JP2013225749A - Piezoelectric device and module component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、弾性表面波(SAW:Surface Acoustic Wave)素子、圧電薄膜共振器(FBAR:Film Bulk Acoustic Resonator)等の圧電素子を含む圧電デバイス及びモージュール部品に関する。 The present invention relates to a piezoelectric device and a module component including a piezoelectric element such as a surface acoustic wave (SAW) element and a piezoelectric thin film resonator (FBAR).
支持部材と、該支持部材に実装された圧電素子と、該圧電素子を覆う封止樹脂とを備えた圧電デバイスが知られている。例えば、特許文献1のSAWデバイスは、実装基板(支持部材)と、実装基板にバンプによって表面実装されたSAWチップ(圧電素子)と、SAWチップを覆う封止樹脂とを有している。SAWチップは、IDT(InterDigital Transducer)が設けられた面(機能面)を実装基板に向けている。SAWチップと実装基板との間には、バンプの厚みに相当する隙間(内部空間、対向空間)が形成されており、当該隙間には封止樹脂は充填されていない(機能面は封止樹脂によって覆われていない。)。これにより、機能面におけるSAWの伝搬(機能面の振動)が容易化されている。
A piezoelectric device is known that includes a support member, a piezoelectric element mounted on the support member, and a sealing resin that covers the piezoelectric element. For example, the SAW device of
特許文献1の技術においては、封止樹脂が対向空間に流れ込むことを防止するための堰等は設けられていない。従って、封止樹脂が対向空間に流れ込むおそれがある。また、支持部材若しくは圧電素子に堰となる部材を設けると部品点数が増加する。
In the technique of
本発明の目的は、封止材の対向空間への流入を好適に抑制できる圧電デバイス及びモジュール部品を提供することにある。 The objective of this invention is providing the piezoelectric device and module component which can suppress suitably the inflow to the opposing space of a sealing material.
本発明の一態様に係る圧電デバイスは、絶縁基体を有する支持部材と、前記絶縁基体の上面に下面を対向させた圧電基板と、該圧電基板の下面側に設けられ、対向空間を介して前記支持部材と対向する励振電極とを有する圧電素子と、前記支持部材と前記圧電素子との間に介在してこれらを接続する接合部材と、前記支持部材上において前記圧電素子の外周に設けられた封止材と、を有し、前記絶縁基体の上面及び前記圧電基板の下面の少なくとも一方にはキャビティが設けられており、前記接合部材は前記キャビティ内に少なくとも一部が収納されている。 A piezoelectric device according to an aspect of the present invention is provided with a supporting member having an insulating base, a piezoelectric substrate having a lower surface facing the upper surface of the insulating substrate, and a lower surface of the piezoelectric substrate, and the piezoelectric device is disposed through an opposing space. A piezoelectric element having an excitation electrode facing the support member; a joining member that is interposed between the support member and the piezoelectric element to connect them; and is provided on the outer periphery of the piezoelectric element on the support member A cavity is provided on at least one of the upper surface of the insulating base and the lower surface of the piezoelectric substrate, and at least a part of the bonding member is accommodated in the cavity.
好適には、前記キャビティは、前記絶縁基体の上面に設けられ、前記励振電極は、前記キャビティに対向する位置に設けられている。 Preferably, the cavity is provided on the upper surface of the insulating substrate, and the excitation electrode is provided at a position facing the cavity.
好適には、前記キャビティは、前記圧電基板の下面に設けられ、前記励振電極は、前記キャビティ内に設けられている。 Preferably, the cavity is provided on the lower surface of the piezoelectric substrate, and the excitation electrode is provided in the cavity.
好適には、前記絶縁基体の上面と前記圧電基板の下面とが前記キャビティの周囲において当接している。 Preferably, the upper surface of the insulating base and the lower surface of the piezoelectric substrate are in contact with each other around the cavity.
好適には、前記絶縁基体及び前記圧電基板の少なくとも一方は、前記キャビティ内に位置して他方に当接する突部を有する。 Preferably, at least one of the insulating base and the piezoelectric substrate has a protrusion located in the cavity and in contact with the other.
好適には、前記支持部材は、前記絶縁基体の上面側に環状に配列され、前記接合部材が接合された複数の基板パッドを有し、前記圧電素子は、前記圧電基板の下面側に環状に配列され、前記接合部材が接合された複数の素子パッドを有し、前記基板パッドは、前記素子パッドに対して環の外側へずれて配置されている。 Preferably, the support member is annularly arranged on the upper surface side of the insulating base, and has a plurality of substrate pads to which the bonding member is bonded, and the piezoelectric element is annularly formed on the lower surface side of the piezoelectric substrate. A plurality of element pads are arranged and the bonding members are bonded to each other, and the substrate pads are arranged so as to be shifted to the outside of the ring with respect to the element pads.
本発明の一態様に係るモジュール部品は、絶縁基体を有する回路基板と、前記絶縁基体の上面に下面を対向させた圧電基板と、該圧電基板の下面側に設けられ、対向空間を介して前記回路基板と対向する励振電極とを有する圧電素子と、前記回路基板と前記圧電素子との間に介在してこれらを接続する接合部材と、前記回路基板上において前記圧電素子の外周に設けられた封止材と、前記回路基板上に実装され、前記封止材に覆われた電子素子と、を有し、前記絶縁基体の上面及び前記圧電基板の下面の少なくとも一方にはキャビティが設けられており、前記接合部材は前記キャビティ内に少なくとも一部が収納されている。 A module component according to an aspect of the present invention is provided with a circuit board having an insulating base, a piezoelectric substrate having a lower surface facing the upper surface of the insulating base, and a lower surface side of the piezoelectric substrate. A piezoelectric element having an excitation electrode facing the circuit board; a bonding member interposed between and connecting the circuit board and the piezoelectric element; and provided on an outer periphery of the piezoelectric element on the circuit board And an electronic element mounted on the circuit board and covered with the sealing material, and a cavity is provided on at least one of the upper surface of the insulating base and the lower surface of the piezoelectric substrate. The joining member is at least partially housed in the cavity.
