JP2001102905A

JP2001102905A - 弾性表面波装置

Info

Publication number: JP2001102905A
Application number: JP27958399A
Authority: JP
Inventors: Atsuhiro Iioka; 淳弘飯岡
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 1999-09-30
Publication date: 2001-04-13

Abstract

(57)【要約】【課題】ＳＡＷの振動空間への絶縁性樹脂の入り込み
を完全に阻止でき、振動空間を均一な高さ、幅で正確に
形成し、その結果、ＳＡＷ装置の特性劣化がなく、また
極めて薄型で、小型軽量化が可能で製造容易なＳＡＷ装
置を提供すること。【解決手段】導体パターン４が形成された絶縁性の基
体７上に、弾性表面波を発生させる励振電極５を配設し
た圧電基板１から成る弾性表面波素子Ｋ１を、励振電極
５の配設面を上にした状態で載置したものであって、基
体７上の導体パターン４と弾性表面波素子Ｋ１の励振電
極５に接続されている入出力端子２とを圧電基板１の両
主面に貫通する貫通孔に設けた導体１２を介して接続し
たことを特徴とする弾性表面波装置Ｓ１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、例えば携帯電話及
び自動車電話等の移動体無線機器に内蔵される共振器及
び周波数帯域フィルタ用の弾性表面波装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の代表的な弾性表面波（Surface Ac
oustic Wave 、以下ＳＡＷと略す）装置の模式的な切断
端面図を図５，６に示す。図５に示すＳＡＷ装置Ｊ１に
おいて、Ｈ１はＳＡＷ素子、５１は圧電基板、５２は入
出力電極のパッド、５３はパッケージ表面に形成された
外部の駆動回路、共振回路、接地回路等に接続される導
電パターンのパッド、５４はＳＡＷ素子用の圧電基板上
に形成された櫛歯状電極のＩＤＴ（Inter Digital Tran
sducer）電極、５５〜５７はセラミック、樹脂等の絶縁
性材料からなるパッケージ構成部材、５８はセラミッ
ク、金属（コバール、４２合金、Ａｌ、Ｃｕ）等からな
る蓋体である。５９はパッド５２、５３を接続するワイ
ヤである。同図の構成では、パッケージ構成部材５５〜
５７の内部にＳＡＷ素子Ｈ１を接着剤により載置固定
し、パッド５２、５３をＡｌ、Ａｕ等のワイヤ５９によ
り電気的に接続し、さらに蓋体５８をはんだ、接着剤等
によりパッケージ５７上から接着して気密を保持してい
た。

【０００３】また、図６に示すＳＡＷ装置Ｊ２におい
て、Ｈ２はＳＡＷ素子、６２は入出力電極のパッド、６
３はパッド６２とパッド６４を電気的に接続するバンプ
等の接続体、６４は基板６７表面に形成され外部の駆動
回路、共振回路、接地回路等に接続される導電パターン
のパッド、６５はＳＡＷ素子用の圧電基板上に形成され
た櫛歯状電極のＩＤＴ電極、６６はＳＡＷ装置全体にモ
ールドされた保護膜としての絶縁性樹脂、６７は、セラ
ミック、樹脂等の絶縁性材料からなる基板である。同図
の構成は、ＩＤＴ電極６５が設けられた機能面が基板６
７に対面したフェースダウン構成であり、絶縁性樹脂６
６が機能面が存在するＳＡＷの振動空間にまで入り込ん
でいる。

【０００４】図６の接続体６３は、Ａｕ，Ａｌ等の金属
のワイヤをボールボンディング法によりバンプとなるよ
う形成するか、Ａｕ，はんだ等からなるバンプを蒸着
法、印刷法、転写法、無電解メッキ法または電解メッキ
法等により、パッド６２上に形成して得られる。そし
て、接続体６３を設けた圧電基板を、接続体６３とパッ
ド６４とを位置合わせして、導電性接着剤の塗布やはん
だのリフロー溶融法により接続し、基板６７上に固定す
る。

