JPH1188106A - 弾性表面波素子の封止方法及びその封止構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構成部材を低減し、しかも部材形状は簡単
で、製造プロセスが少なく、低いコストですむ弾性表面
波素子の封止方法及びその封止構造を提供する。 【解決手段】 圧電体基板の表面にＩＤＴが形成された
弾性表面波素子３をベース基板６へ接続した後、前記弾
性表面波素子３と前記ベース基板６をＡｕ細線９で接続
し、前記ベース基板６に形成されたグランドパターン上
へ金属製の封止キャップ４を接続した後、この封止キャ
ップ４の外周を絶縁性樹脂５でコーティングし、硬化す
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、弾性表面波デバイ
ス（ＳＡＷ素子）の封止方法及びその封止構造に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯電話やＰＨＳ（パーソナル・
ホーン・システム）の普及が著しく、更に、電子機器の
パーソナル通信化が進んでおり、それに伴い、無線通信
の送受信機能を形成する、高周波のアナログ電子部品が
非常に重要となっている。その中でも、弾性表面波を利
用したデバイスは、小型化、低コスト化などの面から非
常に有効であり、共振子やフィルタなどに使用されてい
る。

【０００３】一般に弾性波を利用したデバイスにおいて
は、電気信号から弾性波への変換、あるいはその逆の変
換を行う変換器（トランスデューサ）が必要であり、そ
のための材料としては、圧電体が使われることが多い。
圧電体に電界を印加すると、歪み、すなわち変形が生
じ、逆に応力を加えると電気変位が変化する。いわゆる
圧電効果が発生するため、上記した電気信号および弾性
波のトランスデューサは、この圧電効果を利用して電気
および弾性波の変換を行っている。

【０００４】圧電単結晶材料としては、水晶やニオブ酸
リチウム（ＬｉＮｂＯ₃ ）、タンタル酸リチウム（Ｌｉ
ＴａＯ₃ ）などが多く使われている。図７は従来のＳＡ
Ｗトランスバーサル型のフィルタの構成図であり、図７
（ａ）はその概略平面図、図７（ｂ）はその圧電体基板
の断面図である。これらの図に示すように、圧電効果を
有する圧電体基板１０１とＩＤＴ１０２（Ｉｎｔｅｒｄ
ｉｇｉｄａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ：すだれ状電極ト
ランスデューサ）から構成されるものであり、入力信号
より送信側のＩＤＴ１０２にＲＦ電圧が印加されると、
ＩＤＴ１０２部に印加電界分布に対応して、圧電効果に
より圧電体基板１０１表面近傍に周期的な歪みが生じ、
ＳＡＷ（ＳｕｒｆａｃｅＡｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ：
弾性表面波またはレイリー波）を励振する。

【０００５】更に、ＳＡＷは圧電体基板１０１表面を伝
搬した後、受信側のＩＤＴ１０２より再度、電気信号に
変換されて出力信号となる。また、ＳＡＷの波長λは、
ＩＤＴ１０２の電極周期２ｄに一致する周波数ｆ０（＝
Ｖ／２ｄ、Ｖ：表面波速度）で、各電極指から励起され
たＳＡＷが同相に加わるので、送受間の感度が最も高く
なる。

【０００６】このように、弾性表面波素子では、圧電体
基板１０１表面をＳＡＷが伝搬することが非常に重要な
点であり、従って伝搬を阻害しないよう圧電体基板１０
１表面は空気層を確実に設けておかなければならず、パ
ッケージングの際には、エアギャップである部分を圧電
体基板１０１表面へ形成する構造が必須である。更に、
弾性表面波素子には、外部からのノイズにより発生する
スプリアスを防止するため、シールド性を有する構造が
要求される場合がある。ここで、シールドとは、外部と
静電的あるいは電磁的に遮蔽することであり、静電遮蔽
のためには、導体板または導体網で作った箱を用い、こ
れを接地することによって、箱の内部はシールドされ
る。

【０００７】したがって、弾性表面波素子の封止構造と
しては、先に述べた圧電体基板表面にエアギャップを形
成し、且つシール性を有する封止構造が必要となってく
る。一般的なシールド性を有する気密封止構造は図８又
は図９に示す通りである。図８は従来の第１の弾性表面
波素子の封止構造を示す図、図９は従来の第２の弾性表
面波素子の封止構造を示す図である。

