JPH10163798A - 弾性表面波素子とこれを用いた電子部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】不活性ガス中での封止作業が不要になることは
勿論、さらに、通常の半導体製造のプロセス技術を用い
て、安定した特性を有する弾性表面波素子とこれを用い
た電子部品を安価に提供する。 【解決手段】交差指電極２ａ、２ｂの励振部３の周囲に
絶縁性の薄膜６を形成し、薄膜６上に平板でなる蓋板７
を重ねて固着することにより、励振部３上に薄膜６と蓋
板７により囲まれた空間を形成する。また、弾性表面波
素子取付け基板に、弾性表面波素子を、その励振部が凹
部に対面するようにして重ねて回路どうしを接続して重
ねる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話やベイジ
ャー（ポケットベル）等の小型の移動体通信の機器に用
いる小型かつ高性能の弾性表面波素子とこれを用いた電
子部品に係り、特に表面実装に適した構造のパッケージ
を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】弾性表面波素子は、圧電基板上に設けた
薄膜の電極により励振された表面波を利用しているた
め、素子表面の状態の変化、すなわち汚れ、電極の酸
化、歪み等により特性が大きく変化する。そのため、従
来は、図６（Ａ）に一例を示すように、ハーメチックス
テム３０上に接着剤３１を介して弾性表面波素子３２を
固定し、そのボンディングパッドとハーメチックステム
３０に固定した端子３４とをボンディングワイヤ３５に
より接続し、ハーメチックステム３０にその弾性表面波
素子３２全体を覆うように金属ケース３６を被せて固定
したハーメチックパッケージや、図６（Ｂ）に示すよう
に、導体３７を形成した板状セラミック３８ａとリング
状セラミック３８ｂを重ねて構成したセラミックケース
３８にメタライズ層３９を介して金属キャップ４０を固
着し、これらのセラミック３８と金属キャップ４０によ
り形成された空間内に弾性表面波素子３２を封入したセ
ラミックパッケージ等が用いられて来た。このようなパ
ッケージを用いる場合、内封された材料からアウトガス
や酸素による電極の酸化を防止するため、不活性ガス中
での封止作業が不可欠であった。

【０００３】このような不活性ガス中での封止作業が不
要となり、かつ小型化が図れるものとして、特開平８−
１１６２２７号公報には、圧電基板上に形成された交差
指電極の励振部を片面開口のキャップにより覆い、リー
ド接続用のパッドを除いて酸化珪素により基板表面およ
びキャップを覆った構造が開示されている。このような
励振部のみを覆う小さなキャップを用いれば、キャップ
に囲まれる空間が狭いものとなり、含まれる酸素の量も
微量となり、不活性ガス中での封止作業は不要となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報記載の構造の弾性表面波素子は、圧電基板への取付け
面側が開口されたキャップを用いているため、キャップ
の加工や、キャップの開口側を圧電基板側に向けて実装
する方向性のある作業が必要となり、安価なものが得に
くいという問題点がある。

【０００５】本発明は、上記問題点に鑑み、不活性ガス
中での封止作業が不要になることは勿論、さらに、通常
の半導体製造のプロセス技術を用いて、安定した特性を
有する弾性表面波素子とこれを用いた電子部品を安価に
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明の弾性表面波素子は、圧電基板上に薄膜導体
でなる交差指電極を設けた弾性表面波素子において、前
記交差指電極の励振部の周囲に絶縁性の薄膜を形成し、
該薄膜上に平板でなる蓋板を重ね固着することにより、
励振部上に薄膜と蓋板により囲まれた空間を形成し、弾
性表面波素子全体を樹脂により封止したことを特徴とす
る（請求項１）。

【０００７】また、請求項１の弾性表面波素子におい
て、前記弾性表面波素子全体を弾性を有する樹脂でプリ
コートし、さらに該プリコート樹脂を含めた弾性表面波
素子全体を成形樹脂で封止したことを特徴とする（請求
項２）。

【０００８】また、本発明の弾性表面波素子は、圧電結
晶基板上に薄膜導体でなる交差指電極を設けた弾性表面
波素子において、弾性表面波素子取付け基板に回路を形
成すると共に、該回路を形成した面に凹部を設け、該弾
性表面波素子取付け基板に、前記弾性表面波素子を、該
素子の励振部が前記凹部に対面するようにして重ねて回
路どうしを接続して重ねたことを特徴とする（請求項
３）。

【０００９】また、請求項３の弾性表面波素子におい
て、前記弾性表面波素子取付け基板に設ける回路の一部
を弾性表面波素子の外部回路とし、該外部回路を集積回
路として電子部品を構成したことを特徴とする（請求項
４）。

