JP2006180437A - 弾性表面波装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】弾性表面波（ＳＡＷ）装置のパッケージのシールド性を高め、アイソレーション特性を向上させる。
【解決手段】ベース基板と、ベース基板に実装されたＳＡＷ素子と、ＳＡＷ素子を覆う蓋体と、基準電位電極とを備えたＳＡＷ装置で、蓋体は、ベース基板の上部を覆う天板を含み、天板は、底面の略全面に形成された導体層を備え、該導体層は、基準電位電極に電気的に接続される。蓋体は、ＳＡＷ素子の周囲を囲んで天板と共にＳＡＷ素子を覆う枠体を含み、枠体は、その天面に導体層を備え、枠体の天面に天板が載せられることにより天板の導体層と枠体の導体層とが電気的に接続されかつこれらの導体層が基準電位電極に接続される。天板及び枠体の導体層は、Ａｕ層を最上層としかつＣｕ層を含む２種類以上の金属層からなる。ベース基板及び蓋体は、樹脂材料からなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、弾性表面波装置およびその製造方法に係り、特に弾性表面波素子を気密封止する樹脂パッケージの電磁シールド性を高め、アイソレーション特性を改善する技術に関する。

圧電効果によって発生する弾性表面波（Surface Acoustic Wave／ＳＡＷ／以下、ＳＡＷということがある）を利用したＳＡＷ装置は、小型軽量で信頼性に優れることから、携帯電話機におけるフィルタやアンテナデュプレクサなどに近年広く使用されている。かかるＳＡＷ装置は、例えば図１１〜図１３に示すように信号線や素子搭載用のパッド等の導体パターンが形成されたベース基板２の表面にＳＡＷ素子１２を実装し、この実装面に蓋体６を被せた構造がとられる。蓋体６は、ＳＡＷ素子１２の周囲を取り囲む枠体３と、枠体３の天面（上面）を覆う天板４とからなり、これらによりＳＡＷ素子１２が気密封止される。基板上面を覆う天板４には、補強のため金属層５が設けられることがある。

また、この種のＳＡＷ装置を開示するものとして下記特許文献がある。
特開２００２−５７５４８号公報 特開２００３−１３３８９９号公報 特許第３５７９７４０号公報

ところで、上記特許文献記載の発明では、いずれも蓋体のシールド効果が十分とは言えず、またパッケージ内部の不要な電磁結合が生じるおそれがあり、十分なアイソレーション特性が得られない点で改良の余地がある。

また、上記のように天板４に金属層５を設けた場合には、この金属層５は一方においてベース基板表面の導体パターンとの間に容量結合や浮遊容量を生じさせ、信号のスルーパスを引き起こす原因ともなり得る。例えば、帯域通過フィルタを構成した場合に阻止帯域における減衰特性を悪化させたり、デュプレクサを構成した場合に送信信号が受信側に流れ込んでノイズを発生させるなどの問題を引き起こすことがある。

特に、デバイスが小型・薄型化されるにつれ、上記容量結合や浮遊容量の問題は顕著となる傾向にあり、今後ますます進展を続ける電子機器の小型・薄型化、並びに高機能・高性能化に伴いその解決が望まれる。

したがって、本発明の目的は、弾性表面波装置のパッケージのシールド性を高め、アイソレーション特性を向上させることにある。

前記目的を達成して課題を解決するため、本発明に係る弾性表面波装置は、ベース基板と、当該ベース基板に実装された弾性表面波素子と、当該弾性表面波素子を覆う蓋体と、基準電位電極とを備えた弾性表面波装置であって、前記蓋体は、前記弾性表面波素子が実装されたベース基板の上部を覆う天板を含み、当該天板は、底面の略全面に形成された導体層を備え、当該導体層は、前記基準電位電極に電気的に接続されている。

本発明の弾性表面波装置では、ベース基板上に弾性表面波素子を実装してこれを蓋体により覆うが、この蓋体はその底面の略全面に導体層を有し、この導体層が基準電位電極に電気的に接続されている。したがって、この導体層によりパッケージ（当該装置）内部の弾性表面波素子やベース基板上の信号電極、配線（導体パターン）等から発生する不要な電磁波を吸収して基準電位電極に放出することができ、各素子間あるいは各信号電極間の不要な電気的・電磁的結合を遮断してアイソレーション特性を向上させることが可能となる。

