JP2007324652A

JP2007324652A - 弾性表面波デバイス

Info

Publication number: JP2007324652A
Application number: JP2006149322A
Authority: JP
Inventors: Shozo Matsumoto; 省三松本; Keiichi Suzuki; 桂一鈴木; Yuji Ogawa; 祐史小川
Original assignee: Miyazaki Epson Corp
Current assignee: Miyazaki Epson Corp
Priority date: 2006-05-30
Filing date: 2006-05-30
Publication date: 2007-12-13

Abstract

【課題】樹脂の流入を阻止するダム枠の強度を確保し、小型化に対応できる弾性表面波デバイスを提供する。
【解決手段】弾性表面波を励振または受信するデバイス機能部２１およびデバイス機能部２１に接続されたパッド部２２が形成された弾性表面波チップ２０と、外部端子と該外部端子に接続されたチップ接続用端子を有する基板とを、前記基板と弾性表面波チップ２０との間に空間を形成するように前記チップ接続用端子と前記パッド部とが接続されるとともに、弾性表面波チップ２０を覆うように絶縁性樹脂にて封止された弾性表面波デバイスであって、弾性表面波チップ２０のデバイス機能部２１を囲み絶縁性樹脂の流入を阻止するダム枠２５が略均一の幅で弾性表面波チップ２０に形成され、さらにダム枠２５の内側にダム枠２５を補強するダム補強部２６を部分的に備え、ダム枠２５とダム補強部２６とが一体に形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は表面実装型の弾性表面波デバイスに関する。

従来より、弾性表面波デバイスとして、弾性表面波を励振または受信するなどして弾性表面波を利用するＳＡＷフィルタ、ＳＡＷ共振子等が知られている。弾性表面波デバイスは、圧電基板または圧電薄膜の上下のいずれかの面にＩＤＴ電極、反射器などのデバイス機能部を設けた弾性表面波チップを備え、この弾性表面波チップをパッケージ化して利用されている。このような弾性表面波チップのパッケージ化において、デバイス機能部の表面を伝播する弾性表面波を妨げないように、デバイス機能部の上方に空間が設けられるように構成されている。

以下に、従来の弾性表面波デバイスについて説明する。
図５は第１例の弾性表面波デバイスの構成を示す模式断面図であり、特許文献１に開示されている。この弾性表面波デバイスは、ＩＤＴ（Interdigital Transducer）電極などのデバイス機能部５２を形成した弾性表面波チップ５１が導電性のバンプ５４により配線基板５０にフェイスダウン実装され、弾性表面波チップ５１の上からエポキシ樹脂などの樹脂５６をポッティングすることで弾性表面波チップ５１が樹脂封止されている。弾性表面波チップ５１には、デバイス機能部５２を囲むポリイミド樹脂で形成されたダム枠５３が形成され、樹脂５６が硬化するまでに空洞部５５内にこの樹脂が流入するのを防いでいる。また、配線基板５０の外周部にもポリイミド樹脂等で形成されたダム枠５７が形成され、樹脂５６が配線基板５０より流出するのを防いでいる。

図６は第２例の弾性表面波デバイスの構成を示す模式断面図であり、特許文献２に開示されている。この弾性表面波デバイスは、デバイス機能部６２を形成した弾性表面波チップ６１が導電性のバンプ６４によりリードフレーム６０にフェイスダウン実装され、エポキシ樹脂などの樹脂６６を用いてトランスファ成形または射出成形により、弾性表面波チップ６１が樹脂封止されている。弾性表面波チップ６１には、デバイス機能部６２を囲むダム枠６３が樹脂成形時の圧力に耐えるように形成され、空洞部６５内に樹脂６６が流入するのを防いでいる。

