JP3638431B2 - 弾性表面波装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車電話及び携帯電話等の移動体無線機器に内蔵される共振器及び周波数帯域フィルタとして好適な弾性表面波装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の弾性表面波（Surface Acoustic Wave 、以下ＳＡＷと略す）装置の断面図を図３、４に示す。図３において、１１は圧電基板、１２は入出力電極のパッド、１３はパッケージ表面に形成された外部の駆動回路、共振回路、接地回路等に接続される導電パターンのパッド、１４はＳＡＷ素子用の圧電基板上に形成された櫛歯状電極のＩＤＴ（Inter Digital Transducer）電極、１９はパッド１２とパッド１３とを接続するワイヤであって、これら部材によってＳＡＷ素子が構成されている。また、１５〜１７はセラミックや樹脂等の絶縁性材料からなるパッケージ部材、１８はセラミックス、金属材料（例えばコバール、４２合金、Ａｌ、Ｃｕ）等からなる蓋体であり、これら部材によりパッケージが構成され、このパッケージ内にＳＡＷ素子が収容されている。
【０００３】
このように、従来の弾性表面波装置Ｊ１は、パッケージ部材１５〜１７で囲まれた領域に圧電基板１１を接着剤により載置固定し、パッド１２，１３をＡｌ，Ａｕ等のワイヤ１９により電気的に接続し、さらに蓋体１８をはんだ，接着剤等によりパッケージ部材１７上から接着して気密性を保持していた。
【０００４】
また、図４において、２１は圧電基板、２２は入出力電極のパッド、２３はパッド２２と後記するパッド２４とを電気的に接続するバンプ等の接続体、２４は基板２７に形成され外部の駆動回路、共振回路、接地回路等に接続される導電パターンのパッド、２５はＳＡＷ素子用の圧電基板２１上に形成された櫛歯状のＩＤＴ電極、２６はＳＡＷ装置全体にモールドされた絶縁性材料からなる保護部材である。
【０００５】
このように、従来の他の弾性表面波装置Ｊ２は、ＩＤＴ電極２５が設けられた機能面が基板２７の上面に対面させたフェースダウン構成であり、絶縁性樹脂から成る保護部材２６の機能面が存在するＳＡＷの振動空間にまで入り込んでいた。
【０００６】
ここで、図４における接続体２３は、Ａｕ，Ａｌ等の金属のワイヤをボールボンディング法によりバンプとなるよう形成するか、Ａｕ，はんだ等からなるバンプを蒸着法、印刷法、転写法、無電解メッキ法又は電解メッキ法等により、パッド２２上に形成して得られる。そして、接続体２３を設けた圧電基板２１を、接続体２３とパッド２４とを位置合わせし、導電性接着剤の塗布やはんだのリフロー溶融法により接続し、基体２７上に固定している。
【０００７】
また、他の従来例として、図４と同様の構成で、絶縁性樹脂２６がＳＡＷの振動空間側に入り込まないように、圧電基板２１又は基体２７の接続体２３の振動空間側に、ダムを設けたものが提案されている（他の従来例（１）：例えば、特開平５−５５３０３号公報を参照）。
【０００８】
また、図４のパッケージ１７の内部に、ＳＡＷ素子をフェースダウンでフリップチップ実装し、ＳＡＷ素子の外周部を絶縁性樹脂で固定配置して、絶縁性樹脂が振動空間に入り込まないようにしたものも提案されている。（他の従来例（２）：例えば、特開平５−２９１８６４号公報を参照）。
【０００９】
さらに、図４のパッケージ１７の内部にＳＡＷ素子をフェースダウン実装し、ＳＡＷ素子の路面を絶縁性樹脂で蓋体１８に固着固定することにより、絶縁性樹脂が振動空間に入り込まないようにしたものも提案されている。（他の従来例（３）：例えば、特開平６−６１７７８号公報を参照）。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３の従来例では、ワイヤ１９を使用しているため、ワイヤ１９が存在する横方向と高さ方向の距離の分だけＳＡＷ装置の体積が大きくなり、小型軽量化、薄型化に不利である。また、圧電基板２１をパッケージ部材１５に接着固定し、ワイヤボンディング装置によりワイヤを１本ずつ接続しているので、製造工程が煩雑となる。
【００１１】
さらに、ワイヤ１９が存在することにより、不要なインダクタンス成分を付加することになり、ＳＡＷ装置の周波数特性が変化し、設計上それを考慮しなければならないという問題点があった。
【００１２】
また、図４の従来例では、絶縁性樹脂２６が振動空間に入り込み、機能面に接しているため、ＳＡＷの伝搬を阻害しており、ＳＡＷ装置としての所望の特性を得るのが困難である。
【００１３】
