JP4412123B2 - 表面弾性波デバイス - Google Patents
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Description
本発明は表面弾性波デバイスに関し、特に複数の表面弾性波フィルタが１つのパッケージ内に収納されている表面弾性波デバイスに適用して好適なものである。
近年、２つ以上の通信システムを有するマルチバンド対応の移動体通信機器では広帯域のフィルタが求められている。しかしながら、２つ以上の帯域をカバーしつつ、低損失であり、広帯域のフィルタを実現することは困難であった。このため、複数の表面弾性波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）フィルタをシールド用の蓋材を有する１つのパッケージ内に収納して構成した表面弾性波デバイスが広く用いられている。
例えば、特許文献１には、複数のＳＡＷフィルタを１つのパッケージに収納し、表面弾性波フィルタ間の相互干渉の影響を低減し、通過帯域外の減衰量を大きくできるＳＡＷ装置が開示されている。
ここで、図１０及び図１１を用いて上記特許文献１に示した従来のＳＡＷ装置について説明する。
図１０は、上記特許文献１に示した従来のＳＡＷ装置の概略構成した図であり、従来のＳＡＷ装置は、第１のＳＡＷフィルタ５１と、第２のＳＡＷフィルタ５２とが１つのパッケージ５３内に収納されている。第１のＳＡＷフィルタ５１は、不平衡入力信号端子５４、グランド端子５５、平衡出力信号端子５６、５７を有し、第２のＳＡＷフィルタ５２は、不平衡入力信号端子５８、グランド端子５９、平衡出力信号端子６０、６１を有する。
図１１は、上記図１０に示したＳＡＷ装置の概略構造を示した図であり、ＳＡＷチップ６２は、圧電基板の表面に上記図１０に示した第１のＳＡＷフィルタ５１、第２のＳＡＷフィルタ５２が形成されている。そして、このようなＳＡＷチップ６２の電極が形成されている面が下方を向くようにフェイスダウン工法でパッケージ５３の内部に収納されている。パッケージ５３は、ベース基板５３ａと、ベース基板５３ａ上に固定された環状の側壁５３ｂとを有する。そして、この環状の側壁５３ｂの上方開口部がシールド用の蓋材５３ｃにより閉成されている。また、ベース基板５３ａ上には電極ランド５３ｄが形成されている。ＳＡＷチップ６２の電極は、バンプ６３により上記電極ランド５３ｄに接合されてＳＡＷチップ６２とパッケージ５３とが機械的に接続されていると共に、ＳＡＷチップ６２の電極とパッケージ５３の電極ランド５３ｄとが電気的に接続されている。
特開２００２−２０８８３２公報
例えば、特許文献１には、複数のＳＡＷフィルタを１つのパッケージに収納し、表面弾性波フィルタ間の相互干渉の影響を低減し、通過帯域外の減衰量を大きくできるＳＡＷ装置が開示されている。
ここで、図１０及び図１１を用いて上記特許文献１に示した従来のＳＡＷ装置について説明する。
図１０は、上記特許文献１に示した従来のＳＡＷ装置の概略構成した図であり、従来のＳＡＷ装置は、第１のＳＡＷフィルタ５１と、第２のＳＡＷフィルタ５２とが１つのパッケージ５３内に収納されている。第１のＳＡＷフィルタ５１は、不平衡入力信号端子５４、グランド端子５５、平衡出力信号端子５６、５７を有し、第２のＳＡＷフィルタ５２は、不平衡入力信号端子５８、グランド端子５９、平衡出力信号端子６０、６１を有する。
図１１は、上記図１０に示したＳＡＷ装置の概略構造を示した図であり、ＳＡＷチップ６２は、圧電基板の表面に上記図１０に示した第１のＳＡＷフィルタ５１、第２のＳＡＷフィルタ５２が形成されている。そして、このようなＳＡＷチップ６２の電極が形成されている面が下方を向くようにフェイスダウン工法でパッケージ５３の内部に収納されている。パッケージ５３は、ベース基板５３ａと、ベース基板５３ａ上に固定された環状の側壁５３ｂとを有する。そして、この環状の側壁５３ｂの上方開口部がシールド用の蓋材５３ｃにより閉成されている。また、ベース基板５３ａ上には電極ランド５３ｄが形成されている。ＳＡＷチップ６２の電極は、バンプ６３により上記電極ランド５３ｄに接合されてＳＡＷチップ６２とパッケージ５３とが機械的に接続されていると共に、ＳＡＷチップ６２の電極とパッケージ５３の電極ランド５３ｄとが電気的に接続されている。
ところで、近年、携帯電話機等の移動体通信機器の小型化に伴い、これらの通信機器に使用される水晶関連部品に対しても小型化、薄型化の要請が高まっている。しかしながら、上記したような従来のＳＡＷ装置は、図１１に示したように、パッケージ５３内にＳＡＷチップ６２をフリップチップ実装する構造であるため、さらなる小型化を図ることが困難であった。これは、パッケージ５３内にＳＡＷチップ６２を収納する構造の場合は、ＳＡＷ装置の大きさは、実際のＳＡＷチップ６２のサイズよりパッケージ５３の両側に形成した側壁５３ｂの肉厚ｄ１と、側壁５３ｂとＳＡＷチップ６２間の隙間ｄ２分だけ大きくする必要があり、このような側壁５３ｂの肉厚ｄ１は強度の面から薄くすることは困難であり、また隙間ｄ２についても製造上の観点から狭くすることはできないためである。