【０００５】他の従来構成として、図６とほぼ同様な構
成で、絶縁性樹脂６６が振動空間（ＩＤＴ電極存在する
空間）に入り込まないように、圧電基板からなるＳＡＷ
素子または基板の接続体の振動空間側に、ダムを設けた
ＳＡＷ装置Ｊ３（不図示）も知られている（例えば、特
開平５−５５３０３号公報を参照）。

【０００６】また、パッケージの内部底面に、圧電素子
の励振電極の電極パッド上に形成したバンプと高さがほ
ぼ同じ台座を、その端部が圧電素子の外周部と重なるよ
うに配設し、バンプをパッケージ内部底面に設けた導電
部にフリップチップ法により接続したＳＡＷ装置Ｊ４
（不図示）も提案されている（例えば、特開平７−２１
２１８１号公報を参照）。

【０００７】さらに、一方の主面に櫛歯状電極と、それ
に導通しかつ該主面をパッケージ基板の対向面に接触さ
せない程度の高さを有するバンプとが形成されたＳＡＷ
素子の他方の面を、接着剤により封止部材に接着すると
ともに、封止部材を、バンプとパッケージ基板のパッケ
ージ端子とが当接し、かつ、封止部材とパッケージ基板
とから形成される空間が封止されるようにパッケージ基
板に取り付け、ＳＡＷ素子をパッケージ内に封止したＳ
ＡＷ装置Ｊ５（不図示）も知られている（例えば、特開
平６−６１７７８号公報を参照）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＳＡＷ
装置Ｊ１においては、ワイヤ５９を使用しているため、
ワイヤ５９が存在する横方向と高さ方向の距離の分だけ
ＳＡＷ装置の体積が大きくなり、小型軽量化，薄型化に
不利である。また、ワイヤボンディング装置によりワイ
ヤを１本ずつ接続しているので、製造工程が煩雑とな
る。さらに、ワイヤ５９が存在することにより、不要な
インダクタンス成分を付加することになり、ＳＡＷ装置
の周波数特性が変化し、設計上それを考慮する手間が生
じるという問題があった。

【０００９】また、ＳＡＷ装置Ｊ２においては、絶縁性
樹脂６６が振動空間（ＩＤＴ電極６５が存在する空間）
に入り込み、ＩＤＴ電極６５が形成されている機能面に
接しているため、ＳＡＷの伝搬を阻害しており、ＳＡＷ
装置としての所望の特性を得るのが困難である。

【００１０】また、ＳＡＷ装置Ｊ３においては、構造が
複雑となったり、絶縁性樹脂６６の入り込みを完全に阻
止するには不十分であった。また、前記環状部材を設け
る場合には、振動空間を均一な高さ、幅で正確に形成す
るのが困難であった。

【００１１】また、ＳＡＷ装置Ｊ４においては、バルク
波がＳＡＷ素子の裏面で反射して出力されることを防止
するために、ＳＡＷ素子の裏面にダンピング材を配設す
ることが行われ、このダンピング材として、ダイボンド
材にその機能を持たせることがあるが、これを行うこと
ができない。さらに、パッケージ内部底面に配設し、蓋
体と圧電素子裏面との間に空間を持たせて蓋体により封
止する構造であるため、圧電素子と蓋体との空間及び蓋
体の高さが必要となり、弾性表面波部品の薄型化におい
て不利な構造である。

【００１２】また、ＳＡＷ装置Ｊ５においては、蓋体側
にＳＡＷ素子を接着するためパッケージ端子とバンプの
アライメントするかまたは、ＳＡＷ素子を蓋体に接着す
るときにアライメントをする必要があり、セルフアライ
メントができない構造のため工程が簡略化できない。ま
た、アライメントのためにパッケージに横方向の余裕が
必要となり小型化において不利な構造である。さらに
は、フェースダウンでフリップチップ実装するため、実
装後の検査が困難である。