上記の構成によれば、封止材の対向空間への流入を好適に抑制できる。 According to said structure, the inflow to the opposing space of a sealing material can be suppressed suitably.
以下、本発明の実施形態に係る圧電デバイスについて、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。また、第2の実施形態以降の説明においては、既に説明された実施形態の構成と同様若しくは類似の構成について、既に説明された実施形態の符号を付すことがあり、また、説明を省略することがある。 Hereinafter, a piezoelectric device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the drawings used in the following description are schematic, and the dimensional ratios and the like on the drawings do not necessarily match the actual ones. Further, in the description after the second embodiment, the same or similar configuration as the configuration of the already described embodiment may be denoted by the reference numeral of the already described embodiment, and the description will be omitted. There is.
(第1の実施形態)
図1(a)は、本発明の第1の実施形態に係る圧電デバイス1の外観を示す上面1a側から見た斜視図であり、図1(b)は、圧電デバイス1の外観を示す下面1b側から見た斜視図である。
(First embodiment)
FIG. 1A is a perspective view of the appearance of the
なお、圧電デバイス1は、いずれの方向が上方若しくは下方とされてもよいものであるが、便宜的に、直交座標系xyzを定義するとともに、z方向の正側を上方として、上面若しくは下面の語を用いるものとする。
The
圧電デバイス1は、例えば、概ね直方体状に形成されており、その下面1bには、複数の外部端子3が適宜な形状及び適宜な数で露出している。圧電デバイス1の大きさは適宜な大きさとされてよいが、例えば、1辺の長さが1mm〜数mmである。
The
圧電デバイス1は、不図示の実装基板に対して下面1bを対向させて配置され、実装基板に設けられたパッドと複数の外部端子3とがバンプ等を介して接合されることにより実装基板に実装される。そして、圧電デバイス1は、例えば、複数の外部端子3のいずれかを介して信号が入力され、入力された信号に所定の処理を施して複数の外部端子3のいずれかから出力する。
The
なお、複数の外部端子3の数、位置及び役割は、圧電デバイス1内部の構成等に応じて適宜に設定されてよい。本実施形態では、4つの外部端子3が下面1bの4隅に設けられている場合を例示している。
Note that the number, position, and role of the plurality of
図2は、圧電デバイス1の分解斜視図である。図3は、図2のIII−III線に対応する圧電デバイス1の断面図である。
FIG. 2 is an exploded perspective view of the
圧電デバイス1は、図2に示すように、大きくは3つの部材を含んでいる。すなわち、圧電デバイス1は、支持部材5と、当該支持部材5上に実装されたSAW素子7と、SAW素子7を封止する封止部9とを有している。また、圧電デバイス1は、図3に示すように、支持部材5とSAW素子7との間に、これらの電気的接続を行うためのバンプ8を有している。
As shown in FIG. 2, the
支持部材5は、例えば、リジッド式のプリント配線板によって構成されており、絶縁基体11と、絶縁基体11のSAW素子7側の面に形成された上面導電層13A(図3)と、絶縁基体11の内部に該絶縁基体11に平行に形成された内部導電層13B(図3)と、絶縁基体11の全部又は一部を上下方向に貫通するビア導体15(図3)と、絶縁基体11の下面11bに形成された既述の外部端子3とを有している。なお、支持部材5は、内部導電層13Bが設けられないものであってもよい。
The
絶縁基体11は、例えば、概ね薄型の直方体状に形成されている。ただし、絶縁基体11の上面11aには、SAW素子7と対向する領域のうち中央側部分に、キャビティ11v(凹部、図3)が設けられている。キャビティ11vの平面形状は、円形、矩形若しくは多角形など、適宜な形状とされてよく、また、寸法も適宜に設定されてよい。
The insulating base 11 is formed in, for example, a generally thin rectangular parallelepiped shape. However, on the
また、絶縁基体11は、例えば、樹脂、セラミック及び/又はアモルファス状態の無機材料を含んで形成されている。絶縁基体11は、単一の材料からなるものであってもよいし、基材に樹脂を含浸させた基板のように複合材料からなるものであってもよい。 The insulating base 11 is formed including, for example, a resin, a ceramic, and / or an amorphous inorganic material. The insulating substrate 11 may be made of a single material, or may be made of a composite material such as a substrate in which a base material is impregnated with a resin.
