JP2000312127A - 弾性表面波装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 減衰特性を損なわずに、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。 【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

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば携帯電話等
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。

【０００２】

【従来技術とその課題】現在、移動体通信機器に用いら
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。

【０００３】従来、図９（ａ）〜（ｃ）に示す弾性表面
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。

【０００４】基板１０２には、アルミニウムやアルミニ
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。

【０００５】励振電極１０３には、その上面に保護膜１
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。

【０００６】ワイヤー１１４を接続する部分には、接続
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。

【０００７】このような弾性表面波フィルタにおいて
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。

【０００８】さらに、図９（ａ）に示すように、セラミ
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。

【０００９】また、図１１（ａ）〜（ｃ）に示すような
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。

【００１０】しかしながら、セラミックパッケージ１０
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。

【００１１】そこで本発明は、減衰特性を損なわずに、
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。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
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。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、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。

【００１４】図１に弾性表面波装置として弾性表面波フ
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。

【００１５】ここで、圧電基板２の上面及び側面に形成
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。

【００１６】ダイシングで切り離した圧電基板２の側面
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。

【００１７】そこで、本発明では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。

【００１８】また、図１及び図６（ｌ）で明示した圧電
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。

【００１９】上記のようにして構成した弾性表面波フィ
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。

【００２０】なお、図１において８は導電性樹脂等から
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。

【００２１】ここで、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、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。

【００２２】また、チップ弾性表面波フィルタの圧電基
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。

【００２３】なお、本発明ではラダー型フィルタについ
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。

【００２４】

【実施例】以下、本発明に係るチップ弾性表面波フィル
タを作製した具体的実施例について説明する。

【００２５】図５（ａ）〜（ｈ）、及び図６（ｉ）〜
（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。

【００２６】（１）まず、基板２（タンタル酸リチウム
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。

【００２７】（２）図５（ｂ）に示すように、フォトレ
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。

【００２８】（３）図５（ｃ）に示すように、ステッパ
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。

【００２９】（４）図５（ｄ）に示すように、ＲＩＥ装
置により電極３を所望パターンにエッチングを行った。

【００３０】（５）図５（ｅ）に示すように、フォトレ
ジスト７を剥離しパターンニングを終了した。

【００３１】（６）図５（ｆ）に示すように、ＳｉＯ₂
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。

【００３２】（７）図５（ｇ）に示すように、フォトレ
ジスト７を厚み約３μｍで全面に再度塗布した。

【００３３】（８）図５（ｈ）に示すように、入出力電
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。

【００３４】（９）図６（ｉ）に示すように、入出力電
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。

【００３５】（１０）図６（ｊ）に示すように、Ａｌ電
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。

【００３６】（１１）図６（ｋ）に示すように、フォト
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。。

【００３７】（１２）図６（ｌ）に示すように、ウエハ
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。

【００３８】次に、実装について説明する。

【００３９】（１３）図６（ｍ）に示すように、上記チ
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。

【００４０】（１４）図１に示すように、圧電基板２の
上面２ｃ及び側面２ｂにＡｌを蒸着により厚み１０００
Å形成した。

【００４１】（１５）最後に、フィルタ基板１０をチッ
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。

【００４２】上記の実装には、接地用電極３ｂの外周及
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。

【００４３】上記弾性表面波フィルタの実装構造によれ
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。

【００４４】このようにして得られたチップ弾性表面波
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。

【００４５】従来構成と比較して良好な減衰特性が得ら
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。

【００４６】また、本発明のチップ弾性表面波フィルタ
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。

【００４７】図７は対向間隔ｄとその箇所に生じる容量
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。

【００４８】

【発明の効果】本発明の弾性表面波装置によれば、圧電
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。

【００４９】さらに、保護膜として導電性である金属材
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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る弾性表面波装置の実装構造を模式
的に示す断面図である。

【図２】本発明に係る他の弾性表面波装置の電極構造を
模式的に示す平面図である。

【図３】本発明に係る他の弾性表面波装置の実装構造を
模式的に示す断面図である。

【図４】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ本発明の弾性表面
波装置の電気特性を説明する線図である。

【図５】（ａ）〜（ｈ）は、それぞれ本発明の弾性表面
波装置の製造工程を説明する断面図である。

【図６】（ｉ）〜（ｍ）は、それぞれ本発明の弾性表面
波装置の製造工程を説明する断面図である。

【図７】本発明の弾性表面波装置の対向間隔と容量との
関係を示す線図である。

【図８】本発明の弾性表面波装置の対向容量とＶＳＷＲ
との関係を示す線図である。

【図９】従来の弾性表面波フィルタを説明する図であ
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Ａ−Ａ線拡大断面図である。

【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、ぞれぞれ従来の弾性表面
波フィルタの電気特性を説明する線図である。

【図１１】従来の他の弾性表面波フィルタを説明する図
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。

【図１２】（ａ）〜（ｃ）は、ぞれぞれ従来の他の弾性
表面波フィルタの電気特性を説明する線図である。

【符号の説明】

１，１’：チップ弾性表面波フィルタ（弾性表面波装
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)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。