【００１３】従って、本発明は上記の事情に鑑みて完成
されたものであり、その目的はＳＡＷの振動空間への絶
縁性樹脂の入り込みを完全に阻止でき、振動空間を均一
な高さ、幅で正確に形成し、その結果、ＳＡＷ装置の特
性劣化がなく、また極めて薄型で、小型軽量化が可能で
製造容易なＳＡＷ装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の弾性波装置は、導体パターンが形成された
絶縁性の基体上に、弾性表面波を発生させる励振電極を
配設した圧電基板から成る弾性表面波素子を、励振電極
の配設面を上にした状態で載置したものであって、基体
上の導体パターンと弾性表面波素子の励振電極に接続さ
れている入出力端子とを圧電基板の両主面に貫通する貫
通孔に設けた導体を介して接続したことを特徴とする。
また特に、基体上の導体パターンと前記圧電基板の下面
との間に、導電樹脂を介在させたことを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るＳＡＷ装置の
実施形態について図面に基づき詳細に説明する。

【００１６】図１〜図４はＳＡＷ装置Ｓ１〜Ｓ４の実施
形態の切断端面図である。尚、図１〜４において、同じ
部材には同一の符号を付している。

【００１７】図１において、Ｋ１はＳＡＷ素子、１は圧
電基板、２は後記するＩＤＴ電極に接続されるＳＡＷ素
子Ｋ１の入出力端子である入出力電極パッド、３はバン
プ等の電気的な接続体、４は後記する絶縁性基板（基
体）７上に設けられ、外部に導通され、接続体３に接続
される導電パターン８に貫通導体（スルーホールまたは
ビアホール）で接続されたパッド（導体パターン）、５
は励振電極であるＩＤＴ電極、６は絶縁性樹脂、７はセ
ラミック，樹脂等からなる絶縁性基板（基体）、８は外
部の駆動回路、共振回路、接地回路等に接続され絶縁性
基板７に設けられたリードパターンである。９は絶縁性
基板７とキャップ１０を接続する絶縁性樹脂である。１
０はセラミック，樹脂，金属（コバール，４２合金，Ａ
ｌ，Ｃｕ等）等からなるキャップである。１１はＩＤＴ
電極５の振動空間である。１２は入出力電極パッド２と
接続体３とを導通するために、圧電基板１の両主面に貫
通する貫通孔に設けた導体である。

【００１８】ＳＡＷ素子Ｋ１は、互いに噛み合うように
形成された少なくとも一対の櫛歯状電極のＩＤＴ電極５
を設けることにより作製される。ＩＤＴ電極５は、所望
の特性を得るために、複数対の櫛歯状電極を、直列接
続，並列接続，縦続接続等の方式で接続して構成しても
よい。

【００１９】絶縁性基板７は、例えばセラミック基板ま
たは、セラミック基板と枠状セラミック基板とを積層す
ることによって作製するか、または樹脂，ガラス等の基
板の一主面を、エッチング法，フォトリソグラフィ法と
エッチング法，機械的研削法またはレーザー加工法等に
より加工して容易に形成できる。

【００２０】導体１２は、ＹＡＧレーザー，炭酸ガスレ
ーザー，エキシマレーザー等によるレーザー加工法等に
より加工して形成した後、銀ペースト等の導電ペースト
を充填して形成する。

【００２１】ＩＤＴ電極５は蒸着法、スパッタリング法
またはＣＶＤ法等の薄膜形成法により形成する。

【００２２】また、接続体３は、Ａｕ，Ａｌ等の金属の
ワイヤをボールボンディング法によりバンプとなるよう
に形成するか、Ａｕ，はんだ等からなるバンプを蒸着
法、印刷法、転写法、無電解めっき法または電解めっき
法等により、導体パターン４上に形成することによって
得られる。

【００２３】その後、ＩＤＴ電極５が設けられた圧電基
板の裏面を、導体１２を介して接続体３を設けた導体パ
ターン４に、導電性接着剤、超音波併用熱圧着法等によ
り電気的に導通させて接続し、ＳＡＷ素子Ｋ１を絶縁性
基板７に固定する。このとき、導体１２を導体パターン
４の接続体３に当接させた状態で、絶縁性樹脂６により
固定するようにしても構わない。