【００１０】

【作用】請求項１においては、励振部上には空間部が形
成されるため、励振部の動作を阻害するものがなく、素
子本来の特性が安定して得られる。また、励振部が薄く
狭い微小空間で覆われるため、不活性ガス雰囲気で封入
作業を行う必要がなく、かつケースが不要となるために
小型化できる。また、平板でなる蓋板を重ねるために弾
性表面波素子に形成する薄膜は、半導体製造プロセスで
用いられるホトリソグラフィにより形成でき、また、薄
膜上に固着する蓋板が平板であって、平板を所定の面積
に切断することによって形成できるため、キャップを用
いる場合に比較して安価に提供できる。

【００１１】請求項２においては、弾性表面波素子全体
を弾性を有する樹脂でプリコートし、さらに弾性表面波
素子全体を成形樹脂で封止したので、成形樹脂の成形時
の熱膨張収縮時における歪みを緩和することができる。

【００１２】請求項３においては、前記弾性表面波素子
を、該素子の励振部が弾性表面波素子取付け基板に設け
た凹部に対面するようにして重ねたので、請求項１と同
様に励振部が微小空間で覆われ、不活性ガスの封入状態
によって作業を行う必要がない。また、弾性表面波素子
取付け基板や弾性表面波素子上の導体等のパターンはい
ずれも半導体製造プロセスで用いられるホトリソグラフ
ィにより形成できる。

【００１３】請求項４においては、請求項３の弾性表面
波素子において、前記弾性表面波素子取付け基板に設け
る回路の一部を弾性表面波素子の外部回路を構成する集
積回路としたので、弾性表面波素子とその外部回路を含
めた回路全体が小型化される。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１、図２は本発明による弾性表
面波素子の一実施例を製造工程と共に示す図である。本
発明の弾性表面波素子は、１枚のウェハーから多数の素
子を取り出すが、図１の各図はそれぞれウェハー中の１
個分について示しており、図１（Ａ）の側面図および
（Ｂ）の平面図に示すように、ニオブ酸リチウム等の圧
電基板１上に、アルミニウム等の質量の小さな金属薄膜
を形成し、さらにホトリソグラフィの技術を用いて対を
なす交差指電極２ａ、２ｂからなる励振部３と、外部回
路に接続するためのボンディングパッド４ａ、４ｂと、
各ボンディングパッド４ａ、４ｂをそれぞれ各交差指電
極２ａ、２ｂに接続するための引き出し電極５ａ、５ｂ
を形成する。なお、電極やパッドとしては、この他にア
ース電極用のものが形成され、また、必要に応じて反射
器が設けられるが、いずれも、説明を単純化するために
図示を省略している。以下の実施例においても同様であ
る。

【００１５】次に圧電基板１上に感光性ポリイミド膜を
形成し、図１（Ｃ）の側面図と、（Ｄ）の平面図に示す
ように、ホトリソグラフィの技術を用いて、励振部３を
囲むように、電気絶縁性の薄膜６を形成する。この場
合、薄膜６の材質として、ポリイミドからなる樹脂を用
いることにより、その溶解に有機溶剤を用いることがで
き、圧電基板１上の金属薄膜に影響を与えることなく、
薄膜６を形成することができる。また、薄膜６の材質と
しては、ポリイミド以外にも、絶縁性がありかつホトリ
ソグラフィの技術で加工できるものであれば他の材質の
樹脂を用いてもよい。

【００１６】次に、薄膜６の外周と同じ寸法の平板でな
る蓋板７を用意し、図１（Ｅ）の側面図と、（Ｆ）の平
面図に示すように、薄膜６上に該蓋板７を載せて接着、
超音波溶接あるいは熱圧着により固定する。この蓋板７
としては、ガラス、シリコン、金属等を用いることがで
きる。圧電基板１の薄膜６の外周に、蓋板７を仮止めす
るための接着代を設けてもよい。

【００１７】なお、この薄膜６の高さは１μｍ以上であ
ることが、蓋板７と励振部３との接触を防止する上で好
ましい。また、薄膜６の厚みは、ファインパターンを確
保する意味で１０μｍ以下とすることが好ましい。ま
た、薄膜６の幅Ｗ（図１（Ｄ）参照）は、後工程の成形
樹脂の封止圧による変形を避けるため、１００μｍ以上
確保することが好ましい。