また、他の従来例（１）のように、絶縁性樹脂２６が振動空間に入り込まないように、ダム材を設けたり、ＳＡＷ伝搬路を囲むように機能面に環状部材を設けたとしても、絶縁性樹脂２６の入り込みを完全に阻止するには不十分であった。また、このような環状部材を設ける場合には、環状部材がシリコーン樹脂等の塗布により形成されるため振動空間を均一な高さ、幅で正確に形成するのが困難であった。
【００１４】
また、他の従来例（２）のように、パッケージの内部底面に、ＳＡＷ素子に形成したバンプと高さがほぼ同じ台座を、その端部がＳＡＷ素子の外周部と重なるように配設し、バンプをパッケージ内部底面に設けた導電部にフリップチップ法により接続するものの場合、バルク波が弾性表面波素子の裏面で反射して出力されることを防止するために、弾性表面波素子の裏面にダンピング材を配設することが行われ、このダンピング材として、ダイボンド材にその機能を持たせることがあるが、上記の従来例の場合には、それを行うことができない。また、パッケージ内部底面に配設し、蓋体と圧電素子裏面との間に空間を持たせて蓋体により封止する構造であるため、圧電素子と蓋体との空間及び蓋体の高さが必要となり、弾性表面波部品の薄型化において不利な構造であるという問題点があった。
【００１５】
さらに、他の従来例（３）のように、バンプとパッケージ端子とが当接し封止部材とパッケージ基板とで形成される空間が封止されるように封止部材をパッケージ基板に取り付けた弾性表面波装置の場合、蓋体により封止する構造であるため、蓋体の高さの確保が必要となり、弾性表面波装置の薄型化において不利な構造である。
【００１６】
上記の従来例においては、いずれも圧電基板を絶縁性接着材で接着固定し、バンプを基体と接合する工程が必要となるため、製造工程が煩雑となる。
【００１７】
そこで、本発明は上記従来の諸問題に鑑みて完成されたものであり、極めて簡便な構成でＳＡＷの振動空間への絶縁性樹脂の入り込みを完全に阻止でき、振動空間を均一な高さ、幅で正確に形成することが可能で、ひいてはＳＡＷ装置の特性劣化がなく、また極めて薄型化・小型軽量化が可能な優れた弾性表面波装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の弾性表面波装置は、導体パターンが形成された基体上に、下面に励振電極と該励振電極の入出力用導体パターンとを設けた圧電基板を載置して成る弾性表面波装置であって、前記圧電基板の上面にガラスペーストを塗布して熱硬化させたガラス質体に弾性部材を固着し、該弾性部材でもって前記圧電基板を押圧するようにして成るとともに、前記基体の導体パターンと前記圧電基板の入出力用導体パターンとを接続したことを特徴とする。
【００１９】
また、前記基体に凸部を形成し、該凸部の上に前記圧電基板を載置したことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図面に基づき詳細に説明する。
【００２１】
図１，２はそれぞれ本発明に係る弾性表面波装置Ｓ１，Ｓ２の概略断面図である。なお、図１，２における同じ部材には同一の符号を付している。
【００２２】
図１，２において、１は圧電基板、２は入出力用導体パターンである入出力電極パッド、３はバンプ等の電気的な接続体、４は後記するパッケージに形成される電極パターン８のパッド、５は励振電極であるＩＤＴ電極、６は弾性部材である金属バネ体、７はセラミックス、樹脂等からなる基体である絶縁性パッケージ、８は外部の駆動回路，共振回路，接地回路等に接続され絶縁性パッケージ７に設けられた電極パターンである。１０は絶縁性パッケージ７の蓋体である。９はシーム溶接またはＡｕ−Ｓｎ半田等による蓋体１０と絶縁性パッケージ７の接続部である。ＰはＩＤＴ５の振動空間である。２０は振動空間Ｐを形成させる数十μｍ程度の凸部であり、電極パターン４若しくは絶縁パッケージ７上に形成されている。この凸部２０は絶縁性のセラミックス等で形成してもよいが、導体で形成された接続体３でもってこの凸部を兼用させるようにしてもよい。３０はＳｉＯ２を主成分としたガラスペーストを塗布し、熱硬化させたガラス質体である。
【００２３】
図１，２において、ＳＡＷ素子は圧電基板１上に設けられ、互いに噛み合うように形成された少なくとも一対の櫛歯状電極のＩＤＴ電極５やその入出力電極パッド２等を設けることにより作製する。なお、ＩＤＴ電極５は、所望の特性を得るために、複数対の櫛歯状電極を、直列接続、並列接続等の方式で接続して構成してもよい。ＩＤＴ電極５は蒸着法、スパッタリング法又はＣＶＤ法等の薄膜形成法により形成する。
【００２４】
絶縁性パッケージ７は、例えばセラミック基板または、セラミック基板と１枚以上の枠上セラミック基板とを積層することによって作製し、絶縁性パッケージ７に設けられる導体パターンは、電解めっき又は無電界めっき法によって形成する。
