JP2001217678A

JP2001217678A - 弾性表面波装置

Info

Publication number: JP2001217678A
Application number: JP2000028917A
Authority: JP
Inventors: Atsuhiro Iioka; 淳弘飯岡; Ikuo Ohara; 郁夫尾原
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-02-01
Filing date: 2000-02-01
Publication date: 2001-08-10

Abstract

(57)【要約】【課題】実装面積を低減した小型タイプとすることが
でき、信頼性に優れた弾性表面波装置を提供すること。【解決手段】圧電基板１上に励振電極３を形成して成
る弾性表面波素子Ｋ１，Ｋ２の２つを各々の励振電極３
が互いに対向する状態で枠状体４に固定し、各弾性表面
波素子の励振電極３を枠状体４に形成した外部回路基板
に接続される導電体５に電気的に接続させた弾性表面波
装置Ｓ１とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話及び自動
車電話等の移動体無線機器に内蔵される共振器及び周波
数帯域フィルタに用いられる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 W
ave、以下、ＳＡＷと略す）装置の模式的な端面図を図
５、６に示す。図５に示すＳＡＷ装置Ｊ１において、Ｈ
１はＳＡＷ素子、５１は圧電基板、５２は入出力電極の
導電体、５３はパッケージ表面に形成された導電体であ
って、外部の駆動回路、共振回路、接地回路等に接続さ
れる。また、５４は１対の櫛歯状電極から成るＩＤＴ
（Inter Digital Transducer）電極、５５〜５７はセラ
ミックス、樹脂等の絶縁性材料から成るパッケージ構成
部材、５８はセラミックス、金属（コバール、４２合
金、Ａｌ、またはＣｕなど）等からなる蓋体である。５
９は導電体５２、５３を接続するワイヤである。同図の
構成では、パッケージ構成部材５５〜５７の内部にＳＡ
Ｗ素子Ｈ１を接着剤で載置固定し、導電体５２、５３を
Ａｌ、Ａｕ等のワイヤ５９により電気的に接続し、さら
に蓋体５８をはんだ、接着剤等によりパッケージ構成部
材５７上に接着して気密を保持していた。

【０００３】また、図６に示すＳＡＷ装置Ｊ２も知られ
ている。ここで、Ｈ２はＳＡＷ素子、６２は入出力電極
の導電体、６３は導電体６２と導電体６４を電気的に接
続するバンプ等の接続体、６４は基板６７表面に形成さ
れ、外部の駆動回路、共振回路、接地回路等に接続され
る導電体、６５はＩＤＴ電極、６６はＳＡＷ装置全体に
モールドされた保護膜としての絶縁性樹脂、６７はセラ
ミックス、樹脂等の絶縁性材料からなる基板である。

【０００４】ＳＡＷ装置Ｊ２は、ＩＤＴ電極６５が設け
られた機能面が基板６７に対面したフェースダウン構成
をなすものであり、絶縁性樹脂６６がＩＤＴ電極６５の
振動空間にまで入り込んでいる。

【０００５】ここで、接続体６３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、無電解メッキ法又は電解メッキ
法等により、導電体６２上に形成して得られる。そし
て、接続体６３を設けた圧電基板を、接続体６３と導電
体６４とを位置合わせして、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、基板６７上に固定す
る。

【０００６】また、図７に示すＳＡＷ装置Ｊ３も知られ
ている。ここで、Ｋ３及びＫ４はＳＡＷ素子、３はＩＤ
Ｔ電極、１５はＫ３及びＫ４の密接部での衝突による衝
撃を吸収するための吸音材、１６はＫ３とＫ４を接続す
るための粘着テープである。このように、ＳＡＷ装置Ｊ
３は、複数のＳＡＷ素子を、そのＳＡＷ素子の対向する
側面において接着材により接着し一体化した上で実装容
器に実装したものである（特開平１０−２１５１４３号
公報を参照）。

