JPH1168504A - 表面波装置 - Google Patents

表面波装置

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JPH1168504A
JPH1168504A JP9216494A JP21649497A JPH1168504A JP H1168504 A JPH1168504 A JP H1168504A JP 9216494 A JP9216494 A JP 9216494A JP 21649497 A JP21649497 A JP 21649497A JP H1168504 A JPH1168504 A JP H1168504A
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JP
Japan
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acoustic wave
surface acoustic
electrode
bonding
adhesive
Prior art date
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Pending
Application number
JP9216494A
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English (en)
Inventor
Makoto Shibuya
誠 渋谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Priority to US09/129,065 priority patent/US6087756A/en
Priority to CNB981183417A priority patent/CN1144359C/zh
Priority to EP98402035A priority patent/EP0897215A3/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 接着剤の硬化収縮やケースの歪みに起因する
応力による特性変動が生じ難く、ボンディングワイヤに
よる接合強度を高め得る信頼性に優れた表面波装置を得
る。 【解決手段】 ケース材4aに軟質接着剤8を用いて表
面波素子3を固定してなり、表面波素子3のボンディン
グ電極9a,9bが複数の貫通孔11を有し、該ボンデ
ィング電極9a,9bにボンディングワイヤ14,15
の一端がワイヤボンディングされている表面波装置1。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面波共振子や表
面波フィルタなどの弾性表面波を利用した表面波装置に
関し、より詳細には、ボンディングワイヤが接合される
電極構造が改良された表面波装置に関する。
【0002】
【従来の技術】表面波共振子や共振子フィルタなどの弾
性表面波を利用した表面波装置では、通常、表面波素子
がケース内に収納されている。この種の表面波装置の一
例を、図9に示す。表面波装置51では、ケース52内
に表面波素子53が収納されている。ケース52は、ア
ルミナなどの絶縁性セラミックスよりなるケース材52
a上に同じく絶縁性セラミックスよりなる矩形枠状のケ
ース材52b及び枠材52cを積層し、さらに蓋材52
dを積層した構造を有する。ケース材52aは、上面に
凹部52dを有し、凹部52dの底面に、接着剤54を
用いて表面波素子53が固定されている。接着剤54と
しては、表面波素子53を確実に固定するために、硬化
物の強度が高いエポキシ系接着剤などが用いられてい
る。
【0003】また、ケース材52aの上面には、外側面
に至る外部電極55a,55bが形成されている。外部
電極55a,55bは、表面波素子53上の電極53
a,53bにボンディングワイヤ56a,56bを介し
て接合されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】表面波装置51におい
ては、表面波素子53をケース材52aに固定するに際
し、接着剤54が用いられているが、接着剤54は硬化
に際して収縮する。そのため、硬化収縮により、図10
に矢印で示すように、ケース材52a及び表面波素子5
3の接着面に対し引張方向の応力が発生し、表面波装置
51の特性が変動するという問題があった。
【0005】また、ケース52に外力等が加えられて歪
みが発生することがあり、この場合には、接着剤54を
介して表面波素子53に該応力が与えられることにな
る。すなわち、例えば、ケース52に反り歪みが発生し
た場合、図9に矢印で示すように表面波素子53の表面
に、引張応力または圧縮応力が加わる。従って、このよ
うな引張応力または圧縮応力によっても、表面波装置5
1の特性が変動することがあった。
【0006】すなわち、従来の表面波装置51では、接
着剤54の硬化収縮による応力やケース52の歪みによ