【０００８】図８に示すように、シールドしたい領域
（フィレット領域）、即ち、圧電体基板１０１（図７参
照）へＩＤＴ１０２（図７参照）などの櫛型電極が形成
された弾性表面波素子１０３およびシールドが必要な周
囲配線や、他の回路などを含む部分を金属製の封止キャ
ップで囲うように封止材１０５を用いて、べース基板１
０６と封止キャップ１０４を接続する。この時、封止キ
ャップ１０４はべース基板１０６の上のグランドパター
ンへ封止材１０５を介して接続されるので、封止キャッ
プ１０４は接地され、よって封止キャップ１０４内部は
シールドされ、同時に弾性表面波素子１０３表面にエア
ギャップ１０７が形成される。

【０００９】封止材１０５には、優れた気密性と良好な
導通性が必要であり、ろう材やはんだ材などが多く用い
られ、またこれら封止材１０５の接合温度に対応するた
め、べース基板１０６にはアルミナ基板など耐熱性を有
する基板が必要となる。また、封止材１０５にＡｕやＡ
ｇをべースとした材料を使用する場合は、弾性表面波素
子１０３の耐熱性を上回る接合温度（７００〜１０００
℃付近）となるため、図９に示すように、封止枠１０
８、および封止リッド１０９とに分かれた分割型封止キ
ャップを用いる。

【００１０】また、この図９に示すように、弾性表面波
素子１０３を実装する前に、封止枠１０８をべース基板
１０６上へ封止材１０５（Ａｕ，Ａｇペースト）を用い
て接続し、弾性表面波素子１０３を実装した後、封止リ
ッド１０９を抵抗溶接で接続するシームウェルドで封止
枠１０８に接続し封止され、これによりシールド性を有
する気密封止構造となり、同時に弾性表面波素子１０３
表面にエアギャップ１０７が形成される。

【００１１】しかし、上記した従来の封止構造では、製
品コストが非常に高く、アナログ部品市場の低価格化要
求に対応するため、製品コストを低くすることが課題と
なっている。このため、例えば、封止材料に有機材料か
らなる接着剤を用いた弾性表面波素子の封止構造が多く
見られるようになってきている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、有機材
料を封止材１０５に用いた半導体素子の封止構造では、
そのほとんどの場合が絶縁性であることから、ベース基
板１０６のグランドパターンと封止キャップ１０４、封
止枠１０８との導通性が取れず、封止構造にシールド性
を確保するのが難しくなるという問題点があった。

【００１３】そこで、封止材として導電性を有する有機
材料を用いる（例えば、特開平７−９９４２０号公報参
照）ことにより、上記の問題点は解決することは可能で
あるが、従来技術で用いたような金属材料の封止材料と
異なり、封止後の封止材１０５のフィレット領域（べー
ス基板１０６面における封止材１０５の広がる領域）が
金属導体以外に及んでしまうため、他回路などとの電気
的短絡などを防止するため、フィレット領域をある程度
広く設計しなければならず、小型化、高密度化の妨げに
なるなどの別の問題点があった。

【００１４】更に、絶縁性キャップでエアギャップを確
保しつつ、実装部品全体を樹脂モールドした後、これを
プリント基板へ実装する際に、金属キャップを覆い被せ
てシールドする方法（特開昭５９−３４７１３号公報参
照）や、弾性表面波素子が実装されるリードフレームに
覆い部を形成しておき、全体を絶縁性の内装材で覆った
後、この覆い部を折り返してシールド効果を持たせ、最
後に熱硬化性樹脂により全体を被覆する方法（特開平２
−２３９７１４号公報参照）が提案されている。

【００１５】しかし、これらの従来の方法では、構成部
材が多くなるという問題や、部材形状や製造プロセスが
複雑になるという問題点があった。本発明は、上記問題
点を除去し、構成部材を低減し、しかも部材形状は簡単
で、製造プロセスが少なくてすむ弾性表面波素子の封止
方法及びその封止構造を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔１〕弾性表面波素子の封止方法において、圧電体基板
の表面にＩＤＴが形成された弾性表面波素子をベース基
板へ実装した後、前記弾性表面波素子と前記ベース基板
とを金属細線で接続し、前記ベース基板に形成されたグ
ランドパターン上へ金属製の封止キャップを接続した
後、この封止キャップの外周を絶縁性樹脂でコーティン
グし、硬化するようにしたものである。