【００１８】次にウェハーを個々の弾性表面波素子ごと
にチップ状に切断分離し、図２（Ａ）の断面図に示すよ
うに、リードフレーム８上に、接着剤９を介してダイボ
ンドし、チップのボンディングパッド４ａ、４ｂと内部
リード１０とをボンディングワイヤ１１により結線す
る。ここで、接着剤９としては、リードフレーム８との
応力を緩和するために、弾性のあるシリコン樹脂等を用
いることが好ましい。なお、図１（Ｅ）、（Ｆ）の蓋板
７を薄膜６上に固定する工程は、図２（Ａ）に示すよう
に、弾性表面波素子をリードフレーム８上にダイボンド
した後に行うこともできる。

【００１９】次に図２（Ｂ）の断面図に示すように、リ
ードフレーム８上の圧電基板１の領域全体、すなわち弾
性表面波素子全体を弾性のある樹脂１２、例えばシリコ
ン樹脂等でプリコートし、さらに弾性表面波素子全体を
エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂でなる成形樹脂１３で封
止する。プリコート用の樹脂１２は、成形樹脂の成形時
の熱膨張収縮時における歪みを緩和し、歪みによる特性
の変動を緩和する。

【００２０】次に図２（Ｃ）の側面図に示すように、表
面実装に対応するため、リードフレーム８を個々の弾性
表面波素子ごとに切断しリード整形した後、リード端子
１０Ａに半田メッキを施して製品とする。以後の検査等
のプロセスは樹脂パッケージのＩＣと同様のプロセスが
利用できる。

【００２１】このように樹脂１２、１３により封止した
状態において、励振部３は蓋板７と薄膜６とで囲まれた
空間に面しているため、励振部３の動作を阻害するもの
がなく、素子本来の特性が安定して得られる。また、蓋
板７と薄膜６とで囲まれた空間の気積が非常に小さく、
持ち込まれる酸素やアウトガスが極めて少ないため、特
性の変動は少なく、不活性ガス中で封入作業を行う必要
はない。また、図１（Ｃ）、図２（Ａ）、（Ｂ）に示す
ように、蓋板７の励振部３との対向面にアルミニウムあ
るいはチタン等のゲッター効果のある金属膜１４を形成
しておけば、さらに特性の安定化が期待できる。

【００２２】図３は本発明による弾性表面波素子の他の
実施例を示すもので、本実施例は、図３（Ａ）の側面図
と、（Ｂ）の底面図に示すように、前記実施例と同様の
材質でなる圧電基板１に、アルミニウム等の質量の小さ
な金属薄膜を形成し、さらにホトリソグラフィの技術を
用いて対をなす交差指電極２ａ、２ｂからなる励振部３
と、外部回路に接続するための引き出し電極５ａ、５ｂ
と、図３（Ｃ）の側面図および（Ｄ）の平面図に示す弾
性表面波素子取付け基板１６に該弾性表面波素子本体１
７を固定するための固定用パターン１８を形成する。該
固定用パターン１８は、好ましくは、弾性表面波素子取
付け基板１６との対向面の外近傍に形成する。なお、本
実施例においては、固定用パターン１８をそれぞれ引き
出し電極５ａ、５ｂと電気的に分離して形成している
が、左右の引き出し電極５ａ、５ｂが電気的に分離され
る構成であれば、それぞれ引き出し電極５ａ、５ｂと一
体に形成してもよい。

【００２３】一方、弾性表面波素子取付け基板１６は、
例えばシリコン板からなるものであり、該弾性表面波素
子取付け基板１６に、ホトリソグラフィの技術を用い
て、アルミニウム等により、前記弾性表面波素子１７の
引き出し電極５ａ、５ｂに対向し接続する引き出し電極
１９ａ、１９ｂと、前記固定用パターン１８に対向し接
続する固定用パターン２０と、ボンディングパッド２１
ａ、２１ｂとを形成する。

【００２４】次に図３（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、ホ
トリソグラフィの技術を用いて、弾性表面波素子取付け
基板１６における引き出し電極１９ａ、１９ｂおよび固
定用パターン２０に囲まれた領域のシリコン表面の酸化
膜およびシリコンを掘り下げて凹部２２を形成する。こ
こで、この凹部２２の深さは、励振部３と凹部２２の底
面との接触を防止する意味で１μｍ以上あればよく、ま
た１０μｍ以下であることが、凹部２２の気積を小さく
し、かつ凹部２２の形成時間を短縮する意味で好まし
い。掘り下げる領域は、後で取付ける弾性表面波素子の
パターンに対応し、その励振部３および反射器を設ける
場合の反射器上に空間を確保するためのものである。

