JP2007096526A

JP2007096526A - 表面実装型弾性表面波デバイス

Info

Publication number: JP2007096526A
Application number: JP2005280722A
Authority: JP
Inventors: Yasuhide Onozawa; 康秀小野澤
Original assignee: Miyazaki Epson Corp
Current assignee: Miyazaki Epson Corp
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2007-04-12

Abstract

【課題】封止樹脂の帯電防止効果を損なうことなく、静電気による焦電破壊を防止することができる表面実装型ＳＡＷデバイスを提供する。
【解決手段】実装基板２と、圧電基板１８、該圧電基板の一面に形成したＩＤＴ電極１７、及び配線パターン５と導体バンプ１０を介して接続される接続パッド１６、を備えたＳＡＷチップ１５と、ＳＡＷチップを実装基板上にフリップチップ実装した状態でＳＡＷチップ外面から実装基板上面にかけて被覆形成されることによりＩＤＴ電極と実装基板との間に気密空間Ｓを形成する封止樹脂２１と、を備え、圧電基板の結晶構造がシェーンフリース記号でＣ₁、Ｃ₂、Ｃ_S、Ｃ_2V、Ｃ₄、Ｃ_4V、Ｃ₃、Ｃ_3V、Ｃ₆、Ｃ_6Vの何れかの点群に属している表面実装型ＳＡＷデバイスにおいて、封止樹脂２１の比誘電率が３．２以下、ＳＡＷチップ１５上面の封止樹脂の厚みが０．０２ｍｍ以上、圧電基板１８がタンタル酸リチウム、及び圧電基板１８の体積抵抗率が１．００×１０⁹〜１．４３×１０¹¹Ω・ｃｍとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、弾性表面波チップを実装基板上にバンプを用いてフェイスダウン搭載してから弾性表面波チップを樹脂封止した構造の表面実装型弾性表面波デバイスに関わり、特に圧電基板として焦電性を有する材料を用いる場合に好適なものである。

弾性表面波デバイス（ＳＡＷデバイス）は、水晶、タンタル酸リチウム等の圧電基板上に櫛歯状の電極指（ＩＤＴ電極）、反射器、接続パッド等のパターンを配置した構成を備え、例えばＩＤＴ電極に高周波電界を印加することによって弾性表面波（ＳＡＷ）を励起し、このＳＡＷを圧電作用によって高周波電界に変換することによってフィルタ特性を得るものである。
ところで、半導体部品においてＣＳＰ（Chip Size Package）と呼ばれる小型パッケージング技術が一般化するのに伴って、ＳＡＷデバイスにおいても、デバイスの小型化の容易化と、バッチ式の製造方法による生産性の向上という観点から、ＣＳＰ技術を用いた生産方法が導入されるようになっている。
ＳＡＷデバイスについてのＣＳＰ関連技術は、例えば特許文献１に開示されている。
図３は特許文献１に開示されたＳＡＷデバイスの構造を示す断面図であり、このＳＡＷデバイスＡは、絶縁基板１０１、絶縁基板１０１の底部に配置した表面実装用の外部電極１０２、及び絶縁基板１０１の上部に配置され且つ外部電極１０２と導通した配線パターン１０３、を備えた実装基板１００と、圧電基板１１１、圧電基板１１１の一面に形成したＩＤＴ電極１１２、及び配線パターン１０３と導体バンプ１１５を介して接続される接続パッド１１３、を備えたＳＡＷチップ１１０と、ＳＡＷチップ１１０を実装基板１００上にフリップチップ実装した状態でＳＡＷチップ１１０外面から実装基板１００上面にかけて被覆形成されることによりＩＤＴ電極１１２と実装基板１００との間に気密空間Ｓを形成する封止樹脂１２０と、を備える。
ところで、結晶構造がシェーンフリース記号で、Ｃ₁、Ｃ₂、Ｃ_S、Ｃ_2V、Ｃ₄、Ｃ_4V、Ｃ₃、Ｃ_3V、Ｃ₆、Ｃ_6Vの何れかの点群に属する圧電材料から成る圧電基板１１１は、焦電性を有することが知られている（例えば、非特許文献１）。具体的には、例えば点群Ｃ_3Vに属するタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃）やニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）、及び点群Ｃ_4Vに属する四ホウ酸リチウム（Ｌｉ₂Ｂ₄Ｏ₇）は、焦電性を有するが、点群Ｄ₃に属する水晶は焦電性を有しない。