【００２５】
また、接続体３は、Ａｕ，Ａｌ等の金属のワイヤをボールボンディング法によりバンプとなるように形成するか、Ａｕ，はんだ等からなるバンプを蒸着法，印刷法，転写法，無電解めっき法又は電解めっき法等により、入出力電極パッド２上に形成することによって得られる。
【００２６】
そして、ＳＡＷ素子の裏面が絶縁性パッケージ７のバネ体６に接し、ＩＤＴ電極５が設けられた主面（機能面）をパッケージの導体パターン４に対して対向させた形でパッケージ内に載置し、バネ体の加重によって、接続体３を導体パターン４により電気的に導通させて接続し、ＳＡＷ素子を絶縁性パッケージ７に固定する。この時、バネ体の圧力ばらつきがあっても、凸部２０が用意されているため振動空間Ｐを一定値で保持できる構造となっている。
【００２７】
金属バネ体の構成は、図１に示すように蓋体１０とＳＡＷ素子の間に接しているか、蓋体１０に樹脂，半田，ガラス質で固着させている。図２のようにＳＡＷ素子とガラス質体３０をもって固着させることもできる。
【００２８】
最後に圧電基板１を載置した絶縁性パッケージ７の端部をコバール，４２アロイ等の金属蓋体１０で絶縁性樹脂又はＡｕ−Ｓｎ系半田等により接着固定するか、またはシーム溶接により接着固定する。このようにして、ＩＤＴ電極５の振動空間Ｐが確保されて構成で、ＳＡＷ装置Ｓ１，Ｓ２を完成する。
【００２９】
なお、上記のＳＡＷ装置の作製方法とは逆に、最初に絶縁性基板７上の導電パターンに当設し、接続体３を介してＳＡＷ素子を接着固定した後に、蓋体１０をＳＡＷ素子を載置した絶縁性パッケージ７に接着固定しても構わない。
【００３０】
また、電気的な接続体３は、ＳＡＷ素子側に形成しなくともよく、絶縁性パッケージ７側の導体パターン４上に設けてもよい。
【００３１】
また、ＩＤＴ電極５はＡｌあるいはＡｌ合金（Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｔｉ系等）からなり、特にＡｌ合金は励振効率が高く、材料コストが低いため好ましい。また、ＩＤＴ電極５の形状は、互いに噛み合うように形成された櫛歯状であるが、複数の電極指を平行に配列した反射器のようなスリット型のものにも適用でき、それらを併用したタイプであってよい。
【００３２】
ＩＤＴ電極５の対数は３０〜２００、電極指の幅は０．１〜１０．０μｍ、電極指の間隔は０．１〜１０．０μｍ程度、電極指の交差幅は１０〜８０μｍ、ＩＤＴ電極５の厚みは０．２〜０．４μｍ程度とすることが、共振器あるいはフィルタとしの所期の特性を得るうえで好適である。また、ＩＤＴ電極５のＳＡＷ伝搬路の両端に、ＳＡＷを反射し効率よく共振させるための反射器を設けてもよく、さらに、電極指間にＺｎＯ、ＡｌＮ等の圧電材料を成膜すれば、ＳＡＷの共振効率が向上するので好適である。
【００３３】
ＳＡＷ素子用の圧電基板としては、４２°または３６°Ｙカット−Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ3 結晶、６４°Ｙカット−Ｘ伝搬のＬｉＮｂＯ3 結晶、４５°Ｘカット−Ｚ伝搬のＬｉＢ4 Ｏ7 結晶は電気機械結合係数が大きく且つ群遅延時間温度係数が小さいため好ましい。圧電基板の厚みは０．３〜０．５mm程度がよく、０．３ｍｍ未満では圧電基板が脆くなり、０．５ｍｍ超では材料コストが大きくなる。
【００３４】
かくして、本発明はＳＡＷ素子の接続に絶縁性樹脂を用いないので、絶縁性樹脂の振動空間への入り込みが無い、ＳＡＷ素子の振動空間を確保した構造を実現できる。
【００３５】
また、振動空間を均一な高さ、幅で正確に形成できるので薄型化及び小型軽量化が可能である。
【００３６】
また、ＳＡＷ素子の接続体と絶縁性パッケージの導体パターンの接続にバネ体の加重を利用しているので、簡便な製造方法で製造可能となるという作用効果を有する。
【００３７】
さらに、前記バネ体とガラスで接合することにより、従来に比べ、温度による周波数特性の変化量は、約２分の１程度小さくなり、品質の良い弾性表面波装置を提供できる効果も有する。
【００３８】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、例えば弾性部材は金属以外に樹脂等の材料を用いてもよく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更は何等差し支えない。
【００３９】
【実施例】
＜実施例１＞
次に、図１に基づいて本発明の具体的な実施例１について説明する。
【００４０】
