JP2001244786A - 弾性表面波装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非常に容易な方法で素子を封止し、小型の弾
性表面波装置を提供すること。 【解決手段】 外部電極１２を周縁部に形成したベース
基板９に、圧電基板１の下面に励振電極２を形成した弾
性表面波素子１５を載置して成る弾性表面波装置Ｓ１で
あって、弾性表面波素子１５の励振電極２に接続される
引き出し電極２１とベース基板９の外部電極１２とを接
続導体（７，１９）を介して接続するとともに、引き出
し電極２１の一部を覆う状態で励振電極２を囲む絶縁性
の凹状枠体５を配設し、凹状枠体５の凹部に封止材８を
充填して圧電基板１とベース基板９との間を気密封止す
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、自動車電話及び携
帯電話等の移動体無線機器に内蔵される共振器や周波数
帯域フィルタに用いられる弾性表面波装置に関する。

【０００２】

【従来技術とその課題】近年、電波を利用し通信を行な
う電子機器用の帯域通過フィルタ等の周波数フィルタ
（以下、フィルタという）、遅延線、発信器等の電子部
品として、多くのSAW共振子やSAWフィルタが用いられて
いる。特に、移動体通信分野において、携帯電話等の携
帯端末装置のRF（Radio Frequency：無線周波数あるい
は高周波）ブロック及びIF（Intermediate Frequency：
中間周波数）ブロックのフィルタとして多用されてい
る。今後、自動車電話及び携帯電話等の移動体無線機器
を使用した通信システム上、部品の軽量化や小型化が望
まれている。

【０００３】弾性表面波（Surface Acoustic Waveで、
以下、SAWと略記する）装置の基本構成は、圧電基板の
表面に一対の櫛歯状電極（Inter Digital Transducer
で、以下、励振電極と略す）を複数配置してある素子
を、セラミック製の筐体内に載置したものとなってい
る。

【０００４】図５に示すＳＡＷ装置Ｊは、例えば42°Y
カットX伝搬タンタル酸リチウム単結晶等からなる圧電
基板１上に、蒸着法やスパッタ法等によりAl、Al-Cu合
金等の導電膜を成膜した後、フォトリソグラフィ法によ
り微細な電極となるように導電膜をパターニングし、所
望形状の励振電極２を形成する。そして、この励振電極
２上に絶縁性の保護膜４で被覆した後に、圧電基板１を
ダイシングソーで切断することによりＳＡＷ素子１５を
作製する。

【０００５】このＳＡＷ素子１５をセラミックや樹脂で
作製した筐体中に載置し、素子の入出力電極３または接
地電極１１をそれぞれの筐体の外部電極１２にボンディ
ングワイヤ１３で接続する。そして耐候性を持たせるた
め、筐体１６と蓋体１８をシーム溶接または半田または
樹脂等の封止材１９にて気密封止する。

【０００６】このように、従来の弾性表面波装置では、
軽量化、小型化が求められているにもかかわらず、ＳＡ
Ｗ素子１５に比較して筐体が大きく、また、ボンディン
グワイヤのため筐体内に空間１０を確保する必要がある
ため、ＳＡＷ装置の容積が大きくなるという問題があっ
た。

【０００７】これに対し、近年、バンプを用いたフリッ
プチップ接続を行なって、装置を軽量小型化する提案が
なされている（特開平１１−１５０４４０号公報を参
照）。この方法によれば、電気的接続をフリップチップ
接続で行なうことにより、ボンディングワイヤで必要と
なる空間を確保する必要が無くなる。このため、従来と
比べて小型の弾性表面波装置を提供することができる。

【０００８】しかし、上記のいずれの方法においても、
弾性表面波装置に耐候性を持たせるため、励振電極が外
気にさらされないように、励振電極が装置外部と電気的
接続をとりつつ励振電極を密封しなければならない。上
記のワイヤでの接続方法では、筐体に蓋体をかぶせた
後、筐体と蓋体をシーム溶接または半田または樹脂等の
封止材で封止することになる。この場合、蓋体などの部
材が必要であり工程が煩雑である。

【０００９】また、上記のバンプでの接続方法では、フ
リップチップにより接続した後に封止材でチップの周辺
を封止する必要がある。この場合はさらに、励振電極が
樹脂と接触するとフィルタの特性が劣化するため、封止
樹脂が励振電極のある部分まで入り込まないように樹脂
塗布工程を細かく制御する必要があり、やはり、工程が
煩雑になる。

