JP2007013261A - 弾性表面波素子およびこれを用いた高周波モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】フェースダウン実装時において、半田接合部にクラックが生じることのない信頼性の高い弾性表面波素子およびそれを用いた高周波モジュールを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、圧電基板２８の一方主面の周縁部に近接または隣接して環状電極３１が形成されてなる弾性表面波素子であって、環状電極３１が圧電基板２８の一方主面の周縁部から側面にかけて延出したことを特徴とする弾性表面波素子である。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話装置等の無線装置に適用される弾性表面波素子およびこれを用いた高周波モジュールに関する。

図５に移動体通信機器のＣＤＭＡ方式のブロック図を示す。このブロック図は８００ＭＨｚと１．９ＧＨｚの周波数バンドとＧＰＳの受信バンドを持った構成になっている。高周波モジュールは図中の太線２２の部分であり、周波数を分ける分波器２と、８００ＭＨｚと１．９ＧＨｚのＳＡＷデュプレクサ（３ａ〜３ｃ），（４ａ〜４ｃ）と、送信系のＲＦＩＣ１７から出力された信号のノイズを落とすＳＡＷフィルタ９，１０と、８００ＭＨｚ，１．９ＧＨｚの周波数で駆動する電力増幅器７，８と、方向性結合器５，６と、検波用回路１９と、ＧＰＳ用のバンドパスフィルタ１２とを含む構成になっている。

図６に高周波モジュール２２の平面図、図７にその断面図を示す。多層基板２３の表面には、電力増幅用半導体素子２４，２５が実装されており、ワイヤーボンディングで接続されている。電力増幅用半導体素子２４，２５の周囲には、電力増幅用整合回路２６，２７がチップ部品やパターンで形成されている。ＳＡＷデュプレクサを構成する受信用フィルタ３ａ，４ａ、送信用フィルタ３ｂ、４ｂは多層基板２３の表層に実装され、整合回路３ｃ、４ｃ（不図示）は多層基板２３内であって前記受信用フィルタ３ａ，４ａ、送信用フィルタ３ｂ、４ｂの下側に配置される。

図６および図７に示すように、ＳＡＷデュプレクサを構成する受信用フィルタ３ａ，４ａ、送信用フィルタ３ｂ、４ｂとしての弾性表面波素子は、多層基板２３に直接フリップチップ実装される。この弾性表面波素子は、図８に示すように、圧電基板２８を基体とし、この圧電基板２８の一方主面には、励振電極（ＩＤＴ電極）２９が形成されるとともに、入出力端子電極３０と気密封止のための環状電極３１が形成されている（特許文献１参照）。

一方、多層基板２３には、弾性表面波素子の入出力端子電極３０に対応するように入出力パッド３２が形成されるとともに、弾性表面波素子の環状電極３１に対応するように気密封止のための環状導体３３が形成されている。

そして、多層基板２３上のこれらの導体パターンに半田バンプ５１を形成し、弾性表面波素子を熱で圧着して、入出力端子電極３０に入出力パッド３２を接合するとともに、環状導体３３に環状電極３１を接合して実装することにより、環状電極３１および環状導体３３によって囲まれる領域を封止する。その後、電力増幅用半導体素子２４，２５を実装しワイヤーボンドで接続し、全体をエポキシ樹脂５２等で封止し、図６および図７に示すような高周波モジュールとなる。
特開平４−２９３３１０号公報

しかしながら、従来の構造の弾性表面波素子を多層基板上に実装して高周波モジュールを形成する場合、弾性表面波素子と多層基板２３またはそれらを囲んでいる樹脂との熱膨張差によって半田バンプ等による接合部の信頼性が損なわれるという問題があった。

すなわち、弾性表面波素子の基体としての圧電基板２８にはリチウムタンタレート単結晶からなる基板（ＬＴ基板）が良く使われるが、この熱膨張係数は１６×１０^−６／℃であり、この弾性表面波素子が実装される多層基板２３の熱膨張係数８〜１２×１０^−６／℃とは大きな差がある。この差によって、図９に示すように、温度サイクルにて特に高温から低温に移行する際に、ＬＴ基板の収縮量が多層基板の収縮量よりも大きくなるので、半田接合部にクラック５３が発生し、弾性表面波素子の気密性を損ねるという問題があった。

