JP4762333B2 - Surface acoustic wave device - Google Patents

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Description

本発明は、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用の弾性表面波装置に関する。   The present invention relates to a surface acoustic wave device for a resonator and a frequency band filter incorporated in a mobile wireless device such as an automobile phone and a cellular phone.

従来から、電波を利用する電子機器のフィルタ,遅延線,発振器等の素子として種々の弾性表面波装置が用いられている。   Conventionally, various surface acoustic wave devices have been used as elements such as filters, delay lines, oscillators and the like of electronic devices using radio waves.

近年、特に小型・軽量でかつフィルタとしての急峻遮断性能が高い弾性表面波フィルタが、移動体通信分野における携帯端末装置のRF段及びIF段のフィルタとして多用されている。   2. Description of the Related Art In recent years, surface acoustic wave filters that are particularly small and light and have high steep cut-off performance as filters have been widely used as RF stage and IF stage filters for mobile terminal devices in the field of mobile communication.

そして、この携帯端末装置の小型・軽量化が進むとともに、部品点数の削減を図るため、回路基板に実装されてきたインダクタ成分や容量成分、または、平衡不平衡変換機能を弾性表面波装置に内蔵することと、表面実装可能な小型化が強く要望されている。   In addition, the portable terminal device is reduced in size and weight, and in order to reduce the number of parts, the inductor component and the capacitive component mounted on the circuit board or the balance-unbalance conversion function is incorporated in the surface acoustic wave device. Therefore, there is a strong demand for downsizing that can be surface-mounted.

現在、弾性表面波装置はキャンパッケージ型やセラミックパッケージ型が実用化されおり、セラミックパッケージ型はキャンパッケージ型に比べ表面実装可能で小型化が実現可能なものとして広く用いられている。   At present, a can package type and a ceramic package type are put into practical use as the surface acoustic wave device, and the ceramic package type is widely used as a surface mountable and downsized device compared to the can package type.

第1世代のセラミックパッケージ型の弾性表面波装置は、パッケージ内に接着固定した弾性表面波素子とパッケージの内部電極とを、ワイヤーボンディングにより電気接続していたが、ワイヤーボンディングを用いることによりパッケージ外形が大きくなり、弾性表面波装置は内蔵する弾性表面波素子の5倍〜6倍の占有面積となっていた。   In the first generation ceramic package type surface acoustic wave device, the surface acoustic wave element bonded and fixed in the package and the internal electrode of the package are electrically connected by wire bonding. Therefore, the surface acoustic wave device has an occupied area five to six times that of the built-in surface acoustic wave element.

これを解決し小型化を図るために、第2世代のセラミックパッケージ型の弾性表面波装置は、例えば図6に示すように、圧電基板21上に励振電極である櫛歯状電極22及び配線電極23が形成された弾性表面波素子を、パッケージ基体25に配線された導電体27(27a,27b,27cで構成)における弾性表面波素子載置面に形成した内部電極27aと配線電極23とを電気的に接続するため、金属バンプ24を用いてフェースダウンボンディングした弾性表面波装置Jが実用化されている。   In order to solve this problem and reduce the size, the second generation ceramic package type surface acoustic wave device has, as shown in FIG. 6, for example, comb-like electrodes 22 and wiring electrodes which are excitation electrodes on a piezoelectric substrate 21. The internal electrode 27a and the wiring electrode 23 formed on the surface acoustic wave device mounting surface of the conductor 27 (configured by 27a, 27b, 27c) wired to the package base 25 A surface acoustic wave device J that has been face-down bonded using metal bumps 24 for electrical connection has been put into practical use.

このように、配線電極23に接続された金属バンプ24とパッケージ基体25に形成された内部電極27aとを接続することにより電気的接続を行うため、ワイヤーボンディングを使用する必要がなく、そのため、第1世代のセラミックパッケージ型弾性表面波装置に比べ、約2分の1の小型化が図られている。なお、図中、28はパッケージ蓋体、26はパッケージ枠状体、27bは側面電極、27cは下面電極、29は櫛歯状電極22の振動空間である。   As described above, since the electrical connection is made by connecting the metal bump 24 connected to the wiring electrode 23 and the internal electrode 27a formed on the package base 25, it is not necessary to use wire bonding. Compared to the first generation ceramic package type surface acoustic wave device, the size is reduced by about one half. In the figure, 28 is a package lid, 26 is a package frame, 27 b is a side electrode, 27 c is a bottom electrode, and 29 is a vibration space of the comb-like electrode 22.

特開平9−162688号公報JP-A-9-162688

しかしながら、上記第2世代のフェースダウン実装方式のセラミックパッケージ型弾性表面波装置においても、パッケージ外形の大きさは、内蔵する弾性表面波素子の約3倍もあり、十分に小型化されていないものであった。   However, even in the above-mentioned second-generation face-down mounting type ceramic package type surface acoustic wave device, the package has about three times the size of the built-in surface acoustic wave device and is not sufficiently miniaturized. Met.

さらに、弾性表面波素子のパッケージへの実装方法は、デバイスチップをウエハから切断した後に、個別のパッケージを用い組み立てを行うために、量産性に欠けるという問題があった。   Furthermore, the method of mounting the surface acoustic wave element on the package has a problem that it lacks mass productivity because it is assembled using individual packages after the device chip is cut from the wafer.

