JP2001077659A

JP2001077659A - 弾性表面波装置

Info

Publication number: JP2001077659A
Application number: JP25024899A
Authority: JP
Inventors: Kazunobu Shimoe; 一伸下江
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-09-03
Filing date: 1999-09-03
Publication date: 2001-03-23

Abstract

(57)【要約】【課題】容器内に弾性表面波素子をフェースダウン方式
にて実装した弾性表面波装置において、素子と容器間の
機械的、電気的接合の不良や、素子機能面上の配線パタ
ーンの断線や、素子と容器との電気的な短絡等を防ぐこ
とができる弾性表面波装置を提供する。【解決手段】本発明における弾性表面波装置は、パッケ
ージ容器の素子実装面上または素子実装面上に形成され
たパッケージ電極上に存在するバンプ電極を除く凸部
が、いずれも弾性表面波素子の表面または表面に形成さ
れた櫛形電極、入出力電極などの電極に接していないこ
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、表面実装を可能と
するパッケージ容器内に電子デバイス素子を収容した電
子部品に関するもので、特に、パッケージ容器内に弾性
表面波素子をバンプ電極を介してフェースダウン方式で
実装した弾性表面波装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子部品の小型化、低背化に伴
い、電子デバイス素子の表面側を基板の実装面に対向さ
せ直接実装する、フェースダウン方式による実装が開発
されている。

【０００３】従来のフェースダウン方式による実装を用
いた弾性表面波装置を、図２〜７を用いて説明する。図
２は弾性表面波装置の断面図、図３は弾性表面波装置を
構成する弾性表面波素子の表面側を示した平面図、図４
は弾性表面波装置を構成するパッケージ容器の平面図、
図５は図４に示すパッケージ容器のＡ−Ａ線における断
面図を示す。また、図６、７は弾性表面波素子のパッケ
ージ容器へのバンプ電極を介した実装部分の拡大断面図
である。

【０００４】図３に示すように、弾性表面波素子２は表
面に櫛形電極２０や入出力電極１６、１７などが形成さ
れている。すなわち、弾性表面波素子２は、圧電基板２
１と、圧電基板２１上にＡｌを主成分とする導電性の薄
膜で形成された櫛形電極２０、反射器電極１９、入力電
極１６、出力電極１７、アース電極１８等で構成されて
いる。

【０００５】図２に示すように、弾性表面波素子２は櫛
形電極２０や反射器電極１９等が形成された表面３を下
に向け、すなわち、素子２の表面３がパッケージ容器４
の素子実装面５に対向するように配置されており、バン
プ電極１１を介して素子２とパッケージ容器４が機械
的、電気的に接続、すなわちフェースダウンボンドされ
ている。パッケージ容器４は金属等の蓋８を用いて気密
封止されている。

【０００６】パッケージ容器４は図４、５に示すよう
に、Ａｌ₂Ｏ₃等のセラミックスからなるベース基板３
２、および側壁３１から構成される。パッケージ容器４
の内底面に位置する弾性表面波素子２を実装するための
素子実装面５の上には、素子２とパッケージ容器４を電
気的に接続するためのパッケージ電極、すなわち、入力
電極パターン１３、出力電極パターン１４、アース電極
パターン１５が形成されている。また、パッケージ容器
の外側には、弾性表面波装置１の表面実装を可能とする
ための外部電極端子、すなわち、入力電極端子２３、出
力電極端子（図示せず）、アース電極端子２５が形成さ
れている。入力電極端子２３と入力電極パターン１３、
出力電極端子と出力電極パターン１４、アース電極端子
２５とアース電極パターン１５はそれぞれ電気的に接続
されている。入力電極パターン１３、出力電極パターン
１４、アース電極パターン１５、入力電極端子２３、出
力電極端子、アース電極端子２５は、タングステンやモ
リブデン等の金属膜上にＮｉめっき、Ａｕめっきが施さ
れた構成を有する。