【００２４】そして、ＳＡＷ素子Ｋ１の裏面を絶縁性基
板７にダイボンド材となる絶縁性樹脂６を介して接着固
定される。

【００２５】また、絶縁性樹脂６の材料としては、熱硬
化性のエポキシ樹脂，シリコーン樹脂，フェノール樹
脂，ポリイミド樹脂，低融点ガラス及び熱可塑性ポリフ
ェニレンサルファイド等が用いられるが、特にエポキシ
樹脂が接着性，低吸湿性，電気絶縁性，機械的強度，耐
薬品性，耐熱性の点で好ましい。

【００２６】最後に、ＳＡＷ素子Ｋ１を載置したセラミ
ック製の絶縁性基板７とキャップ１０を、絶縁性樹脂９
により接着固定し、絶縁性樹脂６がＩＤＴ電極５が形成
された機能面に浸入しない構成とし、ＳＡＷ装置Ｓ１を
完成する。

【００２７】また、圧電基板１の導体１２と接続体３を
形成した導電パターン４との接続と、上記絶縁性基板７
の接続は絶縁性樹脂６の加熱接続により同時に行っても
よい。

【００２８】また、電気的な接続体３は、必ずしも導電
パターン４上に形成せずともよく、ＳＡＷ素子Ｋ１側に
設けてもよい。以下、各図の構成について説明する。

【００２９】図１〜４は、ＳＡＷ素子Ｋ１の圧電基板１
に貫通導体１２を形成し、従来構造と同様にフェースア
ップ構造により絶縁性基板７または後記する絶縁性パッ
ケージ１４に実装したものである。

【００３０】図２は、図１の応用例でＳＡＷ素子Ｋ２と
絶縁性パッケージ１４の接続に、ダイボンド材と接続材
料の役割を兼ねた異方性導電樹脂１３を用いた構造とな
っている。また、異方性導電樹脂１３としては、銀フィ
ラーを混入させたエポキシ樹脂等が用いられる。この異
方性導電樹脂１３を用いることにより縦方向に導通を生
じさせている。１５は、セラミック，樹脂金属（コバー
ル，４２合金，Ａｌ，Ｃｕ等）等からなる蓋体である。
１４はセラミック，樹脂等の絶縁性材料からなるパッケ
ージである。ＳＡＷ素子Ｋ２を載置したセラミック製絶
縁性パッケージ１４と蓋体１５を、シーム溶接またはＡ
ｕ−Ｓｎ系半田等の接着材１６により接着固定し、従来
のように絶縁性樹脂がＩＤＴ電極５が形成された機能面
に浸入しない構成とし、ＳＡＷ装置Ｓ２を完成する。な
お、図１と同様に、絶縁性基板７とキャップ１０を用い
る構造で実装してもかまわない。

【００３１】図３は、図２の変形例のＳＡＷ装置Ｓ３で
あって、ＳＡＷ素子Ｋ３の入出力パッド２を圧電基板１
の裏面で、導体１２を介して接続体３を設けた導体パタ
ーン４に、超音波併用熱圧着法等により電気的に導通さ
せて接続し、接着固定した構造になっている。これもま
た、図１と同様に、絶縁性基板７とキャップ１０を用い
る構造で実装してもかまわない。

【００３２】図４は、ＳＡＷ素子Ｋ４を構成するＩＤＴ
電極５を覆うように、絶縁性樹脂６が機能面に侵入する
ことを防ぐため、セラミック，樹脂，金属等からなる保
護カバー１７を絶縁性樹脂等で接続し、ＳＡＷ素子Ｋ４
を図１と同様な方法で、セラミック，樹脂等の絶縁性材
料からなる基板７と接続した後、保護膜としてＳＡＷ装
置Ｓ４全体に絶縁性樹脂６をモールドした構造となって
いる。