上面導電層13Aは、キャビティ11vの底面に設けられ、バンプ8が接合される基板パッド17(図3)を含んでいる。ビア導体15及び内部導電層13Bは、基板パッド17と外部端子3とを接続する配線を含んでいる。なお、上面導電層13A、内部導電層13B及びビア導体15は、インダクタ、コンデンサ若しくは適宜な処理を実行する回路を含んでいてもよい。これら導電層等は、例えば、Cu等の金属により構成されている。基板パッド17においては、バンプ8との接合性向上のために、Ni,Au等のめっきが施されていてもよい。
The upper
SAW素子7は、圧電基板19と、圧電基板19の下面19aに設けられた素子導電層20とを有している。なお、SAW素子7は、この他、圧電基板19の上面19bを覆う電極及び/又は保護層等の適宜な部材を有していてよい。
The
圧電基板19は、例えば、概ね薄型の直方体状に形成されている。その寸法は適宜に設定されてよいが、例えば、平面視における1辺は0.6〜0.8mmである。圧電基板19の平面視における大きさは、支持部材5の平面視における大きさよりも小さい。圧電基板19の表面は、側面19cにおける粗さが、下面19aにおける粗さよりも大きくなっている。圧電基板19は、例えば、タンタル酸リチウム単結晶、ニオブ酸リチウム単結晶等の圧電性を有する単結晶の基板により構成されている。
The piezoelectric substrate 19 is formed in, for example, a generally thin rectangular parallelepiped shape. Although the dimension may be set appropriately, for example, one side in a plan view is 0.6 to 0.8 mm. The size of the piezoelectric substrate 19 in plan view is smaller than the size of the
素子導電層20は、SAWを励起するための励振電極21と、バンプ8が接合される素子パッド25と、これらを接続する不図示の配線とを有している。素子導電層20は、例えば、Al−Cu合金等の金属により構成されている。素子パッド25においては、バンプ8との接合性向上のために、Ni,Au等のめっきが施されていてもよい。
The element
励振電極21は、いわゆるIDT(InterDigital transducer)であり、図2に示すように、一対の櫛歯電極23を含んでいる。各櫛歯電極23は、バスバー23aと、バスバー23aから延びる複数の電極指23bとを有しており、一対の櫛歯電極23は、互いに噛み合うように(複数の電極指23bが互いに交差するように)配置されている。なお、図2等は模式図であることから、複数本の電極指23bを有する櫛歯電極23が1対のみ図示されているが、実際には、これよりも多くの電極指23bを有する複数対の櫛歯電極23が設けられていてよい。励振電極21は、例えば、SAWフィルタ、SAW共振器及び/又はデュプレクサを構成している。
The
一対の櫛歯電極23の一方に信号が入力されると、当該信号はSAWに変換されて下面19aを電極指23bに直交する方向(x方向)に伝搬し、再度信号に変換されて一対の櫛歯電極23の他方から出力される。その過程において、信号はフィルタリング等がなされる。
When a signal is input to one of the pair of
素子パッド25は、例えば、励振電極21を囲むように圧電基板19の外周側に環状に配列されており、下面19aに形成された不図示の配線を介して励振電極21に接続されている。一対の櫛歯電極23の一方は、複数の素子パッド25のいずれかを介して信号が入力され、一対の櫛歯電極23の他方は、複数の素子パッド25のいずれかを介して信号を出力する。
For example, the
バンプ8は、素子パッド25と基板パッド17との間に介在して、これらパッドを接合している。バンプ8は、例えばはんだにより構成されている。はんだは、Pb−Sn合金はんだ等の鉛を用いたはんだであってもよいし、Au−Sn合金はんだ、Au−Ge合金はんだ、Sn−Ag合金はんだ、Sn−Cu合金はんだ等の鉛フリーはんだであってもよい。なお、バンプ8は、導電性樹脂によって構成されていてもよい。
The
封止部9は、SAW素子7を覆っている。具体的には、封止部9は、SAW素子7の上面19b上に位置するとともに支持部材5の上面11a上においてSAW素子7の外周に位置している。封止部9の外形は、例えば、概ね直方体状になるように形成されている。その平面視における形状及び大きさは、例えば、支持部材5の平面形状と同様であり、封止部9の側面9cは支持部材5(絶縁基体11)の側面11cと面一になっている。封止部9の厚みは、SAW素子7の保護の観点等の種々の観点から適宜な大きさとされてよい。
The sealing
封止部9は、例えば、樹脂を含んで構成されている。当該樹脂は、好ましくは熱硬化性樹脂であり、熱硬化性樹脂は、例えば、エポキシ樹脂若しくはフェノール樹脂である。樹脂には、当該樹脂よりも熱膨張係数が低い材料により形成された絶縁性粒子からなるフィラーが混入されていてもよい。絶縁性粒子の材料は、例えば、シリカ、アルミナ、フェノール、ポリエチレン、グラスファイバー、グラファイトフィラーである。なお、封止部9は、樹脂以外の材料、例えば、アモルファス状態の無機材料によって構成されていてもよい。
The sealing
図3に示すように、支持部材5(絶縁基体11)のキャビティ11vは、xy平面において、SAW素子7の励振電極21及び素子パッド25が設けられている範囲よりも広く、且つ、SAW素子7の下面19aよりも狭く形成されている。そして、SAW素子7は、励振電極21及び素子パッド25をキャビティ11vに対向させるように支持部材5に対して配置されている。
As shown in FIG. 3, the
従って、支持部材5の上面11aのうち、キャビティ11vの周囲部分は、圧電基板19の下面19aに当接し、キャビティ11vの底面と圧電基板19の下面19aとの間には、キャビティ11vの深さで、励振電極21及び素子パッド25を収容する隙間が形成されている。すなわち、励振電極21の下方(z方向の負側)には、SAWの伝搬(下面19aの振動)を容易化させる対向空間Sが構成されている。また、バンプ8も、キャビティ11vに収容されており、その厚みは、キャビティ11vの深さと同等となっている。
Accordingly, a portion of the
対向空間Sの高さ(キャビティ11vの深さ)は、例えば、20μm程度である。キャビティ11vの周囲における、支持部材5の上面11aとSAW素子7の下面19aとの重複部分の幅は、例えば、50μm程度である。
The height of the facing space S (depth of the
対向空間Sは、封止部9によって密閉されている。対向空間S内は、真空となっていてもよいし、空気等の気体が封入されていてもよい。気体が封入されている場合、その圧力は、対向空間S内の温度が大気の温度と同等のときに、大気圧よりも高くてもよいし、同等でもよいし、大気圧よりも低くてもよい。