また、第2世代のセラミックパッケージ型の弾性表面波装置では、弾性表面波素子とセラミックパッケージ上の配線電極のみの構成となり、回路基板に実装されてきたインピーダンス調整用としてのインダクタ成分や容量成分、または、平衡不平衡変換機能といった、外部回路調整用の電気回路を内臓することができない。   In the second generation ceramic package type surface acoustic wave device, only the surface acoustic wave element and the wiring electrode on the ceramic package are configured, and the inductor component and the capacitance component for impedance adjustment mounted on the circuit board, Or, an electric circuit for adjusting an external circuit such as a balance-unbalance conversion function cannot be incorporated.

そこで、本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、外形の占有面積が内蔵する弾性表面波素子とほぼ等しいまでに小型化が可能で、かつ、信頼性の高い表面実装可能な弾性表面波装置を提供すること、及び多機能な電気回路を複合することが可能な弾性表面波装置を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made to cope with such a problem, and can be downsized to a surface acoustic wave element whose outer area occupies almost equal to that of a built-in surface acoustic wave element, and has high reliability. It is an object of the present invention to provide a surface acoustic wave device capable of combining a multi-functional electric circuit.

本発明の弾性表面波装置は、圧電基板と、前記圧電基板上に配置される励振電極と、前記圧電基板上に配置され、前記励振電極に接続される配線電極と、前記励振電極の振動空間を構成するとともに、外周縁が前記圧電基板の直上領域内に位置するようにして前記圧電基板上に配置されるカバー体と、前記カバー体を覆う樹脂からなる絶縁性保護体と、前記絶縁性保護体上に配置される外部電極と、前記絶縁性保護体内に設けられ、前記配線電極に接続されるインダクタ成分と、を備えたものである。   A surface acoustic wave device according to the present invention includes a piezoelectric substrate, an excitation electrode disposed on the piezoelectric substrate, a wiring electrode disposed on the piezoelectric substrate and connected to the excitation electrode, and a vibration space of the excitation electrode. And a cover body disposed on the piezoelectric substrate such that an outer peripheral edge is located in a region directly above the piezoelectric substrate, an insulating protective body made of a resin covering the cover body, and the insulating property An external electrode disposed on the protective body, and an inductor component provided in the insulating protective body and connected to the wiring electrode.

本発明の弾性表面波装置によれば、弾性表面波素子の配線電極と外部電極を接続する導電体に複数の分断部や屈曲部を設けることにより、インダクタンス成分や容量成分を持つ外部回路調整用電気回路を任意に構成させることが可能なため、従来、インピーダンス調整のために回路基板に実装されてきたインダクタや容量、またはバラン等の多機能な電子回路を内蔵可能な弾性表面波装置を提供できる。   According to the surface acoustic wave device of the present invention, by providing a plurality of divided portions and bent portions on the conductor connecting the wiring electrode and the external electrode of the surface acoustic wave element, the external circuit adjustment device having an inductance component and a capacitance component is provided. Since an electric circuit can be arbitrarily configured, a surface acoustic wave device that can incorporate a multifunctional electronic circuit such as an inductor, a capacitor, or a balun that has been mounted on a circuit board for impedance adjustment in the past is provided. it can.

また、前記導電体に複数の分断部や屈曲部を設けることにより、外部電極に加わる応力を十分に緩和できるため、温度変化等により劣化の生じない高信頼性の弾性表面波装置を提供できる。   In addition, since the conductor is provided with a plurality of divided portions and bent portions, the stress applied to the external electrode can be sufficiently relaxed, so that a highly reliable surface acoustic wave device that does not deteriorate due to a temperature change or the like can be provided.

また、圧電基板を下部筐体とし、樹脂モールドにより封止を行いそれを上部筐体とすることができ、従来のセラミックパッケージ等が不要となり、大幅な小型・軽量化が図れ、外形の占有面積の大きさが、内蔵する弾性表面波素子とほぼ等しい、究極的に小型化された表面実装可能な弾性表面波装置を提供できる。   In addition, the piezoelectric substrate can be used as the lower housing and sealed with resin mold, which can be used as the upper housing, eliminating the need for a conventional ceramic package, etc. It is possible to provide a surface-mountable surface wave device that can be mounted on the surface and is ultimately miniaturized in that the size of the surface-wave device is substantially the same as that of the built-in surface wave device.

さらに、全ての製造工程をウエハプロセスで行うことができ、ウエハ単位の加工で弾性表面波装置を多数個同時に形成できる、すなわち、樹脂封止まで完了したウエハをダイシング工程で個別の弾性表面波装置にカッティングすることにより完成品を得ることができるため、従来のダイシング工程以降、個別に弾性表面波素子を組み立てる必要が無く、しかも処理能力の小さいダイボンダー,ワイヤーボンダー,シーム溶接機等の組立装置が不要となり、大幅に工程を簡略化するとともに、量産性の高い弾性表面波装置を提供できる。   Furthermore, all the manufacturing processes can be performed in a wafer process, and a large number of surface acoustic wave devices can be formed simultaneously by processing on a wafer basis. Since the finished product can be obtained by cutting, it is not necessary to assemble the surface acoustic wave element individually after the conventional dicing process, and assembly equipment such as a die bonder, wire bonder, seam welder, etc. with low processing capacity is available. This eliminates the need for it, greatly simplifies the process, and provides a surface acoustic wave device with high mass productivity.