【０００７】さらに、図８に示すＳＡＷ装置Ｊ４も知ら
れている。ここで、Ｋ５及びＫ６はＳＡＷ素子、３はＩ
ＤＴ電極、９は絶縁性基板、１０は接続用の導電体、１
２は容器体、１３は導電性接続部材、１４は封止部材で
ある。

【０００８】ＳＡＷ装置Ｊ４は２つのＳＡＷ素子を備
え、容器体１２の内部空間に２つのＳＡＷ素子を裏面側
を互いに対向させた状態で立設させて収容するととも
に、容器体１２の内部空間に位置する導電体１０の一部
に各ＳＡＷ素子の電極を導電性接続部材１３を介して接
続し、固定したものである（特開平９−２１４２８２号
公報を参照）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ｓ
ＡＷ装置Ｊ１においては、ワイヤ５９を使用しているた
め、ワイヤ５９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、小型軽量化や薄型
化に不利である。また、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、製造工程が煩雑に
なり、製造コストも大きくなる。さらに、ワイヤ５９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
計上それを考慮する手間が生じるという問題があった。

【００１０】また、ＳＡＷ装置Ｊ２においては、絶縁性
樹脂６６が振動空間（ＩＤＴ電極６５が存在する空間）
に入り込み、ＩＤＴ電極６５が形成されている機能面に
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となる。

【００１１】また、ＳＡＷ装置Ｊ３においては、２つの
弾性表面波素子を横方向に並べて配置し、端部を接続し
た構造であるため、実装面積が大きくなり小型化には不
利な構造である。

【００１２】さらに、ＳＡＷ装置Ｊ４においては、容器
体１２を用いているため、製造工程が煩雑になり、製造
コストが大きくなる。また、容器体１２の高さと、導電
性接続部材１３にてＳＡＷ素子と基板側を接続するため
の横方向の余裕が必要となり、薄型化や小型化において
不利な構造である。また、ＳＡＷ素子の裏面側を互いに
対向させた状態で立設させて収容するので、バルク波が
ＳＡＷ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、ＳＡＷ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、上記の場合にはそれを
行うことができない。

【００１３】以上の問題点に鑑み、本発明では実装面積
を低減した小型タイプとすることができ、信頼性に優れ
た弾性表面波装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の弾性波装置は、
圧電基板上に励振電極を形成して成る弾性表面波素子の
２つを各々の励振電極が互いに対向する状態で枠状体に
固定し、各弾性表面波素子の励振電極を枠状体に形成し
た外部回路に接続される導電体に電気的に接続させたこ
とを特徴とする。

【００１５】また特に、弾性表面波素子と枠状体とを、
外部回路に接続される端子電極が形成された保護体内に
収容するとともに、端子電極に枠状体に形成した導電体
を電気的に接続したことを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るＳＡＷ装置の
実施形態について図面に基づき詳細に説明する。

【００１７】図１は、本発明に係るＳＡＷ装置Ｓ１の斜
視図である。また、図２〜図４は本発明に係る他実施形
態のＳＡＷ装置Ｓ２〜Ｓ４において、各々の中央部で後
記する枠状体に形成された導電体部分を切断した場合の
端面図である。なお、図１〜４で、同様な部材には同一
の符号を付し説明を省略する。

【００１８】図１において、Ｋ１、Ｋ２は、圧電基板１
上に入出力電極の導電パターン２とこれに接続される励
振電極のＩＤＴ電極３を形成したＳＡＷ素子である。Ｓ
ＡＷ装置Ｓ１は、上記ＳＡＷ素子の２つを、ＩＤＴ電極
３の振動空間１７を形成し、かつ外部回路に接続される
導電体５が形成された枠状体（スペーサ）４に固定した
構成を備えるものである。

【００１９】ここで、２つのＳＡＷ素子は、各々のＩＤ
Ｔ電極３が互いに対向する状態で枠状体４の配設面４
ａ，４ｂに固定されている。また、各ＳＡＷ素子のＩＤ
Ｔ電極３は導電体５に導電パターン２を介して電気的に
されている。