【００１７】〔２〕上記〔１〕記載の弾性表面波素子の
封止方法において、前記封止キャップには前記グランド
パターンとの接触面に、粗面処理もしくは凹凸、突起形
状加工を施すようにしたものである。 〔３〕上記〔１〕記載の弾性表面波素子の封止方法にお
いて、前記グランドパターンへ前記封止キャップの搭載
時に、この封止キャップに荷重を加え、前記封止キャッ
プの粗面処理部、又は凹凸、突起形状加工部を前記グラ
ンドパターン面に食い込ませ、このグランドパターンと
前記封止キャップの電気的導通をとるようにしたもので
ある。

【００１８】〔４〕弾性表面波素子の封止構造におい
て、弾性表面波素子が実装されたベース基板と、このベ
ース基板に形成されたグランドパターンと、このグラン
ドパターン上に接続される金属製の封止キャップと、こ
の封止キャップの外周をコーティングし、硬化される絶
縁性樹脂を具備するようにしたものである。 〔５〕上記〔４〕記載の弾性表面波素子の封止構造にお
いて、前記封止キャップの前記グランドパターンとの接
触面に、粗面処理又は凹凸、突起形状加工を施すように
したものである。

【００１９】〔６〕上記〔４〕記載の弾性表面波素子の
封止構造において、前記ベース基板には気密封止及びシ
ールドが必要な領域を囲むようにグランドパターンを形
成するようにしたものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の
実施例を示す弾性表面波素子の封止構造を示す平面図、
図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３はその弾性表面波素
子の封止構造を示す正面図、図４はその弾性表面波素子
の封止構造を示す封止部分拡大断面図である。

【００２１】これらの図に示すように、圧電体基板表面
にＩＤＴが形成された弾性表面波素子３は、べース基板
６にダイペースト１０（例えば、エポキシ系接着剤な
ど）で接続され、その後、弾性表面波素子３とべース基
板６はＡｕ細線９で電気的に接続される。べース基板６
には、気密封止およびシールドが必要な領域を囲むよう
にグランドパターン１１が形成されており、グランドパ
ターン１１上へ金属製の封止キャップ４を搭載する。

【００２２】この封止キャップ４には、グランドパター
ン１１との接触面に粗面処理、もしくは凹凸、突起形状
加工が施してあり、グランドパターン１１への封止キャ
ップ４搭載と同時に、封止キャップ４に荷重を加えるこ
とにより、封止キャップ４の粗面処理部、もしくは凹
凸、突起形状加工部がグランドパターン１１面へ確実に
食い込み、グランドパターン１１と封止キャップ４は電
気的に導通が取れた状態となる。

【００２３】以下、本発明の封止キャップの形成につい
て説明する。図５はその封止キャップの形成方法（その
１）の説明図である。この図に示すように、グランドパ
ターンとの封止キャップの接触面を粗面処理する場合に
は、図５（ａ）に示すように、金属製板２１を四角く抜
き、更に、折り目２２に沿って、図５（ｂ）に示すよう
に、プレス加工で凹状に封止キャップ２３を形成し、封
止キャップ２３の接触面２４を目の粗い研磨紙などで粗
せば良い。

【００２４】図６はその封止キャップの形成方法（その
２）の説明図である。グランドパターンとの封止キャッ
プの接触面を凹凸、突起形状にする場合には、図６
（ａ）に示すように、金属製板３１を封止キャップの接
触面３２となる外周部を所望の凹凸、突起形状となるよ
うな抜き型で抜くことにより、その後、折り目３３に沿
って、図６（ｂ）に示すように、プレス加工で凹状に封
止キャップ３４を形成する。

【００２５】ここで、封止キャップの材料は導電性があ
る材料であれば良く、プレス加工性の良い、ＳＵＳ、Ｆ
ｅ、Ｎｉなどが一般的であり、コスト的にも有利であ
る。そして、図１乃至図４に戻り、グランドパターン１
１へ荷重を加えながら、封止キャップ４を搭載後、封止
キャップ４外周を絶縁性樹脂５（例えば、エポキシ樹脂
など）でコーティングした後、硬化することにより、封
止キャップ４内部は絶縁性樹脂５により気密性が保た
れ、且つ、圧電体基板表面にはエアギャップ７を確実に
形成することができ、更に、封止キャップ４とグランド
パターン１１は、先に説明したように電気的に導通して
いることから、十分なシールド性を有する構造となる。