また、弾性表面波チップを樹脂封止する方法として、トランスファ成形または射出成形の他に、特許文献３に示す方法が知られている。
図７は第３例の弾性表面波デバイスの樹脂封止方法を説明する説明図である。この方法では、弾性表面波チップ７１を多数個取りのセラミックなどの絶縁基板７０にバンプ７４を介してフェイスダウン実装し、その上からエポキシ樹脂などの樹脂シート７６をラミネート加工して、弾性表面波チップ７１を樹脂封止している。詳しくは、弾性表面波チップ７１を実装した絶縁基板７０の下面に下側ローラ７８を当接し、絶縁基板７０の上面に樹脂シート７６を被せて加熱した押圧ローラ７７が回転して、樹脂シート７６を軟化させながら加圧することで、空洞部７５を確保して弾性表面波チップ７１を樹脂封止している。そして、その後、外形寸法を整えるプレス成形工程、樹脂を完全に硬化させる後硬化工程を経て弾性表面波チップ７１ごとに個片化することで、弾性表面波デバイスを製造している。
この方法では、弾性表面波チップ７１が小型化された場合、樹脂シート７６が軟化して、空洞部７５に流入してデバイス機能部にまで及ぶことがあり、通常、上記第２例のようにデバイス機能部を囲むダム枠を弾性表面波チップ７１に設けて実施している。
なお、第１例〜第３例のダム枠の幅は略均一に形成されているのが一般的である。

特開平５−５５３０３号公報（図２）特開２００３−３２０７５号公報（図１）特許第３７０２９６１号公報（図５）

上記、第１例に示した弾性表面波デバイスでは、ポッティングする樹脂の容量や樹脂の硬化条件により外形形状が大きくばらつく問題がある。これは常圧における樹脂の自然の流動をダム枠で堰きとめる構造のためである。
この問題を解決するために、第２例および第３例に示した弾性表面波デバイスでは、圧力を加えた樹脂を用いて寸法精度良く外形形状を成形している。このような圧力のかかる樹脂封止の際に、封止樹脂の圧力にばらつきが生じた場合、樹脂がダム枠を押圧してダム枠が倒れ、樹脂が空洞部に流入しデバイス機能部に接触することがある。このとき、デバイス機能部の表面に樹脂が接触すると、弾性表面波の伝播を妨げることになり、中心周波数や挿入損失など、弾性表面波デバイスの特性を著しく劣化させることになる。
このダム枠の倒壊を防止する方法として、ダム枠全周の幅を広くして強度を上げることが考えられるが、近年の弾性表面波デバイスにおける小型化の要望に対して、ダム枠幅を広く設けることは余分なスペースを必要とし、このスペースを確保することは小型化に対して逆行する。また、ダム枠幅を広く設けた場合、デバイス機能部のスペースが小さくなり設計自由度を低下させ、良好な特性の弾性表面波デバイスが得られないという課題がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、弾性表面波チップの樹脂封止において、樹脂のデバイス機能部への流入を阻止するダム枠の強度を確保し、小型化に対応できる弾性表面波デバイスを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、弾性表面波を励振または受信するデバイス機能部および該デバイス機能部に接続されたパッド部が形成された弾性表面波チップと、外部端子と該外部端子に接続されたチップ接続用端子を有する基板とを、前記基板と前記弾性表面波チップとの間に空間を形成するように前記チップ接続用端子と前記パッド部とが接続されるとともに、前記弾性表面波チップを覆うように絶縁性樹脂にて封止された弾性表面波デバイスであって、前記弾性表面波チップの前記デバイス機能部を囲み前記絶縁性樹脂の流入を阻止するダム枠が略均一の幅で前記弾性表面波チップに形成され、さらに前記ダム枠の内側に該ダム枠を補強するダム補強部を部分的に備え、前記ダム枠と前記ダム補強部とが一体に形成されたことを特徴とする。

この構成によれば、弾性表面波チップにはデバイス機能部を囲むダム枠が形成され、このダム枠の内側にダム補強部が設けられている。ダム補強部は、デバイス機能部と干渉しない場所に部分的に設けられ、ダム枠と一体に形成されている。このように、ダム枠がダム補強部により補強され、過度に圧力の加わった樹脂がダム枠を押圧してもダム枠が倒壊することなく、デバイス機能部が備えられた空洞部に樹脂が流入するのを阻止することができる。
以上のように、本発明は弾性表面波チップの限られたスペースを有効に利用して、樹脂の流入を阻止するダム枠の強度を確保し、小型化に対応できる弾性表面波デバイスを提供することができる。