図３に示したＳＡＷデバイスにおいて、焦電性を有した材料から成る圧電基板１１１を使用すると、ＳＡＷデバイスに温度勾配がかかった際に、焦電効果によって電荷が圧電基板の表面に出現し、その電荷によって封止樹脂１２０の表面が帯電する。
ＣＳＰ型ＳＡＷデバイスが、機器の回路基板上に搭載された状態で帯電すると、当該ＳＡＷデバイスの周辺に搭載されている他の電子部品に悪影響を及ぼす不具合が発生する。
また、ＳＡＷデバイスを出荷する際の梱包形態は、図４に示すように、連続した長尺物であるエンボスキャリアテープ本体１３１（ポリスチレン製）の各ポケット１３１ａ内にＳＡＷデバイスＡを収納した後で各ポケットの開口部をＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）から成るカバーテープ１３２により封止することによりエンボスキャリアテープ１３０を完成し、このキャリアテープ１３０をリールに巻き付ける、所謂テープ＆リール梱包が一般的である。しかし、焦電性を有する圧電基板を用いて製作した図３のＣＳＰ型ＳＡＷデバイスＡをエンボスキャリアテープ１３０によって梱包した状態で温度勾配を加えると、封止樹脂１２０の帯電によって、カバーテープ１３２を剥がす際に、ＳＡＷデバイスＡがカバーテープ側に貼り付きを起こし、自動マウント装置により回路基板上に実装する際に移載不能、位置ずれ、脱落等の支障が生じている。
更に具体例を示すと次の通りである。
焦電性を有した圧電基板１１１としてタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃）、封止樹脂１２０としてエポキシを主材とした樹脂材料を用い、２．０×１．６ｍｍサイズのＣＳＰ型ＳＡＷデバイスを製作して封止樹脂の帯電によるカバーテープ１３２への貼り付き発生の有無を実験的に確認した。封止樹脂としては、比誘電率３．２、体積抵抗率１×１０¹⁶Ω・ｃｍのものを用いた。ＳＡＷチップ上面の封止樹脂の厚みＨは、０．１２ｍｍとした。
まず、ＣＳＰ型ＳＡＷデバイスを８５℃で５分間加熱し、その直後に２５℃の雰囲気中に２分間放置した。このＳＡＷデバイスをカバーテープ１３２に接触させた所、封止樹脂の帯電によるカバーテープへの貼り付きが確認された。
また、同様に、ＣＳＰ型ＳＡＷデバイスを８５℃で１００時間加熱し、その直後に２５℃の雰囲気中に２時間放置した場合も、封止樹脂の帯電によるカバーテープへの貼り付きが確認された。
更に、封止樹脂の体積抵抗率と比誘電率を下げることにより、カバーテープへの貼り付きを防止できる可能性を探るために、体積抵抗率５×１０¹³Ω・ｃｍ、比誘電率３．０の封止樹脂を用いて同じ実験を行ったが、封止樹脂帯電によるカバーテープへの貼り付きを防止できなかった。
特開２００２−１００９４５公報応用物理ハンドブック第２版４５８頁表７．９（丸善株式会社）