【００２６】この時に重要なのは、絶縁性樹脂５の硬化
条件であり、良好な気密性を得るためには極力低温での
硬化が好ましい。なお、本発明は上記実施例に限定され
るものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が
可能であり、これらを本発明の範囲から排除するもので
はない。

【００２７】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以上述べたような弾性表面波素子の封止を行う
ことにより、安価な有機材料より成る封止材を使用する
ことができ、同時にべース基板にも安価な耐熱性の低い
プリント基板材料を使用することが可能となる。

【００２８】更に、構成部材が多くなるという問題や、
部材形状や製造プロセスが複雑になるという問題もな
く、圧電体基板表面にエアギャップを形成し、且つ、シ
ールド性を有する封止構造を低コストで実現することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【００２９】

【図１】本発明の実施例を示す弾性表面波素子の封止構
造を示す平面図である。

【００３０】

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【００３１】

【図３】本発明の実施例を示す弾性表面波素子の封止構
造を示す正面図である。

【００３２】

【図４】本発明の実施例を示す弾性表面波素子の封止構
造を示す封止部拡大断面図である。

【００３３】

【図５】本発明の実施例を示す弾性表面波素子の封止キ
ャップの形成方法（その１）の説明図である。

【００３４】

【図６】本発明の実施例を示す弾性表面波素子の封止キ
ャップの形成方法（その２）の説明図である。

【００３５】

【図７】従来のＳＡＷトランスバーサル型のフィルタの
構成図である。

【００３６】

【図８】従来の第１の弾性表面波素子の封止構造を示す
図である。

【００３７】

【図９】従来の第２の弾性表面波素子の封止構造を示す
図である。

【００３８】

【符号の説明】

３ 弾性表面波素子 ４，２３，３４ 封止キャップ ５ 絶縁性樹脂 ６ べース基板 ７ エアキャップ ９ Ａｕ細線 １０ ダイペースト １１ グランドパターン ２１，３１ 金属製板 ２２，３３ 折り目 ２４，３２ 封止キャップの接触面

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電体基板の表面にＩＤＴが形成された
   弾性表面波素子をベース基板へ実装した後、前記弾性表
   面波素子と前記ベース基板とを金属細線で接続し、前記
   ベース基板に形成されたグランドパターン上へ金属製の
   封止キャップを接続した後、該封止キャップの外周を絶
   縁性樹脂でコーティングし、硬化することを特徴とする
   弾性表面波素子の封止方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の弾性表面波素子の封止方
   法において、前記封止キャップには前記グランドパター
   ンとの接触面に、粗面処理もしくは凹凸、突起形状加工
   を施すことを特徴とする弾性表面波素子の封止方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の弾性表面波素子の封止方
   法において、前記グランドパターンへ前記封止キャップ
   の搭載時に、該封止キャップに荷重を加え、前記封止キ
   ャップの粗面処理部、又は凹凸、突起形状加工部を前記
   グランドパターン面に食い込ませ、該グランドパターン
   と前記封止キャップの電気的導通をとることを特徴とす
   る弾性表面波素子の封止方法。
4. 【請求項４】（ａ）弾性表面波素子が実装されたベース
   基板と、（ｂ）該ベース基板に形成されたグランドパタ
   ーンと、（ｃ）該グランドパターン上に接続される金属
   製の封止キャップと、（ｄ）該封止キャップの外周をコ
   ーティングし、硬化される絶縁性樹脂を具備することを
   特徴とする弾性表面波素子の封止構造。
5. 【請求項５】 請求項４記載の弾性表面波素子の封止構
   造において、前記封止キャップの前記グランドパターン
   との接触面に、粗面処理もしくは凹凸、突起形状加工が
   施されていることを特徴とする弾性表面波素子の封止構
   造。
6. 【請求項６】 請求項４記載の弾性表面波素子の封止構
   造において、前記ベース基板には気密封止及びシールド
   が必要な領域を囲むようにグランドパターンが形成され
   ていることを特徴とする弾性表面波素子の封止構造。