【００１０】本発明は、以上に述べたような従来のＳＡ
Ｗ装置の問題に鑑み案出されたものであって、非常に簡
便な構造で素子を封止し、小型の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ため
に、本発明の弾性表面波装置は、外部電極を周縁部に形
成したベース基板に、圧電基板の下面に励振電極及び該
励振電極に接続される引き出し電極を形成した弾性表面
波素子を載置して成り、引き出し電極と外部電極とを接
続導体を介して接続するとともに、引き出し電極の一部
を被覆し励振電極を包囲する絶縁性の凹状枠体を設け、
かつ該凹状枠体の凹部に封止材を充填して前記圧電基板
とベース基板との間を気密に封止したことを特徴とす
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】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。

【００１３】図1に本発明に係るＳＡＷ装置Ｓ１の端面
を模式的に示す。図２は本発明に係るＳＡＷ装置Ｓ１の
上面透視図である。図１は図２のＡ−Ａ'線における端
面図である。

【００１４】図示のように、ＳＡＷＳ１は、外部電極１
２を周縁部に形成したベース基板９に、圧電基板１の下
面に励振電極２及びこれに接続される引き出し電極（入
出力電極３、接地電極１１の引き出し電極）２１を形成
した弾性表面波素子１５を載置して成り、これら引き出
し電極２１と外部電極１２とを接続導体（第１の接続導
体である金属膜７，第２の接続導体１９）を介して接続
するとともに、引き出し電極２１の一部を被覆し励振電
極２を包囲する絶縁性の凹状枠体５を設け、凹状枠体５
の凹部に封止材８を充填して圧電基板１とベース基板９
との間を気密に封止している。

【００１５】圧電基板１の主面上にＳＡＷを励振する櫛
形の励振電極２と励振電極２に交番電界を印加する入出
力電極３，接地電極１１，引き出し電極２１をフォトリ
ソグラフィ工法で形成する。

【００１６】また、圧電基板１上の微細な電極である励
振電極２をごみ等の異物や金属マイグレーションから保
護するため、励振電極２上に保護膜４を約０．１μｍ以
内で形成するのが一般的である。

【００１７】このようにして作製したＳＡＷ素子上に、
凹状枠体５を形成する。凹状枠体５は、絶縁体材料を厚
膜に積層し、フォトリソグラフィ工法を用いて作製す
る。作製方法は、一般的に、プラズマＣＶＤ法、蒸着
法、スパッタ法により励振電極の周期長の１／２以上の
厚膜に積層し、フォトリソグラフィでパターニングし、
液相または気相状態でエッチングを行い、凹型断面の枠
体を作製する。ここで、凹状枠体５を励振電極２の周期
長の１／２以上の厚膜に積層するのは、励振電極２で励
振しているＳＡＷの妨げにならないように、振動空間１
０を設けるためである。

【００１８】また、凹状枠体５の凹部中に、封止材８で
ある半田や樹脂を充填し、ベース基板とＳＡＷ素子１５
を接着し気密封止する。凹状枠体５の凹部中の封止材８
により、密閉構造となるため、圧電基板１上に形成した
励振電極２のごみや湿気などに対して耐候性が保たれ
る。さらに、圧電基板１にパターニングされている入出
力電極３や接地電極１１の引き出し電極２１上には、ベ
ース基板９との電気的及び物理的接続のための接続導体
１９を満たされた凹部６が形成されている。ここで、凹
部６の壁面は絶縁性部材により作製されているため、入
出力電極３の引き出し電極２１は他の電極や凹状枠体５
の封止材８とショートすること無く囲み状の溝内部と外
部を電気的接続することができる。

【００１９】また、封止材８が半田であれば、信号接続
と気密封止が同時に可能であり、また、半田のセルフア
ライメント効果により位置合わせが不要となり、好適で
ある。

【００２０】また、封止材８や接続導体１９が半田の場
合、図中に示した半田濡れ性の良い金、銀、又は銀・パ
ラジウム合金・銅の金属膜７、１４を蒸着法で凹部中や
ベース基板上に積層する必要がある。半田は蒸着法によ
りＳＡＷ素子１５上の凹部中に積層可能であるが、ベー
ス基板９上に蒸着法や印刷法で形成しても構わない。

【００２１】また、凹状枠体５は絶縁体材料の積層で作
製しているので、封止材８の導電性や非導電性にとらわ
れず、入出力電極及び接地電極が電気的にショートとな
ることが無いため、入出力電極及び接地電極の圧電基板
上の引き回しが自由に配置できる。これにより、ベース
基板９上の外部電極１２の配線ピッチに自由度があり、
また、圧電基板１上やベース基板９上にインダクタやコ
ンデンサの付加回路を作成することも可能である。

【００２２】図３に本発明に係る他の実施形態のＳＡＷ
装置Ｓ２における上面透視図を示す。このようにインダ
クタ部分構成するようにミアンダ（蛇行状）部を持つ接
地電極１１の引き出し電極２１を設けることも可能であ
る。

