JPH1188108A

JPH1188108A - 弾性表面波装置

Info

Publication number: JPH1188108A
Application number: JP25423197A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Osanai; 勝則小山内; Katsuo Sato; 勝男佐藤
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1997-09-03
Filing date: 1997-09-03
Publication date: 1999-03-30

Abstract

(57)【要約】【課題】弾性表面波素子をパッケージに封入した構成
の弾性表面波装置において、高周波側帯域外抑圧度を向
上させ、かつ通過帯域幅の減少を抑える。【解決手段】弾性表面波素子と表面実装用パッケージ
とを有し、弾性表面波素子が、圧電性基板の表面に、弾
性表面波を励受振または共振または反射させるための交
差指型電極と、この交差指型電極に接続する電極パッド
とを設けたものであり、表面実装用パッケージが、外部
接続端子と、この外部接続端子から表面実装用パッケー
ジの内面に延びる連絡導体とを有し、圧電性基板の表面
と表面実装用パッケージの内面とが対向し、電極パッド
と連絡導体とが電気的に接続しており、表面実装用パッ
ケージ１に、接地側の電極パッドとの接続部（４ａおよ
び４ｂ）と複数の外部接続端子（２１ａ、２２ａおよび
２２ａ、２２ｂ）とを接続する連絡導体（３ａおよび３
ｂ）が複数存在する弾性表面波装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、弾性表面波装置に
関し、さらに詳しくは、フェースダウン接続構造の弾性
表面波装置において高周波領域の不要信号抑圧度を向上
させた構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】弾性表面波装置は、小型軽量化が容易で
あることや、通過帯域の周波数特性が優れていることを
特徴として、携帯電話を始めとする移動体通信機器など
に用途が広がっている。弾性表面波装置は、弾性表面波
素子がパッケージに封入されたものであり、弾性表面波
素子は、圧電性基板上に、交差指型電極（すだれ状電
極）を形成し、これに電気信号を加えることにより、交
差指型電極の形状によって決定される通過帯域特性およ
び高周波帯域特性を実現するものである。

【０００３】ところで、弾性表面波装置は、移動体通信
機器において８００MHzから２GHzを超える周波数を通過
帯域中心周波数とする弾性表面波フィルタとして使用さ
れる。その場合の重要な要求特性の一つとして、中心周
波数よりも高周波側における信号抑圧度があげられる。
通常、通過帯域の高周波側外側から３GHz程度までの高
周波側帯域において、不要信号抑圧度の高いことが求め
られている。また、通過帯域付近での特性としては、通
過帯域幅を希望の値にできることが重要である。

【０００４】しかし、弾性表面波素子自体の電極指パタ
ーン設計によって高い帯域外抑圧度や正確な通過帯域特
性を実現したとしても、その弾性表面波素子をパッケー
ジに収納して完成品とした弾性表面波装置においては、
帯域外抑圧度が極度に劣化したり、通過帯域幅の設計値
からの変化が生じたりしてしまうという問題がある。こ
の理由としては、パッケージ内の電極配線形状、パッケ
ージと弾性表面波素子とを電気的に接続する構成方法
（ボンディングワイヤ）などに伴う導電部材の電気抵
抗、寄生インダクタンスおよび浮遊容量の存在や、入出
力間に電磁的結合が起こることなど（以下、これらを総
称して寄生成分という）が挙げられる。これら寄生成分
のうちでは、ボンディングワイヤの持つインダクタンス
が主因と考えられ、したがって、高周波帯の弾性表面波
装置にはボンディングワイヤを用いない構成が適してい
る。

【０００５】ボンディングワイヤを用いない弾性表面波
装置の構成としては、パッケージと弾性表面波素子の表
面とを対向させ、導電バンプにより電気的に接続するフ
ェースダウン接続がある。導電バンプを用いたフェース
ダウン接続の従来技術としては、例えば、特開平４−６
５９０９号公報に開示されたものがある。これには、弾
性表面波素子上の入出力用電極パッドおよび接地用電極
パッドと、それらにそれぞれ対向配置され接続される入
出力用パターンおよび接地用パターンが形成された表面
実装用パッケージとを、フェースダウン接続する構成が
開示されている。さらに、入出力パターン形成部分以外
を覆うようにアースパターンを形成することにより、弾
性表面波素子をフェースダウン接続する際の位置決め精
度が低くて済むことが、開示されている。