The facing space S is sealed by the sealing
図4(a)〜図4(e)は、圧電デバイス1の製造方法を説明する、図3に対応する断面図である。製造工程は、図4(a)から図4(e)へ順に進んでいく。
FIG. 4A to FIG. 4E are cross-sectional views corresponding to FIG. 3 for explaining the method for manufacturing the
まず、図4(a)に示すように、SAW素子7が用意されるとともに、図4(b)に示すように、支持部材5が用意される。
First, as shown in FIG. 4A, the
SAW素子7は、例えば、分割されることによって圧電基板19となる母基板を対象に素子導電層20が形成され、その後、ダイシングが行われることによって作製される。素子導電層20は、例えば、スパッタリング法若しくはCVD(Chemical Vapor Deposition)等の薄膜形成法により、下面19a上に金属層を形成し、次に、金属層に対してフォトリソグラフィー法等によりパターニングを行うことによって形成される。ダイシングの前において、母基板の主面は研磨されている。従って、当該主面によって構成される下面19aは、ダイシングによって形成された側面19cに比較して、表面粗さが小さくなる。
The
支持部材5は、例えば、一般的なプリント配線板と概ね同様に作製される。なお、図4(b)〜図4(e)に示す工程において、支持部材5は、分割されることによって支持部材5となる母基板の状態であるが、図4(b)〜図4(e)では、一の圧電デバイス1に対応する部分のみを示している。
The
支持部材5のキャビティ11vは、適宜に形成されてよい。例えば、キャビティ11vは、多層基板において特定の層にビア(穴)を形成する方法と同様の方法で形成されてよい。例えば、支持部材5が、導電ペーストが配置された複数のセラミックグリーンシートが積層されて焼成されることによって形成されるものである場合、積層される前において、上面11aを構成するセラミックグリーンシートに対して打ち抜き加工等によってキャビティ11vとなる空所を形成すればよい。
The
支持部材5が用意されると、図4(c)に示すように、バンプ8が形成される。具体的には、例えば、スクリーン印刷法若しくはディスペンサ法等の適宜な方法により、バンプ8となるはんだペーストを基板パッド17上に塗布する。なお、その後、溶剤を蒸発させるとともに形状を整えるための加熱処理など、適宜な処理が行われてもよい。
When the
バンプ8が形成されると、図4(d)に示すように、SAW素子7を支持部材5に実装する。具体的には、SAW素子7を支持部材5上に載置し、リフロー炉等によってバンプ8を溶融し、その後、冷却によって溶融したバンプ8を固化させる。
When the
この際、溶融したはんだは、その濡れ性によって基板パッド17及び素子パッド25に広がり、SAW素子7を支持部材5に引きつける。これにより、キャビティ11vの周囲において、SAW素子7の下面19aは、支持部材5の上面11aに当接する。なお、適宜な方法によって、SAW素子7を支持部材5側へ押圧してもよい。
At this time, the melted solder spreads on the
SAW素子7が支持部材5に実装されると、図4(e)に示すように、封止部9となる液状の樹脂47が供給される。樹脂47の供給は、例えば、スクリーン印刷によって行われる。樹脂47の供給は、大気圧下で行われてもよいし、真空雰囲気下で行われてもよい。供給された樹脂47は、キャビティ11vの周囲において上面11aと下面19aとが当接していることによって、対向空間S(キャビティ11v)への流入が抑制される。
When the
その後、樹脂47は、加熱されて硬化する。そして、硬化した樹脂47及び複数の支持部材5からなる母基板はダイシングされ、個片化された圧電デバイス1が作製される。
Thereafter, the
以上のとおり、本実施形態では、圧電デバイス1は、支持部材5と、SAW素子7と、支持部材5とSAW素子7との間に介在してこれらを接続するバンプ8と、支持部材5上においてSAW素子7の外周に設けられた封止部9とを有している。支持部材5は、絶縁基体11を有している。SAW素子7は、支持部材5の上面11aに下面19aを対向させた圧電基板19と、該圧電基板19の下面19a側に設けられ、対向空間Sを介して支持部材5と対向する励振電極21とを有する。そして、絶縁基体11の上面11aにはキャビティ11vが設けられており、バンプ8はキャビティ11v内に収納されている。
As described above, in this embodiment, the
従って、従来のように、バンプ8の厚みに相当する距離で上面11aと下面19aとが対向するのではなく、バンプ8の厚みよりも小さい距離で上面11aと下面19aとを対向させることができる。その結果、例えば、圧電デバイス1の薄型化を図ることができる。また、製造工程においては、液状の樹脂47が上面11aと下面19aとの隙間(対向空間S)へ流入することが抑制される。しかも、絶縁基体11自体が堰として機能することから、堰となる部材を設ける必要が無い。
Therefore, the
また、キャビティ11vは、支持部材5の上面11aに設けられており、励振電極21はキャビティ11vに対向する位置に設けられている。従って、励振電極21によるSAWの伝搬(圧電基板19の下面19aにおける振動)を容易化するための対向空間Sの高さを確保しつつ、その周囲における下面19aと上面11aとの距離を極力小さくすることができる。その結果、上述した薄型化及び樹脂47の流入抑制の効果が向上する。また、支持部材5にキャビティ11vが設けられることによって、基板パッド17と外部端子3との距離が短くなり、配線長さを短くすることができる。
The
また、支持部材5の上面11aと圧電基板19の下面19aとはキャビティ11vの周囲において当接している。従って、より確実に樹脂47の流入が抑制される。また、圧電基板19の全周に圧電基板19を支持する力が分散されるから、SAWが伝搬する下面19aの撓みが抑制され、ひいては、圧電デバイス1の電気特性の安定が期待される。
The
また、圧電基板19の側面19cは、下面19aに比較して表面粗さが大きい。従って、樹脂47は、側面19cに留まり易く、且つ、下面19aと支持部材5の上面11aとの間に染み込みにくい。
Further, the
(第2の実施形態)
図5は、第2の実施形態に係る圧電デバイス201を示す図3と同様の断面図である。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a cross-sectional view similar to FIG. 3 showing the
第1の実施形態においては、支持部材5にキャビティ11vが形成された。一方、第2の実施形態においては、支持部材205にはキャビティは形成されておらず、SAW素子207にキャビティ219vが形成されている。それ以外は、第1の実施形態と概ね同様である。