つまり、上記した従来のＳＡＷ装置は通過帯域外の減衰特性は良好であるものの、小型化を図ることはできないものであった。
そこで、本発明は上記したような点を鑑みてなされたものであり、通過帯域外の減衰特性を悪化させることなく、小型化を実現することができる表面弾性波デバイスを提供することを目的とする。
つまり、上記した従来のＳＡＷ装置は通過帯域外の減衰特性は良好であるものの、小型化を図ることはできないものであった。
そこで、本発明は上記したような点を鑑みてなされたものであり、通過帯域外の減衰特性を悪化させることなく、小型化を実現することができる表面弾性波デバイスを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、中心周波数の異なる複数の表面弾性波フィルタが同一の圧電基板上に形成され、当該複数の表面弾性波フィルタの各々の入力出力端子の一方が平衡信号端子とされ、他方が不平衡信号端子とされる表面弾性波チップと、表面上に接続電極が形成され前記表面弾性波チップが導電性のバンプを介して前記接続電極上にフリップチップ実装される実装基板と、前記実装基板と前記表面弾性波チップの表面を覆うように形成された樹脂層と、を備え、前記実装基板の前記表面弾性波チップが実装される実装面には、アースパターンと、該アースパターンに接続され前記接続電極を囲む環状電極とが形成され、前記アースパターンは、前記複数の表面弾性波フィルタの一方の表面弾性波フィルタの入力端子又は出力端子に接続され且つ前記実装基板の表面弾性波フィルタの実装面に設けた一方の接続電極と、前記複数の表面弾性波フィルタの他方の表面弾性波フィルタの入力端子又は出力端子に接続され且つ前記実装基板の表面弾性波フィルタの実装面に設けた他方の接続電極との間に配置されると共に、前記複数の表面弾性波フィルタのアースを共通に接続しており、前記一方の接続電極と前記他方の接続電極とは互いに電気的に分離しており、前記環状電極は、前記実装基板に前記表面弾性波チップをフリップチップ実装した後で、前記表面弾性波チップの上面側から金属膜を蒸着又はスパッタにより成膜することによって形成されることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、前記環状電極は、前記実装基板の内層配線、または実装面に形成したパターンを介してアースに接続されることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、前記環状電極は、前記実装基板の内層配線、または実装面に形成したパターンを介してアースに接続されることを特徴とする。
本発明の表面弾性波デバイスによれば、一方が平衡信号端子とされ他方が不平衡信号端子とされる表面弾性波チップを実装基板にフリップチップ実装し、実装基板と表面弾性波チップの表面を樹脂層により覆うものに於いて、少なくとも表面弾性波チップに設けられている複数の表面弾性波フィルタのグランドを共通化すると共に、実装基板上におけるＳＡＷチップの信号パターンを囲む位置にアースされた所望の構成の電極（メタライズ）を設けることで、通過帯域外の減衰特性が悪化するのを防止することができる。これによって更に、従来必要とされていたシールド用の蓋材と蓋材を支持するためのパッケージ枠体を不要とすることができたので、より一層の小型化を実現することができる。
また実装基板上において複数の表面弾性波フィルタのグランドを共通化することで、実装基板側の配線の自由度が上がり、実装基板の配線設計による電気的特性の向上やさらなる小型化を実現する事ができるようになる。
また、前記表面弾性波チップが実装される実装基板上に形成される表面弾性波チップの信号パターンを囲むように環状電極を形成し、この環状電極をアースパターンに接続することで、通過帯域外の減衰特性が悪化するのを確実に防止することができるようになる。
また、表面弾性波チップの電極とバンプを介して接続される実装基板の実装面上の接続電極を、表面弾性波フィルタごとにアースパターンにより分離するようにしている。これにより、表面弾性波フィルタ間の電磁的な干渉を低減することができるので、アイソレーション特性に優れた表面弾性波デバイスを実現することができる。
さらに表面弾性波チップの上面及び側面に金属膜を成膜すると、樹脂部材が帯電するのを防止することできる。また、実装基板上の一部に金属膜を形成しておくと、実装基板と表面弾性波チップとの接続面の隙間は、金属膜が形成されている部分では金属膜の厚み分だけ狭くできるので、樹脂層が実装基板と表面弾性波チップ１１との間に流入するのを抑制することができ、流入による性能の劣化などを防止することができるという利点もある。
また実装基板上において複数の表面弾性波フィルタのグランドを共通化することで、実装基板側の配線の自由度が上がり、実装基板の配線設計による電気的特性の向上やさらなる小型化を実現する事ができるようになる。