【０００６】しかし、ボンディングワイヤを用いないフ
ェースダウン接続とした弾性表面波装置においても、前
記寄生成分がパッケージ自体に存在するので、パッケー
ジに搭載した弾性表面波素子の高周波側帯域抑圧度は、
弾性表面波素子単体で実現できるレベルよりも低くなっ
てしまう。前記特開平４−６５９０９号公報には、この
ような抑圧度劣化に対する知見や解決手段は提示されて
いない。

【０００７】MWE'95 Microwave Workshop Digest p.247
-p.248(1995)には、フェースダウン接続構成の他の例が
開示されており、ここでは帯域外抑圧度劣化の主要因が
入出力間の電磁的結合であることが示されている。この
電磁的結合とは、弾性表面波素子、パッケージの電極電
気抵抗や寄生インダクタンスや浮遊容量（前述の寄生成
分にあたる）に起因する入出力間の電磁的結合である。
しかし、この入出力間の電磁的結合を抑圧する手段につ
いては、開示されていない。

【０００８】弾性表面波装置の帯域外抑圧度を改善する
他の従来例として、特公平６−６６６３２号公報に開示
された構成が挙げられる。これには、弾性表面波装置を
プリント配線板等に搭載する場合の、帯域外抑圧度を改
善する構成が開示されている。同公報には、弾性表面波
装置を搭載するプリント配線板において接地用パターン
を複数に分離し、分離された接地パターン間をインピー
ダンス素子で接続することにより、帯域外抑圧度を改善
できることが示されている。しかし、同公報では、帯域
外抑圧度の改善効果は１００MHz以下でしか示されてお
らず、弾性表面波装置において重要な広範囲での帯域外
抑圧度は不明である。また、同公報では、通過帯域幅に
対する影響にも触れていない。また、同公報における弾
性表面波装置はプリント配線板に実装されるので、明示
はされていないがパッケージ入りのものであることは明
らかである。そして、同公報ではパッケージ内部の配線
についての検討はなされていないため、８００MHz以上
の高周波帯域での抑圧度向上についての知見は得られな
い。また、同公報記載の方法では、新たに外部回路素子
を付加する必要があることも問題である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、弾性
表面波素子をパッケージに封入した構成の弾性表面波装
置において、高周波側帯域外抑圧度を向上させ、かつ通
過帯域幅の設計値からの変化を抑えることである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（２）のいずれかの構成により達成される。（１）弾性表面波素子と表面実装用パッケージとを有
し、弾性表面波素子が、圧電性基板の表面に、弾性表面
波を励受振または共振または反射させるための交差指型
電極と、この交差指型電極に接続する電極パッドとを設
けたものであり、表面実装用パッケージが、外部接続端
子と、この外部接続端子から表面実装用パッケージの内
面に延びる連絡導体とを有し、圧電性基板の表面と表面
実装用パッケージの内面とが対向し、電極パッドと連絡
導体とが電気的に接続しており、表面実装用パッケージ
に、接地側の電極パッドの少なくとも１つと複数の外部
接続端子とを接続する連絡導体が複数存在する弾性表面
波装置。（２）接地側の電極パッドの少なくとも１つと複数の
外部接続端子とを接続する連絡導体の少なくとも２つ
が、互いに異なる形状を有する上記（１）の弾性表面波
装置。

【００１１】

【作用および効果】本発明の弾性表面波装置はフェース
ダウン接続構造である。具体的には、図３に示すよう
に、弾性表面波素子１０（図２参照）の交差指型電極１
２ａ〜１２ｆが設けられた面と表面実装用パッケージ１
（図１参照）とが対向し、弾性表面波素子１０の接地側
電極パッド１３ａ、１３ｂと、表面実装用パッケージ１
の接続用パターン４ａ、４ｂとがそれぞれ接続され、さ
らに、弾性表面波素子１の上から蓋２０で封止したもの
である。

【００１２】図１に示す表面実装用パッケージ１は、接
地用外部接続端子２１ａ、２２ａ間を連絡する接地用連
絡導体３ａと、接地用外部接続端子２１ｂ、２２ｂ間を
連絡する接地用連絡導体３ｂとを有し、連絡導体３ａは
弾性表面波素子１０の接地側電極パッド１３ａに、連絡
導体３ｂは接地側電極パッド１３ｂにそれぞれ電気的に
接続されている。このように、表面実装用パッケージ
に、接地側の電極パッドの少なくとも１つと複数の外部
接続端子とを接続する連絡導体が複数存在する構成とす
ることにより、前記寄生成分を有する接地用連絡導体を
流れる高周波電流を分離したり部分的に集結させたりす
ることができるため、特別な付加回路を設けることなく
帯域外抑圧度や通過帯域近傍抑圧度を向上でき、かつ通
過帯域幅の設計値からの変化を抑えることができる。こ
れに対し、図９に示す接地用連絡導体３のように、接地
用連絡導体が単数である構成、すなわち電気的に分離さ
れていない構成にすると、接地用連絡導体を流れる高周
波電流の分離や集結ができないため、帯域外抑圧度の向
上および通過帯域幅変化の抑制は不可能である。

