JP2003283289A - 弾性表面波装置 - Google Patents

弾性表面波装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型、薄型で長期信頼性に優れ、簡略で安価
なプロセスで製造が可能な表面実装型弾性表面波装置を
提供すること。 【解決手段】 配線が形成された基台である絶縁性基板
8上に、圧電基板1の一主面に前記配線に接続されるI
DT電極5を形成した弾性表面波素子を、圧電基板1の
一主面を下面にして配設して成り、IDT電極5を取り
囲む絶縁性の第1環状封止材6と、この第1環状封止材
6を取り囲み且つIDT電極5に絶縁性基板8上の配線
を接続するための接続部材3と同一材料から成る第2環
状封止材7とを、圧電基板1と絶縁性基板8との間に介
在させて成る弾性表面波装置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、
及び周波数帯域フィルタに使用される弾性表面波装置に
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 :SAW)装置J1,J2の概略断面図を
図4,5に示す。
【0003】図4おいて、21は圧電基板、22は入出
力電極のパッド、23はパッケージに形成された、外部
の駆動回路,共振回路,接地回路等に接続される電極パ
ターンのパッド、24は弾性表面波素子H1を構成する
圧電基板21上に形成された櫛歯状電極のIDT(Inte
r Digital Transducer)電極、29はパッド22,23
を接続するワイヤであって、これら部材により弾性表面
波素子が構成されている。また、25〜27はセラミッ
ク,樹脂等の絶縁性材料からなるパッケージ部材、28
はセラミック,金属(コバール)等からなる蓋体であ
る。これら部材によりパッケージが構成され、このパッ
ケージ内に弾性表面波素子H1が収容されている。
【0004】弾性表面波装置J1は、パッケージ部材2
5〜27で囲まれた領域に圧電基板21を接着剤により
載置固定し、パッド22,23をAl,Au等のワイヤ
29により電気的に接続し、さらに蓋体28をシーム溶
接、はんだ,接着剤等によりパッケージ部材27の上か
ら接着して気密性を保持していた。
【0005】また図5において、31は圧電基板、32
は入出力電極のパッド、33はパッド32と後記するパ
ッド34を電気的に接続するバンプ等の接続体、パッド
34は基体37の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電極パターンから成り、
35は弾性表面波素子H2を構成する圧電基板31上に
形成されたIDT電極である。このような構成におい
て、蓋体38をシーム溶接、はんだ,接着剤等を介して
パッケージ部材37の上から密着させ気密性を保持して
いた。
【0006】弾性表面波装置J2は、パッケージ部材3
6〜38で構成されたキャビティ内に、IDT電極35
が設けられた機能面が、パッケージ部材37の上面に対
面させフェースダウンで載置させたフリップチップ方式
を利用したものである。
【0007】ここで、図5における接続体33は、A
u,Al等の金属製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,無電解メッキ
法または電解メッキ法等により、パッド32上に形成し
て得られる。そして、接続体33を設けた圧電基板31
を、接続体33とパッド34との間で位置合わせし、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、パッケージ部材36上に固定している。
【0008】また、他の従来例を図6に示す。図6にお
いて、41は圧電基板、42は入出力電極のパッド、4
3はパッド42とパッド44を電気的に接続するバンプ
等の接続体、44は基体47の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電極パター
ンのパッド、45は弾性表面波素子用の圧電基板上に形
成されたIDT電極、46は弾性表面波素子全体にモー
ルドされた絶縁性樹脂からなる保護部材である。そし
て、この保護部材46が振動空間に入り込まないように
環状部材48を配設した弾性表面波装置が提案されてい
る(例えば、特開平5−90882号公報を参照)。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図4に
示す弾性表面波装置J1では、ワイヤ29を使用してい
るため、ワイヤ29が存在する横方向と高さ方向の距離
だけ弾性表面波装置全体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29の存在により、不要
なインダクタンス成分を付加することになり、弾性表面
波装置の周波数特性が変化し、設計上それを考慮しなけ
ればならない。
【0010】また、図5に示す弾性表面波装置J2で