【０００７】次に、従来の弾性表面波装置の製造方法を
説明する。まず、パッケージ容器４のベース基板３２お
よび側壁３１形成用のセラミックグリーンシートのマザ
ーシートにパンチング加工やカッティング加工を施しス
ルーホールや打ち抜き部を形成した後、ベース基板３２
形成用のセラミックグリーンシートに、パッケージ電極
１３〜１５と外部電極端子２３、２５を形成するための
タングステンやモリブデン等の金属膜を厚膜印刷により
形成する。次に、ベース基板３２と側壁３１形成用のセ
ラミックグリーンシートを積層、圧着し、焼成した後、
前記金属膜表面にＮｉめっき、Ａｕめっきを施す。最後
に多数の基板に分割し、パッケージ容器４が完成する。

【０００８】このようにして形成されたパッケージ容器
４の素子実装面５上に、弾性表面波素子２をフェースダ
ウン方式にて実装する。まず、素子２の表面３に形成さ
れた入力電極１６、出力電極１７、アース電極１８上
に、バンプ電極１１をＡｕワイヤ等を用いたボールボン
ディング工法により形成する。つづいて、入力電極１
６、出力電極１７、アース電極１８が、前記パッケージ
容器４の内底面に位置する素子実装面５に形成された入
力電極パターン１３、出力電極パターン１４、アース電
極パターン１５にそれぞれ対向するように素子２とパッ
ケージ容器４を配置し、これらの電極をバンプ電極１１
を介して互いに接続する。接続時には、超音波と熱を同
時に印加し、バンプ電極１１とパッケージ電極１３〜１
５を機械的、電気的に接続する。最後に、パッケージ容
器４の開口部を金属等の蓋８を用いて気密封止し、弾性
表面波装置１が完成する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなフェースダウン方式による実装を用いた弾性表面波
装置１の場合、以下のような問題が発生する。すなわ
ち、従来の弾性表面波装置１の製造方法においては、セ
ラミックグリーンシートにパンチングやカッティング等
の加工を施す工程でセラミックの屑が生じることがあ
る。また、パッケージ電極１３〜１５形成用のタングス
テンやモリブデン等の金属膜を素子実装面５に厚膜印刷
により形成する工程において、金属の屑が生じることが
ある。このようにして生じたセラミックの屑や金属の屑
はパッケージ容器４の素子実装面５に付着することがあ
る。

【００１０】図６に示すように、セラミックスの屑がパ
ッケージ容器の素子実装面５上に付着する場合、これら
の付着物５１、５２は、５〜１００μｍ程度の高さのも
のが存在する。一方、パッケージ容器の素子実装面に形
成されるパッケージ電極１３〜１５は、下層のタングス
テンやモリブデン等の金属膜５４とその上に施されるＮ
ｉめっき層５５、Ａｕめっき層５６の厚さを合計しても
１０〜３０μｍ程度の膜厚であるため、これよりも高さ
の高い前記付着物５１、５２は、パッケージ電極の表面
から突出し、突起異物となる。素子実装面表面でパッケ
ージ電極が形成されない部分に付着したセラミックスの
屑５１は、そのままセラミックスの突起異物となり、パ
ッケージ電極が形成される部分に付着したセラミックス
の屑５２は、その上からパッケージ電極が形成されるこ
とにより、パッケージ電極上に存在する導電性の突起異
物となる。

【００１１】また、図７に示すように、タングステンや
モリブデン等の金属の屑がパッケージ容器の素子実装面
５上に付着した場合、パッケージ電極が形成されない部
分に付着した金属の屑５７は、そのまま導電性の突起異
物となり、パッケージ電極となるタングステンやモリブ
デン等の金属膜５４の上に付着した金属の屑５３は、Ｎ
ｉめっき５５、Ａｕめっき５６を施すことで成長し、パ
ッケージ電極上に存在する導電性の突起異物となる。ま
た、めっき工程におけるめっき屑が付着した場合や、そ
の他の要因で金属屑が付着した場合にも同様の突起異物
が形成される。

【００１２】フェースダウン方式の実装を用いた弾性表
面波装置１では、パッケージ容器の素子実装面５に素子
２の表面３を対向させパッケージ容器に直接実装するた
め、実装面５にバンプ電極１１の高さ以上の突起異物が
存在すると、素子２とパッケージ容器４間の機械的、電
気的接合がうまく行かず接合不良となる。