本発明は、上述の問題点に鑑みて案出されたものであり、フェースダウン実装時において、半田接合部にクラックが生じることのない信頼性の高い弾性表面波素子およびそれを用いた高周波モジュールを提供することを目的とする。

本発明は、圧電基板の一方主面にＩＤＴ電極が形成されるとともに前記一方主面の周縁部に環状電極が形成されており、前記環状電極の少なくとも一部が前記圧電基板の側面に延出していることを特徴とする弾性表面波素子である。

また本発明は、圧電基板の一方主面にＩＤＴ電極が形成されるとともに前記一方主面の周縁部に環状電極が形成されてなる弾性表面波素子であって、前記一方主面の周縁に段差部が形成されており、前記環状電極の少なくとも一部が前記段差部に延出していることを特徴とする弾性表面波素子である。

さらに本発明は、圧電基板の一方主面にＩＤＴ電極が形成されるとともに前記一方主面の周縁部に環状電極が形成されてなる弾性表面波素子であって、前記一方主面の周縁に傾斜部が形成されており、前記環状電極の少なくとも一部が前記傾斜部に延出していることを特徴とする弾性表面波素子である。

さらにまた本発明は、上記の弾性表面波素子が、環状導体の形成された多層基板上に、前記環状電極と前記環状導体とを接合して実装されていることを特徴とする高周波モジュールである。

本発明によれば、フェースダウン実装時において半田接合部にクラックが発生するのを抑制することができる信頼性の高い弾性表面波素子および高周波モジュールが得られる。

以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
図１に示す本発明の弾性表面波素子は、圧電基板２８の一方主面にＩＤＴ電極２９が形成されるとともに一方主面の周縁部に環状電極３１が形成されており、環状電極３１の少なくとも一部が圧電基板の側面に延出していることを特徴とするものである。

弾性表面波素子は、例えばリチウムタンタレート単結晶基板（ＬＴ基板）からなる圧電基板２８の一方主面に、所望の電気的特性を実現するＩＤＴ電極２９と、外部回路と接続するための入出力端子電極３０と、一方主面の周縁部（周縁の近傍領域）に環状電極３１が形成されているものである。換言すれば、圧電基板２８は直方体形状であって、環状電極３１がこの圧電基板２８の一方主面の４辺（周縁）に沿って形成されている。この環状電極３１は、後述の多層基板２３に実装された際に、環状導体３３と協働して弾性表面波素子のＩＤＴ電極２９が形成された部位を気密封止するようになっている。そして、環状電極３１は、圧電基板２８の一方主面における周縁部の少なくとも一部（四隅を除く領域）から、圧電基板２８の側面にかけて延出されている。

一方、多層基板２３には、弾性表面波素子の入出力端子電極３０に対応するように入出力パッド３２が形成されるとともに、弾性表面波素子の環状電極３１に対応するように気密封止のための環状導体３３が形成されている。そして、多層基板２３上のこれらの導体パターン（入出力パッド３２、環状導体３３）に半田バンプ５１を形成し、弾性表面波素子を熱で圧着して、入出力端子電極３０に入出力パッド３２を接合するとともに、環状導体３３に環状電極３１を接合して実装することにより、環状電極３１および環状導体３３によって囲まれる領域を封止することで、図６および図７に示すＳＡＷデュプレクサを構成する受信用フィルタ３ａ，４ａ、送信用フィルタ３ｂ、４ｂとして機能するようになる。

さらに、電力増幅用半導体素子２４，２５を実装しワイヤーボンドで接続するとともに、電力増幅用半導体素子２４，２５の周囲に、電力増幅用整合回路２６，２７をチップ部品やパターンで形成し、その他の部品を実装した後、全体をエポキシ樹脂５２で封止することで、図６および図７に示すような高周波モジュールとなる。

このとき、弾性表面波素子を形成している圧電基板２８（ＬＴ基板）の熱膨張係数は１６×１０^−６／℃であり、接合する多層基板２３の熱膨張係数８〜１２×１０^−６／℃とは大きく差がある。この差によって温度サイクルにて特に高温から低温に移行する際に、ＬＴ基板が多層基板２３よりも大きく収縮し、半田接合部からクラックが生じやすくなるが、本発明の構造では、半田バンプ５１が圧電基板２８の側面まで形成されているため、ＬＴ基板の収縮に対して応力が分散し、クラックが生じにくく、半田バンプの信頼性は高くなる。