【００２０】以下に、ＳＡＷ装置Ｓ１の作製方法につい
て説明する。

【００２１】ＩＤＴ電極３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。枠状体
４は例えばセラミック基板、又は枠状セラミック基板を
積層することによって作製するか、樹脂やガラス等の基
板の一主面を、エッチング法、フォトリソグラフィ法と
エッチング法、機械的研削法、又はレーザー加工法等に
より加工して、各ＳＡＷ素子のＩＤＴ電極３の振動空間
を確保するための貫通孔を容易に形成できる。

【００２２】また、枠状体４に形成された導電体５上に
予め導電性接着剤を塗布しておき、ＳＡＷ素子Ｋ１とＳ
ＡＷ素子Ｋ２の機能面（ＩＤＴ電極形成面）がお互いに
対向する状態で、枠状体４を挟んで前記導電性接着剤を
加熱硬化させて接続をとり、ＳＡＷ装置Ｓ１を完成させ
る。

【００２３】本発明のＳＡＷ装置は、ＳＡＷ素子と枠状
体とを、外部回路に電気的に接続される端子電極が形成
された保護体内に収容したものでもよく、さらに、この
端子電極に枠状体に形成した導電体を電気的に接続する
ようにしてもよい。これらの実施形態について以下に説
明する。

【００２４】図２〜図３に示すＳＡＷ装置は、図１で示
したＳＡＷ装置Ｓ１の構造において直接ダイボンド材と
接続材料の役割を兼ねた保護体である絶縁性樹脂８でモ
ールドした構造となっている。

【００２５】図２に示すＳＡＷ装置Ｓ２においては、７
はセラミックス、樹脂等からなる蓋体、８は封止に用い
る絶縁性樹脂、９はセラミックス、樹脂等からなる絶縁
性基板、１０は外部の駆動回路、共振回路、接地回路等
に接続され絶縁性基板９に設けられた端子電極２０に接
続するための導電体である。１１は導電性接着剤、半田
等からなる前記接続用の導電体１０と枠状体４に設けら
れた接続用の導電体との接続体である。１９は枠状体４
とＳＡＷ素子を接続するための導電性接着材である。端
子電極２０は外部回路に接続される。

【００２６】ＳＡＷ装置Ｓ２の作製もＳＡＷ装置Ｓ１と
同様に行う。ただし、最後の工程において、枠状体４の
導電体５上に予め導電性接着材１９を塗布しておき、Ｓ
ＡＷ素子Ｋ１とＫ２の機能面（ＩＤＴ電極形成面）が互
いに対向する状態で、枠状体４を挟んで絶縁性基板９の
凹部９ａに搭載する。その後、導電性接着材１９を加熱
硬化させて接続をとる。

【００２７】次に、枠状体４を介して立設したＳＡＷ素
子Ｋ１、Ｋ２上にセラミックス製の蓋体７を載置し、封
止及びダイボンド材の役割をする保護体である絶縁性樹
脂８により接着固定され、絶縁性樹脂８がＩＤＴ電極３
の形成された機能面に浸入しない構成とした、ＳＡＷ装
置Ｓ２を完成させる。

【００２８】図３に示すＳＡＷ装置Ｓ３は、ＳＡＷ素子
Ｋ１、Ｋ２を枠状体４を介して立設したものに、セラミ
ック製の蓋体７を載置し、封止及びダイボンド材を役割
をする保護体である絶縁性樹脂８により接着固定して完
成させたものである。

【００２９】図４に示すＳＡＷ装置Ｓ４は、ＳＡＷ素子
Ｋ１、Ｋ２を、枠状体４を介して立設した構造で絶縁性
基板９の凹部９ａに実装し、ＳＡＷ素子の裏面側を絶縁
性樹脂１３で接着固定し、最後にセラミックス、樹脂等
からなる蓋体１２を、シーム溶接またはＡｕ−Ｓｎ系半
田等により接着固定してＳＡＷ装置Ｓ４を完成させたも
のである。なお、このＳＡＷ装置Ｓ４においては導電体
５が外部回路に接続される。