【００２３】以上のように、ＳＡＷ素子の主面やベース
基板の主面のみに、封止や外部電極接続に必要なパター
ニングすべてを形成可能なため、複数の素子を並べたウ
ェハプロセス加工が可能である。

【００２４】このため、従来のシーム溶接や樹脂封止な
どの煩雑な方法によらず、簡便な方法ですべてのパター
ニングを行ない、励振電極部分の密封ができる。すなわ
ち、工程が簡略化されるという利点がある。

【００２５】尚、圧電基板はタンタル酸リチウム単結
晶、ニオブ酸リチウム単結晶、水晶、４ほう酸リチウム
単結晶、ランガサイト系単結晶、ニオブ酸カリウム単結
晶、ガリ砒素が主に適用できる。

【００２６】また、励振電極材はアルミニウム、アルミ
ニウム・銅合金、アルミニウム・チタン合金、アルミニ
ウム・珪素合金、金、銀、又は銀・パラディウム合金が
主に適用できる。また、入出力電極材は主材にアルミニ
ウム、アルミニウム・銅合金、アルミニウム・チタン合
金、アルミニウム・珪素合金、金、銀、又は銀・パラデ
ィウム合金が主に適用でき、電極の密着度向上や電気抵
抗の削減のため下地材が必要な場合には、クロム、チタ
ン、銅等が主に適用できる。

【００２７】また、保護膜４や凹状体５、６の絶縁体材
料として、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ｓｉ、ＤＬＣ（Diamond
Like Carbon）等が主に適用できる。

【００２８】また、凹状枠体５の凹部中の封止材として
は半田、熱硬化性樹脂（エポキシ系、シリコーン系、フ
ェノール系、ポリイミド系、ポリウレタン系等）、熱可
塑性樹脂（ポリフェニレンサルファイド等）、紫外線硬
化樹脂、又は低融点ガラス等から成るものが主に適用で
きる。

【００２９】また、引き出し電極２１の一部を覆う状態
で励振電極を囲む絶縁性の凹状枠体５を配設するので、
封止材８の厚みの薄い条件で、引き出し電極２１を覆う
部分が凹凸になった場合は気密され得ない場合、凹状枠
体５が平坦になるよう積層させることも可能であり、励
振電極２を保護する樹脂コートを行い平坦に研磨しても
構わない。

【００３０】また、凹部６の凹部中に用いる導電材とし
て導電性樹脂の熱硬化性樹脂（エポキシ系、シリコーン
系、フェノール系、ポリイミド系、ポリウレタン系
等）、熱可塑性樹脂（ポリフェニレンサルファイド
等）、紫外線硬化樹脂、又は低融点ガラス等に金属フィ
ラーが任意の割合で混入されたものが主に適用できる。

【００３１】また、図１では励振電極２をＳＡＷ共振子
梯子型フィルタを例にとり説明したが、共振器格子型フ
ィルタや２重モード共振器型フィルタ、マルチＩＤＴ電
極型フィルタまたはこれらの複合された構成としてもよ
い。

【００３２】また、ベース基板９の材料は主に絶縁性材
料のセラミックス（アルミニウムナ系酸化物化合物、チ
タン酸バリウム系酸化物化合物、ジルコニア系酸化物化
合物等）、熱硬化性樹脂（エポキシ系、シリコーン系、
フェノール系、ポリイミド系、ポリウレタン系等）、熱
可塑性樹脂（ポリフェニレンサルファイド等）、紫外線
硬化樹脂、又はガラスで構成されている。外部電極１２
の材料は、上層／下層の順でＡｕ／Ｎｉ／Ｗの積層体や
Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｏの積層体で構成されている。

【００３３】なお、本発明は上記の実施形態に限定され
るものでなく、ＳＡＷフィルタだけでなく、ＳＡＷレゾ
ネータやＳＡＷデュプレクサにも本発明が適用でき、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更は何等差し支
えない。

【００３４】

【実施例】厚さ０.３５ｍｍの３インチ４２° YカットX
伝搬タンタル酸リチウム単結晶圧電基板に、電極膜とし
てＡｌ−Ｃｕ合金をスパッタ法にて膜厚０．２μｍで成
膜した。その上に、ポジ型レジストを１μｍの厚さでス
ピンコート法により塗布した。その後、露光、現像を行
ないレジストのパターニングを行ない、ドライエッチン
グ法で電極をエッチングし、アッシングでレジストを除
去して、励振電極の櫛歯状電極指幅０．５μｍのパター
ニングを完了した。

【００３５】その後、ＳｉＯ２膜をＣＶＤ法により０．
０２５μｍの厚さで成膜し、ポジ型レジストを１μｍの
厚さでスピンコート法により塗布し、露光・現像を行な
いレジストのパターニングを行ない、ドライエッチング
法で電極をエッチングし、アッシングでレジストを除去
して、ＩＤＴ上に保護膜をパターニングした（図４
（ａ）を参照）。