【００１３】また、例えば超音波を印加しながら弾性表
面波素子を実装する場合では、素子２の表面３に形成さ
れた櫛形電極２０や反射器電極１９、入出力電極１６、
１７、アース電極１８等の電極に突起異物が物理的に接
触していると、超音波振動により素子２が揺動され、こ
れら素子表面の電極パターンが断線する恐れがある。

【００１４】さらに、突起異物５３が導電性であり、か
つ、実装面５上のアース電極パターン１５上に存在する
場合、この突起が素子２の表面３に形成された入力電極
１６、出力電極１７、あるいはそれらに電気的につなが
っている電極に接触することで電気的に短絡され、弾性
表面波素子としての電気的な機能を果たさなくなるとい
う問題もある。

【００１５】なお、弾性表面波素子は、櫛形電極２０や
入出力電極１６、１７などの電極が素子表面に露出した
状態で設けられているため、前記突起異物による上述の
電極パターンの断線や素子とパッケージ容器との電気的
短絡等の問題が特に生じやすい。

【００１６】そこで、本発明は、パッケージ容器内に弾
性表面波素子をフェースダウン方式にて実装した弾性表
面波装置において、素子とパッケージ容器間の機械的、
電気的接合の不良や、素子表面の電極パターンの断線や
素子とパッケージ容器との電気的な短絡等を防ぐことを
目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は次のような構成を有することを特徴とす
る。すなわち本発明は、表面に櫛形電極および入出力電
極が形成された弾性表面波素子と、内底面に弾性表面波
素子を実装するための素子実装面を有するとともに、そ
の素子実装面にパッケージ電極が形成されたパッケージ
容器と、パッケージ容器を気密封止するための蓋とを有
し、弾性表面波素子の表面をパッケージ容器の素子実装
面に対向させた状態で、弾性表面波素子の入出力電極と
パッケージ容器のパッケージ電極とをバンプ電極を介し
て接続した弾性表面波装置において、パッケージ容器の
素子実装面上またはパッケージ電極上に存在するバンプ
電極を除く凸部が、いずれも弾性表面波素子の表面また
は表面に形成された櫛形電極などの電極に接していない
ことを特徴とする。

【００１８】このように、素子実装面上またはパッケー
ジ電極上に存在するバンプ電極を除く凸部、例えば従来
の弾性表面波装置において生じていた突起異物等が、い
ずれも弾性表面波素子の表面または櫛形電極や入出力電
極などの電極に接していない状態であれば、素子とパッ
ケージ容器間の機械的、電気的接合の不良や、素子表面
の電極パターンの断線や素子とパッケージ容器との電気
的な短絡等を防ぐことができる。

【００１９】また、前記素子実装面上またはパッケージ
電極上に存在するバンプ電極を除く凸部の高さは、パッ
ケージ電極上面を基準として、１０μｍ以下であること
が望ましい。例えば、直径が２０〜３５μｍのワイヤを
用いたボールボンディング工法によりバンプ電極を形成
する場合、バンプ電極の形成された前記素子をパッケー
ジ容器内の実装面にバンプ電極を介してフェースダウン
ボンデイングすると、前記素子と前記パッケージ容器の
接合信頼性が得られるバンプ電極の高さはおおよそ１５
〜３５μｍ程度となる。したがって、本発明のように、
素子実装面上またはパッケージ電極上に存在するバンプ
電極を除く凸部、例えば突起異物等の高さがパッケージ
電極上面を基準として１０μｍ以下、すなわち、バンプ
電極の高さよりも低ければ、凸部が素子の表面や表面に
形成された櫛形電極や入出力電極などの電極と接触する
ことなく、接合不良や、配線パターンの断線や電気的短
絡等の問題を防ぐことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図１を用い
て説明する。図１は本発明の弾性表面波装置３６の断面
図を示す。従来の弾性表面波装置と同様に、弾性表面波
素子３３は櫛形電極や入出力電極などの形成された表面
３５を下に向け、すなわち、表面３５がパッケージ容器
４５の素子実装面４３に対向するように配置され、バン
プ電極３７を介して素子３３とパッケージ容器４５が機
械的、電気的に接続、すなわちフェースダウン方式によ
り実装される。パッケージ容器４５は金属等の蓋３４を
用いて気密封止される。