は、弾性表面波素子とパッケージ側壁からある程度の空
間が必要であり、横方向のサイズが大きくなる。さらに
縦方向のサイズも弾性表面波素子H2と蓋体38の空間
が必要となり、弾性表面波装置の薄型化において不利な
構造となる。また、金属製蓋体による気密封止は、製造
コストが高くなる。
【0011】また、弾性表面波装置J3では、絶縁性樹
脂46が振動空間に入り込まないように、SAW伝搬路
を囲むように機能面に環状部材48を設けたとしても、
絶縁性樹脂46の入り込みを完全に阻止するには不十分
であった。また、このような環状部材48のみを設けた
場合には、環状部材48がエポキシ樹脂等の塗布により
形成されるため、弾性表面波素子の耐湿性が不十分であ
り、長期信頼性に問題があった。
【0012】そこで、本発明は上記従来の諸問題に鑑み
て完成されたものであり、簡便な構成でSAWによる振
動空間への絶縁性樹脂の入り込みを完全に阻止でき、弾
性表面波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、さらには低コストで製造可能な弾性
表面波装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の弾性波装置は、
配線が形成された基台上に、圧電基板の一主面に前記配
線に接続される励振電極を形成した弾性表面波素子を、
前記圧電基板の一主面を下面にして配設して成る弾性表
面波装置であって、前記励振電極を取り囲む絶縁性の第
1環状封止材と、該第1環状封止材を取り囲み且つ前記
励振電極に前記基台上の配線を接続するための接続部材
と同一材料から成る第2環状封止材とを、前記圧電基板
と前記基台との間に介在させたことを特徴とする。
【0014】また特に、前記第2環状封止材の外周面及
び前記圧電基板の側面及び他主面を絶縁性樹脂で覆った
こととする。また、前記第1環状封止材を感光性フィル
ムで構成し、写真製版で形成するようにしたことを特徴
とする。
【0015】
【発明の実施の形態】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き詳細に説明する。図1は弾
性表面波装置S1の一部省略断面図である。
【0016】図1において、1は圧電基板、2は後記す
る励振電極に接続される入出力電極パッド、3は接続部
材、4は後記する電極リードパターン9のパッド(導電
パターン)、5は励振電極であるIDT電極、6は感光
性フィルムから成る第1環状封止材(接着材)、7はこ
の第1環状封止材6を取り囲むように形成された接続部
材3と同一材料から成る第2環状封止材である。また、
8はセラミックス,樹脂等からなる絶縁性基板、9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に設けられた電極リードパターンである。また、
10はIDT電極5の振動空間である。11は圧電基板
に設けられた第2環状封止材7の接続パッド、12は1
1と当接位置に設けた絶縁性基板8上の接続パッドであ
る。
【0017】弾性表面波素子は、圧電基板1と、この上
に設けられ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等から構成されるが、
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、直列接続方式,並列接続方式で接続して構
成してもよい。
【0018】このように、弾性表面波装置S1は、配線
が形成された基台である絶縁性基板8上に、圧電基板1
の一主面に前記配線に接続されるIDT電極5を形成し
た弾性表面波素子を、圧電基板1の一主面を下面にして
配設して成り、IDT電極5を取り囲む絶縁性の第1環
状封止材6と、この第1環状封止材6を取り囲み且つI
DT電極5に絶縁性基板8上の配線を接続するための接
続部材3と同一材料から成る第2環状封止材7とを、圧
電基板1と絶縁性基板8との間に介在させて成る。ま
た、特に第1環状封止材6を感光性フィルムで構成し、
写真製版で形成するようにしたことを特徴とする。
【0019】ここで、絶縁性基板8は、例えば一枚のセ
ラミック基板、または、セラミック基板と1枚以上の枠
状セラミック基板とを積層することによって作製し、絶
縁性基板8に設けられる導体パターン4は、電解めっき
法または無電解めっき法によって形成する。
【0020】また、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。
【0021】また、弾性表面波素子を形成するウェハ上
に、感光性フィルムを貼り付け、写真製版技術によって
各機能部を取り囲む第1環状封止材6を形成するまた、
接続部材3及び第2環状封止材7は、絶縁性基板8の導
体パターン4上に、Au−Snペースト、半田ペースト
等をスクリーン印刷等の印刷法により形成するかまたは
ディスペンサーで塗布することにより同時に形成され
る。