【００３３】このように、図２，図３のＳＡＷ装置は、
いずれも位置合わせがセルフアライメントでＳＡＷ素子
を落とし込むことができる。図１〜図４は、絶縁性樹脂
がＩＤＴ電極の振動空間に入り込まない確実な気密構造
が得られる。

【００３４】図１〜図４において、振動空間内に低湿度
の空気を封入し密閉することにより、ＩＤＴ電極５の酸
化による劣化を抑制でき好ましい。また、空気の代わり
に、窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガス等を封入
し密閉しても、同様な効果が得られる。

【００３５】本発明において、ＩＤＴ電極５はＡｌある
いはＡｌ合金（Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｔｉ系等）からな
り、特にＡｌが励振効率が高く、材料コストが低いため
好ましい。また、ＩＤＴ電極５の形状は、互いに噛み合
うように形成された櫛歯状であるが、複数の電極指を平
行に配列した反射器のようなスリット型のものにも適用
でき、それらを併用したタイプであってよい。

【００３６】そして、ＩＤＴ電極５の対数は５０〜２０
０程度、電極指の幅は０．１〜１０．０μｍ程度、電極
指の間隔は０．１〜１０．０μｍ程度、電極指の交差幅
は１０〜８０μｍ程度、ＩＤＴ電極５の厚みは０．２〜
０．４μｍ程度とすることが、共振器あるいはフィルタ
としての所期の特性を得るうえで好適である。また、Ｉ
ＤＴ電極５のＳＡＷの伝搬路の両端に、ＳＡＷを反射し
効率よく共振させるための反射器を設けてもよく、さら
には、電極指間にＺｎＯ等の圧電材料を成膜すれば、Ｓ
ＡＷの共振効率が向上し好適である。

【００３７】また、ＩＤＴ電極５のＳＡＷの伝搬路の両
端に、ＳＡＷを反射し効率よく共振させるための反射器
を設けてもよく、さらには、電極指間にＺｎＯ等の圧電
材料を成膜すれば、ＳＡＷの共振効率が向上し好適であ
る。

【００３８】ＳＡＷ素子用の圧電基板としては、３６°
Ｙカット−Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ₃単結晶、６４°Ｙカッ
ト−Ｘ伝搬のＬｉＮｂＯ₃単結晶、４５°Ｘカット−Ｚ
伝搬のＬｉＢ₄Ｏ₇単結晶は電気機械結合係数が大きく
且つ群遅延時間温度係数が小さいため好ましい。また、
圧電基板の厚みは０．３〜０．５ｍｍ程度がよく、０．
３ｍｍ未満では圧電基板が脆くなり、０．５ｍｍ超では
材料コストが大きくなる。

【００３９】かくして、本発明は、ＳＡＷの振動空間へ
の絶縁性樹脂の入り込みを完全に阻止でき、振動空間を
確実に形成し、その結果、ＳＡＷ装置の特性劣化がな
く、また薄型化及び小型軽量化され、さらには低コスト
で製造可能となるという作用効果を有する。

【００４０】なお、本発明は上記の実施形態に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種
々の変更は何等差し支えない。

【００４１】

【実施例】図１に示す弾性表面波装置Ｓ１を以下のよう
に構成した。ＳＡＷ素子用の圧電基板として３６°Ｙカ
ット−Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ₃単結晶を用い、そのチップ
サイズを１．１ｍｍ×１．５ｍｍとした。また、絶縁性
パッケージとして３．０ｍｍ×３．０ｍｍ、導電パター
ンを合計１μｍ膜厚のＡｕ及びＮｉを無電解めっきにて
形成した。絶縁性パッケージは高さ０．８ｍｍのアルミ
ナ製パッケージを使用した。

【００４２】接続体はＡｕのワイヤーをボールボンディ
ング法によりバンプとなるように上記導電パターン上に
形成した。このバンプ径は７０μｍ、高さは５０μｍと
した。

