JP2009088908A - 弾性波装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型・低背化してもアースを強化することができる、弾性波装置を提供する。
【解決手段】圧電基板１０のＩＤＴ電極が形成された対向面１４に、空間１３を設けてパッケージ基板２０が接合されている。圧電基板１０の対向面１４の周縁に沿って形成された接地パッドとその内側に形成された入出力電極とは、パッケージ基板２０の対向面２２に対応して形成された接地電極と入出力電極とに接続されている。パッケージ基板２０の圧電基板１０とは反対側面２４に、貫通導体２８を介して入出力電極と接続された入出力用電極パターンと、反対側面２４の周縁まで延在する接地用電極パターン４２とが形成されている。圧電基板１０の上面１２及び側面１６とパッケージ基板２０の側面２６とを覆うように形成された導電性膜６０が、接地用電極パターン４２と接地電極とに電気的に接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は弾性波装置に関し、詳しくは、弾性表面波フィルタや弾性境界波フィルタなどの弾性波装置に関する。

弾性表面波フィルタや弾性境界波フィルタなどの弾性波装置について、小型・低背のＣＳＰ（チップサイズパッケージ）型のものが提案されている。

例えば図５に示すＣＳＰ（チップサイズパッケージ）型の弾性表面波フィルタ１０１では、圧電基板１０２が、共振子電極１０３ｃが形成された下面がパッケージ基板１１０に対向するようにフェースダウン実装されている。圧電基板１０２の下面に形成された入出力電極１０３ａは、導電性の接着材１０８を介して接続パッド１０９に接続されており、接続パッド１０９はビア電極１１１を介して外部取り出し電極１１３に接続されている。圧電基板１０２の下面外周には、共振子電極１０３ｃを取り囲むように形成された接地用電極１０３ｂが、導電性の接着材１０８を介してパッケージ基板１１０の接続パッド１０９に接続されている。圧電基板１０２の上面及び側面には、金属薄膜１１２が形成されており、小型化と低背化を実現している。
特開２０００−３１２１２７公報

しかし、この弾性表面波フィルタでは、接地用電極１０３ｂは金属薄膜１１２のみに接続されているだけであるため、圧電基板１０２をより小型化すると、十分にアースがとれず、フィルタの帯域外減衰特性が悪化するなどの問題がある。アースを強化するためにパッケージ基板１１０に接地用のビア電極と外部電極を形成すると、パッケージ基板１１０内部の寄生容量が増加し、フィルタの挿入損失が悪化する。また、パッケージ基板を積層にして内部で配線すれば、ビア電極同士の間隔を広くなるようにレイアウトすることもできるが、それではパッケージ基板１１０が大型化、高背化してしまう。

本発明は、かかる実情に鑑み、小型・低背化してもアースを強化することができる、弾性波装置を提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成した弾性波装置を提供する。

弾性波装置は、（ａ）空間を設けて互いに対向する一方主面をそれぞれ有する圧電基板及びパッケージ基板と、（ｂ）前記圧電基板の前記一方主面において当該一方主面の周縁に沿って形成された接地パッドと、（ｃ）前記圧電基板の前記一方主面において前記接地パッドより内側に形成された、ＩＤＴ電極及び入出力パッドを含む導体パターンと、
前記パッケージ基板の前記一方主面において、前記接地パッド及び前記入出力パッドにそれぞれ対応して形成された接地電極及び入出力電極と、（ｄ）前記接地パッド及び前記入出力パッドと前記接地電極及び前記入出力電極との間にそれぞれ配置され、前記接地パッド及び前記入出力パッドと前記接地電極及び前記入出力電極とをそれぞれ電気的に接続する導電性接着材と、（ｅ）前記パッケージ基板の他方主面において当該他方主面の周縁まで延在するように形成された接地用電極パターンと、（ｆ）前記パッケージ基板の前記他方主面において前記入出力電極に対応して形成された入出力用電極パターンと、（ｇ）前記パッケージ基板を貫通し、前記パッケージ基板の前記一方主面に形成された前記入力電極と前記パッケージ基板の前記他方主面に形成された前記入出力用電極パターンとを電気的に接続する貫通導体と、（ｈ）前記圧電基板の前記他方主面と、前記圧電基板の前記一方主面と前記他方主面との間に延在する側面と、前記パッケージ基板の前記一方主面と前記他方主面との間に延在する側面とを覆うように形成され、前記パッケージ基板の前記一方主面に形成された前記接地電極と前記パッケージ基板の前記他方主面に配設された前記接地用電極パターンとに電気的に接続された導電性膜と、（ｉ）前記パッケージ基板の前記他方主面を被覆し、前記パッケージ基板の前記他方主面に形成された前記入出力用電極パターンと前記接地用電極パターンとが外部に露出する開口を有する、誘電体又は絶縁体の被覆層とを備える。