また、前記表面弾性波チップが実装される実装基板上に形成される表面弾性波チップの信号パターンを囲むように環状電極を形成し、この環状電極をアースパターンに接続することで、通過帯域外の減衰特性が悪化するのを確実に防止することができるようになる。
また、表面弾性波チップの電極とバンプを介して接続される実装基板の実装面上の接続電極を、表面弾性波フィルタごとにアースパターンにより分離するようにしている。これにより、表面弾性波フィルタ間の電磁的な干渉を低減することができるので、アイソレーション特性に優れた表面弾性波デバイスを実現することができる。
さらに表面弾性波チップの上面及び側面に金属膜を成膜すると、樹脂部材が帯電するのを防止することできる。また、実装基板上の一部に金属膜を形成しておくと、実装基板と表面弾性波チップとの接続面の隙間は、金属膜が形成されている部分では金属膜の厚み分だけ狭くできるので、樹脂層が実装基板と表面弾性波チップ１１との間に流入するのを抑制することができ、流入による性能の劣化などを防止することができるという利点もある。
以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る表面弾性波デバイスの概略構成を示した図である。
この図１に示す表面弾性波デバイス（以下、「ＳＡＷデバイス」という）は、第１のＳＡＷフィルタ１と、第２のＳＡＷフィルタ２とが、１つのパッケージ３内に収納された、いわゆるデュアルＳＡＷフィルタとされる。この場合、第１のＳＡＷフィルタ１の中心周波数は８８０ＭＨｚ、第２のＳＡＷフィルタ２の中心周波数は２１４０ＭＨｚとされる。第１のＳＡＷフィルタ１は、不平衡入力信号端子４、グランド端子５、平衡出力信号端子６、７を有し、第２のＳＡＷフィルタ２は、不平衡入力信号端子８、グランド端子５、平衡出力信号端子９、１０を有している。そして、本実施の形態のＳＡＷデバイスにおいては、第１及び第２のＳＡＷフィルタ１、２のグランド端子５を共通化している。つまり、図１０に示した従来の第１及び第２のＳＡＷフィルタ５１、５２ではグランド（ＧＮＤ）が電気的に分離されているのに対して、図１に示した本実施の形態のＳＡＷデバイスにおいては、第１及び第２のＳＡＷフィルタ１、２のグランド（ＧＮＤ）を共通化している点が異なるものとされる。
図１は本発明の実施の形態に係る表面弾性波デバイスの概略構成を示した図である。
この図１に示す表面弾性波デバイス（以下、「ＳＡＷデバイス」という）は、第１のＳＡＷフィルタ１と、第２のＳＡＷフィルタ２とが、１つのパッケージ３内に収納された、いわゆるデュアルＳＡＷフィルタとされる。この場合、第１のＳＡＷフィルタ１の中心周波数は８８０ＭＨｚ、第２のＳＡＷフィルタ２の中心周波数は２１４０ＭＨｚとされる。第１のＳＡＷフィルタ１は、不平衡入力信号端子４、グランド端子５、平衡出力信号端子６、７を有し、第２のＳＡＷフィルタ２は、不平衡入力信号端子８、グランド端子５、平衡出力信号端子９、１０を有している。そして、本実施の形態のＳＡＷデバイスにおいては、第１及び第２のＳＡＷフィルタ１、２のグランド端子５を共通化している。つまり、図１０に示した従来の第１及び第２のＳＡＷフィルタ５１、５２ではグランド（ＧＮＤ）が電気的に分離されているのに対して、図１に示した本実施の形態のＳＡＷデバイスにおいては、第１及び第２のＳＡＷフィルタ１、２のグランド（ＧＮＤ）を共通化している点が異なるものとされる。
図２は、本実施の形態のＳＡＷデバイスの概略構造を示した図であり、図２（ａ）には分解斜視図が、図２（ｂ）には、図２（ａ）に示すＡ−Ａ線で切断した断面図がそれぞれ示されている。
この図２（ａ）（ｂ）において、ＳＡＷチップ１１は、圧電基板により形成され、図示しないが、その表面には第１及び第２のＳＡＷフィルタ１、２を形成するすだれ状電極（ＩＤＴ）が形成されている。ＳＡＷチップ１１の圧電基板の材料には例えばＬｉＴａＯ3が使用されている。
ベースとなる実装基板１２は、例えば２層構造のアルミナ基板によって形成され、上記ＳＡＷチップが実装される実装面に複数の接続電極１３や環状電極１４が形成される。また、その内層面には内層電極１６が形成され、外部電極面には外部電極１５が形成されている。これら実装面、内装面、外聞電極面はビアホールにより接続される。
そして、本実施の形態のＳＡＷデバイスでは、ＳＡＷチップ１１の電極が形成されている面を下向き（フェイスダウン）状態にして、ＳＡＷチップ１１のボンディングパッド１７と、実装基板１２上の接続電極１３とをバンプ１８などの接続部材を介して接続することで、ＳＡＷチップ１１を実装基板１２の実装面にフリップチップ実装するようにしている。
この図２（ａ）（ｂ）において、ＳＡＷチップ１１は、圧電基板により形成され、図示しないが、その表面には第１及び第２のＳＡＷフィルタ１、２を形成するすだれ状電極（ＩＤＴ）が形成されている。ＳＡＷチップ１１の圧電基板の材料には例えばＬｉＴａＯ3が使用されている。