また、本発明では、前記ダム枠および前記ダム補強部と前記基板との間に隙間が形成されていることが望ましい。

この構成によれば、ダム枠およびダム補強部と基板との間に隙間があることから、熱などの基板と弾性表面波チップの線膨張係数の違いから生ずる応力を軽減することができ、弾性表面波チップにかかる応力を軽減することができる。弾性表面波チップのデバイス機能部は応力を受けると弾性表面波の伝播に変化が生じ、それにより弾性表面波デバイスの特性に変動が生ずるが、この弾性表面波チップにかかる応力が軽減されることから、特性変動の少ない良好な弾性表面波デバイスを得ることができる。

本発明では、前記ダム枠または前記ダム補強部の前記基板と対向する表面に前記絶縁性樹脂が流入する方向に対して凹凸となる溝部を備えたことが望ましい。

この構成によれば、絶縁性樹脂が流入する方向に対して凹凸となる溝部を備えており、ダム枠またはダム補強部に形成された溝部（凹部）で樹脂の圧力が弱められ、樹脂の空洞部への流入を防止する効果がある。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。以下の実施形態では弾性表面波デバイスとしてＳＡＷフィルタを例示して説明する。
（実施形態）

図１は本実施形態のＳＡＷフィルタの構成を示す構成図であり、図１（ａ）は、外観を示す斜視図、図１（ｂ）は、模式断面図である。図２は、弾性表面波チップの構成を示す模式平面図である。
図１において、ＳＡＷフィルタ１は、絶縁性を有するセラミックなどの基板１０と、基板１０にフェイスダウン実装された弾性表面波チップ２０と、弾性表面波チップ２０を覆う絶縁性の樹脂部３０とを備えている。

基板１０はセラミックシートを積層および焼成して形成され、基板１０の一方の面にはチップ接続用端子１１が設けられ、他方の面の四隅には外部の回路基板などとの接続を果たす外部端子１３が設けられている。また、チップ接続用端子１１と外部端子１３は基板１０内に形成された配線１２により接続されるように構成されている。
そして、基板１０のチップ接続端子１１には、弾性表面波チップ２０に形成されたＡｕや半田などの金属パンプ２３が接続され、基板１０に弾性表面波チップ２０がフェイスダウン実装されている。このようにして、基板１０と対向する弾性表面波チップ２０の表面との間に空間を形成するように構成されている。

次に、図２において弾性表面波チップ２０の構成について詳しく説明する。
弾性表面波チップ２０は、タンタル酸リチウムなどの圧電基板２８を用い、その表面に複数のデバイス機能部２１を備えている。一つのデバイス機能部２１は、弾性表面波の伝播方向に沿って、３つの櫛歯状のＩＤＴ電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃを近接配置すると共にその両側に反射器２１ｄ，２１ｅを備え、二重モード型のＳＡＷフィルタを構成している。そして、複数のデバイス機能部２１を圧電基板２８に備えることでマルチバンド型のＳＡＷフィルタを構成している。
また、ＩＤＴ電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃから引き出された電極の終端にはパッド２２が形成されている。これらのＩＤＴ電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃ、反射器２１ｄ，２１ｅ、パッド２２はＡｌまたはＡｌを主成分とするＡｌ合金材料にて、蒸着またはスパッタなどの手法により形成されている。そして、このパッド２２には、それぞれ金属バンプ２３が形成されている。

さらに、圧電基板２８には、複数のデバイス機能部２１を囲むようにダム枠２５が形成されている。ダム枠２５の外周は、直線を繋いだ略八角形の形状に形成され、このダム枠２５の幅Ｗは略均一の幅で形成されている。
そして、ダム枠２５の内側にはダム補強部２６が部分的に備えられ、ダム枠２５とダム補強部２６が同一の高さで一体に形成されている。このダム補強部２６は、ダム枠２５とデバイス機能部２１、パッド２２などの配置パターンとの空いたスペースに設けられ、ダム枠２５を補強してダム枠２５の側面からかかる圧力に対して強度を向上させている。このダム枠２５およびダム補強部２６は、ＡｌまたはＡｌを主成分とするＡｌ合金材料などの金属材料にて一体に形成され、デバイス機能部２１の製造工程内で形成されている。