そこで、本願発明者は特願２００４−２９８４８において圧電基板として焦電性を有する材料を使用した場合であっても、圧電基板の上面側に被覆された封止樹脂が帯電するのを防止することができる表面実装型ＳＡＷデバイスを提案した。
しかしながら、上記特願２００４−２９８４８において提案した表面実装型ＳＡＷデバイスにおいては、ＬｉＴａＯ₃等の焦電性を有する材料の焦電効果に起因するＩＤＴの破壊（以下、焦電破壊と称す）を十分に抑制することができない虞があった。
そこで、本発明は上記したような点を鑑みてなされたものであり、封止樹脂の帯電防止効果を損なうことなく、焦電破壊を防止することができる表面実装型ＳＡＷデバイスを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、絶縁基板、該絶縁基板の底部に配置した表面実装用の外部電極、前記絶縁基板の上部に配置され且つ前記外部電極と導通した配線パターンを備えた実装基板と、圧電基板、該圧電基板の一面に形成したＩＤＴ電極、及び前記配線パターンと導体バンプを介して接続される接続パッドを備えた弾性表面波チップと、前記弾性表面波チップを実装基板上にフリップチップ実装した状態で弾性表面波チップ外面から実装基板上面にかけて被覆形成されることにより前記ＩＤＴ電極と前記実装基板との間に気密空間を形成する封止樹脂と、を備え、前記圧電基板の結晶構造がシェーンフリース記号でＣ₁、Ｃ₂、Ｃ_S、Ｃ_2V、Ｃ₄、Ｃ_4V、Ｃ₃、Ｃ_3V、Ｃ₆、Ｃ_6Vの何れかの点群に属している表面実装型弾性表面波デバイスにおいて、前記封止樹脂の比誘電率が３．２以下、前記弾性表面波チップ上面の封止樹脂の厚みが０．０２ｍｍ以上、前記圧電基板がタンタル酸リチウム、及び前記圧電基板の体積抵抗率が１．００×１０⁹〜１．４３×１０¹¹Ω・ｃｍである表面実装型弾性表面波デバイスを特徴とする。

本発明の表面実装型ＳＡＷデバイスによれば、圧電基板をタンタル酸リチウムとし、その圧電基板の体積抵抗率が１．００×１０⁹〜１．４３×１０¹¹Ω・ｃｍとしたことで、封止樹脂の帯電防止効果を損なうことなく焦電破壊を防止することができる。

以下、本発明の表面実装型ＳＡＷデバイスの実施形態を説明する前に、本願出願人が特願２００４−２９８４８において提案した表面実装型ＳＡＷデバイスを説明する。
図１は特願２００４−２９８４５において提案した表面実装型ＳＡＷデバイスの縦断面図である。
この図１に示すＳＡＷデバイス１は、ガラス、樹脂、セラミック、ガラスエポキシ、アルミナ等から成る絶縁基板３、絶縁基板３の底部に設けた表面実装用の外部電極４、及び、絶縁基板３の上面に設けられ且つ内部導体６を介して外部電極４と導通した配線パターン５、から成る実装基板２と、配線パターン５と導体バンプ１０を介して電気的機械的に接続される接続パッド１６、及び接続パッド１６と導通したＩＤＴ電極１７を夫々圧電基板１８の下面に備えたＳＡＷチップ１５と、ＳＡＷチップ１５の下面を除いた外面（上面、及び側面）を被覆することによりＩＤＴ電極１７と実装基板上面との間に気密空間Ｓを形成する封止樹脂２１と、を備えている。圧電基板１８は、例えば、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃）等の焦電性を有した圧電材料から構成する。導体バンプ１０は、この例ではＡｕを用いるが、導電性接着剤、半田等から構成してもよい。
ＳＡＷチップ１５を構成するＩＤＴ電極１７は、給電側のリード端子から高周波電界を印加されることによって弾性表面波を励起し、弾性表面波を圧電作用によって高周波電界に変換することによってフィルタ特性を得ることができる。
封止樹脂２１は、例えば樹脂シートを一旦軟化温度まで加熱昇温させてから加圧変形させてＳＡＷチップ１５外面と実装基板上面に密着させた後で、硬化温度まで加熱昇温させて形状を固定することにより形成され、ＳＡＷチップの気密性、及び実装基板に対するＳＡＷチップの固定力を補強する。更に、封止樹脂２１は、ＳＡＷ伝搬を確保するためにＩＤＴ電極１７と絶縁基板３の上面との間の空間を気密化された内部空間（気密空間Ｓ）とするための封止手段としても機能する。
そして、このようなＳＡＷデバイス１では、封止樹脂の比誘電率、体積抵抗率、更には封止樹脂の厚みＨとの関係においても、封止樹脂が帯電しにくくなる構成を案出した。即ち、まず、導電性を高めるための処理を受けた圧電基板１８の結晶構造が、シェーンフリース記号でＣ₁、Ｃ₂、Ｃ_S、Ｃ_2V、Ｃ₄、Ｃ_4V、Ｃ₃、Ｃ_3V、Ｃ₆、Ｃ_6Vの何れかの点群に属しているために焦電性を有している場合に、封止樹脂２１が比誘電率３．２以下、且つ体積抵抗率１×１０¹⁶Ω・ｃｍ以下とすることにより、温度勾配の影響による封止樹脂の上面の帯電を有効に防止できることが判明した。
更に、ＳＡＷチップ上面の封止樹脂の厚みＨを０．０２ｍｍ以上とすることにより、封止樹脂の帯電を防止することができることが判明した。また、封止樹脂の厚みＨが厚いことによって、製造ロット番号等をレーザマーカによってマーキングする場合にレーザが封止樹脂を貫通する不具合も防止することができる。
以下に、具体的実施例を示しながら、本発明を更に詳細に説明する。