ベースとなる実装基板１２は、例えば２層構造のアルミナ基板によって形成され、上記ＳＡＷチップが実装される実装面に複数の接続電極１３や環状電極１４が形成される。また、その内層面には内層電極１６が形成され、外部電極面には外部電極１５が形成されている。これら実装面、内装面、外聞電極面はビアホールにより接続される。
そして、本実施の形態のＳＡＷデバイスでは、ＳＡＷチップ１１の電極が形成されている面を下向き（フェイスダウン）状態にして、ＳＡＷチップ１１のボンディングパッド１７と、実装基板１２上の接続電極１３とをバンプ１８などの接続部材を介して接続することで、ＳＡＷチップ１１を実装基板１２の実装面にフリップチップ実装するようにしている。
ここで、図３を参照しながら、ＳＡＷチップ１１上に設けたバンプ１８と実装基板１２との接続形態の一例を示す。
図３（ａ）はＳＡＷチップ１１上に設けたバンプの配置例の透視図である。また図３（ｂ）は実装基板１２の実装面の配線パターンの透視図、図３（ｃ）は実装基板１２の内層面の配線パターンの透視図、図３（ｄ）は実装基板１２の外部端子面の配線パターンの透視図である。なお、これら図３（ａ）〜（ｄ）はいずれもＳＡＷデバイス（ＳＡＷチップ１１）の上面側からの透視図である。
この場合、ＳＡＷチップ１１に形成されている第１及び第２のＳＡＷフィルタ１、２の入力出力端子から実装基板１２の外部電極１５までの配線経路は次のようになる。
第１のＳＡＷフィルタ１
不平衡入力信号端子４：バンプ１８ａ−配線パターンＡ−外部電極１５ａ
平衡出力信号端子６ ：バンプ１８ｄ−配線パターンＢ−外部電極１５ｂ
平衡出力信号端子７ ：バンプ１８ｈ−配線パターンＣ−外部電極１５ｃ
第２のＳＡＷフィルタ２
不平衡入力信号端子８：バンプ１８ｃ−配線パターンＦ−外部電極１５ｆ
平衡出力信号端子９ ：バンプ１８ｇ−配線パターンＥ−外部電極１５ｅ
平衡出力信号端子１０：バンプ１８ｊ−配線パターンＤ−外部電極１５ｄ
グランド端子５：バンプ１８ｂ、１８ｅ、１８ｆ、１８ｉ−配線パターンＧ、Ｈ−外部端子１５ｇ、１５ｈ
図３（ａ）はＳＡＷチップ１１上に設けたバンプの配置例の透視図である。また図３（ｂ）は実装基板１２の実装面の配線パターンの透視図、図３（ｃ）は実装基板１２の内層面の配線パターンの透視図、図３（ｄ）は実装基板１２の外部端子面の配線パターンの透視図である。なお、これら図３（ａ）〜（ｄ）はいずれもＳＡＷデバイス（ＳＡＷチップ１１）の上面側からの透視図である。
この場合、ＳＡＷチップ１１に形成されている第１及び第２のＳＡＷフィルタ１、２の入力出力端子から実装基板１２の外部電極１５までの配線経路は次のようになる。
第１のＳＡＷフィルタ１
不平衡入力信号端子４：バンプ１８ａ−配線パターンＡ−外部電極１５ａ
平衡出力信号端子６ ：バンプ１８ｄ−配線パターンＢ−外部電極１５ｂ
平衡出力信号端子７ ：バンプ１８ｈ−配線パターンＣ−外部電極１５ｃ
第２のＳＡＷフィルタ２
不平衡入力信号端子８：バンプ１８ｃ−配線パターンＦ−外部電極１５ｆ
平衡出力信号端子９ ：バンプ１８ｇ−配線パターンＥ−外部電極１５ｅ
平衡出力信号端子１０：バンプ１８ｊ−配線パターンＤ−外部電極１５ｄ
グランド端子５：バンプ１８ｂ、１８ｅ、１８ｆ、１８ｉ−配線パターンＧ、Ｈ−外部端子１５ｇ、１５ｈ
図２に戻り、図２に示す実装基板１２の環状電極１４は、例えば実装基板１２の実装基板１２の表面に形成されている第１及び第２のＳＡＷフィルタ１、２の配線信号パターンを囲むように形成されている。また環状電極１４は、実装基板１２の内部配線１６を介してアースラインに接続されている。なお、環状電極１４は、必ずしも実装基板１２の内部配線１６を介してアースラインに接続する必要はなく、実装基板１２の実装面に形成された配線を介してアースラインに接続することも可能である。そして、このような実装基板１２上に実装したＳＡＷチップ１１の表面をエポキシ性の樹脂１９により覆うようにしている。
また本実施の形態では、実装基板１２にＳＡＷチップ１１をフリップチップ実装した状態で、ＳＡＷチップ１１の上方からアルミニウム（Ａｌ）などの金属を蒸着やスパッタリングなどにより成膜するようにしている。これにより、ＳＡＷチップ１１の上面及び側面、及び実装基板１２上の一部に例えば０．３ミクロン（μｍ）程度の金属膜２０を形成するようにしている。
このように構成した本実施の形態のＳＡＷデバイスにおいては、実装基板１２上にＳＡＷチップ１１をフリップ実装したうえで、ＳＡＷチップ１１の表面を樹脂１９により気密封止するようにしているので、図１１に示した従来のパッケージの環状の側壁が不要になるので、例えば従来、３．０ｍｍ×２．５ｍｍとされるＳＡＷデバイスを２．０ｍｍ×１．６ｍｍまで小型化を実現することができる。
また本実施の形態では、実装基板１２にＳＡＷチップ１１をフリップチップ実装した状態で、ＳＡＷチップ１１の上方からアルミニウム（Ａｌ）などの金属を蒸着やスパッタリングなどにより成膜するようにしている。これにより、ＳＡＷチップ１１の上面及び側面、及び実装基板１２上の一部に例えば０．３ミクロン（μｍ）程度の金属膜２０を形成するようにしている。