【００３０】ＳＡＷ装置Ｓ２，Ｓ４は、いずれも凹部９
ａの設けられた絶縁性基板９上にセルフアライメント可
能であり、ＳＡＷ素子Ｋ１とＫ２を落とし込むことで位
置合わせを容易に行うことができる。

【００３１】また、ＳＡＷ装置Ｓ２〜Ｓ４は、絶縁性樹
脂８が振動空間１７に入り込まない確実な気密構造が得
られる。

【００３２】ＳＡＷ装置Ｓ１〜Ｓ３において、振動空間
１７内に低湿度の空気を封入し密閉することにより、Ｉ
ＤＴ電極３の酸化による劣化を極力抑制でき好ましい。
また、空気の代わりに、窒素ガス、アルゴンガスなどの
不活性ガス等を封入し密閉すればより効果的である。

【００３３】なお、ＩＤＴ電極３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、
継続接続等の方式で接続して構成してもよい。

【００３４】また、上記実施形態ではＳＡＷ素子Ｋ１、
Ｋ２を用いたが、どちらか一方が、ＳＡＷ素子と同サイ
ズのセラミックスや樹脂からなる平板の基体でも構わな
い。

【００３５】また、ＳＡＷ素子は複数の素子を枠状体の
スペーサを挟んで、構成しても構わない。

【００３６】また、絶縁性樹脂８の材料としては、熱硬
化性のエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹
脂、ポリイミド樹脂、低融点ガラス及び熱可塑性ポリフ
ェニレンサルファイド等が用いられるが、特にエポキシ
樹脂が接着性、低吸湿性、電気絶縁性、機械的強度、耐
薬品性、耐熱性の点で好ましい。

【００３７】また、枠状体４の導電体５とＳＡＷ素子の
入出力電極の導電パターン２との接続、枠状体４の導電
体５と絶縁性基板９に形成した導電体１０との接続、及
びＳＡＷ素子と絶縁性基板９との接続は、絶縁性樹脂８
の加熱接続時に同時に行ってもよい。

【００３８】本発明において、ＩＤＴ電極３はＡｌある
いはＡｌ合金（Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｔｉ系等）からな
り、特にＡｌが励振効率が高く、材料コストが低いため
好ましい。

【００３９】また、ＩＤＴ電極３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、ＩＤＴ電極３の
対数は５０〜２００程度、電極指の幅は０．１〜１０μ
ｍ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３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。

【００４０】また、ＩＤＴ電極３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、さらには、電極指間にＺｎＯ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。

【００４１】ＳＡＷ素子Ｋ１、Ｋ２用の圧電基板１とし
ては、４２°若しくは３６°Ｙカット−Ｘ伝搬のＬｉＴ
ａＯ₃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、０．５
ｍｍ超では材料コストが大きくなる。

【００４２】かくして、本発明のＳＡＷ装置によれば、
励振電極（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、振動空間を確実に形成できる。そ
の結果、ＳＡＷ装置の特性劣化がなく、また薄型化及び
小型軽量化を図ることができる。

【００４３】なおまた、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。

【００４４】

【実施例】以下に、本発明のより具体的な実施例につい
て図１に基づいて説明する。

【００４５】本実施例では、ＳＡＷ素子Ｋ１、Ｋ２用の
圧電基板として４２°Ｙカット−Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ₃
単結晶を用い、そのチップサイズは、０．９ｍｍ×１．
５ｍｍ、厚み０．３５ｍｍであった。また、枠状体４と
してＳＡＷ素子と同サイズの０．９ｍｍ×１．５ｍｍ、
厚み０．５ｍｍのセラミック基体を作製し、接続用の導
電体５を合計１μｍ膜厚のＡｕ及びＮｉを無電解めっき
にて形成した。

【００４６】枠状体４に形成した導電体５と、ＳＡＷ素
子の入出力電極である導電パターン２との接続には、Ａ
ｇを含む熱硬化性のエポキシ系導電性接着剤を用いて、
窒素雰囲気中で１００℃で加熱接着した。