る応力により特性が変動するという問題があり、このよ
うな応力は、表面波装置51の製造時だけでなく、表面
波装置51の使用時においても発生するため、実使用時
に特性が変動することもあった。
【0007】他方、ボンディングワイヤ56a,56b
は、表面波素子53の電極53a,53bに超音波ボン
ディングにより接合されているが、接合強度の向上が強
く求められている。そこで、図11に示すように、表面
波素子53のボンディングワイヤ56aが接合される電
極部分に、Crよりなる電極層53c及びボンディング
ワイヤによる接合性が良好なAuからなる電極層53d
を積層する方法や、図12に示すように、ボンディング
ワイヤ56aが接合される電極部分の膜厚を増大させる
方法が試みられている。しかしながら、いずれの方法に
おいても、電極形成工程が増加するため、製造コストが
増大するという問題があった。
【0008】本発明の目的は、接着剤の硬化収縮やケー
スの歪みに起因する応力による特性変動が生じ難い表面
波装置を提供することにある。本発明の他の目的は、製
造工程を増加させることなくボンディングワイヤによる
接合強度を高めることができ、従って、安価でありかつ
信頼性に優れた表面波装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、表面波素子がケース材に接着剤を用いて固定されて
おり、かつボンディングワイヤにより電気的接続が図ら
れている表面波装置において、前記接着剤が、軟質接着
剤であり、かつ前記表面波素子のボンディングワイヤが
接合される電極が、該電極下地まで貫通する貫通孔を有
することを特徴とする。
【0010】また、請求項2に記載の発明は、インター
デジタル電極(IDT電極)と、ボンディングワイヤに
接合される電極とを有する表面波素子と、表面波素子に
接合されるボンディングワイヤとを備える表面波装置に
おいて、前記インターデジタル電極及びボンディングワ
イヤが接合される表面波素子上の電極が同一材料で同じ
膜厚となるように形成されており、かつ前記ボンディン
グワイヤが接合される電極は、電極下地まで貫通する貫
通孔を有することを特徴とする。
【0011】請求項1または2に記載の発明に係る表面
波装置では、好ましくは、上記貫通孔は複数形成され
る。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明に
係る弾性表面波装置の非限定的な実施例につき説明す
る。
【0013】図1は、本発明の第1の実施例に係る表面
波装置の断面図である。表面波装置1は、ケース2内に
表面波素子3を収納した構造を有する。ケース2は、ケ
ース材4〜6及び蓋材7を順に積層した構造を有する。
ケース材4〜6は、アルミナなどの絶縁性セラミックス
または合成樹脂等の適宜の材料からなる。ケース材4の
上面4a中央には、凹部4bが形成されており、凹部4
b内に表面波素子3が配置されている。すなわち、凹部
4bの底面に接着剤8を介して表面波素子3が固定され
ている。本実施例の一つの特徴は、この接着剤8が、軟
質接着剤、例えばシリコーン系接着剤、変性エポキシ接
着剤などのように、硬化物が柔軟性を有する接着剤によ
り構成されていることにある。
【0014】表面波素子3は、図2に平面図で示すよう
に、表面波基板3aの上面に入力側IDT電極9及び出
力側IDT電極10を形成した構造を有する。IDT電
極9,10は、互いに間挿し合う1本以上の電極指を有
する一対のくし歯電極により構成されている。
【0015】IDT電極9の各くし歯電極には、それぞ
れ、ボンディングワイヤが接続されるボンディング電極
9a,9bがIDT電極9と連なるように形成されてい
る。IDT電極10側においても、ボンディングワイヤ
が接合されるボンディング電極10a,10bがIDT
電極10の各くし歯電極に連なるように形成されてい
る。
【0016】ボンディング電極9a,9b,10a,1
0bは、それぞれ、ボンディングワイヤが接続される部
分を構成するために設けられており、本実施例では、I
DT電極9,10と同じ材料で同じプロセスにより同一
膜厚となるように形成されている。
【0017】本実施例の表面波装置1の第2の特徴は、
上記ボンディング電極9a,9b,10a,10bが、
それぞれ、複数の貫通孔11を有することにある。図3
に示すように、貫通孔11は、電極下地、すなわち表面
波基板3aの上面に至るようにボンディング電極9bを
貫通している。
【0018】なお、本発明において、表面波素子3にお
けるIDT電極の構成及び数等については、図2に示し
た表面波素子3のようなトランスバーサル型表面波フィ
ルタを構成するものに限定されず、様々な表面波共振子
や表面波フィルタを構成するように、適宜変形し得る。
【0019】図1に戻り、表面波装置1では、ケース材
4の上面4aに外部電極12,13が形成されている。
外部12,13は、ケース材4の上面から側面に至るよ
うに形成されている。外部電極12,13は、導電性材