【００２５】次に弾性表面波素子ウェハーをチップ状に
切断分離し、図３（Ｅ）の側面図および（Ｆ）の平面図
に示すように、弾性表面波素子の引き出し電極５ａ、５
ｂおよび固定用パターン１８を、それぞれ弾性表面波素
子取付け基板１６上の引き出し電極１９ａ、１９ｂおよ
び固定用パターン２０に合わせて接着固定する。固定の
方法は、アルミ電極どうしを超音波圧接する方法や、金
メタライズを施し熱圧着する方法や、導電性接着剤また
は導電性フィルムによる接着等がある。

【００２６】次に弾性表面波素子取付け基板１６をチッ
プ状に切断分離し、図４（Ａ）の断面図に示すように弾
性表面波素子取付け基板１６を接着剤９によりダイボン
ディングし、さらにボンディングパッド２１ａ、２１ｂ
とリードフレーム８の内部リード１０間をボンディング
ワイヤ１１により結線する。

【００２７】次に図４（Ｂ）に示すように、リードフレ
ーム８上の圧電基板１の領域全体、すなわち弾性表面波
素子全体を弾性のある樹脂１２、例えばシリコン樹脂等
でプリコートし、さらに弾性表面波素子全体をエポキシ
樹脂等の熱硬化性樹脂でなる成形樹脂１３で封止する。
プリコート用の樹脂１２は、成形樹脂の成形時の熱膨張
収縮時における歪みを緩和し、歪みによる特性の変動を
緩和する。

【００２８】次に図４（Ｃ）の側面図に示すように、表
面実装に対応するため、リードフレーム８を個々の弾性
表面波素子ごとに切断しリード整形した後、リード端子
１０Ａに半田メッキを施して製品とする。以後の検査等
のプロセスは樹脂パッケージのＩＣと同様のプロセスが
利用できる。

【００２９】このように樹脂１２、１３により封止した
状態において、励振部３は凹部２２に囲まれた空間に面
しているため、励振部３の動作を阻害するものがなく、
素子本来の特性が安定して得られる。また、凹部２２の
気積が非常に小さく、持ち込まれる酸素やアウトガスが
極めて少ないため、特性の変動は少なく、不活性ガス中
で封入作業を行う必要はない。また、図４（Ａ）、
（Ｂ）に示すように、凹部２２の内面にアルミニウムあ
るいはチタン等のゲッター効果のある金属膜１４を形成
しておけば、さらに特性の安定化が期待できる。

【００３０】図５は本発明による弾性表面波素子を用い
た電子部品の一実施例であり、本実施例の電子部品は、
図５（Ａ）の底面図に示す弾性表面波素子１７と、図５
（Ｂ）の平面図に示す弾性表面波素子取付け板１６とか
らなり、該取付け板１６には、前記凹部２２を設けると
共に、取付け基板１６上に形成する外部回路の一部を集
積回路２５とすることにより、弾性表面波素子の周辺回
路を素子内に取り込むことができる。２３、２４は集積
回路２５のボンディングパッドである。本実施例の具体
例として、例えばＰＬＬ回路等を集積回路２５として形
成することにより、基準信号発生素子を作ることができ
る。このように、弾性表面波素子１７と共に信号処理回
路を構成する外部回路を１チップ内に収容することによ
り、飛躍的な小型化、高性能化、低価格化が図れる。

【００３１】一方、集積回路との機能の複合化が不要な
場合には、弾性表面波素子取付け基板１６としてシリコ
ン基板の代わりに例えばガラス基板等を使用することが
可能である。

【００３２】

【発明の効果】請求項１によれば、励振部上に空間部が
形成されるため、励振部の動作を阻害するものがなく、
素子本来の特性が安定して得られる。また、励振部が薄
く狭い微小空間で覆われるため、不活性ガス雰囲気で封
入作業を行う必要がなく、かつケースが不要となるため
に小型化できる。また、平板でなる蓋板を重ねるために
弾性表面波素子に形成する薄膜は、半導体製造プロセス
で用いられるホトリソグラフィにより形成でき、また、
薄膜上に固着する蓋板が平板であって、平板を所定の面
積に切断することによって形成でき、かつ蓋板の実装も
容易であり、さらに、不活性ガス雰囲気での封入作業が
不要になるので、弾性表面波素子の価格低減が達成でき
る。

【００３３】請求項２によれば、弾性表面波素子全体を
弾性を有する樹脂でプリコートし、さらに弾性表面波素
子全体を成形樹脂で封止したので、成形樹脂の成形時の
熱膨張収縮時における歪みを緩和することができ、特性
のばらつきが少ない弾性表面波素子が得られる。