図１に示すように、ＳＡＷ素子用の圧電基板１として４２°Ｙカット−Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ３結晶を用い、そのチップサイズは、１．１ｍｍ×１．５ｍｍであった。また、絶縁性パッケージ７として３．０ｍｍ×３．０ｍｍ、高さ１．４ｍｍのアルミナ製パッケージを用いた。アルミナ製パッケージには合計１μｍ膜厚のＡｕ及びＮｉを無電解めっきにて形成した。
【００４１】
接続体３は、Ａｕのワイヤーをボールボンディング法によりバンプ３となるように形成した。バンプ径は７０μｍ、高さは５０μｍであった。
【００４２】
絶縁性パッケージの内寸とＳＡＷ素子のサイズと同程度に作製してあるため、アライメントしないで、ＳＡＷ素子をパッケージ内に載置した。
【００４３】
バンプ３と基板電極４との接続は、ＳＡＷ素子が裏面からリン青銅製の長さ１ｍｍ×幅１ｍｍ、厚さ０．１mm、凹凸最大最小厚み０．３ｍｍの金属製のバネ体６により押圧され、ＳＡＷ素子に設けた突起状バンプ３が絶縁性パッケージ７の導電パターンにめり込む形で実現した。最後に、コバールの蓋体をパッケージ端部にシーム溶接で接続した。
【００４４】
このような工程で作製した弾性表面波装置の高さは１．４ｍｍであった。
以上のように、従来のワイヤボンディング工程が不要となり、ワイヤの横方向空間及びワイヤ高さ方向のサイズを縮小でき、小型化・薄型化を図ることができた。
【００４５】
＜実施例２＞
次に、図２に基づいて本発明の具体的な実施例２について説明する。
【００４６】
構成は、実施例１にほぼ同様である。異なるところは、バネ体６の接合方法である。
【００４７】
まず、ＳＡＷ素子は励振電極５及びバンプ３を実施例１同様に形成させた。次に、ＳｉＯ２を主成分としたガラスペースト３０を薄く塗布し、ついで、パッケージ７にＳＡＷ素子を載置した。次に、バネ体６をＳＡＷ素子１上のガラスペースト塗布面に接するように置き、上限温度３２０度、所要時間１時間のリフロー炉中に入れてＳＡＷ素子１とバネ体６を固着させた。
【００４８】
次に、蓋体１０を上から被せて封止した。蓋体１０の材質は、４２アロイの金属蓋であり、これを用いて絶縁性パッケージ７とシーム溶接封止を行った。
【００４９】
この実施例２の構造で作製した弾性表面波フィルタの温度による周波数特性の変化は、約−２０ｐｐｍ／℃であった。従来の温度変化による周波数特性の変化の−４０ｐｐｍ／℃の値に比べ、２分の１程度の温度による周波数特性の変化量になった。
【００５０】
この考察として、ガラスペーストの線膨張係数が４〜８×１０−６ｍ／℃であり、本実施例のＳＡＷ素子の線膨張係数が１６×１０−６ｍ／℃となっており、これらの線膨張係数の差異が、温度特性が良好になった大きな要因としてあげられる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の弾性表面波装置によれば、圧電基板がその裏面側から弾性部材により押圧されることによって、圧電基板側の入出力用導体パターンと基体側の導体パターンとが電気的に確実に導通され、これにより短時間且つ簡便な製造工程で弾性表面波装置を作製することが可能となる。
【００５２】
また、ＳＡＷ素子の固定接着に絶縁性接着剤を不要とすることで、従来問題となっていた絶縁性樹脂のＳＡＷの振動空間内への入り込みが無く、必要最小限のＳＡＷ素子の振動空間を確保できる上、弾性表面波装置の十分な薄型化・小型化を図ることができる。
【００５３】
また、弾性部材をガラス質体に固着したことにより、従来に比べ、温度による周波数特性の変化量は、約２分の１程度小さくでき、品質の良い弾性表面波装置を提供できる。
さらに、基体に形成した凸部の上に圧電基板を載置したので、弾性部材の圧力ばらつきがあっても、凸部により振動空間を一定にすることができる。
【図面の簡単な説明】ｇ
【図１】 本発明の弾性表面波装置の一実施形態を説明する断面図である。
【図２】 本発明の他の弾性表面波装置の一実施形態を説明する断面図である。
【図３】 従来の弾性表面波装置の断面図である。
【図４】 従来の他の弾性表面波装置の断面図である。
【符号の説明】
１：圧電基板
２：入出力電極パッド（入出力用導体パターン）
３：接続体（バンプ）
４：導体パターン
５：ＩＤＴ電極
６：バネ体（弾性部材）
７：絶縁性パッケージ（基体）
８：電極リードパターン
９：蓋体と絶縁性パッケージの接続部
１０：蓋体
２０：凸部
３０：ガラス質体
Ｐ ：振動空間