また、上記弾性表面波装置では、前記蓋体は、前記弾性表面波素子の周囲を囲んで前記天板とともに前記弾性表面波素子を覆う枠体を含み、当該枠体は、その天面に導体層を備え、当該枠体の天面に前記天板が載置されることにより前記天板の導体層と前記枠体の導体層とが電気的に接続され、かつこれらの導体層が前記基準電位電極に電気的に接続されるよう構成することが望ましく、前記天板および前記枠体の各導体層は、Ａｕ層を最上層としかつＣｕ層を含む２種類以上の金属層からなることが好ましい。

このような装置構造によれば、弾性表面波素子を蓋体により覆うとともに、天板に設けた上記導体層をより確実に基準電位電極に接続することが出来る。

前記ベース基板および前記蓋体は、樹脂を主体とする材料により形成することが可能である。

また、上記弾性表面波装置に含まれる弾性表面波素子の数は、特に限定されず、１つであっても良いし、２個以上の場合もある。

また、本発明に係る弾性表面波装置の製造方法は、ベース基板と、基準電位電極と、前記ベース基板に実装された弾性表面波素子と、当該弾性表面波素子の周囲を囲み天面に導体層を備えかつ当該導体層を前記基準電位電極に電気的に接続する接地用導体を有する枠体と、この枠体に載置されることにより当該枠体が備える導体層と電気的に接続される導体層を底面に有する天板と、を備えた弾性表面波装置を製造する方法であって、ベース基板に弾性表面波素子を実装する素子実装工程と、前記弾性表面波素子が実装されたベース基板上に、接着材を介在させつつ前記枠体を重ねる枠体配置工程と、前記枠体の上に接着材を介在させつつ前記天板を重ねる天板配置工程と、前記ベース基板、枠体および天板を加熱しつつ加圧して一体化する積層工程とを含む。

このような本発明に係る製造方法によれば、アイソレーション特性に優れた前記弾性表面波装置を少ない工程数でより簡便に製造することが出来る。

上記接着材の種類は特に問わず、ペースト状の接着剤であっても良いし、フィルム状の接着シートを使用することも可能である。また、天板の導体層と枠体の導体層とをより確実に電気的に接続する観点からは、前記接着材として導電性を有する接着材を使用することが好ましい。

ただし、導電性を有しない接着材も使用可能であり、上記接着材には導電性を有しない接着材も含まれる。天板と枠体とを接着しつつ両者に設けた導体層を電気的に接続するには、例えば、枠体天面の一部に（全面でなく）天板の導体層と電気的に接続する導体層を設け、この導体層部分には接着材を配さないようにしたり、あるいは、天板と枠体間に接着材を配しても、上記積層工程における圧力によって天板の導体層と枠体の導体層との間から接着材を流動させ、両導体層同士を密着させて導通させることが可能であるなど、導電性を有しない接着材を使用しても天板の導体層と枠体の導体層（枠体とベース基板との間も同様）とを電気的に接続することは可能だからである。

また上記製造方法では、次のような方法によることも可能であり、これによれば弾性表面波装置の量産性を高めることが出来る。すなわち、前記素子実装工程では、前記ベース基板を複数形成可能なベース基板形成用基板に複数の弾性表面波素子が実装され、前記枠体配置工程では、弾性表面波装置の収容空間を形成する複数の孔を備えて前記枠体を複数形成可能な枠体形成用基板が、前記ベース基板形成用基板に重ねられ、前記天板配置工程では、前記天板を複数形成可能な天板形成用基板が、前記枠体形成用基板の上に接着材が介在されつつ重ねられ、前記積層工程では、前記ベース基板形成用基板、枠体形成用基板および天板形成用基板が一体化され、当該積層工程の後、一体化された前記ベース基板形成用基板、枠体形成用基板および天板形成用基板を切断して個々の弾性表面波装置に分割する切断工程をさらに含む。

本発明によれば、弾性表面波装置のパッケージのシールド性を高め、アイソレーション特性を向上させることが出来る。

本発明の他の目的、特徴および利点は、以下の本発明の実施の形態の説明により明らかにする。

〔第一実施形態〕
図１から図４は、本発明の第一の実施形態に係るＳＡＷ装置を示すものである。尚、各図中、同一の符号は、同一又は相当部分を示す。

これらの図に示すようにこのＳＡＷ装置１１は、ベース基板２１の表面にＳＡＷ素子１２を実装し、この素子実装面を蓋体３０により気密封止したものである。ＳＡＷ素子１２の実装は、フェースダウン実装により行い、金属バンプ１３を介してベース基板上の導体パターン１５（導電パッド）に各ＳＡＷ素子１２を電気的に接続する。ベース基板２１の底面には、外部接続端子２４を設けてあり、ベース基板表面の配線１５は、キャスタレーション（側面電極／基板側面に形成した層間接続構造）２３を通じて当該外部接続端子２４に接続される。