【００４３】圧電基板の両主面に貫通する貫通孔に設け
た導体は、炭酸ガスレーザーを用いて加工し、孔径２０
μｍの孔を形成した後、銀ペーストを充填して形成し
た。

【００４４】バンプとＳＡＷ素子の導体との接続は、Ａ
ｇを含む熱硬化性のエポキシ系導電性接着剤をバンプ３
に転写塗布し、ＳＡＷ素子と絶縁性基板を窒素雰囲気中
で１００℃で加熱接着した。最後に、キャップを絶縁性
基板にエポキシ系接着剤により１５０℃で加熱接着し
た。

【００４５】このような工程で作製した弾性表面波装置
の高さは１．３ｍｍとなった。以上のように、従来のワ
イヤボンディング工程が不要となり、ワイヤの横方向の
空間及びワイヤの高さ方向のサイズを縮小でき、小型化
・薄型化を図ることができた。

【００４６】ＲＦ−ＳＡＷフィルターを従来のセラミッ
クパッケージに実装するとベアチップエレメントと比較
して高周波側の減衰量が著しく劣化する。また、通過帯
域内の低周波側の減衰特性がフィルター仕様により劣化
することがある。これは、パッケージ及びＡｕワイヤの
インダクタンス成分による影響と考えられる。フリップ
チップ実装を適用することにより、ベアチップエレメン
ト特性に近いフィルターの周波数特性が得られると考え
られる。

【００４７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の弾性表面
波装置によれば、基体上の導体パターンと弾性表面波素
子の励振電極に接続されている入出力端子とを、圧電基
板の両主面に貫通する貫通孔に設けた導体を介して接続
したので、弾性表面波の振動空間の気密を確実に形成で
きるので、振動空間への絶縁性樹脂、ほこり等の入り込
みを完全に阻止し、また、特性劣化を極力防止した信頼
性に優れた弾性表面波装置を提供できる。

【００４８】また、圧電基板とほぼ同じ底面積を有する
絶縁性基板または絶縁性パッケージ内に圧電基板を載
置，固定するので、薄型化及び小型化を図ることがで
き、しかも、絶縁性パッケージに圧電基板を載置する場
合は、セルフアライメントで精度良く実装できる弾性表
面波装置を提供できる。

【００４９】さらに、フェースアップ構造で実装できる
ので、接続した後でも外観等を検査でき、製造容易な弾
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模
式的に説明するための端面図である。

【図２】本発明に係る弾性表面波装置の他の実施形態を
模式的に説明するための端面図である。

【図３】本発明に係る弾性表面波装置の他の実施形態を
模式的に説明するための端面図である。

【図４】本発明に係る弾性表面波装置の他の実施形態を
模式的に説明するための端面図である。

【図５】従来の弾性表面波装置を模式的に説明するため
の端面図である。

【図６】従来の他の弾性表面波装置を模式的に説明する
ための端面図である。

【符号の説明】

１：圧電基板２：パッド３：接続体（バンプ）４：導電パターン５：ＩＤＴ電極６：絶縁性樹脂７：絶縁性基板（基体）８：電極リードパターン９：絶縁性樹脂１０：キャップ１１：振動空間１２：導体１３：異方性導電樹脂１４：絶縁性パッケージ１５：蓋体（リッド）１６：リッド接続体１７：保護カバーＫ１〜Ｋ４：ＳＡＷ素子Ｓ１〜Ｓ４：ＳＡＷ装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導体パターンが形成された絶縁性の基体
上に、弾性表面波を発生させる励振電極を配設した圧電
基板から成る弾性表面波素子を、前記励振電極の配設面
を上にした状態で載置した弾性表面波装置であって、前
記基体上の導体パターンと前記弾性表面波素子の前記励
振電極に接続されている入出力端子とを前記圧電基板の
両主面に貫通する貫通孔に設けた導体を介して接続した
ことを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項２】前記基体上の導体パターンと前記圧電基
板の下面との間に、導電樹脂を介在させたことを特徴と
する請求項１に記載の弾性表面波装置。