［実施例１］
圧電基板１８の材料として導電性を高めたタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃）を用いると共に、体積抵抗率５×１０¹³Ω・ｃｍ、比誘電率３．０の封止樹脂２１を用いて、８５℃で５分間加熱した後で２５℃の雰囲気中に２分間放置してから、エンボスキャリアテープ（図４を参照）を構成するカバーテープ（ＰＥＴ）への貼り付き状態を確認する実験、或いは８５℃で１００時間加熱した後で２５℃の雰囲気中に２時間放置してから、上記カバーテープへの貼り付き状態を確認する実験を夫々行った。これらの実験の結果、カバーテープへの貼り付きは全く発生せず、封止樹脂の帯電を防止する改善効果を確認することができた。

［実施例２］
上記の改善効果の有効性を更に確認するために、導電性を高めた圧電基板と、極力帯電し易い封止樹脂を使用したＳＡＷデバイスのサンプルを製作して同様の実験を実施した。その結果、封止樹脂の比誘電率が高い程、また体積抵抗率が高い程、帯電が発生し易く、更にＳＡＷチップ上面側の封止樹脂部分の厚みＨが薄い程帯電し易いことが判明した。これらの判明事項を踏まえて、封止樹脂２１として比誘電率３．２、体積抵抗率１×１０¹⁶Ω・ｃｍのものを用い、ＳＡＷチップ上面の封止樹脂厚みＨを０．０２ｍｍとしてＳＡＷデバイスを製作した。
このＳＡＷデバイスを８５℃で５分間加熱し、その直後に２５℃の雰囲気中に２分間放置した後で、ＰＥＴ製のカバーテープにＳＡＷデバイスの上面樹脂部分を接触させることにより静電吸着性を確認したところ、封止樹脂の帯電による貼り付きは確認されなかった。
しかし、封止樹脂２１として、比誘電率が３．２を越え、且つ体積抵抗率が１×１０¹⁶Ω・ｃｍを越えるものを用いた場合、或いは、ＳＡＷチップ上面の封止樹脂厚みＨが０．０２ｍｍを下回る場合には、夫々封止樹脂の帯電による貼り付きが発生した。
このことから、封止樹脂が比誘電率３．２以下、且つ体積抵抗率１×１０¹⁶Ω・ｃｍ以下であり、前記ＳＡＷチップ上面の封止樹脂の厚みＨが０．０２ｍｍ以上であることが封止樹脂の帯電を防止する上で有効であることが判明した。

［実施例３］
次に、圧電基板として導電性を高めたタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃）を用いたＳＡＷデバイスを８５℃で１００時間加熱し、その直後に２５℃の雰囲気中に２時間放置した場合に、封止樹脂の帯電によるカバーテープへの貼り付きを確認することはできなかった。
更に、圧電基板として導電性を高めたタンタル酸リチウムを用いたＳＡＷデバイスを２６０℃で１分間加熱し、その直後に２５℃の雰囲気中に２分間放置した場合にも、封止樹脂の帯電によるカバーテープへの貼り付きを確認することはできなかった。