【００４７】このような工程で作製した弾性表面波装置
の高さ１．５ｍｍ、幅１．５ｍｍ、奥行き０．９ｍｍの
十分小型化を実現したＳＡＷ装置を完成させた。

【００４８】本発明の構造によれば、従来のワイヤボン
ディング工程が不要となり、ワイヤの横方向の空間及び
ワイヤの高さ方向のサイズを縮小でき、縦方向に立設さ
せた構造にすることにより、小型化を図ることができ
る。

【００４９】また、ＲＦ−ＳＡＷフィルタを従来のセラ
ミックパッケージに実装するとベアチップエレメント
（ＳＡＷ素子のみ）と比較して高周波側の減衰量が著し
く劣化し、通過帯域内の低周波側の減衰特性がフィルタ
仕様により劣化することがある。これは、パッケージ及
びＡｕワイヤの容量成分やインダクタンス成分による影
響であり、フリップチップ実装を適用することにより、
ベアチップエレメント特性に近い良好なフィルタの電気
周波数特性が得られた。

【００５０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の弾性表面
波装置によれば、枠状体を介して２つ弾性表面波素子を
固定したので、励振電極（ＳＡＷ）の振動空間の気密性
を確実に形成できる。これにより、振動空間への絶縁性
樹脂や異物等の入り込みを完全に阻止し、また、励振電
極の劣化による特性劣化を極力防止した信頼性に優れた
弾性表面波装置を提供できる。

【００５１】また、弾性表面波素子及び枠状体を保護体
内に収容することができ、これによりいっそう信頼性の
高い弾性表面波装置を提供できる。また、複数の弾性表
面波素子を立設し、さらに樹脂モールドして封止した構
造を採用することができるので、これにより、底面積を
低減でき小型化も可能となる。

【００５２】さらに、保護体として例えば凹部を形成し
た絶縁性基板を用い、これに圧電基板を載置する場合
は、セルフアライメントで精度良く実装できる優れた弾
性表面波装置を提供できる。

【００５３】そして、例えば２つのＳＡＷ素子の裏面を
保護体である絶縁性樹脂により封止した構造を採用する
ことにより、この絶縁性樹脂がダンピング材の役割を兼
ねさせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る弾性表面波装置の実施形態を模式
的に説明するための斜視図である。

【図２】本発明に係る弾性表面波装置の他の実施形態を
模式的に説明するための端面図である。

【図３】本発明に係る弾性表面波装置の他の実施形態を
模式的に説明するための端面図である。

【図４】本発明に係る弾性表面波装置の他の実施形態を
模式的に説明するための端面図である。

【図５】従来の弾性表面波装置を模式的に説明するため
の端面図である。

【図６】従来の他の弾性表面波装置を模式的に説明する
ための端面図である。

【図７】従来の他の弾性表面波装置を模式的に説明する
ための端面図である。

【図８】従来の他の弾性表面波装置を模式的に説明する
ための端面図である。

【符号の説明】

１：圧電基板２：入出力電極パッド３：ＩＤＴ電極(励振電極) ４：枠状体５：電極リードパターン（導電体）６：導電性接着剤７：蓋体８：絶縁性樹脂（保護体）９：絶縁性基板１０：導電体１１：導電性接着剤１２：蓋体１３：絶縁性樹脂１４：半田接合材１５：吸音材１６：粘着テープ１７：振動空間２０：端子電極Ｋ１，Ｋ２：ＳＡＷ素子Ｓ１〜Ｓ４：ＳＡＷ装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電基板上に励振電極を形成して成る弾
性表面波素子の２つを各々の励振電極が互いに対向する
状態で枠状体に固定し、各弾性表面波素子の励振電極を
前記枠状体に形成した外部回路に接続される導電体に電
気的に接続させたことを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項２】前記弾性表面波素子と前記枠状体とを、
外部回路に接続される端子電極が形成された保護体内に
収容するとともに、前記端子電極に前記枠状体に形成し
た導電体を電気的に接続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。