料をめっき、スパッタリング、蒸着等の適宜の薄膜形成
方法により付与することにより、あるいは導電性ペース
トの塗布・焼付け等の適宜の方法により形成することが
できる。
【0020】外部電極12,13が、表面波素子3上の
ボンディング電極9a,9bに、ボンディングワイヤ1
4,15により接合されている。ボンディングワイヤ1
4,15は、Au、Al、Cu及びこれらを主とする合
金などのワイヤボンディング法に用いられる適宜の金属
材料により構成することができるが、本実施例では、A
uよりなるボンディングワイヤをボールボンディング法
によりボンディング電極9a,9bに接続している。
【0021】なお、ボンディング方法についても、上記
ボールボンディング法以外に、ウエッジボンディング法
などの他の方法を用いることができる。ケース材5は、
アルミナなどの絶縁性セラミックスもしくは合成樹脂な
どの適宜の絶縁性材料により構成されており、かつ矩形
枠状の形状を有する。また、ケース材5の上面に積層さ
れているケース材6についても、金属、絶縁性セラミッ
クス、合成樹脂などの適宜の材料より構成され、矩形枠
状の形状を有する。ケース材6の上面には、金属よりな
る蓋材7が積層されている。蓋材7についても、合成樹
脂などの他の材料で構成することができる。上記ケース
材4〜6及び蓋材7は、適宜の接着剤、例えばエポキシ
系接着剤により接着され、相互に接合されている。
【0022】本実施例の表面波装置1では、表面波素子
3が軟質接着剤8によりケース材4に固定されている。
接着剤8が軟質性であるため、接着剤8の硬化収縮に際
しての応力が小さく、従って、表面波素子3に加えられ
る応力が低減される。また、ケース2側に歪みが生じた
場合であっても、例えば、ケース材4が反り歪みを有す
るように外力を受けた場合であっても、接着剤8により
応力が吸収されることになるため、ケース材2側の歪み
に起因する応力による表面波素子3への影響も低減する
ことができる。すなわち、表面波素子3に加わる応力が
低減されるので、表面波装置1の特性変動の抑制が図ら
れる。
【0023】加えて、単に軟質接着剤8を用いて表面波
素子3を固定しただけでは、ワイヤボンディングによる
接合強度が低下するおそれがあるが、本実施例では、引
出し電極9a,9b,10a,10bが複数の貫通孔1
1を有するため、ボンディングワイヤの接合強度も高め
られる。
【0024】すなわち、超音波振動を利用したワイヤボ
ンディング法では、固相拡散によりボンディングワイヤ
と電極が接合されるが、固相拡散接合を達成するにはワ
イヤと電極金属の清浄面を接触させる必要がある。
【0025】ところが、一般的に表面波素子のIDT電
極では、Alなどの卑金属が使用されているため、接合
に際して清浄面を形成するには電極表面の酸化膜を破壊
する工程が必要不可欠である。
【0026】他方、表面波素子の固定に軟質接着剤を用
いると、ワイヤボンディングに際して加えられる超音波
エネルギが軟質接着剤に吸収される。超音波を利用した
ワイヤボンディングでは、超音波振幅によりワイヤと電
極の間に相対運動を与え接合面同士を摺動させることが
必要である。金属同士の摺動により摩擦が生じ金属表層
を塑性変形させることで酸化膜が破壊され清浄面が露出
するが、素子固定接着剤が軟質な場合は、ワイヤに与え
た振幅に素子が同期し、接合面間に十分な摺動を与える
ことができない。
【0027】これに対して本実施例では、上記引出し電
極9a,9b,10a,10bが複数の貫通孔11を有
する。ボンディングに際し、貫通孔11のエッジ部、す
なわち貫通孔11と電極主表面との端縁が容易に塑性変
形し酸化膜が破壊され清浄面を露出するため、これが酸
化膜破壊及び接合の起点となり接合が達成される。平滑
な電極の表層を塑性変形させ酸化膜を破壊する従来のワ
イヤボンディングに対して貫通孔を形成した電極では、
貫通孔エッジ部における電極膜は形状的に機械的強度が
低いうえ、貫通孔にワイヤが噛み込み同エッジ部に応力
が加わるため、小さい振幅エネルギで容易に塑性変形が
生じ、これにより電極表面の酸化膜が破壊されて清浄面
を露出する。
【0028】図4に貫通孔エッジ部を起点とする接合の
模式図を示す。接合初期の状態を図4(a)に示す。ボ
ンディングワイヤ21が貫通孔22aに噛み込む状態で
電極22と摺動するため、機械的強度が低い貫通孔22
aのエッジ部22bにおける電極部分は容易に塑性変形
し電極表面の酸化膜が破壊される。接合後期の状態を図
4(b)に示す。一旦、酸化膜が破壊され清浄面が露出
すると、これを起点に酸化膜破壊が進み接合面積が拡大
する特性があるため、貫通孔エッジ部22bを起点とし
て超音波振幅方向に酸化膜破壊と接合が進行する。
【0029】加えて、本実施例では、上記ボンディング
電極9a〜10bは、IDT電極9,10と同一材料を
用いて同一プロセスにより形成される。従って、付加的
な工程を必要とすることなく、ボンディングワイヤに対
する接合性が良好なボンディング電極を形成することが
できる。これを、図5及び図6を参照して説明する。