［実施例４］
次に、封止樹脂の厚みＨを種々調整する実験を行った。即ち、ＳＡＷデバイス１の封止樹脂２１の上面にレーザマーカによって製造ロット番号をマーキングする場合、ＳＡＷチップ１５上の封止樹脂の厚みＨが薄すぎると、レーザが封止樹脂を貫通してＳＡＷチップ上面を直接照射してＳＡＷチップを破損させることがある。この不具合を解消するための実験において、体積抵抗率が１×１０¹⁶Ω・ｃｍで、比誘電率が３．２である封止樹脂を用いて２．０×１．６ｍｍサイズのＳＡＷデバイスを製作する際に、ＳＡＷチップ上の封止樹脂の厚みＨを０．１２ｍｍにし、圧電基板１８として導電性を高めたタンタル酸リチウムを用いた。このＳＡＷデバイスの封止樹脂上面にレーザ彫刻を施したところ、封止樹脂上面から０．０８ｍｍの深さでマーキングが行われ、レーザが封止樹脂を貫通することはなかった。また、ＳＡＷチップ上の封止樹脂の厚みＨを０．０２ｍｍ以上にしたため、封止樹脂の帯電も防止できた。
実際に上記各実施例と同様の帯電確認実験を行ったところ、封止樹脂の帯電によるカバーテープへの貼り付きは全く発生しなかった。
なお、ＳＡＷチップ上の封止樹脂の厚みＨは、厚い程、帯電防止効果は高まるが、必要以上に厚くし過ぎると、ＳＡＷデバイスに対する小型化・軽量化のニーズに逆行することになるので、適宜選定する必要がある。
なお、焦電性を有した圧電基板の導電性を高めることにより封止樹脂の帯電を防止できるため、ＳＡＷデバイスが回路基板上に搭載された状態での帯電も防止できることが確認された。このため、従来技術における欠点であった回路基板上の周辺電子部品への悪影響を防止できる。

ところで、上記したような特願２００４−２９８４８において提案されている表面実装型ＳＡＷデバイスでは、ＬｉＴａＯ₃の焦電効果に起因する焦電破壊を十分抑制できない虞があることがわかった。
そこで、本願発明者は、これまで説明した封止樹脂の帯電防止という効果を損なうことなく、静電気による焦電破壊を十分抑制できる表面実装型ＳＡＷデバイスについての更なる検討を行った。
そして、種々の実験を行った結果、ＬｉＴａＯ₃の焦電効果に起因する焦電破壊の発生し易さは、パッケージ構造に大きく関係することを確認した。
具体的には焦電破壊が最も発生し難いのはキャビティ型セラミックＰＫＧ／ワイヤボンディング品（図示しない）であり、次いでキャビティ型セラミックＰＫＧ／フリップチップボンディング品（図示しない）であった。樹脂封止ＣＳＰ品は最も焦電破壊が発生し易い事が分かった。
さらに焦電破壊の発生し易さは、ＩＤＴの線幅、スペース幅、膜厚にも大きく影響を受ける。ＩＤＴの線幅が細いほど、ＩＤＴのスペース幅が狭いほど、またＩＤＴの膜厚が薄いほど焦電破壊が発生し易い事が分かった。
そこで、以上の点を踏まえて本願発明者は、図１に示すような表面実装型ＳＡＷデバイスにおいて、封止樹脂２１の帯電防止効果を損なうことなく、圧電基板１８にＬｉＴａＯ₃を用いた場合でも焦電破壊が発生しない条件を模索すべく、種々の樹脂封止ＣＳＰ型ＳＡＷフィルタのサンプルをいくつか製作して、封止樹脂の帯電に関する試験と、焦電破壊に関する試験を行った。

製作したサンプルは以下の通りである。
評価サンプルの一つは、３８．７度ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ₃上に厚み０．１３μｍのＡｌ−１％ｗｔＣｕ合金膜を成膜して、ライン幅０．４１μｍ、スペース幅０．４５μｍのＩＤＴを形成したＳＡＷチップを用い、上記図１に示すように構成した２１４０ＭＨｚの樹脂封止ＣＳＰ型ＳＡＷフィルタである（以下、サンプルＡと称す）。
また比較用サンプルとして、上記サンプルＡよりもＩＤＴのライン幅及びスペース幅が大きく、かつＩＤＴ膜厚の厚い樹脂封止ＣＳＰ型ＳＡＷフィルタを用意した。具体的には、３８．７度ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ₃上に厚み０．３６μｍのＡｌ−１％ｗｔＣｕ合金膜を成膜して、ライン幅１．３６μｍ、スペース幅０．６４μｍのＩＤＴを形成したＳＡＷチップを用い、上記同様、図１に示すように構成した８８１．５ＭＨｚの樹脂封止ＣＳＰ型ＳＡＷフィルタである（以下、サンプルＢと称す）。
また、上記サンプルＡとサンプルＢの各々について、圧電基板１８の体積抵抗率が異なる５種類（計１０種類）のサンプルを製作した。圧電基板の体積抵抗率は、４．００×１０¹⁴Ω・ｃｍ、１．２０×１０¹²Ω・ｃｍ、３．２５×１０¹¹Ω・ｃｍ、１．４３×１０¹¹Ω・ｃｍ、３．９１×１０¹⁰Ω・ｃｍの５種類である。なお、体積抵抗率４．００×１０¹⁴Ω・ｃｍの圧電基板１８を除き、全て酸素還元によって導電性を高めている。
その他のサンプル製造条件は、前述した実施例２のサンプルに準拠とした。
ここで、上記体積抵抗率４．００×１０¹⁴Ω・ｃｍのものを除き、導電性を高めた圧電基板のものが先に述べた特願２００４−２９８４８の表面実装型ＳＡＷフィルタに該当している。