このように構成した本実施の形態のＳＡＷデバイスにおいては、実装基板１２上にＳＡＷチップ１１をフリップ実装したうえで、ＳＡＷチップ１１の表面を樹脂１９により気密封止するようにしているので、図１１に示した従来のパッケージの環状の側壁が不要になるので、例えば従来、３．０ｍｍ×２．５ｍｍとされるＳＡＷデバイスを２．０ｍｍ×１．６ｍｍまで小型化を実現することができる。
また、本実施の形態のＳＡＷデバイスにおいては、実装基板１２において、ＳＡＷチップ１１に設けられている第１及び第２のＳＡＷフィルタ１、２のグランド端子５を共通化すると共に、実装基板１２上に形成されたＳＡＷチップ１１の信号パターンを囲むように環状電極１４を形成し、この環状電極１４をアースに接続するようにしている。この結果、従来必要としていたシールド用の蓋体を用いなくとも本実施の形態に係るＳＡＷデバイスでは通過帯域外の減衰特性が悪化するのも防止することができる。
また、実装基板１２のグランドパターンを第１及び第２のＳＡＷフィルタ１、２において共用することで、実装基板１２側の配線の自由度が上がり、実装基板１２の配線設計による電気的特性の向上や、さらなる小型化を図ることができる。
さらに本実施の形態のＳＡＷデバイスでは、ＳＡＷチップ１１の上面及び側面に金属膜２０を形成すると、金属膜２０の厚み分をも封止樹脂１９にて形成した場合と比較して、ＳＡＷチップ１１を覆う封止構造体の体積固有抵抗値が小さくなるので、例えばＳＡＷチップ１１の圧電材料に焦電性が強いＬｉＴａＯ3と封止樹脂１９が直接接触するような樹脂封止構造を実現すると、ＳＡＷチップ１１に温度勾配がかかった際に封止樹脂１９が帯電してしまい電気的特性等へ悪影響を与えてしまうが、このような問題発生を防止することができる。
また、ＳＡＷチップ１１の上面及び側面に金属膜２０を形成する際に実装基板１２上の一部外周にも金属膜２０を形成しておくと、実装基板１２とＳＡＷチップ１１との接続面の隙間ｄ１０は、金属膜２０が形成されている部分では金属膜２０の厚み分だけ狭いｄ１１になるので、例えば実装基板１２上に樹脂１９を塗布したときに、樹脂１９が実装基板１２とＳＡＷチップ１１との間に流入するのを抑制することができるので、樹脂１９の流入による性能の劣化などを防止することができるという利点もある。なお、ＳＡＷチップ１１に導電性を高めたＬｉＴａＯ3を使用した場合は、封止樹脂１９に帯電が発生しないので、その場合は、必ずしもＳＡＷチップ１１の上面及び側面に金属膜２０を形成する必要はない。
なお、上記した本実施の形態のＳＡＷデバイスにおいては、第１及び第２のＳＡＷフィルタ１、２のグランド端子５を共通化すると共に、実装基板１２上のＳＡＷチップ１１の信号パターンを囲むように環状電極１４を形成し、この環状電極１４をアースに接続する場合を例に挙げて説明したが、電極１４は連続した環状である必要はなく、要求仕様を満足するのであれば断続的な構造であっても良く、例えば、実用上環状電極の一部が途切れたものであっても構わないし、複数の接地電極が実装基板１２の周囲を取り囲むように配置されたものであっても構わない。
また、実装基板１２のグランドパターンを第１及び第２のＳＡＷフィルタ１、２において共用することで、実装基板１２側の配線の自由度が上がり、実装基板１２の配線設計による電気的特性の向上や、さらなる小型化を図ることができる。
さらに本実施の形態のＳＡＷデバイスでは、ＳＡＷチップ１１の上面及び側面に金属膜２０を形成すると、金属膜２０の厚み分をも封止樹脂１９にて形成した場合と比較して、ＳＡＷチップ１１を覆う封止構造体の体積固有抵抗値が小さくなるので、例えばＳＡＷチップ１１の圧電材料に焦電性が強いＬｉＴａＯ3と封止樹脂１９が直接接触するような樹脂封止構造を実現すると、ＳＡＷチップ１１に温度勾配がかかった際に封止樹脂１９が帯電してしまい電気的特性等へ悪影響を与えてしまうが、このような問題発生を防止することができる。
また、ＳＡＷチップ１１の上面及び側面に金属膜２０を形成する際に実装基板１２上の一部外周にも金属膜２０を形成しておくと、実装基板１２とＳＡＷチップ１１との接続面の隙間ｄ１０は、金属膜２０が形成されている部分では金属膜２０の厚み分だけ狭いｄ１１になるので、例えば実装基板１２上に樹脂１９を塗布したときに、樹脂１９が実装基板１２とＳＡＷチップ１１との間に流入するのを抑制することができるので、樹脂１９の流入による性能の劣化などを防止することができるという利点もある。なお、ＳＡＷチップ１１に導電性を高めたＬｉＴａＯ3を使用した場合は、封止樹脂１９に帯電が発生しないので、その場合は、必ずしもＳＡＷチップ１１の上面及び側面に金属膜２０を形成する必要はない。
なお、上記した本実施の形態のＳＡＷデバイスにおいては、第１及び第２のＳＡＷフィルタ１、２のグランド端子５を共通化すると共に、実装基板１２上のＳＡＷチップ１１の信号パターンを囲むように環状電極１４を形成し、この環状電極１４をアースに接続する場合を例に挙げて説明したが、電極１４は連続した環状である必要はなく、要求仕様を満足するのであれば断続的な構造であっても良く、例えば、実用上環状電極の一部が途切れたものであっても構わないし、複数の接地電極が実装基板１２の周囲を取り囲むように配置されたものであっても構わない。