本発明に係わる弾性表面波装置の実施形態を説明する端面模式図である。It is an end surface schematic diagram explaining an embodiment of a surface acoustic wave device concerning the present invention. 本発明に係わる他の弾性表面波装置の実施形態を説明する端面模式図である。It is an end surface schematic diagram explaining embodiment of the other surface acoustic wave apparatus concerning this invention. 本発明に係わる弾性表面波装置の概略等価回路図である。1 is a schematic equivalent circuit diagram of a surface acoustic wave device according to the present invention. 本発明に係わる他の弾性表面波装置の概略等価回路図である。FIG. 6 is a schematic equivalent circuit diagram of another surface acoustic wave device according to the present invention. 本発明に係わる他の弾性表面波装置の概略等価回路図である。FIG. 6 is a schematic equivalent circuit diagram of another surface acoustic wave device according to the present invention. 従来の弾性表面波装置を説明する端面模式図である。It is an end surface schematic diagram explaining the conventional surface acoustic wave apparatus.

以下、本発明に係わる弾性表面波装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、同様な部材には同一符号を付すものとする。   Embodiments of a surface acoustic wave device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol shall be attached | subjected to a similar member.

図1及び図2に本発明に係る弾性表面波装置S1,S2の要部断面図を模式的に示す。弾性表面波装置S1,S2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、四ホウ酸リチウム単結晶、又はランガサイト型結晶構造を有する単結晶、またはPZTやZnO等の圧電セラミックスその他の材料から成る圧電基板1上に、少なくとも1対の櫛歯状電極から成り弾性表面波を発生させる励振電極2と、これに接続される配線電極3とが配設され、励振電極2及び配線電極3を絶縁性保護体6で被覆したものである。   1 and 2 schematically show a cross-sectional view of a main part of the surface acoustic wave devices S1 and S2 according to the present invention. The surface acoustic wave devices S1 and S2 include, for example, a lithium tantalate single crystal, a lithium niobate single crystal, a lithium tetraborate single crystal, a single crystal having a langasite type crystal structure, a piezoelectric ceramic such as PZT or ZnO, and the like. An excitation electrode 2 made of at least one pair of comb-like electrodes and generating a surface acoustic wave and a wiring electrode 3 connected to the excitation electrode 2 are arranged on the piezoelectric substrate 1 made of the material. 3 is covered with an insulating protective body 6.

ここで、励振電極2はアルミニウムやその合金等の金属から成り、その両端に反射器電極が配設されたり、これらの複数が直列及び/又は並列に接続されていてもよい。また、配線電極3は励振電極2に接続され、励振電極2と同様な金属材料から構成される。また、絶縁性保護体6は熱硬化性樹脂(エポキシ系、シリコーン系、フェノール系、ポリイミド系、又はポリウレタン系等の樹脂)、熱可塑性樹脂(ポリフェニレンサルファイド等の樹脂)、紫外線硬化樹脂、又は低融点ガラス等から成るものとする。   Here, the excitation electrode 2 is made of a metal such as aluminum or an alloy thereof, and reflector electrodes may be disposed at both ends thereof, or a plurality of these may be connected in series and / or in parallel. The wiring electrode 3 is connected to the excitation electrode 2 and is made of the same metal material as the excitation electrode 2. The insulating protective body 6 may be a thermosetting resin (epoxy, silicone, phenol, polyimide, or polyurethane resin), a thermoplastic resin (polyphenylene sulfide resin), an ultraviolet curable resin, or a low-temperature resin. It shall consist of melting point glass etc.

絶縁性保護体6内には、絶縁性保護体6の部材を積層し、金属(銅,金,ニッケル等の単体や合金)や導電性樹脂等から成る柱状導電体5(外部回路調整用電気回路:弾性表面波装置S1においては、第1柱状部5a、第2柱状部5b、平板状部5c、第3柱状部5d、平板状部で構成5e、誘電体12で構成。弾性表面波装置S2においては、第1柱状部5a、第2柱状部5b、平板状部5c、第3柱状部5d、および平板状部5eで構成。)を配設している。この柱状導電体5は、励振電極2と同様な材質から成る配線電極3と、絶縁性保護体6の表面に形成された半田バンプ等の金属材料から成る外部電極7との双方に接続されている。   Insulating protector 6 is laminated with members of insulating protector 6, and columnar conductor 5 made of metal (single or alloy of copper, gold, nickel, etc.) or conductive resin (external circuit adjusting electricity) Circuit: In the surface acoustic wave device S1, the first columnar portion 5a, the second columnar portion 5b, the flat plate portion 5c, the third columnar portion 5d, the flat plate portion 5e, and the dielectric 12. The surface acoustic wave device. In S2, a first columnar portion 5a, a second columnar portion 5b, a flat plate portion 5c, a third columnar portion 5d, and a flat plate portion 5e are disposed. This columnar conductor 5 is connected to both a wiring electrode 3 made of the same material as the excitation electrode 2 and an external electrode 7 made of a metal material such as a solder bump formed on the surface of the insulating protective body 6. Yes.