In the first embodiment, the
SAW素子207の励振電極21、素子パッド25並びに不図示の配線は、キャビティ219vの底面に設けられている。そして、第1の実施形態と同様に、バンプ8はキャビティ219vに収容され、また、圧電基板219の下面219aと絶縁基体211の上面211aとは、キャビティ219vの周囲において当接している。これにより、励振電極21の下方に対向空間Sが形成されている。
The
キャビティ219vの大きさ及び形状は、第1の実施形態のキャビティ11vと同様でよい。例えば、対向空間Sの高さ(キャビティ219vの深さ)は、20μm程度である。キャビティ219vの外周における、支持部材205の上面211aとSAW素子207の下面219aとの重複部分の幅は、例えば、50μm程度である(圧電基板219の1辺は0.6〜0.8mm)。
The size and shape of the
圧電デバイス201の製造方法は、第1の実施形態と概ね同様でよい。ただし、SAW素子207を作製する工程においては、圧電基板219にキャビティ219vが形成され、支持部材205を作製する工程においては、絶縁基体211にキャビティは形成されない。圧電基板219にキャビティ219vを形成する方法は、ドライエッチング、イオンエッチング、切削加工、レーザ加工など、適宜な方法とされてよい。
The method for manufacturing the
第2の実施形態においても、キャビティ219vが設けられ、バンプ8がキャビティ219vに収容されていることによって、第1の実施形態と同様の効果が奏される。すなわち、支持部材205の上面211aとSAW素子207の下面219aとの距離をバンプ8の厚みよりも小さくすることができ、その結果、圧電デバイス1の薄型化、液状の樹脂47の対向空間Sへの流入抑制等の効果が奏される。
Also in the second embodiment, since the
また、第2の実施形態では、キャビティ219vは、圧電基板219の下面219aに設けられており、励振電極21はキャビティ219v内に設けられている。従って、第1の実施形態と同様に、対向空間Sの高さを確保しつつ、その周囲における下面219aと上面211aとの距離を極力小さくすることができる。
In the second embodiment, the
さらに、キャビティ219vが支持部材5ではなく圧電基板219に設けられることによって、第1の実施形態では奏されない効果も奏される。具体的には、以下のとおりである。
Further, by providing the
圧電基板219は、従来の直方体状の圧電基板において、その外周部に支持部材205側へ突出する突部219w(突条)が設けられたと捉えることもできる。この場合、従来に比較して、支持部材205の上面211aから圧電基板219の上面219bまでの距離を変えずに、圧電基板219の断面2次モーメントを大きくし、キャビティ219vの底面(機能面)の撓みを抑制することができたことになる。そして、機能面の撓みが抑制されることにより、当該撓みがSAWの伝搬に及ぼす影響も縮小され、圧電デバイス201の電気特性が安定する。
The piezoelectric substrate 219 can also be regarded as a
また、圧電基板219にキャビティ219vが形成されると、圧電基板219の下面219aの縁部(側面219cとの角部)から励振電極21までの圧電基板219の表面に沿う経路は、第1の実施形態に比較して長くなり、また、下方から上方への方向となる部分(キャビティ219vの側面)を含むことになる。従って、樹脂47が圧電基板219の上面を伝って励振電極21へ到達する蓋然性が低くなる。
Further, when the
(第3の実施形態)
図6は、第3の実施形態に係る圧電デバイス301を示す図3と同様の断面図である。
(Third embodiment)
FIG. 6 is a cross-sectional view similar to FIG. 3 illustrating a
第1の実施形態においては、キャビティ11vは、バンプ8及び励振電極21の配置範囲に亘って形成された。一方、第3の実施形態においては、キャビティ311vは、励振電極21の配置範囲においては形成されておらず、バンプ8の配置範囲のみにおいて形成されている。
In the first embodiment, the
また、キャビティ311vは、バンプ8、基板パッド17及び素子パッド25の合計の厚みよりも小さい。従って、支持部材305(絶縁基体311)の上面311aと、SAW素子7の下面19aとは所定の間隔で離間しており、これにより、励振電極21の下方に対向空間Sが構成されている。対向空間Sの高さは、第1及び第2の実施形態における対向空間Sの高さよりも小さく、例えば、7〜8μmである。
The
封止部9は、第1の実施形態と同様に、液状の樹脂47が支持部材305に実装されたSAW素子7の周囲に供給されることによって形成される。ただし、樹脂47としては、ある程度の粘度(例えば120Pa・s)を有するものが用いられ、これにより、樹脂47は、比較的狭く形成された上面311aと下面19aとの隙間に流入することが抑制される。なお、樹脂47の粘度は、樹脂47の組成、効果促進剤の含有量、硬化温度によって調整される。
The sealing
第3の実施形態においても、キャビティ311vが設けられ、バンプ8の一部がキャビティ311vに収容されていることによって、第1の実施形態と同様の効果が奏される。すなわち、支持部材305の上面311aとSAW素子7の下面19aとの距離をバンプ8の厚みよりも小さくすることができ、その結果、圧電デバイス1の薄型化及び液状の樹脂47の対向空間Sへの流入抑制が期待される。
Also in the third embodiment, since the
(第4の実施形態)
図7は、第4の実施形態に係る圧電デバイスの支持部材405を示す斜視図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 7 is a perspective view showing a
第4の実施形態の圧電デバイスは、支持部材405の絶縁基体411の形状のみが第1の実施形態と相違する。なお、それ以外の部材については、第1の実施形態と同様であり、以下の説明では、図1〜図4の符号を参照することがある。
The piezoelectric device according to the fourth embodiment is different from the first embodiment only in the shape of the insulating
支持部材405は、第1の実施形態と同様に、平面透視において励振電極21及び基板パッド17に亘る範囲にキャビティ411vが形成されている。ただし、キャビティ411v内には、その底面から上方(SAW素子7側)に突出する突部411pが形成されている。
As in the first embodiment, the