Ｓ１，Ｓ２：弾性表面波装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車電話及び携帯電話等の移動体無線機器に内蔵される共振器及び周波数帯域フィルタとして好適な弾性表面波装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の弾性表面波（Surface Acoustic Wave 、以下ＳＡＷと略す）装置の断面図を図３、４に示す。図３において、１１は圧電基板、１２は入出力電極のパッド、１３はパッケージ表面に形成された外部の駆動回路、共振回路、接地回路等に接続される導電パターンのパッド、１４はＳＡＷ素子用の圧電基板上に形成された櫛歯状電極のＩＤＴ（Inter Digital Transducer）電極、１９はパッド１２とパッド１３とを接続するワイヤであって、これら部材によってＳＡＷ素子が構成されている。また、１５〜１７はセラミックや樹脂等の絶縁性材料からなるパッケージ部材、１８はセラミックス、金属材料（例えばコバール、４２合金、Ａｌ、Ｃｕ）等からなる蓋体であり、これら部材によりパッケージが構成され、このパッケージ内にＳＡＷ素子が収容されている。
【０００３】
このように、従来の弾性表面波装置Ｊ１は、パッケージ部材１５〜１７で囲まれた領域に圧電基板１１を接着剤により載置固定し、パッド１２，１３をＡｌ，Ａｕ等のワイヤ１９により電気的に接続し、さらに蓋体１８をはんだ，接着剤等によりパッケージ部材１７上から接着して気密性を保持していた。
【０００４】
また、図４において、２１は圧電基板、２２は入出力電極のパッド、２３はパッド２２と後記するパッド２４とを電気的に接続するバンプ等の接続体、２４は基板２７に形成され外部の駆動回路、共振回路、接地回路等に接続される導電パターンのパッド、２５はＳＡＷ素子用の圧電基板２１上に形成された櫛歯状のＩＤＴ電極、２６はＳＡＷ装置全体にモールドされた絶縁性材料からなる保護部材である。
【０００５】
このように、従来の他の弾性表面波装置Ｊ２は、ＩＤＴ電極２５が設けられた機能面が基板２７の上面に対面させたフェースダウン構成であり、絶縁性樹脂から成る保護部材２６の機能面が存在するＳＡＷの振動空間にまで入り込んでいた。
【０００６】
ここで、図４における接続体２３は、Ａｕ，Ａｌ等の金属のワイヤをボールボンディング法によりバンプとなるよう形成するか、Ａｕ，はんだ等からなるバンプを蒸着法、印刷法、転写法、無電解メッキ法又は電解メッキ法等により、パッド２２上に形成して得られる。そして、接続体２３を設けた圧電基板２１を、接続体２３とパッド２４とを位置合わせし、導電性接着剤の塗布やはんだのリフロー溶融法により接続し、基体２７上に固定している。
【０００７】
また、他の従来例として、図４と同様の構成で、絶縁性樹脂２６がＳＡＷの振動空間側に入り込まないように、圧電基板２１又は基体２７の接続体２３の振動空間側に、ダムを設けたものが提案されている（他の従来例（１）：例えば、特開平５−５５３０３号公報を参照）。
【０００８】
また、図４のパッケージ１７の内部に、ＳＡＷ素子をフェースダウンでフリップチップ実装し、ＳＡＷ素子の外周部を絶縁性樹脂で固定配置して、絶縁性樹脂が振動空間に入り込まないようにしたものも提案されている。（他の従来例（２）：例えば、特開平５−２９１８６４号公報を参照）。
【０００９】
さらに、図４のパッケージ１７の内部にＳＡＷ素子をフェースダウン実装し、ＳＡＷ素子の路面を絶縁性樹脂で蓋体１８に固着固定することにより、絶縁性樹脂が振動空間に入り込まないようにしたものも提案されている。（他の従来例（３）：例えば、特開平６−６１７７８号公報を参照）。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３の従来例では、ワイヤ１９を使用しているため、ワイヤ１９が存在する横方向と高さ方向の距離の分だけＳＡＷ装置の体積が大きくなり、小型軽量化、薄型化に不利である。また、圧電基板２１をパッケージ部材１５に接着固定し、ワイヤボンディング装置によりワイヤを１本ずつ接続しているので、製造工程が煩雑となる。
【００１１】
さらに、ワイヤ１９が存在することにより、不要なインダクタンス成分を付加することになり、ＳＡＷ装置の周波数特性が変化し、設計上それを考慮しなければならないという問題点があった。
【００１２】
また、図４の従来例では、絶縁性樹脂２６が振動空間に入り込み、機能面に接しているため、ＳＡＷの伝搬を阻害しており、ＳＡＷ装置としての所望の特性を得るのが困難である。
【００１３】
また、他の従来例（１）のように、絶縁性樹脂２６が振動空間に入り込まないように、ダム材を設けたり、ＳＡＷ伝搬路を囲むように機能面に環状部材を設けたとしても、絶縁性樹脂２６の入り込みを完全に阻止するには不十分であった。また、このような環状部材を設ける場合には、環状部材がシリコーン樹脂等の塗布により形成されるため振動空間を均一な高さ、幅で正確に形成するのが困難であった。
【００１４】