前記絶縁性保護体6の積層構造において、柱状導電体5に複数の分断部Aや屈曲部Bを設けることにより、インピーダンス調整のためのインダクタ成分及び/又は容量成分を形成できる。
さらに、相互インダクタを利用した平衡不平衡変換機能部(バラン)も形成可能である。
In the laminated structure of the insulating protective body 6, by providing the columnar conductor 5 with a plurality of divided portions A and bent portions B, an inductor component and / or a capacitance component for impedance adjustment can be formed.
Furthermore, a balance-unbalance conversion function unit (balun) using a mutual inductor can also be formed.

すなわち、例えば、図1に示す弾性表面波装置S1のように、柱状導電体5をその一部Aで分断し、柱状導電体5と平板間の誘電体12によって並行平板型の容量成分が発生する回路を形成可能である。   That is, for example, like the surface acoustic wave device S1 shown in FIG. 1, the columnar conductor 5 is divided by a part A thereof, and a parallel plate type capacitive component is generated by the dielectric 12 between the columnar conductor 5 and the plate. Circuit can be formed.

図3に図1に示した構成の概略等価電気回路図を示す。回路図中では、信号線13に並列に容量15を図示したが、これを信号線13に直列に接続されても構わない。なお、図中17は弾性表面波素子であり、14は接地線である。   FIG. 3 shows a schematic equivalent electric circuit diagram of the configuration shown in FIG. In the circuit diagram, the capacitor 15 is shown in parallel with the signal line 13, but this may be connected in series with the signal line 13. In the figure, 17 is a surface acoustic wave element, and 14 is a ground wire.

また、図2に示すように、柱状導電体5を屈曲させ、絶縁性保護体6中を蛇行状(ミアンダ状)のパターンや渦巻状の導電パターンとして、インダクタ成分が発生する回路を形成可能である。   Further, as shown in FIG. 2, a circuit in which an inductor component is generated can be formed by bending the columnar conductor 5 so that the inside of the insulating protective body 6 is a meandering (meander-like) pattern or a spiral conductive pattern. is there.

図4に図2に示した構成の概略等価電気回路図を示す。回路図中では、信号線13に直列にインダクタ16を図示したが、信号線13に並列に接続されても構わない。また、接地線14にインダクタ16と容量15とを並列に接続させた例を示したが、絶縁性保護体6中を柱状導電体の分断部Aや屈曲部Bによって作製可能な電気回路であれば構わない。   FIG. 4 shows a schematic equivalent electric circuit diagram of the configuration shown in FIG. Although the inductor 16 is illustrated in series with the signal line 13 in the circuit diagram, it may be connected in parallel to the signal line 13. In addition, although an example in which the inductor 16 and the capacitor 15 are connected in parallel to the ground line 14 is shown, an electric circuit that can be produced by the divided portion A and the bent portion B of the columnar conductor in the insulating protective body 6 is shown. It doesn't matter.

図5に、他の実施形態の概略等価電気回路図を示す。回路図中では、平衡不平衡変換回路18として相互インダクタを用いて変換を行っているが、前述したように絶縁性保護体6中を柱状導電体の分断部Aや屈曲部Bによって作製可能な電気回路であれば構わない。   FIG. 5 shows a schematic equivalent electric circuit diagram of another embodiment. In the circuit diagram, the conversion is performed by using a mutual inductor as the balance-unbalance conversion circuit 18. However, as described above, the insulating protective body 6 can be produced by the divided portion A and the bent portion B of the columnar conductor. Any electrical circuit may be used.

そして、励振電極2の振動空間11を確保するために、金属,樹脂,またはガラス等から成るカバー体4を、絶縁性保護体6と励振電極2との間に配設している。   In order to secure the vibration space 11 of the excitation electrode 2, a cover body 4 made of metal, resin, glass or the like is disposed between the insulating protective body 6 and the excitation electrode 2.

また、分断部や屈曲部を多数設けることにより、外部電極7に働く応力が柱状導電体に緩和されて伝達されるため、圧電基板1への影響を極力抑えることができる。これにより、弾性表面波装置を回路基板に半田等で実装して使用する際に、実装時の熱歪みや温度変化による応力が柱状の電極5を介して圧電基板1に伝わり、特性が著しく劣化したり、場合によっては圧電基板にクラックが発生するという問題を極力防止でき、高信頼性を有する弾性表面波装置を得ることができる。   Further, by providing a large number of divided portions and bent portions, the stress acting on the external electrode 7 is relaxed and transmitted to the columnar conductor, so that the influence on the piezoelectric substrate 1 can be suppressed as much as possible. As a result, when the surface acoustic wave device is mounted on a circuit board with solder or the like, the stress due to thermal strain or temperature change during the transmission is transmitted to the piezoelectric substrate 1 via the columnar electrode 5 and the characteristics are remarkably deteriorated. In some cases, the problem that cracks occur in the piezoelectric substrate can be prevented as much as possible, and a highly reliable surface acoustic wave device can be obtained.

いずれにせよ、屈曲部を複数設けることにより、プリント基板等に半田等で接続された外部電極7に加わる外部応力が柱状導電体を通じて圧電基板1に働くことによる緩和効果で破損を極力防止することができる。   In any case, by providing a plurality of bent portions, the external stress applied to the external electrode 7 connected to the printed board or the like by solder or the like acts on the piezoelectric substrate 1 through the columnar conductor to prevent damage as much as possible. Can do.