そして、図１（ｂ）に示すように、基板１０に弾性表面波チップ２０がフェイスダウン実装された状態で、基板１０とダム枠２５およびダム補強部２６の間に隙間が形成されている。この隙間から樹脂がダム枠２５の内側に流入するかしないかは、成形時の樹脂の圧力、粘度などに依存し、適宜その隙間の値が設定される。また、この隙間は、金属バンプ２３の厚さを適宜調整することで設定することが可能である。この状態にてエポキシ樹脂などの絶縁性の樹脂により樹脂封止が行われ、ダム枠２５により樹脂が流入するのを阻止され、ダム枠２５およびダム補強部２６で囲まれた部分に空洞部１５が形成される。このようにして、弾性表面波チップ２０を覆う樹脂部３０が形成されている。

ここで、絶縁性樹脂による樹脂封止の方法の一例について説明する。
図３は、弾性表面波デバイスにおける樹脂封止方法の一例を説明する説明図である。
まず、弾性表面波チップ２０をフェイスダウン実装した多数個取りの基板１０の下面に下側ローラ３６を当接し、上面にエポキシ樹脂などの樹脂シート３１を被せて加熱した押圧ローラ３５にて押圧する。そして、押圧ローラ３５を矢印Ａ方向に、下側ローラ３６を矢印Ｂ方向に回転させることで、基板１０が矢印Ｃ方向に移動する。この基板１０が移動する間に、樹脂シート３１が熱により軟化し、押圧ローラ３５の圧力により各弾性表面波チップ２０の間に樹脂が押しこまれていく。このとき、ダム枠２５の外周を樹脂が押圧して隙間を埋めるように流動するが、ダム補強部（図示せず）により補強されたダム枠２５により流動を阻止され、弾性表面波チップ２０と基板１０の間空洞部１５が形成される。そして、その後、外形寸法を整えるプレス成形工程、樹脂を完全に硬化させる後硬化工程を経て弾性表面波チップごとに個片化することで、図１に示す弾性表面波デバイス１が得られる。

なお、本実施形態では複数のデバイス機能部を弾性表面波チップに設けたが、単数のデバイス機能部を設けて実施しても良い。
また、本実施形態における基板１０に代えてリードフレームを使用し、弾性表面波チップをフェイスダウン実装して、トランスファ成形または射出成形することで、弾性表面波チップを樹脂封止することができる。この場合においても上記と同様に、溶融し圧力が加えられた樹脂がダム補強部２６により補強されたダム枠２５により流動を阻止され、弾性表面波チップ２０と基板１０の間に空洞部１５を形成することができる。
さらに、このダム補強部の配置は、ダム枠とデバイス機能部などの配置パターンおよび樹脂封止における樹脂の圧力分布などを考慮して適宜設計すれば良く、本実施形態の形状にとらわれる事はない。

以上のように、本実施形態のＳＡＷフィルタ１は、弾性表面波チップ２０のデバイス機能部２１を囲むダム枠２５が形成され、このダム枠２５の内側にダム補強部２６が設けられている。ダム補強部２６は、デバイス機能部２１と干渉しない場所に部分的に設けられ、ダム枠２５と一体に形成されている。このように、ダム枠２５がダム補強部２６により補強され、圧力の加わった樹脂がダム枠２５を押圧してもダム枠２５が倒壊することなく、デバイス機能部２１が備えられた空洞部１５に絶縁性樹脂が流入するのを阻止することができる。
以上のように、弾性表面波チップ１の限られたスペースを有効に利用することができ、絶縁性樹脂の流入を阻止するダム枠２５の強度を確保し、小型化に対応できるＳＡＷフィルタ１を提供することができる。
また、基板１０とダム枠２５およびダム補強部２６の間に隙間が形成されていることから、熱などの基板１０と弾性表面波チップ２０の線膨張係数の違いから生ずる応力を軽減することができ、弾性表面波チップ２０にかかる応力を軽減することができる。弾性表面波チップ２０のデバイス機能部２１は応力を受けると弾性表面波の伝播に変化が生じ、それにより弾性表面波デバイスの特性に変動が生ずるが、この弾性表面波チップにかかる応力が軽減されることから、特性変動の少ない良好なＳＡＷフィルタ１を得ることができる。
（変形例）