図４は、本実施の形態のＳＡＷデバイスの周波数特性を示した図であり、図４（ａ）には第１のＳＡＷフィルタ１の周波数特性が、図４（ｂ）には第２のＳＡＷフィルタ２の周波数特性がそれぞれ示されている。なお、図４（ａ）（ｂ）には、比較として従来のＳＡＷデバイスの周波数も併せて表示されている。
この図４（ａ）から分かるように、本実施の形態とされる第１のＳＡＷフィルタ１の周波数特性Ａは、従来のＳＡＷフィルタの周波数特性Ｂとほぼ同じ特性になっており、通過帯域（８８０ＭＨｚ）以外では５０ｄＢ程度の減衰量が得られている。これにより、本実施の形態の第１のＳＡＷフィルタ１が実用上（約２０ｄＢ以下）問題のない良好なＳＡＷフィルタであることが分かる。
また、図４（ｂ）に示す本実施の形態とされる第２のＳＡＷフィルタ２の周波数特性Ａは、従来のＳＡＷフィルタの周波数特性Ｂと比較すればわかるように、本実施の形態のＳＡＷフィルタ２のほうが通過帯域（２１４０ＭＨｚ）以外で減衰量が大きいことが見て取れる。これは本実施の形態の第２のＳＡＷフィルタ２が実用上問題のないフィルタであるばかりでなく、より高い周波数領域における減衰特性が従来のＳＡＷフィルタより良好であることがわかる。
また、本実施の形態のＳＡＷデバイスは、図３（ｂ）に示すように実装基板１２のＳＡＷチップ１１が実装される実装面に形成される第１のＳＡＷフィルタ１の入出力パターンＡ、Ｂ、Ｃと、第２のＳＡＷフィルタ２の入力パターンＤ、Ｅ、Ｆとの間にアースパターンＧを形成するようにしている。これにより、第１及び第２のＳＡＷフィルタ１、２間の電磁的な干渉を低減することができるので、アイソレーション特性の優れたＳＡＷデバイスを実現することができる。
この図４（ａ）から分かるように、本実施の形態とされる第１のＳＡＷフィルタ１の周波数特性Ａは、従来のＳＡＷフィルタの周波数特性Ｂとほぼ同じ特性になっており、通過帯域（８８０ＭＨｚ）以外では５０ｄＢ程度の減衰量が得られている。これにより、本実施の形態の第１のＳＡＷフィルタ１が実用上（約２０ｄＢ以下）問題のない良好なＳＡＷフィルタであることが分かる。
また、図４（ｂ）に示す本実施の形態とされる第２のＳＡＷフィルタ２の周波数特性Ａは、従来のＳＡＷフィルタの周波数特性Ｂと比較すればわかるように、本実施の形態のＳＡＷフィルタ２のほうが通過帯域（２１４０ＭＨｚ）以外で減衰量が大きいことが見て取れる。これは本実施の形態の第２のＳＡＷフィルタ２が実用上問題のないフィルタであるばかりでなく、より高い周波数領域における減衰特性が従来のＳＡＷフィルタより良好であることがわかる。
また、本実施の形態のＳＡＷデバイスは、図３（ｂ）に示すように実装基板１２のＳＡＷチップ１１が実装される実装面に形成される第１のＳＡＷフィルタ１の入出力パターンＡ、Ｂ、Ｃと、第２のＳＡＷフィルタ２の入力パターンＤ、Ｅ、Ｆとの間にアースパターンＧを形成するようにしている。これにより、第１及び第２のＳＡＷフィルタ１、２間の電磁的な干渉を低減することができるので、アイソレーション特性の優れたＳＡＷデバイスを実現することができる。
図５は、第２の実施の形態に係るＳＡＷデバイスの構造を示した図である。なお、図２と同一部位には同一番号を付して、その詳細な説明は省略する。
図５に示すＳＡＷデバイスは、ＳＡＷチップ１１の表面に形成する金属膜２０を、ＳＡＷチップ１１と実装基板１２との間の内部空間を密閉するように形成した点が図２に示したＳＡＷデバイスとは異なるものとされる。
上述したように内部空間を密閉するには、金属膜２０を厚く成膜すればよい。また、金属膜２０を厚く成膜するための特殊な方法としては、特願２００４−１４２９６０号に記載したようなＳＡＷチップ１１の斜め上方側から蒸着する方法があり、この方法であれば、ＳＡＷチップ１１と実装基板１２との間に十分な量の金属粒子を堆積させることができるのでＳＡＷチップ１１の側面及び実装基板１２の上面に施す金属膜２０を効率的に厚く形成することができると共に、ＳＡＷチップ１１の側面に形成した金属膜２０と実装基板１２の上面に形成した金属膜２０とを確実に接続することができる。
このように構成すれば、ＳＡＷデバイスの耐湿性を格段に向上させることできる。また、その際に、内部空間を密閉するように形成した金属膜２０を実装基板１２上に形成した環状電極１４に導通接続すれば、ＳＡＷチップ１１を電磁的遮蔽する構造となるので、ＳＡＷデバイスの減衰特性をさらに改善することができる。また通過帯域における平衡度も改善することができる。
次に、図６は、第３の実施の形態に係るＳＡＷデバイスの構造を示した図である。なお、図２と同一部位には同一番号を付して、その詳細な説明は省略する。
上記図２に示したＳＡＷデバイスでは環状電極１４が実装基板１２の内部配線１６を介してグランドパターンに接続されているのに対して、図６に示すＳＡＷデバイスは環状電極１４が実装基板１２の実装面に形成した配線パターン２１を介してグランドパターンに接続するように構成したものである。