以上のサンプルについて、封止樹脂２１の帯電に関する試験と焦電破壊に関する試験を行った。
封止樹脂２１の帯電に関する試験は、各樹脂封止ＣＳＰ型ＳＡＷフィルタのサンプルを８５℃で１００時間加熱した後で２５℃の雰囲気中に２分間放置してから、エンボスキャリアテープ（図４を参照）を構成するカバーテープ（ＰＥＴ）への貼り付き状態を確認する方法にて行った。
焦電破壊に関する試験は気相式温度サイクル試験にて行い、サンプルを図２に示すような温度プロファイルの雰囲気中に１０００サイクル晒す試験条件とした。サンプルの電気的特性の測定は１０００サイクルに至る途中においても行っており、２０サイクル後、５０サイクル後、１２２サイクル後、２００サイクル後、５００サイクル後、１０００サイクル後の各々でフィルタ伝送特性を測定した。
規格は試験前後の周波数変動量±１０００ｐｐｍ以内かつ挿入損失変動量±０．２ｄＢ以内とし、この規格を満たさないものが何サイクルで発生し始めたかについて調べた。
試験結果を表１に示す。

この試験結果より、特に焦電破壊の発生しやすい２ＧＨｚ帯のＳＡＷフィルタ（サンプルＡ）に対して帯電防止効果を損なわずに焦電破壊を防止するためには、ＬｉＴａＯ₃基板の体積抵抗率を１．４３×１０¹¹Ω・ｃｍ以下にする必要があることが判明した。
さらに望ましくは、ＬｉＴａＯ₃基板を用いた樹脂封止ＣＳＰ型ＳＡＷデバイスにおいて、ＬｉＴａＯ₃基板の体積抵抗率を８．８１×１０¹⁰Ω・ｃｍ以下とすれば、前記２１４０ＭＨｚのサンプルＡよりもＩＤＴ１７のライン幅及びスペース幅を小さく、かつＩＤＴ膜厚を薄くできることがわかった。即ち、具体的には３８．７度ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ₃上に厚み０．０９μｍのＡｌ膜またはＡｌを主成分とした合金膜を成膜して、ライン幅０．３５μｍ、スペース幅０．３５μｍのＩＤＴを形成した樹脂封止ＣＳＰ型ＳＡＷデバイスであっても、封止樹脂の帯電防止効果を損なうことなく、焦電破壊を防ぐことができることが分かった。従って、これを適用すれば、封止樹脂２１の帯電や焦電破壊を生じることなく、最高２．５ＧＨｚ帯までのＳＡＷデバイスを実現できる。
なお、回転ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ₃の焦電効果は、カットアングルがＺ軸に近付くほど（回転Ｙカットにおけるカットアングルが９０度に近付くほど）除々に大きくなっていく傾向があるが、ＬｉＴａＯ₃基板の体積抵抗率を８．８１×１０¹⁰Ω・ｃｍ以下とし、ＡｌまたはＡｌを主成分とした合金膜からなるＩＤＴのライン幅とスペース幅を共に０．３５μｍ以上、かつＩＤＴの膜厚を０．０９μｍ以上として構成すれば、ＬｉＴａＯ₃のカットアングルによらず封止樹脂の帯電と焦電破壊の両方を防ぐことができる。