また、励振電極2の対数は50〜200程度、電極指の幅は0.1〜10.0μm程度、電極指の間隔は0.1〜10.0μm程度、電極指の交差幅は10〜80μm程度、IDT電極2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ての所期の特性を得るうえで好適である。また、励振電極2上にZnO、Al2O3等の圧電材料を成膜すれば、SAWの共振効率が向上し好適である。   The number of pairs of the excitation electrodes 2 is about 50 to 200, the width of the electrode fingers is about 0.1 to 10.0 μm, the distance between the electrode fingers is about 0.1 to 10.0 μm, and the cross width of the electrode fingers is 10 to 80 μm. The thickness of the IDT electrode 2 is preferably about 0.2 to 0.4 μm in order to obtain desired characteristics as a resonator or a filter. Further, if a piezoelectric material such as ZnO or Al2O3 is formed on the excitation electrode 2, it is preferable because the resonance efficiency of the SAW is improved.

圧電基板1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LiB4O7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1の厚みは0.1〜0.5mm程度がよく、0.1mm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。   As the piezoelectric substrate 1, a 42 ° or 36 ° Y-cut-X propagation LiTaO 3 crystal, a 64 ° Y-cut-X propagation LiNbO 3 crystal, and a 45 ° X-cut-Z propagation LiB 4 O 7 crystal have a large electromechanical coupling coefficient and a group. This is preferable because the delay time temperature coefficient is small. The thickness of the piezoelectric substrate 1 is preferably about 0.1 to 0.5 mm. If the thickness is less than 0.1 mm, the piezoelectric substrate becomes brittle, and if it exceeds 0.5 mm, the material cost increases.

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、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。   In addition, this invention is not limited to said embodiment, A various change does not interfere in the range which does not deviate from the summary of this invention.

次に、本発明のより具体的な実施例について説明する。
実施例として図1に示した構成を例にとり、説明する。
Next, more specific examples of the present invention will be described.
An embodiment will be described by taking the configuration shown in FIG. 1 as an example.

作製の概略の流れは、カバー体をウエハ上に多数形成し、その後、別に用意した圧電性のウエハ上に弾性表面波素子領域を多数形成し、二つのウエハを重ねて接合し、ウエハを研磨等により除去した後に、絶縁性保護体で封止し、さらに、外部電極を絶縁性保護体上に形成して、最後に個々のチップに分離して弾性表面波装置を完成させる。   The general flow of manufacturing is to form a large number of cover bodies on a wafer, and then to form a large number of surface acoustic wave element regions on a separately prepared piezoelectric wafer. After removal by such means, sealing with an insulating protective body, and further, external electrodes are formed on the insulating protective body and finally separated into individual chips to complete the surface acoustic wave device.

まず、図1に示すように、圧電基板1上に励振電極2と配線電極3を形成した。圧電基板1として厚さ350μmの42°Yカットタンタル酸リチウム基板を用い、励振電極2及び配線電極3の第1層目の配線電極3にはアルミニウム合金(銅含有率1%)を用いた。電極厚さは2000〜4000Åとした。第2層目の配線電極3にはニッケル,銅の2層電極を用い、それぞれの厚さは1000Å,2000Åとし、フォトリソグラフィーを用いて選択的に形成した。   First, as shown in FIG. 1, the excitation electrode 2 and the wiring electrode 3 were formed on the piezoelectric substrate 1. A 42 ° Y-cut lithium tantalate substrate having a thickness of 350 μm was used as the piezoelectric substrate 1, and an aluminum alloy (copper content 1%) was used for the excitation electrode 2 and the wiring electrode 3 of the first layer of the wiring electrode 3. The electrode thickness was 2000 to 4000 mm. The second-layer wiring electrode 3 is a nickel / copper two-layer electrode having a thickness of 1000 mm or 2000 mm and selectively formed by photolithography.

ここで、カバー体4を別途作製する。   Here, the cover body 4 is prepared separately.

弾性表面波素子を形成する圧電基板のウエハと同サイズのシリコンウエハの主面にメッキ用のカバー体4を形成する。このウエハには圧電基板,シリコン基板,またはガラス基板を用いることができ、後工程で簡便に除去できる材質のものを使用する。カバー体4は例えば銅等の金属材料を用いスパッタ成膜により厚さ0.2μm〜1μm程度に形成する。   A plating cover body 4 is formed on the main surface of a silicon wafer of the same size as the piezoelectric substrate wafer on which the surface acoustic wave element is to be formed. As this wafer, a piezoelectric substrate, a silicon substrate, or a glass substrate can be used, and a material that can be easily removed in a later process is used. The cover body 4 is formed to a thickness of about 0.2 μm to 1 μm by sputtering film formation using a metal material such as copper.

次に、カバー体4の振動空間部に相当する箇所のメッキ用ガイドをフォトリソグラフィーにより形成する。フォトレジストの厚さは50μm〜100μmとする。   Next, a plating guide corresponding to the vibration space of the cover body 4 is formed by photolithography. The thickness of the photoresist is 50 μm to 100 μm.