【００１３】また、本発明において、図６に示すように
複数の接地用連絡導体３ａ、３ｂをそれぞれ異なる形状
とすれば、接地用連絡導体を流れる高周波電流をさらに
複雑に分離することや集結することができるため、帯域
外抑圧度をさらに向上でき、かつ通過帯域幅の変化をさ
らに抑えることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を用いて説明する。

【００１５】本発明は、以下に説明する構成Ｉおよび構
成IIを含む。

【００１６】構成Ｉ図１は、構成Ｉの弾性表面波フィルタに用いる表面実装
用パッケージ１を示す平面図であり、図２は、この表面
実装用パッケージ１にフェースダウン接続される共振器
型弾性表面波素子１０の平面図である。図３は、フェー
スダウン接続構造の弾性表面波装置の概念を説明するた
めの斜視図である。図４は、図３に示すようにフェース
ダウン接続された弾性表面波装置の正面図である。

【００１７】図１に示す表面実装用パッケージ１の外側
面には、外部回路との接続のために、入力用外部接続端
子２１と、出力用外部接続端子２２と、入力側の接地用
外部接続端子２１ａ、２１ｂと、出力側の接地用外部接
続端子２２ａ、２２ｂとが設けられている。入力用外部
接続端子２１からは入力用連絡導体３１が、出力用外部
接続端子２２からは出力用連絡導体３２が、接地用外部
接続端子２１ａ、２２ａからは接地用連絡導体３ａが、
接地用外部接続端子２１ｂ、２２ｂからは接地用連絡導
体３ｂが、それぞれパッケージ内面に延びている。そし
て、接地用連絡導体３ａには接続用パターン４ａが、接
地用連絡導体３ｂには接続用パターン４ｂが、入力用連
絡導体３１には接続用パターン４１が、出力用連絡導体
３２には接続用パターン４２が、それぞれ設けられてい
る。

【００１８】一方、図２に示す弾性表面波素子１０は、
圧電性基板１１の表面に、弾性表面波を励受信または共
振または反射させるための交差指型電極と、この交差指
型電極に接続する電極パッドとを有する。図示例の弾性
表面波素子１０は、共振器型電極を梯子型に接続した構
成のフィルタを有するものであり、両側に反射器を有す
る交差指型電極１２ａ〜１２ｆと、入力電極パッド１３
１と、出力電極パッド１３２と、接地側電極パッド１３
ａ、１３ｂとを有する。各電極パッド上には、導電バン
プ１４が形成されている。図示例における導電バンプ１
４は、バンプボンダーにより形成した金バンプである。

【００１９】図３に示すように、弾性表面波素子１０
は、圧電性基板１１の表面が表面実装用パッケージ１の
内面と対向するようにフェースダウン接続される。この
とき、弾性表面波素子１０の各電極パッド１３１、１３
２、１３ａ、１３ｂは、導電バンプ１４を介して表面実
装用パッケージ１の接続用パターン４１、４２、４ａ、
４ｂにそれぞれ電気的に接続される。

【００２０】本発明では、弾性表面波素子の接地側電極
パッドの少なくとも１つと表面実装用パッケージの複数
の外部接続端子とを接続する連絡導体を、少なくとも２
つ設ける。図１に示す構成例では、このような連絡導体
を２つ設けている。すなわち、接続用パターン４ａと２
つの接地用外部接続端子２１ａ、２２ａとを接続する接
地用連絡導体３ａを設け、さらに、接続用パターン４ｂ
と２つの接地用外部接続端子２１ｂ、２２ｂとを接続す
る接地用連絡導体３ｂを設けている。このような接地用
連絡導体を複数設けることより、通過帯域外および通過
帯域近傍における抑圧度を向上でき、かつ通過帯域幅の
変化を抑制できる。

【００２１】なお、図１に示す接地用連絡導体３ａ、３
ｂには、それぞれ接続用パターンが１つだけ形成してあ
るので、それぞれの接地用連絡導体に接地側電極パッド
が１つだけ接続される構成となっているが、接地用連絡
導体１つに複数の接地側電極パッドが接続する構成とし
てもよく、その場合でも本発明の効果は実現する。