突部411pの高さは、例えば、キャビティ411vの深さと同等である。従って、特に図示しないが、SAW素子7の下面19aは、支持部材405の上面411aに対して、キャビティ411vの周囲において当接するとともに、突部411pにおいても当接する。
For example, the height of the
突部411pの位置はキャビティ411v内の適宜な位置とされてよく、好ましくは、複数の基板パッド17よりもキャビティ411vの中央側(励振電極21側)に位置している。突部411pの平面形状は、柱状若しくは壁状等、適宜な形状とされてよい。図7においては、基板パッド17よりも内側において、励振電極21に対向する領域を囲む壁状に形成された突部411pを例示している。
The position of the
第4の実施形態においても、キャビティ411vが設けられ、バンプ8がキャビティ411vに収納されることによって、第1の実施形態と同様の効果が奏される。すなわち、圧電デバイス1の薄型化及び液状の樹脂47の対向空間Sへの流入抑制等が期待される。
Also in the fourth embodiment, the
さらに、キャビティ411v内に設けられた突部411pがSAW素子7の下面19aに当接することによって、下面19a(機能面)の撓みが抑制される。その結果、SAW素子7の特性が安定する。また、図7に例示したように、突部411pが励振電極21を囲むように設けられることによって、液状の樹脂47が励振電極21へ到達することがより確実に抑制される。
Furthermore, the
(第5の実施形態)
図8は、第5の実施形態に係る圧電デバイスのSAW素子507を示す斜視図である。
(Fifth embodiment)
FIG. 8 is a perspective view showing the
第5の実施形態の圧電デバイスは、SAW素子507の圧電基板519の形状のみが第2の実施形態と相違する。なお、それ以外の部材については、第2の実施形態と同様であり、以下の説明では、図5の符号を参照することがある。
The piezoelectric device of the fifth embodiment is different from the second embodiment only in the shape of the
圧電基板519は、第2の実施形態と同様に、励振電極21及び素子パッド25に亘る範囲にキャビティ519vが形成されている。ただし、キャビティ519v内には、第4の実施形態と同様に、その底面から下方(支持部材205側)に突出する突部519pが形成されている。
As in the second embodiment, the
突部519pの高さは、例えば、キャビティ519vの深さと同等である。従って、特に図示しないが、支持部材205の上面211aは、圧電基板519の下面519aに対して、キャビティ519vの周囲において当接するとともに、突部519pにおいても当接する。
The height of the
突部519pの位置及び平面形状は、第4の実施形態の突部411pと同様に、適宜に設定されてよい。ただし、励振電極21と素子パッド25とを接続する不図示の配線は、突部411p(段差)を跨がないことが好ましいから、突部519pは、当該配線の配置位置を避けて形成されることが好ましい(図7に例示したような、素子パッド25の内側において励振電極21を囲む環状の壁は避けることが好ましい。)。
The position and planar shape of the
第5の実施形態においても、キャビティ519vが設けられ、バンプ8がキャビティ519vに収納されることによって、第1及び第2の実施形態と同様の効果が奏される。すなわち、圧電デバイス1の薄型化及び液状の樹脂47の対向空間Sへの流入抑制等が期待される。さらに、突部519pが設けられることによって、第4の実施形態と同様に、圧電基板519の機能面の撓みが抑制され、また、液状の樹脂47が励振電極21へ到達することがより確実に抑制される。
Also in the fifth embodiment, the
(第6の実施形態)
図9は、第6の実施形態に係るモジュール部品600を示す断面図である。
(Sixth embodiment)
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a
第6の実施形態は、SAW素子7の他に、電子部品31が支持部材605(回路基板)に実装され、SAW素子7及び電子部品31が封止部609によって共に封止されている点のみが第1の実施形態と相違する。
In the sixth embodiment, in addition to the
電子部品31は、例えば、IC、抵抗、コンデンサ若しくはインダクタであり、支持部材605に表面実装されている。電子部品31は、支持部材605を介してSAW素子7若しくは他の電子部品31と接続されていてもよいし、第1の実施形態のSAW素子7と同様に、単に外部端子に接続されているだけでもよい。
The
SAW素子7及び支持部材605の基本的な構成は第1の実施形態と概ね同様である。すなわち、支持部材605(絶縁基体611)にはキャビティ611vが形成され、バンプ8はキャビティ611vに収納されている。
The basic configurations of the
なお、モジュール部品600及び後述するモジュール部品700は、その全体が圧電デバイスと捉えられてもよいし、圧電デバイスを一部に含むものと捉えられてもよい。
Note that the
第6の実施形態においても、第1の実施形態と同様の効果が奏される。すなわち、モジュール部品600の薄型化、圧電基板19の機能面の撓み抑制、液状の樹脂47の対向空間Sへの流入抑制、支持部材605内部を貫通する配線の短小化等が期待される。
In the sixth embodiment, the same effect as that of the first embodiment is achieved. That is, it is expected that the
(第7の実施形態)
図10は、第7の実施形態に係るモジュール部品700を示す断面図である。
(Seventh embodiment)
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a
第7の実施形態は、SAW素子7の他に、電子部品31が支持部材705に実装され、SAW素子207及び電子部品31が封止部709によって共に封止されている点のみが第2の実施形態と相違する。
In the seventh embodiment, in addition to the
SAW素子207及び支持部材705の基本的な構成は第2の実施形態と概ね同様である。すなわち、SAW素子207(圧電基板219)にはキャビティ219vが形成され、バンプ8はキャビティ219vに収納されている。
The basic configuration of the SAW element 207 and the