次に、銅の電解メッキによりカバー体の上部に相当する部分を形成する。この電解液には、硫酸銅0.5〜1.0×103mol/m3と硫酸1.5〜2×103mol/m3を用い、参照電極には塩化カリウム・塩化銀の標準電極を用いる。 Next, a portion corresponding to the upper portion of the cover body is formed by electrolytic plating of copper. For this electrolytic solution, copper sulfate 0.5 to 1.0 × 10 3 mol / m 3 and sulfuric acid 1.5 to 2 × 10 3 mol / m 3 were used, and the reference electrode was a standard of potassium chloride / silver chloride. Use electrodes.

次に、カバー体の壁部に相当する部分のメッキ用ガイドをフォトリソグラフィーにより形成する。フォトレジストの厚みは50μm〜100μm、また壁の厚さに相当する溝の幅は50μm〜100μm程度とする。   Next, a plating guide corresponding to the wall portion of the cover body is formed by photolithography. The thickness of the photoresist is 50 μm to 100 μm, and the width of the groove corresponding to the wall thickness is about 50 μm to 100 μm.

次に、銅の電解メッキによりカバー体の壁部に相当する部分を形成し、その後、カバー体の上にスクリーン印刷により低融点ガラス8を厚さ5〜10μmで形成する。
最後に、フォトレジストを除去しカバー体が配列された基板が完成する。
Next, a portion corresponding to the wall portion of the cover body is formed by electrolytic plating of copper, and then the low melting point glass 8 is formed on the cover body with a thickness of 5 to 10 μm by screen printing.
Finally, the photoresist is removed to complete the substrate on which the cover bodies are arranged.

ここで、別途シリコン基板上に形成されたカバー体4を低融点ガラス8で、前記弾性表面波素子を作製した圧電基板ウエハに接着し、その後、研磨機を用いシリコン基板及びカバー体4の一部を除去した。このときの研磨液は水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ水溶液にコロイダルシリカを混入させたものを使用して行った。   Here, the cover body 4 separately formed on the silicon substrate is bonded to the piezoelectric substrate wafer on which the surface acoustic wave element is manufactured with the low melting point glass 8, and thereafter, the silicon substrate and the cover body 4 are combined using a polishing machine. Part was removed. The polishing liquid at this time was performed by using colloidal silica mixed in an aqueous alkali solution such as an aqueous sodium hydroxide solution.

次に、第1の柱状部5aをメッキにて形成するためのガイドをフォトレジストで形成し、銅の電解メッキにて第1の柱状部5aを形成した。
このときの第1柱状部5aの直径は100μm、高さは200μmとした。
Next, a guide for forming the first columnar portion 5a by plating was formed of a photoresist, and the first columnar portion 5a was formed by electrolytic plating of copper.
The diameter of the first columnar part 5a at this time was 100 μm and the height was 200 μm.

次に、メッキガイド用のフォトレジストを除去した後、熱硬化性のモールド用樹脂を用い、トランスファーモールドによって絶縁性保護体6の一部を形成した。また、前記樹脂を上部から押えるダイに100μm厚の耐熱樹脂フィルムを装着することにより、第1柱状部5aの上部が前記第1樹脂層から露出させるようにした。第1樹脂層の厚みは約200μmとした。   Next, after removing the photoresist for plating guide, a part of the insulating protective body 6 was formed by transfer molding using a thermosetting molding resin. Further, by attaching a heat-resistant resin film having a thickness of 100 μm to a die for pressing the resin from above, the upper part of the first columnar part 5a is exposed from the first resin layer. The thickness of the first resin layer was about 200 μm.

同様にして、平板状部5c,平板間の誘電体12,平板状部5e,柱状部5bを順次形成した。   Similarly, the flat plate portion 5c, the dielectric 12 between the flat plates, the flat plate portion 5e, and the columnar portion 5b were sequentially formed.

平板状部には銅の単層電極及びニッケル,銅の2層電極を用い、それぞれの厚さは1μm,1000Å,2000Åとした。柱状部には銅メッキを用い、厚さは100μmとした。   As the flat plate portion, a single-layer electrode of copper and a double-layer electrode of nickel and copper were used, and the thicknesses thereof were 1 μm, 1000 mm, and 2000 mm, respectively. Copper plating was used for the columnar portion, and the thickness was 100 μm.

次に、クリーム半田を10μmの厚さで、柱状導電体5の上部にスクリーン印刷した後、リフローを270℃で行い、外部電極7となる半田バンプを形成した。   Next, cream solder was screen-printed on the top of the columnar conductor 5 with a thickness of 10 μm, and then reflowed at 270 ° C. to form solder bumps to be the external electrodes 7.

