを行い、現像装置に
て不要部分のフォトレジスト7をアルカリ現像液で溶解
させ、所望レジストパターンを形成した。
置により電極3を所望パターンにエッチングを行った。
ジスト7を剥離しパターンニングを終了した。
から成る電極保護膜4をスパッタリング装置にて250
Åの厚みに成膜した。
ジスト7を厚み約3μmで全面に再度塗布した。
極3a及び接地用電極3bを形成する基板2のフォトレ
ジスト7の一部を感光させ削除した。
極3aと接地用電極3bを形成する基板2のSiO2 電
極保護膜4をCDEにより除去した。
極を電極保護膜4よりも厚くなるよう2μmの厚みに蒸
着法により成膜した。
レジスト7とともにフォトレジスト上の電極材料をリフ
トオフにより除去した。。
をダイシングラインに沿ってV字型の歯を用いてダイシ
ングし、チップ端部のテーパ角θが45°〜80°とな
るように分割しチップを完成させた。
ップをフィルタ基板10にフェースダウン実装し、入出
力電極3aとグランド電極3bを基板上の電極とを導電
性樹脂(図示せず)により接続した。
上面2c及び側面2bにAlを蒸着により厚み1000
Å形成した。
プに合わせてダイシングにより個片に分割して個々のフ
ィルタ1を完成させた。
び入出力電極部に、銀フィラーを90〜93重量%、又
は81〜86重量%含有させた、反応性ポリエステル系
樹脂又はエポキシ系樹脂をスクリーン印刷法にて塗布
し、一旦、80℃,1時間程度の仮硬化を行い、次い
で、120〜225℃,10〜60分で硬化させて実装
を行った。
ば、金属材により圧電基板外周部を取り囲んでおり、ま
た基板2の周囲を接地用電極3bで取り囲こむようにし
ているので、気密性も同時に確保できた。また、入出力
電極3aと接地用電極3bは同一プロセスにて形成され
ているので、平坦度に優れており導通信頼性を極めて高
くすることができる。また、空間5の高さは2μm程度
に確保されており、この高さは弾性表面波フィルタの中
心周波数における波長とほぼ同等であり、これ以上の空
間高さがあれば弾性表面波の振動を妨げることがない。
フィルタの電気特性は、図3に示すように、従来生じて
いた減衰特性の劣化が無く、良好な減衰特性を得ること
ができた。また、通過帯域(ハッチング部分)よりも高
周波側では20dB以上の減衰量を得ることができ、し
かも通過帯域近傍の減衰特性の劣化もなかった。
れたのは、従来のセラミックパッケージを不要とするこ
とにより、不要なインダクタンスが発生しないこと、及
びセラミックパッケージがないために、幅が広い入出力
端子電極が不要で、回路基板との導通接続するだけの入
出力電極で済むため、入出力間電極の対向距離が広く、
発生容量が小さくなること等が考えられる。
においては、図2に表示d(対向間隔)で示す箇所にお
いて、入出力3aと接地用電極3bの対向容量による特
性劣化が懸念されるが、これについては全く問題がない
ことを確認した。この箇所の容量により変化するのは主
としてVSWR(定在波比)であり、VSWRに変化が
なければ減衰特性については全く問題はないことが判明
した。
Cの関係を示すグラフである。対向間隔dが20μm以
下になると急激に発生する容量が大きくなることを示し
ている。dが20μmにおける容量は約0.14pFで
あるので、この場合のVSWRの変化は、図8に示すよ
うに高々0.08であることがわかった。したがって、
対向間隔dは20μm以上あれば特性の劣化がないこと
が確認できた。
基板の側面が下面に対し鋭角に形成されているととも
に、圧電基板の上面及び側面に保護膜が被着されている
ので、究極的に小型化,低背化が可能となり、特に圧電
基板の側面を下面に対し45°〜80°の最適角度とす
ることにより、圧電基板の破損を極力防止するととも
に、保護膜を薄膜形成法にて均一に成膜することができ
る。
料を用いることにより、保護膜の形成が容易である上
に、不要な電磁波等をシールドすることができ、しかも
気密性を十分に確保することが可能な、製造容易で信頼
性に優れた弾性表面波装置を提供することができる。
的に示す断面図である。
模式的に示す平面図である。
模式的に示す断面図である。
波装置の電気特性を説明する線図である。
波装置の製造工程を説明する断面図である。
波装置の製造工程を説明する断面図である。
関係を示す線図である。
との関係を示す線図である。
り、(a)は封止していない状態の上視図、(b)は下
視図、(c)は(a)のA−A線拡大断面図である。
波フィルタの電気特性を説明する線図である。
であり、(a)は封止していない状態の上視図、(b)
は下視図、(c)は(a)のB−B線拡大断面図であ
る。
表面波フィルタの電気特性を説明する線図である。
置) 2:圧電基板 3:電極 3a:入出力電極 3b:接地用電極 3c:共振子電極(励振電極) 3d:接続電極 4:電極保護膜 5:空間 6:回路基板 7:フォトレジスト 8:接着材 9:接続パッド 10:フィルタ基板 11:ビア電極 12:金属薄膜
Claims (3)
- 【請求項1】 励振電極を形成した圧電基板の下面側を
回路基板上に実装するようにした弾性表面波装置であっ
て、前記圧電基板の側面を下面に対し鋭角に形成すると
ともに、該圧電基板の上面及び側面に保護膜を被着形成
したことを特徴とする弾性表面波装置。 - 【請求項2】 前記圧電基板の側面を下面に対して45
°〜80°に形成したことを特徴とする請求項1に記載
の弾性表面波装置。 - 【請求項3】 前記保護膜が導電性であることを特徴と
する請求項1に記載の弾性表面波装置。
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JP12087199A JP3722642B2 (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | 弾性表面波装置 |
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