上記構成によれば、圧電基板の他方主面及び側面を覆う導電性膜をパッケージ基板の側面まで延長して、パッケージ基板の一方主面に形成された接地電極とパッケージ基板の他方主面に形成された接地用電極パターンとに電気的に接続することにより、圧電基板の接地パッドは、接地用電極パターンを介して、表面波装置の外部に接地することができる。パッケージ基板に接地電極と接地用電極パターンとの間を電気的に接続するための貫通導体を増やすことなく、アースを強化することができる。

上記構成によれば、圧電基板とパッケージ基板とを互いに対向して接合するフェースダウン実装により、小型・低背化することができる。アースを強化しても、パッケージ基板に接地用の貫通導体を増やすことがないため、パッケージ基板内部の寄生容量が増加してフィルタの挿入損失が悪化することもない。圧電基板の表面を導電性膜で覆うことにより、外濫電波をシールドでき、放熱性を向上でき、耐焦電性、静電気耐性が向上する。

好ましくは、前記接地用電極パターンは、前記パッケージ基板の前記他方主面から前記パッケージ基板の前記側面に延長されている。

この場合、接地用電極パターンはパッケージ基板の他方主面の外周縁を越え、導電性膜が形成されているパッケージ基板の側面に達しているので、接地用電極パターンがパッケージ基板の他方主面の外周縁に達しているだけである場合に比べると、パッケージ基板の側面に形成されている導電性膜との電気的な接続をより確実にすることができ、信頼性が向上する。

好ましくは、前記パッケージ基板の前記側面に溝が形成され、該溝内に側面電極が形成されている。前記側面電極は前記接地用電極パターンと電気的に接続されている。

この場合、導電性膜と外部接地用電極パターンとが接続される面積が増え、導電性膜と外部接地用電極パターンとがより確実に接続され、信頼性が向上する。

上記各構成は、特に、前記圧電基板の前記一方主面を伝搬する弾性表面波を利用する弾性表面波装置（弾性表面波フィルタ等）に、好適である。

本発明によれば、弾性波装置を小型・低背化しても、アースを強化することができる。

以下、本発明の実施の形態として実施例を図１〜図５を参照しながら説明する。

＜実施例１＞ 実施例１の弾性波フィルタ２について、図１〜図４を参照しながら説明する。

図１は、弾性波フィルタ２の断面図である。図２（ａ）は、弾性波フィルタ２におけるパッケージ基板２０の表面図である。図２（ｂ）は、同じく裏面図である。

図１に示すように、弾性波フィルタ２は、圧電基板１０とパッケージ基板２０とが、空間１３を設けて互いに対向し、周縁部が接合されている。弾性波フィルタ２は、例えば弾性表面波フィルタである。

圧電基板１０は、パッケージ基板２０に対向する下面１４に、詳しくは後述するが、下面１４の周縁に沿って接地パッドが形成され、接地パッドの内側に、ＩＤＴ電極及び入出力パッドとそれらの間を接続する配線とを含む導体パターンが形成されている。

パッケージ基板２０は、圧電基板１０の下面１４に形成された接地パッドに対応して、図２（ａ）に示すように、圧電基板１０に対向する上面２２に、接地電極４０が形成されている。また、圧電基板１０の下面１４に形成された入出力パッドに対応して、入出力電極３０ａ，３０ｂ，３０ｃが形成されている。パッケージ基板２０の上面２２に形成された接地電極４０と入出力電極３０ａ，３０ｂ，３０ｃと、圧電基板１０の下面１４に形成された接地パッドと入出力パッドとは、それぞれ、金属バンプ等の導電性接着材を介して接合され、電気的に接続されている。

パッケージ基板２０は、圧電基板１０とは反対側の下面２４に、図２（ｂ）に示すように、接地用電極パターン４２と、入出力用電極パターン３２ａ，３２ｂ，３２ｃが形成されている。接地用電極パターン４２は、パッケージ基板２０の下面２４の周縁２５まで延在している。入出力用電極パターン３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、図１に示すようにパッケージ基板２０を貫通するビア２８により、パッケージ基板２０の上面２２に形成された入出力電極３０ａ，３０ｂ，３０ｃと、それぞれ、電気的に接続されている。