蓋体３０は、ＳＡＷ素子１２を取り囲むようにベース基板２１上に設けられＳＡＷ素子１２の収容空間３５を形成する枠体３１と、枠体３１の上に載せられて前記収納空間３５の上面を塞ぐ天板４１とからなる。枠体３１は、平面から見た場合に略正方形の外形形状を有し、底面および天面を平坦に形成してある。そして、天面に枠状の導体層３２を形成するとともに、図３に示すように底面の四隅部に導体層３４を設けてある。これら天面および底面に設けた導体層３２，３４は、枠体３１の四隅に形成したキャスタレーション３３によって電気的に接続してある。

一方、天板４１は、略正方形の平面形状を有し、底面に導体層４２を全面に亘って形成してある。この導体層４２は、天板４１を枠体３１の天面（上面）に載せたときに枠体天面に設けた導体層３２に当接することにより当該枠体天面の導体層３２と電気的に接続される。

また、ベース基板２１の表面四隅部には、枠体底面の四隅に設けた前記導体層３４と対向するように導体層２２を形成してあり、ベース基板２１上に枠体３１を載せたときに枠体底面の導体層３４がベース基板表面の導体層２２に当接して両導体層３４，２２が電気的に接続される。さらに、かかるベース基板表面の導体層２２は、ベース基板２１の四隅に設けたキャスタレーション２３によってベース基板裏面に設けた基準電位用の外部接続端子２４に接続されている。したがってこれにより、当該ＳＡＷ装置１１の実装状態において、天板底面の導体層４２と、枠体天面の導体層３２とが基準電位に接続（接地）され、良好なシールド構造を形成することが出来る。

尚、天板４１と枠体３１との間、並びに枠体３１とベース基板２１との間には、後の製造方法の説明で述べるように接着材５１（接着シートまたはペースト状の接着剤でも良い）が介在されることによりこれらが接着され、収容空間３５が気密封止される。

上記ベース基板２１、枠体３１および天板４１は、熱膨張率を同一にして良好な気密性を得る観点から、同一の樹脂材料を主体とする基板により構成することが望ましい。樹脂材料としては、例えばＢＴレジン、ガラスエポキシ、テフロン（商標）、ポリイミド、液晶ポリマを使用することが出来る。また、かかる樹脂材料に無機フィラー等の無機材料を適宜混合しても良い。

また、天板４１、枠体３１およびベース基板２１に設けた上記各導体層４２，３２，３４，２２は、各導体層間の電気的接続をより確実に行うため、Ｃｕ（銅）層の上にＮｉ（ニッケル）およびＡｕ（金）層を順次積層してＡｕ層を最上層とした金属層により構成する。

〔製造方法〕
図５は、上記ＳＡＷ装置１１の製造方法を示すものである。上記ＳＡＷ装置１１は次のように複数のＳＡＷ装置を一括して製造することが可能である。

まず、図５に示すように、前記ベース基板２１を形成するためのベース基板用基板２１０と、枠体３１を形成するための枠体用基板３１０と、天板４１を形成するための天板用基板４１０と、各基板２１０，３１０，４１０間を接着する接着シート５１を用意する。ここで、ベース基板用基板２１０には、一定の間隔を隔ててマトリックス状に配列したＳＡＷ装置形成領域２１０ａの各々に、前記ベース基板２１に設けるべき配線パターンや外部接続端子、キャスタレーションを形成するためのスルーホール（図示せず）等を形成するとともに、ＳＡＷ素子１２を実装する。

枠体用基板３１０には、形成すべきＳＡＷ装置の個数に対応した数の平面略正方形の貫通孔３５ａを設けてあり、これによりベース基板上の各ＳＡＷ装置形成領域２１０ａの周縁部を取り囲み、各ＳＡＷ装置形成領域２１０ａにＳＡＷ素子１２の収容空間３５を形成する。この枠体用基板３１０の天面および底面には、前記導体層３２，３４（図５では図示せず）を形成するとともにキャスタレーション３３を形成するためのスルーホール（図示せず）を形成する。また、天板用基板４１０には、底面に前記導体層４２を設けておく。