【0022】そして、圧電基板1のIDT電極5が設け
られた主面(機能面)が絶縁性基板8の上面に対面する
フェースダウン構成として、圧電基板1を絶縁性基板8
上に載置固定する。
【0023】その後、第1環状封止材6がIDT電極5
の形成された機能面に入り込まない構成とし、圧電基板
1の固定とIDT電極5が存在する振動空間10の気密
を確実にするために、第1環状封止材6が圧電基板1の
全外周を囲むような構造とする。
【0024】そして、圧電基板1を載置した絶縁性基板
8を、リフロー炉にてリフロー溶融することにより、接
続部材3を導体パターン4に電気的に導通させて接続
し、さらに、同時に第2環状封止材7が第1環状封止材
6を取り囲むように固着形成される。
【0025】次に、他の実施形態である図2について説
明する。上記と同じ方法で第1環状封止材6、接続部材
3、第2環状封止材7を含み圧電基板1の全外周部を囲
む構造とした後、圧電基板1の裏面全体を覆うようにデ
ィスペンサー等でエポキシ樹脂を塗布し、少なくとも本
体外周面に設けられた絶縁性樹脂13を形成する。最後
に、絶縁性樹脂を加熱硬化させて、弾性表面波装置S2
を完成する。すなわち、弾性表面波装置S2において
は、特に、第2環状封止材7の外周面及び圧電基板1の
側面及び他主面(裏面)を絶縁性樹脂13で覆った構成
とする。
【0026】ここで、第2環状封止材7として半田を用
いる際、第1環状封止材6によりフラックスや半田によ
るIDT電極5の腐食を極力防止できる。
【0027】特に、第1環状封止材6に使用するエポキ
シ樹脂はディスペンサーによる塗布、印刷法による塗布
で必要以上に樹脂が広がらないように、添加剤としてチ
クソ性付与剤を添加したり、フィラーの量で粘度を高目
に調整したものが好ましく、弾性表面波素子の電極腐食
が起こらないように、不純物イオン濃度を極力低減した
ものが好ましい。
【0028】図1,図2において、振動空間10内に低
湿度の空気を封入し密閉するようにしてもよい。これに
より、IDT電極5の酸化等による劣化を抑制でき好ま
しい。また、空気のかわりに、窒素ガス,アルゴンガス
などの不活性ガス等を封入し密閉すれば、より好ましい
効果が得られる。
【0029】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の場合は励振効率が高く、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。
【0030】そして、IDT電極5の対数は50〜20
0、IDT電極5の電極指の幅は0.1〜10.0μ
m、電極指の間隔は0.1〜10.0μm、電極指の交
差幅は10〜80μm、IDT電極5の厚みは0.2〜
0.4μmとすることが、共振器あるいはフィルタとし
の所期の特性を得るうえで好適である。また、IDT電
極5おける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い。
【0031】圧電基板1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LiB
4 O7 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。
【0032】かくして、本発明は、IDT電極5の振動
空間10への絶縁性樹脂の入り込みを完全に阻止でき
る。また、半田等による弾性表面波素子の損傷が起きな
いので、特性劣化を極力防止できる。また、振動空間1
0を均一な高さ,幅で正確に形成できるので薄型化や小
型化が可能である。さらに、弾性表面波素子の外周部全
体を半田等で取り囲む構造なので、耐湿性を充分に確保
することができ、長期信頼性を確保することができる。
【0033】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、上記例のように接続部材3を第1環状
封止材6の内部に含ませるようにしなくともよく、接続
部材3の外周部を第1環状封止材6でもって取り囲ん
で、圧電基板1と絶縁性基板7とを接合するようにして
もよく、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。
【0034】
【実施例】次に、図2に基づいて本発明の具体的な実施
例について説明する。
【0035】図2に示すように、圧電基板1として36
°Yカット−X伝搬のLiTaO3結晶を用い、そのチ
ップサイズは、1.1mm×1.5mmとした。また、
実装基板として100mm×100mm、厚さ250μ
mのアルミナ基板を用いた。また、アルミナ基板には合
計1μm膜厚のAu及びNiを無電解めっきにて形成し
た。
【0036】第1環状封止材6は、感光性フィルムを用
いて線幅約100μmの環状封止材をフォトリソグラフ
ィにより形成した。感光性フィルムを用いてフォトリソ
グラフィにて形成しているので、感光性フィルムを微細
な形状に、寸法精度よく、しかも生産性よく製造が可能
であった。