【0030】図5は、上記引出し電極9aとIDT電極
9が形成されている部分の一部を拡大して示す平面図で
あり、図6(a)〜(e)は、IDT電極9及び引出し
電極9aの形成工程を示す各断面図であり、図5のB−
B線に相当する部分の断面図である。
【0031】まず、図6(a)に示すように、表面波基
板3a上に、導電膜15を全面に形成する。導電膜15
の形成は、Alを表面波基板3aの上面の全面に蒸着・
めっき等の薄膜形成方法により付与することにより行わ
れる。次に、導電膜15上にフォトレジスト16を全面
に付与する(図6(b))。
【0032】しかる後、フォトレジスト16の上面にマ
スクを載置し、露光することにより、IDT電極9の形
成される部分及びボンディング電極9aの形成される部
分と、貫通孔11が形成される領域を除く部分とを残
し、他の部分、すなわち電極外の部分及び貫通孔11を
形成する部分のレジスト16を露光・現像により除去す
る。このようにして、図6(c)に示すように、最終的
に貫通孔が形成される部分及びIDT電極9及びボンデ
ィング電極9aが形成される領域以外の部分に貫通穴1
6a,16b,16cが形成される。図6(c)におい
て、貫通穴16aは、IDT電極9の電極外の領域に相
当する部分であり、貫通穴16b,16cは、最終的に
貫通孔11を形成する部分に相当する。
【0033】次に、レジスト16を侵さないが、導電膜
15をエッチングし得るエッチャントを用い、エッチン
グを施す。その結果、図6(d)に示すように、貫通穴
16a〜16cの下方の導電膜部分が除去され、IDT
電極9及びボンディング電極9aが形成され、さらにボ
ンディング電極9a中の貫通孔11も形成されることに
なる。
【0034】最後に、レジスト16を除去することによ
り、図6(e)に示すように、図5に示した電極構造を
得ることができる。図5及び図6を参照した上記製造方
法の説明から明らかなように、複数の貫通孔11を有す
るボンディング電極9aは、IDT電極9の形成工程に
おいて同時に形成し得る。従って、上記のように、ボン
ディングワイヤによる接合が容易であり、接合信頼性に
優れたボンディング電極9a〜10bを、工程数を増加
させることなく容易に形成し得ることがわかる。
【0035】また、上記方法で形成されたボンディング
電極9aは、IDT電極9と同一材料を用いて同じプロ
セスで形成されるため、ボンディング電極9aはIDT
電極9と同じ膜厚に形成される。言い換えれば、IDT
電極9と同じ材料及び同じ膜厚となるようにボンディン
グ電極9aを形成する場合、図5及び図6に示したよう
に同一プロセスで両者を形成し得る。
【0036】図7及び図8は、IDT電極9及びボンデ
ィング電極9aの形成方法の他の例を説明するための図
である。図7は、IDT電極9及びボンディング電極9
aが設けられている部分の平面図であり、図8(a)〜
(d)は、電極形成に際しての各工程を示す部分切欠断
面図であり、図7のC−C線に沿う部分に相当する断面
図である。
【0037】この方法では、まず、図8(a)に示すよ
うに、表面波基板3aの上面に全面にフォトレジスト1
7を付与する。次に、フォトレジスト17を露光・現像
し、図8(b)に示すように、IDT9及びボンディン
グ電極9aが存在しない領域においてのみフォトレジス
ト17A〜17Cを残し、他の領域のフォトレジストを
除去する。レジスト材17Aは、IDT電極9及びボン
ディング電極9aが形成されない領域に載置されてお
り、レジスト材17B,17Cは貫通孔11が形成され
る部分に配置されている。
【0038】次に、図8(c)に示すように、全面にA
lからなる導電膜18を形成する。この場合、導電膜1
8は、表面波基板3aの上面と、残存しているフォトレ
ジスト材17A〜17Cの上面とに形成されることにな
る。
【0039】次に、上面導電膜が形成されているフォト
レジスト材17A〜17Cを除去することにより、図8
(d)に示すように、図7に示した電極構造を表面波基
板3a上に形成することができる。
【0040】図7及び図8を参照して説明した上記方法
においても、IDT電極9とボンディング電極9aとを
同一プロセスにより同一材料を用いて形成し得るため、
工程数を増加させることなくボンディングワイヤによる
接合性に優れたボンディング電極を容易にかつ確実に形
成することができる。
【0041】なお、図1に示した表面波装置1では、ケ
ース2は、ケース材4〜6及び蓋材7を積層することに
より構成されていたが、ケース2を構成する材料及びケ
ースの構造については図1に示したケース2に限定され
るものではない。例えば、絶縁性基板上に金属キャップ
を接合してなるケースを用いてもよい。
【0042】
【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、表面波
素子がケース材に軟質の接着剤により固定されているた
め、接着剤の硬化収縮に際しての応力が小さく、かつケ
ース材に外力等が加えられて歪みが生じたとしても、該