そして、ベース基板用基板２１０と枠体用基板３１０との間、並びに枠体用基板３１０と天板用基板４１０との間にそれぞれ接着シート５１を介在させつつ各基板２１０，３１０，４１０を位置合わせして重ね、これらの基板２１０，３１０，４１０を加熱しながら一括プレスすることにより一体化する。尚、接着シート５１は、枠体３１の天面および底面に当該シートが配されかつ貫通孔３５ａの部分には当該シートが配されることがないように各貫通孔３５ａに対応した孔を形成してある。

接着シート５１（ペースト状の接着剤でも良い）としては、天板の導体層４２と枠体の導体層３２とをより良好に電気的に接続する観点からは、導電性を有する接着材を使用することが好ましい。ただし、導電性を有しない接着材を使用することも可能である。天板４１と枠体３１との間に導電性を有しない接着材を配したとしても、上記積層工程における加熱・加圧によって天板の導体層４２と枠体の導体層３２との間からは当該接着材が押し出され、両導体層４２，３２同士を密着させて導通させることが可能だからである。特に本実施形態のパッケージ構造では、枠体の天面の一部に導体層３２が形成され、当該導体層部分に較べて導体層３２が形成されていない枠体天面は低くなっているから、この導体層が形成されていない枠体天面部分に接着材が流動し、導体層４２，３２同士は密着されることとなる。また、枠体３１とベース基板２１についても同様に、導体層が形成されていない低い部分に接着材が流動し、たとえ導電性を有しない接着材を使用したとしても導体層３４，２２同士は密着されて良好に電気的に接続される。

各基板２１０，３１０，４１０を一体化した後、これを切断し、ＳＡＷ装置形成領域２１０ａごとに分割すれば上記ＳＡＷ装置１１を得ることが出来る。かかる製造方法によれば、上記ＳＡＷ装置１１を一括プレスにより量産性良く製造することが可能となる。

図６および図７は、上記実施形態のＳＡＷ装置における信号端子間のアイソレーション特性を示すものである。同図において、破線は蓋体を備えるがシールド層（導体層）のないパッケージ構造を有するＳＡＷ装置の特性を、細い実線は枠体にのみシールド層（導体層）を有するＳＡＷ装置の特性を、太い実線は上記本実施形態のＳＡＷ装置の特性を示す。これらの図から明らかなように、本実施形態のパッケージ構造によれば、シールド層（導体層）を有しないもの並びに枠体にのみシールド層（導体層）を有する従来のＳＡＷ装置に対し、特に携帯電話機で使用される周波数帯域（例えば８００ＭＨｚ〜２．１ＧＨｚ）において良好なアイソレーション特性を得ることが出来る。

〔第二実施形態〕
図８から図１０は、本発明の第二の実施形態に係るＳＡＷ装置を示すものである。これらの図において前記第一実施形態と同様の構成には同一の符号を付して重複した説明を省略する。

このＳＡＷ装置６１は、前記第一実施形態と同様にＳＡＷ素子１２を実装したベース基板２１と、枠体３１と、天板７１とを備えるものであるが、天板７１を金属板（例えば銅板）により形成したものである。この天板７１の底面には、前記第一実施形態の天板４１の導体層４２と同様に、銅板の上にＮｉ層を介してＡｕ層を形成する。また、天板７１が被せられる枠体３１の天面と底面には、その四隅部にそれぞれＡｕ層を最上層とする導体層３２ａ，３４（底面側の導体層３４は図３と同様）を設け、これら天面および底面の導体層３２ａ，３４を枠体３１の四隅に設けたキャスタレーション３３により電気的に接続する。

かかるＳＡＷ装置６１によっても、導体からなる天板７１と、枠体天面の導体層３２ａとが基準電位に接続（接地）され、良好なシールド構造を形成することが出来る。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で種々の変更を行うことができることは当業者に明らかである。

例えば、前記実施形態では、枠体天面の導体層３２，３２ａと枠体底面の導体層３４、並びにベース基板表面の導体層２２とベース基板裏面の外部接続端子２４をキャスタレーション（側面電極）３３，２３によりそれぞれ接続するものとしたが、スルーホールにより接続しても良い。また、ＳＡＷ素子の実装個数、ベース基板の配線パターン、キャスタレーションの配設数や位置、ベース基板・枠体・天板の形状等は、構成すべきＳＡＷ装置の種類等に応じて様々に変更されることがある。また、本発明にいうＳＡＷ装置には、ＳＡＷフィルタやＳＡＷデュプレクサなどのＳＡＷ素子を使用した各種のＳＡＷ装置が含まれる。