【0037】また、図3に示すように、圧電基板1の接
続部材3が載置される位置に、スパッタ法により電極パ
ッドをAl−Cu14、Cr15、Ni16、Au17
で形成した。また、圧電基板1の第2環状封止材が載置
される位置に、スパッタ法によりCr、Ni、Auを形
成した。各電極パッドの層別の厚さは、Al−Cu14
が1800Å、Cr15が500Å、Ni16が100
00Å、Au17が2000Åであった。Cr15は、
酸化物であるLiTaO3 単結晶との密着性を改善させ
るためのものであり、Ni16は半田食われを防止する
ために設けている。電極パッドのパターンは、リフトオ
フ法により形成した。
【0038】絶縁性基板8には圧電基板1の電極パッド
が当接する位置に、接続部材3及び第2環状封止材7と
なる半田ペーストを予めスクリーン印刷法により塗布し
た。塗布した半田ペーストの線幅は約100μmであっ
た。
【0039】絶縁性基板8の導体パターンと圧電基板1
の電極パッドを当接させフェースダウンで載置した。さ
らに、SAWチップの上部よりエポキシ樹脂をポッティ
ングにより塗布した後、リフロー炉で240℃,5分
間、加熱硬化させた。
【0040】最後に、絶縁性基板8の裏面より各チップ
間の分離位置でダイシングすることにより、個々のチッ
プを形成して2.5mm×2.0mmのサイズの弾性表
面波装置を完成した。なお、弾性表面波装置の高さは
0.7mm程度であった。
【0041】以上の工程で、第1環状封止材6にて外周
を取り囲んだ振動空間10を充分に確保することがで
き、さらに接続部材3及び第2環状封止材7で耐湿性を
充分確保した気密構造の弾性表面波装置を作製すること
ができた。
【0042】このようにして、従来のワイヤボンディン
グ工程が不要となり、ワイヤの横方向空間及びワイヤの
高さ方向サイズを縮小でき、小型化・薄型化を図ること
ができた。さらに、接続部材及び第2環状封止材として
半田を用いているので、チップの接合応力が集中せず、
生産性よく且つ安価な製造プロセスで弾性表面波装置を
作製することが可能となる。
【0043】
【発明の効果】本発明の弾性表面波装置によれば、第1
環状封止材にて外周を取り囲んで励振電極の振動空間を
充分に確保することができ、さらに、励振電極を接続部
材及び第2環状封止材で取り囲む構造としているので、
耐湿性を充分確保した気密構造の弾性表面波装置を作製
することができる。ひいては、長期信頼性に優れ特性の
劣化のない弾性表面波装置を提供できる。
【0044】また、弾性表面波素子の外表面を絶縁性樹
脂で覆うようにしているため、信頼性の高い弾性表面波
装置を、短時間且つ簡便な工程で生産性よく安価に提供
することが可能である。
【0045】さらに、本発明によれば、十分な薄型化及
び小型化を図ることが可能な優れた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
式的に説明する断面図である。
【図2】本発明に係る弾性表面波装置の他の実施形態を
模式的に説明する断面図である。
【図3】本発明に係る弾性表面波装置を模式的に説明す
る断面図である。
【図4】従来の弾性表面波装置の一例を模式的に説明す
る断面図である。
【図5】従来の弾性表面波装置の一例を模式的に説明す
る断面図である。
【図6】従来の弾性表面波装置の一例を模式的に説明す
る断面図である。
【符号の説明】
1:圧電基板 2:電極パッド 3:接続部材 4:導体パターン 5:IDT電極(励振電極) 6:第1環状封止材 7:第2環状封止材 8:絶縁性基板(基台) 9:電極リードパターン 10:振動空間 11:接続パッド 12:接続パッド 13:絶縁性樹脂 14、15、16、17:パッド S1、S2:弾性表面波装置

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 配線が形成された基台上に、圧電基板の
    一主面に前記配線に接続される励振電極を形成した弾性
    表面波素子を、前記圧電基板の一主面を下面にして配設
    して成る弾性表面波装置であって、前記励振電極を取り
    囲む絶縁性の第1環状封止材と、該第1環状封止材を取
    り囲み且つ前記励振電極に前記基台上の配線を接続する
    ための接続部材と同一材料から成る第2環状封止材と
    を、前記圧電基板と前記基台との間に介在させたことを
    特徴とする弾性表面波装置。
  2. 【請求項2】 前記第2環状封止材の外周面及び前記圧
    電基板の側面及び他主面を絶縁性樹脂で覆ったことを特
    徴とする請求項1に記載の弾性表面波装置。
  3. 【請求項3】 前記第1環状封止材を感光性フィルムで
    構成し、写真製版で形成するように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。
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