図１に示すように、圧電基板１０の表面、すなわち上面１２及び側面１６と、パッケージ基板２０の側面２６とを覆うように、導電性膜６０が形成されている。この導電性膜６０は、パッケージ基板２０の上面２２に形成された接地電極４０に電気的に接続され、さらに、図３（ａ）の底面図に誇張して示すように、パッケージ基板２０の下面２４の周縁２５において、接地用電極パターン４２に電気的に接続されている。

パッケージ基板２０の上面２２に形成された接地電極４０とパッケージ基板２０の下面２４に形成された接地用電極パターン４２とは、パッケージ基板２０の側面２６に形成された導電性膜６０を介して電気的に接続されるので、パッケージ基板２０には、パッケージ基板２０の両面２２，２４に形成された接地電極４０と接地用電極パターン４２とを電気的に接続するための貫通導体、例えばビアやスルーホールを形成する必要がない。

図１では図示していないが、弾性波フィルタ２の底面（図において下面）には、被覆層が形成され、外部電極が露出する。

すなわち、図３（ｂ）の底面図に示すように、入出力用電極パターン３２ａ，３２ｂ，３２ｃと接地用電極パターン４２とが形成されたパッケージ基板２０の下面２４に、誘電体又は絶縁体を用いて部分的にコーティングすることにより被覆層５０が形成される。被覆層５０には、開口５０ａ〜５０ｅが形成され、開口５０ａ〜５０ｅから、入出力用電極パターン３２ａ，３２ｂ，３２ｃの一部と、接地用電極パターン４２の一部とが露出する。入出力用電極パターン３２ａ，３２ｂ，３２ｃと接地用電極パターン４２の開口５０ａ〜５０ｅから露出する部分によって、図３（ｃ）の底面図に示すように、弾性波フィルタ２の底面には、外部入出力電極３２ｘ，３２ｙ，３２ｚと、外部接地電極４２ｘ，４２ｙとが形成される。

圧電基板１０の上面１２及び側面１６を被覆する導電性膜６０を、パッケージ基板２０の側面まで延設して、パッケージ基板２０の下面２４に形成された接地用電極パターン４２に電気的に接続することにより、パッケージ基板２０にビアやスルーホールを増やすことなく、アースを強化できる。

接地用電極パターン４２は、パッケージ基板２０の下面２４の周縁２５で、導電性膜６０と電気的に接続されている。導電性膜６０とより確実に接続するために、接地用電極パターン４２は、パッケージ基板２０の下面２４の外周部のできるだけ広い領域まで延在し、下面２４の周縁２５のうち接地用電極パターン４２が達している部分をできるだけ長くし、導電性膜６０との接続長さを長くすることが望ましい。

また、接地用電極パターン４２は、パッケージ基板２０の下面２４の周縁２５を越えて、パッケージ基板２０の側面２６にまで延在しているのが望ましい。この場合には、接地用電極パターン４２と導電性膜６０との接続面積が増大し、接地用電極パターン４２と導電性膜６０とをより確実に接合し、信頼性を向上することができる。

さらに、パッケージ基板２０の側面２６にキャスタレーション（側面溝）を形成し、キャスタレーション内に側面電極を形成すれば、導電性膜６０と接地用電極パターン４２との接続長さや接続面積を増やし、導電性膜６０と接地用電極パターン４２とをより確実に接合し、信頼性を一層向上することができる。キャスタレーションは、集合基板にダイシングラインからはみ出すように貫通穴を予め形成しておき、貫通孔の一部がパッケージ基板の側面に残るようにダイシングすることにより、形成することができる。

次に、弾性波フィルタ２の製造方法について説明する。以下、圧電基板１０とパッケージ基板２０の両方を集合基板の状態で接合した後、個片に分割する場合を説明するが、圧電基板１０とパッケージ基板２０のいずれか一方又は両方を、個片の状態で接合することにより作製することも可能である。

ＬｉＴａＯ_３、ＬｉＮｂＯ_３等の圧電ウェハ上に、Ａｌを主成分とする金属を用いて、図４の平面図に示すように、ＩＤＴ電極及び反射器を含む素子部と、入出力パッドと、接地パッドを含むＧＮＤパターンと、それらの間を接続する配線とを、複数個分を一括して形成する。白い鎖線で仮想的に示す矩形領域が、１個の圧電基板１０に対応する。ＧＮＤパターンは、面積の大きい黒い部分である。ＧＮＤパターンに囲まれた内側の白い領域に、櫛歯状のＩＤＴ電極及び反射器と、略円形の入出力パッドとが配置されている。