第7の実施形態においても、第2の実施形態と同様の効果が奏される。すなわち、モジュール部品700の薄型化、圧電基板219の機能面の撓み抑制、液状の樹脂47の対向空間Sへの流入抑制等が期待される。
In the seventh embodiment, the same effects as those of the second embodiment are achieved. That is, it is expected to reduce the thickness of the
(細部の位置、大きさ若しくは形状等)
図11(a)〜図11(c)は、基板パッド17及び素子パッド25の位置及び大きさ等について好適な例を示す断面図である。なお、これらの図においては、紙面左側がキャビティ(11v等)の外側であるものとする。また、これらの図においては、第1の実施形態の符号を用いるが、他の実施形態においても同様である。
(Position, size or shape of details)
FIG. 11A to FIG. 11C are cross-sectional views showing preferable examples of the positions and sizes of the
図11(a)の例では、基板パッド17は、素子パッド25よりも広く、且つ、全体として(例えば平面視における図心の位置同士を比較したときに)素子パッド25に対してキャビティ11vの外側へずれている。
In the example of FIG. 11A, the
従って、バンプ8となる溶融したはんだは、基板パッド17及び素子パッド25を濡らすためにキャビティ11vの内外の方向に延び、その一方で、表面積を小さくするために収縮しようとするから、基板パッド17と素子パッド25とを近づける引張力を生じる。
Accordingly, the molten solder that becomes the
ここで、図2に示したように、基板パッド17及び素子パッド25は、複数設けられ、圧電基板19の外周側に環状に配列されている。従って、上記の引張力は、xy平面に沿う方向においては複数の基板パッド17及び素子パッド25間において相殺される一方で、z方向においては、SAW素子7を支持部材5側へ引きつける力として作用する。
Here, as shown in FIG. 2, a plurality of
このように、環状に配列された複数の基板パッド17及び素子パッド25において、基板パッド17を素子パッド25に対して環の外側にずらして配置することによって、SAW素子7と支持部材5との隙間を小さくしたり、これらを互いに当接させたりすることが容易化される。なお、素子パッド25を基板パッド17に対して環の外側にずらすことによって上記の効果を得ることも可能である。
In this manner, among the plurality of
図11(b)の例では、基板パッド17は、素子パッド25と同等の面積であるが、図11(a)と同様に、全体として素子パッド25に対してキャビティ11vの外側へずれている。従って、図11(a)と同様に、SAW素子7は、バンプ8によって支持部材5に引きつけられやすくなる。
In the example of FIG. 11B, the
図11(c)の例では、基板パッド17は、図11(a)及び図11(b)と同様に、全体として素子パッド25に対してキャビティ11vの外側へずれ、且つ、キャビティ11vの内壁にまで設けられている。従って、図11(a)及び図11(b)と同様の効果がより一層期待される。
In the example of FIG. 11C, the
図12は、第2の実施形態のように、圧電基板にキャビティが形成される場合におけるキャビティ(キャビティ周囲の突部)の好適な形状の例を示す断面図である。なお、当該図においては、第2の実施形態の符号を用いるが、圧電基板にキャビティが形成される他の実施形態においても同様である。 FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating an example of a preferable shape of a cavity (a protrusion around the cavity) when the cavity is formed on the piezoelectric substrate as in the second embodiment. In the figure, the reference numerals of the second embodiment are used, but the same applies to other embodiments in which a cavity is formed in the piezoelectric substrate.
キャビティ219vの内壁は、突部219wが先端ほど細くなるように傾斜して形成されている。このような傾斜面は、例えば、反応性イオンエッチング等のエッチングによってキャビティ219vを形成するときにおいて、エッチングガスの組成比や印加電圧等のエッチングの条件を適宜に設定することによって形成される。
The inner wall of the
このように突部219wが先端ほど細くなると、圧電基板219に上方から下方への荷重が加えられたときに、その荷重を突部219wの変形によって吸収しやすくなり、圧電基板219の機能面の撓みが抑制される。その結果、SAW素子の特性が安定する。
When the
本発明は、以上の実施形態及び変形例に限定されず、種々の態様で実施されてよい。 The present invention is not limited to the above embodiments and modifications, and may be implemented in various aspects.
圧電素子は、SAW素子に限定されない。圧電素子は、弾性波を利用しないものであってもよいし、圧電薄膜共振器等のSAW以外の弾性波を利用するものであってもよい。SAW素子の具体的な構成は、実施形態において例示したものに限定されない。例えば、SAW素子は、励振電極を覆うSiO2等からなる保護層を有していてもよい。 The piezoelectric element is not limited to a SAW element. The piezoelectric element may be one that does not use elastic waves, or one that uses elastic waves other than SAW, such as a piezoelectric thin film resonator. The specific configuration of the SAW element is not limited to that exemplified in the embodiment. For example, the SAW element may have a protective layer made of SiO 2 or the like that covers the excitation electrode.