また、他の従来例（２）のように、パッケージの内部底面に、ＳＡＷ素子に形成したバンプと高さがほぼ同じ台座を、その端部がＳＡＷ素子の外周部と重なるように配設し、バンプをパッケージ内部底面に設けた導電部にフリップチップ法により接続するものの場合、バルク波が弾性表面波素子の裏面で反射して出力されることを防止するために、弾性表面波素子の裏面にダンピング材を配設することが行われ、このダンピング材として、ダイボンド材にその機能を持たせることがあるが、上記の従来例の場合には、それを行うことができない。また、パッケージ内部底面に配設し、蓋体と圧電素子裏面との間に空間を持たせて蓋体により封止する構造であるため、圧電素子と蓋体との空間及び蓋体の高さが必要となり、弾性表面波部品の薄型化において不利な構造であるという問題点があった。
【００１５】
さらに、他の従来例（３）のように、バンプとパッケージ端子とが当接し封止部材とパッケージ基板とで形成される空間が封止されるように封止部材をパッケージ基板に取り付けた弾性表面波装置の場合、蓋体により封止する構造であるため、蓋体の高さの確保が必要となり、弾性表面波装置の薄型化において不利な構造である。
【００１６】
上記の従来例においては、いずれも圧電基板を絶縁性接着材で接着固定し、バンプを基体と接合する工程が必要となるため、製造工程が煩雑となる。
【００１７】
そこで、本発明は上記従来の諸問題に鑑みて完成されたものであり、極めて簡便な構成でＳＡＷの振動空間への絶縁性樹脂の入り込みを完全に阻止でき、振動空間を均一な高さ、幅で正確に形成することが可能で、ひいてはＳＡＷ装置の特性劣化がなく、また極めて薄型化・小型軽量化が可能な優れた弾性表面波装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の弾性表面波装置は、導体パターンが形成された基体上に、下面に励振電極と該励振電極の入出力用導体パターンとを設けた圧電基板を載置して成る弾性表面波装置であって、前記圧電基板の上面にガラスペーストを塗布して熱硬化させたガラス質体に弾性部材を固着し、該弾性部材でもって前記圧電基板を押圧するようにして成るとともに、前記基体の導体パターンと前記圧電基板の入出力用導体パターンとを接続したことを特徴とする。
【００１９】
また、前記基体に凸部を形成し、該凸部の上に前記圧電基板を載置したことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図面に基づき詳細に説明する。
【００２１】
図１，２はそれぞれ本発明に係る弾性表面波装置Ｓ１，Ｓ２の概略断面図である。なお、図１，２における同じ部材には同一の符号を付している。
【００２２】
図１，２において、１は圧電基板、２は入出力用導体パターンである入出力電極パッド、３はバンプ等の電気的な接続体、４は後記するパッケージに形成される電極パターン８のパッド、５は励振電極であるＩＤＴ電極、６は弾性部材である金属バネ体、７はセラミックス、樹脂等からなる基体である絶縁性パッケージ、８は外部の駆動回路，共振回路，接地回路等に接続され絶縁性パッケージ７に設けられた電極パターンである。１０は絶縁性パッケージ７の蓋体である。９はシーム溶接またはＡｕ−Ｓｎ半田等による蓋体１０と絶縁性パッケージ７の接続部である。ＰはＩＤＴ５の振動空間である。２０は振動空間Ｐを形成させる数十μｍ程度の凸部であり、電極パターン４若しくは絶縁パッケージ７上に形成されている。この凸部２０は絶縁性のセラミックス等で形成してもよいが、導体で形成された接続体３でもってこの凸部を兼用させるようにしてもよい。３０はＳｉＯ２を主成分としたガラスペーストを塗布し、熱硬化させたガラス質体である。
【００２３】
図１，２において、ＳＡＷ素子は圧電基板１上に設けられ、互いに噛み合うように形成された少なくとも一対の櫛歯状電極のＩＤＴ電極５やその入出力電極パッド２等を設けることにより作製する。なお、ＩＤＴ電極５は、所望の特性を得るために、複数対の櫛歯状電極を、直列接続、並列接続等の方式で接続して構成してもよい。ＩＤＴ電極５は蒸着法、スパッタリング法又はＣＶＤ法等の薄膜形成法により形成する。
【００２４】
絶縁性パッケージ７は、例えばセラミック基板または、セラミック基板と１枚以上の枠上セラミック基板とを積層することによって作製し、絶縁性パッケージ７に設けられる導体パターンは、電解めっき又は無電界めっき法によって形成する。
【００２５】
また、接続体３は、Ａｕ，Ａｌ等の金属のワイヤをボールボンディング法によりバンプとなるように形成するか、Ａｕ，はんだ等からなるバンプを蒸着法，印刷法，転写法，無電解めっき法又は電解めっき法等により、入出力電極パッド２上に形成することによって得られる。
【００２６】