ＧＮＤパターンは、各圧電基板内において周縁（白い鎖線）に沿って延在するとともに、周縁を越えて外部にまで延在し、ウェハ上に配列された単位パターン間で繋がるよう形成し、ダイシングの後の圧電チップ（圧電基板１０）の外周が、全てＧＮＤパターンで囲まれるように設計しておく。ＩＤＴ電極からのＧＮＤ配線は、全てチップ外周に設けたＧＮＤパターンに接続する。

圧電チップの外周部のＧＮＤパターンは、封止の際の接地パッドとしても利用する。そのため、熱応力印加時の接合強度向上対策として、接地パッドに相当する部分に、Ａｌ、Ａｕ等の金属膜をＴｉ，Ｐｔ、Ｐｄ等の密着層を介して厚付けすることが好ましい。

ＩＤＴ電極、ＧＮＤ電極パターン等を形成した圧電ウェハを、セラミックを主成分とするパッケージ（ＬＴＣＣを含む）に金属バンプを用いてフェイスダウンボンドする。フェイスダウンボンドは、圧電チップ上に形成したＩＤＴ電極上の中空構造が気密性を要することに加えて、圧電チップのＧＮＤ電極をパッケージのＧＮＤ電極と導通させる必要があるため、はんだや導電ペースト等の低抵抗金属を使用する。

パッケージには、ガラスクロス、エポキシ樹脂を主材料とする有機基板（プリント基板）を使用することもできる。この場合、パッケージに使用する材料費を安く抑えることができる。また、パッケージの板厚を薄くした時の割れ強度に優れる。パッケージ材料の比誘電率の選択自由度が大きくなる。

パッケージには、図２に示すように、信号端子の入出力電極３０ａ，３０ｂ，３０ｃのみを、パッケージ内のビア２８又はスルーホールにてパッケージ下面２４の信号電極３２ａ，３２ｂ，３２ｃと導通をとるように予め形成しておく。また、圧電チップの外周に形成されたＧＮＤパターンに対向するように、接地電極４０を予め形成しておく。パッケージの接地電極４０及び反対面の接地用電極パターン４２についても、圧電チップと同様に、パッケージ上に配列された単位パターン間で繋がるよう予め形成しておく。

フェイスダウンボンド後、圧電ウェハとパッケージを一括して弾性波フィルタ２の個片にダイシングカットする。

ダイシング後は、図１に示すように、カットされた圧電チップ１０の外周面（ＩＤＴ電極が形成された下面１４以外）１２，１６及びパッケージ基板２０の側面２６の一部もしくは全面を、金属又は導電性物質にてコーティングして、導電性膜６０を形成し、圧電ウェハ（圧電基板１０）とパッケージ（パッケージ基板２０）の接続に用いた金属バンプと導通をとる。コーティング方法は、密着性に優れた金属めっきもしくは蒸着法を使用することが好ましい。

これにより、信号電極はパッケージ内のビア２８にて、ＧＮＤ電極はパッケージ基板２０の側面２６の導電性膜６０にて、パッケージ下面２４の製品端子３２ｘ，３２ｙ，３２ｚ，４２ｘ，４２ｙと接続されたことになる。

その後は、図３（ｂ）に示すようにパッケージ基板２０の下面２４及び側面２６に、誘電体もしくは有機材料からなる絶縁膜を部分的にコーティングして被覆層５０を形成し、図３（ｃ）に示すように必要な電極形状を得る。

以上により、小型・低背かつ電気特性の良好な弾性波フィルタ２を安価に提供することができる。

なお、平衡出力対応の縦結合共振子型フィルタを例にとって説明しているが、横結合型、ラダー型等のＩＤＴ電極上に中空構造を要する弾性波フィルタに対しても、同様に構成することができる。

弾性波フィルタ２は、ＧＮＤ配線に必要なパターンをチップ外周で確保でき、小型化の際のＧＮＤ強化に有効である。ＧＮＤ配線をチップ外周で共通化するために、積層パッケージが不要になり低背・低コスト化に有利である。