キャビティは、支持部材及び圧電素子のいずれか一方のみにではなく、支持部材及び圧電素子の双方に設けられていてもよい。この場合において、支持部材に設けられたキャビティと圧電素子に設けられたキャビティとは、一部若しくは全部が重なってもよいし、重ならなくてもよい。 The cavity may be provided not only in one of the support member and the piezoelectric element but also in both the support member and the piezoelectric element. In this case, the cavity provided in the support member and the cavity provided in the piezoelectric element may or may not partially overlap each other.
キャビティ内に位置する突部は、支持部材及び圧電素子のうちキャビティが形成された側の部材に設けられるものに限定されず、他方の部材に設けられ、キャビティに挿入されて荷重を支持するものであってもよい。 The protrusion located in the cavity is not limited to the support member and the piezoelectric element provided on the member on the side where the cavity is formed, but provided on the other member and inserted into the cavity to support the load. It may be.
キャビティによって対向空間が形成される場合(第1及び第2の実施形態等)において、キャビティの周囲において、支持部材の上面と圧電素子の下面とは当接していなくてもよい。すなわち、キャビティが設けられる場合においても、第3の実施形態のように、上面と下面との間に隙間が形成され、樹脂の粘性によって流入が抑制されてもよい。 When the opposing space is formed by the cavity (the first and second embodiments and the like), the upper surface of the support member and the lower surface of the piezoelectric element do not have to be in contact with each other around the cavity. That is, even when the cavity is provided, a gap may be formed between the upper surface and the lower surface as in the third embodiment, and the inflow may be suppressed by the viscosity of the resin.
1…圧電デバイス、5…支持部材、11…絶縁基体、11a…上面、7…SAW素子(圧電素子)、8…バンプ(接合部材)、9…封止部(封止材)、11v…キャビティ、19…圧電基板、19a…下面、21…励振電極。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記絶縁基体の上面に下面を対向させた圧電基板と、該圧電基板の下面側に設けられ、対向空間を介して前記支持部材と対向する励振電極とを有する圧電素子と、
前記支持部材と前記圧電素子との間に介在してこれらを接続する接合部材と、
前記支持部材上において前記圧電素子の外周に設けられた封止材と、
を有し、
前記絶縁基体の上面及び前記圧電基板の下面の少なくとも一方にはキャビティが設けられており、
前記接合部材は前記キャビティ内に少なくとも一部が収納されている
圧電デバイス。 A support member having an insulating substrate;
A piezoelectric substrate having a piezoelectric substrate having a lower surface opposed to the upper surface of the insulating substrate, and an excitation electrode provided on the lower surface side of the piezoelectric substrate and opposed to the support member via a facing space;
A joining member interposed between the support member and the piezoelectric element to connect them;
A sealing material provided on an outer periphery of the piezoelectric element on the support member;
Have
A cavity is provided in at least one of the upper surface of the insulating base and the lower surface of the piezoelectric substrate,
At least a part of the joining member is accommodated in the cavity. Piezoelectric device.
前記励振電極は、前記キャビティに対向する位置に設けられている
請求項1に記載の圧電デバイス。 The cavity is provided on an upper surface of the insulating substrate;
The piezoelectric device according to claim 1, wherein the excitation electrode is provided at a position facing the cavity.
前記励振電極は、前記キャビティ内に設けられている
請求項1に記載の圧電デバイス。 The cavity is provided on a lower surface of the piezoelectric substrate;
The piezoelectric device according to claim 1, wherein the excitation electrode is provided in the cavity.
請求項2又は3に記載の圧電デバイス。 The piezoelectric device according to claim 2, wherein an upper surface of the insulating base and a lower surface of the piezoelectric substrate are in contact with each other around the cavity.
請求項4に記載の圧電デバイス。 The piezoelectric device according to claim 4, wherein at least one of the insulating base and the piezoelectric substrate has a protrusion that is located in the cavity and contacts the other.
前記圧電素子は、前記圧電基板の下面側に環状に配列され、前記接合部材が接合された複数の素子パッドを有し、
前記基板パッドは、前記素子パッドに対して環の外側へずれて配置されている
請求項4又は5に記載の圧電デバイス。 The support member is annularly arranged on the upper surface side of the insulating base, and has a plurality of substrate pads to which the bonding member is bonded,
The piezoelectric element has a plurality of element pads that are annularly arranged on the lower surface side of the piezoelectric substrate and to which the bonding member is bonded.
The piezoelectric device according to claim 4, wherein the substrate pad is arranged so as to be shifted to the outside of the ring with respect to the element pad.
前記絶縁基体の上面に下面を対向させた圧電基板と、該圧電基板の下面側に設けられ、対向空間を介して前記回路基板と対向する励振電極とを有する圧電素子と、
前記回路基板と前記圧電素子との間に介在してこれらを接続する接合部材と、
前記回路基板上において前記圧電素子の外周に設けられた封止材と、
前記回路基板上に実装され、前記封止材に覆われた電子素子と、
を有し、
前記絶縁基体の上面及び前記圧電基板の下面の少なくとも一方にはキャビティが設けられており、
前記接合部材は前記キャビティ内に少なくとも一部が収納されている
モジュール部品。 A circuit board having an insulating substrate;
A piezoelectric substrate having a piezoelectric substrate having a lower surface opposed to the upper surface of the insulating substrate, and an excitation electrode provided on the lower surface side of the piezoelectric substrate and opposed to the circuit substrate via a facing space;
A bonding member interposed between the circuit board and the piezoelectric element to connect them;
A sealing material provided on an outer periphery of the piezoelectric element on the circuit board;
An electronic element mounted on the circuit board and covered with the sealing material;
Have
A cavity is provided in at least one of the upper surface of the insulating base and the lower surface of the piezoelectric substrate,
A module component in which at least a part of the joining member is housed in the cavity.
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