そして、ＳＡＷ素子の裏面が絶縁性パッケージ７のバネ体６に接し、ＩＤＴ電極５が設けられた主面（機能面）をパッケージの導体パターン４に対して対向させた形でパッケージ内に載置し、バネ体の加重によって、接続体３を導体パターン４により電気的に導通させて接続し、ＳＡＷ素子を絶縁性パッケージ７に固定する。この時、バネ体の圧力ばらつきがあっても、凸部２０が用意されているため振動空間Ｐを一定値で保持できる構造となっている。
【００２７】
金属バネ体の構成は、図１に示すように蓋体１０とＳＡＷ素子の間に接しているか、蓋体１０に樹脂，半田，ガラス質で固着させている。図２のようにＳＡＷ素子とガラス質体３０をもって固着させることもできる。
【００２８】
最後に圧電基板１を載置した絶縁性パッケージ７の端部をコバール，４２アロイ等の金属蓋体１０で絶縁性樹脂又はＡｕ−Ｓｎ系半田等により接着固定するか、またはシーム溶接により接着固定する。このようにして、ＩＤＴ電極５の振動空間Ｐが確保されて構成で、ＳＡＷ装置Ｓ１，Ｓ２を完成する。
【００２９】
なお、上記のＳＡＷ装置の作製方法とは逆に、最初に絶縁性基板７上の導電パターンに当設し、接続体３を介してＳＡＷ素子を接着固定した後に、蓋体１０をＳＡＷ素子を載置した絶縁性パッケージ７に接着固定しても構わない。
【００３０】
また、電気的な接続体３は、ＳＡＷ素子側に形成しなくともよく、絶縁性パッケージ７側の導体パターン４上に設けてもよい。
【００３１】
また、ＩＤＴ電極５はＡｌあるいはＡｌ合金（Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｔｉ系等）からなり、特にＡｌ合金は励振効率が高く、材料コストが低いため好ましい。また、ＩＤＴ電極５の形状は、互いに噛み合うように形成された櫛歯状であるが、複数の電極指を平行に配列した反射器のようなスリット型のものにも適用でき、それらを併用したタイプであってよい。
【００３２】
ＩＤＴ電極５の対数は３０〜２００、電極指の幅は０．１〜１０．０μｍ、電極指の間隔は０．１〜１０．０μｍ程度、電極指の交差幅は１０〜８０μｍ、ＩＤＴ電極５の厚みは０．２〜０．４μｍ程度とすることが、共振器あるいはフィルタとしの所期の特性を得るうえで好適である。また、ＩＤＴ電極５のＳＡＷ伝搬路の両端に、ＳＡＷを反射し効率よく共振させるための反射器を設けてもよく、さらに、電極指間にＺｎＯ、ＡｌＮ等の圧電材料を成膜すれば、ＳＡＷの共振効率が向上するので好適である。
【００３３】
ＳＡＷ素子用の圧電基板としては、４２°または３６°Ｙカット−Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ3 結晶、６４°Ｙカット−Ｘ伝搬のＬｉＮｂＯ3 結晶、４５°Ｘカット−Ｚ伝搬のＬｉＢ4 Ｏ7 結晶は電気機械結合係数が大きく且つ群遅延時間温度係数が小さいため好ましい。圧電基板の厚みは０．３〜０．５mm程度がよく、０．３ｍｍ未満では圧電基板が脆くなり、０．５ｍｍ超では材料コストが大きくなる。
【００３４】
かくして、本発明はＳＡＷ素子の接続に絶縁性樹脂を用いないので、絶縁性樹脂の振動空間への入り込みが無い、ＳＡＷ素子の振動空間を確保した構造を実現できる。
【００３５】
また、振動空間を均一な高さ、幅で正確に形成できるので薄型化及び小型軽量化が可能である。
【００３６】
また、ＳＡＷ素子の接続体と絶縁性パッケージの導体パターンの接続にバネ体の加重を利用しているので、簡便な製造方法で製造可能となるという作用効果を有する。
【００３７】
さらに、前記バネ体とガラスで接合することにより、従来に比べ、温度による周波数特性の変化量は、約２分の１程度小さくなり、品質の良い弾性表面波装置を提供できる効果も有する。
【００３８】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、例えば弾性部材は金属以外に樹脂等の材料を用いてもよく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更は何等差し支えない。
【００３９】
【実施例】
＜実施例１＞
次に、図１に基づいて本発明の具体的な実施例１について説明する。
【００４０】
図１に示すように、ＳＡＷ素子用の圧電基板１として４２°Ｙカット−Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ３結晶を用い、そのチップサイズは、１．１ｍｍ×１．５ｍｍであった。また、絶縁性パッケージ７として３．０ｍｍ×３．０ｍｍ、高さ１．４ｍｍのアルミナ製パッケージを用いた。アルミナ製パッケージには合計１μｍ膜厚のＡｕ及びＮｉを無電解めっきにて形成した。
【００４１】
接続体３は、Ａｕのワイヤーをボールボンディング法によりバンプ３となるように形成した。バンプ径は７０μｍ、高さは５０μｍであった。