【００３４】請求項３によれば、前記弾性表面波素子
を、該素子の励振部が弾性表面波素子取付け基板に設け
た凹部に対面するようにして重ねたので、請求項１と同
様に励振部が微小空間で覆われ、特性が安定すると共
に、不活性ガスの封入状態によって作業を行う必要がな
い。また、弾性表面波素子取付け基板や弾性表面波素子
上の導体等のパターンはいずれも半導体製造プロセスで
用いられるホトリソグラフィにより形成でき、不活性ガ
ス雰囲気で封入作業を行う必要がないこととあいまって
弾性表面波素子の価格低減が達成できる。

【００３５】請求項４によれば、請求項３の弾性表面波
素子において、前記弾性表面波素子取付け基板に設ける
回路の一部を弾性表面波素子の外部回路を構成する集積
回路としたので、弾性表面波素子とその外部回路を含め
た回路全体の飛躍的な小型化、高性能化、低価格化が達
成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による弾性表面波素子の一実施例を製造
段階にそって示す図であり、（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ
弾性表面波素子基板に電極を形成した状態を示す側面図
および平面図、（Ｃ）、（Ｄ）はそれぞれさらに蓋板固
定用の薄膜を該基板に形成した状態を示す側面図および
平面図、（Ｅ）、（Ｆ）はそれぞれさらに薄膜に蓋板を
固定した状態を示す側面図および平面図である。

【図２】（Ａ）は図１の実施例において、弾性表面波素
子をリードフレームに固定した状態を示す断面図、
（Ｂ）は同じく成形樹脂により封止した状態を示す断面
図、（Ｃ）は本実施例の弾性表面波素子の側面図であ
る。

【図３】本発明による弾性表面波素子の他の実施例を示
す図であり、（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ弾性表面波素子
の側面図および断面図、（Ｃ）、（Ｄ）はそれぞれ弾性
表面波素子取付け基板の側面図および断面図、（Ｅ）、
（Ｆ）はそれぞれ弾性表面波素子を弾性表面波素子取付
け基板に重ねた状態を示す側面図および断面図である。

【図４】（Ａ）は図３の実施例において、弾性表面波素
子をリードフレームに固定した状態を示す断面図、
（Ｂ）は同じく成形樹脂により封止した状態を示す断面
図、（Ｃ）は本実施例の弾性表面波素子の側面図であ
る。

【図５】本発明による弾性表面波素子を用いた電子部品
の一実施例を示す図であり、（Ａ）は弾性表面波素子の
底面図、（Ｂ）は弾性表面波素子取付け板の平面図、
（Ｃ）は製品を示す断面図である。

【図６】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ従来の弾性表面波素
子を示す断面図である。

【符号の説明】

１：圧電基板、２ａ、２ｂ：交差指電極、３：励振部、
４ａ、４ｂ、２１ａ、２１ｂ、２３、２４：ボンディン
グパッド、５ａ、５ｂ、１９ａ、１９ｂ：引き出し電
極、６：薄膜、７：蓋板、８：リードフレーム、９：接
着剤、１０：内部リード、１０Ａ：リード端子、１１：
ボンディングワイヤ、１２：弾性のある樹脂、１３；成
形樹脂、１４：金属膜、１６：弾性表面波素子取付け基
板、１７：弾性表面波素子、１８、２０：固定用パター
ン、２２：凹部、２５：集積回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧電基板上に薄膜導体でなる交差指電極を
   設けた弾性表面波素子において、 前記交差指電極の励振部の周囲に絶縁性の薄膜を形成
   し、 該薄膜上に平板でなる蓋板を重ねて固着することによ
   り、励振部上に薄膜と蓋板により囲まれた空間を形成
   し、 弾性表面波素子全体を樹脂により封止したことを特徴と
   する弾性表面波素子。
2. 【請求項２】請求項１において、前記弾性表面波素子全
   体を弾性を有する樹脂でプリコートし、さらに該プリコ
   ート樹脂を含めた弾性表面波素子全体を成形樹脂で封止
   したことを特徴とする弾性表面波素子。
3. 【請求項３】圧電結晶基板上に薄膜導体でなる交差指電
   極を設けた弾性表面波素子において、 一方、弾性表面波素子取付け基板に回路を形成すると共
   に、該回路を形成した面に凹部を設け、 該弾性表面波素子取付け基板に、前記弾性表面波素子
   を、該素子の励振部が前記凹部に対面するようにして重
   ねて回路どうしを接続して重ねたことを特徴とする弾性
   表面波素子。
4. 【請求項４】請求項３において、 前記弾性表面波素子取付け基板に設ける回路の一部を弾
   性表面波素子の外部回路とし、該外部回路を集積回路と
   したことを特徴とする弾性表面波素子を用いた電子部
   品。