【００２１】本発明の弾性表面波装置３６は、パッケー
ジ容器４５の内底面に位置する素子実装面４３上に存在
するの凸部４４の高さが低い点を除いては、パッケージ
容器４５、弾性表面波素子３３、蓋３４ともに従来の弾
性表面波装置と同じ構造を有する。

【００２２】次に、本発明の弾性表面波装置３６の製造
方法を説明する。パッケージ容器４５のベース基板４２
および側壁４１を形成するためのセラミックグリーンシ
ートのマザーシートにパンチング加工やカッティング加
工を施し、スルーホールや打ち抜き部を形成した後、ベ
ース基板４２形成用のセラミックグリーンシートに、パ
ッケージ電極３８、３９、および外部接続端子４６、４
７を形成するためのタングステンやモリブデン等の金属
膜を厚膜印刷により形成する。次に、ベース基板４２と
側壁４１形成用のセラミックグリーンシートを積層、圧
着し、焼成する。以上の工程は、従来の弾性表面波装置
の製造方法と同様である。

【００２３】つづいて、金属膜の形成されたパッケージ
容器の素子実装面４３に付着したセラミックや金属の屑
を除去する。除去の方法としては、例えば、素子実装面
４３に高空圧のＡｉｒまたは高空圧のＮ₂を吹き付ける
方法や、素子実装面４３に高水圧の水または溶剤を吹き
付ける方法や、セラミックや金属の屑にレーザー等を照
射することにより除去する方法等を用いることができ
る。このように、パッケージ容器の素子実装面の付着物
のうちサイズの大きな物を除去することによって、素子
実装面４３が平坦化される。

【００２４】次に、後に形成するバンプ電極との密着強
度を上げるため、金属膜表面にめっきを施す。具体的に
は、金属膜表面にＮｉめっきを施し、つづけてＡｕめっ
きを施す。最後にカッティング加工を施すことにより多
数の基板に分割し、パッケージ容器４５が完成する。本
発明では、めっきを行う前の工程で素子実装面４３に付
着したセラミックや金属の屑のうちサイズの大きなもの
は除去されている。また、残った付着物の上にめっき金
属が堆積し、突起異物が成長しても、その高さはバンプ
電極の高さ以下に抑えられ、弾性表面波素子を実装する
際に突起異物が弾性表面波素子の表面または表面に形成
された櫛形電極や入出力電極などの電極に接触するのを
防ぐことができる。

【００２５】このようにして形成された電極３８、３９
を有するパッケージ容器４５上に、弾性表面波素子３３
をバンプ電極３７を介してフェースダウン方式にて実装
する。バンプ電極３７の形成方法および素子３３の実装
方法は従来の方法と同様とする。最後に、前記パッケー
ジ容器４５の開口部を金属等の蓋３４を用いて気密封止
し、弾性表面波装置が完成する。

【００２６】本実施例では、素子実装面４３に付着した
セラミックや金属の屑のうちサイズの大きなものを除去
しているため、パッケージ容器の弾性表面波素子実装面
のバンプ電極を除く突起異物の高さは、バンプ電極の高
さよりも十分に低く、パッケージ電極の上面を基準とし
て１０μｍ以下に抑えられている。したがって、突起異
物が素子の表面や表面に形成された櫛形電極や入出力電
極などの電極と接触することなく、接合不良や配線パタ
ーンの断線や電気的短絡等の問題を防ぐことができる。

【００２７】また、本実施例ではパッケージ容器の電極
の材料としてタングステンを用いる場合を示したが、こ
れに限られずモリブデンや銅、ＡｇＰｄ合金等を用いて
もよい。また、パッケージ容器の材料としてＡｌ₂Ｏ₃を
用いたが、Ａｌ₂Ｏ₃以外のセラミックスやガラスエポキ
シ系の樹脂材料等を用いてもよい。