最後に、基板をダイシングにより弾性表面波装置(チップ)を1 個ずつに分離し、弾性表面波装置を完成した。得られた弾性表面波装置は、櫛歯状電極がカバー体および絶縁性保護体である封止樹脂により保護されているとともに、柱状導電体に応力緩和用の分断部や屈曲部が設けられていることにより、−40℃〜85℃の温度サイクル試験においても、圧電基板の損傷は無く、しかも特性劣化は全く観測されなかった。また、弾性表面波フィルタ素子(1mm×1.5mm)とほぼ同じ占有面積の小型化及び、高さ0.8mmの低背化が実現できた。   Finally, the surface acoustic wave devices (chips) were separated into one by one by dicing the substrate to complete the surface acoustic wave device. In the obtained surface acoustic wave device, the comb-like electrode is protected by a sealing resin that is a cover body and an insulating protective body, and a columnar conductor is provided with a dividing portion and a bent portion for stress relaxation. As a result, even in the temperature cycle test of −40 ° C. to 85 ° C., the piezoelectric substrate was not damaged, and no characteristic deterioration was observed. Further, it was possible to realize a reduction in size and a reduction in height of 0.8 mm, almost the same occupied area as the surface acoustic wave filter element (1 mm × 1.5 mm).

以上、詳細に述べたように、本発明の弾性表面波装置によれば、弾性表面波素子の配線電極と外部電極を接続する導電体に複数の分断部や屈曲部を設けることにより、インダクタンス成分や容量成分を持つ外部回路調整用電気回路を任意に構成させることが可能なため、従来、インピーダンス調整のために回路基板に実装されてきたインダクタや容量、またはバラン等の多機能な電子回路を内蔵可能な弾性表面波装置を提供できる。   As described above in detail, according to the surface acoustic wave device of the present invention, an inductance component is provided by providing a plurality of divided portions and bent portions on the conductor connecting the wiring electrode and the external electrode of the surface acoustic wave element. It is possible to arbitrarily configure an external circuit adjustment electric circuit having a capacitance component, so that a multifunctional electronic circuit such as an inductor, a capacitor, or a balun that has been mounted on a circuit board for impedance adjustment in the past can be used. A surface acoustic wave device that can be incorporated can be provided.

また、前記導電体に複数の分断部や屈曲部を設けることにより、外部電極に加わる応力を十分に緩和できるため、温度変化等により劣化の生じない高信頼性の弾性表面波装置を提供できる。   In addition, since the conductor is provided with a plurality of divided portions and bent portions, the stress applied to the external electrode can be sufficiently relaxed, so that a highly reliable surface acoustic wave device that does not deteriorate due to a temperature change or the like can be provided.

また、圧電基板を下部筐体とし、樹脂モールドにより封止を行いそれを上部筐体とすることができ、従来のセラミックパッケージ等が不要となり、大幅な小型・軽量化が図れ、外形の占有面積の大きさが、内蔵する弾性表面波素子とほぼ等しい、究極的に小型化された表面実装可能な弾性表面波装置を提供できる。   In addition, the piezoelectric substrate can be used as the lower housing and sealed with resin mold, which can be used as the upper housing, eliminating the need for a conventional ceramic package, etc. It is possible to provide a surface-mountable surface wave device that can be mounted on the surface and is ultimately miniaturized in that the size of the surface-wave device is substantially the same as that of the built-in surface wave device.

さらに、全ての製造工程をウエハプロセスで行うことができ、ウエハ単位の加工で弾性表面波装置を多数個同時に形成できる、すなわち、樹脂封止まで完了したウエハをダイシング工程で個別の弾性表面波装置にカッティングすることにより完成品を得ることができるため、従来のダイシング工程以降、個別に弾性表面波素子を組み立てる必要が無く、しかも処理能力の小さいダイボンダー,ワイヤーボンダー,シーム溶接機等の組立装置が不要となり、大幅に工程を簡略化するとともに、量産性の高い弾性表面波装置を提供できる。   Furthermore, all the manufacturing processes can be performed in a wafer process, and a large number of surface acoustic wave devices can be formed simultaneously by processing on a wafer basis. Since the finished product can be obtained by cutting, it is not necessary to assemble the surface acoustic wave element individually after the conventional dicing process, and assembly equipment such as a die bonder, wire bonder, seam welder, etc. with low processing capacity is available. This eliminates the need for it, greatly simplifies the process, and provides a surface acoustic wave device with high mass productivity.

1 :圧電基板
2 :励振電極(1対の櫛歯状電極)
3 :配線電極
4 :カバー体
5 :柱状導電体(外部回路調整用電気回路)
5a:第1柱状部
5b:第2柱状部
5c:平板状部
5d:第3柱状部
5e:平板状部
6 :樹脂層(絶縁性保護体)
7 :外部電極
8 :低融点ガラス
9 :振動空間
10:樹脂層
11:第2配線電極
12:平板間の誘電体
13:信号線
14:接地線
15:容量
16:インダクタ
17:弾性表面波素子
18:平衡不平衡変換回路
S1,S2:本発明に係る弾性表面波装置
J:従来の弾性表面波装置
1: Piezoelectric substrate 2: Excitation electrode (a pair of comb-shaped electrodes)
3: Wiring electrode 4: Cover body 5: Columnar conductor (electric circuit for external circuit adjustment)
5a: first columnar portion 5b: second columnar portion 5c: flat plate portion 5d: third columnar portion 5e: flat plate portion 6: resin layer (insulating protector)
7: External electrode 8: Low melting point glass 9: Vibration space 10: Resin layer 11: Second wiring electrode 12: Dielectric between plates 13: Signal line 14: Ground line 15: Capacitor 16: Inductor 17: Surface acoustic wave element 18: Balance-unbalance conversion circuit S1, S2: Surface acoustic wave device according to the present invention J: Conventional surface acoustic wave device