【００２２】接地用外部接続端子の位置は特に限定され
ないが、図１に示すように入力用外部接続端子の近傍と
出力用外部接続端子の近傍とにそれぞれ複数設けること
が好ましい。そして、同一の連絡導体に接続される複数
の接地用外部接続端子は、入力側に設けたものと出力側
に設けたものとからそれぞれ少なくとも１つ選択するこ
とが好ましい。

【００２３】なお、図示例では導電バンプ１４を弾性表
面波素子１０側に設けているが、表面実装用パッケージ
１側に設けてもよい。導電バンプは、金バンプ、ハンダ
バンプ等のいずれであってもよい。導電バンプを介した
接続には、超音波熱圧着や、導電バンプの先端に塗布し
た導電性接着剤などを利用すればよい。

【００２４】また、図１では、接続用パターンを連絡導
体に対し独立したもの（連絡導体構成材料と同種または
異種の金属からなるバンプ）として示したが、例えば図
５に示すように、連絡導体に独立した接続用パターンを
設けず、導電バンプを介して電極パッドを直接接続する
構成としてもよい。接続用パターン以外の構成について
は、図５は図１と同じである。

【００２５】また、図示例では、表面実装用パッケージ
の構成材料としてアルミナセラミックスを用い、連絡導
体および導体パターンとしては、タングステンの焼き付
け電極（厚さ約５μm）上にニッケル（厚さ約２μm）、
金（厚さ約０．５μm）の順にメッキしたものを用いた
が、このほか、例えば、パッケージ用材料として安価な
樹脂を使用したり、また連絡導体および導体パターンと
して銅薄板を加工して用いたりしてもよい。

【００２６】本発明の効果は、特定の弾性表面波素子パ
ターン構造に限定して生じるものではない。したがっ
て、図示する共振器型電極を梯子型に接続して構成した
フィルタに限らず、様々な弾性表面波素子を有する弾性
表面波装置に対して本発明は有効である。また、圧電性
基板としてはＬｉＴａＯ₃単結晶基板を用いているが、
その他、通常用いられる圧電性基板であれば、その種類
を問わず本発明を実施できる。

【００２７】フェースダウン接続した後の工程は特に限
定されないが、通常、図４の正面図に示すように、表面
実装用パッケージ１の上に蓋２０を接合して気密封止
し、完成品とする。

【００２８】なお、フェースダウン接続においては、弾
性表面波振動部分が、弾性表面波素子１０と表面実装用
パッケージ１との間の空隙にあるので、上部（圧電性基
板の裏面側）から樹脂コートによる封止をおこなっても
機能は損なわれない。したがって、図示はしていない
が、図１のパッケージに図２の弾性表面波素子をフェー
スダウン接続したのちに適切な樹脂で上部から覆うこと
により気密封止して、製品として完成することもでき
る。

【００２９】構成II 構成IIにおける表面実装用パッケージ１の具体例を、図
６に示す。構成Ｉの具体例と同一のものには同一の符号
を付し、説明を省略する。

【００３０】構成IIでは、構成Ｉの要件を満たした上
で、すなわち、接地側電極パッドの少なくとも１つと複
数の外部接続端子とを接続する連絡導体を複数設けた上
で、これらの連絡導体のうち少なくとも２つのものの形
状を、互いに異なるものとする。図６において、接地用
連絡導体３ａ、３ｂは、互いに異なった形状である。連
絡導体を流れる高周波電流は、連絡導体自体の形状ある
いは連絡導体周辺との間の干渉などに影響されるので、
接地用連絡導体３ａと接地用連絡導体３ｂとでは、流れ
る高周波電流が異なったものとなる。このため、完成品
の周波数特性をより広く制御することが可能となる。

【００３１】実験例本発明の効果を確認するために、図１に示す構成Ｉの表
面実装用パッケージと、図２に示す弾性表面波素子とを
用いて、弾性表面波フィルタを作製した。なお、表面実
装用パッケージは、平面寸法を３．８mm×３．８mmと
し、隣接する外部接続端子間の距離を１．２７mmとし
た。また、弾性表面波素子は、圧電性基板１１の平面寸
法を１．７mm（弾性表面波伝播方向）×１．５mmとし、
圧電性基板１１の厚さを０．３５mmとし、導電バンプ１
４の直径を約１００μmとした。この弾性表面波フィル
タでは、中心周波数を９４７．５MHzとし、通過帯域幅
を４２MHzとした。なお、通過帯域幅は、ピーク値から
３dB落ちたところの幅である。