図７は、第４の実施の形態に係るＳＡＷデバイスの構造を示した図であり、ＳＡＷチップ１１の表面に形成する金属膜２０をＳＡＷチップ１１と実装基板１２との間の内部空間を密閉すると共に、環状電極１４が実装基板１２の実装面に形成した配線パターン２１を介してグランドパターンに接続するように構成したものである。
図５に示すＳＡＷデバイスは、ＳＡＷチップ１１の表面に形成する金属膜２０を、ＳＡＷチップ１１と実装基板１２との間の内部空間を密閉するように形成した点が図２に示したＳＡＷデバイスとは異なるものとされる。
上述したように内部空間を密閉するには、金属膜２０を厚く成膜すればよい。また、金属膜２０を厚く成膜するための特殊な方法としては、特願２００４−１４２９６０号に記載したようなＳＡＷチップ１１の斜め上方側から蒸着する方法があり、この方法であれば、ＳＡＷチップ１１と実装基板１２との間に十分な量の金属粒子を堆積させることができるのでＳＡＷチップ１１の側面及び実装基板１２の上面に施す金属膜２０を効率的に厚く形成することができると共に、ＳＡＷチップ１１の側面に形成した金属膜２０と実装基板１２の上面に形成した金属膜２０とを確実に接続することができる。
このように構成すれば、ＳＡＷデバイスの耐湿性を格段に向上させることできる。また、その際に、内部空間を密閉するように形成した金属膜２０を実装基板１２上に形成した環状電極１４に導通接続すれば、ＳＡＷチップ１１を電磁的遮蔽する構造となるので、ＳＡＷデバイスの減衰特性をさらに改善することができる。また通過帯域における平衡度も改善することができる。
次に、図６は、第３の実施の形態に係るＳＡＷデバイスの構造を示した図である。なお、図２と同一部位には同一番号を付して、その詳細な説明は省略する。
上記図２に示したＳＡＷデバイスでは環状電極１４が実装基板１２の内部配線１６を介してグランドパターンに接続されているのに対して、図６に示すＳＡＷデバイスは環状電極１４が実装基板１２の実装面に形成した配線パターン２１を介してグランドパターンに接続するように構成したものである。
図７は、第４の実施の形態に係るＳＡＷデバイスの構造を示した図であり、ＳＡＷチップ１１の表面に形成する金属膜２０をＳＡＷチップ１１と実装基板１２との間の内部空間を密閉すると共に、環状電極１４が実装基板１２の実装面に形成した配線パターン２１を介してグランドパターンに接続するように構成したものである。
図８は、上記図５〜図７に示した第２〜第４の実施形態に係るＳＡＷデバイスの周波数特性を示した図であり、この図８（ａ）にはＳＡＷチップに形成されている第１のＳＡＷフィルタの周波数特性が、図８（ｂ）には第２のＳＡＷフィルタの周波数特性がそれぞれ示されており、これら図８（ａ）（ｂ）から第２〜第４の実施形態に係るＳＡＷデバイスのいずれも実用上（約２０ｄＢ以下）問題のない良好なＳＡＷフィルタであることが分かる。
また、これまで説明した本実施の形態のＳＡＷデバイスにおいては、予め実装基板１２上に環状電極１４を形成するようにしているが、この場合は環状電極１４により実装基板１２に反りが発生することがある。例えば、実装基板１２の作製時に配線パターンを形成する場合は、グリーンシートに、導体材料としてモリブデンやタングステン等を塗布して焼成することで形成することができるが、その場合、アルミナ基板の夫々の面に形成するメタライズパターンの面積の割合が異なると、アルミナ基板に反りが発生することがある。
そこで、そのような問題が起こり得る場合には実装基板１２の表裏面のメタライズパターンの比率をほぼ等しくさせるために環状電極１４を形成せずに実装基板１２を構成する。そして、実装基板１２上にＳＡＷチップ１１をフリップチップ実装した後で、ＳＡＷチップ１１の上面側から金属膜を蒸着又はスパッタ等により成膜し、その金属膜により環状電極１４を形成すれば、実装基板１２の反りを防止することができるようになる。
また、これまで説明した本実施の形態のＳＡＷデバイスにおいては、予め実装基板１２上に環状電極１４を形成するようにしているが、この場合は環状電極１４により実装基板１２に反りが発生することがある。例えば、実装基板１２の作製時に配線パターンを形成する場合は、グリーンシートに、導体材料としてモリブデンやタングステン等を塗布して焼成することで形成することができるが、その場合、アルミナ基板の夫々の面に形成するメタライズパターンの面積の割合が異なると、アルミナ基板に反りが発生することがある。
そこで、そのような問題が起こり得る場合には実装基板１２の表裏面のメタライズパターンの比率をほぼ等しくさせるために環状電極１４を形成せずに実装基板１２を構成する。そして、実装基板１２上にＳＡＷチップ１１をフリップチップ実装した後で、ＳＡＷチップ１１の上面側から金属膜を蒸着又はスパッタ等により成膜し、その金属膜により環状電極１４を形成すれば、実装基板１２の反りを防止することができるようになる。