Claims (4)

LiTaO 結晶、LiNbO 結晶、LiB 4 結晶のいずれからなり、厚みが0
.1mm〜0.5mmの圧電基板と、
前記圧電基板上に配置される励振電極と、
前記圧電基板上に配置され、前記励振電極に接続される配線電極と、
前記励振電極の振動空間を構成するとともに、外周縁が前記圧電基板の直上領域内に位置するようにして前記圧電基板上に配置されるカバー体と、
前記カバー体を覆う樹脂からなる絶縁性保護体と、
前記絶縁性保護体上に配置され、かつ前記圧電基板の直上領域内に位置している外部電極と、
前記絶縁性保護体内に設けられ、前記配線電極に接続されるインダクタ成分と、を備えた弾性表面波装置。
It consists of any of LiTaO 3 crystal, LiNbO 3 crystal, and LiB 4 O 7 crystal, and the thickness is 0
. 1 mm to 0.5 mm piezoelectric substrate;
An excitation electrode disposed on the piezoelectric substrate;
A wiring electrode disposed on the piezoelectric substrate and connected to the excitation electrode;
A cover body that constitutes a vibration space of the excitation electrode and is disposed on the piezoelectric substrate such that an outer peripheral edge is located in a region immediately above the piezoelectric substrate;
An insulating protective body made of a resin covering the cover body;
An external electrode disposed on the insulating protector and located in a region immediately above the piezoelectric substrate;
A surface acoustic wave device comprising: an inductor component provided in the insulating protective body and connected to the wiring electrode.
圧電基板と、
前記圧電基板上に配置される励振電極と、
前記圧電基板上に配置され、前記励振電極に接続される配線電極と、
前記励振電極の振動空間を構成するとともに、外周縁が前記圧電基板の直上領域内に位置するようにして前記圧電基板上に配置されるカバー体と、
前記カバー体を覆う樹脂からなる絶縁性保護体と、
前記絶縁性保護体上に配置される外部電極と、
前記絶縁性保護体内に設けられ、前記配線電極に接続されるインダクタ成分と、
前記圧電基板の裏面に設けられている樹脂層と、を備えた弾性表面波装置。
A piezoelectric substrate;
An excitation electrode disposed on the piezoelectric substrate;
A wiring electrode disposed on the piezoelectric substrate and connected to the excitation electrode;
A cover body that constitutes a vibration space of the excitation electrode and is disposed on the piezoelectric substrate such that an outer peripheral edge is located in a region immediately above the piezoelectric substrate;
An insulating protective body made of a resin covering the cover body;
An external electrode disposed on the insulating protective body;
An inductor component provided in the insulating protective body and connected to the wiring electrode;
A surface acoustic wave device comprising: a resin layer provided on a back surface of the piezoelectric substrate.
圧電基板と、
前記圧電基板上に配置される励振電極と、
前記圧電基板上に配置され、前記励振電極に接続される配線電極と、
前記励振電極の振動空間を構成するとともに、外周縁が前記圧電基板の直上領域内に位置するようにして前記圧電基板上に配置され、金属、樹脂、ガラスのいずれかにより形成されているカバー体と、
前記カバー体を覆う樹脂からなる絶縁性保護体と、
前記絶縁性保護体上に配置される外部電極と、
前記絶縁性保護体内に設けられ、前記配線電極に接続されるインダクタ成分と、を備えた弾性表面波装置。
A piezoelectric substrate;
An excitation electrode disposed on the piezoelectric substrate;
A wiring electrode disposed on the piezoelectric substrate and connected to the excitation electrode;
A cover body that forms a vibration space of the excitation electrode and is arranged on the piezoelectric substrate so that an outer peripheral edge is located in a region immediately above the piezoelectric substrate, and is formed of any one of metal, resin, and glass When,
An insulating protective body made of a resin covering the cover body;
An external electrode disposed on the insulating protective body;
A surface acoustic wave device comprising: an inductor component provided in the insulating protective body and connected to the wiring electrode.
圧電基板と、
前記圧電基板上に配置される励振電極と、
前記圧電基板上に配置され、前記励振電極に接続される配線電極と、
前記励振電極の振動空間を構成するとともに、外周縁が前記圧電基板の直上領域内に位置するようにして前記圧電基板上に配置されるカバー体と、
前記カバー体を覆う樹脂からなる絶縁性保護体と、
前記絶縁性保護体上に配置される外部電極と、
前記絶縁性保護体内に設けられ、前記配線電極に接続されるインダクタ成分と、を備え、
前記インダクタ成分は、メッキにより形成された柱状部を有する柱状導電体により形成されている弾性表面波装置。
A piezoelectric substrate;
An excitation electrode disposed on the piezoelectric substrate;
A wiring electrode disposed on the piezoelectric substrate and connected to the excitation electrode;
A cover body that constitutes a vibration space of the excitation electrode and is disposed on the piezoelectric substrate such that an outer peripheral edge is located in a region immediately above the piezoelectric substrate;
An insulating protective body made of a resin covering the cover body;
An external electrode disposed on the insulating protective body;
An inductor component provided in the insulating protective body and connected to the wiring electrode;
The surface acoustic wave device, wherein the inductor component is formed of a columnar conductor having a columnar portion formed by plating.
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