【００３２】比較のために、図９に示す構造の表面実装
用パッケージを用いたほかは上記と同様にして、弾性表
面波フィルタを作製した。図９に示す表面実装用パッケ
ージ１は、接地用連絡導体を１つだけ設け、この接地用
連絡導体３に、すべての接地用接続用パターン４ａ、４
ｂを設けると共に、すべての接地用外部接続端子２１
ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂを接続したものである。

【００３３】構成Ｉを適用した本発明例の弾性表面波フ
ィルタと、図９に示す表面実装用パッケージを用いた比
較例の弾性表面波フィルタとについて、周波数応答を比
較した。図７（ａ）は、高周波側帯域外抑圧度を比較す
るためのグラフであり、図７（ｂ）は、通過帯域近傍特
性を比較するためのグラフである。図７から、本発明例
のフィルタでは、通過帯域近傍において帯域外抑圧度向
上効果が顕著であって、また、通過帯域近傍から３GHz
までの高周波帯域にかけて、比較例の３GHzにおける抑
圧度より常に優れた抑圧度を示していることがわかる。
また、通過帯域幅は、比較例では約４０MHz、本発明例
では約４２MHzであり、本発明例では比較例に比べ通過
帯域幅が拡大し、所望の特性が得られていることがわか
る。

【００３４】次に、図５に示す構成IIの具体例について
も、構成Ｉの場合と同様に弾性表面波フィルタを作製
し、同様な比較を行った。図８（ａ）は、高周波側帯域
外抑圧度を比較するためのグラフであり、図８（ｂ）
は、通過帯域近傍特性を比較するためのグラフである。
図８から、通過帯域近傍および３GHzまでの範囲で帯域
外抑圧度が最大で５dB以上改善され、かつ、通過帯域幅
が約４２MHzまで拡大し、所望の特性が得られているこ
とがわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成Ｉに係わり、弾性表面波素子をフ
ェースダウン接続するための表面実装用パッケージの連
絡導体形成面を示す平面図である。

【図２】弾性表面波素子の電極配置を示す平面図であ
る。

【図３】弾性表面波素子のフェースダウン接続を説明す
るための分解斜視図である。

【図４】気密封止後の弾性表面波装置の正面図である。

【図５】本発明の構成Ｉに係わり、弾性表面波素子をフ
ェースダウン接続するための表面実装用パッケージの連
絡導体形成面を示す平面図である。

【図６】本発明の構成IIに係わり、弾性表面波素子をフ
ェースダウン接続するための表面実装用パッケージの連
絡導体形成面を示す平面図である。

【図７】（ａ）および（ｂ）は、本発明の構成Ｉに係わ
る弾性表面波フィルタと比較例の弾性表面波フィルタと
について特性を比較したグラフであり、（ａ）は帯域外
抑圧特性を示し、（ｂ）は通過帯域近傍特性を示す。

【図８】（ａ）および（ｂ）は、本発明の構成IIに係わ
る弾性表面波フィルタと比較例の弾性表面波フィルタと
について特性を比較したグラフであり、（ａ）は帯域外
抑圧特性を示し、（ｂ）は通過帯域近傍特性を示す。

【図９】従来の弾性表面波フィルタの表面実装用パッケ
ージの連絡導体形成面を示す平面図である。

【符号の説明】

１表面実装用パッケージ２１入力用外部接続端子２２出力用外部接続端子２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ接地用外部接続端子３ａ、３ｂ接地用連絡導体３１入力用連絡導体３２出力用連絡導体４ａ、４ｂ、４１、４２接続用パターン１０弾性表面波素子１１圧電性基板１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ交
差指型電極１３１入力電極パッド１３２出力電極パッド１３ａ、１３ｂ接地側電極パッド１４導電バンプ２０蓋

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】弾性表面波素子と表面実装用パッケージ
とを有し、弾性表面波素子が、圧電性基板の表面に、弾性表面波を
励受振または共振または反射させるための交差指型電極
と、この交差指型電極に接続する電極パッドとを設けた
ものであり、表面実装用パッケージが、外部接続端子と、この外部接
続端子から表面実装用パッケージの内面に延びる連絡導
体とを有し、圧電性基板の表面と表面実装用パッケージの内面とが対
向し、電極パッドと連絡導体とが電気的に接続してお
り、表面実装用パッケージに、接地側の電極パッドの少なく
とも１つと複数の外部接続端子とを接続する連絡導体が
複数存在する弾性表面波装置。
【請求項２】接地側の電極パッドの少なくとも１つと
複数の外部接続端子とを接続する連絡導体の少なくとも
２つが、互いに異なる形状を有する請求項１の弾性表面
波装置。