【００３６】その後、ポジ型レジストを１０μｍの厚さ
でスピンコート法により塗布し、露光、現像を行ないレ
ジストのパターニングを行なった後、ＳｉＯ２膜を蒸着
法により３μｍ成膜し、剥離液に浸漬してレジスト及び
余分なＳｉＯ２膜を除去し、ＳｉＯ２からなる凹状枠体
５及び、凹部６を形成した（図４（ｂ）を参照）。

【００３７】次に、ポジ型レジストを３μｍの厚さでス
ピンコート法により塗布し、露光、現像を行ないレジス
トのパターニングを行なった後、凹状枠体５，凹部６の
凹部中の金属膜７を形成した（図４（ｃ）を参照）。

【００３８】その後、ポジ型レジストを３μｍの厚さで
スピンコート法により塗布し、露光、現像を行ないレジ
ストのパターニングを行なった後、Ｃｒ膜０．５μｍ
と、続いてＡｕ−Ｓｎ膜２μｍを蒸着により成膜し、剥
離液に浸漬してレジスト及び余分なＣｒ膜及びＡｕ−Ｓ
ｎ膜を除去した。

【００３９】次に、ダイシングソーを用い、タンタル酸
リチウム単結晶基板をダイシングして、１ｍｍ角のＳＡ
Ｗ素子の形状にした。

【００４０】次に、ＳＡＷ素子マウンターを用いて、Ｓ
ＡＷフィルタの素子を上下反転して、ベース基板に載
せ、定圧力をかけながら温度を２５０度に昇温してＡｕ
−Ｓｎ膜を溶融させ、凹状枠体５における封止と凹状枠
体５における接続を完成させた（図４（ｄ）を参照）。

【００４１】かくして、幅１．５ｍｍ、奥行き１．５ｍ
ｍ、高さ０．８ｍｍの超小型で、低背化を実現したＳＡ
Ｗ装置を完成させることができた。

【００４２】

【発明の効果】本発明の係るＳＡＷ装置によれば、ＳＡ
Ｗ装置の製造工程において、ウェハプロセッシングによ
る実装可能な構造のため、非常に簡便に実装することが
でき、超小型化・低背化を実現したＳＡＷ装置を提供で
きる。

【００４３】また、圧電基板、ベース基板、凹状枠体に
よって励振電極が気密に密閉されるので非常に良好な耐
候性を有する。

【００４４】また、凹状枠体は絶縁体材料であるので、
封止材の導電性や非導電性に関係なく、入出力電極及び
接地電極が電気的に短絡することが無く、入出力電極及
び接地電極の圧電基板上の引き回しが自由にできる。こ
れにより、ベース基板上の引き出し電極の配線ピッチに
自由度があり、また、圧電基板上やベース基板上にイン
ダクタやコンデンサの付加回路を作成することも可能で
ある。

【００４５】さらに、封止材が半田であれば、信号接続
と気密封止が同時に可能であり、また、半田のセルフア
ライメント効果により特別な位置合わせが不要となる。

【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
式的に説明する端面図である。

【図２】本発明に係る弾性表面波装置の一実施形態を模
式的に説明する上面透視図である。

【図３】本発明に係る弾性表面波装置の他の実施形態を
模式的に説明する上面透視図である。

【図４】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ本発明に係る弾性
表面波装置の一実施形態の製造工程を模式的に説明する
概略端面図である。

【図５】従来の弾性表面波装置を模式的に説明する端面
図である。

【符号の説明】

１ ：圧電基板 ２ ：励振電極 ３ ：入出力電極 ４ ：保護膜 ５ ：凹状枠体 ６ ：凹部 ７ ：金属膜（第１の接続導体） ８ ：封止材 ９ ：ベース基板 １０：振動空間 １１：接地電極 １２：外部電極 １３：ボンディングワイヤ １４：金属膜 １５：ＳＡＷ素子 １６：筐体 １７：ＳＡＷ素子固定材 １８：蓋体 １９：第２の接続導体 ２１：引き出し電極 Ｓ１〜Ｓ２：弾性表面波装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部電極を周縁部に形成したベース基
   板に、圧電基板の下面に励振電極及び該励振電極に接続
   される引き出し電極を形成した弾性表面波素子を載置し
   て成る弾性表面波装置であって、前記引き出し電極と前
   記外部電極とを接続導体を介して接続するとともに、前
   記引き出し電極の一部を被覆し前記励振電極を包囲する
   絶縁性の凹状枠体を設け、かつ該凹状枠体の凹部に封止
   材を充填して前記圧電基板と前記ベース基板との間を気
   密に封止したことを特徴とする弾性表面波装置。