本発明の第一実施形態に係るＳＡＷ装置を示す斜視図である。 前記第一実施形態に係るＳＡＷ装置を示す分解斜視図である。 前記第一実施形態に係るＳＡＷ装置の枠体の底面を示す図である。 前記第一実施形態に係るＳＡＷ装置を示す断面図である。 前記第一実施形態に係るＳＡＷ装置の製造方法を示す図である。 前記第一実施形態のＳＡＷ装置における信号端子間のアイソレーション特性をシールド層（導体層）がない場合および枠体部分にのみシールド層（導体層）を有する場合と比較して示す線図である。 図６の線図の一部（５００〜２５００ＭＨｚ部分）を拡大して示す線図である。 本発明の第二実施形態に係るＳＡＷ装置を示す斜視図である。 前記第二実施形態に係るＳＡＷ装置を示す分解斜視図である。 前記第二実施形態に係るＳＡＷ装置を示す断面図である。 従来のＳＡＷ装置の一例を示す斜視図である。 従来のＳＡＷ装置の一例を示す分解斜視図である。 従来のＳＡＷ装置の一例を示す断面図である。

符号の説明

１１，６１ ＳＡＷ装置
１２ ＳＡＷ素子
１３ 金属バンプ
１５ 導体パターン
２１ ベース基板
２２，３２，３２ａ，３４，４２ 導体層
２３，３３ キャスタレーション（側面電極）
２４ 外部接続端子
３０ 蓋体
３１ 枠体
４１，７１ 天板

Claims (6)

1. ベース基板と、当該ベース基板に実装された弾性表面波素子と、当該弾性表面波素子を覆う蓋体と、基準電位電極とを備えた弾性表面波装置であって、
   前記蓋体は、前記弾性表面波素子が実装されたベース基板の上部を覆う天板を含み、
   当該天板は、底面の略全面に形成された導体層を備え、
   当該導体層は、前記基準電位電極に電気的に接続されている
   ことを特徴とする弾性表面波装置。
2. 前記蓋体は、前記弾性表面波素子の周囲を囲んで前記天板とともに前記弾性表面波素子を覆う枠体を含み、
   当該枠体は、その天面に導体層を備え、
   当該枠体の天面に前記天板が載置されることにより前記天板の導体層と前記枠体の導体層とが電気的に接続され、
   かつこれらの導体層が前記基準電位電極に電気的に接続されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波装置。
3. 前記天板の導体層および前記枠体の導体層は、Ａｕ層を最上層としかつＣｕ層を含む２種類以上の金属層からなる
   ことを特徴とする請求項２に記載の弾性表面波装置。
4. 前記ベース基板および前記蓋体が、樹脂を主体とする材料からなる
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の弾性表面波装置。
5. ベース基板と、基準電位電極と、前記ベース基板に実装された弾性表面波素子と、当該弾性表面波素子の周囲を囲み天面に導体層を備えかつ当該導体層を前記基準電位電極に電気的に接続する接地用導体を有する枠体と、この枠体に載置されることにより当該枠体が備える導体層と電気的に接続される導体層を底面に有する天板と、を備えた弾性表面波装置を製造する方法であって、
   ベース基板に弾性表面波素子を実装する素子実装工程と、
   前記弾性表面波素子が実装されたベース基板上に、接着材を介在させつつ前記枠体を重ねる枠体配置工程と、
   前記枠体の上に接着材を介在させつつ前記天板を重ねる天板配置工程と、
   前記ベース基板、枠体および天板を加熱しつつ加圧して一体化する積層工程と、
   を含むことを特徴とする弾性表面波装置の製造方法。
6. 前記弾性表面波装置を複数個一括して製造する請求項５に記載の弾性表面波装置の製造方法であって、
   前記素子実装工程では、前記ベース基板を複数形成可能なベース基板形成用基板に複数の弾性表面波素子が実装され、
   前記枠体配置工程では、弾性表面波装置の収容空間を形成する複数の孔を備えて前記枠体を複数形成可能な枠体形成用基板が、前記ベース基板形成用基板に重ねられ、
   前記天板配置工程では、前記天板を複数形成可能な天板形成用基板が、前記枠体形成用基板の上に接着材が介在されつつ重ねられ、
   前記積層工程では、前記ベース基板形成用基板、枠体形成用基板および天板形成用基板が一体化され、
   当該積層工程の後、一体化された前記ベース基板形成用基板、枠体形成用基板および天板形成用基板を切断して個々の弾性表面波装置に分割する切断工程をさらに含む
   ことを特徴とする弾性表面波装置の製造方法。

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