歪みに起因する応力が接着剤により緩和されるので、表
面波素子にさまざまな応力が伝わり難い。従って、これ
らの応力に起因する特性の劣化が生じ難く、かつ経時に
よる特性の変動も生じ難い表面波装置を提供することが
できる。
【0043】しかも、軟質の接着剤を用いて表面波素子
が固定されているが、ボンディングワイヤが接合される
電極が上記貫通孔を有するため、ワイヤボンディングに
よりボンディングワイヤをボンディングワイヤが接合さ
れる電極に接合するにあたっては、貫通孔のエッジ部に
おける電極部分が容易に塑性変形し電極表面の酸化膜が
破壊されることで接合の起点となるため、ボンディング
ワイヤをボンディングワイヤが接合される電極に確実に
かつ強固に接合することができる。すなわち、ボンディ
ングワイヤによる接合の信頼性も高められる。
【0044】請求項2に記載の発明では、インターデジ
タル電極及びボンディングワイヤが接合される表面波素
子上の電極が同一材料で同じ膜厚となるように形成され
ている。従って、上記インターデジタル電極及びボンデ
ィングワイヤが接合される電極を、同じ材料を用い、例
えばフォトリソグラフィー技術を用い同一プロセスによ
り形成することができる。従って、インターデジタル電
極を形成する工程に加えて、余分な工程を施すことな
く、貫通孔を有するボンディング電極を容易にかつ確実
に形成することができる。すなわち、製造工程を煩雑化
することなく、ボンディングワイヤに対する接合性が良
好なボンディング電極を容易にかつ確実に形成すること
が可能となる。
【0045】好ましくは、請求項3に記載のように、上
記貫通孔を複数形成した場合には、ボンディングワイヤ
によるボンディングワイヤが接合される電極に対する接
合をより確実にかつ強固に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係る表面波装置の断面
図及びその要部を拡大して示す部分拡大断面図。
【図2】図1に示した表面波装置に用いられている表面
波素子の平面図。
【図3】(a)及び(b)は、図2に示した表面波素子
におけるボンディング電極の拡大平面図及び断面図。
【図4】(a)及び(b)は、それぞれ、貫通孔エッジ
部を起点としたボンディングワイヤ接合工程の進行状態
を示す模式的斜視図。
【図5】図1に示した表面波装置の表面波素子上の電極
の一部を拡大して示す部分切欠平面図。
【図6】(a)〜(e)は、それぞれ、図5のB−B線
に沿う部分に相当する断面図であり、図5に示した電極
構造を得るための各工程を示す断面図。
【図7】図1に示した表面波装置の表面波素子上の電極
の一部を拡大して示す部分切欠平面図。
【図8】(a)〜(d)は、それぞれ、図7のC−C線
に沿う部分に相当する断面図であり、図7に示した電極
構造を得るための各工程を示す断面図。
【図9】従来の表面波装置の一例を示す断面図。
【図10】図9に示した表面波装置の組立に際し、接着
剤の硬化収縮に起因する応力の方向を説明するための部
分断面図。
【図11】ボンディングワイヤによる接合の信頼性を高
めるための従来の接合構造の一例を説明するための部分
切欠断面図。
【図12】ボンディングワイヤによる接合の信頼性を高
めるための従来の接合構造の他の例を説明するための部
分切欠断面図。
【符号の説明】
1…表面波装置 2…ケース 3…表面波素子 3a…表面波基板 4,5,6…ケース材 7…蓋材 8…軟質接着剤 9,10…IDT電極 9a,9b,10a,10b…ボンディング電極 11…貫通孔 14,15…ボンディングワイヤ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H03H 9/64 H03H 9/64 Z

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面波素子がケース材に接着剤を用いて
    固定されており、かつボンディングワイヤにより電気的
    接続が図られている表面波装置において、 前記接着剤が、軟質接着剤であり、かつ前記表面波素子
    のボンディングワイヤが接合される電極が、該電極下地
    まで貫通する貫通孔を有することを特徴とする、表面波
    装置。
  2. 【請求項2】 インターデジタル電極と、ボンディング
    ワイヤに接合される電極とを有する表面波素子と、表面
    波素子に接合されるボンディングワイヤとを備える表面
    波装置において、 前記インターデジタル電極及びボンディングワイヤが接
    合される表面波素子上の電極が同一材料で同じ膜厚とな
    るように形成されており、かつ前記ボンディングワイヤ
    が接合される電極は、電極下地まで貫通する貫通孔を有
    することを特徴とする、表面波装置。
  3. 【請求項3】 前記貫通孔が複数形成されている請求項
    1または2に記載の表面波装置。
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