次に、上記実施形態の変形例について説明する。この変形例では、弾性表面波チップに形成されたダム枠およびダム補強部に溝部を備えた形態である。他の構成については上記実施形態と同様である。
図４は変形例におけるダム枠およびダム補強部の模式部分断面図である。
弾性表面波チップ２０に形成されたダム枠２５およびダム補強部２６の基板と対向する表面に溝部２８が形成されている。この溝部２８は、絶縁性樹脂が流入する方向に対して凹凸となるように形成されている。また、この溝部２８は連続した溝であっても不連続の溝であっても良い。
この溝部２８により絶縁性樹脂が流入する方向に対して凹凸となり、この凹部で樹脂の圧力が弱められ、樹脂の空洞部への流入を防止する効果がある。

なお、本実施形態では、圧電基板としてタンタル酸リチウムを用いたＳＡＷフィルタを例示したが、他にニオブ酸リチウム、水晶などの圧電基板を用いたＳＡＷフィルタにおいても実施が可能である。また、圧電基板に代えて、シリコン基板またはガラス基板などを用いて、圧電薄膜を形成し、その上下のいずれかの面にＩＤＴ電極、反射器などのデバイス機能部を設けた弾性表面波チップを用いて実施することもできる。
さらに、本実施形態では弾性表面波デバイスとしてＳＡＷフィルタを例示して説明したが、ＳＡＷフィルタに代えてＳＡＷ共振器として構成することも可能である。

本実施形態におけるＳＡＷフィルタの構成を示す構成図であり、（ａ）は外観を示す斜視図、（ｂ）は模式断面図。弾性表面波チップの構成を示す模式平面図。弾性表面波デバイスにおける絶縁性樹脂の樹脂封止方法の一例を説明する説明図。ダム枠の変形例を示す模式部分断面図。従来の弾性表面波デバイスの構成を示す模式断面図。従来の弾性表面波デバイスの構成を示す模式断面図。従来の弾性表面波デバイスの樹脂封止方法を説明する説明図。

符号の説明

１…弾性表面波デバイスとしてのＳＡＷフィルタ、１０…基板、１１…チップ接続用端子、１２…配線、１３…外部端子、１５…空洞部、２０…弾性表面波チップ、２１…デバイス機能部、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ…ＩＤＴ電極、２１ｄ，２１ｅ…反射器、２２…パッド部、２３…金属バンプ、２５…ダム枠、２６…ダム補強部、２８…溝部、３０…樹脂部、３１…樹脂シート、３５…押圧ローラ、３６…下側ローラ。

Claims

弾性表面波を励振または受信するデバイス機能部および該デバイス機能部に接続されたパッド部が形成された弾性表面波チップと、外部端子と該外部端子に接続されたチップ接続用端子を有する基板とを、前記基板と前記弾性表面波チップとの間に空間を形成するように前記チップ接続用端子と前記パッド部とが接続されるとともに、前記弾性表面波チップを覆うように絶縁性樹脂にて封止された弾性表面波デバイスであって、
前記弾性表面波チップの前記デバイス機能部を囲み前記絶縁性樹脂の流入を阻止するダム枠が略均一の幅で前記弾性表面波チップに形成され、さらに前記ダム枠の内側に該ダム枠を補強するダム補強部を部分的に備え、前記ダム枠と前記ダム補強部とが一体に形成されたことを特徴とする弾性表面波デバイス。
請求項１に記載の弾性表面波デバイスにおいて、
前記ダム枠および前記ダム補強部と前記基板との間に隙間が形成されていることを特徴とする弾性表面波デバイス。
請求項２に記載の弾性表面波デバイスにおいて、
前記ダム枠または前記ダム補強部の前記基板と対向する表面に前記絶縁性樹脂が流入する方向に対して凹凸となる溝部を備えたことを特徴とする弾性表面波デバイス。