【００２８】また、パッケージ容器の製造工程における
セラミックや金属の屑を取り除く方法は、それらを除去
できるものであれば何でもよく、実施例に記載の方法お
よび工程の順序に限定されるものではない。

【００２９】

【発明の効果】このように、本発明における弾性表面波
装置では、パッケージ容器の素子実装面に弾性表面波素
子の表面を対向させ、パッケージ容器に直接実装する
が、素子実装面またはパッケージ電極上に存在するバン
プ電極を除く凸部、例えば突起異物などの高さをバンプ
電極の高さに比べて十分に低くすることで、実装時の素
子とパッケージ容器間の機械的、電気的な接合不良を防
ぐことができる。

【００３０】また、例えば弾性表面波素子を超音波を印
加しながら実装する場合でも、素子の表面上の櫛形電極
や入出力電極などの電極に突起異物などの凸部が物理的
に接触することはないため、超音波振動により前記素子
が揺動され、素子表面の電極パターンが断線することも
ない。

【００３１】さらに、アース電極パターン上に存在する
導電性の突起異物などの凸部が、素子表面の入力電極、
あるいはそれに電気的に接続されている電極に接触する
こともなく、電気的な短絡により弾性表面波素子として
の機能を果たさなくなるという問題も解消できる。

【００３２】以上のように、本発明の弾性表面波装置で
は、突起異物などの凸部による接合不良や電子部品とし
ての機能劣化がなくなるため、製造工程においては歩留
まりを改善でき、生産性向上につながる。またフェース
ダウン方式による接合強度が安定するので、弾性表面波
装置の長期的信頼性も高くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の弾性表面波装置を示す断面図である。

【図２】従来の弾性表面波装置を示す断面図である。

【図３】従来の弾性表面波装置を構成する弾性表面波素
子の表面側を示す平面図である。

【図４】従来の弾性表面波装置を構成するパッケージ容
器示す平面図である。

【図５】従来の弾性表面波装置を構成するパッケージ容
器示す断面図である。

【図６】従来の弾性表面波素子のパッケージ容器へのバ
ンプ電極を介した実装部分の拡大断面図である。

【図７】従来の弾性表面波素子のパッケージ容器へのバ
ンプ電極を介した実装部分の拡大断面図である。

【符号の説明】

３３弾性表面波素子３７バンプ電極３８、３９パッケージ電極４３素子実装面４５パッケージ容器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に櫛形電極および入出力電極が形成さ
れた弾性表面波素子と、内底面に弾性表面波素子を実装するための素子実装面を
有するとともに、その素子実装面にパッケージ電極が形
成されたパッケージ容器と、パッケージ容器を気密封止するための蓋とを有し、弾性表面波素子の表面をパッケージ容器の素子実装面に
対向させた状態で、弾性表面波素子の入出力電極とパッ
ケージ容器のパッケージ電極とをバンプ電極を介して接
続した弾性表面波装置において、パッケージ容器の素子実装面上またはパッケージ電極上
に存在するバンプ電極を除く凸部が、弾性表面波素子の
表面または表面に形成された櫛形電極、入出力電極など
の電極に接していないことを特徴とする弾性表面波装
置。
【請求項２】表面に櫛形電極および入出力電極が形成さ
れた弾性表面波素子と、内底面に弾性表面波素子を実装するための素子実装面を
有するとともに、その素子実装面にパッケージ電極が形
成されたパッケージ容器と、パッケージ容器を気密封止するための蓋とを有し、弾性表面波素子の表面をパッケージ容器の素子実装面に
対向させた状態で、弾性表面波素子の入出力電極とパッ
ケージ容器のパッケージ電極とをバンプ電極を介して接
続した弾性表面波装置において、パッケージ容器の素子実装面上またはパッケージ電極上
に存在するバンプ電極を除く凸部の高さが、パッケージ
電極の上面を基準として１０μｍ以下であることを特徴
とする弾性表面波装置。