ビア２８を信号端子のみに用いることで、チップ設計の設計自由度が大きくなり、また、パッケージ内での寄生容量が減り挿入損失の劣化に有効である。

チップ外周をＧＮＤパターンで覆うことで、（ａ）周辺部品からの電磁ノイズによるフィルタヘの影響を低減でき、（ｂ）焦電気の製品内への帯電量が減るために耐焦電性が向上し、（ｃ）静電気耐性が向上し、（ｄ）放熱性が向上するし、耐電力性が向上する。

＜まとめ＞ 以上に説明したように、弾性波装置を小型・低背化しても、アースを強化することができる。また、パッケージ基板に接地用のビアやスルーホールを増やすことがないため、パッケージ基板内部の寄生容量が増加してフィルタの挿入損失が悪化することもない。圧電基板の表面を導電性膜で覆うことにより、外濫電波をシールドでき、放熱性を向上でき、耐焦電性、静電気耐性が向上する。

なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施することが可能である。

弾性波フィルタの断面図である。（実施例１） 弾性波フィルタにおけるパッケージ基板の表・裏面図である。（実施例１） 弾性波フィルタの（ａ）電極パターンを露出した状態の底面図、（ｂ）被覆層を設けた状態の底面図、（ｃ）底面図である。（実施例１） ウェハの平面図である。（実施例１） 弾性表面波フィルタの断面図である。（従来例）

符号の説明

２ 弾性波フィルタ（弾性波装置）
１０ 圧電基板
１２ 上面（他方主面）
１４ 下面（一方主面）
１６ 側面
２０ パッケージ基板
２２ 上面（一方主面）
２４ 下面（他方主面）
２５ 周縁
２６ 側面
２８ ビア（貫通導体）
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ 入出力電極
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ 入出力用電極パターン
３２ｘ，３２ｙ，３２ｚ 外部入出力電極
４０ 接地電極
４２ 接地用電極パターン
４２ｘ，４２ｙ 外部接地電極
５０ 被覆層
５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅ 開口
６０ 導電性膜

Claims (4)

1. 空間を設けて互いに対向する一方主面をそれぞれ有する圧電基板及びパッケージ基板と、
   前記圧電基板の前記一方主面において当該一方主面の周縁に沿って形成された接地パッドと、
   前記圧電基板の前記一方主面において前記接地パッドより内側に形成された、ＩＤＴ電極及び入出力パッドを含む導体パターンと、
   前記パッケージ基板の前記一方主面において、前記接地パッド及び前記入出力パッドにそれぞれ対応して形成された接地電極及び入出力電極と、
   前記接地パッド及び前記入出力パッドと前記接地電極及び前記入出力電極との間にそれぞれ配置され、前記接地パッド及び前記入出力パッドと前記接地電極及び前記入出力電極とをそれぞれ電気的に接続する導電性接着材と、
   前記パッケージ基板の他方主面において当該他方主面の周縁まで延在するように形成された接地用電極パターンと、
   前記パッケージ基板の前記他方主面において前記入出力電極に対応して形成された入出力用電極パターンと、
   前記パッケージ基板を貫通し、前記パッケージ基板の前記一方主面に形成された前記入力電極と前記パッケージ基板の前記他方主面に形成された前記入出力用電極パターンとを電気的に接続する貫通導体と、
   前記圧電基板の前記他方主面と、前記圧電基板の前記一方主面と前記他方主面との間に延在する側面と、前記パッケージ基板の前記一方主面と前記他方主面との間に延在する側面とを覆うように形成され、前記パッケージ基板の前記一方主面に形成された前記接地電極と前記パッケージ基板の前記他方主面に配設された前記接地用電極パターンとに電気的に接続された導電性膜と、
   前記パッケージ基板の前記他方主面を被覆し、前記パッケージ基板の前記他方主面に形成された前記入出力用電極パターンと前記接地用電極パターンとが外部に露出する開口を有する、誘電体又は絶縁体の被覆層と、
   を備えたことを特徴とする、弾性波装置。
2. 前記接地用電極パターンは、前記パッケージ基板の前記他方主面から前記パッケージ基板の前記側面に延長されていることを特徴とする、請求項１に記載の弾性波装置。
3. 前記パッケージ基板の前記側面に溝が形成され、該溝内に側面電極が形成され、
   前記側面電極は前記接地用電極パターンと電気的に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の弾性波装置。
4. 前記圧電基板の前記一方主面を伝搬する弾性表面波を利用することを特徴とする、請求項１に記載の弾性波装置

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