ここで、本発明においては、図２および図３に示すように、圧電基板２８の一方主面の周縁に段差部２８１が形成されており、環状電極３１の少なくとも一部（図では四隅を除く部位）が段差部２８１に延出しているのが好ましい。

また、図４に示すように、圧電基板２８の一方主面の周縁に傾斜部２８２が形成されており、環状電極３１の少なくとも一部（図では四隅を除く部位）が傾斜部２８２に延出しているのが好ましい。

このように形成することにより、半田バンプが段差部２８１または傾斜部２８２までまわりこむとともに半田バンプの体積が大きくなって応力がより緩和されるので、信頼性が向上する。しかも、製造しやすくなるという効果をも奏する。すなわち、図１においては圧電基板２８をウェハーで形成した後、切断し、切断面（側面）に環状電極を形成するという工程が必要であり、この側面に環状電極を形成することが困難である。これに対し、図２及び図４に示す形状の弾性表面波素子においては、圧電基板をウェハーで形成した後、例えば、ダイシング等で凹溝やＶ字溝を形成し、この部位に蒸着等で電極形成を行い溝の中央で切断するという方法で容易に製造することができる。

なお、本発明の実施形態においては、環状電極３１の一部（四隅を除く部位）が延出するようになっているが、全周にわたって延出していてもよい。また、環状電極３１は段差部２８１または傾斜部２８２の全体を被覆するように延出されているが、応力緩和の効果を具備する範囲であれば、必ずしも全体を被覆しなくてもよい。

本発明の弾性表面波素子を示しており、（ａ）は一方主面の説明図であり、（ｂ）は実装方法を示す説明図である。 図１に示す弾性表面波素子の他の例を示しており、（ａ）は一方主面の説明図であり、（ｂ）は実装方法を示す説明図である。 図２に示す弾性表面波素子の実装状態を示す説明図である。 図１に示す弾性表面波素子の他の例を示しており、（ａ）は一方主面の説明図であり、（ｂ）は実装方法を示す説明図である。 本発明の高周波モジュールを示すブロック図である。 高周波モジュールの平面図である。 図６に示す高周波モジュール２２の断面図である。 従来の弾性表面波素子を多層基板上に実装する方法を示す説明図である。 図８に示す弾性表面波素子の実装状態を示す説明図である。

符号の説明

３ａ、４ａ・・・受信用フィルタ
３ｂ、４ｂ・・・送信用フィルタ
２２・・・・・・高周波モジュール
２３・・・・・・多層基板
２４、２５・・・電力増幅用半導体素子
２６、２７・・・電力増幅整合回路
２８・・・・・・圧電基板
２９・・・・・・ＩＤＴ電極
３０・・・・・・入出力電極
３１・・・・・・環状電極
３２・・・・・・入出力パッド
３３・・・・・・環状導体
５１・・・・・・半田バンプ
５２・・・・・・エポキシ樹脂

Claims (4)

1. 圧電基板の一方主面にＩＤＴ電極が形成されるとともに前記一方主面の周縁部に環状電極が形成されており、前記環状電極の少なくとも一部が前記圧電基板の側面に延出していることを特徴とする弾性表面波素子。
2. 圧電基板の一方主面にＩＤＴ電極が形成されるとともに前記一方主面の周縁部に環状電極が形成されてなる弾性表面波素子であって、前記一方主面の周縁に段差部が形成されており、前記環状電極の少なくとも一部が前記段差部に延出していることを特徴とする弾性表面波素子。
3. 圧電基板の一方主面にＩＤＴ電極が形成されるとともに前記一方主面の周縁部に環状電極が形成されてなる弾性表面波素子であって、前記一方主面の周縁に傾斜部が形成されており、前記環状電極の少なくとも一部が前記傾斜部に延出していることを特徴とする弾性表面波素子。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の弾性表面波素子が、環状導体の形成された多層基板上に、前記環状電極と前記環状導体とを接合して実装されていることを特徴とする高周波モジュール。

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