次に、本実施形態におけるＬｉＴａＯ₃の体積抵抗率下限値について説明する。
体積抵抗率が１．００×１０⁹Ω・ｃｍ未満のＬｉＴａＯ₃を用いたＳＡＷフィルタを製作すると、フィルタの挿入損失が大きくなり、フィルタの帯域幅が狭くなるという問題が生じる。さらに体積抵抗率が１．００×１０⁹Ω・ｃｍよりも小さくなるにつれ、フィルタ特性の劣化が著しいものとなっていく。
本願発明者による実験によれば、ＬｉＴａＯ₃の体積抵抗率が１．００×１０⁹〜１．００×１０¹⁵Ω・ｃｍの範囲内であれば、フィルタ特性の劣化は生じないことがわかった。
一方、ＬｉＴａＯ₃の体積抵抗率が１．００×１０⁹Ω・ｃｍ未満のときには、ＬｉＴａＯ₃ウェハの抗折強度が劣化したり、或いはＬｉＴａＯ₃ウェハが脆くなってしまい、これにより製造工程中で破損が生じたり、樹脂封止後の機械的強度に問題が生じてしまうことが判明している。特に、製造工程中での破損が最も多く発生する工程は、ＬｉＴａＯ₃ウェハのダイシング工程である。
ここで、体積抵抗率１．００×１０⁹Ω・ｃｍ未満のＬｉＴａＯ₃ウェハをダイシングすると、ダイシング後のＳＡＷチップに割れや著しい欠けが発生するが、体積抵抗率が１．００×１０⁹Ω・ｃｍ以上のＬｉＴａＯ₃ウェハであれば、ダイシング後に問題となる割れや欠けが発生しないことがわかった。
以上により、本実施形態による樹脂封止ＣＳＰ型ＳＡＷデバイスにおいては、圧電基板をＬｉＴａＯ₃とし、この圧電基板の体積抵抗率を１．００×１０⁹〜１．４３×１０¹¹Ω・ｃｍに設定するようにした。
特に、これまでの説明から分かるように、圧電基板の体積抵抗率を１．００×１０⁹〜８．８１×１０¹⁰Ω・ｃｍとし、ＡｌまたはＡｌを主成分とした合金膜からなるＩＤＴのライン幅とスペース幅を共に０．３５μｍ以上、かつＩＤＴの膜厚を０．０９μｍ以上とするのが望ましい。

先に提案した表面実装型ＳＡＷデバイスの縦断面図。焦電破壊に関する気相式温度サイクル試験の温度プロファイルを示した図。従来の表面実装型弾性表面波デバイスの縦断面図。従来例の欠点を説明する図。

符号の説明

１ＳＡＷデバイス、２実装基板、３絶縁基板、４外部電極、５配線パターン、６内部導体、１０導体バンプ、１５ＳＡＷチップ、１６接続パッド、１７ＩＤＴ電極、１８圧電基板、２１封止樹脂

Claims

絶縁基板、該絶縁基板の底部に配置した表面実装用の外部電極、前記絶縁基板の上部に配置され且つ前記外部電極と導通した配線パターンを備えた実装基板と、
圧電基板、該圧電基板の一面に形成したＩＤＴ電極、及び前記配線パターンと導体バンプを介して接続される接続パッドを備えた弾性表面波チップと、
前記弾性表面波チップを実装基板上にフリップチップ実装した状態で弾性表面波チップ外面から実装基板上面にかけて被覆形成されることにより前記ＩＤＴ電極と前記実装基板との間に気密空間を形成する封止樹脂と、を備え、
前記圧電基板の結晶構造がシェーンフリース記号でＣ₁、Ｃ₂、Ｃ_S、Ｃ_2V、Ｃ₄、Ｃ_4V、Ｃ₃、Ｃ_3V、Ｃ₆、Ｃ_6Vの何れかの点群に属している表面実装型弾性表面波デバイスにおいて、
前記封止樹脂の比誘電率が３．２以下、前記弾性表面波チップ上面の封止樹脂の厚みが０．０２ｍｍ以上、前記圧電基板がタンタル酸リチウム、及び前記圧電基板の体積抵抗率が１．００×１０⁹〜１．４３×１０¹¹Ω・ｃｍであることを特徴とする表面実装型弾性表面波デバイス。