図９は、上記したようなＳＡＷデバイスの製造方法の手順を示した図である。
この場合、まず、図９に示す工程Ｓ１において、図示しないアルミナ基板の作製工程により、実装基板１２を作製する。
次に、工程Ｓ２において、例えばＳＡＷチップ１１を吸着することができる吸着ツール３１を用いて、ＳＡＷチップ１１の表面を下向き（フェイスダウン）状態にして、絶縁基板１２の接続電極１３にＳＡＷチップ１１をフリップチップ実装する。
そして続く工程Ｓ３において、実装基板１２にＳＡＷチップ１１をフリップチップ実装した状態で、ＳＡＷチップ１１の上面側からアルミニウム（Ａｌ）などの金属を蒸着やスパッタリングなどに成膜するようにしている。これにより、実装基板１２上に、環状電極１４を形成するようにしている。
この後、工程Ｓ４において、実装基板１２上のＳＡＷチップ１１を例えばエポキシ系の樹脂で封止することで、ＳＡＷデバイスを構成することができる。
なお、本実施の形態においては、ＳＡＷデバイスを２つのフィルタを１パッケージ化したＳＡＷチップを用いて構成する場合を例に挙げて説明したが、これはあくまでも一例であり、例えば２つ以上のフィルタを１パッケージ化したＳＡＷチップを用いて構成することももちろん可能である。
また、本実施の形態の第１及び第のＳＡＷフィルタは、入力が不平衡信号端子、出力が平衡信号端子であるものとして説明したが、入力が平衡信号端子、出力が不平衡信号端子であるＳＡＷフィルタに対しても適用可能であることはいうまでもない。
この場合、まず、図９に示す工程Ｓ１において、図示しないアルミナ基板の作製工程により、実装基板１２を作製する。
次に、工程Ｓ２において、例えばＳＡＷチップ１１を吸着することができる吸着ツール３１を用いて、ＳＡＷチップ１１の表面を下向き（フェイスダウン）状態にして、絶縁基板１２の接続電極１３にＳＡＷチップ１１をフリップチップ実装する。
そして続く工程Ｓ３において、実装基板１２にＳＡＷチップ１１をフリップチップ実装した状態で、ＳＡＷチップ１１の上面側からアルミニウム（Ａｌ）などの金属を蒸着やスパッタリングなどに成膜するようにしている。これにより、実装基板１２上に、環状電極１４を形成するようにしている。
この後、工程Ｓ４において、実装基板１２上のＳＡＷチップ１１を例えばエポキシ系の樹脂で封止することで、ＳＡＷデバイスを構成することができる。
なお、本実施の形態においては、ＳＡＷデバイスを２つのフィルタを１パッケージ化したＳＡＷチップを用いて構成する場合を例に挙げて説明したが、これはあくまでも一例であり、例えば２つ以上のフィルタを１パッケージ化したＳＡＷチップを用いて構成することももちろん可能である。
また、本実施の形態の第１及び第のＳＡＷフィルタは、入力が不平衡信号端子、出力が平衡信号端子であるものとして説明したが、入力が平衡信号端子、出力が不平衡信号端子であるＳＡＷフィルタに対しても適用可能であることはいうまでもない。
１ 第１のＳＡＷフィルタ、２ 第２のＳＡＷフィルタ ３ パッケージ、４、８ 不平衡入力信号端子、５ グランド端子、６、７、９、１０ 平衡出力信号端子、１１ ＳＡＷチップ、１２ 実装基板、１３ 接続電極、１４ 環状電極、１５ 外部電極、１６ 内層電極、１７ ボンディングパッド、１８ バンプ、１９ 樹脂、２０ 金属膜
Claims (2)
- 中心周波数の異なる複数の表面弾性波フィルタが同一の圧電基板上に形成され、当該複数の表面弾性波フィルタの各々の入力出力端子の一方が平衡信号端子とされ、他方が不平衡信号端子とされる表面弾性波チップと、表面上に接続電極が形成され前記表面弾性波チップが導電性のバンプを介して前記接続電極上にフリップチップ実装される実装基板と、前記実装基板と前記表面弾性波チップの表面を覆うように形成された樹脂層と、を備え、
前記実装基板の前記表面弾性波チップが実装される実装面には、アースパターンと、該アースパターンに接続され前記接続電極を囲む環状電極とが形成され、
前記アースパターンは、前記複数の表面弾性波フィルタの一方の表面弾性波フィルタの入力端子又は出力端子に接続され且つ前記実装基板の表面弾性波フィルタの実装面に設けた一方の接続電極と、前記複数の表面弾性波フィルタの他方の表面弾性波フィルタの入力端子又は出力端子に接続され且つ前記実装基板の表面弾性波フィルタの実装面に設けた他方の接続電極との間に配置されると共に、前記複数の表面弾性波フィルタのアースを共通に接続しており、
前記一方の接続電極と前記他方の接続電極とは互いに電気的に分離しており、
前記環状電極は、前記実装基板に前記表面弾性波チップをフリップチップ実装した後で、前記表面弾性波チップの上面側から金属膜を蒸着又はスパッタにより成膜することによって形成されることを特徴とする表面弾性波デバイス。 - 前記環状電極は、前記実装基板の内層配線、または実装面に形成したパターンを介してアースに接続されることを特徴とする請求項１に記載の表面弾性波デバイス。
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