【００４２】
絶縁性パッケージの内寸とＳＡＷ素子のサイズと同程度に作製してあるため、アライメントしないで、ＳＡＷ素子をパッケージ内に載置した。
【００４３】
バンプ３と基板電極４との接続は、ＳＡＷ素子が裏面からリン青銅製の長さ１ｍｍ×幅１ｍｍ、厚さ０．１mm、凹凸最大最小厚み０．３ｍｍの金属製のバネ体６により押圧され、ＳＡＷ素子に設けた突起状バンプ３が絶縁性パッケージ７の導電パターンにめり込む形で実現した。最後に、コバールの蓋体をパッケージ端部にシーム溶接で接続した。
【００４４】
このような工程で作製した弾性表面波装置の高さは１．４ｍｍであった。
以上のように、従来のワイヤボンディング工程が不要となり、ワイヤの横方向空間及びワイヤ高さ方向のサイズを縮小でき、小型化・薄型化を図ることができた。
【００４５】
＜実施例２＞
次に、図２に基づいて本発明の具体的な実施例２について説明する。
【００４６】
構成は、実施例１にほぼ同様である。異なるところは、バネ体６の接合方法である。
【００４７】
まず、ＳＡＷ素子は励振電極５及びバンプ３を実施例１同様に形成させた。次に、ＳｉＯ２を主成分としたガラスペースト３０を薄く塗布し、ついで、パッケージ７にＳＡＷ素子を載置した。次に、バネ体６をＳＡＷ素子１上のガラスペースト塗布面に接するように置き、上限温度３２０度、所要時間１時間のリフロー炉中に入れてＳＡＷ素子１とバネ体６を固着させた。
【００４８】
次に、蓋体１０を上から被せて封止した。蓋体１０の材質は、４２アロイの金属蓋であり、これを用いて絶縁性パッケージ７とシーム溶接封止を行った。
【００４９】
この実施例２の構造で作製した弾性表面波フィルタの温度による周波数特性の変化は、約−２０ｐｐｍ／℃であった。従来の温度変化による周波数特性の変化の−４０ｐｐｍ／℃の値に比べ、２分の１程度の温度による周波数特性の変化量になった。
【００５０】
この考察として、ガラスペーストの線膨張係数が４〜８×１０−６ｍ／℃であり、本実施例のＳＡＷ素子の線膨張係数が１６×１０−６ｍ／℃となっており、これらの線膨張係数の差異が、温度特性が良好になった大きな要因としてあげられる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の弾性表面波装置によれば、圧電基板がその裏面側から弾性部材により押圧されることによって、圧電基板側の入出力用導体パターンと基体側の導体パターンとが電気的に確実に導通され、これにより短時間且つ簡便な製造工程で弾性表面波装置を作製することが可能となる。
【００５２】
また、ＳＡＷ素子の固定接着に絶縁性接着剤を不要とすることで、従来問題となっていた絶縁性樹脂のＳＡＷの振動空間内への入り込みが無く、必要最小限のＳＡＷ素子の振動空間を確保できる上、弾性表面波装置の十分な薄型化・小型化を図ることができる。
【００５３】
また、弾性部材をガラス質体に固着したことにより、従来に比べ、温度による周波数特性の変化量は、約２分の１程度小さくでき、品質の良い弾性表面波装置を提供できる。
さらに、基体に形成した凸部の上に圧電基板を載置したので、弾性部材の圧力ばらつきがあっても、凸部により振動空間を一定にすることができる。
【図面の簡単な説明】ｇ
【図１】 本発明の弾性表面波装置の一実施形態を説明する断面図である。
【図２】 本発明の他の弾性表面波装置の一実施形態を説明する断面図である。
【図３】 従来の弾性表面波装置の断面図である。
【図４】 従来の他の弾性表面波装置の断面図である。
【符号の説明】
１：圧電基板
２：入出力電極パッド（入出力用導体パターン）
３：接続体（バンプ）
４：導体パターン
５：ＩＤＴ電極
６：バネ体（弾性部材）
７：絶縁性パッケージ（基体）
８：電極リードパターン
９：蓋体と絶縁性パッケージの接続部
１０：蓋体
２０：凸部
３０：ガラス質体
Ｐ ：振動空間
Ｓ１，Ｓ２：弾性表面波装置
Claims (2)
- 導体パターンが形成された基体上に、下面に励振電極と該励振電極の入出力用導体パターンとを設けた圧電基板を載置して成る弾性表面波装置であって、前記圧電基板の上面にガラスペーストを塗布して熱硬化させたガラス質体に弾性部材を固着し、該弾性部材でもって前記圧電基板を押圧するようにして成るとともに、前記基体の導体パターンと前記圧電基板の入出力用導体パターンとを接続したことを特徴とする弾性表面波装置。
- 前記基体に凸部を形成し、該凸部の上に前記圧電基板を載置したことを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波装置。
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